檸檬酸發(fā)酵車間工藝計算書

1、江蘇X X X X生物化工有限公司年產六萬噸檸檬酸生產線初步設計發(fā)酵車間工藝計算書、計算依據江蘇XXXX公司新建檸檬酸生產線采用發(fā)酵法生產檸檬酸，規(guī)劃年產 檸檬酸六萬噸。全年按 300 天計算 ,發(fā)酵周期 72小時,按照三天一罐計算。主 要生產原料為木薯和玉米，初步規(guī)劃為1000m3發(fā)酵罐6臺，100 m3種子罐3 臺，設計生產技術指標為產酸 13.5%，提取總收率 90%，糧耗 1.8T/T 成品。、原料粉碎工段451. 總原料需求：6X 10 t產量X 1.8=1.08X 10 t每年生產日： 300day成品每天產量：60000-300=200t每天投料量：108000- 300=360

2、t2. 原料中品種配比：木薯：玉米 =80:20每日投木薯量： 360X 0.80=288t每日投玉米量： 360X 0.20=72t3. 粉碎工藝要求，按工廠勞動生產力組合和電力負荷粉碎木薯每天粉碎時間為8h,玉米每天粉碎時間為6h木薯粉碎量：288-8=36t玉米粉碎量：72 - 6=12t采用錘片式粉碎機 2臺：木薯、玉米各一臺初步選型：木薯粉碎機玉米粉碎機粉碎后要求：粉料 80%以上過 40 目篩。4. 粉料倉儲量木薯粉容重0.5,玉米粉容重0.6,粉倉要求儲存24h容量粉碎后木薯粉儲倉設計為 200 m3 二臺每倉可以儲存木薯粉100t，共儲存木薯粉200t粉碎后玉米粉儲倉設計為 1

3、60 m3可以儲存玉米粉 96t能滿足 24h 生產原料儲存。發(fā)酵車間物料衡算表物料名稱每天需要量（噸）全年需要量（萬噸）木薯2888.64玉米722.16三、調漿工段1發(fā)酵罐單罐容積1000 m3發(fā)酵定容 0.9X 1000=900 m3發(fā)酵液原料濃度：20%，每罐批用料量180t調漿濃度35%，連續(xù)調漿調漿總量為：500m3左右2、調漿池容積10 m3左右，配污水泵送料3、配料罐初步設計配料罐容積60 m3,三臺總容積180 m3,料液木薯粉濃度30%， 每罐木薯粉調漿總量480 m3。循環(huán)使用每罐批,8罐批可以完成。四、噴射液化工段1、工藝條件木薯粉采用一級液化玉米粉采用一級液化單罐批總

4、液化量600 m3左右單罐液化工作速度60 m3 （18T干物料）/h噴射裝置單個工作能力60 m3 /h木薯噴射后維持罐工作溫度95 T，設計容量60 m3 &單罐液化維持時間大概45mi n五、過濾工段木薯液化液采用箱式板框過濾， 選用840 m2/臺大型板框3臺。每臺板框 殘渣空間為16m3, 3臺共可貯殘渣48m3。每天按300t木薯粗纖維16%，則共有干渣重48t，板框容積符合要求。玉米液化液不過濾，混合進罐六、液化糖貯罐工藝要求：可以滿足每日二個罐批貯存，料溫不低于70 C。設計450m3液化糖貯罐三只，總容量1350m3，液化糖貯罐保溫和加熱裝 置。七、連消工段建議采用連續(xù)滅菌工

5、藝1. 大罐木薯液化糖體積830 m3/罐批，要求三小時內滅菌完成，每小時滅菌277 m3采用料帶汽噴射裝置進料采用離心式料泵滅菌溫度100 c后維持罐30 m3容積維持時間60X30/277=6.5min能達到滅菌要求2. 木薯液化糖連消后噴淋冷卻至 50C，進大罐。噴淋冷卻采用 65口徑管道，多管并聯噴淋 65管 20 根，總截面積（0.065/2）2 X20=0.0663 m2流速：0.0769 m3p.0663=1.16m/s冷卻面積設定為 500m 65管道每m面積0.065 Xn =0.2血4管道總量：2450m，取2400m分為10組同時進料并聯冷卻進料溫度100 C，出料溫度5

6、0 C冷卻總熱量： 277 m3/h=4.6m3/min4.6X1000X50kcal=230000kcal冷卻負荷：230000弋00=460kcal/m .min第 1 頁 共 12 頁3八、發(fā)酵工段1. 種子罐 容積 100 m3 裝罐系數 70%，裝料容量 70 m3 種子罐培養(yǎng)時間 18h種子罐進料滅菌冷卻時間 8h 輔助工作時間 2h種子罐工作周期 28h 三臺種子罐2. 發(fā)酵罐 容積 1000 m3 裝料系數 0.9，單罐裝料容量 900 m3平均產酸13.5%，單罐總酸900X 13.5%=121.5t 每罐發(fā)酵周期 60h發(fā)酵前后輔助時間 12h 單罐工作周期 72h 每天二

7、罐，總放罐體積 1800 m33. 發(fā)酵液過濾 初濾：采用200卅箱式板框過濾共三臺 .復濾：采用CaSO助濾層，100卅廂式過濾器二臺 助濾劑調漿池 . 清液貯罐 400 m3 一臺九、空氣系統1. 空氣壓縮機 發(fā)酵用氣比為： 1:0.2 發(fā)酵罐總容積： 1000 m3X6+100 m3X3=6300 m3用氣系統： 0.8用氣總量：6300X).2 0.8=1008 m3裝置三臺380m3/分，一臺190 m3/分，空氣壓縮機總輸出量1330 m3/min機器運轉系數 0.83，可以保證保養(yǎng)檢修時間 空壓機選型建議出口壓力不小 3kg/cm22. 空氣前貯罐設置30 m3空氣貯罐三臺15

8、m3一臺并聯，平衡系統減少壓力波動3. 空氣熱交換器 (預冷卻器 )利用冷卻去水后的空氣和熱空氣進行熱交換， 既冷卻了熱空氣， 又加熱了 處理后空氣，減低空氣溫度，而且能節(jié)省能源。配制一臺500卅高效熱交換器(臥式)4. 空氣冷凝器配制一臺500卅臥式高效熱交換器，以水為冷卻介質，水溫以最高 28 T 計算，將空氣中超飽和的水份冷卻到露點，以利后段氣水分離。5. 空氣油水分離器采用臥式高效油水分離器使空氣中油水分離，幾件空氣處理裝置考慮臥 式串接，減少管路彎道，降低損耗。6. 空氣總管初選常壓下空氣t=20C,總流量v=1000 m3/min，空氣流速設12m/s,經過空 壓機后空氣壓力為0.

9、35Mpa,溫度為180C,經過空氣冷卻器后出口壓 力為0.33 Mpa，溫度為60E根據 P1V1/T1= P2V2/T2 有0.1 1000/(273+20)=0.35 V2/(273+180)3V2=442 m /min流速管道截面積 =流量442/60 - 12=n2RR=0.442D=0.88m根據 P2V2/T2= P3V 3/T 3 有 0.35 442/(273+180)=0.33 V3/(273+60)V3= 344.6 m3/min 小于 V2=442 m3/min故選用直徑為 900mm 的管7. 空氣過濾器檸檬酸生產發(fā)酵過程 PH 低，抗感染雜菌能力強，所以本方案選用種

10、子 罐二級過濾，發(fā)酵采用一級過濾。a. 種子罐過濾器采用二級過濾，前級采用3卩預過濾芯，不滅菌，后級采用0.01勵過 濾芯，滅菌配一臺蒸汽過濾器， 2-3 臺種子罐每臺相應配置空氣過濾 器種子罐100 m3,定容70 m3,通風比0.15-0.2每分鐘用氣量： 10.5 m3-14 m3選用20 m3/min，通氣量過濾器20”5芯聚四氟膜芯過濾器,蒸汽過濾器選用四氟微孔芯b. 發(fā)酵罐過濾器采用一級精過濾器，選用0.01 p精過濾芯滅菌配一臺蒸汽過濾器發(fā)酵罐1000 m3,定容900 m3,通風比1: 0.2每分鐘最大用氣量 180 m3.選用200 m3/min，通氣量過濾器，20” 3芯聚

11、四氟膜芯過濾器選用100 m3/min，通氣量過濾器二臺并列使用，20” 8芯聚四氟 膜芯過濾器第 1 頁 共 12 頁5十、水平衡計算1、工藝用水(河水) 、種子罐配料用水無菌冷凝水為種子液的 10%F 種子罐 =70X(1-10%)=63t共有 3 只種子罐，配料中水和物料的配比是 7：3最大按每天兩罐計算，每天最大用水量為：632X70%=88.2t取90t 、發(fā)酵罐配料用水F 發(fā)酵罐 =(900-63) (1-10%)=753.3t共有 6 只發(fā)酵罐，配料中水和物料的配比是 7： 3最大按每天兩罐計算，每天最大用水量為：753.3 2X70%=1054t 、洗罐用水主要用于罐的清洗，根

12、據經驗種子罐用水1t，發(fā)酵罐用水2t最大按每天兩罐計算，清洗種子罐每天最大用水量為：1 *=2t最大按每天兩罐計算，清洗發(fā)酵罐每天最大用水量為：2 *=4t2、滅菌冷卻用水、種子罐滅菌冷卻用水種子罐滅菌后，溫度為121 C，需要冷卻到37E，冷卻水采用河水， 夏天最高水溫為28C，出水溫度為32E，水的比熱4.187kJ/ (kg k)，發(fā) 酵液比熱0.95 4187 (kgk)，平均冷卻3小時。因為該過程是變溫過程， 可看做二段冷卻：第一階段：冷卻到50E，冷卻水出口溫度46T70(121-50) 095 4.187/ (46-28) 4.187 =262.3t第二階段：冷卻到37r，冷卻水

13、出口溫度32 r70 4(50-37) 0.95 4.187/ (32-28) 4.187 =216.1t每只種子罐的冷卻水用量為：262.3+216.仁478.4t取480t第 1 頁 共 12 頁7最大按每天兩罐計算，冷卻水用量為：4802=960t每小時冷卻水用量為：960七=160t/h、發(fā)酵罐滅菌冷卻用水a. 噴淋冷卻用水量：冷卻用水進口溫度40C，設升到55C物料噴淋的溫度：90 E -50 C噴淋水量(900-70) (100-50) 0.95 4187/ (55-40) 4； 187 =2628.3t 取 2630t冷卻水用量為：2630/3=877t/hb. 內盤管冷卻用水量

14、：噴淋冷卻后料液進罐溫度50E，冷卻到37C，冷卻水采用河水， 夏天最高水溫為28E，出水溫度為32E，平均冷卻3小時。水量 900(50-37)0.95 4.187/ (32-28) 4J87 =2778.75t6只發(fā)酵罐用水總量：2778.75 6=16672.5t取16680t每小時最大用水量：2778.75/3=926t/h3、發(fā)酵過程中冷卻用水查手冊知每m3檸檬酸發(fā)酵液每小時產熱11700kj/ (m3.h) 、種子罐用水量：2 X70 X11700/ (32-28) 4.187 =98t/h 、發(fā)酵罐用水量：6 X900X11700/ (32-28) 4J87 =3770t/h34

15、、空壓機耗水量：175m /h5、空氣冷卻用水量：500 m3/h水消耗一覽表名稱水消耗合計工藝用水種子罐配料90t/d1150t/d發(fā)酵罐配料1054t/d種子罐清洗2t/d發(fā)酵罐清洗4t/d火菌冷卻用水種子罐冷卻160t/h1963t/h發(fā)酵罐冷 卻噴淋877t/h盤管926t/h發(fā)酵過程冷卻用水種子罐用水98t/h3868t/h發(fā)酵罐用水3770t/h空壓機冷卻用水:175 m3/h空氣冷卻用水500 m3/h1一、蒸汽消耗量1、1000 m3單罐發(fā)酵原料配料消耗蒸汽量配料罐每罐60 m3,料液初始溫度40C, 55C進噴射液化器Di=GC(t2-ti)升 t2X C) x (1+ n)

16、D蒸汽消耗量，kgG被加熱料液量，kgC料液的比熱，KJ/(kgC)t2 加熱結束時料液的溫度，Cti加熱開始時料液的溫度，CI 蒸汽的熱焓，KJ/kgn加熱過程中由于熱損失而增加的蒸汽消耗量，n可取5%-10%D1=GC(t2-t1)升 t2X C) x (1+ n)=60X000X4.18(55-40) (3040-55 44.18(125-105) (3040-125 4.18) (1+0.05)=2270 kg/h共計：5060+2270=7330 kg/h第 8頁共12頁93、連消階段消耗蒸汽量 、物料：玉米漿 652=130t;木薯65$=520t玉米漿14t 95C時進種子罐，1

17、16t 95C時進貯罐木薯56t 95C時進種子罐，464t 75C時進貯罐洗滌水75 T時220t進貯罐混合物78C，共計800t 、洗滌水加熱所耗熱量D4=220X1000 4.18(80-50) (3C40-82 44.18(100-78) (3C40-100 4.18) (1+0.1) =30800kg原料共計： 800+30.8=830.8t4、 種子罐：W=40000kg,總面積230 m2單臺罐實消：95C -121C(表壓1105Pa)直接蒸汽加熱消耗蒸汽量S5=70X1000 4.18(121-95) 1.05/ (3040-121 4.18)=3152kg保溫消耗蒸汽量S6

18、=0.5 S5=1576 kg5、1000 m3罐空消蒸汽消耗量 W=70000kg,總面積650 m、單臺罐空消：罐內表壓0.5 105Pa 發(fā)酵罐體加熱蒸汽消耗量：S1=70000 0.5(110-20)/ (3040-110 4.18) = 1220.8kg 填充發(fā)酵罐空間所需蒸汽消耗量 (此時蒸汽密度 0.8467kg/ m3)：S2=1000 0.8467=846.7 kg滅菌過程熱損失量：S3=650X43.4(70-20)/ (3040-110 4.18) =546.7 kg罐壁附著洗滌水升溫的蒸汽消耗量：S4=650 40.001 100044.18(110-20)/ (3040-110 4.18) =94.8 kg空消蒸汽總量：S 總=(S1+ S2+ S3+ S4)1.05=2844 kg第 10 頁 共 12 頁11蒸汽消耗一覽表名稱單罐蒸汽消耗合計配料罐加溫14000kg28000kg/d噴射液化一級噴射5060 kg/h146600kg/d二級噴射2270 kg/h種子罐消毒實消4728 kg9456 kg/d物料連消洗滌水加熱10703 kg83006kg/d連