齐 鲁 工 业 大 学
生物工程与设备 课程设计说明书
年产6万吨味精厂谷氨酸生产机械搅拌通风发酵罐设计
目录
设计任务书??????????????2 前言?????????????????3 课程设计的目的与任务?????????4 设计参数???????????????4 物料衡算???????????????4 (一)发酵罐总容积计算 ????????4 （二）发酵罐个数计算?????????5 发酵罐工艺设计????????????5 （一）发酵罐直径及罐体高度计算????5 （二）发酵罐壁厚计算?????????6 （三）搅拌器类型选择与设计??????7 （四）搅拌轴直径计算?????????9 （五）冷却面积计算与设计???????11 发酵罐附件设计与选型?????????13 发酵罐的技术要求与规范????????15 设计体会???????????????16 教材及主要参考资料??????????17 相关数据表??????????????17
课 程 设 计 任 务 书
食品与生物工程学院学院2010级 生物工程 专业 学生 武雪龙 题目：年产6万吨味精厂谷氨酸生产机械搅拌通风发酵罐设计 一、主要内容：
1、物料恒算，计算发酵罐总容积； 2、求发酵罐个数，取单罐公称容积200m3；
3、公称容积200m3发酵罐设计（罐体尺寸、壁厚、搅拌器类型选择及尺寸设计、搅拌功率计算、搅拌轴直径计算、冷却面积计算与设计） 二、基本要求
1、编写计算设计说明书（有前言、设计参数、物料恒算、发酵罐工艺设计，设计体会）
2、用CAD绘出发酵罐结构图。 三、设计参数
糖酸转化率60% 2、发酵产酸水平12% 发酵周期34小时 4、发酵罐充满系数为0.7
味精分子式187.13（C5H8NO4Na）.H2O 6、谷氨酸分子式147.13(C5H9NO4) 7、谷氨酸密度取1.553g/cm3 8、残还原糖0.8%，干菌体1.7% 9、谷氨酸提取率97.5%。 10、谷氨酸生产味精精制率为125% 11、空罐灭菌压力0.25MPa 12、年工作日安330天计算 四、主要参考资料
〔1〕郑裕国《生物工程设备》化学工业出版社2007 〔2〕高孔荣《发酵设备》 轻工业出版社1991.10 〔3〕梁世中《生物工程设备》轻工业出版社2002.2
〔4〕化工设备设计全书编辑委员会编《搅拌设备设计》上海科学技术出版社1985 〔5〕吴思方《发酵工厂工艺设计概论》中国轻工业出版社2007 （6）化工工艺设计手册 （7）于令信《味精工业手册》
（8）张克旭《氨基酸发酵工艺学》轻工业出版社
完成期限：自2013年 10 月 21 日至 2013 年 10 月 27 日 指导教师：王君高 王兰芝 教研室主任：
前言
通过发酵工业化生产的几十年实践，人们逐步认识到发酵工业过程是一个随着时间变化的（时变的）、非线性的、多变量输入和输出的动态的生物学过程，按照化学工程的模式来处理发酵工业生产（特别是大规模生产）的问题，往往难以收到预期的效果。从化学工程的角度来看，发酵罐也就是生产原料发酵的反应器，发酵罐中培养的微生物细胞只是一种催化剂，按化学工程的正统思维，微生物当然难以发挥其生命特有的生产潜力。于是，追溯到作坊式的发酵生产技术的生物学内核（微生物），返璞归真而对发酵工程的属性有了新的认识。发酵工程的生物学属性的认定，使发酵工程的发展有了明确的方向，发酵工程进入了生物工程的范畴。 生物反应工程与设备课程设计是生物工程专业一个重要的、综合性的实践教学环节，要求我们综合运用所学知识如生化反应工程与生物工程设备课程来解决生化工程实际问题，对培养我们全面的理论知识与工程素养，健全合理的知识结构具有重要作用。 一个优良的生物反应器应具有良好的传质传热和混合的性能；结构严密，内壁光滑，易清洗，检修维护方便；有可靠的检测及控制仪表；搅拌及通气所消耗的动力要少；能获得最大的生产效率与最佳的经济效益。通常将进行大规模悬浮培养微生物的反应统称为发酵罐。
一、课程设计目的与任务
任务：年产6万吨味精厂谷氨酸机械搅拌通风发酵罐设计。
目的：通过课程设计，使同学对工艺参数确定，物料恒算、发酵罐体积及尺寸确定、罐体机械强度、搅拌功率、搅拌轴及搅拌浆叶强度等计算能力得到锻炼。掌握工程设计基本程序及内容，熟练掌握电脑绘图及绘图质量。 二、设计参数
1、 糖酸转化率60% 2、发酵产酸水平12% 3、 发酵周期34小时 4、发酵罐充满系数为0.7 5、 味精分子式187.13（C5H8NO4Na）.H2O 6、谷氨酸分子式147.13(C5H9NO4)
7、 谷氨酸密度取1.553g/cm3 8、残还原糖0.8%，干菌体1.7% 9、 谷氨酸提取率97.5% 10、谷氨酸生产味精精制率为125%
P0?111、取VL（kw/m3） 12、空罐灭菌压力0.25MPa
13、年工作日安330天计算
三、物料衡算
（一）发酵罐总容积计算
发酵罐总容积，决定于年工作日、每天生产谷氨酸量、发酵产酸水平、谷氨酸发酵周期、谷氨酸提取率、谷氨酸精制味精得率等。 1.每天谷氨酸生产量的确定
（1）年谷氨酸的产量=年味精产量÷125% =60000÷125% =48000t
(2)每天的谷氨酸产量=年谷氨酸的产量÷330 =48000÷330 =145.5t （3）发酵液密度
1??0.855?30.0250.12??0.855?0.017?0.077?0.9489mT1.51.553??1.054T/m3（4）每天生产发酵液体积
m?每天生产谷氨酸的量发酵产酸水平?谷氨酸提取率
=145.5/1.050×(12%×97.5%)=1243.6T V= m／ρ=1243.6T÷1.054T／m3=1179.9m3 （5）发酵罐的总容积
V总=〔每天生产发酵液体积×发酵周期（小时）〕/24=（1171.9
×34）/24=1671.5m3
（二）求发酵罐个数，取单罐公称容积200m3
3m查表6-2（发酵工厂工艺设计概论P102）得公称容积是200的发酵罐全容积为
230m，取充满系数为0.7。 (1)单罐的有效容积计算
3V有效=单罐公称容积×罐的利用率=200×0.7=140m3
(2)发酵罐个数n计算 n=
V总V有效/=1671.5/140=11.9
故取12个发酵罐。 四、发酵罐工艺设计
（一）发酵罐直径及罐体高度计算
年产6万吨味精厂谷氨酸机械搅拌通风发酵罐设计毕业设计
