生物工程设备课程设计指导书

1、生物工程设备课程设计指导书一、本课程设计的性质、任务与目的本课程是生物工程、生物技术等专业的一门实用性和技术性很强的专业课程。学习本课程的目的是使学生在完成相关课程后，尤其是在学完生物工程设备这门课程后，综合运用3年所学的全部知识，进行工厂的初步设计。通过专业课程设计使学生掌握应具备的基本设计技能。使学生走上工作岗位后既能担负起工厂技术改造的任务，又能进行车间或全厂的工艺设计。本课程任务是：1.撰写简要设计说明书1份，内容包括前言、工艺选择及论证、设备的初步设计与计算、选型及配置等(含原料处理设备、发酵是设备、分离设备，以及辅助系统设备等)2.绘制产品工艺方案流程图一张。二、课程设计的组织形式

2、l.指导教师发酵工程课程设计在学院和生物工程系的领导下进行，由古绍彬、张勇法、邱智军、孙晓菲、侯颖、李阳、符丹丹、赵君峰担任指导教师，负责该门课程设计的具体实施。2.学生班级参加本次课程设计的学生为12级生物工程专业的全体同学，共119人。3.分组情况为保证生物工程设备课程设计的顺利进行，将参加课程设计的同学分为4大组.4.组织形式采用统一组织，集中管理，分组设计的组织形式；和集体辅导与个位答疑相结合的指导方式。分文献调研及工艺设计、工艺绘制、计算、设备绘制与平面绘制等阶段。5.时间安排时间为2周,从第17周到18周第一周周一至周三查阅相关文献资料，进行工艺设计，撰写论证报告；周四至周五绘制带

3、控制点的工艺流程图。第二周周一至周三进行物料衡算，主要非标设备的设计与计算；周三至周五进行其他设备的选型、配套等。6.学分该课程设计总学分为2个学分。三、课程设计的内容及安排l.内容(l)酒精工厂初步设计(2)柠檬酸工厂初步设计(3)味精工厂初步设计(4)糖化酶工厂初步设计(5)青霉素工厂初步设计(6)赖氨酸工厂初步设计(7)啤酒工厂初步设计(8)乳酸工厂初步设计(9)-淀粉酶工厂初步设计2.安排每组题目不同，每人必须完成部分工段的全部工艺设计，并绘制出带控制点的工艺流程图一张，并进行设备的初步设计、计算与选型，主要包括空气处理系统设计（计算出无菌空气耗量，并进行空气处理系统选择）、原料预处理

4、系统设计，发酵罐主要结构尺寸、搅拌装置及冷却装置计算和种子罐的计算；最后对下游分离各环节的物料衡算，及设备选型与配置等。设计说明书应用统一纸张书写。内容包括设计任务书，所有论述、原始资料和数据、计算及结构表格等，编写顺序建议如下：(l)封面，(2)目录， (3)设计任务书，(4)设计方案简介 (5)工艺流程说明及论证工艺简图及工艺计算或主体设备工艺计算及选型，辅助设备工艺计算及选型，(6)对本设计的简单评述，(7)参考文献。四、课程设计的配套教材及参考资料食品工厂设计基础，俞国铫，中国轻工业出版社，1990.5化工工艺设计手册，化学工业出版社，1989.12投资项目管理，张华镛等，安徽教育出版

5、社，1992.12房屋建筑制图统一标准(GB/TJ-2001)中华人民共和国国家标准，2002发酵工厂工艺设计，沈自法，华东理工大学出版社，1994.6轻化工工厂设计概论，周镇江，中国轻工业出版社，1987.5五、课程设计报告要求l.在简要设计说明书前言中，内容涵盖所设计产品的项目建议书或可行性研究的基本内容；2. 运用工厂设计的原理、方法，合理选择所设计产品的加工工艺和在设计中所需的主要技术经济指标；3.运用所掌握的制图基本知识，绘制产品置艺流程图，图面清晰，表达准确,符合国家标准中的规范要求。4.撰写符合以上要求的简要设计说明书。六、学生应该提交的设计成果每人必须完成所选题目的工艺设计，并

6、绘制出工艺流程图。设计说明书应用统一纸张书写，内容包括设计任务书，所有论述、原始资料和数据、计算等，编排顺序为封面、目录、设计任务书、设计方案简介、工艺流程说明及论证，工艺简图及工艺计算或主体设备工艺计算、对本设计的简单评述及参考文献等，字数不少于500O字。七、课程设计考核方法和成绩评定具体参照生物工程设备课程设计成绩评定办法执行。酒精工厂初步设计任务书一、基础数据生产规模: 50000吨/年产品规格: 国标食用酒精生产方法: 以玉米淀粉为原料,双酶糖化,连续蒸煮,间歇发酵;三塔蒸馏发酵成熟醪酒精含量:11%(V)酒母醪接种量: 糖化醪的10%(V)蒸馏效率: 98%全年生产天数:320天二

7、、设计内容1.根据设计任务，查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证，确定工艺过程的重要参数，完成物料衡算等。2. 进行设备的初步设计、计算与选型，主要包括空气处理系统设计（计算出无菌空气耗量，并进行空气处理系统选择）、原料预处理系统设计，发酵罐主要结构尺寸、搅拌装置及冷却装置计算和种子罐的计算；最后对下游分离各环节的物料衡算，及设备选型与配置等。3. 工艺流程图的绘制，按工艺流程图绘制要求完成有一定控制工点的流程详图，包括设各物料管线、主要管件、控制仪表等内容。三、设计要求1.根据以上设计内容书写设计说明书(以发酵工厂工艺设计

8、概论车间初步设计说明书的编写要求书写。内容包括：(l)封面，(2)目录， (3)设计任务书，(4)设计方案简介 (5)工艺流程说明及论证工艺简图及工艺计算或主体设备工艺计算及选型，辅助设备工艺计算及选型，(6)对本设计的简单评述，(7)参考文献。2.完成一张带控制点的全工艺流程图(1号图纸)柠檬酸工厂初步设计任务书一、基础数据生产规模: 80000吨/年产品规格: 98 %柠檬酸晶体生产方法: 以玉米淀粉为原料,液化处理,连续蒸煮,间歇发酵;产酸水平:14%(g/ml)黑曲霉接种量: 10%（V)提取收率: 90%发酵周期:96h全年生产天数:300天二、设计内容1.根据设计任务，查阅有关资料

9、、文献,搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证，确定工艺过程的重要参数，完成物料衡算等。2. 进行设备的初步设计、计算与选型，主要包括空气处理系统设计（计算出无菌空气耗量，并进行空气处理系统选择）、原料预处理系统设计，发酵罐主要结构尺寸、搅拌装置及冷却装置计算和种子罐的计算；最后对下游分离各环节的物料衡算，及设备选型与配置等。3. 工艺流程图的绘制，按工艺流程图绘制要求完成有一定控制工点的流程详图，包括设各物料管线、主要管件、控制仪表等内容。三、设计要求1.根据以上设计内容书写设计说明书(以发酵工厂工艺设计概论车间初步设计说明书的编写要求书写。内

10、容包括：(l)封面，(2)目录， (3)设计任务书，(4)设计方案简介 (5)工艺流程说明及论证工艺简图及工艺计算或主体设备工艺计算及选型，辅助设备工艺计算及选型，(6)对本设计的简单评述，(7)参考文献。2.完成一张带控制点的全工艺流程图(1号图纸)味精工厂初步设计任务书一、基础数据生产规模: 60000吨/年产品规格:纯度为99%的味精生产方法:以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发酵,低温浓缩、等电提取发酵谷氨酸产率:10%(g/ml)发酵罐接种量: 10%(V/V)谷氨酸收率: 90%味精对谷氨酸的精制收率:112%发酵罐填充系数;75%发酵周期: 4 0 - 4 2 小时生产周期:

11、4 8 - 5 0 小时种子发酵周期:8-10时,小种子生产周期:12-16小时倒罐率:0.5%全年生产天数:300天二、设计内容1.根据设计任务，查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证，确定工艺过程的重要参数，完成物料衡算等。2. 进行设备的初步设计、计算与选型，主要包括空气处理系统设计（计算出无菌空气耗量，并进行空气处理系统选择）、原料预处理系统设计，发酵罐主要结构尺寸、搅拌装置及冷却装置计算和种子罐的计算；最后对下游分离各环节的物料衡算，及设备选型与配置等。3. 工艺流程图的绘制，按工艺流程图绘制要求完成有一定控制工点的

12、流程详图，包括设各物料管线、主要管件、控制仪表等内容。三、设计要求1.根据以上设计内容书写设计说明书(以发酵工厂工艺设计概论车间初步设计说明书的编写要求书写。内容包括：(l)封面，(2)目录， (3)设计任务书，(4)设计方案简介 (5)工艺流程说明及论证工艺简图及工艺计算或主体设备工艺计算及选型，辅助设备工艺计算及选型，(6)对本设计的简单评述，(7)参考文献。2.完成一张带控制点的全工艺流程图(1号图纸)青霉素工厂初步设计任务书一、基础数据生产规模: 1500吨/年产品规格:80万单位（0.48g），相当于1万个单位相当于6mg发酵单位:50000单位/ ml发酵罐接种量:20%（V）提取

13、总收率:82%发酵罐装料系数:80%发酵周期:200h全年生产天数:300天二、设计内容1.根据设计任务，查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证，确定工艺过程的重要参数，完成物料衡算等。2. 进行设备的初步设计、计算与选型，主要包括空气处理系统设计（计算出无菌空气耗量，并进行空气处理系统选择）、原料预处理系统设计，发酵罐主要结构尺寸、搅拌装置及冷却装置计算和种子罐的计算；最后对下游分离各环节的物料衡算，及设备选型与配置等。3. 工艺流程图的绘制，按工艺流程图绘制要求完成有一定控制工点的流程详图，包括设各物料管线、主要管件、控制

14、仪表等内容。三、设计要求1.根据以上设计内容书写设计说明书(以发酵工厂工艺设计概论车间初步设计说明书的编写要求书写。内容包括：(l)封面，(2)目录， (3)设计任务书，(4)设计方案简介 (5)工艺流程说明及论证工艺简图及工艺计算或主体设备工艺计算及选型，辅助设备工艺计算及选型，(6)对本设计的简单评述，(7)参考文献。2.完成一张带控制点的全工艺流程图(1号图纸)糖化酶工厂初步设计任务书一、基础数据生产规模: 5000吨/年产品规格:食品级液体糖化酶(U/m1),比重1.16发酵单位:25OO0U/ml发酵罐接种量: 10%(V)提取总收率:82%发酵罐装料系数:85%生产周期:8天种子培

15、养周期:4天全年生产天数:180天(其他时间生产其他酶)二、设计内容1.根据设计任务，查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证，确定工艺过程的重要参数，完成物料衡算等。2. 进行设备的初步设计、计算与选型，主要包括空气处理系统设计（计算出无菌空气耗量，并进行空气处理系统选择）、原料预处理系统设计，发酵罐主要结构尺寸、搅拌装置及冷却装置计算和种子罐的计算；最后对下游分离各环节的物料衡算，及设备选型与配置等。3. 工艺流程图的绘制，按工艺流程图绘制要求完成有一定控制工点的流程详图，包括设各物料管线、主要管件、控制仪表等内容。三、设计

16、要求1.根据以上设计内容书写设计说明书(以发酵工厂工艺设计概论车间初步设计说明书的编写要求书写。内容包括：(l)封面，(2)目录， (3)设计任务书，(4)设计方案简介 (5)工艺流程说明及论证工艺简图及工艺计算或主体设备工艺计算及选型，辅助设备工艺计算及选型，(6)对本设计的简单评述，(7)参考文献。2.完成一张带控制点的全工艺流程图(1号图纸)赖氨酸工厂初步设计任务书一、基础数据生产规模: 30000吨/年产品规格:98%氨赖酸晶体产酸水平:13.5%(g/ml)糖酸转化率:45%发酵罐接种量: 10%(V)提取总收率:93%发酵罐装料系数:85%发酵周期:60h全年生产天数:300天二、

17、设计内容1.根据设计任务，查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证，确定工艺过程的重要参数，完成物料衡算等。2. 进行设备的初步设计、计算与选型，主要包括空气处理系统设计（计算出无菌空气耗量，并进行空气处理系统选择）、原料预处理系统设计，发酵罐主要结构尺寸、搅拌装置及冷却装置计算和种子罐的计算；最后对下游分离各环节的物料衡算，及设备选型与配置等。3. 工艺流程图的绘制，按工艺流程图绘制要求完成有一定控制工点的流程详图，包括设各物料管线、主要管件、控制仪表等内容。三、设计要求1.根据以上设计内容书写设计说明书(以发酵工厂工艺设计概

18、论车间初步设计说明书的编写要求书写。内容包括：(l)封面，(2)目录， (3)设计任务书，(4)设计方案简介 (5)工艺流程说明及论证工艺简图及工艺计算或主体设备工艺计算及选型，辅助设备工艺计算及选型，(6)对本设计的简单评述，(7)参考文献。2.完成一张带控制点的全工艺流程图(1号图纸)啤酒工厂初步设计任务书一、基础数据生产规模: 吨/年产品规格:12度淡色啤酒发酵罐接种量: 10%(V)啤酒损失率(对热麦汁)冷却损失7%;发酵损失1.5%;滤损过失1.5%;装瓶损失2%;总损失12%发酵罐装料系数:90%全年生产天数:300天二、设计内容1.根据设计任务，查阅有关资料、文献,搜集必要的技术

19、资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证，确定工艺过程的重要参数，完成物料衡算等。2. 进行设备的初步设计、计算与选型，主要包括空气处理系统设计（计算出无菌空气耗量，并进行空气处理系统选择）、原料预处理系统设计，发酵罐主要结构尺寸、搅拌装置及冷却装置计算和种子罐的计算；最后对下游分离各环节的物料衡算，及设备选型与配置等。3. 工艺流程图的绘制，按工艺流程图绘制要求完成有一定控制工点的流程详图，包括设各物料管线、主要管件、控制仪表等内容。三、设计要求1.根据以上设计内容书写设计说明书(以发酵工厂工艺设计概论车间初步设计说明书的编写要求书写。内容包括：(l)封面，(

20、2)目录， (3)设计任务书，(4)设计方案简介 (5)工艺流程说明及论证工艺简图及工艺计算或主体设备工艺计算及选型，辅助设备工艺计算及选型，(6)对本设计的简单评述，(7)参考文献。2.完成一张带控制点的全工艺流程图(1号图纸)乳酸工厂初步设计任务书一、基础数据生产规模: 30000吨/年产品规格:92%聚合级乳酸产酸水平:18%(g/ml)糖酸转化率:92%发酵周期:72h发酵罐接种量:10%(V)提取总收率:90%发酵罐装料系数:85%全年生产天数:300天二、设计内容1.根据设计任务，查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和

21、论证，确定工艺过程的重要参数，完成物料衡算等。2. 进行设备的初步设计、计算与选型，主要包括空气处理系统设计（计算出无菌空气耗量，并进行空气处理系统选择）、原料预处理系统设计，发酵罐主要结构尺寸、搅拌装置及冷却装置计算和种子罐的计算；最后对下游分离各环节的物料衡算，及设备选型与配置等。3. 工艺流程图的绘制，按工艺流程图绘制要求完成有一定控制工点的流程详图，包括设各物料管线、主要管件、控制仪表等内容。三、设计要求1.根据以上设计内容书写设计说明书(以发酵工厂工艺设计概论车间初步设计说明书的编写要求书写。内容包括：(l)封面，(2)目录， (3)设计任务书，(4)设计方案简介 (5)工艺流程说明

22、及论证工艺简图及工艺计算或主体设备工艺计算及选型，辅助设备工艺计算及选型，(6)对本设计的简单评述，(7)参考文献。2.完成一张带控制点的全工艺流程图(1号图纸)-淀粉酶工厂初步设计任务书一、基础数据生产规模: 20000吨/ 年产品规格:25000U/ml，比重1.25发酵水平:5000U/ ml发酵周期:84h发酵罐接种量:10%（V/V）提取总收率:85%发酵罐装料系数:85%全年生产天数:300天二、设计内容1.根据设计任务，查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证，确定工艺过程的重要参数，完成物料衡算等。2. 进行设备

23、的初步设计、计算与选型，主要包括空气处理系统设计（计算出无菌空气耗量，并进行空气处理系统选择）、原料预处理系统设计，发酵罐主要结构尺寸、搅拌装置及冷却装置计算和种子罐的计算；最后对下游分离各环节的物料衡算，及设备选型与配置等。3. 工艺流程图的绘制，按工艺流程图绘制要求完成有一定控制工点的流程详图，包括设各物料管线、主要管件、控制仪表等内容。三、设计要求1.根据以上设计内容书写设计说明书(以发酵工厂工艺设计概论车间初步设计说明书的编写要求书写。内容包括：(l)封面，(2)目录， (3)设计任务书，(4)设计方案简介 (5)工艺流程说明及论证工艺简图及工艺计算或主体设备工艺计算及选型，辅助设备工

24、艺计算及选型，(6)对本设计的简单评述，(7)参考文献。2.完成一张带控制点的全工艺流程图(1号图纸)味精生产工程设计（例）一、味精生产流程设计：淀粉、水 调浆（加NaCO3、和淀粉酶） 喷射液化 保温灭菌 过滤 层流罐 贮罐 冷却 糖化（先调pH再加糖化酶） 灭酶 离心过滤 得葡萄糖液 冷却 发酵罐发酵 冷却 等电点中和 谷氨酸晶体 加水溶解 二次中和 得谷氨酸钠溶液 活性炭脱色 过滤 离子交换脱金属离子 浓缩 蒸发结晶 分离出湿味精 干燥 得晶体味精 筛选 分装主要参数：产量：5吨/天二、工艺论证与描述糊化糖化工序：糊化工序：调浆时淀粉浓度为35%，调浆罐进入盘管的蒸气温度控制在30，用N

25、aCO3调pH6.4。料液经泵输送和蒸汽一起进行喷射液化，也就是糊化过程，蒸汽的温度为120，喷射液化器出口温度为100105，喷射液化时间为1h。液化好的料液经管道过滤除去大的颗粒后进入缓冲罐，缓冲罐的温度为95100。这一工序中包括流体输送，传热，过滤，特别说明管道过滤不用计算只是增加阻力。糖化工序：经高温糊化的淀粉糊有离心泵泵至层流罐，层流罐的温度为95100。进入糊化罐前料液要求冷却到60，用HCl调节pH值至4.04.4，采取酶解法糖化，糊化温度60，时间48h。糖化率为90%，即1克淀粉生成0.9克葡萄糖。糊化好的料液经蒸汽灭酶，灭酶温度为8085，然后离心过滤除去滤渣，得到糖化液

26、。这一工序中包括流体输送，传热（三次），过滤。 发酵工序：过滤的滤液冷却到32，进入发酵罐发酵，用冷却水调温，每隔12小时升温12，当发酵时间接近34h时，温度升至37。加水使糖化液浓度为14%，发酵时间为34h，发酵菌种的产酸量与葡萄糖量之比为50。发酵完的料液进行离心分离后进入谷氨酸提取工序。这一工序中包括传热，离心分离。谷氨酸提取工序发酵液进入等电点中和罐，进入罐前使温度降为22。谷氨酸的等电点为pH3.2。加硫酸调节pH值，该过程要先以较快的速率加酸，将pH先调整至5.0，停止加酸与搅拌1.5h，保证晶体增长。然后继续缓慢加酸调整，直至pH降为3.2，温度冷却至8，使之达到等电点，停止

27、中和及搅拌。谷氨酸沉淀后用离心泵送到离心分离机进行分离，得到谷氨酸的凝称物。然后进入二次中和罐加水加纯碱中和成谷氨酸钠，加水溶解温度为4060，碳酸钠调pH5.6，中和温度控制在70以内。得到谷氨酸钠的溶液再进入精制工序。这一工序中包括流体输送，传热，离心分离等。谷氨酸钠精制工序提取工序后得到的谷氨酸钠盐溶液进入活性炭脱色器脱色，分离，再进入离子交换柱除去Ca2+、Fe2+、Mg2+等金属离子。脱色液进入结晶罐进行浓缩结晶，当波美度达到29.5时加入晶种，蒸发结晶到80时放入助晶槽。结晶槽内真空度为0.0750.085Mpa，温度为70，最终浓缩液浓度波美度为3336，结晶时间1014h。晶体经过板框过滤机分离，得到湿晶体。这一工序中包括流体输送，非均相物系得分离，蒸发等。 干燥工序湿晶体经过流化床干燥器干燥，细小粉尘经旋风分离回收。得到的大小不一的晶体进行筛分分级，小颗粒克做为晶种添加，大颗粒进行分装，得成品