生产50l维生素c的发酵罐的设计

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1、生物工程专业《化工原理课程设计》说明书题目名称50L发酵罐，发酵生产维生素C专业班级09生物工程2班学号学生姓名指导教师博士2011年10月31日11目录一、设计方案11.1设计条件11.2维生素C发酵工艺流程（莱式法）11.2.1山梨醇发酵菌种21.3发酵罐的尺寸及整体设计31.3.1发酵罐的整体几何尺寸31.3.2发酵罐圆筒壁厚的计算31.3.3发酵罐封头的计算41.4手孔设计4二、计算52.1通风量的计算52.2传热量的计算52.2.1冷却水量计算52.2.2冷却器面积计算52.3叶轮的计算62.4消泡器的计算62.

2、3夹套的尺寸计算62.4接管的设计6三、设备的选型83.1人孔83.2视镜83.3接口管83.3.1管道接口8四、附录及图纸9五、总结10六、参考文献111150L维生素C的发酵罐设计一、设计方案维生素C生产最早靠从柠檬、辣椒、肾上腺等动植物组织中提取。但仅靠天然存在的这种价格昂贵的维生素C远远不能满足人们的需要，目前，维生素C的工业生产方法主要有莱氏法和两步发酵法。1.1设计条件50L维生素C发酵罐，分批发酵和主发酵罐的尺寸及附件的设计；1.2维生素C发酵工艺流程（莱式法）维生素C生产菌的选育一般是以D-葡萄糖为原料，经

3、催化氧化的方法变为D-山梨醇，然后用生物氧化的方法产生L-山梨糖，为了保护所有的羟基（除第一位羟基外），将它在酸性液中丙酮化。用高锰酸钾把生成的双丙酮-L-山梨糖在碱性液中氧化成双丙酮-2-酮基-L古龙酸，再将其去丙酮后生成维生素C的重要前体—2-酮基-L-古龙酸，然后加以内脂化和烯醇化，得到L-抗坏血酸。表1.维生素C发酵流程D-葡萄糖D-山梨醇氢气氧化弱氧化醋酸杆菌L-山梨糖双丙酮-L-山梨糖化学氧化双丙酮-2-酮基-L-古龙酸2-酮基-L-古龙酸11甲基-2-酮基-L-古龙酸盐L-抗坏血酸1.2.1山梨醇发酵菌种本设

4、计采用生黑葡萄糖酸酐菌R-30型，弱氧化醋酸杆菌111.3发酵罐的尺寸及整体设计1.3.1发酵罐的整体几何尺寸维生素C的发酵是适用自吸式发酵罐，它可以自行吸入空气而不需要对空气进行压缩，也不用搅拌器发酵罐体部分的尺寸有一定的比例，罐的高度与直径之比一般为1.7～4倍左右。确定发酵罐直径和高度自吸式发酵罐的筒体高度和直径比发酵罐的高径比：取H/D=2发酵罐体积的近似计算：V0=Vb+Vd=1/4D2+0.15D3V0：发酵罐的公称容积，已知V0为0.05m3；Vb：发酵罐的筒身容积，m3；Vd：发酵罐的下封头容积，m3；D：

5、发酵罐的筒体直径，m；H：发酵罐的筒体高度，m求得D=0.307m，H=0.614m。取整得：D=0.30m，H=0.61m，H/D=2.03在取值范围内符合要求，则有H=2D=0.6mDi=1/3D=0.1mS=3Di=3×0.1=0.3mha=0.25D=0.25×0.3=0.075mC=Di=0.3mH：发酵罐的筒体高度，mS：两组搅拌器的间距，mC：下端搅拌器与罐底的距离，mha：发酵罐弧形的高度，mDi：搅拌器的宽度，m根据参考文献[3]可知，发酵罐的设备hb=30mm。h=ha+hb=0.075+0.03=0.

6、105m1.3.2发酵罐圆筒壁厚的计算计算发酵设备圆筒壁厚的一些参数如下：计算壁厚：式中：---计算壁厚，m；P—计算压力，(取0.3MPa)D—内径，m；11—设计温下的许用应力（kgf/cm2)(钢焊接压力容器许用应力为150℃，170MPa)—焊封系数(与焊接方法及无损探伤有关)，取0.85；设计壁厚设＝+C式中：C=C1+C2；C1—钢板负偏差(质星加工偏差系数)；C2—腐蚀量(每年腐蚀的量)计算结果圆筒壁厚：=0.3×300/（2×170-0.3）+3=3.264mm取3.5mm1.3.3发酵罐封头的计算发酵设备

7、椭圆封头壁厚的一些参数如下：y开孔系数，取2.3计算结果椭圆封头壁厚：2=0.3×300×2.3/（2×170×0.8）+3=3.761mm取4mm1.4手孔设计手孔的设计，参考《中华人民共和国机械行业标准锅炉手孔装置》，选择实际的尺寸，手孔选择为D80×94—85JB/T219111二、计算2.1通风量的计算本次课程设计是维生素C的设计，发酵罐采用自吸式发酵罐，它可以自行吸入空气而不需要对空气进行压缩。2.2传热量的计算发酵罐的传热装置有夹套、内蛇管、外盘管。一般容积较小的发酵罐采用夹套为传热装置，所以本设计选用夹套为传

8、热装置。通常将发酵过程中产生的净热称为发酵热，其热平衡方程可如下表示：换热面积发酵热效应Q热—发酵热效应,kJ/hQp—发酵热，30000kJ/m3•hV液—发酵液体积，m3则Q热=30000(0.050.8)=1200kJ/h2.2.1冷却水量计算发酵过程,冷却水系统按季节气温不同,采用冷却水系统也不