发酵产酸性蛋白酶草稿

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1、江西科技师范学院生物工程专业《化工原理课程设计》说明书题目名称1000L发酵罐发酵生产酸性蛋白酶　专业班级09级生物工程1班学号--------------------------------------------学生姓名___________________指导教师　　　________2011年10月31日目录一、设计方案11.1设计条件11.2发酵工艺11.2.1发酵工艺图11.2.2菌种的选择21.2.3菌种培养基的配制21.3发酵罐尺寸及整体设计21.4补料系统的设计2二、计算32.1发酵罐圆筒壁厚的计算32.2通风量的计算32.3传热量的计算32.

2、3.1发酵热32.3.2冷却水用量42.3.3冷却器面积计算42.4搅拌器轴功率计算42.4.1不通气条件下的轴功率P042.4.2通气搅拌功率Pg的计算42.5接口管的计算5三、设备选型63.1搅拌器的选择63.2电机及变速装置选用63.3挡板63.4管道接口63.5仪表接口73.6支座选择73.7手孔73.8视镜73.9轴封类型的选定7四、附录8附录1计算结果汇总表8附录2搅拌功率的设计计算结果表8附录3发酵罐冷却装置设计计算结果9附录4设备选型汇总表9附录5查氏培养基9五、总结10六、参考文献及资料11一、设计方案蛋白酶做为一种重要的工业酶制剂，作为一种较

3、早被人们了解的酶类现在正在人类的生活中发挥巨大的作用，特别是酸性蛋白酶以其作用的广泛性﹑高效率越来越多的受到了人们的关注。本设计以容积为1000L规模，针对酸性蛋白酶发酵生产过程中最主要的设备发酵罐进行了模拟设计和选型。本论文进行工艺计算﹑主要设备工作部件（如罐体﹑罐体壁厚﹑封头壁厚计算﹑搅拌器﹑仪表接口﹑人孔和视镜﹑管道接口等）尺寸的设计。1.1设计条件1000L发酵罐发酵生产酸性蛋白酶。1.2发酵工艺1.2.1发酵工艺图黑曲霉斜面培养摇瓶扩大培养种子罐扩大培养豆饼粉、玉米、鱼粉、无机盐发酵空气空气压缩机冷却气液分离过滤除菌pH5.5溶解沉淀粗酸性蛋白酶母液离

4、子交换处理过滤溶解过滤，滤液加入硫酸铵至浓度55%，压滤溶于pH2.5，0.005mol/L乳酸缓冲液，离子交换树脂脱色浓缩干燥、磨粉酸性蛋白酶脱盐pH340℃40℃pH自然通氧30℃预处理30℃酸性蛋白酶发酵工艺流程图111.2.2菌种的选择本实验选用黑曲霉作为菌种，发酵生产酸性蛋白酶，该霉菌株在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为3.350。1.2.3菌种培养基的配制查氏培养基，见附录5。1.3发酵罐尺寸及整体设计a﹑公称容积，指罐的圆柱部分和底封头容积之和。b、罐的全容积，指罐的圆柱部分和两封头容积之和。工艺参数和高径比确定各部几何尺寸：

5、设定高径比H/D=2，则H=2D。设定全体积V０，=1000L=1，ha=0.25D。公称体积V－罐的筒身（圆柱）体积和底封头体积之和。全体积V０－罐的筒身（圆柱）体积和上下封头体积之和。圆柱体积VC上封头体积=下封头体积=VbV0=VC+2VbVC=(π/4)D2HVb=，可近似Vb=(π/24)D3V0=(π/4)D2H+2(π/24)D3=(7π/12)D3代入V0=1即可求得D≈0.82m发酵罐实际体积V0=(7π/12)D3=1010Lha为椭圆短半轴长度，hb为椭圆封头的直边高度搅拌器直径Di=D/3=0.27m发酵罐带两组搅拌器，其间距S=3Di=

6、0.82m最下面一组搅拌器与灌底的距离C=Di=0.27m挡板宽B=0.1D=0.082m，ha=0.25D=0.205m罐身高H=2D=1.641.4补料系统的设计本发酵罐拆采用分批发酵，不需要设计补料系统。11二、计算2.1发酵罐圆筒壁厚的计算该发酵罐采用双面对焊GB150-89钢制焊接压力容器，许用应力标准为：[a]t＝137MPa。计算发酵设备圆筒壁厚的一些参数如下：计算壁厚：=PD/(230[a]t-P)+C式中：—计算壁厚mm；P—计算压力，本实验压力在7.6×103Pa=760MPa；Di—内径，82mm；[a]t—设计温下的许用应力；—焊封系数(

7、与焊接方法及无损探伤有关)，取0.8；设计壁厚：设＝壁厚+腐蚀量CC—腐蚀量(每年腐蚀的量)，C取3mm=PD/(230[a]t-P)+C=(760×82)/(230×0.8×137-760)+3=5.55≈6mm2.2通风量的计算前24h前的通风量为=0.25×0.66=0.165/min通风管口直径为40mm，截面积S=π（d/2）2=3.14×10-4m2通风速度V=通风量Q/截面积S=0.165/(3.14×4×10-4×60)=2.2(m/s)24～48h的通风量为=0.5×0.66=0.33/minV=Q/S=0.33/(3.14×4×10-4×60

8、)=4.4(m/s)48