【文章內容簡介】 外，蛇管冷卻管使罐的死角增加，不僅增加了染菌的機會也給罐體清洗帶來不便。半圓形外盤管的傳熱系數高，罐體容易清洗，增強罐體強度，可大大降低罐體壁厚，使整個發(fā)酵罐造價降低，由于替代了內蛇管所占據的發(fā)酵罐容積，可增加發(fā)酵罐的放罐系數。夾套筒體的高度Hj主要取決于傳熱面積F的要求，夾套的高度一般應不低于料液的高度，以保證充分傳熱。根據裝料系數η，操作容積ηV，夾套筒體高度Hj可由下式估算：Hj=ηVVh/V1，Vh：封頭容積，V1：筒體每米高的容積。查表：V1 =，Vh=。夾套高度：Hj =(70)/=6384mm，取夾套高度Hj=7000mm外盤管夾套設計參數如下：通道寬度:b≤=3200=320，取b=200mm通道高度：h≥S，取h=200mm，半圓管壁厚S=20mm通道半圓心角：γ=90176。通道與容器殼體采用全焊透的V形焊縫螺旋通道的節(jié)距：ts≤，取ts=330mm螺旋通道圈數：n=7000/330=23綜上所述共需2個25m3發(fā)酵罐，型號為MSFL22，公稱容積25(m 3)，材質：不銹鋼。由南京匯科生物工程設備制造。(1)二級種子罐二級種子罐體積=發(fā)酵罐體積裝料系數接種量247。種子罐裝料系數 =252247。=5m3（2）一級種子罐一級種子罐體積=二級種子罐體積裝料系數接種量247。一級種子罐裝料系數=510%247。=轉化過程無需通入無菌空氣，采用帶有錐形底、蓋的圓柱形發(fā)酵罐作為轉化罐，以方便添加天冬氨酸底物和放出發(fā)酵產物。由轉化液體積同發(fā)酵液的體積，由上知：V2=V1= m3由此可設需2個裝料系數為70%的轉化罐，則轉化罐罐有效體積V=發(fā)酵液體積247。裝料系數247。轉化罐個數=247。70%247。2=24.2 m3 ，取25m3轉化罐主體結構計算：轉化罐全體積為：V=Di 2(H+h1/3+h2/3)式中 Di－罐的內徑，m H－罐的圓柱部分高度，m h1－罐底高度，m h2－罐蓋高度，mH= ，h1 = Di，h2 = V=Di 2(H+h1/3+h2/3)Di =，H= ==,取4mh1= =h2==取 ha =50mm，罐體總高H總 =＋h1＋h1＋2ha==4880mm罐體壁厚S=PD/(2[б]248。﹣P)+C其中：248。=，P=,C=3mm,[б]=130MPa,Di =2600mm解之得：S=，取整10mm（2）攪拌器設計為了使溶液中的銨有效地與固體L天門冬氨酸發(fā)生成鹽反應,在罐底部裝有一個攪拌器攪拌固體L天門冬氨酸,使之懸浮到溶液中?？刂茢嚢杵骶従忁D動,可以使固體L天門冬氨酸因重力作用而沉于罐的下半部分,上部較澄清的溶液自罐上部開口流入轉化罐。攪拌器的主要尺寸計算：考慮到發(fā)酵徑高比為1：，比較小，為了使發(fā)酵罐充分混勻，保持均一，根據經驗一般采用渦輪式攪拌器。渦輪式攪拌器結構簡單，能量傳遞高，氧溶解率高,彎葉剪切力小。圓盤可增強軸向混合效果。所以選用六彎渦輪式攪拌器。其主要尺寸如下：葉徑Di=D/=1 m 葉寬B== 弦長l==1m底距C=D/=1m 盤徑P==2m 彎葉板厚s=12mm擋板數確定為3,擋板寬范圍1/8—1/12D，取B=1/10D=綜上所述共需2個20m3轉化罐，公稱容積 20(m3)，材質：不銹鋼。由南京匯科生物工程設備制造。，即要求泵的性能：Q=12=，H=5m。泵的選型：上海KSB泵業(yè)有限公司生產，型號為CPK125135，Q=50m3/h， H=，臨時確定15個。[14]無菌空氣制備流程如下：吸風塔→粗濾器→空氣壓縮機→空氣冷卻器→除水設備→空氣總過濾器→發(fā)酵車間空氣總管→分過濾器→發(fā)酵罐發(fā)酵過程中的最大通氣量為1:1，因此發(fā)酵車間需要最大壓縮空氣的用量可按下列公式計算：V=單個發(fā)酵罐體積發(fā)酵罐的個數通氣比+單個種子罐體積種子個數通氣比=2521+11=（按55m3/min進行后續(xù)計算）①吸風塔吸風塔設計高度應在10~12m左右。進管至空氣壓縮機一段的管路，要求直管連接，避免彎管或多彎管。本次設計中將吸風塔的高度定為10m，空氣在吸風塔內的截面流速設計為5m/s。則吸風塔的截面半徑為：R=（V/np）1/2=(55247。60247。5247。) 1/2=空氣的實際流速n=V/pR2=50247。60247。247。=②前置預過濾器選擇高效前置過濾器，內部設計有兩道過濾介質層：前層稱粗過濾層，采用絨布作為過濾介質；后道稱亞高效過濾層，采用滌晴無紡布作為過濾介質。 m/s。設備外型半徑為：R=（V/）1/2=(55247。60247。247。) 1/2=（）實際流速：n=V/=55247。60247。247。=③空壓機由計算可得發(fā)酵工藝所需的最大空氣流量為55m3/min。因此選擇由無錫壓縮機股份有限公司生產的型號為OGF(W)D50的空氣壓縮系統，額定供氣量55m3/min。20℃的空氣經空氣壓縮機的壓縮，：T2=T1（P2/ P1）K1/K =(273+20)[(+)/]=293==℃ 其中：P1=，K=④冷卻器壓縮空氣由管道經沿程冷卻輸送到空氣冷卻器，此時空氣的溫度已大大低于空氣壓縮機出口的溫度。空氣冷卻器的作用是使壓縮空氣除水減濕。冷卻器選用列管式換熱器，冷卻水走管程，壓縮空氣走殼程。要求壓縮空氣由104℃被冷卻至25℃，冷卻介質為20℃的循環(huán)水，冷卻水的出口溫度為28℃，由條件可得：空氣的定性溫度：(104+25)/2=℃水的定型溫度：（20+28)/2=24℃查得空氣在定性溫度下的物性數據：r=；Cp= kJ/(kg℃)；k=( m2℃)；m=103Pas查得水在定性溫度下的物性數據：r=；Cp=(kg℃)；k=(m2℃)；m=103PasI．熱負荷計算Q=WhCph(T2﹣T1)=200247。60103(104﹣25)=105W冷卻水耗量Wc=Q/Cpc(t2﹣t1)=105247。247。103247。(28﹣20)= kg/s=30t/hII．計算平均溫差暫按單殼程、雙管程考慮，先求逆流時平均溫度差空氣： 104 → 25冷卻水：28 ← 20△t ： 76 5△tm′ = (76﹣5)247。ln(76/5) = ℃計算R和P：R = (T2﹣T1)247。(t2﹣t1) = (104﹣25)247。(28﹣20) = P = (t2﹣t1)247。(T2﹣t1) = (28﹣20)247。(104﹣20) = 由R、P值，查表可得：f△t = ，因f△t＞，選用三殼程?！鱰m = f△t△tm′= = ℃III．選k值，估計傳熱面積由資料，可取k=100 w/( m2℃)S =（Q/ k.△tm）=（105 247。100247。）= m2IV．初選換熱器型號由于兩流體溫差大于50℃，可選用浮頭式換熱器FB500。由計算結果確定換熱器為三殼程，因此選用3臺相同的換熱器串聯使用。換熱器的主要數據如下：外殼直徑：500mm 公稱壓力： MPa 公稱面積：65 m2管長：6m 管子尺寸：f25 管子總數：124管程數：2 管子排列方法：正方形斜轉45176。排列S。= n ..(L－) .N=124（6﹣）3= m2采用此換熱面積的換熱器，則要求過程的總傳熱系數為：k。=Q 247。（S?！鱰m）=105 247。（）= W/( m2℃)⑤除水設備空氣經冷卻后即有水分析出，為此，冷卻的空氣需要除水并安裝必要的除水設備。絲網除濾器是一種立式圓筒型設備，它具有壓降阻力小，除水除沫效率高，使用方便的優(yōu)點。一般絲網除濾器的設計流速取1~3m/s。設計時取流速為2m/s，則除濾器的直徑為：D =（4V/np）1/2=（450247。60247。247。2）1/2=（）除濾器的填料為不銹鋼絲網，多層重疊，絲網層厚度為100mm。⑥總空氣過濾器總空氣過濾器是圓筒狀設備，空氣在過濾器內底篩板一下切線方向進入，在器身下方設置人孔。YUD型空氣總過濾器，過濾介質采用涂層式過濾材料組裝的濾芯，常采用的濾芯是DMF（聚四氟乙烯聚合膜）。根據發(fā)酵車間的空氣用量，可選用YUDZ4型號的總過濾器f12003035mm，配濾芯DMF，總過濾器內有DMF濾芯f3501000，4個。⑦分過濾器分過濾器是單臺發(fā)酵罐的單獨空氣過濾器。20m3發(fā)酵罐的空氣過濾系統設備的計算及設計如下：根據發(fā)酵工藝，每個20m3發(fā)酵罐最大空氣用量為：Vf=201=20m3/min由于20m3發(fā)酵罐的工作容積在75%左右，因此空氣的