年產(chǎn)50噸冬蟲(chóng)夏草發(fā)酵車(chē)間工藝設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)題目： 冬蟲(chóng)夏草生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)1言..TOC\o"1-5"\h\z設(shè) 計(jì) 任 務(wù)書(shū) …..產(chǎn) 品 方案 生 產(chǎn) 方法.. 斜 面 培養(yǎng) 搖 瓶 培養(yǎng) 搖 瓶 種 子 培養(yǎng) 種 子 罐 培養(yǎng) 發(fā) 酵 罐 培養(yǎng) 發(fā) 酵 液 后 處理 工 藝 流程 工藝流程的設(shè)計(jì)原則 工藝流程方框圖（見(jiàn)附圖1）.. 工 藝 耗 費(fèi) 時(shí)物 料 及 熱 量 衡算 物 料 衡算 物料流程圖 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 發(fā)酵車(chē)間的物料衡算 熱 量 衡算 發(fā) 酵 車(chē) 間 水 衡算. 發(fā)酵無(wú)菌空氣消耗量計(jì)算 主要工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型. 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型原則. 主要設(shè)備的選型（發(fā)酵罐） 發(fā)酵罐容積的確定 生產(chǎn)能力計(jì)算 罐個(gè)數(shù)的確定 主要尺寸的計(jì)算 冷卻面積的計(jì)算 攪拌器的設(shè)計(jì) 設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì) 設(shè)備材料的選擇 參 考 文獻(xiàn). 附附圖1生產(chǎn)工藝流程圖.附圖2主體設(shè)備圖.??…附圖3車(chē)間平面圖.??…附圖4工廠平面圖.??…年產(chǎn)50噸冬蟲(chóng)夏草發(fā)酵車(chē)間工藝設(shè)計(jì)1前言1.1產(chǎn)品介紹冬蟲(chóng)夏草，又名中華蟲(chóng)草，是中國(guó)歷史中傳統(tǒng)的名貴中藥材，是由肉座菌目蛇形蟲(chóng)草科蛇形蟲(chóng)草屬的冬蟲(chóng)夏草菌寄生于高山草甸土中的蝠蛾幼蟲(chóng)，使幼蟲(chóng)身軀僵化。并在適宜條件下，夏季由僵蟲(chóng)頭端抽生出長(zhǎng)棒狀的子座而形成,即冬蟲(chóng)夏草菌的子實(shí)體與僵蟲(chóng)菌核（幼蟲(chóng)尸體）構(gòu)成的復(fù)合體。冬蟲(chóng)夏草主要產(chǎn)于中國(guó)大陸青海、西藏、四川、云南、甘肅和貴州等省及自治區(qū)的高寒地帶和雪山草原。冬蟲(chóng)夏草菌之子座出自寄主幼蟲(chóng)的頭部，冬蟲(chóng)夏草單生，細(xì)長(zhǎng)呈棒球棍狀，長(zhǎng)4—14厘米，不育頂部長(zhǎng)3—8厘米，直徑1.5—4厘米;上部為子座頭部，稍膨大，呈窄橢圓形，長(zhǎng)1.5—4厘米，褐色，除先端小部外，密生多數(shù)子囊殼，頂部不育部長(zhǎng)1.5—5.5毫米;子囊殼近表面生基部大部陷入子座中，先端凸出于子座外，卵形或橢圓形，長(zhǎng)250—500微米，直徑80—200微米，每一個(gè)子囊內(nèi)有8具有隔膜的子囊孢子。蟲(chóng)體表面深棕色，斷面白色;有20—3。環(huán)節(jié)，腹面有足8對(duì)，形略如蠶臨床應(yīng)用臨床上使用蟲(chóng)草素多為輔助治療惡性腫瘤，癥狀得到改善的在%以上；主要用于鼻癌、咽癌，肺癌，白血病，腦癌以及其他惡性腫瘤的患者。北冬蟲(chóng)夏草中蟲(chóng)草酸的含量為克，野生的蟲(chóng)草為克，蟲(chóng)草酸是一種D-甘露醇，甘露醇能提高血漿滲透壓，導(dǎo)致組織內(nèi)的水分進(jìn)入血管內(nèi)，從而減輕組織水腫，補(bǔ)充血漿。蟲(chóng)草酸多用于腦水腫，防治急性腎功能衰竭，有調(diào)節(jié)心、腦、血管的作用，促進(jìn)人體的新陳代謝、改善人體的微循環(huán)、降血脂、降血壓。蟲(chóng)草多糖的藥理試驗(yàn)證明：蟲(chóng)草多糖具有抗腫瘤、抗傳染病的功效、增強(qiáng)性功能、補(bǔ)腎壯陽(yáng)、益精氣、防止衰老、延年益壽；對(duì)老年人慢性支氣管炎、肺源性心臟病有顯著的功效。能提高肝臟的解毒能力，起到扶肝的作用。降血糖、降血脂，貧血的患者用于補(bǔ)血，增強(qiáng)脾臟的營(yíng)養(yǎng)性血流量，蟲(chóng)草多糖、生物活性強(qiáng)，適應(yīng)性廣，還具耐缺氧、鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜的作用。研究意義在20世紀(jì)80年代，冬蟲(chóng)夏草的產(chǎn)量還很高.據(jù)資料記載[6~7],在冬蟲(chóng)夏草的兩大主產(chǎn)區(qū)西藏和青海，每年的均產(chǎn)量分別達(dá)到121,487kg和30,000kg.但近來(lái)由于生態(tài)環(huán)境的退化和人為的過(guò)度采挖，蟲(chóng)草的產(chǎn)量大幅下降,而且個(gè)體變小，質(zhì)量也有所下降.大量分析表明，野生蟲(chóng)草子實(shí)體與人工培養(yǎng)的蟲(chóng)草菌絲體之間，無(wú)論是甘露醇、游離氨基酸、W醇、生物堿及有機(jī)酸類(lèi)等的含量幾乎相同或基本一致。藥理和毒理試驗(yàn)也證實(shí)人工發(fā)酵蟲(chóng)草和野生蟲(chóng)草具有類(lèi)似或更優(yōu)的效果，表明人工培養(yǎng)的蟲(chóng)草菌絲體基本上可以代替野生蟲(chóng)草的子實(shí)體。鑒于液體發(fā)酵具有周期短，原料及培養(yǎng)條件易得，造價(jià)低，收率高和較穩(wěn)定等特點(diǎn)，對(duì)蟲(chóng)草菌絲體的人工發(fā)酵培養(yǎng)應(yīng)該是主要發(fā)展方向。2設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱(chēng)：年產(chǎn)50噸冬蟲(chóng)夏草發(fā)酵車(chē)間工藝設(shè)計(jì)生產(chǎn)方法：以冬蟲(chóng)夏草菌種為原料，發(fā)酵生產(chǎn)冬蟲(chóng)夏草菌絲體。生產(chǎn)能力：年產(chǎn)50噸冬蟲(chóng)夏草菌粉。主要原、輔料：蝙蝠蛾擬青霉菌種、葡萄糖、豆粕、硫酸鎂、磷酸二氫鉀、蛋白胨。發(fā)酵工段產(chǎn)品：未烘干前呈淺黃色，烘干后呈棕黃色，深棕色，色澤均勻的冬蟲(chóng)夏草菌粉。3產(chǎn)品方案產(chǎn)品名稱(chēng)和性質(zhì)：發(fā)酵蝙蝠蛾擬青霉冬蟲(chóng)夏草菌粉，為黃色粉末，氣香味微苦。產(chǎn)品的質(zhì)量規(guī)格：蟲(chóng)草干品含粗蛋白%，粗脂肪％粗纖維%，碳水化合物％灰分％水分％。另外含蟲(chóng)草酸約7%，還含有游離氨基酸12種，水解后有氨基酸18種，其中成年人必需從食物中供給的8種氨基酸均具備，還有幼兒生長(zhǎng)發(fā)育所必需的組氨酸。此外，尚含有維生素B12、麥角脂醇、六碳糖醇、生物堿等。產(chǎn)品規(guī)模：50T/a。產(chǎn)品包裝方式：桶裝。4生產(chǎn)方法斜面培養(yǎng)以蔗糖2%,工業(yè)蛋白胨％,酵母粉1%,MgSO4%,KH2PO4%為培養(yǎng)基(pH6?7)。于121°C滅菌30min，接種于固體培養(yǎng)基上于27±1C,培養(yǎng)4?5d,菌絲均勻長(zhǎng)滿斜面后，置冰箱4C保存?zhèn)溆谩u瓶培養(yǎng)以蔗糖2%，工業(yè)蛋白胨％，酵母粉1%,MgSO4%,KHPO4%為培養(yǎng)基(pH6?7)，采用250ml三角瓶裝培養(yǎng)基50ml,采用27±1C，搖床轉(zhuǎn)速230r/min，振蕩培養(yǎng)。搖瓶種子培養(yǎng)以蔗糖2%，工業(yè)蛋白胨%，酵母粉1%,MgSO4%,KH2PO4%為培養(yǎng)基(pH6?7)，采用500ml三角瓶，裝培養(yǎng)基120ml,采用27±1C,搖床轉(zhuǎn)速230r/min,振蕩培養(yǎng)48-60h,鏡檢菌絲粗壯，無(wú)雜菌后,合并作為進(jìn)罐種子。種子罐培養(yǎng)葡萄糖25kg/m3,豆粕20kg/m3,豆油0.6kg/m3,硫酸鎂0.6kg/m3,磷酸二氫鉀0.1kg/m3,蛋白胨3kg/m3為發(fā)酵液(pH6?7),采用1m3種子罐，裝料系數(shù)為，在27±1°C溫度下發(fā)酵培養(yǎng)。發(fā)酵罐培養(yǎng)葡萄糖100kg/m3,豆粕25kg/m3,豆油0.9kg/m3,硫酸鎂0.9kg/m3,磷酸二氫鉀0.2kg/m3,蛋白月東6kg/m3，消泡劑0.6kg/m3為培養(yǎng)基(pH6?7),采用10m3發(fā)酵罐，裝料系數(shù)為，在27±1C溫度下培養(yǎng)。發(fā)酵液后處理離心過(guò)濾 80C干燥發(fā)酵液 ?菌絲體 ?成品菌粉5工藝流程工藝流程的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，必須考慮以下幾項(xiàng)原則：?保證產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，外銷(xiāo)產(chǎn)品還必須滿足銷(xiāo)售地區(qū)的質(zhì)量要求。?盡量采用成熟的、先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。努力提高原料利用率，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低水、電、汽及其他能量消耗，降低生產(chǎn)成本，使工廠建成后能夠迅速投入生產(chǎn)，使短期內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量要求，并做到生產(chǎn)穩(wěn)定、安全、可靠。?盡量減少三廢排放量，有完善的三廢治理措施，以減少或消除對(duì)環(huán)境的污染，并做好三廢的回收和綜合利用。?確保安全生產(chǎn)，以保證人身和設(shè)備的安全。?生產(chǎn)過(guò)程盡量采用機(jī)械化和自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。工藝流程方框圖(見(jiàn)附圖

6工藝耗費(fèi)時(shí)間發(fā)酵配料hA攪拌h投料h烝汽火菌1h〉共耗時(shí)約48h冷卻到27C約1h接種h發(fā)酵44hj7物料及熱量衡算物料衡算物料流程圖發(fā)酵罐葡萄糖800kg豆粕200kg豆油發(fā)酵罐葡萄糖800kg豆粕200kg豆油7.2kg硫酸鎂7.2kg磷酸二氫鉀1.6kg蛋白胨48kg消泡劑4.8kg25°C，30min料水比1：4 自來(lái)水25°C料水比1:4種子罐葡萄糖20kg豆粕16kg豆油0.48kg硫酸鎂0.48kg磷酸二氫鉀0.08kg蛋白胨2.4kg25°C,30min30min30min121°C121°C121C,30min冷卻至2730min30min121°C121°C121C,30min冷卻至27°C圖物料流程圖工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(1)主要技術(shù)指標(biāo)如表所示:表冬蟲(chóng)夏草發(fā)酵工藝主要技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)名稱(chēng)單位指標(biāo)數(shù)指標(biāo)名稱(chēng)單位指標(biāo)數(shù)生產(chǎn)規(guī)模t/a50葡萄糖轉(zhuǎn)化率%48生產(chǎn)方法發(fā)酵倒罐率%1生產(chǎn)天數(shù)d/a300發(fā)酵周期h48發(fā)酵初糖kg/m3100冬蟲(chóng)夏草提取率%%(2)二級(jí)種子培養(yǎng)基二級(jí)種子培養(yǎng)基(kg/m3)配方如下：葡萄糖25,豆粕20，豆油，硫酸鎂，磷酸二氫鉀,白胨3,接種量12%。發(fā)酵罐培養(yǎng)液(kg/m3)配方如下：葡萄糖100,豆粕25，豆油，硫酸鎂，磷酸二氫鉀,白胨6,消泡劑，接種量12%。發(fā)酵車(chē)間的物料衡算發(fā)酵液量生50噸純度100%的冬蟲(chóng)夏草菌粉，需耗用的原輔材料及其他物料量發(fā)酵液量：V=50000!(100X48%X%X99%)=X103(m3)1式中100——發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度(kg/m3)48%——葡萄糖轉(zhuǎn)化率%——冬蟲(chóng)夏草提取率99%——除去倒罐率1%后的發(fā)酵成功率⑵發(fā)酵液配制需糖量(以純糖計(jì))：m1=V1X100=X105(kg)二級(jí)種子液量：V=12%XV=X102(m3)2 1式中12%——接種量⑷二級(jí)種子培養(yǎng)液所需糖量：m2=25XV2=X104(kg)式中25 二級(jí)種液含糖量(kg/m3)⑸生產(chǎn)50噸冬蟲(chóng)夏草需糖總量：m=m1+m2=X105(kg)(6)硫酸鎂耗用量：m(MgSO4)=+=X103(kg)⑺磷酸二氫鉀耗用量：m(KH2PO4)=+=X103(kg)⑻消泡劑耗用量：m(消泡劑)==X103(kg)⑼豆油耗用量：m(豆油)=+=X103(kg)蛋白胨耗用量：m(蛋白胨)=3V+6V=X104(kg)21豆粕耗用量：m(豆粕)=20V2+25V1=X105(kg)冬蟲(chóng)夏草菌絲體量：發(fā)酵液冬蟲(chóng)夏草菌絲體含量為：m(冬蟲(chóng)夏草)=X105X48%X(1—1%)=X105(kg)實(shí)際生產(chǎn)的冬蟲(chóng)夏草(提取率%)菌絲體為：

m(實(shí)際)=X105X%=51150(kg)=(t)50t/a冬蟲(chóng)夏草發(fā)酵車(chē)間的物料衡算表如下：表50t/a冬蟲(chóng)夏草發(fā)酵車(chē)間的物料衡算表物料名稱(chēng)生產(chǎn)50t冬蟲(chóng)夏草的物料量每日物料量發(fā)酵液量(m3)X103二級(jí)種液量(m3)8X102發(fā)酵用糖量(kg)X105二級(jí)種子液用糖量(kg)X104糖液總量(kg)X1052200硫酸鎂(kg)X103磷酸二氫鉀(kg)X103消泡劑(kg)X103豆油(kg)X103豆粕(kg)X105蛋白胨(kg)X104136冬蟲(chóng)夏草菌粉(kg)熱量衡算發(fā)酵罐需配料量為：G=800+200++++48+=(kg)1

種子罐需配料量為：G2=20+16++++=(kg)根據(jù)工藝，需加水量為：Gw=(+)X4=(kg)料液總量為：G=G1+G2+Gw=++=(kg)醪液煮沸耗熱量Q°總由發(fā)酵工藝流程(圖)可知，Q總二Q’+Q''+Q'''發(fā)酵罐內(nèi)料液由初溫t0=25°C加熱至t1=121°C耗熱，料液總量G=5505.2kgQ’=Gc(t1-t0)=XX(121-25)=X106(kJ)式中c——發(fā)酵液的比熱容，kJ/(kg-K)煮沸過(guò)程中蒸汽帶出的熱量煮沸時(shí)間30min，蒸發(fā)量為每小時(shí)5%，則蒸發(fā)水分量為V1=GX5%X30!60=X5%X30!60=(kg)故Q’’=V1-I=XkJ/kg=X105(kJ)式中I——為在溫度121C下的水的汽化潛熱，為kJ/kg⑶熱損失Q’’’料液升溫和煮沸過(guò)程的熱損失約為前二次耗熱量的15%，即：Q’’’=15%(Q’+Q’’)=15%XX106+X105)=X105(kJ)由上述結(jié)果可得：Q總二Q’+Q’’+Q’’’=X106+X105+X105=X106(kJ)故單罐耗用蒸汽量D使用表壓為的飽和蒸汽，I二kJ/kg,則D=Q總/[(I-i)n]=X106/[-X95%]=(kg)式中i式中i相應(yīng)冷凝水的焓(kJ/kg)蒸汽的熱效率，取n=95%發(fā)酵過(guò)程單罐每小時(shí)最大蒸汽耗量Qmax在各步驟中，加熱過(guò)程耗熱量最大，且知加熱時(shí)間為30min，熱效率為95%,故Qmax=Q/(30/60X95%)=X106/X95%)=X106(kJ/h)相應(yīng)的最大蒸汽耗量為：Dmax=Qmax/(I-i)=X106/—=(kg/h)式中I——使用表壓為MPa的飽和蒸汽，I二kJ/kgi——相應(yīng)冷凝水的焓(kJ/kg)蒸汽耗量已知發(fā)酵需要48h,放罐、洗罐、維修的時(shí)間要60天，一年生產(chǎn)300天，60天用于維修，48小時(shí)發(fā)酵，大概4天生產(chǎn)一批產(chǎn)品，每年生產(chǎn)75批產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)計(jì)算，總共需要5個(gè)發(fā)酵罐。據(jù)設(shè)計(jì)，每年發(fā)酵次數(shù)為75批，共產(chǎn)生冬蟲(chóng)夏草噸。年耗蒸汽總量為：Dt=DX75X11=X75X5=X105(kg)每噸成品耗蒸汽量：D=X105/=X103kg/tS最后，把上述計(jì)算結(jié)果列成熱量消耗綜合表，如表所示。表50t/a冬蟲(chóng)夏草發(fā)酵車(chē)間總熱量衡算表每噸產(chǎn)品消耗定額 每小時(shí)最大用量 年消耗量名稱(chēng) 規(guī)格(kg) (kg/h)(為單罐)(kg/a)蒸汽 (表壓) X103 X105.發(fā)酵車(chē)間水衡算(1)原料預(yù)處理用水量已知一次發(fā)酵原料預(yù)處理用水量為，每年發(fā)酵次數(shù)為75次。共有5個(gè)發(fā)酵罐，故發(fā)酵原料預(yù)處理總用水量Gw為：Gw=X75X5=X106(kg)(2)單罐發(fā)酵工序用水量蒸汽滅菌用水量由上述熱量衡算可知D=Q總/[(I-i)n]=(kg)式中n——蒸汽的熱效率，取n=95%I——使用表壓為MPa的飽和蒸汽，I二kJ/kgi——相應(yīng)冷凝水的焓(kJ/kg)冷卻水用量已知發(fā)酵一次，料液總量為G=5505.2kg，把醪液從t1=121°C冷卻至t2=25°C,冷卻水使用t3=20C的深井水，終溫為t「70C，逆流操作，冷卻時(shí)間t=1h。則每小時(shí)耗水量為：W二Gc(t1-t2)/(c水t(t4-t3))二XX(121-25)/X(70-20)X1)二(kg)式中一一發(fā)酵液的比熱容(kJ/(kg-K))——水的比熱容(kJ/(kg-K))年發(fā)酵工序用水量據(jù)設(shè)計(jì)，每年發(fā)酵次數(shù)為75次，罐子數(shù)為11，年發(fā)酵工序用水量G：G=D+W=+X75X5=X106(kg)⑶發(fā)酵車(chē)間總用水量G總二G原料+G=X106+X106=X106(kg)表50t/a冬蟲(chóng)夏草發(fā)酵車(chē)間用水量衡算表名稱(chēng)規(guī)格每噸產(chǎn)品消耗定額(t/t)每小時(shí)用量(kg/h)每天用量(t/d)水自來(lái)水或深井水年耗量(t/a)X106.發(fā)酵過(guò)程無(wú)菌空氣消耗量計(jì)算發(fā)酵車(chē)間無(wú)菌空氣消耗量主要用于菌絲體發(fā)酵過(guò)程中通風(fēng)供氧。單罐發(fā)酵無(wú)菌空氣耗用量10m3規(guī)模的通氣攪拌發(fā)酵罐的通氣速率為取最高值進(jìn)行計(jì)算。單罐發(fā)酵過(guò)程用氣量(常壓空氣)V=10X80%XX60=120(m3/h)式中80%——發(fā)酵罐裝料系數(shù)單罐年用氣量V=VX48X75=X105(m3)a式中75——每年單罐發(fā)酵批次48——發(fā)酵周期(h)種子培養(yǎng)等其他無(wú)菌空氣耗量一般取這些無(wú)菌空氣消耗量之和約等于發(fā)酵過(guò)程空氣的耗量的25%。故這項(xiàng)無(wú)菌空氣耗量為：V’=25%V=25%X120=30(m3/h)每年用氣量為：V：=25%VaX5=25%XX105X5=X105(m3/a)式中5——發(fā)酵罐個(gè)數(shù)發(fā)酵車(chē)間高峰無(wú)菌空氣消耗量Vmax=5(V+V’)=5X(120+30)=750(m3/h)發(fā)酵車(chē)間無(wú)菌空氣年耗量Vt=5X75X(V+V,)X48=X106(ma/a)式中5——發(fā)酵罐個(gè)數(shù)75——每年單罐發(fā)酵批次48——發(fā)酵周期(h)發(fā)酵車(chē)間無(wú)菌空氣單耗根據(jù)設(shè)計(jì)，實(shí)際冬蟲(chóng)夏草年產(chǎn)量m(實(shí)際)二(t),故發(fā)酵車(chē)間無(wú)菌空氣單耗為:Vo=Vt/G=X106/=X104(ma/t)根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，可得出50t/a冬蟲(chóng)夏草廠無(wú)菌空氣用量衡算表，如表所示。表發(fā)酵車(chē)間無(wú)菌空氣衡算表發(fā)酵罐公稱(chēng)容積(m3)單罐通氣量(m3/h)種子培養(yǎng)耗氣量(m3/h)高峰空氣消耗量(m3/h)年空氣耗量m3空氣單耗(m3/t蟲(chóng)草)1012030750X106X1048主要工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的原則從設(shè)備的設(shè)計(jì)選型情況，可以反映出所設(shè)計(jì)工廠的先進(jìn)性和生產(chǎn)的可靠性。因此在設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)和選型時(shí)應(yīng)考慮如下原則：保證工藝過(guò)程實(shí)施的安全可靠(包括設(shè)備材質(zhì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的安全可靠；設(shè)備材質(zhì)強(qiáng)度的耐溫、耐壓、耐腐蝕的安全可靠；生產(chǎn)過(guò)程清洗、消毒的可靠性等)。經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上先進(jìn)。投資省，耗材料少，加工方便，采購(gòu)容易。⑷運(yùn)行費(fèi)用低，水電汽消耗少。(5)操作清洗方便，耐用易維修，備品配件供應(yīng)可靠，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)施機(jī)械化和自動(dòng)化方便。結(jié)構(gòu)緊湊，盡量采用經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗(yàn)證明確定性能優(yōu)良的設(shè)備?？紤]生產(chǎn)波動(dòng)與設(shè)備平衡，留有一定裕量?？紤]設(shè)備故障及檢修的備用。發(fā)酵罐生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定。主要設(shè)備的選型[6]發(fā)酵罐發(fā)酵罐容積的確定由《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》表6-2可知10m3發(fā)酵罐，公稱(chēng)容積為10m3，總?cè)莘e為10.8m3。生產(chǎn)能力計(jì)算每天需要發(fā)酵液量V=m3設(shè)發(fā)酵罐的填充系數(shù)◎=,則每天需要發(fā)酵罐的總?cè)莘e％=◎=m3罐個(gè)數(shù)的確定使用單罐公稱(chēng)容量為10m3的六彎葉機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，則需要發(fā)酵罐的個(gè)數(shù)為N1。公稱(chēng)容積為10m3的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為10.8m3，根據(jù)公式有N1=VoT/(V總.24)=X48/X24)=5(個(gè))其中：T=48h——發(fā)酵生產(chǎn)周期v0——每天需要發(fā)酵罐的總?cè)莘e24 天有24h故取公稱(chēng)容積10m3發(fā)酵罐5個(gè)；主要尺寸的計(jì)算已知V全^筒+2V封=10.8m3；封頭折邊忽略不計(jì)，以方便計(jì)算。則有V全=X2D+(n/24)D3X2=，H=2D；解方程得：+二D=,故H=2D=3.6m；據(jù)《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》附錄一表15,知封頭高H封二ha+hb=450+50=500(mm)驗(yàn)算全容積V全：V’全二V筒+2V封二X2D+(n/24)D3X2+D2XX2=XX+n/12X+XXX2=10.9m3與V全=10.8m3相近冷卻面積的計(jì)算為了保證發(fā)酵在最旺盛、微生物消耗基質(zhì)最多及環(huán)境氣溫最高時(shí)也能冷卻下來(lái)，必須按照發(fā)酵生成熱最高峰、一年中最熱的半個(gè)月的氣溫下，冷卻水可能達(dá)到最高溫度的惡劣條件下，設(shè)計(jì)冷卻面積。計(jì)算冷卻面積使用牛頓傳熱定律公式，即F=Q/(K-Atm)對(duì)于冬蟲(chóng)夏草發(fā)酵，每1m3發(fā)酵液，每1h傳給冷卻器的最大熱量約為：X6000kJ/(m3-h)。采用豎式列管換熱器，取經(jīng)驗(yàn)值K=X500kJ/(m3?h?°C)平均溫差A(yù)t:At=(At-At)/(In(At/At))mm 12 1 232CT32C20CT27C代人，得Atm=(12-5)/(In12/5)=8C對(duì)公稱(chēng)容量10m3的發(fā)酵罐，每天裝罐，每罐實(shí)際裝液量為=(m3)換熱面積F=Q/(K?△tm)=X6000XX500X8)=(m2)攪拌器設(shè)計(jì)機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的攪拌渦輪有三種型式，可根據(jù)發(fā)酵特點(diǎn)、基質(zhì)及菌體特性選用。由于冬蟲(chóng)夏草發(fā)酵過(guò)程有中間補(bǔ)料操作，對(duì)混合要求較高，因此選用六彎葉渦輪攪拌器。該攪拌器的主要尺寸如下：攪拌器葉徑D=D/3=3=(m)取d=(m)i弧長(zhǎng)l==X=(m)底距C=D/3=3=(m)盤(pán)徑di==X=(m)葉弦長(zhǎng)L==X=(m)葉距Y=D=(m)彎葉板厚6=12(mm)取兩檔攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速％可根據(jù)10m3罐，攪拌器直徑，轉(zhuǎn)速N1=145r/min，以等P0/V為基準(zhǔn)放大求得：N2=N1(D1/D2)2/3=145X()2/3=150(r/min)設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)，是將設(shè)備的主要輔助裝置的工藝要求交代清楚，供制造加工和采購(gòu)時(shí)取得資料依據(jù)。其內(nèi)容包括：空氣分布器、擋板、密封方式、攪拌器及冷卻管布置等?，F(xiàn)分別簡(jiǎn)述如下：(1)空氣分布器：對(duì)于好氣發(fā)酵罐，分布器主要有兩種形式，即：多孔(管)式和單管式。對(duì)通風(fēng)量較小(如Q二)的設(shè)備，應(yīng)加環(huán)型或直管型空氣分布器；而對(duì)通氣量大的發(fā)酵罐，則使用單管通風(fēng)，由于進(jìn)風(fēng)速度高，又有渦輪板阻擋，葉輪打碎、溶氧是沒(méi)有問(wèn)題的，本罐使用單管進(jìn)風(fēng)。擋板：擋板的作用是加強(qiáng)攪拌強(qiáng)度，促進(jìn)液體上下翻動(dòng)呵控制流型，防止產(chǎn)生渦輪而降低混合和溶氧效果。如罐內(nèi)有相當(dāng)于擋板作用的豎式冷卻蛇管，扶梯等也可不設(shè)擋板。為減少泡沫，可將擋板上沿略低于正常液面，利用攪拌在液面上形成的渦旋消泡。本罐應(yīng)有扶