產(chǎn)萬噸味精工廠發(fā)酵車間設(shè)計說明書3完整

1、產(chǎn)萬噸味精工廠發(fā)酵車間設(shè)計說明書3完整（可以直接使用，可編輯優(yōu)質(zhì)資料，歡迎下載）年產(chǎn) 1.5 萬噸味精工場發(fā)酵車間設(shè)計說明書引言味精是人們熟悉的鮮味劑，是L 谷氨酸單鈉鹽(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH 2CH(NH 2)-COONa H2O),具有旋光性， 有D 型和L 型兩種光學(xué)異構(gòu)體。 味精具有很強的鮮味(閾值為0. 03%)， 現(xiàn)已成為人們普遍采取的鮮味劑，其消費量在國內(nèi)外均呈上升趨勢。1987年3月，聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑專家聯(lián)合委員會第十 九次聚會會議，宣布取消對味精的食用限量，再次確認(rèn)為一種寧靜可靠的 食品添加劑 1。早期

2、味精是由酸法水解卵白質(zhì)進行制造的，自從1956 年日本協(xié)和發(fā)酵公司用發(fā)酵法生產(chǎn)以后，發(fā)酵法生產(chǎn)迅速生長，目前世界各 國均以此法進行生產(chǎn)。谷氨酸發(fā)酵是通氣發(fā)酵，也是我國目前通氣發(fā)酵財產(chǎn)中，生產(chǎn)廠家最 多、產(chǎn)物產(chǎn)量最大的財產(chǎn) 2。該生產(chǎn)工藝和設(shè)備具有很強的典范性，本文 對味精發(fā)酵生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備作扼要介紹， 以期有助于了解通氣發(fā)酵工 藝和主要設(shè)備的有關(guān)知識。設(shè)計內(nèi)容為，了解味精生產(chǎn)中的原料預(yù)處理懲罰、發(fā)酵、提取部分的 生產(chǎn)要領(lǐng)和生產(chǎn)流程，憑據(jù)實際情況來選擇發(fā)酵工段符合的生產(chǎn)流程，并 對流程中的原料進行物料衡算、熱量衡算及設(shè)備的選擇。最后，畫出發(fā)酵 工段的工藝流程圖寧靜面擺設(shè)圖。整個設(shè)計內(nèi)容大要分

3、成三部分， 第一部分主要是味精生產(chǎn)的工藝和設(shè) 備選擇；第二部分包羅發(fā)酵罐、種子罐及空氣分過濾器的設(shè)計與選型；第 三部分是工藝流程寧靜面擺設(shè)圖。由于我的水平有限，加之對先進設(shè)計的了解甚少，設(shè)計中有許多多少 不敷的地方敬請列位老師和同學(xué)批評指正。1 味精生產(chǎn)工藝1.1 味精生產(chǎn)工藝概述味精生產(chǎn)全歷程可分別為四個工藝階段 :(1)原料的預(yù)處理懲罰及淀粉 水解糖的制備 ;(2) 種子擴大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵 ;(3) 谷氨酸的提取 ;(4) 谷氨酸 制取味精及味精制品加工。與這四個工藝階段相對應(yīng)味精生產(chǎn)廠家一般都設(shè)置了糖化車間、發(fā) 酵車間、提取車間和精制車間作為主要生產(chǎn)車間。另外，為保障生產(chǎn)歷程 中對蒸汽

4、的需求，同時還設(shè)置了動力車間，利用鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽，并通 過供氣管路輸送到各個生產(chǎn)需求部位。為保障全廠生產(chǎn)用水，還要設(shè)置供 水站。所供的水經(jīng)消毒、過濾系統(tǒng)處理懲罰，通過供水管路輸送到各個生 產(chǎn)需求部位 4。味精發(fā)酵法生產(chǎn)的總工藝流程見圖 1。除鐵過寸濾1 r脫兌色% F濃縮結(jié)晶，圖1味精生產(chǎn)總工藝流程圖1.2 原料預(yù)處理懲罰及淀粉水解糖制備1.2.1 原料的預(yù)處理懲罰此工藝操縱的目的在于開端破壞原料結(jié)構(gòu)，以便提高原料的利用率， 同時去除固體雜質(zhì)，防備呆板磨損。用于除雜的設(shè)備為篩選機，常用的是 振動篩和轉(zhuǎn)筒篩，其中振動篩結(jié)構(gòu)較為簡單，使用方便。用于原料破壞的設(shè)備除盤磨機外，另有錘式破壞機和輥式破

5、壞機。盤 磨機遍及用于磨碎大米、玉米、豆類等物料，而錘式破壞機應(yīng)用于薯干等 脆性原料的中碎和細(xì)碎作用， 輥式破壞機主要用于粒狀物料的中碎和細(xì)碎 3。1.2.2 淀粉水解糖制備在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的歷程稱為淀粉的糖化， 所制得的 糖液稱為淀粉水解糖。由于谷氨酸生產(chǎn)菌不能直接利用淀粉或糊精作碳 源，因而必須將淀粉水解為葡萄糖，才華供發(fā)酵使用。目前，國內(nèi)許多味 精廠采取雙酶法制糖工藝。1.3 種子擴大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵種子擴大培養(yǎng)為包管谷氨酸發(fā)酵歷程所需的大量種子， 發(fā)酵車間內(nèi)設(shè) 置有種子站，完成生產(chǎn)菌種的擴大培養(yǎng)任務(wù)。從試管斜面出發(fā)，經(jīng)活化培 養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴大至一級乃至二級種子罐培養(yǎng)，最

6、終向發(fā)酵罐提供足夠 數(shù)量的結(jié)實的生產(chǎn)種子。谷氨酸發(fā)酵開始前，首先必須配制發(fā)酵培養(yǎng)基，并對其作高溫短時滅 菌處理懲罰。用于滅菌的工藝除采取連消塔維持罐一噴淋冷卻系統(tǒng)外， 還可采取噴射加熱器維持管真空冷卻系統(tǒng)或薄板換熱器滅菌系統(tǒng)。 但 由于糖液粘度較大，流動性差，容易將維持管堵塞，同時真空冷卻器及薄 板加熱器的加工制造本錢較高，因而應(yīng)用較少。發(fā)酵設(shè)備，國內(nèi)味精廠大多采取機器攪拌通風(fēng)通用式發(fā)酵罐，罐體巨 細(xì)在 50m3 到 200m 3之間。對付發(fā)酵歷程采取人工控制，檢測儀表不能實 時反應(yīng)罐內(nèi)參數(shù)變革，因而發(fā)酵進程體現(xiàn)出顛簸性，產(chǎn)酸率不穩(wěn)定。由于谷氨酸發(fā)酵為通風(fēng)發(fā)酵歷程，需供給無菌空氣，所以發(fā)酵車間

7、另 有一套空氣過濾除菌及供給系統(tǒng)。首先由高空采氣塔收羅高空潔凈空氣，經(jīng)空氣壓縮機壓縮后導(dǎo)入冷凝器、油水疏散器兩級處理懲罰，再送入貯氣 罐，進而經(jīng)焦炭、瓷環(huán)填充的主過濾器和纖維分過濾器除菌 后，送至 發(fā)酵 罐使用。在北方地區(qū)由于空氣濕度小、溫度低，還可采取空氣壓縮、冷卻 過濾流程，省去一級冷卻設(shè)備 4。1.4 谷氨酸的提取谷氨酸的提取一般采取等電點離子互換法， 國內(nèi)有些味精廠還采取 等電點鋅鹽法、鹽酸水解等電點法及離子互換膜電滲析法提取谷氨 酸。但存在廢水污染大，生產(chǎn)本錢高，技能難度大等問題，應(yīng)用上受到限 制 1 。1.5 谷氨酸制取味精及味精制品加工精制車間加工的谷氨酸產(chǎn)物為谷氨酸單鈉，即味精

8、。粗品經(jīng)提純、加 工、包裝，得到制品。味精中和液的脫色歷程，除使用碳柱外，還可使用離子互換柱，利用 離子互換樹脂的吸附色素。味精的干燥歷程，國內(nèi)許多廠家還采取箱式烘 房干燥，設(shè)備簡單，投資低，但操縱條件差，生產(chǎn)效率低，不適應(yīng)大范圍 生產(chǎn)的要求。也有的廠家使用氣流干燥技能，生產(chǎn)量大，干燥速度快，干 燥時間短， 但干燥歷程對味精光芒和外形有影響， 同時廠房修建要求較高， 這樣均不如振動式干燥床應(yīng)用效果好 4 。2 發(fā)酵罐及種子罐的設(shè)計與選型2.1 味精工場發(fā)酵車間的物料衡算工藝技能指標(biāo)及底子數(shù)據(jù)（ 1）查發(fā)酵工場工藝設(shè)計概論 P326 表 3 味精行業(yè)國度企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 5， 選用主要指標(biāo)如表 1表1味

9、精發(fā)酵工藝技能指標(biāo)指標(biāo)名稱單位指標(biāo)數(shù)生產(chǎn)范圍t/a15000 （味精）生產(chǎn)要領(lǐng)中糖發(fā)酵，一次等電點提取年生產(chǎn)天數(shù)d/a300產(chǎn)物日產(chǎn)量t/a50產(chǎn)物質(zhì)量純度%99倒灌率%1.0發(fā)酵周期h48發(fā)酵初糖Kg/m 3150淀粉糖轉(zhuǎn)化率%95糖酸轉(zhuǎn)化率%48麩酸谷氨酸含量%90谷氨酸提取率%80味精對谷氨酸產(chǎn)率%112（2） 主要原質(zhì)料質(zhì)量指標(biāo)淀粉原料的淀粉含量為80%，含水14%。（3）二級種子培養(yǎng)基（g/L）水解糖25，糖蜜20，尿素3.5，磷酸氫二鉀1.0，硫酸鎂0.6，玉米漿510,泡敵0.6，硫酸鎂0.002，硫酸亞鐵0.002。（4）發(fā)酵培養(yǎng)基（g/L）水解糖150,糖蜜4，硫酸鎂0.6，

10、氯化鉀0.8， 磷酸氫二鈉0.2，硫酸亞鐵 0.002，硫酸錳0.002,尿素（總尿）40，泡敵0.6，植物油1.0。（5）接種量為2%。谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算首先盤算生產(chǎn)1000kg純度為100%的味精需耗用的原輔質(zhì)料及其他物 料量。（1）發(fā)酵液量V1V11000150 48% 80% 99% 112%15.66 m3式中150發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度（kg/m3）48% 糖酸轉(zhuǎn)化率80%谷氨酸提取率99%撤除倒灌率 1%后的發(fā)酵樂成率112%味精對谷氨酸的精制產(chǎn)率( 2)發(fā)酵液配制需水解糖量G1以純糖算，G1 V1 150 2349(kg )( 3)二級種液量 V2V2 2%V1 0.313

11、m3( 4)二級種子培養(yǎng)液所需水解糖量G23 G2 25V2 7.83 m3 式中 25二級種液含糖量( kg/m 3)(5)生產(chǎn)1000kg味精需水解糖總量G為：G G1 G2 2356.8 kg( 6)耗用淀粉原料量理論上，100kg淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄糖量為111kg，故理論上耗用的淀粉量 G 淀粉為：G淀粉 2356.880% 95% 111%2793.7 kg式中80%淀粉原料含純淀粉量95%淀粉糖轉(zhuǎn)化率( 7)尿素耗用量二級種液耗尿素量為V3V3 3.5V2 1.1kg發(fā)酵培養(yǎng)基耗尿素為V4V4 40V1 626.4 kg故共耗尿素量為 627.5kg( 8)甘蔗糖蜜耗用量二級種液耗用

12、糖蜜量V5V520V26.26 kg發(fā)酵培養(yǎng)基耗糖蜜量V6V6 4V1 62.64 kg合計耗糖蜜 69.9kg( 9)氯化鉀耗量 GKClGKCl 0.8V112.53 kg(10) 磷酸氫二鈉(Na2HPO4 7H2O)耗量 G3G3 0.2V1 3.13 kg(11) 硫酸鎂(MgSO4 7H2O)用量 G4G40.6V1 V29.58 kg( 12)消泡劑(泡敵)耗用量 G5G5 0.6V1 9.4 kg( 13)植物油耗用量G6G6 1.5V1 23.5 kg( 14)谷氨酸(麩酸)量 發(fā)酵液谷氨酸含量為：G1 48% 1 1% 1116.2 kg實際生產(chǎn)的谷氨酸(提取率 80%)為

13、：1116.2 80% 893 kg15000t/a 味精廠發(fā)酵車間的物料衡算結(jié)果由上述生產(chǎn) 1000kg 味精( 100% 純度)的物料衡算結(jié)果，可求得 15000t/a 味精廠發(fā)酵車間的物料平衡盤算。具體盤算結(jié)果如表 2物料名稱生產(chǎn) 1t 味精（100% ）的物料量15000t/a 味精生產(chǎn)的物料量每日物料量發(fā)酵液（m3）15.662.35 X 105783二級種液（m3）0.313469515.65發(fā)酵水解用糖（kg）23493.52 X 1071.17 X 105二級種培養(yǎng)用糖7.831.18 X 105391.5（kg）水解糖總量（kg）2356.83.53 X 1071.18 X

14、105淀粉（kg）2793.74.19 X 1071.40 X 105尿素（或液氨）627.59.41 X 1063.14 X 104糖蜜（kg）69.91.05 X 1063495氯化鉀（kg）12.531.88 X 105626.5磷酸氫二鈉（kg）3.134.70 X 104156.5硫酸鎂（kg）9.581.44 X 105479泡敵（kg）9.41.40 X 105470植物油（kg）23.53.53 X 1051175谷氨酸（kg）8931.34 X 107446502.2 設(shè)備設(shè)計與選型發(fā)酵罐（1）發(fā)酵罐的選型選用機器渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐（2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積簡直定 發(fā)酵罐容積

15、簡直定：選用200m3罐 生產(chǎn)能力的盤算：現(xiàn)每天生產(chǎn) 99%純度的味精50t，谷氨酸的發(fā)酵周期為48h（包羅發(fā)酵罐清洗、滅菌、進出物料等幫助操縱時間）。則每天需糖液體積為V糖。每天產(chǎn)純度為 99%的味精50t，每噸100%的味精需糖液 15.66m3V糖 15.66 50 99%775.17 m3設(shè)發(fā)酵罐的填充系數(shù)©=70% ;則每天需要發(fā)酵需要發(fā)酵罐的總體積為Vo (發(fā)酵周期為48h)。775 17Vo V糖 m1107.4 m30.7 發(fā)酵罐個數(shù)簡直定：公稱體積為200m3的發(fā)酵罐，總體積為 230 m3N1775"7 489.63 個V總© ?24230 0

16、.7 24取公稱體積200 m3發(fā)酵罐11個，其中一個留作備用。頭際產(chǎn)量驗算：230 0.7 5 30015580.6 t/a15.66 99%富饒量15580.6 150003.9%15000能滿足產(chǎn)量要求(3) 主要尺寸的盤算：取高徑比H : D=2 : 1V全 V筒 2V封 230m3;則有:2n 3V 全 0.785D 2D D 223024H=2D ;解方程得:1.57D30.26D3230D 3 2305.004 mV1.83取 D=5mH=2D=10m ;封頭高:H 封ha hb 1300 mm封頭容積：V 封=16.4 (m3)圓柱部分容積：驗算全容積V全:3V 筒=197m3

17、V全 V筒 2V封 197 2 16.4 229.8 m3V全=V '全切合設(shè)計要求，可行。(4) 冷卻面積的盤算4.18對谷氨酸發(fā)酵，每1m3發(fā)酵液、每1h傳給冷卻器的最大熱量約為 x 6000kJ/(m3 h)。采取豎式蛇管換熱器，取經(jīng)驗值K=4.18 x 500 kJ/(m 3 h T )。平均溫差厶tm :tm t1 t2In t1 t232 T >32 T20T >27 T代入12 tm12 58T對公稱容量200 m3的發(fā)酵罐，每天裝 5罐，每罐實際裝液量為775.175155 m3換熱面積旦 418 6000 155232.5 m3K tm 4.18 500

18、8(5) 攪拌器盤算選用六彎葉渦輪攪拌器攪拌器葉徑D 5Di331.67 m取 d=1.7(m)葉寬：B 0.2d0.21.70.34 m弧長：l 0.375d0.3751.70.64 m底距：c D 5331.7m盤踞：di 0.75Di 0.751.71.28 m葉弦長：L 0.25Di 0.251.70.43 m葉距：Y D5 m彎葉板厚：S =12 (mm)N2NiD1D22/31101.052/31.780 r/ min取兩擋攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速N2可憑據(jù)50m3罐，攪拌直徑1.05m，轉(zhuǎn)速Ni=110r/min。以等Po/V為基準(zhǔn)放大求得：（6）攪拌軸功率的盤算淀粉水解糖液低濃度細(xì)菌醪，

19、可視為牛頓流體。盤算RemD2N p Re mN 1.33 r/s攪拌器轉(zhuǎn)速，60-醪液密度，P =1050 kg/m3 -醪液粘度，卩=1.3 x 10-3N s/m2將數(shù)代入上式：Rem7233 10503.1 106 >1。41.3 10視為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù)Np=4.7 盤算不通氣時的攪拌軸功率Po:PoNPN3D5p式中 Np在湍流攪拌狀態(tài)時其值為常數(shù)N 攪拌轉(zhuǎn)速， N=80r/mi n=1.33r/s D 攪拌器直徑，D=1.7mp醪液密度，p =1050kg/m3 代入上式:P0'4.7 1.333 1.75 1 050103W88.288.2kW4.7兩擋攪拌:

20、P。2P0176.4kW 盤算通風(fēng)時的軸功率 Pg230.39Pg2.2510 3F0 ND-QQ0kW式中P0不通風(fēng)時攪拌軸功率（kW），%176.43.1 10N軸轉(zhuǎn)速，N=80r/mi nD 攪拌器直徑（cm），D3=1.73 x 106=4.9x 106Q通風(fēng)量（ml/min ），設(shè)通風(fēng)比 VVm=0.110.18，取低限,如通風(fēng)量變大，Pg會小，為寧靜?，F(xiàn)取 0.11;則 Q=155 x 0.11 x 106=1.7 x 107 （ ml/min ）代入上式:q0.080.081.7 1 073.793Pg2.25 103.1 104 80 4.9 106 0393.7969.1 k

21、WP 1.01123轉(zhuǎn)動軸承n 2=0.99，滑動軸承n 3=0.98 ；端 面密封增加功率為1%7;代入公式數(shù)值得：69.1米取二角帶傳動n 1=0.92 ； 求電機功率P電:P電1.01 78.2 kW0.92 0.99 0.98(7) 設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝盤算 空氣漫衍器：本罐采取單管進風(fēng)，風(fēng)管直徑©133 x 4mm。 擋板：本罐因有扶梯和豎式冷卻蛇管，故不設(shè)擋板 密封方法：本罐采取雙面機器密封方法，處理懲罰軸與罐的消息問題。 冷卻管擺設(shè)：采取豎式蛇管I最高負(fù)荷下的耗水量 WQ總Cp 12式中 Q總每1m3醪液在發(fā)酵最旺盛時，1h的發(fā)熱量與醪液總 體積的乘積Q總 4.18 6000

22、 1553.89 106 kJ/hcp冷卻水的比熱容，4.18kJ/ (kg K)t2 冷卻水終溫，t2=27Ct1 冷卻水初溫，t1 =20 C將各值代入上式6W3.89 104.1827 2051.33 10 kg/h 36.9 kg/s冷卻水體積流量為3.69 X 10-2m3/s，取冷卻水在豎直蛇管中的流速為1m/s，憑據(jù)流體力學(xué)方程式，冷卻管總截面積S總為:S總-2m3/sv式中 W冷卻水體積流量，W=3.69 X 10V冷卻水流速， v=1m/s代入上式：S總總、36皿 3.69 10 21m2進水總管直徑S總n冷卻管組數(shù)和管徑:取n=8,求管徑3.69 10 2 0.7850.7

23、85設(shè)冷卻管總外貌積為 S總, 由上式得：0.217 m管徑do,組數(shù)為n，則:* In? 0.7853.69 10 20.077 m8 0.785查金屬質(zhì)料表選取© 89 X 4mm無縫管9，% 81mmg 5.12kg/m，d內(nèi) d°，認(rèn)為可滿足要求，d平均80mm?，F(xiàn)取豎蛇管圈端部 U型彎管曲徑為300mm，則兩直管距離為 600mm， 兩端彎管總長度為l0:l0 D 3.14 6001884 mm川冷卻管總長度L盤算：由前知冷卻管總面積F 232.5m2現(xiàn)取無縫鋼管© 89 x 4mm，每米長冷卻面積為F03.14 0.08 10.25 m2則：,F232

24、.5L930 mF。0.25冷卻管占有體積：23V 0.785 0.0899305.8 mIV每組管長L0和管組高度：,L930L°77.5 mn12另需連擔(dān)當(dāng)8m:L實 L 89308938 m250mm。可排豎式直蛇管的高度，設(shè)為靜液面高度，下部可伸入封頭 設(shè)發(fā)酵罐內(nèi)附件占有體積為0.5m3，貝總占有體積為V總 V液 V管 V附件155 5.8 0.5 161.3m3則筒體部分液深為：V 總 V封161.3 16.4 一27.4 mS 0.785 52豎式蛇管總高H 管 7.40.257.7 m又兩端彎管總長I。1884 m m,兩端彎管總高為 600mm， 則直管部分高度：h

25、H 管 60077006007100 mm則一圈管長：I 2h l02 7100188416084 mmV每組管子圈數(shù)n°：noLo77.5l 16.1現(xiàn)取管間距為2.5D外2.5 0.0890.22 m ,豎蛇管與罐壁的最小距離為0.15m，則可盤算出攪拌器的距離在允許范疇內(nèi)（不小于200mm）。.校核擺設(shè)后冷卻管的實際傳熱面積：F實d平均? L實23.14 0.08 938 235.6 m而前有F=232.5m2， F實F，可滿足要求（8）設(shè)備質(zhì)料的選擇10選用A3鋼制作，以低落設(shè)備用度。（9）發(fā)酵罐壁厚的盤算盤算法確定發(fā)酵罐的壁厚式中PQ C（ cm）2 PP設(shè)計壓力，取最高事

26、情壓力的1.05倍，現(xiàn)取P=0.4MPaD 發(fā)酵罐內(nèi)經(jīng)，D=500cmA3鋼的應(yīng)用應(yīng)力，八 =127MPa式中©-焊接漏洞，© =0.7C壁厚附加量(cm)CC1C 2C3C1 鋼板負(fù)偏差，現(xiàn)取C1=0.8mmC2 為腐化余量，現(xiàn)取C2=2mmC3加工減薄量，現(xiàn)取C3=0(TC 0.8 202.8 mm 0.28 cm選用0.4 500S0.281.4 cm2 127 0.70.414mm厚A3鋼板制作。封頭壁厚盤算：標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的厚度盤算公式PQ5如下:C(cm)式中 P=0.4MPaD=500cm"=127MPaC=0.08+0.2+0.1=0.38 (cm)

27、© =0.7S X 4000.381.5 cm2 127 0.70.4(10)擔(dān)當(dāng)設(shè)計 擔(dān)當(dāng)?shù)拈L度h設(shè)計：取 100200mm。 擔(dān)當(dāng)直徑簡直定：按排料管盤算：該罐實裝醪量 流量各擔(dān)當(dāng)?shù)拈L度h憑據(jù)直徑巨細(xì)和有無保溫層，一般155m3，設(shè)4h之內(nèi)排空，則物料體積Q3600 4發(fā)酵醪流速取v=1m/s;則排料管截面積為0.0108m3/sF物。管徑:00.01110.785d2F物d : 0.785°.。110.118 mY 0.785取無縫管© 133 x 4mm， 125.mm118mm，認(rèn)為符合。按通風(fēng)管盤算，壓縮空氣在0.4MPa下，風(fēng)比 0.10.18vvm

28、，為常溫下 20C，0.1MPa30 °C 狀態(tài)。風(fēng)量 Q1取大值，Q1 155 0.18利用氣態(tài)方程式盤算事情狀態(tài)下的風(fēng)量0.1273 30Qf 0.46 -0.35273 20取風(fēng)速v=25m/s，則風(fēng)管截面積 Ff為支管氣速為2025m/s?，F(xiàn)通 下的情況，要折算 0.4MPa、28 m / min 0.46 m /s。Qf30.14 m /sQf Ffv0.1420.0056 m25Ff0.785d 氣則氣管直徑d氣為:0.0056 0.084 m133 x 4mm無縫管，可.0.785因通風(fēng)管也是排料管，故取兩者的大值。取©滿足工藝要求。排料時間復(fù)核：物料流量Q=

29、0.0108m3/s，流速v=1m/s ；管道截面積：F 0.785 0.12520.0123 m2，在相同的流速下，流過物料因管徑較原來盤算結(jié)果大，則相應(yīng)流速比P Q衛(wèi)皿0.88倍Fv 0.0123 1排料時間：t 2 0.881.8 h（11）支座選擇選用裙式支座種子罐發(fā)酵所需的種子從試管斜面出發(fā)，經(jīng)活化培養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴大至一 級乃至二級種子罐培養(yǎng)，最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的結(jié)實的生產(chǎn)種子。 種子罐冷卻方法采取夾套冷卻。（1）二級種子罐容積和數(shù)量簡直定 二級種子罐容積簡直定：接種量為2%盤算，則種子罐容積 V種2為:V 種 2 V總 2%2302%4.6 m3式中V總發(fā)酵罐總?cè)莘e（m3）

30、 二級種子罐個數(shù)簡直定：種子罐與發(fā)酵罐對應(yīng)上料。發(fā)酵罐平均每天上5罐，需二級種子罐 6個。種子罐培養(yǎng) 8h，幫助操縱時間810h，生產(chǎn) 周期1618h，因此，二級種子罐 6個已足夠，其中一個備用。 主要尺寸簡直定種子罐仍采取多少相似的機器攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。H : D=2 : 1,則種子罐總?cè)莘e量 V'總為：V總 V筒2V封簡化方程如下：323V總 2 D 0.785D 2D 4.6 m24整理后1.57D30.26D34.6解方程得D=1.4m則H=2D=2 X 1.4=2.8 (m)查得封頭高H'封H 封 35025375 mm罐體總高H'罐:H 罐 2H 封 H筒 2

31、 375 28003550 mm單個封頭容量：V'封=0.398 ( m3)圭寸頭外貌積：S 封=2.23m?圓筒容量：V筒20.785D 2D 4.313 m不計上封頭容積:V有效V封7筒4.13 0.3984.53 m3校核種子罐總?cè)莘eV'總:V、2V封V筒 2 0.398 4.134.93 m比需要的種子罐容積4.6 m3大，可滿足設(shè)計要求 冷卻面積的盤算采取夾套冷卻發(fā)酵產(chǎn)生的總熱量:Q總 4.18 6000 155 2%47.78 10 kJ/hIHIV夾套傳熱系數(shù)：K4.18150 250 kJ / m2 ?h ?C現(xiàn)取 K=4.18 x 220kJ/ （m2 hC）

32、平均溫差：發(fā)酵溫度 則 平均溫差：32C；水初溫 2023C，取23C ；水終溫 27C,tm7C2需冷卻面積F:7.78 104K tm 4.18 220 7 核算夾套冷卻面積：按靜止液深確定夾套高度: 靜止液體浸沒筒體高度 ：12.1 m2Ho3.1-0.3980.785 1.421.76 m液深：Hl375 1760夾套可能實現(xiàn)的冷卻面積為封頭表標(biāo)面積 體為外貌積S筒之和：H封Ho2135 mmS封與圓筒被液體浸沒的筒SS筒S封DH °3.14 1.4 1.76 2.2313.6 m2夾套高度應(yīng)不高于動態(tài)時的液面高度，因高于液面的傳熱面積，并沒 有起多少冷卻作用。綜上，傳熱需要

33、的面積F=12.1(m2)該設(shè)計夾套能提供的冷卻面積為S夾=13.6 m2S夾F,可滿足工藝要求。 設(shè)備質(zhì)料的選擇采取A3鋼制作 壁厚盤算I夾套內(nèi)罐的壁厚0.4mPL2.6ED式中 D設(shè)備的公稱直徑，140cmm外壓容器的穩(wěn)定系數(shù)，與設(shè)備的起始橢圓度有關(guān)，在我 國，m=3P設(shè)計壓力，與水壓有關(guān)，P=0.4MPaE 金屬質(zhì)料的彈性模量9，對A3鋼E=2 X 105MPaC=C 1+C2+C3=0.08+0.1+0=0.18L=110cmC壁厚附加量，L 筒體長度，將數(shù)值代入公式：0.4S 1400.183 0.4 11052.6 2 101400.89 cm取9mmn封頭的厚度s封：查發(fā)酵工場工

34、藝設(shè)計概論 頭最大需用內(nèi)部壓力i對付上封頭，取S封=6mmii對付下封頭，取S封=8mm川冷卻外套壁厚：查發(fā)酵工場工藝設(shè)計概論制內(nèi)壓圓筒壁厚，確定S 套=5mmIV外套封頭壁厚：查發(fā)酵工場工藝設(shè)計概論(JBH54 73)，確定 S 套封=6mm設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計P317表16碳鋼橢圓封P314表13碳鋼與普低鋼P316表15橢圓形圭寸頭套封旦？Z 0.5I擋板：憑據(jù)全擋板條件，D式中B 擋板寬度 B=( 0.1-0.12 ) D=0.1 X 1400=140mmD 罐徑 D = 1400mmZ 擋板數(shù):0.5B0.5竺140取Z = 6塊n攪拌器：采取六彎葉渦輪攪拌器直徑：Di = 0.30.

35、35D現(xiàn)?。篋i 0.35D0.35 1400490mm葉片寬度：h 0.2Di 0.2 1400280mm弧長：r 0.375Di 0.375 1400525mm盤徑：0.75Di 0.75 14001050mm葉弦長：l 0.25Di 0.25 1400350mm攪拌器間距：Y Di 490mm底距：b 490mm攪拌器轉(zhuǎn)速 N2，憑據(jù)50L罐，470r/min，使用P0/V為基準(zhǔn)放大 50L 罐 N1 = 470r/min ,6N2N12/3D2攪拌器直徑Di=112mm2/3112470176 r/min490兩擋攪拌。m攪拌軸功率的盤算淀粉水解糖液低濃度細(xì)菌醪，可視為牛頓流體。i盤算

36、RemD2N pRe m式中 D攪拌器直徑,N攪拌器轉(zhuǎn)速,P 醪液密度，卩一一醪液粘度，將數(shù)代入上式：D=0.49m176N2.93 r/s603=1050 kg/m3卩=1.3 x 10-3N s/m20.49231.3 10視為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù)Np=4.7ii盤算不通氣時的攪拌軸功率P0:Re m293 10505.68 105 >104PoNPN3D5p式中 Np在湍流攪拌狀態(tài)時其值為常數(shù)4.7N 攪拌轉(zhuǎn)速，N=176r/mi n=2.93r/sD 攪拌器直徑，D=0.49mP醪液密度，p =1050kg/m3P04.7 2.933 0.49533.5 10 W代入上式:105

37、03.5kW兩擋攪拌P° 2Po7kWiii盤算通風(fēng)時的軸功率PgPg2.25 10 3F02ND30.39kW式中P0不通風(fēng)時攪拌軸功率（kW ），P027249N 軸轉(zhuǎn)速， N=176r/mi nD 攪拌器直徑（cm），D3=0.493 x 106=1.12 x 105Q通風(fēng)量（ml/min ），設(shè)通風(fēng)比 VVm=0.110.18，取低限,如通風(fēng)量變大，Pg會小，為寧靜?，F(xiàn)取 0.11; 則Q=3.1 X 0.11 X 106=3.41 X 105 ( ml/min )Q0'083.41 105 0.08 2.77代入上式:Pg 2.25 10 30.3949 176 1

38、.12 1052.774.83 kWiv求電機功率P電:米取二角帶傳動n 1=0.92 ；面密封增加功率為 1%;代入公式數(shù)值得:4.83Pg 1.01123轉(zhuǎn)動軸承n 2=0.99，滑動軸承n 3=0.98 ；端IV進風(fēng)管：該管距罐底 通風(fēng)管管徑盤算： 通風(fēng)量為0.18VVm , 常壓下t0=20°C,1.015.47 kW0.92 0.99 0.982560mm之間，現(xiàn)取 30mm向下單管。設(shè)罐壓0.4MPa，發(fā)酵溫度 t=32 C,風(fēng)速 v=20m/s ,送風(fēng)量V將通風(fēng)換算成事情狀態(tài)，求通風(fēng)管直徑V為：33.1 0.180.56 m / mind1V 0.1273 td1P 2

39、73 t00.785 v 60'0.560.10.43052930.78520600.012 m 12 mm圓整，查發(fā)酵工場工藝設(shè)計概論,P313表12,無縫鋼管(YB231-70), 管徑采取25X 3mm ,內(nèi)徑25-2 X 3=19 mm大于12 mm，可滿足生產(chǎn)要求。進出物料管：該管為物料進口，管底距罐底2560mm之間，現(xiàn)取30mm20min送完3.1m3物料向下單管。按輸送物料算:則物料流量為0.0026m3/s20 60管道截面為F,物料流速為v=0.51m/s，現(xiàn)取 v=0.5m/s，貝0.00260.520.0052 m設(shè)管徑為:d2F. 0.7850.0052:0.

40、7850.08 m圓整，查發(fā)酵工場工藝設(shè)計概論，P313表12,無縫鋼管(YB231-70)， 管徑采取108X 4mm ,內(nèi)徑108-2 X 4=100 mm大于80 mm，可滿足生產(chǎn)要 求。4VD冷卻水管：由前知需冷卻熱量Qmax 7.78 10 kJ/h，冷卻水溫變革23C 27C,水比熱容 cw 1 4.18kJ/kg? °則耗水量W為:Qcw t1 t27.78 104653 kg/h4.1827 230.64 md取水流速v=4m/s ;則冷卻管直徑為4 °.785支座選型選用支撐式支座(2) 一級種子罐 一級種子罐的選型選用機器攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐 一級種子罐容積和

41、數(shù)量簡直定種子罐容積簡直定：接種量按 2%盤算，則種子罐容積 V種1為V#1 V 種 22%4.6 2%0.092 m3故選用公稱體積為100L的發(fā)酵罐，發(fā)酵罐的主要尺寸為：罐內(nèi)徑400mm，圓柱高 800mm，圭寸頭高125mm，罐體總高 1050mm，圭寸頭容積 11.5L，圓柱部分容積 100L，不計上封頭的容積112L，全容積123L，攪拌槳直徑135mm。冷卻選用夾套冷卻10。一級種子罐個數(shù)簡直定：一級種子罐與二級種子罐對應(yīng)上料。二級種子罐平均每天上 5罐，需一級種子罐 6個。種子罐培養(yǎng) 8h，幫助操縱時 間810h，生產(chǎn)周期1618h，因此，一級種子罐 6個已足夠，其中一個備 用。

42、2.2.3 空氣分過濾器(1) 二級種子罐分過濾器：二級分過濾器風(fēng)量的盤算：01305133V 3.1 0.180.0024 m3/s 0.144 m3/min0.4 293 60查生物工程設(shè)備P389表3-1-9 JLS-D型空氣過濾器技能特性，選用JLS-D-025型空氣過濾器，過濾能力0.25m3/min，外型尺寸© 75x 520mm, 重量5kg，進出口管徑© 20x 20,與種子罐進風(fēng)口不一致，可采取法蘭變 徑即可。過濾能力 0.25m3/min大于0.144m3/min，能滿足生產(chǎn)要求。數(shù)量與二級種子罐數(shù)量一致，共6只。(2) 一級種子罐分過濾器：一級分過濾器

43、風(fēng)量的盤算：V 0.092 0.18 °! 空丄 0.000071 m3/s 0.0043 m3/min0.4293 60查生物工程設(shè)備P389表3-1-9 JLS-D型空氣過濾器技能特性，選用JLS-D-001型空氣過濾器，過濾能力0.01m3/min，外型尺寸© 22 x 150mm, 重量0.2kg，進出口管徑© 6X 1，與種子罐進風(fēng)口不一致，可采取法蘭變 徑即可。過濾能力 0.01m3/min大于0.0043m3/min，能滿足生產(chǎn)要求。數(shù)量 與一級種子罐數(shù)量一致，共6只。(3) 發(fā)酵罐分過濾器分過濾器濾層直徑盤算：式中V通過發(fā)酵罐分過濾器的空氣流量（

44、0.4MPa下）155 0.180.10.4305 丄293 60Vs通太過過濾器的氣速，現(xiàn)取D濾層4 0.12 3.14 0.230.12 m /s0.2m/s0.874 m分過濾器直徑:D過濾器1.1 1.3Do現(xiàn)?。篋過濾器 1.3D濾層1.3 0.874 1.136 m查金屬質(zhì)料表，選無縫鋼管，或用鋼板卷制。圓整倒推薦值:D過濾器=1200mm 分過濾器的壁厚：設(shè)計壓力P=0.5MPa0.5 90.02 127 0.7 0.50.280.53 cm取 S=6mm。 進出氣管：進出氣管直徑可取與設(shè)備通風(fēng)管一致，即©133X 4無縫管 數(shù)量：分過濾器與發(fā)酵罐相配合，每罐一個，共需

45、11臺。 濾層厚度：同種子罐，分過濾器56層超細(xì)玻璃纖維濾紙，經(jīng)樹脂處理懲罰過使用。 分過濾器高度：h筒 1.5 D過濾器 1.5 12001800 mmh錐5 D過濾器1.5 12001800 mm味精廠發(fā)酵車間設(shè)備一覽表味精發(fā)酵車間設(shè)備見表3表3 15000t/a味精廠發(fā)酵車間設(shè)備一覽表位號設(shè)備名稱臺數(shù)規(guī)格與型號質(zhì)料備注F301-311發(fā)酵罐11© 5000 x 10000mmA3鋼專業(yè)設(shè)備F321-326二級種子罐6© 1400 x 2800mmA3鋼專業(yè)設(shè)備F331-336一級種子罐6© 400 x 800mmA3鋼專業(yè)設(shè)備R301-311發(fā)酵罐分過濾器1

46、1© 1200 x 1800mmA3鋼專業(yè)設(shè)備R321-326種子罐分過濾器6© 75 x 520mmA3鋼專業(yè)設(shè)備R331-336種子罐分過濾器6© 22 x 150mmA3鋼專業(yè)設(shè)備參考文獻1 張克旭氨基酸發(fā)酵工藝學(xué)，中國輕產(chǎn)業(yè)出書社，1992：279-280。2 張啟先我國發(fā)酵產(chǎn)業(yè)生長現(xiàn)伏與對策科技導(dǎo)報， 1992（ 2）：44-45 。3 高孔榮發(fā)酵設(shè)備，中國輕產(chǎn)業(yè)出書社，1991：1-5。4 王旭 禹鄭超味精發(fā)酵生產(chǎn)工藝及其主要設(shè)備， 高等函授學(xué)報 （自 然科學(xué)版），1995（4）：45-48。5 吳思方發(fā)酵工場工藝設(shè)計概論，中國輕產(chǎn)業(yè)出書，1995。6

47、 梁世中生物工程設(shè)備，中國輕產(chǎn)業(yè)出書社，2002。7 黎潤鐘發(fā)酵工場設(shè)備，中國輕產(chǎn)業(yè)出書社，1991。8 姚玉英化工原理，天津大學(xué)出書社， 1999。9 國度醫(yī)藥治理局上海醫(yī)藥設(shè)計院， 化工工藝設(shè)計手冊， 化學(xué)產(chǎn)業(yè)出 書社， 1996。10 華南工學(xué)院，發(fā)酵工程與設(shè)備，北京輕產(chǎn)業(yè)出書社， 1981。11 何銘新等機器制圖，高等教誨出書社， 1997。12 何銘新等修建制圖 高等教誨出書社， 1994。13 華東理工大學(xué) 浙江大學(xué)，生物工程 （技能 ）專業(yè)英語，化學(xué)產(chǎn)業(yè)出 書社， 1999。14 許贛榮發(fā)酵生物技能專業(yè)英語，中國輕產(chǎn)業(yè)出書社，2004。15 英漢生物化學(xué)辭書，科學(xué)出書社， 198

48、3。16 Chemical Engineering progress March ， 1976。17 Lydersen B. K, D'elia Nelson K.L Bioprocess Engineering : Systems, equipment and facilities, ed. john Wiley & Sons, INC. 1994.New York. 。18 Unit Operations of Chemical Engineering, 3rd ed.New York:GcGraw-Hill ， 1976,Section 4 。致謝本次結(jié)業(yè)設(shè)計是在敬愛的導(dǎo)

49、師李樹立副傳授的悉心指導(dǎo)下完成的， 設(shè)計的準(zhǔn)備、進行及設(shè)計的寫作歷程中，李老師都支付了大量的時間和精 力，李老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)科知識、高度的責(zé)任心，使我受益 匪淺，讓我不但學(xué)到了許多知識，更學(xué)到了許多做人做事的原理。在此我 要向一直以來辛苦事情的李樹立老師體現(xiàn)我最衷心的謝謝和最崇高的敬齊齊哈爾大學(xué)結(jié)業(yè)設(shè)計（論文）題 目： 年產(chǎn)5萬噸12。經(jīng)典啤酒廠發(fā)酵車間設(shè)計（發(fā)酵罐）學(xué) 院：食品與生物工程學(xué)院專業(yè)班級：生物工程111班學(xué)生姓名：#指導(dǎo)西席：#成 績：2021年06月15日摘要本設(shè)計為年產(chǎn) 5 萬噸 12°經(jīng)典啤酒廠發(fā)酵車間設(shè)計。經(jīng)典啤酒是以麥芽和大米為 主要原料， 添加大

50、量酒花以及適量酵母發(fā)酵釀制而成的一種低二氧化碳、 起泡、低酒 精度( 2.5%7.5%)的飲料。經(jīng)典啤酒具有發(fā)酵度比力低、麥汁中大分子含量多、口 味奇特、營養(yǎng)富厚等特點。本設(shè)計對 5 萬噸 12°經(jīng)典啤酒廠的生產(chǎn)的發(fā)酵工藝進行了 論證，確定了發(fā)酵要領(lǐng)與工藝流程， 進行了物料衡算， 發(fā)酵工段耗冷盤算， 水量衡算。 糖化要領(lǐng)采取雙醪二次煮出糖化法， 發(fā)酵要領(lǐng)采取下面發(fā)酵法。 本設(shè)計的圖紙主要包 羅發(fā)酵車間流程圖， 發(fā)酵車間的平面圖和立面圖及重點設(shè)備發(fā)酵罐的裝配圖。 為了節(jié) 能和淘汰污染，還設(shè)計了產(chǎn)業(yè) “三廢 ”處理懲罰系統(tǒng)。在低落能耗、淘汰廢水排放、啤 酒糟的采取與利用等方面進行了探討研究。要害詞： 啤酒廠；工藝設(shè)計；發(fā)酵罐；物料衡算；設(shè)備選型與論證AbstractThis design subject is annual output 50,000 tons of 12°classic brewery fermentation workshop.Classic beer is a kind of low-carbon dioxide,sparkling,l