发酵罐数的确定
某氨基酸发酵产酸率12%，发酵时间为36h 。

辅助时间为24h ，每个发酵罐有效容积为100m 3.。

试设计年产率5000t 该氨基酸所需发酵罐个数。

解：由362460p b t t t h =+=+=
/t p V t P C =⨯ 所以：10012%/0.2/60
t p P V C t t h ⨯=⨯== 5000 2.853365240.2
N ==≈⨯⨯个
轴功率的计算： (w=r/s)
发酵罐体积：23
0.154V D H D π=+ 2Re i L D ωρμ⨯⨯=、 24s Q D v π= 0.560.70.79(2.36 3.30)()10g
L s L P K a n V V ω-=+⨯ n ：搅拌叶轮组数 Vs:cm/min
不通气搅拌下的轴功率: 通气搅拌下的轴功率：
350p i L P N D ωρ= (w=r/s) 233
0.3900.082.2510()i g P D P Q ω-=⨯ (w=r/min) Di （m ） Di －涡轮直径（cm ） Q －通气量（mL/min ） 例题：某酶制剂厂 10m 3机械搅拌发酵罐，发酵罐直径D=1.8m ，一只圆盘六弯叶涡轮搅拌器直径D =0.6m ，罐内装有四块标准挡板，装液量VL 为6m3，搅拌转速 ω=168rpm ，通气量Q=1.42 m3 /min ，醪液粘度μ=1.96×10-3 N ·s/ m2，醪液密度 ρ=1020 kg/ m3 ，三角皮带的效率是 0.92，滚动轴承的效率是 0.99，滑动轴承的效率是0.98，端面轴封增加的功率为 1%，求轴功率Pg 和kL α，并选择合适的电机。

（已知在充分湍流状态时，圆盘弯叶涡轮搅拌器的功率准数 NP = 4.7 ）
解：1.先求出Re ：2243(168/60)0.61020Re 5.25101.9610
i L D ωρμ-⨯⨯===⨯⨯ 2.因Re ≥104，所以发酵系统在充分湍流状态，即有功率系数NP = 4.7 ，故叶轮的不通气时
搅拌功率P 0为：33550i 1684.710200.68.07kW 60P L P N D ωρ⎛⎫=⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭
＝＝（） 3.求通气时搅拌功率Pg ：
023
23i 30.393
0.39g 0.080.088.07168602.2510) 2.2510() 6.55(kW)1420000P D P Q ω--⨯⨯=⨯=⨯⨯=（
4.所需电动机功率为：
6.5511%
7.4kW 0.920.990.98⨯+=⨯⨯（）（）
求kL α ：24S Q D v π
=⋅ 2244142000055.8(cm /min)180S Q v D ππ⨯∴=
==⨯ 5.①先求空截面气速vS ：
②求kL α ：
()()20.560.560.70.790.70.79
L g 62O k 2.36 3.3n)P / 10 2.36 3.3) 6.55/655.8168101.91110mol O /(mL min atm)()L S V v p αω---=+⋅⋅⨯=+⨯⨯⨯⨯⎡⎤=⨯⋅⋅⎣⎦
（（
作业：有一生产用发酵罐，内径为2m ，装液高度为3m 。

安装六弯叶涡轮搅拌器（三组叶轮）。

搅拌器直径为0.67m ，转速为200r/min ，设发酵液密度为1050kg/m 3,，，粘度为1*10-3pa.s.分别计算搅拌器所需不通气时和通气速率为0.8vvm 时的搅拌功率P 0和P g 。

解：①先求Re ：22
6e 32000.67105060R 1.5710110i L D ωρμ-⨯⨯===⨯⨯ 因为Re>104,故系统处于完全湍流状态，即Np=4.7
又3535402004.7()0.671050 2.471024.760
P i L P N D w kw ωρ==⨯⨯⨯=⨯= 又该发酵罐有三组叶轮，00'3324.774.1P P kw ==⨯=
因为v=0.8vvm 且有23=
+0.154V D H D π体积 所以233=23+0.15210.62m 4V π⨯⨯⨯≈体积
36v=10.620.8=8.5m /min 8.510/min Q V mL =⨯⨯=⨯体积
又因为2330.3900.082.2510()i g P D P Q
ω-=⨯ 所以Pg kw =
对数残留定律：
试设计一台通风量为10m3/min 的棉花过滤器，空气压力为392kPa(绝对压力＝表压+大气压)，进入空气过滤器的空气含菌量是5000个／m3，要求因空气原因引起的倒罐率为0.1%（即1000次发酵周期漏进一个杂菌），发酵周期100h 。

工作温度为30℃，当地气压为98070Pa ，当地气温为20 ℃。

计算空气过滤器的尺寸(过滤介质厚度和过滤器直径)及过滤压力损失△p 。

解: 选用棉花纤维直径df =16μm ，填充系数α= 8%，空气流度vs = 0.1m/s ；过滤常数K = 13.5/m 。

（1）计算过滤层厚度:21'
lg()N N L K =- 每批发酵通风过滤前含菌总数N1为：N1 = 5000×10×60×100 ＝ 3×810（个）
过滤后含菌数为N2 = 10-3个
∴ 过滤层厚度L 为：8
3lg(10310)0.85()13.5L m -⨯==- （2）计算过滤器直径D
进口空气压强 p1 = 98070Pa
过滤工作压强 p2 = 392000Pa
通气量 V1 = 10m3/min = 0.17 m3/s 过滤器空气流量为：()()()311221227330980700.170.044/27320392000
p v T v m s T p +⨯=⋅=⨯=+
故过滤层直径为：()0.75D m =
== （3）计算过滤压力损失：
据 2m f v p cL d ραπ∆= ，而滤层中空气流速为：
()()()/10.1/10.080.109/s v v m s α=-=-=
()()()302002/ 1.2934273/27330 4.67/p T p T kg m ρρ==⨯⨯+= 618.610Pa s μ-=⨯⋅
∴以棉花为过滤介质： c =100/Re=100/0.436=229 m =1.45
211032(Pa)m
f
v p cL d ραπ∆==
436.010
6.186
7.4109.0101666=⨯⨯⨯⨯==--μρ
v D R f e。