【正文】 表 7 主要符號說明 符號 意義 單位 糖V 糖液體積 3m 全V 發(fā)酵罐總?cè)莘e 3m 1N 發(fā)酵罐個數(shù) 個 iD 直徑 mm S 換熱面積 2m B 葉寬 m C 底距 m L 葉弦長 m 200M3產(chǎn)潔霉素機械攪拌生物反應(yīng)器設(shè)計 13 6 設(shè)計小結(jié) 在此次課程設(shè)計中，我設(shè)計了機械通風(fēng)發(fā)酵罐，該反應(yīng)器利用 黑曲霉菌株 菌種進行糖化酶的發(fā)酵生產(chǎn)，發(fā)酵溫度為 C031 ，反應(yīng)器的 材料為 16MnR鋼；采用渦輪六彎葉式 L兩層攪拌器，利用 110kw 電動機通過 110mm的軸驅(qū)動；冷卻方式為蛇管冷卻，冷卻蛇管總長為 640m，分為 10組。 gP －攪拌軸功率 TP －軸封摩擦損失功率，一般為 00 g1 P η－傳動機構(gòu)效率 根據(jù)生產(chǎn)需要選擇三角皮帶電機?！?) 冷卻面積 ( 2m ) A=π dL 冷卻蛇管總長度 (m) mLmLmdAL6410,640, 0 ??????每組長組，分為取整? d－蛇管內(nèi)徑， d＝外徑－壁厚 取 ? 110?mm （徑取 50－ 80mm，壁厚取 － 5mm ） 每圈蛇 管長度 ? ? ? ? mhDl pP 2222 ?????? ? D－蛇管圈直徑， hp －蛇管圈之間的距離，取 每組蛇管圈數(shù) 圈圈，則總?cè)?shù)為 640 ?????? lLN P 蛇管總高度 ? ? ? ? mmhNH pP 4 2 8 ????????? 200M3產(chǎn)潔霉素機械攪拌生物反應(yīng)器設(shè)計 10 表 5 200 3m 發(fā)酵罐冷卻裝置設(shè)計計算結(jié)果 項目及代號 參數(shù)及結(jié)果 備注 裝料系數(shù) 75% 由工藝條件確定 裝 料體積 3215m 計算 裝料高度 計算 總發(fā)酵熱 hKJ / 6? 計算 冷卻水耗量 hKg / 5? 計算 冷卻面積 m 計算 冷卻蛇管總長度 m640 計算 冷卻蛇管總高度 計算 蛇管組數(shù) 10組 由工藝條件確定 每組蛇管圈數(shù) 5圈 計算 5 攪拌器軸功率的計算 不通氣條件下的軸功率 P0 取發(fā)酵醪液黏度spa ??? 31060?，密度 31020 /kg m? ? ，攪拌轉(zhuǎn)速srr / in/80 ??? 則雷諾準(zhǔn)數(shù) 43 ??? ???? ?? ?? lie DR 因為 Re≥ 410 ，所以發(fā)酵系統(tǒng)充分湍流狀態(tài)，即有效功率系數(shù) PN = 魯士頓 (Rushton J. H.)公式： kwDNP ilP 7 7 2 0 2 53530 ?????? ?? P0－無通氣攪拌輸入的功率（ W）； PN －功率準(zhǔn)數(shù)，是攪拌雷諾數(shù) ReM的函數(shù)；圓盤六彎葉渦輪 NP≈ ω－渦輪轉(zhuǎn)速（ r/min）； L? －液體密度（ kg/m3）因發(fā) 酵液不同而不同，一般取 800－ 1650 kg/m3 ； iD －渦輪直徑（ m）；對于多層攪拌器的軸功率可按下式估算： 200M3產(chǎn)潔霉素機械攪拌生物反應(yīng)器設(shè)計 11 ? ? ? ? kwmPP m ??????? m攪拌器層數(shù)。 ℃ ) t2t1－冷卻水進出口溫度差 冷卻面積 發(fā)酵液溫度 31℃，冷卻水進口溫度 20℃，出口溫度 27℃，則平均溫度差 mt? 為： ? ? ? ? 2731 2031ln27312031 ????????mt 26 mtK QAm ?????? 根據(jù)實際取 200 m2 △ tm －對數(shù)平均溫度差 K－ 傳熱總系數(shù)，取 3? 310 kJ/(m2 夾套不能滿足冷卻要求，使用蛇管冷卻，綜合比較列管的冷卻效果好，在使用水作冷卻介質(zhì) 時，選用列管。 其他管道也是如此計算。本次設(shè)計只設(shè)置了 2視鏡，直徑為 DN80，開在頂頭上，位于前后軸線離中心軸 750mm處，標(biāo)記為視鏡Ⅱ DN80 HGJ5018617 接口管 封進料口為例計算， 設(shè)發(fā) 酵醪液流速為 1/v ms? ， 5h 排盡。 本次設(shè)計只設(shè)置了 1個人孔，標(biāo)準(zhǔn)號為： 人孔 RFⅡ（ R 罐體壁厚 ? ? ? ? mmmmCPpD ????? ????? ???，取 11mm D－罐體直徑（ mm） p－耐受壓強 (取 ) φ － 焊縫系數(shù)，雙面焊取 [σ ]－設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力（ kgf/c 2m ）（ 16MnR鋼焊接壓力容器許用應(yīng)力為 150℃， 170MPa） C －腐 蝕裕度，當(dāng)δ － C10mm時， C＝ 3mm 封頭壁厚計算 ? ? ? ? mmmmCpDy ???? ????? ???，取 20mm。 查閱文獻【 2】 ，當(dāng)公稱直徑mmDN 4900?時， 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的曲面高度mmha 1225，直邊高 度 40bh mm? ，總深度f 1265?，內(nèi)表面積 mAf，容積 mV 可得罐桶身高 mmHHH f 11620226521415020 ?????? 則此時，??D與前面的假設(shè)接近， 故可認(rèn)為mmD 4900?是合適的 發(fā)酵罐的全體積 mmVHDV f 11620226521415024/ 02 ?????? ? 表 2 大中型發(fā)酵罐技術(shù)參數(shù) 公稱容量3m 筒體高度 H(mm) 筒體直徑 mm 換熱面積 2m 轉(zhuǎn)速 r/min 電機功率 kw 10 3200 1800 12 150 21 4700 2200 21 154 30 30 6600 2400 34 180 45 50 7000 28003000 3860 160 55 60 8000 30003200 65 160 65 75 8000 3200 84 165 100 100 9400 3600 114 170 130 200 11500 4600 221 142 215 200M3產(chǎn)潔霉素機械攪拌生物反應(yīng)器設(shè)計 5 表 3 200m3發(fā)酵罐的幾何尺寸 項目及代號 參數(shù)及結(jié)果 備注 公稱體積 3m 200 設(shè)計條件 全體積 3m 215 計算 罐體直徑 mm 4900 計算 發(fā)酵罐總高 mm 14150 計算 發(fā)酵罐筒體高度 mm 11620 計算 3 罐體主要部件尺寸的設(shè)計計算 罐體 考慮壓力，溫度，腐蝕因素，選擇罐體材料和封頭材 料，封頭結(jié)構(gòu)、與罐體連接方式。攪拌容器分罐體和夾套兩部分，主要由封頭和筒體組成，多為中、低壓壓力容器；攪拌裝置由攪拌器和攪拌軸組成，其形式通常由工藝設(shè)計而定；傳動裝置是為為帶動攪拌裝置設(shè)置的，主要由電機，減速器，聯(lián)軸器和傳動軸等組成；軸封裝置為動密封，一般采用機械密封或填料密封；它們與支座，人孔，工藝接管等附件一起，構(gòu)成完整的夾套反應(yīng)釜。發(fā)酵是在接種和通氣攪拌下進行的，特點是先在種化過程中進行孢子培養(yǎng)，將成熟的孢子制成懸浮液，接種到液體種子培養(yǎng)液中，在一、二級種子工程中擴大培養(yǎng)，繁殖到一定濃度和數(shù)量后接入發(fā)酵罐中進行發(fā)酵。 設(shè)計方案的擬定 我設(shè)計的是一臺 200M3機產(chǎn)潔霉素機械攪拌生物反應(yīng)器 潔霉素（也稱為林可霉素）‘作為抗生素的一個分支， 它的生產(chǎn)在醫(yī)藥生產(chǎn)中有重要的地位。另一方面，近年來基因工程技術(shù)等的發(fā)展推動了微生物反應(yīng)器研究的快速進步。 微生物反應(yīng)器的研究和應(yīng)用進展 膜生物反應(yīng)器在污染處理中的應(yīng)用是近年來微生物反應(yīng)器的研究和應(yīng)用進展的代表性技術(shù)之一。反應(yīng)器類型的多樣性和工藝的復(fù)雜性一方面提高了反應(yīng)器研究和應(yīng)用的難度 ，另一方面也給生物反應(yīng)器的研究和發(fā)展帶來了巨大的空間。酶反應(yīng)器和下述的細(xì)胞生物反應(yīng)器研究也同樣需要經(jīng)歷實驗室階段、中試階段和規(guī)模生產(chǎn)階段。 微生物生物反應(yīng)器的研究與應(yīng)用概述 微生物反應(yīng)器和酶反應(yīng)器發(fā)展至今，已經(jīng)形成了多種類型：在操作方式上，間歇式、連續(xù)式和半間歇式均已得到研究和應(yīng)用 ；在反應(yīng)器結(jié)構(gòu)特征上，目前已發(fā)展了釜 / 罐式、管式、塔式、膜式等類型 ；在能量的輸入方 式上，目前已發(fā)展了通過機械攪拌輸入能量的機械攪拌式、利用氣體噴射動能的氣升式和利用泵對液體的噴射作用而使液體循環(huán)的生物反應(yīng)器等 ；在生物催化劑在反應(yīng)器中的分布方式上，目前已發(fā)展了生物團塊反應(yīng)器和