機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的設(shè)計

1、課程設(shè)計報告題目： 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 年 月 日 目 錄第一章 前言青霉素是一類抗生素的總稱。自從被發(fā)現(xiàn)以來，就被人們廣泛應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)。是用應(yīng)得最多的一類抗生素，從此很多醫(yī)學(xué)難題迎刃而解。也使人們致力于青霉素及其相關(guān)技術(shù)的研究。青霉素是一種高效、低毒、臨床應(yīng)用廣泛的重要抗生素。它的研制成功大大增強了人類抵抗細菌性感染的能力，帶動了抗生素家族的誕生。它的出現(xiàn)開創(chuàng)了用抗生素治療疾病的新紀元。通過數(shù)十年的完善，青霉素針劑和口服青霉素已能分別治療肺炎、肺結(jié)核、腦膜炎、心內(nèi)膜炎、白喉、炭疽等病。繼青霉素之后，鏈霉素、氯霉素、土霉素、四環(huán)素等抗生素不斷產(chǎn)生，增強了人類治療

2、傳染性疾病的能力。青霉素發(fā)酵是通氣發(fā)酵2，該生產(chǎn)工藝和設(shè)備具有很強的典型性，本設(shè)計對味青霉素發(fā)酵罐的選型及計算作簡要介紹，以期有助于了解通氣發(fā)酵工藝和主要設(shè)備的有關(guān)知識。第二章 緒論21 青霉素的概述.青霉素(Benzylpenicillin/Penicillin)又被稱為青霉素G、peillinG、盤尼西林、配尼西林、青霉素鈉、芐青霉素鈉、青霉素鉀、芐青霉素鉀。青霉素是抗菌素的一種，是指從青霉菌培養(yǎng)液中提制的分子中含有青霉烷、能破壞細菌的細胞壁并在細菌細胞的繁殖期起殺菌作用的一類抗生素，是第一種能夠治療人類疾病的抗生素。青霉素類抗生素是-內(nèi)酰胺類中一大類抗生素的總稱。2.2 青霉素的應(yīng)用 青

3、霉素類抗生素的毒性很小，由于-內(nèi)酰胺類作用于細菌的細胞壁，而人類只有細胞膜無細胞壁，故對人類的毒性較小，除能引起嚴重的過敏反應(yīng)外，在一般用量下，其毒性不甚明顯，是化療指數(shù)最大的抗生素。臨床應(yīng)用：主要控制敏感金黃色葡糖球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、淋球菌、腦膜炎雙球菌、螺旋體等引起感染，對大多數(shù)革蘭氏陽性菌（如金黃色葡萄球菌）和某些革蘭氏陰性細菌及螺旋體有抗菌作用。青霉素針劑和口服青霉素能分別治療肺炎、肺結(jié)核、腦膜炎、心內(nèi)膜炎、白喉、炭疽等病。工業(yè)應(yīng)用：可用于生產(chǎn)檸檬酸、延胡索酸、葡萄糖酸等有機酸和酶制劑。2.3 青霉素的發(fā)酵工藝流程（1）絲狀菌三級發(fā)酵工藝流程冷凍管（25C，孢子培養(yǎng)，7天）斜面母

4、瓶（25C，孢子培養(yǎng)，7天）大米孢子（26C，種子培養(yǎng)56h,1:1.5vvm）一級種子培養(yǎng)液（27C，種子培養(yǎng)，24h,1:1.5vvm）二級種子培養(yǎng)液（2726C,發(fā)酵,7天,1:0.95vvm）發(fā)酵液（2）球狀菌二級發(fā)酵工藝流程冷凍管（25C，孢子培養(yǎng)，68天）親米（25C，孢子培養(yǎng)，810天）生產(chǎn)米（28C，孢子培養(yǎng)，5660h,1:1.5vvm）種子培養(yǎng)液（2625-24C，發(fā)酵，7天，1：0.8vvm）發(fā)酵液第三章 設(shè)計方案的分析、擬定青霉素發(fā)酵是好氧發(fā)酵，而我設(shè)計的是一臺高徑比為2.5,50m3通風(fēng)機械攪拌發(fā)酵罐。經(jīng)查閱資料1可知生產(chǎn)青霉素的菌種主要是產(chǎn)黃青霉菌，該菌種的最適發(fā)酵

5、溫度在2027,最適pH6.56.9，培養(yǎng)基的主要成分包括碳源、氮源、無機鹽（包括微量元素）和前體等。這次設(shè)計包括一套圖樣，主要是裝配圖，還有一份說明書。而繪制裝配圖是生物工程設(shè)備的機械設(shè)計核心內(nèi)容，繪制裝配圖要有合理的選擇基本視圖，和各種表達方式，有合理的選擇比例，大小，和合理的安排幅面。說明書就是要寫清楚設(shè)計的思路和步驟。 表3-1 發(fā)酵罐主要設(shè)計條件項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注發(fā)酵菌種產(chǎn)黃青霉菌根據(jù)參考文獻1選取工作壓力0.3MPa由工藝條件確定設(shè)計壓力0.4MPa由工藝條件確定發(fā)酵溫度（工作溫度）2030根據(jù)參考文獻1選取設(shè)計溫度150由工藝條件確定冷卻方式蛇管冷卻由工藝條件確定培養(yǎng)基根據(jù)

6、參考文獻1選取發(fā)酵液密度由工藝條件確定發(fā)酵液黏度由工藝條件確定第四章 機械通風(fēng)發(fā)酵罐的設(shè)計4.1機械攪拌發(fā)酵罐的總體結(jié)構(gòu) 發(fā)酵罐主要由罐體、攪拌裝置、傳動裝置、軸封裝置、支座、人孔、工藝接管和一些附件組成。罐體主要由封頭和筒體組成，多為中、低壓壓力容器；攪拌裝置有攪拌器和攪拌軸組成；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、工藝接管等一些附件，構(gòu)成了完整的通風(fēng)機械攪拌發(fā)酵罐。4.2 幾何尺寸的確定根據(jù)工藝參數(shù)和高徑比確定各部幾何尺寸；高徑比H/D=2.5，則H=2.5D初步設(shè)計：設(shè)計條件給出的是發(fā)酵

7、罐的公稱體積（50m3） 公稱體積V罐的筒身（圓柱）體積和底封頭體積之和全體積V0公稱體積和上封頭體積之和封頭體積 發(fā)酵罐全體積 V0=（/4）D2H+0.15D3假設(shè)H0/D=2，根據(jù)設(shè)計條件發(fā)酵罐的公稱體積為50m3由公稱體積的近似公式 V1=(/4) D2H0+015D3可以計算出 罐體直徑D=3074.30 近似為3100mm罐體總高度 H=2.5D=2.53074.30=7685取整為7685查閱文獻【2】 ，當(dāng)公稱直徑DN=3100mm時，標準橢圓封頭的曲面高度ha=775mm，直邊高度，總深度為Hf=815mm，內(nèi)表面積Af=10.8m2，容積Vf=4.2m3可得罐筒身高 H0=

8、H-2Hf=7685-2815=6055mm則此時H0/D=6055/3100=1095322 ，與前面的假設(shè)相近，故可認為D=3100mm是合適的發(fā)酵罐的全體積 V1=(/4) D2H0+2Vf=55.195m356 m3攪拌葉直徑取Di=1000mm，其中Di/D=1000/3100=0.32符合攪拌葉間距S=2Di=10002=2000mm底攪拌葉至底封頭高度c=Di=1000mm擋板高度B=0.1D=310mm橢圓封頭短半軸的長度ha=0.25D=775mm表4-1大中型發(fā)酵罐技術(shù)參數(shù)公稱容量 筒體高度H(mm) 筒體直徑mm 換熱面積轉(zhuǎn)速r/min 電機功率kw 10 3200 18

9、00 12 150 7.5 21 4700 2200 21 154 30 30 6600 2400 34 180 45 50 7000 2800-3000 38-60 160 55 60 8000 3000-3200 65 160 65 75 8000 3200 84 165 100 100 9400 3600 114 170 130 200 11500 4600 221 142 215 表4-2 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50設(shè)計條件全體積56計算罐體直徑3100計算發(fā)酵罐總高7685計算發(fā)酵罐筒體高度6055計算攪拌葉直徑1000計算橢圓封頭短半軸長775計

10、算橢圓封頭直邊高度40計算底攪拌葉至封頭高度1000計算攪拌葉間距2000計算5 罐體主要部件尺寸設(shè)計與計算5.1 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。因為青霉素發(fā)酵是在弱酸性條件下進行的，對罐體不會造成太大地腐蝕，所以罐體和封頭都選擇16Mn不銹鋼作為材料，封頭設(shè)計為標準橢圓封頭，因D500mm，所以采用雙面縫焊接的方式與罐體連接。5.2 罐體壁厚5.3 封頭壁厚 5.4 人孔和視鏡為了方便發(fā)酵罐內(nèi)部附件安裝、修理及對內(nèi)部設(shè)備的檢查、清洗，根據(jù)任務(wù)目標要求，選用回轉(zhuǎn)蓋式人孔。查相關(guān)手冊選用DN500mm人孔，密封面形式為突面，安裝位置在上封頭處。考慮到增加開孔會降低罐體強度，因此將人孔也當(dāng)手孔。選擇DN100試鏡，其中之一為帶燈試鏡