產(chǎn)1萬(wàn)噸味精廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì)

aaaa味精廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精工廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì)學(xué)院：食品科技與工程學(xué)院專業(yè)：09物工程年級(jí)：xxxx級(jí)姓名：xxx指導(dǎo)教師：xxx時(shí)間：2010年12月25號(hào)前言課程設(shè)計(jì)是普通高校本科教育中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)也是理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精廠的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)，通過(guò)雙酶法谷氨酸中糖發(fā)酵以及一次等電點(diǎn)提取工藝生產(chǎn)谷氨酸鈉。谷氨酸單鈉（monosodiumglutamate）,呈強(qiáng)烈鮮味，商品名為味精。因味精具有肉類鮮味，現(xiàn)已成為人們普遍采用的鮮味劑，其消費(fèi)量在國(guó)內(nèi)外均呈上升趨勢(shì)。隨著人們對(duì)味精的認(rèn)識(shí)不斷深入提高，對(duì)它的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、安全性及如何正確使用都有了普遍的了解。味精具有很強(qiáng)的鮮味（值為0.03%），現(xiàn)已成為人們普遍采用的鮮味劑，其消費(fèi)量在國(guó)內(nèi)外均呈上升趨勢(shì)。1987年3月，聯(lián)合國(guó)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(huì)第十九次會(huì)議，宣布取消對(duì)味精的食用限量，再次確認(rèn)為一種安全可靠的食品添加劑。味精是一種強(qiáng)堿弱酸鹽，它在水溶液中可以完全電離變成谷氨酸離子（GAi+1）和鈉離子。味精進(jìn)入胃后，受胃酸作用生成谷氨酸。谷氨酸被人體吸收后，參與體內(nèi)許多代謝反應(yīng)，并于其他許多氨基酸一起共同構(gòu)成人體組織的蛋白質(zhì)。味精可以增進(jìn)人們的食欲，提高人體對(duì)其他各種食物的吸收能力，對(duì)人體有一定的滋補(bǔ)作用。因?yàn)槲毒锖写罅康墓劝彼?，是人體所需要的一種氨基酸，96％能被人體吸收，形成人體組織中的蛋白質(zhì)。它還能與血氨結(jié)合，形成對(duì)機(jī)體無(wú)害的谷氨酰胺，解除組織代謝過(guò)程中所產(chǎn)生的氨的毒性作用。因此，谷氨酸能用來(lái)預(yù)防和治療肝昏迷。由于谷氨酸參與腦組織的蛋白質(zhì)代謝和糖代謝，故而能促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正?；顒?dòng)，對(duì)治療腦震蕩和腦神經(jīng)損傷有一定療效。從總體上說(shuō)，味精行業(yè)的發(fā)展前景是比較廣闊的，我國(guó)是世界上人口最多的國(guó)家，而我國(guó)的味精出口不足年產(chǎn)量的1%，絕大部分味精都在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上消化了，隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)味精的需求會(huì)越來(lái)越大，況且國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上對(duì)味精的消費(fèi)不僅僅限于調(diào)味，而是廣泛的作為一種原材料或香料表面活性劑應(yīng)用于醫(yī)藥和化妝品生產(chǎn)行業(yè)。由此可見(jiàn)，味精的消費(fèi)市場(chǎng)開(kāi)拓是很有前景的。本文對(duì)味精發(fā)酵生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備作簡(jiǎn)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(shí)。設(shè)計(jì)內(nèi)容為，了解味精生產(chǎn)中的原料預(yù)處理、發(fā)酵、提取部分的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)流程，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇發(fā)酵工段合適的生產(chǎn)流程，并對(duì)流程中的原料進(jìn)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和平面布置圖。整個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容大體分成三部分，第一部分主要是味精生產(chǎn)的工藝和設(shè)備選擇；第二部分包括發(fā)酵罐、種子罐及空氣分過(guò)濾器的設(shè)計(jì)與選型；第三部分是工藝流程和平面布置圖。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，自始至終得到王能強(qiáng)老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助，在此表示衷心感謝！雖然作者在編寫和修改過(guò)程中已做了很大努力，但由于水平有限以及經(jīng)驗(yàn)不足，其中還是有許多錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指點(diǎn)，以利于作者認(rèn)識(shí)自己的不足，不斷修改和完善。設(shè)計(jì)人：XXX2010年12月25號(hào)緒論味精是人們熟悉的鮮味劑，又稱谷氨酸鈉，是L—谷氨酸單納鹽(Monosodiumglutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONaH2O),或命名為u-氨基戊二酸單鈉一水化合物。它含有一分子結(jié)晶水，其分子式為HOOC-CH2CH(NH2)-COONaH2O,分子量187.13。具有旋光性，有D-型和L-型兩種光學(xué)異構(gòu)體。谷氨酸跟堿作用生成谷氨酸一鈉，如果堿過(guò)量，則生成不具有鮮味的谷氨酸二鈉。味精為八面柱狀晶體，不溶于純酒精、乙醚及丙酮等有機(jī)溶劑，易溶于水，相對(duì)密度為1.65，熔點(diǎn)195℃，在120℃以上逐漸失去分子中的結(jié)晶水。味精的比旋光度[a]=+25.16(C=10，2NHCl)。0.2%味精溶液的pH為0.7。味精生產(chǎn)大致經(jīng)歷了三個(gè)大的階段：第一階段：最早的味精制造方法就是從天然的食物材料中抽取，例如：將海帶以熱水煮過(guò)，取其湯液濃縮后即可得到含有味精的濃縮液或調(diào)味粉。第二階段：最早商業(yè)化制造味精的原料是面筋。面筋即是面粉中的蛋白質(zhì)，采用的方法是蛋白質(zhì)水解法，因?yàn)槊娼畹膩?lái)源豐富，且含有高達(dá)23%的麩胺酸，最適合做為制造味精的原料。第三階段：1958年利用微生物生產(chǎn)味精的發(fā)酵技術(shù)開(kāi)發(fā)成功，主要是利用葡萄糖、果糖或蔗糖為糖源，經(jīng)特別篩選的味精生產(chǎn)菌種吸收代謝后，合成大量的麩胺酸，是屬于生物合成的天然胺基酸。這些特別篩選的微生物會(huì)將糖蜜中的糖轉(zhuǎn)變成麩胺酸。每消耗一公斤的糖，約可產(chǎn)生0.5公斤的麩胺酸，生產(chǎn)效率非常高。受經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響，全球經(jīng)濟(jì)大幅縮水，國(guó)外的餐飲業(yè)大幅受到影響，味精工業(yè)的發(fā)展自然受到?jīng)_擊，我國(guó)味精產(chǎn)業(yè)由于主要以內(nèi)銷為主，影響不大，又由于國(guó)家大幅擴(kuò)大內(nèi)需，是以發(fā)展前景樂(lè)觀。目錄 1TOC\o"1-5"\h\z、「4 、4 1 \o"CurrentDocument".味精生產(chǎn)工藝 4味精生產(chǎn)工藝概述 4原料的預(yù)處理及淀粉水解制備 5原料的預(yù)處理 5淀粉水解制備 5種子擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵 5谷氨酸的提取 5谷氨酸制取味精及味精成品加工 5\o"CurrentDocument".發(fā)酵罐及種子罐的設(shè)計(jì)與選型 6味精工廠發(fā)酵車間的物料衡算 6工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 6谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算 610000t/a味精廠發(fā)酵車間的物料衡結(jié)果 8熱量衡算 9液化工序熱量衡算 9連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算 9谷氨酸鈉溶液濃縮結(jié)晶過(guò)程的熱量衡算 10干燥過(guò)程的熱量衡算 11生產(chǎn)過(guò)程耗用蒸汽衡算匯總衡算結(jié)果 11無(wú)菌空氣耗量計(jì)算 12設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 12發(fā)酵罐 12種子罐 21空氣分過(guò)濾器 27味精廠發(fā)酵車間設(shè)備一覽表 28 28 29致謝 28 29主要參考文獻(xiàn) 附圖aa一.味精生產(chǎn)工藝味精生產(chǎn)工藝概述味精生產(chǎn)全過(guò)程可劃分為四個(gè)工藝階段：（1）原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制備；（2）種子擴(kuò)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成品加工。與這四個(gè)工藝階段相對(duì)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)過(guò)程中對(duì)蒸汽的需求，同時(shí)還設(shè)置了動(dòng)力車間，利用鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽，并通過(guò)供氣管路輸送到各個(gè)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(guò)濾系統(tǒng)處理，通過(guò)供水管路輸送到各個(gè)生產(chǎn)需求部位。味精發(fā)酵法生產(chǎn)的總工藝流程見(jiàn)圖。aaaa等電點(diǎn)調(diào)節(jié)粉狀味精 成品味精粉狀味精 成品味精原料的預(yù)處理及淀粉水解制備原料的預(yù)處理此工藝操作的目的在于初步破壞原料結(jié)構(gòu)，以便提高原料的利用率，同時(shí)去除固體雜質(zhì)，防止機(jī)器磨損。用于除雜的設(shè)備為篩選機(jī)，常用的是振動(dòng)篩和轉(zhuǎn)筒篩，其中振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，使用方便。用于原料粉碎的設(shè)備除盤磨機(jī)外，還有錘式粉碎機(jī)和輥式粉碎機(jī)。盤磨機(jī)廣泛用于磨碎大米、玉米、豆類等物料，而錘式粉碎機(jī)應(yīng)用于薯干等脆性原料的中碎和細(xì)碎作用，輥式粉碎機(jī)主要用于粒狀物料的中碎和細(xì)碎。淀粉水解制備在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過(guò)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，才能供發(fā)酵使用。目前國(guó)內(nèi)許多味精廠采用雙酶法制糖工藝。1.3.種子擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵種子擴(kuò)大培養(yǎng)為保證谷氨酸發(fā)酵過(guò)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(kuò)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(kuò)大至一級(jí)乃至二級(jí)種子罐培養(yǎng)，最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的健壯的生產(chǎn)種子。谷氨酸發(fā)酵開(kāi)始前，首先必須配制發(fā)酵培養(yǎng)基，并對(duì)其作高溫短時(shí)滅菌處理。用于滅菌的工藝除采用連消塔—維持罐一噴淋冷卻系統(tǒng)外，還可采用噴射加熱器—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(dòng)性差，容易將維持管堵塞，同時(shí)真空冷卻器及薄板加熱器的加工制造成本較高，因而應(yīng)用較少。發(fā)酵設(shè)備，國(guó)內(nèi)味精廠大多采用機(jī)械攪拌通風(fēng)通用式發(fā)酵罐，罐體大小在50m3到200m3之間。對(duì)于發(fā)酵過(guò)程采用人工控制，檢測(cè)儀表不能及時(shí)反映罐內(nèi)參數(shù)變化，因而發(fā)酵進(jìn)程表現(xiàn)出波動(dòng)性，產(chǎn)酸率不穩(wěn)定。由于谷氨酸發(fā)酵為通風(fēng)發(fā)酵過(guò)程，需供給無(wú)菌空氣，所以發(fā)酵車間還有一套空氣過(guò)濾除菌及供給系統(tǒng)。首先由高空采氣塔采集高空潔凈空氣，經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后導(dǎo)入冷凝器、油水分離器兩級(jí)處理，再送入貯氣罐，進(jìn)而經(jīng)焦炭、瓷環(huán)填充的主過(guò)濾器和纖維分過(guò)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，還可采用空氣壓縮、冷卻過(guò)濾流程，省去一級(jí)冷卻設(shè)備。1.4.谷氨酸的提取谷氨酸的提取一般采用等電點(diǎn)—離子交換法，國(guó)內(nèi)有些味精廠還采用等電點(diǎn)—鋅鹽法、鹽酸水解—等電點(diǎn)法及離子交換膜電滲析法提取谷氨酸。但存在廢水污染大，生產(chǎn)成本高，技術(shù)難度大等問(wèn)題，應(yīng)用上受到限制。1.5.谷氨酸制取味精及味精成品加工精制車間加工的谷氨酸產(chǎn)品為谷氨酸單鈉，即味精。粗品經(jīng)提純、加工、包裝，得到成品。味精中和液的脫色過(guò)程，除使用碳柱外，還可使用離子交換柱，利用離子交換樹(shù)脂的吸附色素。味精的干燥過(guò)程，國(guó)內(nèi)許多廠家還采用箱式烘房干燥，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資低，但操作條件差，生產(chǎn)效率低，不適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的要求。也有的廠家使用氣流干燥技術(shù)，生產(chǎn)量大，干燥速度快，干燥時(shí)間短，但干燥過(guò)程對(duì)味精光澤和外形有影響，同時(shí)廠房建筑要求較高，這樣均不如振動(dòng)式干燥床應(yīng)用效果好。二．發(fā)酵罐及種子罐的設(shè)計(jì)與選型味精工廠發(fā)酵車間的物料衡算工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)規(guī)模： 1萬(wàn)噸／年生產(chǎn)規(guī)格：純度為99％的味精生產(chǎn)方法：以工業(yè)淀粉為原料、雙酶法糖化、流加糖發(fā)酵，低溫濃縮、等電提取生產(chǎn)天數(shù)：300天／年倒罐率： 0.5％發(fā)酵周期：40-42小時(shí)生產(chǎn)周期：48-50小時(shí)種子發(fā)酵周期：8-10小時(shí)種子生產(chǎn)周期：12-16小時(shí)發(fā)酵醪初糖濃度：15％(W／V)流加糖濃度：45%(W/V)發(fā)酵谷氨酸產(chǎn)率：10％糖酸轉(zhuǎn)化率：56%淀粉糖轉(zhuǎn)化率：98%谷氨酸提取收率：92%味精對(duì)谷氨酸的精制收率：112%原料淀粉含量：86%發(fā)酵罐接種量：10%發(fā)酵罐填充系數(shù)：75%發(fā)酵培養(yǎng)基(W/V)： 水解糖15%,糖蜜0.3%,玉米漿0.2%,MgSO40.04%，KCl0.12%，Na2HPO40.16%，尿素4%，消泡劑0.04%種子培養(yǎng)基(W/V)： 水解糖2.5%,糖蜜2%,玉米漿l%,MgSO40.04%,K2HPO40.1%,尿素0.35%,消泡劑0.03%谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算首先計(jì)算生產(chǎn)1000kg純度為1。。%的味精需耗用的原輔材料及其他物料量。(1)發(fā)酵液量V1V=1000+(150X56%X92%X99.5%x112%)=111,6l(n3)式中150——發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度kg/m3)56%——糖酸轉(zhuǎn)化率92%——谷氨酸提取率99.5%——除去倒灌率0.5%后的發(fā)酵成功率112%——味精對(duì)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，G=Vx150=1741.5(kg)11(3)二級(jí)種液量V2V=2%V=0.232(n3)21(4)二級(jí)種子培養(yǎng)液所需水解糖量G2G=25V=5.80(kg)22式中25——二級(jí)種液含糖量kg/m3)(5)生產(chǎn)1000kg味精需水解糖總量G為：G=G+G=1747.3(kg)12(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 =1747.3?（86%x98%x111%）淀粉=1867.7（kg）式中86%——淀粉原料含純淀粉量98%——淀粉糖轉(zhuǎn)化率(7)尿素耗用量二級(jí)種液耗尿素量為V3V=3.5V=0.8（kg）發(fā)酵培養(yǎng)基耗尿素為V4V=40V=464.4（kg）41故共耗尿素量為465.2kg（8）甘蔗糖蜜耗用量二級(jí)種液耗用糖蜜量V5V=20V=4.64（kg）52發(fā)酵培養(yǎng)基耗糖蜜量V6V=3V=34.83（kg）61合計(jì)耗糖蜜39.47kg（9）氯化鉀耗量GKClG=1.2V=13.932（kg）

KCl 1（10）磷酸氫二鉀（K2HPO4）耗量G3G=1V=11.61（kg）31（11）硫酸鎂（MgSOj7H20）用量G4G=0.4（V+V）=4.7368（kg）

4 12（12）消泡劑（泡敵）耗用量G5G=0.4V+0.3V=4.7136kg）512（13）磷酸氫二鈉耗用量G6G=1.6V=18.576（kg）61（14）谷氨酸（麩酸）量發(fā)酵液谷氨酸含量為：G1x56%（1-0.5%）=970.36（kg）實(shí)際生產(chǎn)的谷氨酸（提取率92%）為：aaaaaaQ1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6aQ1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6a970.36x92%=892.73（kg）（15）玉米漿用量G=2V+10V=25.54

71 22.1.310000t/a味精廠發(fā)酵車間的物料衡算結(jié)果年產(chǎn)10000噸味精物料橫算表物料名稱生產(chǎn)1t味精（100%）的物料量生產(chǎn)1t味精（99%）的物料量10000〃&味精生產(chǎn)的物料量每日物料量發(fā)酵液（m3）11.6111.49114900382.96二級(jí)種液（m3）0.2320.229682296.87.73發(fā)酵水解用糖（kg）1741.51724.0851724085057.46375x103二級(jí)種培養(yǎng)用糖（kg）5.805.74257420191.38水解糖總量（kg）1747.31729.8271729827057.655.13x103淀粉（kg）1867.71849.0231849023061.62793x103尿素（或液氨）465.2460.548460548015.35006x103糖蜜（kg）39.4739.07533907531.30237x103氯化鉀（kg）13.9313.7907137907459.64磷酸氫二鉀（kg）11.6111.4939114939383.09硫酸鎂化且）4.734.682746827156.07泡敵（kg）4.714.662946629155.41磷酸氫二鈉（kg）18.5718.3843183843612.74玉米漿化8）25.5425.2846252846842.73谷氨酸（kg）892.73883.8027883802729.45714x1032.2熱量衡算熱量衡算是根據(jù)能量守恒定律建立起來(lái)的，熱平衡方程表示如下：2.2.1.液化工序熱量衡算(1)液化加熱蒸汽量加熱蒸汽消耗量(D),可按下式計(jì)算：D=G義C義(12-11)^(I+九)式中G--淀粉漿量(kg/h)C--淀粉漿比熱容(kJ/(kg?K))t1--漿料初溫(20+273=293K)t2―液化溫度(90+273=363K)I--加熱蒸汽焓，2738kJ/kg(0.3Mpa,表壓)入—加熱蒸汽凝結(jié)水的焓，在363K時(shí)為377kJ/kg①淀粉漿量G：根據(jù)物料衡算，日投工業(yè)淀粉197.9t；連續(xù)液化，197.9/24=68.2(t/h)。力口水為1：2.5,粉漿量為：6820X3.5=13870(t/h)。②粉漿比熱C可按下式計(jì)算：C=C0+C水式中C0--淀粉質(zhì)比熱容，取1.55kJ/(kg?K)X--粉漿干物質(zhì)含量,24.6%C水―水的比熱容，4.18kJ/(kg?K)C=1.55+4.18=3.53(kJ/(kg?K))③蒸汽用量D==963(kg/h)(2)滅酶用蒸汽量滅酶時(shí)將液化液由90℃加熱至100℃,在100℃時(shí)的人為419kJ/kg?？跍?=140(kg/h)要求在20min內(nèi)使液化液由90℃升至100℃，則蒸汽高峰量為：140X=420(kg/h)以上兩項(xiàng)合計(jì)，平均量963+140=1103位8/卜)；每日用量1.1X24=26.4(t/d)。高峰量：963+420=1383(kg/h)連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算(1)培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量發(fā)酵罐200m3裝料系數(shù)0.75,每罐產(chǎn)100%MSG量：200X0.75X3%X85%X97%X1.272=11.27(t)發(fā)酵操作時(shí)間48h(其中發(fā)酵時(shí)間38h),需發(fā)酵罐臺(tái)數(shù)6臺(tái)。滅菌加熱過(guò)程中用0.4Mpa蒸汽(表壓)I=2743kJ/kg,使用板式換熱器將物料由20℃預(yù)熱至75℃,再加熱至120℃。冷卻水由20℃升至45℃。每罐滅菌時(shí)間3h,輸料流量0.3(t/h)消毒滅菌用蒸汽量(D):D=3212(kg/h)=3.2(t/h)式中3.97為糖液的比熱容(kJ/(kgoK))每日用蒸汽量：3.2X3X3=28.8(t/d)高峰量：3.2t/h平均量：28.8:24=1.2(t/h)(2)發(fā)酵罐空罐滅菌蒸汽用量①發(fā)酵罐體加熱：200m3,1Cr18Ni9的發(fā)酵罐體重34.3t,冷卻排管重6t,1Cr18Ni9的比熱容0.5kJ/(kg?K)，用0.2Mpa(表壓)蒸汽滅菌，使發(fā)酵罐在0.15Mpa(表壓)下，由20℃升至127℃。其蒸汽量為986(kg)②填充發(fā)酵罐空間所需的蒸汽量：因200m3發(fā)酵罐的全容積大于200m3,考慮到罐內(nèi)之排管、攪拌器等所占之空間，罐之自由空間仍按200m3計(jì)算。填充空間需蒸汽量：口空m=200乂1.622=324.4(kg)式中V--發(fā)酵罐自由空間即全容積(m3)P--加熱蒸汽的密度(kg/m3),0.2Mpa表壓時(shí)為1.622③滅菌過(guò)程的熱損失：輻射與對(duì)流聯(lián)合給熱系數(shù)a,罐外壁溫度70℃。a=33.9+0.19(70-20)=43.4(kJ/(m2?h?K))200m3發(fā)酵罐的表面積為201m2,耗用蒸汽量：口損==199(kg)④罐壁附著洗滌水升溫的蒸汽消耗41(kg)⑤滅菌過(guò)程蒸汽滲漏，取總汽消耗量的5%,空罐滅菌蒸汽消耗量為：1632(kg/h)每空罐滅菌1.5h,用蒸汽量：1632X1.5=2448kg/罐)每日用蒸汽量：2448X3=7344kg/d),平均量7344/24=306(kg/h)谷氨酸鈉溶液濃縮結(jié)晶過(guò)程的熱量衡算年產(chǎn)萬(wàn)噸商品味精，日產(chǎn)100%MSG29.75t,選用25m3強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)結(jié)晶罐，濃縮結(jié)晶操作周期24h,其中輔助時(shí)間4h。每罐產(chǎn)100%MSG10t,需結(jié)晶罐臺(tái)4臺(tái)。每罐投入40g/dl的中和脫色液(俗稱原液)23m3,流加30g/dl母液32m3,過(guò)程中加水6m3,在70℃下真空蒸發(fā)結(jié)晶，濃縮3h，育晶17h。放料數(shù)量20m3(1)熱量衡算①來(lái)料帶入熱量：進(jìn)料溫度35℃，比熱為3.5kJ/(kgoK)Q來(lái)料=(23Xl.16+32Xl.13)X3.5x35Xl03=7.7Xl06(kJ)②加水帶入熱量：Q來(lái)水=6X4.18X35Xl03=8.8Xl05(kJ)③晶種帶入熱量：MSG比熱容1.67(kJ/(kgoK))Q來(lái)晶=1600Xl.67X20=5.3Xl04(kJ)④結(jié)晶放熱：MSG結(jié)晶熱為12.7kJ/molQ晶熱==5.7X105(kJ)⑤母液帶走熱量:分離母液12m3,折算為相對(duì)密度1.26時(shí)15t,比熱容為2.83(kJ/(kgoK))Q=15X103X2.83X70=3.0X106(KJ)⑥隨二次蒸汽帶走熱量：Q二蒸=(23+32+6-20)X2626X106=1.077X108(kJ)⑦隨結(jié)晶MSG帶走熱量：Q出晶=10X103X1.67X70=1.17X106(kJ)需外界供給熱量：Q=(Q母+Q二蒸+Q出晶)-(Q來(lái)料+Q來(lái)水+Q來(lái)晶+Q晶熱)= ( 3.0X106+1.077X108+1.17X106 ) -(7.7X106+8.8X105+5.3X104+5.7X105)=9.5Xl07(kJ)(2)計(jì)算蒸汽用量每罐次用汽量：熱損按5%折算。D==45830(kg/罐)每罐濃縮結(jié)晶時(shí)間20h,每小時(shí)耗蒸汽高峰量：45830/20=2292(kg/h)4臺(tái)罐(實(shí)際是3.5臺(tái))同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，高峰用蒸汽量：3.5x2292=8022(kg/h)每日用蒸汽量：3.5x45830=160405(kg/d)=160(t/d)每小時(shí)平均用蒸汽量：160/24=6.7(t/h)2.2.4干燥過(guò)程的熱量衡算分離后之濕MSG含水2%,干燥后達(dá)到0.2%,進(jìn)加熱之空氣為18℃,相對(duì)濕度中=70%,通過(guò)加熱器使空氣升至80℃，從干燥器出來(lái)的空氣為60℃。年產(chǎn)萬(wàn)噸商品味精，日產(chǎn)濕味精30.4t，二班生產(chǎn)，即30.4/16=1.9(t/h)。干燥水分量34(kg/h)18℃空氣濕含量中=70%,X0=0.009(kg/kg干空氣)，I0=41.8kJ/kg干空氣；加熱80℃,U=104.5kJ/kg干空氣用公式：A=(I2-I1)/(X2-X1)=Q物料+Q損失-Q初溫式中A--空氣經(jīng)過(guò)干燥后的熱量變化(kJ/kg)Q損失一損失熱量，通常為有效熱量的1。%Q物料=1.9Xl03X(60-18)X0.4X4.18/34=3924(kJ/kg水)Q損失=0.1X(595x4.18+0.47x60X4.18+3924-18X4.18)=645(kJ/kg水)A=18X4.18-3924-645=-4494(kJ/kg水)設(shè)X2=0.0108I2=I1+A(X2-X1)=104.5+(-4494)(0.0108-0.009)=96.4(kJ/kg空氣)空氣耗量為：34/0.0108-0.009=18888(kg/h)80℃時(shí)空氣的比容0.83m3/kg實(shí)際消耗空氣量為：18888X0.83=15677(m3/h)耗用蒸汽量(D)：使用0.1Mpa(表壓)蒸汽加熱，熱損失按15%計(jì)：D==618(kg/h)每日用蒸汽量：618Xl6=9888(kg/d)平均每小時(shí)用蒸汽量：9888/24=412(kg/h)2.2.5.生產(chǎn)過(guò)程耗用蒸汽衡算匯總衡算結(jié)果：每日用蒸汽量為338t/d,每小時(shí)平均量為14.1t/h,高峰量為19.2t/h。100%MSG單耗蒸汽量：338/29.75=11.4(t/t)。年產(chǎn)10000噸味精熱量衡算表名稱每日用量⑴每小時(shí)均量(t)高峰量⑴單耗⑴蒸汽33814.119.211.42.3無(wú)菌空氣耗量計(jì)算（1）單罐無(wú)菌空氣耗用量230m3規(guī)模的通氣攪拌發(fā)酵罐的通氣速率為0.20-0.45vvn,取0.45計(jì)算①單罐發(fā)酵過(guò)程用氣量：V=230x0.75x0.45x60=4658（m3/h）②單罐年用氣量：V=Vx32x180=26827200（m3/a）1（2）種子培養(yǎng)等其他無(wú)菌空氣耗量有經(jīng)驗(yàn)去耗氣量為發(fā)酵過(guò)程的20%故：V‘二Vx20%=931.5（m3/h）單罐年用氣量：V=Vx8x180=1341360（m3/a）1（3）高峰無(wú)菌空氣耗量：V=10V+6V'=52164（m3/h）man（4）車間無(wú)菌空氣年耗量：V=10V+6V'=52164（m3/a）

t 11（5）單耗：v=V+G=9211（m3/h）0t年產(chǎn)30000噸味精無(wú)菌空氣衡算表：發(fā)酵罐公稱容積（m3）單罐通氣量（m3/h）種子罐耗氣量（m3/h）高峰空氣耗量（m3/h）年空氣耗量（m3/h）空氣單耗（m3/h）2004658931.5521642.76x10892112.4設(shè)備設(shè)計(jì)與選型2.4.1發(fā)酵罐（1）發(fā)酵罐的選型選用機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐（2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定①發(fā)酵罐容積的確定：選用200m3罐②生產(chǎn)能力的計(jì)算：現(xiàn)每天生產(chǎn)99%純度的味精1003谷氨酸的發(fā)酵周期為40h（包括發(fā)酵罐清洗、滅菌、進(jìn)出物料等輔助操作時(shí)間。每天產(chǎn)純度為99%的味精1003每噸100%的味精需糖液11.61m3則每天需糖液體積為V：V=11.61x33.33x99%=383.09(ms)糖設(shè)發(fā)酵罐的填充系數(shù)它75%；則每天需要發(fā)酵需要發(fā)酵罐的總體積為V。（發(fā)酵周期為48h）。383.09 ()V=V/6= =510.78vm30糖0.75③發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定：公稱體積為100m3的發(fā)酵罐，總體積為118m3zVT 510.78x48 J)N=——o——= =11.54'個(gè))1V?24118x0.75x24總?cè)」Q體積100m3發(fā)酵罐12個(gè)。實(shí)際產(chǎn)量驗(yàn)算：118x0.75x6x300=2674418。/a)富裕量26744.18-100003 二%10000能滿足產(chǎn)量要求（3）主要尺寸的計(jì)算：取高徑比H：D=2：1則有：V=V+2V=230m3；全筒封n—24V=0.785D2x2D+—D3x2=23024H=2D；解方程得：1.57D3+0.26D3=230D飛崔二5.004m)取D=5mH=2D=10m；封頭高：+h=1300(mm)b封頭容積：封=16.4(m3)圓柱部分容積：V筒=197m3驗(yàn)算全容積V全:V‘全=V+2V=197+2X16.4=V‘全Q=V'全符合設(shè)計(jì)要求，可行。(4)冷卻面積的計(jì)算對(duì)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4.18X6000kJ/(m3?h)。采用豎式蛇管換熱器，取經(jīng)驗(yàn)值K=4.18X5OOkJ/(m3?h?℃)。平均溫差A(yù)t：mAtmAt-At ]AtIn——iAt-232℃ 32℃20℃ *27℃12 5代入12—5At=12-2.=8℃m 12ln—5對(duì)公稱容量200皿的發(fā)酵罐，每天裝5罐，每罐實(shí)際裝液量為775.17-() =155m3)5換熱面積QQ 4.18X6000X155。F= = =232.5m3/KAt 4.18x500x8m（5）攪拌器計(jì)算選用六彎葉渦輪攪拌器。該攪拌器的各部分尺寸與罐鈍有一定比例關(guān)系攪拌器葉徑d=—=—=1.67m)i3 3取d=1.7(m)葉寬：B=0.2d=0.2x1.7=0.34(rn)弧長(zhǎng)：l=0.375d=0.375x1.7=0.64(rn)底距：「D5 ()C=—=—=1.7mi)3 3

盤踞：d=0.75D=0.75x1.7=1.28（m）i i葉弦長(zhǎng)：L=0.25D=0.25x1.7=0.43（m）i葉距：y=d=5m)彎葉板厚：6=12(mm)取兩擋攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速,可根據(jù)50m3罐，攪拌直徑LOSm，轉(zhuǎn)速N=110r/min以等P/V為基準(zhǔn)6］放大求得:2/311J―110―110x(1052/3=80(r/min)(6)攪拌軸功率的計(jì)算淀粉水解糖液低濃度細(xì)菌醪，可視為牛頓流體。①計(jì)算Rem⑻Rem式中D——攪拌器直徑，D=1.7mN——二1.33(r/s)N——攪拌器轉(zhuǎn)速， 60P 醪液密度，p=1050kg/m3U——醪液粘度，U=1.3X1O-3N?s/m2將數(shù)代入上式：Rem1.72*L33*1050-3.1x106>10Rem1.3x10-3視為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù)Np=4.7②計(jì)算不通氣時(shí)的攪拌軸功率P。：P=NN3D5P

0P式中 Np——在湍流攪拌狀態(tài)時(shí)其值為常數(shù)4.7N 攪拌轉(zhuǎn)速，N=80r/min=1.33r/sD——攪拌器直徑，D=1.7mP——醪液密度，p=1050kg/m3代入上式:P=4.7x1.333x1.75x10500=88.2x103W=88.2kW兩擋攪拌：P=2P'=176.4kW

0 0③計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率Pg=2.25x=2.25x10-3x(P2ND3Y397 Q0.08、匕 7(kW)式中P0——不通風(fēng)時(shí)攪拌軸功率皿，P2=176-42=3.1x104N 軸轉(zhuǎn)速，N=80r/minD——攪拌器直徑(cm),D3=1.73X106=4.9X106Q——通風(fēng)量（ml/min）,設(shè)通風(fēng)比VVm=0.11~0.18,取低限,如通風(fēng)量變大，Pg會(huì)小，為安全?，F(xiàn)取0.11；貝UQ=155X0.11X106=1.7X107(ml/min)Q0.08=.7x107力08=3.79(3.1x(3.1x104x80x4.9x10610.393.79P=2.25x10-3xg=69.1(kW)④求電機(jī)功率P電:PP=——x1.01電”“123采用三角帶傳動(dòng)DJ0.92;滾動(dòng)軸承,=0.99,滑動(dòng)軸承％=0.98;端面密封增加功率為1%；代入公式數(shù)值得：69.10.92*0.99*0.98*1.01=78.2(kW)(7)設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝計(jì)算①空氣分布器：本罐采用單管進(jìn)風(fēng)，風(fēng)管直徑甲133X4mm。②擋板：本罐因有扶梯和豎式冷卻蛇管，故不設(shè)擋板③密封方式：本罐采用雙面機(jī)械密封方式，處理軸與罐的動(dòng)靜問(wèn)題。④冷卻管布置：采用豎式蛇管I最高負(fù)荷下的耗水量WW=—

cP式中Q總——每1m3醪液在發(fā)酵最旺盛時(shí)，1h的發(fā)熱量與醪液總體積的乘積Q=4.18x6000x155=3.89x106(kJ/h)總cp——冷卻水的比熱容，4.18kJ/(kg?K)t2——冷卻水終溫，t2=27℃冷卻水初溫，t1=20℃將各值代入上式3.89x106-4.18x(27—20)=1.33x105(kg/h)=36.9(kg/s)冷卻水體積流量為3.69XlO-2m3/s,取冷卻水在豎直蛇管中的流速為1m/s,根據(jù)流體力學(xué)方程式，冷卻管總截面積總為:式中W——冷卻水體積流量，W=3.6?10-2m3/sV 冷卻水流速，v=1m/s代入上式:3.69X10一2=3.69X10-2t2)進(jìn)水總管直徑：d「福飛F二02品)n冷卻管組數(shù)和管徑：設(shè)冷卻管總表面積海總,管徑d。'組數(shù)為n,貝h取n=8,求管徑。由上式得:.s,—總—\n?0.785:二69x10一2:0.077m)：8x0.785查金屬材料表選取甲89X4mm無(wú)縫管[9],d內(nèi)=8mm g=512版/m,d內(nèi),d0,認(rèn)為可滿足要求，d平均二80mm現(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(zhǎng)度為l0：l=兀D=3.14x600=1884mm)0m冷卻管總長(zhǎng)度L計(jì)算：由前知冷卻管總面積F=232.5m2現(xiàn)取無(wú)縫鋼管09X4mm,每米長(zhǎng)冷卻面積為F=3.14x0.08x1=0.25m2)0則:急二930m)冷卻管占有體積：V=0.785x0.0892x930=5.8m3)W每組管長(zhǎng)L0和管組高度:

L93012L93012二77.5（m）另需連接管8m：L=L+8=930+8=938m）實(shí)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250mm。設(shè)發(fā)酵罐內(nèi)附件占有體積為0.5m3,貝I」：總占有體積為V=V+V+V總液管附件（）=155+5.8+0.5=161.3m3）VV—V-總 封S161.3一16.4=7,4（m）0.785x52豎式蛇管總高H=7.4+0.25=7.7（m）管又兩端彎管總長(zhǎng)l=1884mm,兩端彎管總高為600mm,0貝直管部分高度：h=H—600=7700—600=7100（mm）管貝一圈管長(zhǎng)：l=2h+1=2x7100+1884=16084（mm）0V每組管子圈數(shù)n:0L—0-

l現(xiàn)取管間距為2.5D'=2.5x0.089=0.22（m）,現(xiàn)取管間距為2.5D0.15m,則可計(jì)算出攪拌器的距離在允許范圍內(nèi)（不小g0mm）。W.校核布置后冷卻管的實(shí)際傳熱面積:F=nd ?L實(shí)平均實(shí) /）=3.14x0.08x938=235.6m2）而前有F=232.5m2,F>F，可滿足要求。實(shí)（8）設(shè)備材料的選擇[10]選用A3鋼制作，以降低設(shè)備費(fèi)用。(9)發(fā)酵罐壁厚的計(jì)算①計(jì)算法確定發(fā)酵罐的壁厚SS= PQ一+C (cm)2kip-P式中 P——設(shè)計(jì)壓力，取最高工作壓力的1.05倍，現(xiàn)取P=0.4MPaD——發(fā)酵罐內(nèi)經(jīng)，D=500cm〔?！骋灰籄3鋼的應(yīng)用應(yīng)力，〔?！?127MPa甲一一焊接縫隙，甲=0.7C——壁厚附加量cm)C=C+C+C

123式中C1——鋼板負(fù)偏差，現(xiàn)WC1=0.8mmC2——為腐蝕余量，現(xiàn)取C2=2mmC3——加工減薄量，現(xiàn)取4=0C=0.8+2+0=2.8(mm)=0.28(cm)c 0.4*500 ()S= +0.28=1.4\cm)2義127*0.7—0.4選用14mm厚A3鋼板制作。②封頭壁厚計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的厚度計(jì)算公式⑸如下：S=PQ—+C (cm)2b.lp-P式中P=0.4MPaD=500cm〔q〕=127MPaC=0.08+0.2+0.1=0.3(8cm)

甲甲=0.7。 0.4x400 ()S= +0.38=1.5(m)2x127x0.7—0.4（10）接管設(shè)計(jì)①接管的長(zhǎng)度h設(shè)計(jì)：各接管的長(zhǎng)度h根據(jù)直徑大小和有無(wú)保溫層,一般取100~200mm。②接管直徑的確定：按排料管計(jì)算：該罐實(shí)裝醪量155m3,設(shè)4h之內(nèi)排空，則物料體積流量Q=155 =0.0108m3/s)3600x4發(fā)酵醪流速取v=1m/s；則排料管截面積為F物。Q二”嗎.011m2)F=0.785d2物管徑：募一聯(lián)1二。.”九）取無(wú)縫管甲133X4mm,125.mm>118mm,認(rèn)為合適。按通風(fēng)管計(jì)算，壓縮空氣在0.4MPa下，支管氣速為20~25m/s?，F(xiàn)通風(fēng)比0.1~0.18vvm,為常溫下20℃,0.1MPa下的情況，要折算0.4MPa、30℃狀態(tài)。風(fēng)量Q取大值，Q=155x0.18=28m3/minL0.46m3/s)11利用氣態(tài)方程式計(jì)算工作狀態(tài)下的風(fēng)量?⑻Qf0“0.1273+30Qf=0.46x x =0.14m3/s10.35273+20取風(fēng)速v=25m/s取風(fēng)速v=25m/s,則風(fēng)管截面積Ff為014=0.0056m2)25F=0.785d2f 氣則氣管直徑d氣為：d=事=0.084（m）氣T0.785因通風(fēng)管也是排料管，故取兩者的大值。取甲133X4mm無(wú)縫管，可滿足工藝要求。排料時(shí)間復(fù)核：物料流量Q=0.0108m3/s，流速v=1m/s；管道截面積：F=0.785x0.1252=0.0123m2），在相同的流速下，流過(guò)物料因管徑較原來(lái)計(jì)算結(jié)果大，則相應(yīng)流速比為””=在相同的流速下，流過(guò)物料因管徑較原來(lái)計(jì)算結(jié)果大，則相應(yīng)流速比為””=0.88（倍）Fv0.0123x1排料時(shí)間：t=2x0.88=1.8（h）（11）支座選擇選用裙式支座2.4.2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(kuò)大至一級(jí)乃至二級(jí)種子罐培養(yǎng)，最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的健壯的生產(chǎn)種子。種子罐冷卻方式采用夾套冷卻。（1）二級(jí)種子罐容積和數(shù)量的確定①二級(jí)種子罐容積的確定：接種量為10%計(jì)算，則種子罐容積V種2為：V=Vx10%=230x2%=23（m3）種2總式中V總——發(fā)酵罐總?cè)莘e（m3）②二級(jí)種子罐個(gè)數(shù)的確定：種子罐與發(fā)酵罐對(duì)應(yīng)上料。發(fā)酵罐平均每天上5罐，需二級(jí)種子罐6個(gè)。種子罐培養(yǎng)8h,輔助操作時(shí)間8~10h,生產(chǎn)周期16~18h,因此，二級(jí)種子罐6個(gè)已足夠，其中一個(gè)備用。③主要尺寸的確定種子罐仍采用幾何相似的機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。H：D=2：1,則種子罐總?cè)莘e量V'總為：H=H+2H總筒封簡(jiǎn)化方程如下：H‘

總=2x—D3+0.785D2x2D=23mH‘

總24整理后1.57D3+0.26D3=23解方程得D=2.3m則H=2D=2X2.3=4.6(m)查得封頭高H’封H,=350+25=375(mm)封罐體總高H’:罐H‘=2H‘+H，=2x375+4600=5350(mm)罐 封筒單個(gè)封頭容量：V封=4.125(m3)封頭表面積：S封=2.23m2圓筒容量：M=0.785D2x2D=19.1(m3)

筒不計(jì)上封頭容積：H=H+M=19.1+4.125=23.225(m3)有效封筒校核種子罐總?cè)莘eV’：總H=2H =2x4.125+19.1=27.45（n3）總封筒比需要的種子罐容積23m3大，可滿足設(shè)計(jì)要求。④冷卻面積的計(jì)算采用夾套冷卻I發(fā)酵產(chǎn)生的總熱量：Q=4.18x6000x155x2%上總=7.78x104（V//z）n夾套傳熱系數(shù):K=4.18x(150?250L/Q2?h?℃)現(xiàn)取K=4.18X220kJ/(m2?h?℃)平均溫差：發(fā)酵溫度32℃；水初溫20~23℃，取23℃；水終溫27℃，則平均溫差：AtmIV需冷卻面積IV需冷卻面積F：口Q母 7.78*104 (Jf=——= =12.1m2/KAt 4.18x220x7m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(méi)筒體高度：〃V—V 3.1-0.398 1”()H=s 封= =1.76tm)oS 0.785x1.42罐液深：H=H+H=375+1760=2135(mm)

L封0夾套可能實(shí)現(xiàn)的冷卻面積為封頭表標(biāo)面積S封與圓筒被液體浸沒(méi)的筒體為表面積S筒之和：S=S+S=兀DH+S夾筒封 0封()=3.14x1.4x1.76+2.23=13.6(m2)夾套高度應(yīng)不高于動(dòng)態(tài)時(shí)的液面高度，因高于液面的傳熱面積，并沒(méi)有起多少冷卻作用。綜上，傳熱需要的面積F=12.1(m2)該設(shè)計(jì)夾套能提供的冷卻面積為S夾=13.6m2SJF,可滿足工藝要求。夾

⑤設(shè)備材料的選擇采用A3鋼制作⑥壁厚計(jì)算I夾套內(nèi)罐的壁厚(mPL(mPL)0.412.6ED)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(guó)，m=3P——設(shè)計(jì)壓力，與水壓有關(guān)，P=0.4MPaE——金屬材料的彈性模量9],對(duì)A3鋼E=2X105MPaC——壁厚附力口量，C=C1+C2+C3=0.08+0.1+0=0.18L——筒體長(zhǎng)度，L=110cm將數(shù)值代入公式：S=140xS=140x=0.89(cm)(3x0.4x110)[2.6x2x105x140/0.4+0.18取9mmn封頭的厚度器查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論巴J表16碳鋼橢圓封頭最大需用內(nèi)部壓力i對(duì)于上封頭，取6封=6mmii對(duì)于下封頭，取6封=8mmm冷卻外套壁厚：查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》P314表13碳鋼與普低鋼制內(nèi)壓圓筒壁厚，確定6套=5mmW外套封頭壁厚：查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》P^表15橢圓形封頭(JBH54—73),確定6套封=6mm⑦設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)B?Z=0.5I擋板：根據(jù)全擋板條件，D式中B——擋板寬度B=(0.1-0.12)D=0.1X1400=140mm罐徑D=1400mmZ=0.5D=0.5義1400=5B 140Z擋板數(shù)：取2=6塊II攪拌器：采用六彎葉渦輪攪拌器直徑：Di=0.3~0.35D現(xiàn)?。篋=0.35D=0.35x1400=490mmi葉片寬度：h=0.2D=0.2x1400=280mmi弧長(zhǎng)：r=0.375D=0.375x1400=525mmi盤徑：中=0.75D=0.75x1400=105cmmi葉弦長(zhǎng)：l=0.25D=0.25x1400=350mmi攪拌器間距：Y=D=490mm

i底距：b=490mm攪拌器轉(zhuǎn)速N2,根據(jù)50L罐，470r/min,使用P0/V為基準(zhǔn)放大⑹，50L罐N=470r/min,攪拌器直徑Di=112mm、2/3)=47112、2/3490；=17^r/min)兩擋攪拌。m攪拌軸功率的計(jì)算淀粉水解糖液低濃度細(xì)菌醪，可視為牛頓流體。ii計(jì)算Rem⑻「 D2NPRe= m口式中D——攪拌器直徑，D=0.49mN=176=2.93（r/s）N——攪拌器轉(zhuǎn)速， 60P 醪液密度，p=1050kg/m3U——醪液粘度，U=1.3X10-3N?s/m2將數(shù)代入上式：Rem5.68x105>10Rem5.68x105>1041.3x10-3視為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù)Np=4.7ii計(jì)算不通氣時(shí)的攪拌軸功率P：0P=NN3D5P0P式中Np——在湍流攪拌狀態(tài)時(shí)其值為常數(shù)4.7N 攪拌轉(zhuǎn)速，N=176r/min=2.93r/sD——攪拌器直徑，D=0.49mp——醪液密度，p=1050kg/m3代入上式:P=4.7x2.933x0.495x10500=3.5x103W=3.5kW兩擋攪拌P0=2P0=7kWiii計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率Pg二2-x10-3x［葭W）式中P0——不通風(fēng)時(shí)攪拌軸功率（kw）,華二72二49N 軸轉(zhuǎn)速，N=176r/minD——攪拌器直徑（cm）,D3=0.493X106=1.12X105Q——通風(fēng)量（ml/min），設(shè)通風(fēng)比VVm=0.11~0.18,取低限，如通風(fēng)量變大，Pg會(huì)小，為安全?，F(xiàn)取0.11；則Q=3.1X0.11X106=3.41X105（ml/min）Q0.08=G.41x105108=2.77代入上式：n s （49X176x1.12X10510.39P=2.25X10-3X g I2.77J=4.83（kW）iv求電機(jī)功率P電：PP=—s—x1.01

電”“123采用三角帶傳動(dòng)n1=0.92;滾動(dòng)軸承n2=0.99,滑動(dòng)軸承n3=0.98；端面密封增加功率為1%；代入公式數(shù)值得：P= 483 x1.01=5.47(kW)電0.92x0.99x0.98W進(jìn)風(fēng)管：該管距罐底25~60mm之間，現(xiàn)取30mm向下單管。通風(fēng)管管徑計(jì)算：設(shè)罐壓0.4MPa,發(fā)酵溫度t=32℃,風(fēng)速v=20m/s,通風(fēng)量為0.18VVm,常壓下t0=20℃,送風(fēng)量V為：V=3.1x0.18=0.56(n3/min)將通風(fēng)換算成工作狀態(tài)，求通風(fēng)管直面1

“0.1273+1Vx——x , ,P273+td=V--—— --01 0.785xvx60?-0.1305.0.56x——x——=]1—04__293=0.012m)=12mm0.785x20x60圓整，查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》「313表12,無(wú)縫鋼管YB231-7。,)管徑采用25x3mm內(nèi)徑25-2乂3=19mm大于12mm,可滿足生產(chǎn)要求。W進(jìn)出物料管：該管為物料進(jìn)口，管底距罐底5~60mm之間，現(xiàn)取30mm向下單管。按輸送物料算：20min按輸送物料算：20min送完3.1m3物料則物料流量為3.1 =0.0026m3/s20義60管道截面為F,物料流速為v=0.5~1m/s，現(xiàn)取v=0.5m/s，貝I管道截面為F,VF=-物VF=-物v =0.0052^270.5設(shè)管徑為：F~ ,10.0052VF~ ,10.0052V0.785_\:0.785=0.08(m)圓整，查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》「表12,無(wú)縫鋼管YB231-70)管徑采用108X4mm內(nèi)徑108-2X4=100mm大于80mm,可滿足生產(chǎn)要求。如冷卻水管：由前知需冷卻熱即max=7-78*104kJ/h，冷卻水溫變化23℃27℃23℃水比熱容c=1乂4.18kJ/Qg?℃)則耗水量W為:4653kg/h)Q、_ 4653kg/h)cG-t)—4.18x(27-23)w1 2取水流速v=4m/s;則冷卻管直徑為d=:工2925=0.64（m）⑧支座選型選用支撐式支座 4*0.785（2）一級(jí)種子罐一級(jí)種子罐的選型選用機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐一級(jí)種子罐容積和數(shù)量的確定種子罐容積的確定：接種量按2%計(jì)算，則種子罐容積V種i為V=Vx2%=4.6x2%=0.092。3)種1 種2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，封頭高125mm，罐體總高1050mm，封頭容積11.5L，圓柱部分容積100L，不計(jì)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0］。一級(jí)種子罐個(gè)數(shù)的確定：一級(jí)種子罐與二級(jí)種子罐對(duì)應(yīng)上料。二級(jí)種子罐平均每天上5罐，需一級(jí)種子罐6個(gè)。種子罐培養(yǎng)8h，輔助操作時(shí)間8~10h，生產(chǎn)周期16~18h，因此，一級(jí)種子罐6個(gè)已足夠，其中一個(gè)備用。2.4.3空氣分過(guò)濾器（1）二級(jí)種子罐分過(guò)濾器：二級(jí)分過(guò)濾器風(fēng)量的計(jì)算：V=3.1x0.18x01x305x—=0.0024。3/s）=0.144（n3/min）0.429360查《生物工程設(shè)備》P389表3-1-9JLS-D型空氣過(guò)濾器技術(shù)特性，選用115-0-025型空氣過(guò)濾器，過(guò)濾能力0.25m3/min,外型尺寸甲75x520mm,重量5kg,進(jìn)出口管徑320X20,與種子罐進(jìn)風(fēng)口不一致，可采用法蘭變徑即可。過(guò)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(jí)種子罐數(shù)量一致,共6只。（2）一級(jí)種子罐分過(guò)濾器：一級(jí)分過(guò)濾器風(fēng)量的計(jì)算：V=0.092義0.18*