年產(chǎn)4500噸飼料級金霉素發(fā)酵工段工藝設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上年產(chǎn)4500噸飼料級金霉素發(fā)酵工段工藝設(shè)計生物06-1 高素霞 指導(dǎo)教師 趙宏宇摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是年產(chǎn)4500噸飼料級金霉素發(fā)酵工段工藝設(shè)計。金霉素由發(fā)酵法生產(chǎn)，主要用于飼料添加劑方面。設(shè)計中首先根據(jù)參考資料選定了金霉素發(fā)酵生產(chǎn)的具體工藝流程，通過物料衡算確定需要60立方米發(fā)酵罐10臺和8立方米種子罐4臺，在此基礎(chǔ)上得出發(fā)酵工段所需要的各種原料量，通過能量衡算確定水、無菌空氣和蒸汽等的消耗量。然后對主要設(shè)備進行計算和選型，得出發(fā)酵罐、種子罐及通用設(shè)備、非標準設(shè)備等的結(jié)構(gòu)尺寸、冷卻裝置、傳動裝置，根據(jù)工藝要求確定罐的附屬設(shè)備和輔助設(shè)備以及發(fā)酵過程中的優(yōu)化控制。

2、最后設(shè)計了發(fā)酵工廠的車間布局，提出了相應(yīng)的公用工程、安全衛(wèi)生與環(huán)境保護等輔助工藝。根據(jù)計算結(jié)果，設(shè)計了六張圖紙，分別為發(fā)酵罐裝配圖、種子罐裝配圖、工藝管道及儀表流程圖、廠房車間布置圖、物料流程圖和設(shè)備一覽表。關(guān)鍵詞 金金霉素；發(fā)酵；工藝設(shè)計The process design of the Aureomycin used for feed fermention section with the chpacity of 4500 tons annuallyAbstract This was a process design about the Aureomycin used for feed f

3、ermention, which can produced 4500 tons annually.Aureomycin, produced by biosynthesis, was mainly used to feed additive.Firstly,according to the technical data, we selected flow of the aureornycin fermentation.Then,we determined that 60m³ fermentor units 10 and 8m³ seed pot units 4 were ne

4、eded by the law of mass conservation of water, aseptic air, stream and so on, by the law of energy conservative.Secondly,we calculated and selected the main professional equipment and equipment type, containing the structure sizes, cooling equipment, gearing equipment and so on. According to the des

5、ign reqirement,we also confirmed the other equipment which were used in the fermentative equipment, and optimized control in fermentative production.Finally,we completed the fermentative plant workshop layout, the corresponding public works,security,hygiene and environmental protection technology an

6、d otheraids.According to the results, we finished all of the six drawings, such as the cutaway view of fermentor,the cutaway view of seed pot, the flow chart of process piping and instrumentation, the flow chart of workshop collocation, the material flow chart and the equipment list.Key Word Aureomy

7、cin; Ferment; Process design1 總論1.1設(shè)計依據(jù)內(nèi)蒙古科技大學數(shù)理與生物工程學院下達的內(nèi)蒙古科技大學（本科生）畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書1.2設(shè)計范圍根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，本設(shè)計的生產(chǎn)規(guī)模為年生產(chǎn)4500噸飼料級金霉素。2 概論2.1 產(chǎn)品名稱設(shè)計產(chǎn)品名稱飼料金霉素。2.2 產(chǎn)品性質(zhì)2.2.1 分子式:C22H23ClN2O82.2.2 性狀本品為棕色或棕褐色粉末或顆粒，無結(jié)塊發(fā)霉，無臭。2.2.3 耐藥機制產(chǎn)生耐藥性主要由于在微生物的金霉素作用部位難于達到一定濃度，原因包括：微生物外膜對金霉素的通透性下降，進入菌體的藥物減少（如陰性菌）；微生物將金霉素泵出體外，體內(nèi)蓄積量減少（如

8、金黃色葡萄球菌、革蘭陰性菌）；產(chǎn)生滅活金霉素的酶，破壞金霉素結(jié)構(gòu)。另外，微生物可能改變30S小亞基結(jié)構(gòu)，使金霉素無法結(jié)合作用部位（如腸球菌屬）。2.3 主要設(shè)計指標年產(chǎn)量：M=4500 t/a年工作日：m=330 d 發(fā)酵周期：T=120小時，其中輔助時間20小時年平均發(fā)酵水平：=28000單位/毫升裝料系數(shù): =86.7%提煉總收率： =93%2.4 生產(chǎn)金霉素的工藝流程砂土管孢子母斜面孢子挑孢子子斜面孢子種子培養(yǎng)液發(fā)酵液提煉混合包裝成品 3 工藝計算 3.1 發(fā)酵罐計算3.1.1 根據(jù)年產(chǎn)量計算每日發(fā)酵液量由設(shè)計要求年產(chǎn)量M=1500×25%+3000×15%=825

9、（t/a）每天放罐發(fā)酵液體積=103.3（m3/d） 取Vd =104 m3/d取裝料系數(shù)為87%，根據(jù)每日發(fā)酵液體積計算發(fā)酵罐得公稱體積 調(diào)整到國內(nèi)常用發(fā)酵罐容積系列，取V0=60 m33.1.2計算發(fā)酵罐數(shù)3.2 種子罐計算3.2.1 種子罐的公稱體積調(diào)整到國內(nèi)常用種子罐容積系列，則8m³。3.2.2 種子罐臺數(shù)種子罐臺數(shù)為了防止由于種子罐種子生長不良或染菌造成發(fā)酵罐停工待種，取4臺種子罐。3.3 物料計算3.3.1 發(fā)酵物料計算培養(yǎng)基 消前50% V1=30.59 m3 消后53% V1=34.23 m3種子液量 9% V2 =5.506 m3補料量 33% V3 =20.19

10、 m3氨水 5% V4 =3.059 m33.3.2 種子罐物料計算培養(yǎng)基 消前 98% V1=5.512 m3 消后 99% V1=5.568 m3接種量 1% V2=0.056 m33.4熱量計算發(fā)酵罐發(fā)酵過程中的熱效應(yīng)：Q=9.88105 KJ/h種子罐發(fā)酵過程中的熱效應(yīng)：Q=.512= KJ/h3.5水用量計算3.5.1 自來水種子罐配料用水 V種=5.518m³發(fā)酵罐配料用水 V發(fā)=30.62m³補料罐配料用水 V補=20.21m種子罐洗罐用水 V種=8×9%=0.72m³發(fā)酵罐洗罐用水 V發(fā)=60×9%=5.4m³補料罐洗

11、罐用水 V補=50×9%=4.5m³自來水總用量 V=155.3m33.5.2 冷卻用水冬季冷卻水用量發(fā)酵罐用水：Q=9.88×105 KJ/h W=40519.5 （KJ/h）種子罐用水：Q= KJ/h W=4295.1（KJ/h）總用水量：W總=W+W=40519.5+4295.1=44814.6（KJ/h），取W總=45t/h夏季冷卻水用量發(fā)酵罐用水：Q=9.88×105 KJ/h W=31515.2 （Kg/h）種子罐用水：Q= KJ/h W=3340.6（Kg/h）總用水量：W總=W+W =31515.2+3340.6=34855.8（KJ/h

12、），取W總=35t/h3.5.3 實消過程用水發(fā)酵罐用水：W1=種子罐用水：W2=補料罐用水：W3=3.6 蒸汽耗量計算3.6.1 直接加熱蒸汽耗量 發(fā)酵罐 D1= ×(1+7%)=5614.8Kg種子罐 D1= ×(1+7%)=1011.8Kg補料罐 D1= ×(1+7%)=7419.1Kg3.6.2滅菌保溫時間內(nèi)蒸汽用量發(fā)酵罐：D2=47%D1=0.47×5614.8=2639.0Kg種子罐：D2=47%D1=0.47×1011.8=475.5Kg補料罐：D2=47%D1=0.47×7419.1=3487.0Kg3.7 壓縮空氣耗

13、量發(fā)酵罐 Qg=n(vvm)V=10×0.6×52=312（m³/min）種子罐 Qg=4×1.4×5.512=30.87（m³/min）3.8 用電量的計算發(fā)酵罐年用電量1.518×106 KW·h種子罐年用電量95040 KW·h補料罐年用電量72600 KW·h泵年用電量24185.7KW·h照明、監(jiān)控室及其他年用電量4950KW·h年總用電量1.1×（1.518×106+95040+72600+24185.7+4950）=1.886×10

14、6 KW·h4 典型設(shè)備計算4.1發(fā)酵罐4.1.1 發(fā)酵罐尺寸的計算發(fā)酵罐總體積為V0= Vc+Vb = D2H+D3則60=D2×2.2D+D3D=3.18m參考資料，將直徑調(diào)整到常用發(fā)酵罐系列則D=3m則H= =6.88m，圓整后取H=6900mm查表知公稱直徑D=3200mm，ha =800mm，hb =50mm 罐體總高度：H0=H+2(ha +hb)=6.9+2×(0.8+0.05)=8.6m圓筒部分裝液量：Vc=V-Vb=52-4.69=47.31m³則圓筒部分液面高：HL=5.89m發(fā)酵液體總高度：HL = HL+ ha + hb =5.8

15、9+0.8+0.05=6.74m4.1.2 發(fā)酵罐攪拌裝置及軸功率計算4.1.2.1 攪拌裝置本設(shè)計采用六彎葉圓盤渦輪式最合適。其主要尺寸如下：攪拌器直徑d=0.4D=0.4×3200=1280mm葉寬b=0.2d=0.2×1280=256mm葉弦長L=0.25d=0.25×1280=320mm弧長r=0.375d=0.375×1280=480mm底距C=0.8D=0.8×3200=2560mm盤徑=0.75d=0.75×1280=960mm葉距S=1.4d=1.4×1280=1792mm彎葉板厚度=12mm4.1.2.2

16、攪拌軸功率計算不通風條件下的攪拌功率：P實= =91.6KW攪拌器層數(shù)的計算由于C+2S< HL<C+3S，故取三個攪拌器。則Pm=91.6×(0.4+0.6×3)=201.5KW通風條件下的攪拌功率：Pg=0.156×()0.45=85.0KW 則PN=100.8KW查資料，選取電動機功率為115KW，其型號為YJL12-10；減速機選用YP系列，根據(jù)要求選窄V帶YPV9-115系列。4.1.3 發(fā)酵罐的換熱設(shè)備冷卻器面積計算：F實=1.1F=1.1×=1.1×62.57=68.83 m2冷卻管布置：進水總管直徑計算d總=0.12

17、m，查表，選取133×4的半圓管，符合要求。外盤管設(shè)計：取88×4的半圓管，外盤管換熱面積F1=24 m2，則：外盤管管長：L1=300m纏繞圈數(shù)：n1=29.9圈，取30圈。冷卻管組數(shù)和管徑:取豎式蛇管n=6組 每組4圈，高L=6.09m 取57×3.5的無縫鋼管4.1.4 發(fā)酵罐壁厚的計算=mm圓整到標準規(guī)格取8mm.。橢圓封頭采用同材質(zhì)16Mn鋼材制作，尺寸同上。4.1.5 接管設(shè)計排料管計算管徑：取無縫鋼管 通風管計算：通風管取無縫管 因為通風管也是排料管，故取兩者的大值。取無縫鋼管159×4.5可滿足工藝要求。排料時間復(fù)核排料時間t=0.78h

18、 4.1.6 支座選擇由于設(shè)備總重量較大，本設(shè)計選用裙式支。42 種子罐4.2.1種子罐設(shè)計尺寸的計算V0=Vc+Vb=D2H+D3根據(jù)取值H=2D， 則8=D2×2D+D3解得D=1.68m，將直徑圓整到國內(nèi)常用發(fā)酵罐系列，取D=1800mm。D=1800mm時，ha =450mm，hb =50mm，則H=m，圓整后取H=3.0m罐體總高度：H0=H+2(ha +hb)=3.0+2×(0.45+0.05)=4.0m圓筒部分裝液量： Vc=V-Vb=5.512-0.889=4.623 m³圓筒部分液面高：HL=1.82m則罐內(nèi)液體總高度：HL = HL+ ha +

19、 hb =1.82+0.45+0.05=2.32m4.2.2 種子罐攪拌裝置及軸功率的計算4.2.2.1 攪拌裝置本設(shè)計采用六彎葉渦輪式。4.2.2.2 攪拌功率計算不通風條件下的攪拌功率P實= =KW攪拌器層數(shù)的計算：由于C+S< HL<C+2S成立，故取兩個攪拌器。則Pm=8.71×(0.4+0.6×2)=13.9KW通風條件下的攪拌功率Pg=0.156×()0.45=4.9KW，則PN=5.8KW查資料，選取電動機功率為7.5KW，電動機型號為Y160M-6型；減速機型號：LC125。4.2.3 冷卻管布置冷卻器面積計算：F實=1.1F=1.1&

20、#215;=1.1×6.63=7.29 m2進水總管直徑計算：d總=0.039m=39mm，選取57×3.5的無縫鋼管。 取豎式蛇管n=8組 每組3圈25×3的無縫鋼管。S實=d均L總=3.14×21.86×10-3×114.6=7.87 m2>7.29 m2，滿足設(shè)計要求。4.2.4發(fā)酵罐壁厚的計算=mm，圓整到標準規(guī)格取4mm。橢圓封頭采用同材質(zhì)不銹鋼制作，尺寸同上。4.2.5接管設(shè)計排料管計算管徑：取無縫鋼管76×4 通風管計算：通風管取無縫管57×3.5因為通風管也是排料管，故取兩者的大值。取無縫鋼管

21、76×4可滿足工藝要求。排料時間復(fù)核:排料時間t=0.86h 4.2.6支座選擇選取懸掛式支座，并根據(jù)工廠實際情況做適當?shù)母淖?.3 空氣分過濾器4.3.1 發(fā)酵罐空氣分過濾器的計算A. 空氣過濾器的計算及設(shè)計該發(fā)酵車間需要最大壓縮空氣的用量V=10×60×0.6+4×8×1.4=408.8 m³/min查表，選取JLS-Y-140型空氣過濾器，mm，4臺（其中一臺備用）。B. 發(fā)酵罐的空氣過濾系統(tǒng)設(shè)備的計算及設(shè)計根據(jù)發(fā)酵工藝，每個種子罐最大空氣用量為Vf=10×60×0.6=36m³/min。高效金屬過

22、濾器選型查表選取JLS-Y-40型號的高效金屬過濾器，mm，10臺?？諝忸A(yù)過濾器選型根據(jù)已選用的JLS-Y-40型號的高效金屬過濾器，空氣用量36m³/min，查表【12】，選用JLS-YU-40型號的空氣預(yù)過濾器, mm,10臺。蒸汽過濾器選型由、選型，查表可選JLS-F-1型蒸汽過濾器，mm,10臺?？諝夥植计髟谥睆綖?.2m、長為3.768m長的環(huán)形管上開兩列直徑是6mm的小孔，總個數(shù)為708個，且小孔與小孔的中心距為10.6mm。4.3.2種子罐分過濾器的計算根據(jù)發(fā)酵工藝，每個種子罐最大空氣用量為m³/min高效金屬過濾器查表選取JLS-Y-15型號的高效金屬過濾器

23、，mm，4臺。空氣預(yù)過濾器選型根據(jù)已選用的JLS-Y-15型號的高效金屬過濾器，空氣用量11.2m³/min，查表選用JLS-YU-15型號的空氣預(yù)過濾器， mm,4臺。蒸汽過濾器選型由、選型，查表可選JLS-F-080型蒸汽過濾器，mm,4臺?？諝夥植计髟谥睆綖?00mm、長為1.57m的環(huán)形管上開三列直徑是6mm的小孔，總個數(shù)為399個，且小孔與小孔之的中心距為11.8mm。5 通用設(shè)備的設(shè)計與選型5.1 補料泵a.流量Q：Q=1.51.68=2.52m³/hb.揚程H：H=1.1H0=1.18.6=9.46m m查表選用IS50-32-200型離心泵，功率0.75KW

24、/h。5.2 種子罐泵a.流量Q：Q=12.8m³/h b.揚程H：H=1.1H0=1.18.6=9.46m m查表選用IS65-50-125型離心泵，功率3KW/h。5.3 補油泵a. 流量Q：Q=1.512=18L/hb. 揚程H：H=1.1H0=1.18.6=9.46m 查表選用25FB-16A型單級單吸全不銹鋼耐腐蝕離心泵，功率0.75KW/h5.4 補氨泵a. 流量Q：Q=1.50.255=0.38L/hb. 揚程H：H=1.1H0=1.18.6=9.46m查表選用25FB-16A型單級單吸全不銹鋼耐腐蝕離心泵，功率0.75KW/h。5.5 泡敵泵a.流量Q：Q=1.58.

25、49=12.74L/hb.揚程H：H=1.1H0=1.18.6=9.46m m查表選用25FB-16A型單級單吸全不銹鋼耐腐蝕離心泵，功率0.75KW/h6 非標準設(shè)備的設(shè)計6.1 補料罐6.1.1 基本尺寸的計算取兩個補料罐罐，公稱容積為50m³，裝料系數(shù)為80.8%。由V0=Vc+Vb=D2H+D3 得D=3.09m，圓整后取D=3100mmH=2D=6200mm，h=815mm罐體總高：H0=H+2h=6.2+2×0.815=7.83m圓筒部分裝液量：Vc=V-Vb=40.42-4.2=36.22m³圓筒部分液面高：HL=4.8m則罐內(nèi)液體總高度：HL = HL+ h =4.8+0.815=5.305m6.1.2 攪拌裝置及軸功率的計算選用推進式攪拌器， d=1.05m由于C+2S< HL<C+3S成立，故取三個攪拌器。P實= =KW則PN=10.23KW查資料，選取電動機功率為11KW，電動機型號為Y160M-4型；減速機型號：LPJ240。6.1.3 補料罐壁厚的計算 經(jīng)計算得筒體的名義厚度為6mm，標準橢圓形上下封頭的名義厚度為6mm，且校核滿足條件。6.1.4支座選擇選擇裙式支座，并根據(jù)工廠實際情況