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1、课程设计 题目：链霉素生产工艺设计 课程名称： 发酵工厂工艺设计概论 学 院： 生物工程学院 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 二零零七年十二月目 录1前言.22设计任务书.32.1基础数据.32.2设计内容.32.3设计要求.33工艺流程.44工艺计算.44.1物料衡算.44.2热量衡算.54.3水用量的计算.75发酵车间设备(发酵罐)的选型计算.85.1发酵罐的选型.85.2生产能力、数量和容积的确定.85.2.1发酵罐容积的确定.85.2.2生产能力的计算.85.2.3发酵罐个数.85.2.4主要尺寸的计算.85.2.5冷却面积的计算.95.2.6搅拌器设计.105.2.7搅拌轴
2、功率的计算.105.2.8设备结构的工艺设计.116对本设计的评述.167参考文献.178附表一、工艺流程图.9附表二、发酵罐总装置图.1前 言2设计任务书2.1基础数据生产规模：9000吨/年产品规格：成品效价为800单位/mg生产天数：300天/年接种量15%倒罐率：1%发酵周期：8天 每天放罐：2罐 发酵装料系数：75%发酵液收率：95% 提炼总收率：70%平均发酵水平：25000单位/ml种子培养基配比(g/L)：牛肉膏 6%，葡萄糖 4%，KH2PO4 1%，MgSO4 1%生产培养基配比(g/L)：葡萄糖4%，黄豆饼粉0.8%，玉米浆1.5%，（NH4）2SO4 0.5%，豆油0.
3、2%，KH2PO4 0.01%，CaCO3 0.04%2.2参考数据罐体的高径比H/D：13搅拌桨直径与罐体直径之比Di/D: 1/31/2挡板宽度与罐体直径之比Wb/D ：1/81/12（4块挡板）最下层搅拌桨高度与罐体直径之比：0.81.0相邻两层搅拌桨距离与搅拌桨直径之比：12.5发酵条件：转数350r/min ,温度28，pH7.2（400L发酵罐）冷却水进出口温度分别为25、30黏度：38cP2.3设计内容1、 根据以上设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与论证。2、 工艺计算：全厂的物料衡算；发酵车间的热量衡
4、算（即蒸汽耗量的计算）；水用量的计算。3、 发酵车间设备的选型计算：包括设备的容量，数量，主要的外形尺寸。4、 对发酵设备进行详细化工计算与设计。4设计要求1、 根据以上设计内容，书写设计说明书2、 完成图纸两张（1号图纸）：全厂工艺流程图（初步设计阶段），发酵设备总装图（剖面和俯视图）。3工艺流程 4工艺计算 4.1物料衡算 首先计算生产1000kg成品链霉素所需耗用的原辅材料及其他物料量：1. 发酵液量： V1=100080025000（11%）95%70%=48.61m32. 种子液量(接种量为15%): V2=V115%=7.292m33. 牛肉膏耗用量： 种子液用量：V26%=7.2
5、921036%=437.52kg 4. 葡萄糖耗用量： 种子液用量：V24%=7.2921034%=291.68kg 发酵液用量：V14%=48.611034%=1944.4kg 葡萄糖总共耗用量：291.68+1944.4=2236.08kg5. KH2PO4耗用量： 种子液用量：V21%=7.2921031%=72.92kg 发酵液用量：V10.01%=48.611030.01%=4.861kg KH2PO4总共耗用量：72.92+4.861=77.781kg6. MgSO4耗用量： 种子液用量：V21%=7.2921031%=72.92kg7. 黄豆饼粉耗用量： 发酵液用量：V10.8%
6、=48.611030.8%=388.88kg8. 玉米浆耗用量： 发酵液用量：V11.5%=48.611031.5%=729.15kg9. （NH4）2SO4耗用量： 发酵液用量：V10.5%=48.611030.5%=243.05kg10.豆油耗用量： 发酵液用量：V10.2%=48.611030.2%=97.22kg11.CaCO3耗用量： 发酵液用量：V10.04%=48.611030.04%=19.444kg500吨/a，链霉素厂发酵车间的生物料衡算物料名称生产1000kg链霉素产品的物料量9000t/a，链霉素生产的物料量每日物料量发酵液量(m3)48.614374901458.3种
7、子液量(m3)7.29265628218.76牛肉膏耗用量(kg)437.52393768013125.6葡萄糖耗用量(kg)2236.082012472067802.4KH2PO4耗用量(kg)77.7817000202333.4MgSO4耗用量(kg)72.926562802187.6黄豆饼粉耗用量(kg)388.88349992011666.4玉米浆耗用量(kg)729.15656235021874.5（NH4）2SO4耗用量(kg)243.0521874507291.5豆油耗用量(kg)97.228749802916.6CaCO3耗用量(kg)19.444174996583.324.2
8、热量衡算1.对于单发酵罐，利用直接蒸汽混合加热，蒸汽消耗量为：式中:D蒸汽消耗量,kg G被加热料液量,kgc料液的比热,kJ/(kg)t2加热结束时料液的温度,t1加热开始时料液的温度,i蒸汽的热焓,kJ/kg加热过程中由于热损失而增加的蒸汽消耗量,可取5%-10%又料液的比热：c=0.374.18x+4.18（1-x） x固形物的质量百分比 根据重庆地区的地理位置及气候条件，取一年中的最低室温10作为料液的初始温度t1，取10%，忽略种子液的加热被加热料液量:G=48610+1944.4+388.88+729.15+243.05+97.22+19.444+4.861 =52037.006k
9、g固形物的质量百分比:x=3427.006/52037.006=6.59%料液的比热: c=0.374.186.59%+4.18(1-6.59%)=4.01kJ/(kg) 故直接蒸汽混合加热，蒸汽的消耗量:D1=Gc(t2-t1)(1+)(i-t2c)=52037.0064.01(121-10) (1+10%)(6504.18-1214.01)=1.38106kg2.发酵罐空罐灭菌时的蒸汽消耗量估算：D=5VFs式中: VF发酵罐全容积,m3s发酵罐灭菌时,罐压下蒸汽的密度,kg/m3 灭菌时的温度为121，在该温度下水蒸汽的密度s=943.1kg/m3 发酵罐全容积VF =230 故 D2=
10、5VFs=5230943.1=1.08106kg3.发酵罐实罐灭菌保温时的蒸汽消耗量估算 一般来讲，保温时间内的蒸汽消耗量可按发酵罐实罐灭菌直接蒸汽加热升温时的蒸汽消耗量的30%50%来估算。 故 D3=50%D1=6.90105kg 总蒸汽的耗用量为:D=D1+D2+D3=3.15106kg500t/a链霉素车间总热量衡算表名称规格（MPa）每吨产品消耗（kg）每天消耗（kg）年消耗量（kg）蒸汽0.3（表压）3.151069.451072.8410104.3耗水量的计算种子液用水量: 7.292 (m3)发酵液用水量:48.61(m3)发酵冷却水用量:(只考虑全年平均负荷)W=Qc2*(tktH)式中:W冷却水消耗量，kg/h Q物料的热效应,kJ/h c2冷却水的比热kJ/(kg*)，通常水的比热为4.183kJ/(kg*) tk冷却水的出口温度 tH冷却水的进口温度在计算冷却水耗量时,其冷却水的进出口温差(t=tktH)取5(冷冻水或冷盐水) 其中发酵罐发酵过程中的热效应计算:Q=QF*VL 式中:Q发酵罐的热效应,kJ/h QF
