年产200吨l-丝氨酸发酵和无菌空气车间的工艺设计课程设计(编辑修改稿)

年产200吨l-丝氨酸发酵和无菌空气车间的工艺设计课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

O4 K2HPO4 3H2O MgSO4 7H2O MgSO4 4H2O FeSO4 7H2O 8 生产流程简述 的种子罐配料罐中加入 的培养基，待搅拌均匀后，用泵打入种子罐中，种子罐用 138℃水蒸气进行夹套加热灭菌（使培养基从 20℃升至121℃），再用冷却水使之冷却到 37℃，接入菌种后培养到对数期待用。 2．在 10 m3 的发酵罐配料罐中加入 的培养基，开启搅拌待混匀后，用泵打入发酵罐中，进行灭菌，用 138℃水蒸气先进行间接加热（使培养基从 20℃升至 90℃），再用蒸汽直接加热（使培养基从 90℃升至 121℃），然后用冷却水使之冷却到 37℃，待用。 14h，再用离心机进行离心分离，收集菌体，废液放入贮罐中。 物料衡算 已知培养基成分： 葡萄糖 ，硫酸铵 ，玉米浆 ， KH2PO4 ，K2HPO4 3H2O ， MgSO4 7H2O ， MgSO4 4H2O ， FeSO4 7H2O ，水 1000ml 发酵罐的物料衡算 发酵液 G=1050  ， 葡萄糖 G1=  kg 硫酸铵 G2=  kg 玉米浆 G3=  kg KH2PO4 G4=  kg K2HPO4 3H2O G5=  kg MgSO4 7H2O G6=  kg MgSO4 4H2O G7=  kg FeSO4 7H2O G8=  kg 9 水 G 水 = 679010501000 kg 种子罐的物料衡算 发酵液 G=  kg， 葡萄糖 G1= kg 硫酸 铵 G2=  kg 玉米浆 G3=  kg KH2PO4 G4=  kg K2HPO4 3H2O G5=  kg MgSO4 7H2O G6   kg=31g MgSO4 4H2O G7=  kg= FeSO4 7H2O G8=  kg= 水 G 水 = 31010501000 kg 能量衡算 发酵罐能量衡算 发酵罐（不锈钢蛇形管传热） （培养  基温度 从 20℃升到 90℃） 已知 G=1050kg， t1=20℃ ， t2=90℃ c=(kg℃ ) ts=138℃ 查表得 r= kJ/kg K=1250~1900 kJ/(m2 h℃ ) 取 K=1674 kJ/(m2 h℃ )  =5%~10%，取 10% )1()( 12  r ttGcS = %)101( 1 5 5 )2090( 1 2 9  = 已知  =1~ 取  =1h KFGc ㏑ Ftt ttss  1674 ㏑ 90138 20xx8 =1 F= 10 2. 直接加热过程的蒸汽量（培养基温度从 90℃升到 121℃） t1=90℃ ， t2=121℃ 查表得 138℃下 i = kJ/kg， sc =(kg℃ )  =5%~10%，取 10% %)101( )90121()1()( 2 12    tci ttGcS s kg 1211 st ℃ st2 =10℃ 371 ft ℃ （实测当培养基温度 t1 为 80℃时，此时冷却水出口温度 t2 为 30℃） K=1674 kJ/(m2 h℃ ) cc kJ/(kg℃ ) 108021 21/ 2   tt tteA sWcKF /KFW （ ㏑ Ac2） =1674 / (㏑ ） = 种子罐的能量衡算 种子罐体积小于 5 m3 采用夹套加热 1. 间接加热过程的蒸汽量 已知 V 种 = %  m3 3 2 5 .51 0 5 种G kg t1=20℃ ， t2=121℃ ， r= =5%~10%，取 10% )1()( 12  r ttGcS = %)101( 1 5 5 )201 2 1( 2 5  = 取  = K=830~1250kJ/(m2 h℃ ) 取 K=1000kJ/(m2 h℃ ) KFGc ㏑ Ftt ttss  1 0 00 ㏑ 121138 20xx8 = F= m2 11 2. 冷却阶段的冷却水用量 1211 st ℃ st2 =10℃ 371 ft ℃ （实测当培养基温度 t1 为 80℃时，此时冷却水出口温度 t2 为 30℃） K=1000 kJ/(m2 h℃ ) cc kJ/(kg℃ ) 108021 21/ 2   tt tteA sWcKF /KFW （ ㏑ Ac2） =1000 / (㏑ ） = 主要设备计算 发酵罐尺寸的计算 已知发酵培养接种量为 3%，发酵时间为 14h，发酵罐的搅拌转速为 120rpm，通气量为 ，发酵液密度为 1050kg/m179。 ,粘度为 s。 每升发酵液可以纯化得到 L丝氨酸产品 36g。 年操作日 300 天，生产裕度为 10%,生产方式：间歇生产。 水蒸气 138℃，冷却水进出口温度根据实际情况确定。 因为发酵时间为 14h，再考虑发酵罐灭菌，降温，出料，清洗等辅助时间。 确定发酵周期为 24h。 发酵液中产物的浓度： % 0 5 0 103633  错误 !未找到引用源。 全年生产周期数： 错误 !未找到引用源。 单个周期发酵液体积计 算 : 0 5 010% 0 0%)101(2 0 0 3  m3 装料系 数 ~ VV 取 0 =  =所以我们选用 3 个 10 m3 的发酵罐，另选一个作为备用罐。 实际装料系数： %  发酵罐装液量： m H/D=~3，取 H/D= 12 320 DHDV   330 DDV   =10 D=, H=2D= 已知 31~21Dd 取 d== 已知 121~81DW ,取 W=101 D= 圆整 W= 已知 ~dB ，取 B== 圆整 B= 已知 ~dS , 取 S== 圆整 S= mHDHD 1312   mDHH L  假设用两层搅拌器，所以 SL=HL－ B－ S=－ － = 检验： SL/d=~2 范围内 搅拌器轴功率计算 已知 d= D= n=120rpm=2 r/s ρ =1050kg/ m3 μ =•s ReM= 422 1 0  nd104 （属湍流状态） 采用六弯叶涡轮搅拌器，读图可知 K= P=kn3d5ρ = 353  KW 校正系数 f= )/)(/(31 dHdDL =      实际 P*=f P=  kw 因为有两层搅拌器，   *2  pp kw 标准状况下的通气量 Q0=VL VVM=  min/3m gQ = 0Q ( 273273t )Lt HgP   61021)1 0 1 (1 0 1  13 = (27320273)  0 5 0 1 1 0 1 6   =Na= 0 8 2 0 33 ndQ g   ag NPP  = = Pg=   种子罐的计算 种子罐的尺寸计算 因为接种量为 3%，故 V 种 = %  m3 装料系数 ~ VV 取 0 =  =应去 2 个 m3 的种子罐 H/D=~3，取 H/D= 320 DHDV   330 DDV   =， D=, H=2D= 已知 31~2。