成都理工大学生物工程基础课程设计报告书.docx
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成都理工大学生物工程基础课程设计报告书
成都理工大学
生物工程系
基础课程设计报告
学生姓名:
李明
学号:
201002010217
专业班级:
生物工程2班
指导教师:
李璟
设计时间:
2012年12月29日2013年1月11日
目录
一、基础课程设计的目的...............................3
二、仿真软件背景资料.................................4
三、基础课程设计项目背景资料.........................6
四、基础课程设计流程.................................8
五、基础课程设计上机操作内容内容.....................9
六、上机操作项目成绩单..............................14
七、基础课程设计笔试内容............................20
八、基础课程设计总结及体会..........................24
基础课程设计的目的
请带着以下问题查找背景资料:
1.什么是基础课程设计?
课程设计是大学某一课程的综合性实践教学环节,是学生学完课程后,综合利用所学的知识,进行设计实践,一般由教师出题、指导,学生进行设计。
2.基础课程设计主要是干什么?
基础课程设计主要是学生将上课学到的理论知识利用仿真教学软件应用生产实践模拟的一种学习方式,能够锻炼学生的动实际操作能力和统筹兼顾的能力。
3.基础课程设计在同学们的学习环节中扮演什么角色?
学生在学习环节中扮演的是主导者的角色,掌握操控权。
仿真软件背景资料
请带着以下问题查找背景资料:
1.仿真软件是什么东西?
专门用于仿真的计算机软件。
2.仿真软件是干什么用的?
①源语言的规范化和处理,即规定描述模型的符号、语句、句法、语法,检测源程序中的错误和将源程序翻译成机器可执行码。
②仿真的执行和控制。
③数据的分析和显示。
④模型、程序、数据、图形的存储和检索。
可以通过对软件的设计来实现这些功能。
3.使用仿真软件辅助学习有什么便利之处?
其目标是不断改善面向问题、面向用户的模块描述能力和对模型实验的功能。
不同技术水平的用户通过仿真软件能在不同的程度上采用他们表达问题的习惯语言,方便地与计算机对话,完成建模或仿真实验。
4.主流的仿真软件有哪几款?
各有什么特点?
SimuWork:
①.SimuWorks是为大型科学计算、复杂系统动态特性建模研究、过程仿真培训、系统优化设计与调试、故障诊断与专家系统等,提供通用的、一体化的、全过程支撑的,基于微机环境的开发与运行支撑平台。
软件采用了动态内存机器码生成技术、分布式实时数据库技术和面向对象的图形化建模方法,在仿真领域处于国内领先水平。
它主要用于能源、电力、化工、航空航天、国防军事、经济等研究领域,既可用于科研院所的科学研究,也可用于实际工程项目。
②.特点:
1)、使用动态内存机器码生成技术,结合分布式实时数据库,为微机环境下分布式计算和复杂系统实时仿真,提供了高效的底层支撑平台;
2)、采用面向对象的图形化建模方法,为不同领域仿真科学研究与工程实践,提供了通用的模型开发环境。
3)、SimuWorks将系统仿真所需要的各种功能进行了整合,形成了从开发、调试、验证、到运行、分析等全过程的整套流水线,创立了“系统仿真流水线开发工厂”的新理念,大大提高了仿真工程项目的开发效率;
4)、大型实时仿真系统中,普通的商业数据库达不到实时性要求,SimuWorks中的SimuEngine仿真引擎提供了一个高速的网络实时数据库,可以实现多个模型的分布式计算、动态数据显示与在线数据修改,可以满足大型实时仿真系统的开发和运行的需要;
VR-Platform:
①.VR-Platform(英文全拼为VirtualRealityPlatform,简称VR-Platform或VRP)即虚拟现实仿真平台。
②.特点:
1)、该仿真软件适用性强、操作简单、功能强大、高度可视化、所见即所得。
2)、VR-Platform虚拟现实仿真平台所有的操作都是以美工可以理解的方式进行,不需要程序员参与。
如果需操作者有良好的3DMAX建模和渲染基础,只要对VR-PLATFORM平台稍加学习和研究就可以很快制作出自己的虚拟现实场景。
基础课程设计项目背景资料
请带着以下问题查找背景资料:
1.青霉素的生产流程是怎样的?
1.发酵工艺过程
1)菌种的保藏
2)孢子的制备
3)种子制备
4)灭菌
5)发酵
2.提炼工艺过程
1)发酵液预处理(预处理操作)
2)提取(一次BA萃取操作、一次反萃取操作、二次BA萃取操作)
3)脱色和去热原质(脱色罐操作)
4)结晶(结晶罐及抽滤、干燥操作)
5)成品鉴定
6)成品分装
2.在青霉素的生产过程中,需要用到哪些仪器设备?
发酵罐、进料泵、空气系统、计量泵、预处理罐、转筒真空过滤器、混合罐、分离机、脱色罐、结晶罐、真空抽滤机、洗涤罐、真空干燥机。
3.这些仪器设备在生产过程中起到什么作用?
发酵罐、进料泵、空气系统、计量泵,用于青霉素的发酵工艺;预处理罐、转筒真空过滤器、混合罐、分离机、脱色罐、结晶罐、真空抽滤机、洗涤罐、真空干燥机用于青霉素的提炼工艺。
4.啤酒的生产流程是怎样的?
5.在啤酒的生产过程中,需要用到哪些仪器设备?
糊化锅、糖化锅、过滤槽、煮沸锅、旋沉槽、冷却器、发酵罐、硅藻土过滤机、清酒罐。
6.这些仪器设备在生产过程中起到什么作用?
糊化锅:
用于加热煮沸大米或其他辅料粉和部分麦芽粉醪液,使淀粉糊化和液化的设备。
糖化锅:
用于麦芽粉淀粉及蛋白质的分解,并与已糊化的辅料醪混合,维持醪液在一定的温度,使醪液进行淀粉糖化,以制备麦汁。
过滤槽:
用于过滤糖化后的麦醪,使麦汁与麦糟分开,得到清亮麦芽汁的设备。
煮沸锅:
用于过滤后麦汁煮沸和加入酒花,使麦汁达到一定浓度的设备。
旋沉槽:
用于煮沸后热凝固物的分离。
冷却器:
用于发酵醪液的冷却,使醪液达到合适的发酵温度。
发酵罐:
用于啤酒发酵和部分冷凝固物的沉淀分离,在啤酒酵母参与下将可发酵性糖和氨基酸等分解成酒精。
硅藻土过滤机:
用于过滤未分离完全的杂质,保证啤酒的口味。
清酒罐:
贮酒。
基础课程设计流程
请按照时间顺序记录:
Day1:
青霉素的仿真之发酵工艺和提炼工艺
Day2:
啤酒的生产工艺
Day3:
合成氨全工段
Day4:
青霉素的仿真
Day5:
啤酒的生产工艺
Day6:
合成氨全工段
Day7:
啤酒的生产工艺
Day8:
青霉素的仿真
Day9:
啤酒的生产工艺
Day10:
合成氨全工段
基础课程设计上机操作内容
青霉素生产
1、发酵工艺过程
1.正常发酵(过程)
1)进料(基质),开备料泵
2)开备料阀
3)备料后(罐重100000KG)关备料阀
4)关备料泵
5)开搅拌器
6)设置搅拌转速为200转
7)开通风阀
8)开排气阀
9)投加菌种
10)补糖,开补糖阀
11)补氮,开加硫铵阀
12)开冷却水,维持温度在25℃
13)PH值保持在一定范围内
14)前体超过1KG/M3(扣分步骤,出现则扣分)
2.出料
1)停止进空气
2)停搅拌
3)关闭所有进料,开阀出料
3.发酵过程中PH值低
1)调节PH值
2)开大氨水流量
3)PH值指标
4.发酵过程中PH值高
1)关闭进氨水
2)开大补糖阀
3)调节PH值
5.发酵过程中溶解氧低
1)开大进空气阀V02
2)调节溶解氧大于30%
6.残糖浓度低
1)开加糖阀补糖
7.发酵过程中温度高
1)开通冷却水进水冷却
2)温度指标
8.泡沫高
1)添加消泡剂
2)泡沫高度降低到30CM
2、提炼工艺过程
1.预处理操作
1)打开阀V14,加发酵液。
2)待加料至5000kg时,关闭阀V14。
3)打开预处理罐搅拌器
4)打开阀V13,加黄血盐,去除铁离子。
5)观察铁离子浓度变化,待铁离子浓度为零时,关闭阀V13。
6)打开阀V12,加磷酸盐,去除镁离子。
7)观察镁离子浓度变化,镁离子浓度为零时,关闭阀V12。
8)打开阀V11,加絮凝剂,去除蛋白质。
9)观察蛋白质浓度变化,蛋白质浓度为零时,关闭阀V11。
10)打开阀V16、V17及泵P5,同时打开转筒过滤器开关及后阀V18。
11)待发酵液经过滤排至混合罐B101后,关闭阀V16、V17、泵P5以及转筒过滤器开关及后阀V18。
12)停止预处理罐搅拌器。
2.一次BA萃取操作
1)打开混合罐B101搅拌器
2)打开阀V19,加BA(醋酸丁酯)质量为发酵液的1/4~1/3倍。
3)关闭阀V19。
4)打开阀V22,加稀硫酸调节PH值。
5)待PH值调节至2~3时,关闭阀V22。
6)打开阀V21,加破乳剂。
7)加破乳剂量为100kg时,关闭阀V21。
8)打开阀V23、V24及泵P6,向分离机注液。
9)待分离机中有液位时,迅速打开A101开关。
10)打开萃余相回收阀V26,调节V26阀门开度,控制重相液位在总液位的80%左右,使轻相液能充分的溢流至B102。
11)待混合罐B101液体排空后,关闭阀V23、V24及泵P6。
12)停止混合罐B101搅拌器。
13)待分离机A101中液体排尽后,关闭阀V26。
14)关闭分离机A101开关
3.一次反萃取操作
1)打开混合罐B102搅拌器。
2)打开V28,加碳酸氢钠溶液,质量为青霉素溶液的3~4倍,并调节PH值为7~8
3)待PH值调节至7~8时,关闭阀V28。
4)打开阀V29、V30及泵P7,向分离机A102注液。
5)待分离机A102中有液位时,迅速打开A102开关。
6)打开萃余相回收阀V32,调节V32阀门开度,控制重相液位在总液位的80%左右,轻相液能充分的溢流出。
7)待混合罐B102液体排空后,关闭阀V29、V30及泵P7。
8)停止混合罐B102搅拌器。
9)待分离机中剩余少许重液时,关闭阀V32,防止轻液流入混合罐B103中
10)关闭分离机A102开关
4.二次BA萃取操作
1)打开混合罐B103搅拌器。
2)打开阀V33,加BA(醋酸丁酯)质量为发酵液的1/4~1/3倍。
3)关闭阀V33。
4)打开阀V35,加稀硫酸调节PH值。
5)待PH值调节至2~3时,关闭阀V35。
6)打开阀V36、V37及泵P8。
7)待分离机中有液位时,迅速打开A103开关。
8)打开萃余相回收阀V39,调节V39阀门开度,控制重相液位在总液位的80%左右,使轻相液能充分的溢流至脱色罐中。
9)待混合罐B103液体排空后,关闭阀V36、V37及泵P8。
10)停止混合罐B103搅拌器。
11)待分离机A103中液体排尽后,关闭阀V39。
12)关闭分离机A103开关。
5.脱色罐操作
1)打开活性炭进料阀。
2)选择进料量,进料25kg
3)进料
4)关闭进料阀。
5)打开脱色罐搅拌器,并设定搅拌时间:
10min
6)搅拌10min后,打开阀V41、V42及泵P9,将青霉素溶液经过过滤器排至结晶罐。
7)待脱色罐液体排空后,关闭阀V41、V42及泵P9。
8)停止脱色罐搅拌器。
6.结晶罐及抽滤、干燥操作
1)启动结晶罐搅拌器
2)打开阀V43,向结晶罐中加入醋酸钠-乙醇溶液。
3)观察青霉素浓度,待青霉素刚好反应完时,关闭阀V43。
4)打开冷却水阀V44及VD10,控制结晶罐温度为5℃以下,并输入保持时间,保持10min。
5)打开阀V45、V46及泵P10,将结晶液排至真空抽滤机进行抽滤
6)待真空抽滤机中上层液位达到50%左右后,迅速打开真空阀V47,进行抽滤。
7)同时打开V48,回收母液。
8)待结晶罐中液体排空后,关闭阀V45、V46及泵P10。
9)停止结晶罐搅拌器
10)抽滤完成后,关闭真空阀V47。
11)待母液全部回收后,关闭阀V48。
12)点击“移出晶体”按钮,将抽滤后的晶体移入洗涤罐。
13)打开阀V49,加丁醇进行洗涤。
14)待丁醇加入量为500kg时,关闭阀V49。
15)启动洗涤罐搅拌器,并设定时间为8min。
16)停止洗涤罐搅拌器。
并设定时间,保持10min。
17)打开阀V50,排出废洗液。
18)待废洗液排尽后,关闭阀V50。
19)点击“移出晶体”,将洗涤后的晶体移至真空干燥机。
20)启动干燥机,进行干燥,并设定时间为20min
21)关闭干燥机开关,停止干燥。
啤酒生产
1.5.1糊化锅操作
1)设备检查:
检查阀门、仪表及水、电、汽供应是否正常。
2)打开阀V2,在糊化锅内加水;待加水90kg后关闭阀V2,停止加水。
3)打开阀V8,给糊化锅加热;待加热至30℃,关闭阀V8,停止加热,糊化锅处于保温状态。
4)启动搅拌;打开进料阀,选择进料量,投入麦芽及大米粉;然后关闭进料阀。
5)打开阀V8,给糊化锅加热;待加热至70℃,关闭阀V8,停止加热,并保温20min。
6)打开阀V8,给糊化锅加热;待加热至100℃,关闭阀V8,停止加热,并保温40min。
7)糊化锅空出后,打开阀V2,用水冲洗。
2.糖化锅操作
1)打开阀V12,在糖化锅内加水;待加水96kg后,关闭阀V12,停止加水。
2)打开蒸汽阀V13,给糖化锅加热;待加热至37℃,关闭阀V13,停止加热,糊化锅处于保温状态
3)启动搅拌;打开进料阀,选择进料量,进料;待进料完毕后,关闭进料阀。
4)停止搅拌,静止20min。
5)启动搅拌。
6)打开蒸汽阀V13,给糖化锅加热;待加热至50℃,关闭阀V13,停止加热,糊化锅处于保温状态。
7)停止搅拌,保温40min。
8)启动搅拌。
9)打开阀V4;启动泵P1;打开阀V6、V7,将糊化锅醪液泵入糖化锅。
10)停止搅拌,静置70min。
11)启动搅拌。
12)打开蒸汽阀V13,给糖化锅加热;待加热至78℃,关闭阀V13,停止加热,糊化锅处于保温状态。
13)糖化锅空出后,打开阀V12,用水冲洗。
3.过滤槽操作
1)打开阀V3;启动泵P1;打开阀V23,将糖化锅醪液排入过滤槽。
2)同时启动耕刀旋转,使麦糟分布均匀。
3)醪液全部泵入后,关闭阀V3、泵P1、阀V23。
4)停止耕刀转动,并使耕刀上升,静止20min。
5)打开阀V25;启动回流泵P2,打开阀V24,进行回流。
6)排糟。
7)加水清洗过滤槽。
4.煮沸锅操作
1)待过滤槽滤液澄清后,打开阀V25;启动倒醪泵P2;打开阀V26,将过滤槽醪液排入煮沸锅。
2)待醪液全部倒入后,关闭阀V25、V26、泵P2。
3)打开蒸汽阀V35(加热前打开废气阀VD9),加热煮沸。
4)麦汁煮沸开锅10min,添加苦型酒花。
5)麦汁煮沸开锅30min,添加香型酒花。
6)麦汁煮沸终前10min,添加苦型酒花。
7)待麦汁达到一定浓度,关闭蒸汽阀V35,煮沸锅处于保温状态。
5.旋沉槽操作
1)打开阀V32,启动泵P3,打开阀V33,将醪液倒入旋沉槽。
2)待醪液全部倒入后,关闭阀V32,V33,泵P2;静止30min。
3)醪液排完后,冲洗旋沉槽。
6.发酵罐操作
1)检查设备。
2)进行4步法洗涤发酵罐(水洗—火碱洗—水洗—双氧水洗)。
3)接种,添加酵母(接种前先设定发酵时间、压控上下限和发酵温度)。
4)打开自来水阀V41。
5)打开冰水进口阀VD17,出口阀V42。
6)打开阀V38,启动泵P3,打开阀V34,进行麦汁冷却。
7)启动万能泵,打开阀VD20,向发酵罐进料。
8)打开充氧阀,充氧。
9)保证溶氧量为6-8mg/L,关闭充氧阀。
10)进料完毕后,关闭旋沉槽出口阀、泵P3及发酵罐进料阀、万能泵。
11)糖度降至4.2±0.2BX,关闭阀V51封罐,重新设定压控上下限及发酵温度。
12)后发酵期间,设定温度使降温至0℃(还原结束后,应当在24h内降温至0℃,并保持;同时保持罐内压力位0.14Mpa),打开排液阀,将酵母排出。
打开出酒阀VD19,启动万能泵,打开阀VD22,将物料排至清酒罐
上机操作项目成绩单
在此处附上项目成绩单打印版(A4纸)
发酵工艺
学员姓名:
学员(13:
17:
38)
操作单元:
正常发酵
总分:
390.00测评历时2037秒
实际得分:
348.24测评限时0秒
百分制得分:
89.29
其中
普通步骤操作得分:
180.00
质量步骤操作得分:
188.24
趋势步骤操作得分:
0.00
操作失误导致扣分:
-20.00
以下为各过程操作明细:
应得实得操作步骤说明
正常发酵:
过程正在评分360.00318.24该过程历时2037秒
步骤结束:
操作正确10.0010.00进料(基质),开备料泵
步骤结束:
操作正确10.0010.00开备料阀
步骤结束:
操作正确10.0010.00备料后(罐重100T)关备料阀
步骤结束:
操作正确10.0010.00关备料泵
步骤结束:
操作正确10.0010.00开搅拌器
步骤结束:
操作正确10.0010.00设置搅拌转速为200转
步骤结束:
操作正确10.0010.00开排气阀
步骤结束:
操作正确10.0010.00开通风阀
步骤结束:
操作正确10.0010.00投加菌种
步骤结束:
操作正确10.0010.00开补糖阀V01(发酵过程中时时补糖,保持残糖浓度为5Kg/M3)。
步骤结束:
操作正确10.0010.00开加硫铵阀V10(发酵过程中时时补硫氨,保持硫氨浓度为0.25Kg/M3)。
步骤结束:
操作正确10.0010.00启动进料泵2,并设定泵频率(0-100)。
步骤结束:
操作正确10.0010.00开前体阀(发酵过程中时时补前体,保持硫氨浓度不超过1Kg/M3)。
步骤结束:
操作正确10.0010.00启动进料泵3,并设定泵频率(0-100)。
步骤结束:
操作正确10.0010.00打开阀VD4,向发酵罐加消泡剂。
50.0044.58发酵过程中时时补糖,保持残糖浓度为5Kg/M3。
50.0038.26发酵过程中时时补硫氨,保持硫氨浓度为0.25Kg/M3。
50.0046.87开冷却水,维持发酵罐温度在25℃
50.0049.25控制PH值在6.8左右,但不可高于7.3或低于6.0。
10.009.28控制通风阀及排气阀开度,保持发酵罐压力为0.07MPa。
10.000.00前体浓度不应超过1KG/M3。
步骤结束:
操作错误导致扣分!
10.00-10.00控制通气法开度,保证发酵罐中溶氧浓度不低于30%
步骤结束:
操作错误导致扣分!
10.00-10.00泡沫高度不应超过35cm。
10.000.00超负荷生产,满罐。
出料:
过程正在评分30.0030.00该过程历时67秒
步骤结束:
操作正确10.0010.00停止进空气
步骤结束:
操作正确10.0010.00停搅拌
步骤结束:
操作正确10.0010.00关闭所有进料,开阀出料
提炼工艺
学员姓名:
学员(15:
16:
35)
操作单元:
发酵后期处理
总分:
1690.00测评历时4752秒
实际得分:
1368.59测评限时0秒
百分制得分:
80.98
其中
普通步骤操作得分:
820.00
质量步骤操作得分:
548.59
趋势步骤操作得分:
0.00
操作失误导致扣分:
0.00
以下为各过程操作明细:
应得实得操作步骤说明
预处理:
过程正在评分420.00333.74该过程历时4752秒
步骤结束:
操作正确10.0010.00打开阀V14,加发酵液。
步骤结束:
操作正确10.0010.00待加料至5000kg时,关闭阀V14。
步骤结束:
操作正确10.0010.00打开预处理罐搅拌器。
步骤结束:
操作正确10.0010.00打开阀V13,加黄血盐,去除铁离子。
步骤结束:
操作正确10.0010.00观察铁离子浓度变化,待铁离子浓度为零时,关闭阀V13。
步骤结束:
操作正确10.0010.00打开阀V12,加磷酸盐,去除镁离子。
步骤结束:
操作正确10.0010.00观察镁离子浓度变化,镁离子浓度为零时,关闭阀V12。
步骤结束:
操作正确10.0010.00打开阀V11,加絮凝剂,去除蛋白质。
步骤结束:
操作正确10.0010.00观察蛋白质浓度变化,蛋白质浓度为零时,关闭阀V11。
步骤结束:
操作正确10.0010.00打开阀V16、泵P5、阀V17,同时打开转筒过滤器开关及后阀V18。
步骤结束:
操作正确10.0010.00待发酵液经过滤排至混合罐B101后,关闭阀V17、泵P5、阀V16以及转筒过滤器开关及后阀V18。
步骤结束:
操作正确10.0010.00停止预处理罐搅拌器。
步骤结束:
质量终止条件满足50.0035.72铁离子反应完全,最终浓度为零。
步骤结束:
质量终止条件满足50.0029.37镁离子反应完全,最终浓度为零。
步骤结束:
质量终止条件满足50.0019.01蛋白质反应完全,最终浓度为零。
步骤结束:
质量终止条件满足50.0029.63黄血盐所加量刚好能使铁离子反应完全,但不过剩。
步骤结束:
质量终止条件满足50.0050.00磷酸盐所加量刚好能使镁离子反应完全,但不过剩。
步骤结束:
质量终止条件满足50.0050.00絮凝剂所加量刚好能使蛋白质完全沉淀,但不过剩。
20.000.00超负荷生产,满罐。
一次BA萃取:
过程正在评分310.00253.96该
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