酵母工厂设计说明书.doc

设 计 文 件年产10000吨鲜面包酵母项目设 计 说 明 书山 东 轻 工 业 学 院 设 计 文 件年产10000吨鲜面包酵母项目工程编号：2003-6设 计 说 明 书山 东 轻 工 业 学 院二OO三年八月目 录 第一章 总 论 1第二章 设计基本理论依据14第三章 基本工艺计算26第四章 总图布置及运输 33 第五章 工 艺 38 第六章 自动控制测量仪表 46 第七章 建筑结构 52 第八章 供 电 57 第九章 给水排水 66 第十章 电 信 69 第十一章 供 热 70 第十二章 采暖通风 71 第十三章 制冷空压 73 第十四章 检测中心 75 第十五章 环境保护与综合利用 77 第十六章 节约能源 81 第十七章 消 防 82 第十八章 职业卫生 83 设备清单88第一章 酵母的营养要求1.1 营养物质的供应糖液、氮源(（NH4）2SO4)、磷源（KH2PO4）及调节pH所用的碱液均采用流加的方法分别加入。为了获得较高的产率，糖的供应速率必须严格控制。发酵过程中可发酵性糖的浓度一般控制在0.1%左右。如果培养液中的含氮量太低，则生长速率缓慢，且容易产生较多的酒精，影响细胞收得率。若培养液中氮含量丰富，则成品细胞的含氮量随之升高，不利于干燥和贮存。为了解决这一矛盾，在商品酵母的流加培养过程中在发酵后期采用氮饥饿培养。氮源提前流加，在整个发酵周期的60%左右时间内，氮源、磷源都流加完毕，随后40%左右时间只流加糖和Na2CO3。含氮量较高的酵母，P2O5含量也高，在细胞生长过程中。培养液中丰富的磷含量，有利于细胞利用培养液中的氮素。因此在控制氮源流加时，同时控制磷的流加量。2、流加培养过程：酵母的流加培养过程分3个周期，即适应期、积累期和成熟期。适应期内，细胞原生质内发生复杂的生物化学过程，细胞数目并不增加，但每个细胞体积增大，原生质更加均匀，贮藏物质逐渐消失，代谢机能非常活跃，然后开始出芽繁殖。一代酵母的培养，所接种子为扩大培养种子，对数期接种时，适应期较短，较高的糖浓度，会促进这个过程。适应期内耗氧不多，因此采用很小的通风量。二代酵母的培养，所接种子为经离心分离的冷冻后的种子，酵母细胞完全处于休眠状态，直接进入流加培养时，适应期延长。因此在正式流加培养前进行活化。活化时，培养基采用较低的pH（4.2-4.5），较高的糖浓度（4Bx），不通风，同时补加磷源和无机盐积累和激活细胞合成酶系所需的营养物质。培养液中开始产生酒精味时，活化即结束，活化时间一般为30-60min。活化后的细胞个大、体壮，有利于抑制发酵初期的杂菌污染。适应期结束后，酵母细胞即进入迅速生长繁殖的对数生长期，糖液和营养盐连续流加，同时通入大量空气。对数生长期开始时，由于培养液中细胞浓度较低，因而糖液和营养盐的流加速度也较低，通风量亦较小。随着流加培养过程的进行，细胞迅速繁殖，3hr左右可增殖一倍，培养液中的细胞浓度及培养液体积增加，发酵罐内单位体积细胞增加越来越快，因而糖液和营养盐的流加速率也应不断增加。至发酵中期，通风量已达最大，随之进入比较稳定的高速生长期。此时，培养液中细胞浓度保持较高的速率稳定增长，但比生长速率开始下降，细胞的倍增时间逐渐从4hr下降至6hr。进入氮饥饿培养阶段倍增时间为7-8小时。积累期的后期，营养盐一般不再流加，酵母的增加速率可能逐渐有所减小，因而糖液的流加速率也应适当的逐渐减小。整个酵母积累期，酵母细胞繁殖3-5代，即扩大8-32倍。一般一代流加培养的扩大倍数20-40倍，二代10-20倍。积累期时间10-30 hr ，依培养条件和繁殖倍数而定。积累期结束后，由于积累了好几代的细胞，细胞大小不尽均匀，有的个体小，有的未同母细胞分离。而有的刚出芽的细胞，细胞内贮藏物质很小，容易在其后的冷藏、干燥和贮存中死亡。最终的商品酵母必须是相当成熟的细胞，要求细胞内贮藏物质多，而出芽细胞的数量相当低。为了实现，需要有一个适当的酵母成熟期。在此期间，不流加营养物质，且减少通风量 。在营养缺乏的情况下，通风过量会加强细胞成份的分解过程，影响成品质量。若培养液中氮源等营养物质还未利用完，而含糖量已接近零，则应在小量通风的同时，适当补充一定的糖液，使氮素耗尽并使芽孢脱落。成熟期的时间一般为0.5-2小时，视细胞状况和培养基中残存营养物质的情况而定，在成熟期，酵母细胞数增加很少，但细胞重量有所增加。3、温度和pH 一般酵母菌能在28-36温度下正常的生长繁殖,但一般认为最适的生长温度为30.温度与生长速率的关系：每一酵母菌种，都有其最适生长的温度范围，超出最适温度培养，酵母的生长速率随温度的上升或下降而降低。温度与收得率的关系：许多研究表明，酵母的生长得率随温度的升高而下降。因此，尽管一般酵母的最适生长的范围在28-36之间，但在发酵生产中选择的培养温度并不是有利于冷却传热的35-36，而是30左右。在高于最适温度条件下培养时，有部分活的细胞不能繁殖，但仍消耗一定的基质，以维持生命活动，这部分不增殖细胞的比例随温度上升而增大，基质中碳源用于维持这部分细胞的比例上升，因而细胞对基质的得率随之下降。 温度对产品特性的影响：较高的培养温度可使菌体内干物质增加，特别是对碳水化合物中的海藻糖积累有利，使酵母的耐糖性和耐贮存性增加。因此对商品酵母的培养一般在发酵前期采用较低的培养温度30-32（耐高温34-36），以利于获得较高的生长得率，在发酵后期逐渐提高至34-36（耐高温酵母38-40），这样结合氮源的控制有利于海藻糖的积累。同时在较高温度下培养时，酵母细胞内水分较低，便于分离压榨后使酵母细胞干固物浓度达到32-34%，有利于鲜酵母的保藏。pH对酵母的生命活动有显著的影响。当培养液中 pH 不同时，细胞原生质膜所带电荷也不同。原生质膜具有胶体性质，在一定 pH值内带正电荷，而在另一种pH值带负电荷。这种电荷的变化引起原生质膜对某些离子的渗透性变化，从而影响酵母细胞对营养物质的吸收。酶的形成及其活力，代谢途径和细胞膜透性的变化。过高或过低的pH则会使酵母蛋白变性、细胞死亡和分解。不同的酵母菌种对pH要求有所不同，酿酒酵母所适应的pH范围为3.6-6.0，最适生长的pH范围为pH4.5-5.0。在酵母生产中，为把杂菌污染减小到最低程度，在生产中，长采用较低的pH。一般在发酵的开始阶段采用pH4.2-4.5 ，有时甚至采用4.0-4.2。只是当酵母浓度较高和生长旺盛时，才采用最适的pH4.5-5.0。4、氧和二氧化碳当培养液中溶解氧浓度较低时，酵母菌的比生长速率与氧浓度的关系用Monod方程来表示：=max由方程知，当氧浓度很低时，比生长速率随氧浓度的上升正比的增大，随后增长速率逐渐减慢，当氧浓度达一定值时，即达临界溶氧浓度时，比生长速度不再增加。当酵母菌在培养液中充分分散时，其临界溶氧浓度的大致范围为0.1-1.0ppm ，即0.1-1.0g/m3。发酵生产中，为了不影响酵母细胞的呼吸，使细胞的生长不受氧浓度的限制，应使溶氧浓度维持在其临界溶氧浓度之上。发酵罐中，实际的饱和溶氧浓度一般为 7-10ppm，罐中控制的溶氧浓度一般为0.5-1.5ppm，约为饱和溶氧浓度的5-20% 。发酵中期供氧速率以达最大，这是发酵后期比生长速率下降的主要原因之一。溶氧效果较好的发酵罐可延缓酵母比生长速率的下降和提高最终发酵液的酵母浓度，提高设备的生产能力。代谢产物CO 2对酵母生长有抑制作用，对细胞的形态也有影响, CO 250% 以上时，抑制作用明显，当发酵排气中的CO 2含量上升时葡萄糖中的碳转化为细胞中的碳的比例下降，也即酵母的得率下降。在耗氧发酵中，排气中的CO 2 浓度上升，是由于进行了耗氧发酵产生了大量乙醇所引起的，因而酵母产率下降。造成排气中CO 2含量上升的原因有二，一是由于供氧不足促使酵母酒精发酵，二是由于糖浓度较高促使酵母进行有氧发酵。5、乙醇：乙醇的生成损失了糖分，是酵母得率下降。发酵液中乙醇含量在0.05%以内时，表明通风发酵性能令人满意；当0.1%以上时，酵母得率会有所下降。对于分批式流加培养，在发酵开始时的适应期，有意加入过量糖液，且小量通风，结果在发酵前期产生较多酒精。酒精含量最1.0-1.5%，这样做的目的一是有利于防止杂菌污染，二是有利于积累海藻糖。在供氧较好的条件下，乙醇的产生是由于供糖速率过快，发酵液中的含糖量较高的结果。五、半成品的技术标准最终酵母干物质浓度达40-50g/L，即鲜酵母浓度140-175g/L。发酵过程中，比生长速率逐渐下降，最终导致酵母固性物的浓度极限只能达5%左右。生产工艺基本计算设计依据：1产品：鲜酵母、活性干酵母2主要生产原料:葡萄糖废糖蜜(含总糖量51%)3厂址：邹平4规模：鲜酵母10000吨/年（其中2000吨干酵母）主要工艺参数的选择和计算：二代商品酵母发酵周期15小时接种量10%一代酵母接种量：10%二级种子罐接种量：5%一级种子罐接种量：2%商品鲜酵母含水量：68%发酵液鲜酵母含量：190g/L发酵周期：16小时活性干酵母含水量：6% 发酵罐容积（10000330）0.19 = 160m3/d 发酵罐的填充系数为0.6 初步设定罐内冷却水盘管体积为15% 总容积：V（10.15）=1600.6V总容积=313.7m3。设计每24小时出一罐料，考虑到应有一个罐与之轮流工作，以便该罐进行出料、刷洗、消毒等。故设计三个个发酵罐。则每个发酵罐的体积是：313.73=104.6m3取每个发酵罐体积110m3。二代商品酵母接种量10%，故每十一次发酵周期有十次为二代商品酵母。年工作330天，每天产量为：=33.3吨 3生产过程主要环节的物料衡算、热量衡算一、物料衡算:生产过程如下：（二代表示二代商品酵母 一代为一带商品酵母，以及为一级种子培养，依此类推） 一代 一代 二代 卡氏罐 一级 二级 由图知，对原料处理车间糖液需求量最大时为二代商品酵母与二级种子同时培养之时，下面分别计算其耗糖量、耗氮量、耗磷量、耗玉米浆量、耗碱液量，并得出各物料需求量最大时一天需求量1发酵罐耗糖（以每天消耗的葡萄糖计算）量：公式：Wg=Cx98%其中 Wg：培养酵母所需糖量 P：酵母每天产量（33.3吨）产量 F：接种量 Cx：酵母产品干固物含量（%）YX/S：酵母干固物对糖得率(%) 98%:糖原料损耗率Y X/S=0.38，Cx =1-68%=32%F=10%33.3=3.33因此Wg=0.32098=25.75t废糖蜜的消耗量：W糖蜜=25.75(51%80%)=63.2t（糖蜜中可利用糖比例80%）2发酵罐耗氮（NH4）2SO4）量公式：W N =PC N (1.0+0.07)-FF N C X -W mM n 式中 ：W N=培养酵母每天所需氮量 C N：酵母干固物含氮量C N =7.5% F N：种子酵母干固物含氮量，F N =8.5% W m：玉米浆量（由下面的计算知W m =0.632t） 因此WN= 33.332%0.075(1.0+0.07)-332%0.085=0.773t硫酸铵的消耗量：W（NH4）2SO4 = W N/M=3.65t3发酵罐耗玉米浆量取玉米浆用量1%（以葡萄糖废糖蜜计算）：则W m =63.21%=0.632 t4发酵罐耗碱液量酵母发酵过程中总酸度增酸1.0，取发酵终了时鲜酵母浓度190g/L，则最终发酵醪体积：33.3/0.19=175.3m3100mL发酵醪消耗NaOH量:1N0.001L=0.001mol175.3 m3发酵醪消耗Na2CO3摩尔数: 0.001=1753mol其质量为：1061753=185818g=185.8Kg5发酵罐耗磷量(KH2PO4以P2O5计) 公式：W p =PC pC X(1.0+0.3)-FF pC X式中 W p：每天培养酵母所需的P2O5量 C p：酵母干固物P2O5含量, C p =3%F p：种子酵母干固物P2O5含量, F p =3.2%则W p =33.30.030.32（1.0+0.3）3.30.0320.32=0.382tW KH2PO4=0.731t6 硫酸镁用量（以不含水硫酸镁计算）发酵液中硫酸镁用量为0.02%60t3个0.02%=0.0378t=38kg7 二级种子罐耗糖量二级种子罐产量 P=33.335%=0.555t=555糖蜜用量：555/51%=1.09t8 种子培养消耗的硫酸铵、玉米浆、硫酸镁、磷酸二氢钾、碳酸钠等均按酵母生产消耗的1%计算即：硫酸铵 ：3.651%=0.0365t=37 玉米浆：0.6321%=0.00635t=6 碳酸钠：0.2431%=0.00243t=2.4 磷酸二氢钾：0.7311%=0.00731t=7.3 硫酸镁：0.0381%=0.00038=0.38二 热量衡算 蒸汽水蒸气主要用在糖液加热灭菌和种子罐实罐灭菌、发酵罐空罐灭菌，酵母干燥、营养盐灭菌等。1 糖液灭菌耗汽量蒸汽压力0.2MPa，温度126。查表知，此时冷凝热2195KJ/Kg ,每小时加热的糖浆的质量为4.47t，其比热按水的比热计，由 20加热至110 。查表知，Cp=4.187KJ/KgKm蒸汽=M糖液Cp(t2-t1)/m蒸汽1=0.77t/h2 空罐灭菌查表知，水蒸气密度=1.296Kg/m3 水蒸气充满二级种子罐、发酵罐时的用量为：m蒸汽2=V=1.296(1003+10)=401.8Kg/d3 酵母干燥酵母干燥设备厂提供的经验数据，2000t/年活性酵母的干燥流化床需要蒸汽量：W干燥3=0.55t/h4 营养盐配料 非连续生产最大用汽量0.2t/h。因此水蒸气用量为:0.770. 550.41240.2=1.57t/h设计生产蒸汽用量：m设计=2t/h。三、用水量计算1 发酵罐总容量300m3,填充系数60%，发酵液总体积180m3，1）拌料用水：18063糖蜜0.7724蒸汽=98.5m3（无菌水）2）冷却用水：酵母生产中最大放热量取58.6103kJ/m3.h ， 冷却水由20上升至30 ，则酵母高速生长期每立方米发酵液的需水量为1.7m3,则每天的冷却水用水量为：m冷却水=1.718016=4896m3 糖液冷却每天需要冷却水50m3。3）酵母洗涤用水洗涤用水为酵母乳的二倍，每天生产酵母乳为70m3，洗涤用水量为：702=140m3/d。（无菌水）4) 设备、地面等冲洗用水量16m3/d。(冷却水)设计冷却水为循环用水，损耗量为10%，冷却水补充量为：10%4896=490m3每天的生产用水量：14098.5490=728.5m3/d 下面计算污水量最大时一天污水量：污水包括分离、压榨出水和刷罐用水。分离、压榨污水量=发酵量-压榨酵母量=27-4=23吨/天刷罐用水按罐容积20%计算，各罐用水如下：二级种子罐最终种子浓度25g/L，种子产量200 Kg装料系数80%其用水=20%=2000Kg=2吨发酵罐：装料系数70%,用水=20%=7.7吨/天由以上计算知，每天污水量：23+2+7.7=32.7吨设计污水处理量：32.71.2=40吨/天 水冷却主要用在中和罐将酸解液由126 冷却至 30 ，在种子罐和发酵罐中将醪液保持在 30 左右中和罐冷却由20上升至70，查表知35时，水的比热为Cp=4.174KJ/Kg m水Cp(t2-t1)=M糖 Cp(t2-t1)冷却水量m水=53吨/天 第三章 菌种及发酵车间设计1 车间物料衡算和热量衡算、论证流程的选择和主要工艺参数的确定一 菌种扩大培养流程卡氏罐级种子罐二级种子罐发酵罐种子罐培养基：葡萄糖液、培养基同时补充N、P、Mg等无机盐及生物素，其中可发酵性糖含量为50-70g/L，氮含量为1.5 g/L左右,P2O5含量为0.5g/L左右培养条件：33左右，pH4.2-5.4通风情况：开始时不通风，当发酵罐开始自然升温时，微量通风培养时间：18小时左右级间接种量：一级2%，二级5%3 酵母收获量：车间纯种培养，由于采用了微量通风，其酵母产率比静止培养时高。考虑到在对数生长期接种，一般当酵母种子达25 g/L左右时，即接入下一级发酵培养。二 流加培养流程间歇培养种子 一代酵母 分离洗涤 商品酵母（二代）该流程每十罐进行一次纯种培养，种子仅冷藏几天，污染机会少，产品质量较高。1接种量:一代酵母接种量5%,二代10%2培养时间：一代18小时，二代15小时3发酵温度:334发酵pH:4.5-5.05压力：常压三无菌风供应流程高空采风高空的微生物和尘土的含量均较少，有利于保护设备不受损坏四、 物料和热量衡算：本发酵罐一天出一罐料，因此其物料进出与本说明书P14所述冷却水按放热量最快时计算主发酵罐冷却水量=37900Kg/h38 m3/h二级种子罐冷却水量=14 m3/h2 主要设备的设计和非主要设备的选型一 主发酵罐设计1结构设计发酵终了时鲜酵母浓度应为150 g/L左右，单罐发酵产品4000Kg，则发酵液体积27 m3，取装料系数70%，则发酵罐体积38 m3.最终发酵醪2 7m3中，糖液体积3150/0.13=24 m3; （NH4）2SO4体积1.5 m3，则贮液罐内其浓度为470/1500=31%；KH2PO4体积0.5 m3，贮液罐内浓度为80/500=16%；玉米浆体积0.5 m3其贮液罐内浓度16/500=3.2%；Na2CO3体积0.5 m3，其贮液罐内浓度29/500=6%。设计气升式压力循环发酵罐，外部为升液管，内部为降液管。顶部进料，底部接种，底部环形进气，蛇管冷却。升液管直径D，降液管直径d。升液管当量直径D上升。取发酵罐H/D=10,/4D2H=38,则D=1.60m.取上升管截面积为下降管的三倍，则 =3 d=0.8m。D上升=1.38m,2水冷却计算：放热量按每克酵母固性物的放热量为14.65KJ,计算流加培养过程中，酵母固性物的最大增长速率为5.0Kg/ m3h ，则酵母生产过程中的最大发热量为58.6 KJ/ m3h冷却管管壁较薄，对冷却水进行强制循环时，总传热系数K=4.186800KJ/ m3hK取冷却水进口16 ，出口26 发酵液前期温度较低34-36，取T=34则tm= =12.3主发酵期发酵液每小时放出最大热量58.6100027=1582200KJ/h,传热面积A=38.4m2冷却水量W= =37851Kg/h=0.010514 m3/s取冷却水流速3m/s，则冷却管截面积S=0.00355 m2, , 冷却管内径d=6cm,选无缝钢管652, 冷却管长度L=188m冷却管在发酵罐内的安置蛇形冷却管形状如下图所示，在罐内用L656支架三个支撑，用U型螺栓固定。蛇行管在罐的顶部且浸于液面以下，低于降液管3通风量的计算:取通风比2vvm,即通风量为272=54 m3空气/min,圆形布气管上取8个喷嘴，每个喷嘴喷出风量应为0.12 m3/s.通风量V空气查发酵设备图6-3得发酵醪上升线速度w=1.26m/s,发酵罐空气提升力A=V醪/V空气=w醪/w空气=2.1 V醪液=D2上升W=1.3821.26=1.9 m3/s 以下寻找 喷嘴喷出的气泡分裂细碎的条件公式:Re醪液=式中Re醪液：醪液的雷诺准数 V醪液：醪液的体积循环量1.9 m3/s D上升上升管当量直径 醪液:醪液的运动黏度0.60310-6 m2/sRe醪液=1.7110-6公式:Re空气= 式中V嘴每个喷嘴喷出的空气量0.12 m3/s d1喷嘴直径 V空气：空气运动黏度 P1：喷嘴前的空气绝对压力（大气压）Re空气=7273 P1/ d1喷嘴喷出气泡分裂破裂的条件Re空气Re醪液+250即7273 P1/ d11.71106即P1/ d1235下面求喷嘴直径公式：V嘴=1.8105d1P0.6P0.32 P= P1-( P2+H0/10) 式中：P:喷嘴前后压力差（大气压）P1:喷嘴前的空气绝对压力H0：液面到空气喷嘴缩孔垂直高度13米P2：罐内绝对压力（大气压）P2 =1由式得1= P1-（1+13/10）P1 =3.3大气压（绝压），代入式则d1 2.31代入式得d10.0098m 取d1 =9mm代入式得P=0.0017代入式得P1 =2.32代入式得d10.0098取d1 =0.009m=9mm故喷嘴直径d1 =9mm故喷前绝压P1 =2.317大气压求气管直径：取气速u=25m/s气管内气体压缩状态下体积流量V压=（P0 / P1 ）V空气=0.900/2.317=0.388 m3/s 气管内径d= =0.14m 取热轧无缝钢管 1465 ，重17.39Kg/m，共重70Kg 4附属构件罐体：材料A3钢耐受灭菌压力查表知，取壁厚8 mm钢板采用双面对焊，焊缝系数=0.9封头：底盖选椭圆型封头，材料A3钢，设计温度120，查表知=1270 Kg/cm2钢板最大宽度3m,Dg=1.6m，可用单块钢板冲压制成=1单面腐蚀 C2 =1mm, C1 =0.5mm, C3 =0.5mm封头壁厚s=+ C1+C2 +C3 =+1+0.5+0.5=3.6 取s=8mm垫片宽度20mm（石棉橡胶板材料）重量185Kg容积0.587 m3 二 二级种子罐、一级种子罐工艺设计计培养基组成变径段：取罐上部 D内=2.2m, 变径段锥角45度，无折边。焊接处采用双面对接焊s= +c=+2=4.5 取s=8mm顶部采用平板封头，公式:S= D内+C,K=0.25 垫片宽度17.5，材料A3钢,120时=1270 Kg/cm2C1=0.8, C2=1, C3=2S=2200+0.8+1+2=8mm, S2 =6mm取S=10mm,重量约为PV=7.8 进料管口径：糖液平均流量=0.000444 m3/s最大体积流量取平均数的2.5倍，0.0011 m3/s取进料管内糖液最流速0.5m/s则管内径d=0.053m,取无缝钢管6040其余进料管接量最大的（NH4）2SO4计算其平均流量=0.000046296 m3/s最大值为其2.5倍，0.00011574 m3/s取进料管内流速0.2m/s则d=0.0172m取 322.5菌种量最大时为2.4 m3其体积流量=0.001333 m3/s取流速v=1m/s则 d=0.041m取604排气管：取通风比2vvm即V空气=272=54 m3/min因通入的空气绝大部分排出，故可认为从罐顶排出的废气为54 m3/min取排气管气速V排气=4m/s=240m/min则排气管内径d=0.5m选 5305视镜标准JB594-64-2D2bDD1b1b2H双头螺柱数量直径长度重量95151451202514828M10323.6Kg人孔：选水平吊盖人孔Pg=2.4Kg/cm2标准图号JB583-64-1DgDD1HAbb1S螺栓总重数量直径长度5006155754703352022624M166091.5Kg法兰DgDD1D2bd规格数量重量22002330229022555023M2076155Kg支座：选裙式支座下面计算自震动周期按无限自由度体系的公式计算：发酵罐的惯性矩I=式中Dn塔体内径不计入腐蚀裕度的塔体壁厚g重力加速速I=1286796cm4自振的基本周期公式T1=1.79H式中H塔体高度Q塔设备总重量，NE塔体材料的弹性模量，PaI塔体界面的惯性矩查表知A3钢弹性模量E=210Gpa经设计，塔体连支座高H=1770cm发酵罐各组成部分重量如下(Kg) 人孔视镜法兰排气孔顶盖封头变径段布气管蛇管冷却管支架91.53.651556233001851137058070降液管上部罐体罐体水压试验时水重各种进料管322.5糖液进料、菌种进料管出料管(125cm)12810903804368000.3661.1225总重44720Kg 发酵罐净重7920Kg故T1=1.791770=0.054S罐体的拉应力最大处为罐底圆筒底部的周向拉应力。料满罐时，=gHD/(S2)=10009.814.81.6/0.016=1.45107Pa=12.7Kg/mm2=12.4107Pa 可见，罐壁足够根据经验，取裙式支座壁厚15mm.三 二级种子罐的分过滤器计算1、 取发酵罐一代酵母接种量5%，则二级种子管鲜种子产量40005%=200Kg考虑到接入下一级发酵培养时，种子浓度25g/L,则种子罐体积为：=8000L=8m3取填充系数为80%，则种子罐容积8/0.8=10 m3培养基组成如本说明书P16-17所述，取2、一级种子罐产量10Kg，接入下一级种子罐时，种子浓度25g/L,则培养液体积在接入二级种子罐时为：V=400L=0.4m3取装料系数为80%，则容积0.4/0.8=0.5m3=500L取培养基组成如下：碳源：Cx=0.35=22.8Kg玉米浆：230.5%=0.12Kg氮源：wN=PCNCX(1.0+0.07)-FFNCX-WMMn=100.0850.351.07-0.20.0850.35-0.120.4=0.26Kg换算为硫酸铵：=1.22Kg磷源：Wp=PCpCX(1.0+0.3)-FFpCX=100.0280.351.3-0.20.280.35=0.125Kg换算为磷酸二氢钾：=0.239Kg2、 卡氏罐培养基组成：碳源：Cx=0.35=0.457Kg玉米浆：0.4570.5%=0.0028Kg=2.3g氮源：WN=PCNCX(1.0+0.07)-FFNCX-WmMn=0.20.0850.351.07-0.20.0850.35-0.002280.060不用添加。磷源：wp=PCpCX(1.0+0.3)-FFpCX=0.20.0280.351.3-0.20.0280.35=0.000588Kg=0.6g三、二级种子罐分过滤器计算选超细玻璃纤维过滤器,工作温度30，df=14m，K=0.252通风半小时一次，一次15min,通风比2V.V.m则通风量V风=28=16 m3空气/min=0.27m3/s培养周期按2.5h计算，过滤效果按107罐倒一罐计算求滤层厚度：N1=10-3 N2=10-6L=23.8cm取L=25cm求压力降P:空气在过滤器中速度Vs=0.15m/s填充系数8%，m=1.45C=，V=0.16P=LC=L=3225Pa经过分过滤器后的空气压力为：gH=10009.84=4104Pa进入分过滤器的空气压力：gH+P=40000+3225=43225Pa(表压)进入分过滤器的空气压力进入主发酵罐的空气压力，因此进入分滤器的压力应等于进入主发酵罐的压力即为2.317大气压3求分滤器的直径：分滤器中空气体积流量V滤=V空气=0.27=0.12 m3/s d2Vs=V滤 d20.15=0.12d=1m 四总过滤器工艺设计选超细玻璃纤维过滤器，工作温度30，公式：P=LC lg=-L其中=8%，df=14m查表得20时，空气密度=1.205Kg / m3 30时,空气粘度=18.610-6取过滤器中空气流速Vs=0.15m/s查表得Vs=0.15m/s时，=0.252cm-11求滤层厚度：发酵周期按一代种子周期18小时计算济南地区污染较严重，空气中微生物多，取8000/ m3N1=8000546018=4.67108个N2=10-3个过滤层厚度L=46.3取L=50cm2 求压力损失： c=52/Re=,V=0.16m=1.45P=LC=L=6450Pa3 过滤器直径： 进入过滤器中的空气压力为P滤=2.3171.01105+6450=240467Pa =2.41大气压（绝压）滤气中空气体积流量V滤=V空气=(0.9+0.27) =0.49 m3/sd2Vs=V滤 d20.15=0.49d=2m对风机要求：风量70 m3/min风压2.4110339=24917mmH2O=3.13Kg/cm2选IEP100-3.7型离心压缩机，性能规范如下：输送介质空气 进口流量100 m3/min需用功率380Kw进口压力（Kg/cm2绝）出口压力（Kg/cm2绝）主轴转速14096r/min外形尺寸（长宽高）160017501140 重量3500Kg电动机：型号JK134-2 功率440Kw 电压6000V 重量4300Kg3 车间的布置安排一、车间设置工艺流程如下：二、各设备尺寸如下名称数量尺寸（型号）备注发酵罐217.72.2包括裙座计量罐51.280.68二级种子罐141.8（10m3）一级种子罐11.280.68(500L)空气总过滤器132内填充超细玻璃纤维，滤层厚500mm空气分过滤器121滤层厚250mm空气压缩机1160017501140380KW空气贮存罐12.31空气冷却器11.50.8电机1JK134-2三本车间设计根据以下原则：1车间布置应符合生产工艺的要求，物料流向顺序进行加工处理，保证水平方向和垂直方向的连续性，不使物料有交叉和往复的运动，尽可能利用工艺位差。2车间布置应符合生产操作的要求，考虑设备与设备、设备与建筑物的安全距离。考虑为工人创造同时管理多台设备的条件，同类设备集中放置，便于维修。设备布置不宜过挤或过松。3车间布置应符合设备安装检修的要求，为设备安装检修及拆卸提供必要的空间和面积，满足设备能顺利进出车间的要求，考虑设备的检修和拆卸以及运送物料所需的起重运输设备。4应符合厂房建筑的要求，笨重或震动很大的设备应置底层，剧烈震动的设备其操作台合基础不得与建筑物的柱墙连在一起。5应符合节约建设投资的要求，工艺管道集中布置，尽量采用一般的土建结构。6应符合安全卫生和防腐蚀的要求。7应符合生产发展的要求根据以上原则，做出一下设备布置：1空气压缩机置于一层，总过滤器置于一层，种子罐置二层，分过滤器置二层，计量罐置三层2设备与墙之间的距离不小