产5万吨味精厂生产工艺的设计样本

1、 万吨味精厂生产工艺设计年产5 要摘 ）”。谷氨酸是氨基酸的一种，也是蛋白质的最味精，学名“谷氨酸钠（C5H8NO4Na倍，已感觉不出咸味，普通蔗糖用水冲淡后分解产物。我们每天吃的食盐用水冲淡400 倍，仍能感觉到鲜味，因而倍，也感觉不出甜味了，但谷氨酸钠，用于水稀释3000200 得名“味精”。 味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现代调味品。万吨味精厂的生产工艺，通过双酶法、谷氨酸中糖发酵以及一次等电本设计为年产5点提取工艺生产谷氨酸钠。了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡 算、热量衡算及设备

2、的选择。最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。 本设计的工艺流程为中和制味等电点提取发酵预处理（种子培养、原料预处理，制无菌空气）发酵 精制分装。精浓缩结晶该处理工艺具有结构紧凑简洁，运行控制灵活等特点。为味精生产的理想途径。具有良好的经济效益、环境效益和社会北京理工大学珠海学院 V 空气压缩机斜面培养 预处理 水解 冷却 摇瓶扩大培养 除铁 气液分离 种子罐扩大培养 过滤 过滤 淀粉水解糖 过滤除菌 脱色 配料 浓缩结晶 离心 发酵 等电点调节 大结晶小结晶 沉淀 干燥干燥 离心 拌盐粉碎 过滤 母液 粗谷氨酸 粗谷氨酸成品味精粉状味精 离子交换处理 中和制味精 溶解 粗谷氨酸溶液】2

3、【味精厂生产工艺2-1 图北京理工大学珠海学院 1 消泡剂 葡萄糖 配料罐 消泡剂定容罐 水 水 无机盐 定容罐 二级种子罐 无机盐 连消器 实消 维持罐 降温斜面 一级种子 换热器 氮液 二级种子培养 消泡剂 发酵罐 高浓度糖液 无菌空气 】【3 谷氨酸发酵的工艺流程 图2-2 主要处理构筑物设计及选型2.3 。主要设备见表2-2 主要设备一览表表2-2 北京理工大学珠海学院 2 3工艺流程计算 3.1.1谷氨酸发酵的物料衡算】【4主要技术指标 单位 指标名称 指标数 指标数 指标名称 单位 生产规模 发酵初糖 t/a 150 50000 Kg/中糖发酵，等电点 生产方法 淀粉糖化转化率10

4、8 % -离子交换提取 年生产天数 流加高浓糖 500 d/a 300 Kg/ 产品日产量 糖酸转化率 60 t/a 167 % 产品质量 麸酸谷氨酸含量% 纯度99% 95 倒罐率 谷氨酸提取率 % 0.2 95 % 味精对谷氨酸产率发酵周期 % 122 h 40 主要原材料质量指标 ，含水14%淀粉原料的含量为80% g/L）二级种子培养基（，生0.6，玉米浆510，泡敌，硫酸镁水解糖50，糖蜜20，磷酸二氢钾1.00.6 。，硫酸锰2mg/L，硫酸亚铁2mg/L物素0.02mg 发酵初始培养基（g/L），泡敌1.020.6，氯化钾0.8，磷酸0.2，生物素4水解糖150，糖蜜，硫酸镁 接

5、种量为8% 谷氨酸发酵车间的物料衡算 的味精需耗用的原材料以及其他物料量。首先计算生产1000kg纯度为100% 发酵液量北京理工大学珠海学院 3 220kg/，则发酵液量为：设发酵液初糖和流加高浓糖最终发酵液总糖浓度为 220发酵培养基终糖浓度（kg/） 式中 60%糖酸转化率 谷氨酸转化率 95% 除去倒罐率 99.8%0.2%后的发酵成功率 122%味精对谷氨酸的精制产率 发酵液配制需水解糖量 以纯糖计算： 二级种液量 二级种子培养液所需水解糖量 kg/式中 50二级种液含糖量（） 1000kg味精需水解糖总量生产 耗用淀粉原料量 100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故耗用淀粉量

6、为：理论上， 80% 淀粉原料含纯淀粉量式中 108% 淀粉糖化转化率 液氨耗用量 北京理工大学珠海学院 4 160；此外，提取过程耗用pH和补充氮源，耗用260280kg发酵过程用液氨调 。450kg170kg，合计每吨味精消耗420 甘蔗糖蜜耗用量 二级种液耗用糖蜜量为： 发酵培养基耗糖蜜量为：36.68kg 合计耗糖蜜 氯化钾耗量 ）耗量磷酸二氢钾（ ）用量硫酸镁（ 消泡剂（泡敌）耗用量 玉米浆耗用量（8g/L） 生物素耗用量 硫酸锰耗用量 北京理工大学珠海学院 5 硫酸亚铁耗用量 磷酸耗用量 谷氨酸（麸酸）量 发酵液谷氨酸含量为： ）为：实际生产的谷氨酸（提取率95% 味精厂发酵车间的

7、物料衡算表50000t/a 每日物料量物料名称）生产1t味精（100%味精50000t/a 的物料量 生产的物料量 1093.85 6.55 /发酵液量 327.5 87.51 0.524 /二级种液量 26.2 /kg 发酵水解用糖量1441 240.65 720.5/kg 二级种培养用糖量26.2 4375.4 1.31 /kg 水解糖总量1467.2 245.02 733.6 /kg 淀粉用量1529.9 255.49 /kg 液氨用量420 701.4 764.95 /kg 糖蜜用量6125.56 36.68 21/kg 氯化钾用量875.08 5.24 1.834/kg 磷酸二氢钾用

8、量87.51 0.524 262北京理工大学珠海学院 6 /kg 硫酸镁用量708.08 4.24 26.2 /kg 泡敌用量1093.85 6.55 212 /kg 玉米浆用量699.73 4.19 327.5 /g 生物素用量3.94 0.0236 209.5/g 硫酸锰用量175.02 1.048 1180 /g 硫酸亚铁用量175.02 1.048 5.24 /kg 磷酸用量218.77 1.31 5.24 /kg 谷氨酸用量819.8 136.916.55 40.99谷氨酸发酵的热量衡算3.1.2 热量衡算是根据能量守恒定律建立起来的，热平衡方程表示如下： Q Q=Q+ 损入出 式中

9、 Q输入的热量总和（kJ）入 Q输出的热量总和（）kJ出 ）Q损失的热量总和（kJ损+Q+QQ=Q通常， 3 入12 +Q+QQ=Q+Q7 65出4=QQ8 损 物料带入的热量（式中 QkJ）1 Q由加热剂（或冷却剂）传给设备和所处理的物料的热量（）kJ2 ）过程的热效应，包括生物反应热、搅拌热等（kJ Q3 kJ） Q物料带出的热量（4 ）加热设备需要的热量（ QkJ5 kJ Q加热物料需要的热量（）6 Q气体或蒸汽带出的热量（kJ）7 ）式，得）式代入（4-44-7把（4-5）（+Q+Q+Q Q+Q+Q=Q+Q8 1263475各项热量不一定都存在，故进QQ值得注意的是，对具体的单元设备，

10、上述的81 行热量衡算时，必须根据具体情况进行具体分析。 连续灭菌和发酵工序热量衡算计算指标（以淀粉质为原料） 计算指标见表3.1。 北京理工大学珠海学院 7 计算指标表3.1 指标项目 98.5% 淀粉糖化转化率11% 发酵产酸率（浓度） 60% 发酵对糖转化率1.5% 培养菌种耗糖为发酵耗糖的 95% 谷氨酸提取收率122% 精制收率80% 商品淀粉中淀粉含量 40h 发酵周期（含辅助时间）300d 全年工作日 培养液连续灭菌用蒸汽量： 3 200m。采用发酵罐体积为3 100%MSG200m量：发酵罐装料系数0.80，每罐产 ）11% 2000.8095%122%1.272=25.94（

11、t/d187纯味精相对分子质量2721.? 1.272147纯谷氨酸相对分子质量 （其中发酵时间40h吨.发酵操作时间年产商品味精5.0万吨，日产100%MSG167 ）需发酵罐台数：32 h1677.40?10? 台取1124?25.94 3，20.0g/dl，灭菌前培养基含糖由于装罐率，所以每罐初始体积160m糖浓度15.0g/dl 其数量：160）t120（?15? 20167）t（4?6. 7罐次。每日投（放）料罐次 （罐）取9425.C，使用板式换热器将物料由200.4mPa（表压）I=2743 KJ/kg灭菌加热过程中用 C。C升到4575C，再加热至120C，冷却水由20预热至

12、：D消毒灭菌用蒸汽量（） ）3.2 （t/hD=3212 （kg/h） ）C为糖液的比热容， KJ/（kg式中：3.97 每天用蒸汽量： ） 33=28.8 （t/d 3.2 高峰用蒸汽量： ）7=12.8 3.2（t/h 平均用蒸汽量： ）28.8/24=1.2（t/h 发酵罐空罐灭菌蒸汽量： 发酵罐体加热：北京理工大学珠海学院 8 3KJ/的比热容0.5 6t，200m1Cr18Ni9，1Cr18Ni9的发酵罐体重34.3t，冷却排管重8升至20C（表压）蒸汽灭菌，使发酵罐在0.15 mPaC）（表压）下由，用0.4mPa（kg C，其蒸汽量为：12750.?1000?34.3?6)(kg

13、)98620）?（127- 18.127?41743- 填充发酵罐空间的蒸汽量： 33搅拌器等所占之空间罐200 m考虑到罐内之排管，因200 m，发酵罐的全容积大于3 计算，填充空间需蒸汽量：之自由空间仍按500 m ）1.39=278 （kg/hD=V=200空3 发酵罐全容积（m） ： V式中33 kg/m）0.15mPa（表压）时为1.39 加热蒸汽的密度（kg/ m（ 灭菌过程的热功当量损失： 。70C辐射与对流联合给热系数，罐外壁温度3m=43.4kg/（7020）=33.90.19 ）Ch3 ，耗用蒸汽量：发酵罐的表面积为201 200m94.?25201(kg)199）?（70

14、-20?= D 损184.2743-127? 罐壁附着洗涤水升温的蒸汽消耗：184.001?1000?201?0.)kg?41(?（127-20） 184.-127?2743 1mm）0.001附壁水平均厚度（ 式中： 3 （kg/m） 1000水密度 ; ，空罐灭菌蒸汽消耗量 灭菌过程蒸汽渗漏，取总汽消耗量的5%41?278?199986?)hg/.16(k?151 05.?01 ，用蒸汽量：每空罐灭菌1.5 h kg/罐） 1511.61.5=2267.4 （ 每日用蒸汽量： t/d）=6.8（=6802.2 2267.4（kg/d 平均用蒸汽量： （t/h）6802.2/24 =283.

15、4 （kg/h）=0.028 高峰用蒸汽量： t/h）=0.94= 9069.6（kg/h）（2267.4 液化工序热量衡算 ）液化加热蒸汽量（1 加热蒸汽消耗量可按下式计算 h-i）D=GC（T-T）（12 kg/h）淀粉浆量（式中：G- ）kg*K G-淀粉浆比热容kJ/（ ） T-浆料初温（20+273=293K2北京理工大学珠海学院 9 ）-液化温度（90+273=363K T1 表压）（0.3Mpa,加热蒸汽焓 h-2738kJ/kg377kJ/kg 时为加热蒸汽凝结水焓，在363K i-255.49/24=10.6连续液化255.49t；淀粉浆量G：根据物料衡算，日投工业淀粉 ）（

16、kg/h1:2.5，分浆量为106003.5=37100（t/h）。加水量为 可按下式计算：粉浆比热C+CC=C 0水 ）（kg*KC-淀粉质比热容，取1.55kJ/式中：0 ）（kg*KC-水的比热容，4.18 kJ/ 水 C=1.55+4.18=3.53 蒸汽用量533.37100?24087.-293）?（363 D=） ）=4.1（t/h（kg/h%）95（2738-377 2）灭酶用蒸汽量（419kJ/kg i为，在100时的灭酶时将液化液由90加热至100533.37100?5594.?10?=D （t/h）（kg/h）=0.6灭%95-419）（2738 ，则蒸汽高峰值为：90升

17、至100要求在20min内使液化液由 ）4=2.4（t/h0.6 ）（t/d4.7t/h）；每日用量24=112.8以上两项合计，平均量4.1+0.6=4.7（ 谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程的热量衡算 强制内循环结晶罐，浓缩结25m3100%MSG167t，选用年产5万吨商品味精，日产台。每罐投725.94t，需结晶罐台，其中辅助时间4h。每罐产100%MSG 晶操作周期24h，在，过程中加水6m3，流加23m330g/dl母液32m3入40g/dl的中和脱色液（俗称原液）20m3 17h。放料数量70下真空蒸发结晶，浓缩3h，育晶 热量衡算（1） kgoK），比热为3.5kJ/（来料带入热量：进

18、料温度35 ）106（kJ1.13）3.535103=7.723 Q来料=（1.16+32 加水带入热量： ）（kJ=64.1835103=8.8105 Q来水 ）（kJ/（kgoK比热容 晶种带入热量：MSG1.67 ）10420=5.3（kJ Q来晶=16001.6712.7kJ/mol 结晶热为 结晶放热：MSG kJ）（ Q晶热= =5.7105 北京理工大学珠海学院 10 kJ/2.83（时15t，比热容为母液带走热量：分离母液12m3，折算为相对密度1.26 ）（kgoK KJ）70=3.0106（Q=151032.83 随二次蒸汽带走热量： kJ）106=1.077108（=（2

19、3+32+6-20）2626Q二蒸 MSG带走热量：随结晶 ）kJ70=1.17106（ Q出晶=101031.67 需外界供给热量： 晶热）+Q来晶+Q-（Q来料+Q来水 Q=（Q母+Q二蒸+Q出晶） ）105+5.3104+5.7105）-（7.7106+8.8 =（3.0106+1.077108+1.17106 ）107（kJ =9.5 ）计算蒸汽用量（2 折算。每罐次用汽量：热损按5% 罐）（kg/ D= =45830 ）（kg/h每罐浓缩结晶时间20h，每小时耗蒸汽高峰量：45830/20=2292 台）同时运转，高峰用蒸汽量：台罐（实际是6.5 7 kg/h）2292=148898

20、 6.5（ 每日用蒸汽量： t/d）kg/d）=297.9（ 6.545830=297895（ t/h）每小时平均用蒸汽量：297.9/24=12.4（ 干燥过程的热量衡算，相对湿度，进加热之空气为182%，干燥后达到0.2%分离后之湿MSG含水 60。，通过加热器使空气升至80，从干燥器出来的空气为=70% ）34（kg/h30.4/16=1.9（t/h）。干燥水分量30.4t年产万吨商品味精，日产湿味精，二班生产，即，80，I0=41.8kJ/kg干空气；加热，X0=0.009（kg/kg干空气）空气湿含量18=70% 干空气I1=104.5kJ/kg 用公式： 初温损失-QX2-X1）=

21、Q物料+Q=（I2-I1）/（ ）空气经过干燥后的热量变化（kJ/kg式中 -10% 损失热量，通常为有效热量的损失-Q kJ/kg水）0.44.18/34=3924（103Q物料=1.9（60-18） kJ/kg水）=645（4.18+0.47损失=0.1（595604.18+3924-184.18Q kJ/kg水）=184.18-3924-645= -4494（X2=0.0108 设 空气）=96.4（kJ/kg-4494）（0.0108-0.009）=104.5+ I2=I1+（X2-X1）（ 空气耗量为： ）（kg/h 34/0.0108-0.009=188880.83m3/kg 时空

22、气的比容80 实际消耗空气量为： m3/h） 188880.83=15677（ 计：（表压）蒸汽加热，热损失按：使用0.1Mpa15%耗用蒸汽量（D） ）D=618（kg/h t/d）（16=9888（kg/d）=0.99每日用蒸汽量：618北京理工大学珠海学院 11 ）=0.04（t/h平均每小时用蒸汽量：9888/24=412（kg/h） ：生产过程耗用蒸汽衡算汇总衡算结果单100%MSG高峰量为19.2t/h。447.3t/d，每小时平均量为14.1t/h，每日用蒸汽量为 。（t/t）耗蒸汽量：447.3/25.94=17.2 吨味精热量衡算表年产30000C20名称 每日用量（t） 每

23、小时均量（t）高峰量（t） ）单耗（t蒸汽 447.3 18.6 24.8 17.2 谷氨酸发酵的水平衡计算3.1.3 培养液冷却用水量： C，冷却水由80C，再用水冷却至35由120C热料通过与生料热交换，降至 ：W）升至45C，计算冷却水量（35)(80?40280?3.97 t/h）kg/h）=69（=68896（ W=4.1820)?(45? 全天用水量： t/d）6934=828（ 发酵过程产生的热量及冷却用水量： 发酵过程的热量计算有下列几种方法： 通过计算生化反应来计算发酵热Q总 -汽化热生物合成热+搅拌热Q=总 生物合成热可通过下列方程计算：6CO +6HO+6OO+2813K

24、J CH2621226CO+890KJ +1.5HHOCHO+NH+1.5ON+CO26912265342 ）搅拌功率，KW=8604.18P（P搅拌器3 I）（I汽化热=空气流量（m/h进出 赶空气）进出之空气热焓（KJ/KgI，I式中：进出 空气密度 通过燃烧热进行计算：?Q?Q =Q总作用物燃烧产物燃烧 有关物料的燃烧热： 15424KJ/Kg 谷氨酸： 葡萄糖：15633KJ/Kg 20900KJ/Kg 体：菌 玉米浆：12289KJ/Kg 小时耗糖速率最快，为放热高峰。12 以发酵6 通过冷却水带走的热量进行计算：在最热季节，发酵放热高峰期，测定冷却水量及进出口温度，然后即可算出最大

25、发3 h（m），热量Q KJ/最大?)t?冷却水(Kg/h184.进出 Q=最大3)m发酵液总体积(北京理工大学珠海学院 12 通过发酵液温度升高进行计算： 关闭冷却水观察罐内发酵液温度升高，用下式计算Q最大)CtGCt?G4.18(113 Qhm）KJ/（=1最大V kg）G发酵液重量（式中： C）（kg C发酵液比热容KJ/ ）内发酵液温度升高数（C t1h ）设备筒体的重量（kgG 13m（设备筒体的比热容KJ/C h）1 3 m） V发酵液体积（ ）比较简单实用。根据部分味精厂的实测和经验数，谷氨酸3以上四种方法，以（34 ） KJ/（mh的发酵热高峰值约3.01033，C出口温度20

26、冷却水进口温度10C200 m160 m发酵罐，装料量，使用新鲜水， ：W）冷却水用量（160?100003 ）（t/h（kg/h）114.8 W=114832.5 18.10）?420（- 台，高峰用水量：日运转7 ）114.87=803.6（t/h 日用水量： 24=15429.12（t/h） 803.60.8 平均用水量： （t/h） 15429.12/24=642.88 0.8各罐发热状况均衡系数式中： 谷氨酸发酵的无菌氧气耗量衡算3.1.4 单罐无菌空气耗用量 ，取0.45计算230m3规模的通气搅拌发酵罐的通气速率为0.20-0.45vvn 单罐发酵过程用气量： m3/h）（465

27、8?45?60V?230?0.75?0. 单罐年用气量：026827?V?V?32?1802 m3/a ）（ 1 种子培养等其他无菌空气耗量20% 有经验去耗气量为发酵过程的 故：13.%5?V?20?V9 （m3/h） 单罐年用气量： （m3/a） 1341360?V?8180?V1 高峰无菌空气耗量：52164?10V6V?V ）（m3/hanm北京理工大学珠海学院 13 车间无菌空气年耗量：（ m3/a） 6?521V?10V?64V11t 单耗： m3/h）（9211?GV?V?t0 30000吨味精无菌空气衡算表：年产，120，3的99% ）。40h 发酵罐公称容积（m3） 单罐通气

28、量（m3/h） 种子罐耗气 量（m3/h）高峰空气耗m3/h） 量（年空气耗量 （m3/h）耗气单空 ）（m3/h200 4658 931.5 52164 8 10?2.769211 设备设计与选型3.1.3 发酵罐 （一）发酵罐类型 选用机械涡轮搅拌通风发酵罐 （二）发酵罐容积的确定10060，75，随着科技的发展，现有的发酵罐容量系列有：5，10，20，503等等。一般说来单罐容量越大，经济性能越好，但风险也越大，500m，200，250150200 m要求技术管理水平也越高，根据生产的规模和实用性，可以先选择公称容积为 六弯叶机械搅拌通风发酵罐。 （三）生产能力的计算（包括发酵、发酵罐清

29、吨，谷氨酸生产周期为40h现每天产99%纯度的味精167V。每天产纯度为洗、灭菌进出物料等辅助操作时间）。则每天需发酵液体积为发酵3 ：100%的味精需发酵糖液6.55m的味精167吨，每吨3 ）99%=1082.9（m=6.55167V发酵，则每天需要发酵罐的总容积为=80%V（生产周期为发酵罐填充系数为03 =1082.9115/0.8=1353.6/（m） = VV发酵0 （四）发酵罐个数的确定3的六弯叶机械搅拌通风发酵罐为基础，则需要发酵罐的个数以公称容积为200 mN 为 北京理工大学珠海学院 14 =11.2）（个）0.824.24）=1082.940/（200（/VN= V总发酵

30、3 12则需要取公称容积为200 m个；的发酵罐3的六弯叶机械搅拌通风发酵罐为例，每天需要m现以单灌公称容量为200 3 个：N200m0 7个=1353.6200=6.8约为N0 实际产量为：78?0.200）7t51297.（?300? 556. /50000=2.6%，满足产量要求。（51297.7 -50000）富裕量：】5【 1：（五）主要尺寸的计算：取高径比 H：D=23；V?230mV?V?2 封筒全 则有：32230?D?2DV?0.785D?2全24 ；H=2D 解方程得：33230D?0.1.57D26 230?m?5.D?0043831. D=5m 取 H=2D=10m；

31、 封头高：?1300?h?hmmH? ba封 ：封头容积 ）（m3=16.4V封 圆柱部分容积：3 V=197m筒 ：验算全容积V全?3m.84?2?16.?229V?VV?2?197 封筒全=VV全全 符合设计要求，可行。北京理工大学珠海学院 15 （六）冷却面积的计算36000kJ/1h传给冷却器的最大热量约为对谷氨酸发酵，每1m4.18发酵液、每3 。h（m）3 。h500 kJ/（m）采用竖式蛇管换热器，取经验值K=4.18 t平均温差： mtt?21?tmt1lnt 2 32 32 27 20 5 12 代入 512?8tm12ln5 3 5200 m罐，每罐实际装液量为的发酵罐，每

32、天装对公称容量17775.?3m.7?110 7 换热面积 7.6000?110Q4.18?3 m?F166.1.8500?t4.18?Km 选用六弯叶涡轮搅拌器。 （七）搅拌器计算 有一定比例关系该搅拌器的各部分尺寸与罐径D 搅拌器叶径5D?m67?1.?Di33 m（）取Di=1.7 ：叶宽?m0.3420.?1.7?B0.2Di? 弧长：?m.641.7?0375?l0.375Di?0.? 底距：5D?m7?C1.33 ：盘踞?m28.17?1.D?d0.75?075? ii 叶弦长：北京理工大学珠海学院 16 ?m.43?1.7?0L?0.25D?0.25 i ：叶距 ?m?5Y?D

33、弯叶板厚： ）=12（mm3。以=110r/min1.05m，转速N可根据50mN罐，搅拌直径取两挡搅拌，搅拌转速126 /V为基准放大求得：等P03/2?D?1NN?12D?2 32/05.1?minr?80?110?/?71.? （八）搅拌轴功率的计算 淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。】6【 计算Re m2DN?Rem D=1.7m D搅拌器直径，式中 80?s33/rN?1?.60 N搅拌器转速，3 =1050 kg/m醪液密度， 2-3 N =1.310s/m 醪液粘度， 将数代入上式： 21050?1.1.733?4610?10?3.1Rem3?10?1.3 Np=4.7

34、视为湍流，则搅拌功率准数 ：计算不通气时的搅拌轴功率P053?PNND P04.7 N在湍流搅拌状态时其值为常数式中 pN=80r/min=1.33r/s N搅拌转速， D=1.7m 搅拌器直径， D 3 代入上式： 醪液密度，=1050kg/m 53105071.?.71.33?P?40 3kW288.2?10W?.?88 两挡搅拌：北京理工大学珠海学院 17 kW.4?176?P2P 00 Pg 计算通风时的轴功率390.32?NDP?3?0kW?.25?10P?2 ?g080.Q?422101?3.P?176.4 ，不通风时搅拌轴功率（kW）式中 P00N=80r/min 轴转速，N66

35、33 =4.9=1.710） D搅拌器直径（cm，D10 如通风量变大，取低限，VVm=0.110.18，设通风比通风量（ml/min）， Q ；会小，为安全。现取0.11Pg ）（ml/min0.11106=1.7107则Q=155?08.070.0879.?1.7?10Q3 代入上式：39.064?10?.80?43.1?109?3?102.25?P?g 79.3?kW169.? P电：求电机功率Pg01.?1P?电? 312；端面密封增加功=0.98，滑动轴承采用三角带传动=0.92；滚动轴承=0.99312 ；代入公式数值得：率为1%69.1?kW78.2?1.01P?电980.92?

36、0.99?0. （九）设备结构的工艺计算 4mm。空气分布器：本罐采用单管进风，风管直径133 挡板：本罐因有扶梯和竖式冷却蛇管，故不设挡板 密封方式：本罐采用双面机械密封方式，处理轴与罐的动静问题。】【7 冷却管布置：采用竖式蛇管 W 最高负荷下的耗水量Q总?W?ttc? 12P3 1h每1m的发热量与醪液总体积的乘积醪液在发酵最旺盛时，式中 Q总?6hkJ?3.8910/?Q?4.186000?155 总 ）Kc冷却水的比热容，4.18kJ/（kg p =27t冷却水终温，t 22 =20t t冷却水初温， 11北京理工大学珠海学院 18 将各值代入上式 610.89?3?W? 20274

37、.18?5s36.9.33?10/kg/hkg?13-2，根据流1m/s10/sm，取冷却水在竖直蛇管中的流速为冷却水体积流量为3.69 为：体力学方程式，冷却管总截面积S总W?S总v 3-2/s m冷却水体积流量，W=3.6910式中 Wv=1m/s 冷却水流速， V 代入上式：2?10.369?2?2m10S?3.69?总1 ：进水总管直径2?S10?.693?总m217d?0.总7857850.0. n，则：，管径d，组数为冷却管组数和管径：设冷却管总表面积为S0总 ，求管径。由上式得：取n=8S总?d0785.n?0 2?10.69?3?m077?0.785?0.8d?mmdd?81m

38、kg/?5.12g】【8，89查金属材料表选取4mm无缝管 0内内80mmd? 。认为可满足要求，平均，两端弯管总，则两直管距离为600mm现取竖蛇管圈端部U型弯管曲径为300mml ：长度为0?1884?14?600l?D3mm. 0 计算：由前知冷却管总面积冷却管总长度L2m232.5F? ，每米长冷却面积为4mm现取无缝钢管89?2m.25014.?0.08?1?F3 0: 则5232.F?m?L?93025.F0 0北京理工大学珠海学院 19 冷却管占有体积：?32m930?5.8V?0.785?0.089? 和管组高度：每组管长L0930L?m5?L?77.?012n ：另需连接管8

39、m?m938930?8?L?L?8? 实。设发酵罐内附250mm可排竖式直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头3 0.5m，则：总占有体积为件占有体积为VV?VV?总附件液管 ?3m?161.35.8?0.5?155? 则筒体部分液深为：VV?416.3?161?总封m7.?4? 2S5785?0. 竖式蛇管总高 ? m70.25?7.?H?7.4管 ，又两端弯管总长，两端弯管总高为600mmmml?18840 则直管部分高度：? 7100?600?H600mm?7700h管 则一圈管长：?16084?1884?2?7100mm2l?h?l 0 ：每组管子圈数n0L577.?0圈?5n?

40、 0116.l?m.2205?.089?052.D?2.则，现取管间距为竖蛇管与罐壁的最小距离为0.15m外 。可计算出搅拌器的距离在允许范围内（不小于200mm） 校核布置后冷却管的实际传热面积：?L?dF?平均实实 ?2m6938?0.08?235.3?.142FF? F=232.5m，可满足要求。而前有实10 （十）设备材料的选择 钢制作，以降低设备费用。选用A3北京理工大学珠海学院 20 （十一）罐壁厚的计算S 计算法确定发酵罐的壁厚PQ cm） （C?S?P?2P=0.4MPa 倍，现取P设计压力，取最高工作压力的1.05式中 D=500cm 发酵罐内经， D =127MPa 钢的应

41、用应力， A3 =0.7 焊接缝隙， ）壁厚附加量（cm C CC?C?C?312=0.8mm CC钢板负偏差，现取 式中11=2mm CC为腐蚀余量，现取 22=0 加工减薄量，现取C C 33? cm.2.828mm0?C0.8?2?0?5004?0.?4Scm?0.28?1. 4?0.?127?0.72 A钢板制作。选用14mm厚35 如下：封头壁厚计算：标准椭圆封头的厚度计算公式PQCS? ） （cm ?P2?P=0.4MPa 式中 D=500cm =127MPa ）（cmC=0.08+0.2+0.1=0.38=0.7 400?.40?cm?1.5S?0.38 40.7?2127?0

42、10）接管设计（根据直径大小和有无保温层，一般取h设计：各接管的长度接管的长度h 。100200mm 接管直径的确定：3 之内排空，则物料体积流量，设4h按排料管计算：该罐实装醪量155m155?3s0.0108/mQ? 4?3600 F。发酵醪流速取v=1m/s;则排料管截面积为物01080.Q?2m011.F?0 物1v2d.785F?0 物 管径：北京理工大学珠海学院 21 F011.0?物 m118d?0?.785.00.785 ，认为合适。125.mm118mm1334mm，取无缝管，0.10.18vvm。现通风比压缩空气在0.4MPa下，支管气速为2025m/s按通风管计算，取大值

43、，Q 状态。风量下的情况，要折算0.4MPa、30为常温下20，0.1MPa1?33 。s/min?0.46m/.Q?155?018?28m18 利用气态方程式计算工作状态下的风量Qf30?12730.?3sm14/?0.0Q?.46? f20273?0.35 F为取风速v=25m/s，则风管截面积fQ14.0?f2m0056F?0. f25v2d.785F?0 f气 为：d则气管直径气0056.0? m084?0.d?气785.0 无缝管，可满足工艺要求。1334mm因通风管也是排料管，故取两者的大值。取3 ；/s，流速排料时间复核：物料流量Q=0.0108mv=1m/s 管道截面积：?22

44、 ，m.0123?0.785?0.125?0F 在相同的流速下，流过物料因管径较原来计算结果大，则相应流速比为0108.Q0?倍.88?P?0 10.0123?Fv 排料时间：?h1.8?2?0.88?t 种子罐 发酵所需的种子从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种 种子罐冷却方式采用夹套冷却。子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。 （一）二级种子罐容积和数量的确定 为：10%计算，则种子罐容积V二级种子罐容积的确定：接种量为2种?3 m?23230?VV?10%?2%总2种3 ）m式中 V发酵罐总容积（总罐，二级种子罐个数的确定：种子罐与发酵罐对应上料。发酵

45、罐平均每天上5 ，因此，二级1618h个。种子罐培养8h，辅助操作时间810h，生产周期需二级种子罐6北京理工大学珠海学院 22 个已足够，其中一个备用。种子罐6 种子罐仍采用几何相似的机械搅拌通风发酵罐。主要尺寸的确定 为：1，则种子罐总容积量VH：D=2：总V2?V?V 总封筒 简化方程如下：?332 m?D0?.785D23?V2?2?D总24 整理后33 23?0.261.57DD 解方程得D=2.3m 则 ）（mH=2D=22.3=4.6 H查得封头高封?375?25H?350mm 封 H罐体总高： 罐?mm5000?53H?2?375?46H?2H? 筒罐封 单个封头容量：3 ）=

46、4.125（mV封 封头表面积： 2 =2.23mS封 ： 圆筒容量 ?32m.1D?2D?19.V?0785 筒 ：不计上封头容积 ?3m225.125?23.19V?V?V?.1?4 筒有封效 ：校核种子罐总容积V总?3m?27.45?4.125?19.1?VV?V?22 总筒封3 23m，可满足设计要求。大比需要的种子罐容积 采用夹套冷却冷却面积的计算 发酵产生的总热量：%2?155?4.18?6000Q总 ?4hkJ?10/7?.78 夹套传热系数： ?2?150250hkJ/m18K?4.? 】9【2 h（现取K=4.18220kJ/m）北京理工大学珠海学院 23 27，则，取23；

47、水终温 平均温差：发酵温度32；水初温2023 平均温差：59?7?t?m2 F： 需冷却面积4Q10.78?7?总2m.1?12F?74.18?220?K?t m 核算夹套冷却面积：按静止液深确定夹套高度： 静止液体浸没筒体高度 ： V?V0.398-3.1?醪封m76?1?H?.02S1.4?0.785 罐 液深 ： ? 2135?1760?Hmm?375H?H0L封S与圆筒被液体浸没的筒体为表面积夹套可能实现的冷却面积为封头表标面积S 筒封 之和：?SDH?S?SS0封夹筒封 ?2m6.76?2.23?13.?314?1.4?1.夹套高度应不高于动态时的液面高度，因高于液面的传热面积，并

48、没有起多少冷却 作用。2 ）F=12.1（m综上，传热需要的面积2 =13.6 m该设计夹套能提供的冷却面积为S夹 F，可满足工艺要求。S夹】【10 设备材料的选择 钢制作采用A3 壁厚计算 夹套内罐的壁厚 4.0mPL?C?S?D?ED62.? 140cm 设备的公称直径， D式中 m=3 外压容器的稳定系数，与设备的起始椭圆度有关，在我国， m P=0.4MPa 设计压力，与水压有关， P 59MPa 10钢E=2 E金属材料的弹性模量A，对 3=0.08+0.1+0=0.18 +C壁厚附加量，C=C+C C 321L=110cm 筒体长度， L 将数值代入公式：4.01100.4?3?1

49、80?.S?140? 514010?.26?2?cm89?0.北京理工大学珠海学院 24 9mm 取碳钢椭圆封头最大需用16 P表封头的厚度：查发酵工厂工艺设计概论 317封 内部压力=6mm 对于上封头，取i 封=8mm ii 对于下封头，取封碳钢与普低钢制内压圆13 P表 冷却外套壁厚：查发酵工厂工艺设计概论314=5mm 筒壁厚，确定套JBH5415 椭圆形封头（ 外套封头壁厚：查发酵工厂工艺设计概论P表316=6mm ，确定73）套封 设备结构的工艺设计B50.?Z?D 挡板：根据全挡板条件，1400=140mm D=0.1B（0.1-0.12）式中 B挡板宽度1400mm DD罐径 Z挡板数： 1400D5?.5?0.5?0Z140B 块Z6取