年產(chǎn)15萬噸味精發(fā)酵車間的設(shè)計(jì)說明書

1、河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)論文年產(chǎn)1.5萬噸味精工廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì)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(qiáng)的鮮味(閾值為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：。早期味精是由酸法水解蛋白質(zhì)進(jìn)行制造的， 自從1956年日本協(xié)和發(fā)酵公司

2、用發(fā)酵法生產(chǎn)以后，發(fā)酵法生產(chǎn)迅速發(fā) 展，目前世界各國(guó)均以此法進(jìn)行生產(chǎn)。谷氨酸發(fā)酵是通氣發(fā)酵，也是我國(guó)目前通氣發(fā)酵產(chǎn)業(yè)中，生產(chǎn)廠家 最多、產(chǎn)品產(chǎn)量最大的產(chǎn)業(yè)：2打該生產(chǎn)工藝和設(shè)備具有很強(qiáng)的典型性，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、

3、種子罐及空氣分過濾器的設(shè)計(jì)與選型； 第三部分是工藝流程和平面布置圖。由于我的水平有限，加之對(duì)先進(jìn)設(shè)計(jì)的了解甚少，設(shè)計(jì)中有好多不 足的地方敬請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)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)全過程可劃分為四個(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?。汗劝彼嶂迫∥毒拔毒善芳庸ぁＥc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

4、水，還要 設(shè)置供水站。所供的水經(jīng)消毒、過濾系統(tǒng)處理，通過供水管路輸送到各 個(gè)生產(chǎn)需求部位：鐵味精發(fā)酵法生產(chǎn)的總工藝流程見圖1。13除鐵過寸濾1 r脫兌色1 r濃縮結(jié)晶干燥干燥過濾成品味精圖1味精生產(chǎn)總工藝流程圖1.2原料預(yù)處理及淀粉水解糖制備1.2.1 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

5、式粉碎機(jī)主要用于粒狀物料的中碎和細(xì)碎:3打1.2.2 淀粉水解糖制備在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過程稱為淀粉的糖化，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

6、滅菌的工藝除采用連消塔一維持罐一噴淋冷卻系統(tǒng)外， 還可采用噴射加熱器一維持管一真空冷卻系統(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)酵過程，需供給無菌空氣，所以發(fā)酵車間 還有一套空氣過濾除菌及供給系統(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

7、貯 氣罐，進(jìn)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，還可采用空氣壓縮、冷卻過濾流程，省去一級(jí)冷卻設(shè)備：4：01.4谷氨酸的提取谷氨酸的提取一般采用等電點(diǎn)一離子交換法，國(guó)內(nèi)有些味精廠還采用等電點(diǎn)一鋅鹽法、 鹽酸水解一等電點(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)難度大等問題，應(yīng)用上受 到限制：1 01.5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程，除使用碳柱外，還可使用離子交換柱，利 用離子交換樹脂的吸附色素。味精的干燥

8、過程，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 02發(fā)酵罐及種子罐的設(shè)計(jì)與選型2.1味精工廠發(fā)酵車間的物料衡算2.1.1工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(1) 查發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論 P326表3味精行業(yè)國(guó)家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ：5： 選用主要指標(biāo)如表1表1味精發(fā)酵工乙技術(shù)扌日標(biāo)指標(biāo)名稱單位指標(biāo)數(shù)生產(chǎn)規(guī)模t/a15000 （味精）生產(chǎn)方法中糖發(fā)酵，一次等電點(diǎn)提取年生產(chǎn)天數(shù)d/a300產(chǎn)品日產(chǎn)量t/a

9、50產(chǎn)品質(zhì)量純度%99倒灌率%1.0發(fā)酵周期h48發(fā)酵初糖Kg/m 二級(jí)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。 發(fā)酵培養(yǎng)基（g/L）水解糖150，糖蜜4,硫酸鎂0.6，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。 接種量為2%。2.1.2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100%的味精需耗用的原輔材料及其他 物料量。（1）發(fā)酵液量V1M =1000 150 48% 80% 99%

10、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150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(duì)谷氨酸產(chǎn)率%112（2）主要原材料質(zhì)量指標(biāo)淀粉原料的淀粉含量為80%，含水 14%。80%谷氨酸提取率99%除去倒灌率1%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Gi 以純糖算，G =V, 50 = 2349（kg）（3）二級(jí)種液量 V2V2 =2%V, = 0.313 m3（4） 二級(jí)種子培養(yǎng)液所需水解糖量G2G2 =25V2 = 7.83 m3式中 25二級(jí)種液含糖量（kg/m3）（5）生

11、產(chǎn)1000kg味精需水解糖總量 G為：G = G 32 T20 T 27 T125代入g=8T對(duì)公稱容量200 m3的發(fā)酵罐，每天裝 5罐，每罐實(shí)際裝液量為775.17= 155 m3換熱面積QK tm4.18 6000 1554.18 500 8= 232.5 m3(5) 攪拌器計(jì)算選用六彎葉渦輪攪拌器河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)論文該攪拌器的各部分尺寸與罐徑D有一定比例關(guān)系攪拌器葉徑D 5,Di1.67 m33取 d=1.7( m)葉寬：B=0.2d=0.2 1.7 =0.34 m弧長(zhǎng)：1 =0.375d =0.375 1.7 =0.64 m底距：D5C= 一 = =1.7m33盤踞：di =0.75

12、Dj =0.75 1.7 = 1.28 m葉弦長(zhǎng)：L =0.25Dj =0.25 1.7 = 0.43 m葉距：丫二 D =5 m彎葉板厚：S =12 ( mm)取兩擋攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速N2可根據(jù)50m3罐，攪拌直徑1.05m，轉(zhuǎn)速N1=110r/min。以等P0/V為基準(zhǔn)放大求得：/,2/31 D1 N N11 |E丿2/3一 110 漢|一 80(r/mi n)1024視為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù)Np=4.7計(jì)算不通氣時(shí)的攪拌軸功率P0:P0 -NPNN軸轉(zhuǎn)速，N=80r/mi nDQ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(huì)小，為安全。現(xiàn)取 0.1

13、1;p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/mi n=1.33r/sD 攪拌器直徑，D=1.7mp醪液密度，p =1050kg/m3 代入上式:氏=4.7x1.333 x1.75x1050 = 88.2x103W =88.2kW兩擋攪拌：P0 =2P0 =176.4kW 計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率 PgPg =2.25 10/ 2 3Po NDQ0.080.39(kW )0.08Q008 =(1.707 )=3.79代入上式:Pg= 2.25 10/43.1漢10漢80匯4.9疋106 0.393.79= 69.1 kW求電機(jī)功率P電：Pg 珞二 g1.01123采用三角

14、帶傳動(dòng) 端面密封增加功率為n 1=0.92 ；滾動(dòng)軸承n 2=0.99，滑動(dòng)軸承n 3=0.98；1%7;代入公式數(shù)值得：1.01 =78.2 kW0.92 0.99 0.98(7) 設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝計(jì)算 空氣分布器：本罐采用單管進(jìn)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 密封方式：本罐采用雙面機(jī)械密封方式，處理軸與罐的動(dòng)靜問題。 冷卻管布置：采用豎式蛇管I最高負(fù)荷下的耗水量 WCp(t2 -1 )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總=4.18 6000 155 =3.89 106 kJ/hCp冷卻水的比熱容，4.18kJ

15、/ (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63.89 10W4.18漢(27_20)= 1.33 105 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，根據(jù)流體力學(xué)方程式，冷卻管總截面積S總為：S Wv式中 W冷卻水體積流量，W=3.69 x 10-2m3/sV冷卻水流速， v=1m/s代入上式：2S總總、= 3.69 10=3.69 10, m21進(jìn)水總管直徑二 0.217 mS總，管徑d，組數(shù)為n, _ .：3.69漢 10,d總V 0.785 T 0.785 n冷卻管

16、組數(shù)和管徑：設(shè)冷卻管總表面積為貝U：取n=8,求管徑。由上式得：1S總n *0.785,3.69 0，8 0.785do二 0.077 m查金屬材料表選取 89 x 4mm無縫管9， d內(nèi)二81mm g =5.12kg/m，d內(nèi)a，認(rèn)為可滿足要求，d平均=80mm o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10:10 =二D=3.14 600 =1884 mm川冷卻管總長(zhǎng)度L計(jì)算：由前知冷卻管總面積2F = 232.5m2現(xiàn)取無縫鋼管 89 x 4mm，每米長(zhǎng)冷卻面積為F0 =3.14 0.08 1 = 0.25 m2232.50.25= 93

17、0 m冷卻管占有體積：V =0.785 0.0892 930 = 5.8 m3IV每組管長(zhǎng)L0和管組高度：L0L 930 n 12另需連接管8m:L實(shí)二 L 8 = 930 8 = 938 m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250mm。則筒體部分液深為:豎式蛇管總高V總=v液 V管 v附件-155 5.8 0.5=161.3m3V總_V封S161.3-16.420.785 5H 管二 7.4 0.25 = 7.7 m又兩端彎管總長(zhǎng)10 = 1884m m,兩端彎管總高為 600mm, 則直管部分高度：h 二 H 管 -

18、600 = 7700-600 =7100 mm則一圈管長(zhǎng)：I =2h I。=2 7100 1884 =16084 mmV每組管子圈數(shù)no:no士 二77.5 =5 圈l 16.1現(xiàn)取管間距為2.5D外二2.5 0.089 = 0.22 m，豎蛇管與罐壁的最小距離為0.15m，則可計(jì)算出攪拌器的距離在允許范圍內(nèi)（不小于200mm）W .校核布置后冷卻管的實(shí)際傳熱面積：卩實(shí)=平均L實(shí)“ 2= 3.14 0.08 938 = 235.6 m而前有F=232.5m2, F實(shí) F ,可滿足要求（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 計(jì)算法確定發(fā)酵罐的壁厚SPQ2 r

19、 ;： - p(cm)式中P=0.4MPaP設(shè)計(jì)壓力，取最高工作壓力的1.05倍，現(xiàn)取D 發(fā)酵罐內(nèi)經(jīng)，D=500cm（T A3鋼的應(yīng)用應(yīng)力，（T=127MPa 焊接縫隙， =0.7式中C壁厚附加量（cm）CC2C3C1 鋼板負(fù)偏差，現(xiàn)取C1=0.8mmC2為腐蝕余量，現(xiàn)取C2=2mmC3加工減薄量，現(xiàn)取C3=0C =0.8 2 0 = 2.8 mm 二 0.28 cm0.4 5002 127 0.7 -0.40.28 =1.4 cm選用14mm厚A3鋼板制作。 封頭壁厚計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的厚度計(jì)算公式5如下:_PQ/、SC(cm)2.， P式中P=0.4MPaD=500cm(T=127MPaC

20、=0.08+0.2+0.1=0.38 (cm) =0.70.4 4002 127 0.7 -0.40.38 =1.5 cm(10) 接管設(shè)計(jì) 接管的長(zhǎng)度h設(shè)計(jì)：各接管的長(zhǎng)度 h根據(jù)直徑大小和有無保溫層，一 般取 100200mm。 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1553Q0.0108 m /s3600 4發(fā)酵醪流速取v=1m/s;則排料管截面積為 F物0.01080.011 mF物 = 0.785d2管徑：d = i0011 = 0.11 &m)V 0.785 0.785取無縫管 133 x 4mm, 125.mm118mm，認(rèn)為合適。按通

21、風(fēng)管計(jì)算，壓縮空氣在0.4MPa下，支管氣速為 2025m/s。現(xiàn)通風(fēng)比0.10.18vvm，為常溫下20C,0.1MPa下的情況，要折算0.4MPa、30 C 狀態(tài)。風(fēng)量 Q1 取大值，Q1 =155 0.18 = 28m3/min =0.46 m3/s。 利用氣態(tài)方程式計(jì)算工作狀態(tài)下的風(fēng)量QfQf =0.46 漢漢 273*30 =0.14(m3/s)0.35273 20取風(fēng)速v=25m/s，則風(fēng)管截面積 Ff為Qf 0 142Ff0.0056 mv 25Ff =0.785d 氣則氣管直徑d氣為:0.0056.0.785=0.084 m因通風(fēng)管也是排料管，故取兩者的大值。取 133 x 4

22、mm無縫管,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 =0.785 0.125 0.0123m2 ,在相同的流速下，流過物料因管徑較原來計(jì)算結(jié)果大，則相應(yīng)流速 比為Fv0.01080.0123 1二 0.88 倍排料時(shí)間:t=2 0.88=1.8 h(11) 支座選擇選用裙式支座222 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2%計(jì)算，則種子罐容積 V種2為:二級(jí)種子罐容積的確定：接種

23、量為V#2 二V總 2% =230 2% = 4.6 m3式中 V總發(fā)酵罐總?cè)莘e(m3) 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810h， 生產(chǎn)周期1618h，因此，二級(jí)種子罐 6個(gè)已足夠，其中一個(gè)備用 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:V總二 V筒 2V封簡(jiǎn)化方程如下:i 323=2 D30.785D2 2D = 4.6 m324整理后解方程得則查得封頭高331.57 D 0.26 D =4.6D=1.4mH=2D=2 X 1.4=2.8 (

24、m)H封H 封=35025 =375 mm罐體總高H罐:日罐=2H 封+ H 筒=2 漢 375+ 2800 = 3550 mm)單個(gè)封頭容量：V封=0.398 ( m3)封頭表面積：2S 封=2.23m圓筒容量：V筒=0.785D2 2D =4.31 m3不計(jì)上封頭容積：V有效=VM + 筒=4.13+ 0.398 = 4.53m3 )校核種子罐總?cè)莘e V總：7總=2V封十筒=2 汽 0.398 + 4.13 = 4.93m )比需要的種子罐容積 4.6 m3大，可滿足設(shè)計(jì)要求 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總=4.18 6000 155 2%4= 7.78 10 kJ/

25、hn夾套傳熱系數(shù)：K =4.18150250kJ/m2 *h JC2現(xiàn)取 K=4.18 x 220kJ/ (m hC)IH平均溫差：發(fā)酵溫度32C；水初溫2023 C,取23C；水終溫27C, 貝U平均溫差：心=導(dǎo)=7CIV需冷卻面積F:V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 ：醪_ V封H。s罐3.1-0.3980.785 1.42-1.76 m液深：Hl 二 H封 H。=375 1760 = 2135 mm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的筒體為表面積S筒之和：S - S筒 S封- DH 0 S封-3.14 1.4 1.76 2.23 =1

26、3.6 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=13.6 m2S夾F,可滿足工藝要求。 設(shè)備材料的選擇采用A3鋼制作 壁厚計(jì)算I夾套內(nèi)罐的壁厚04廣 mPL !104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P0:P0 = NpN式中P0不通風(fēng)時(shí)攪拌軸功率（kW）, P。=7 =49DD 攪拌器直徑（cm）, D3=0.493 x 106=1.12 x 105p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/mi n=2.93r/sD

27、 攪拌器直徑，D=0.49mp 醪液密度，p =1050kg/m3 代入上式:P =4.7匯2.933 X0.495 050= 3.5 103W = 3.5kW兩擋攪拌R =2P =7kWiii計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率PgPg= 2.25 10Pq2ND3Q0.080.39（kW ）Q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(huì)小，為安全?，F(xiàn)取 0.11; 則Q=3.1 X 0.11 X 106=3.41 X 105 (ml/min )Q0.08 =(3.41工105 賈8 =2.77代入上式:Pg= 2.25 1049x176 X1.12X105 卩2

28、.77= 4.83 kWiv求電機(jī)功率P電:Pg1.01采用三角帶傳動(dòng) 端面密封增加功率為n 1=0.92 ；滾動(dòng)軸承 n 2=0.99，滑動(dòng)軸承n 3=0.98；1%;代入公式數(shù)值得：4.830.92 0.99 0.981.01 =5.47 kWIV進(jìn)風(fēng)管：該管距罐底 2560mm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 C,風(fēng)速v=20m/s， 通風(fēng)量為0.18VVm，常壓下t0=20 C,送風(fēng)量 V為：V =3.1 咒 0.18 = 0.56(m3/min )將通風(fēng)換算成工作狀態(tài)，求通風(fēng)管直徑d1d156 尋 191V z 273 tP273 +

29、t。0.785 20 60= 0.012 ml=12 mm0.785 v 60圓整，查發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論，P313表12,無縫鋼管(YB231-70)， 管徑采用25X 3mm ,內(nèi)徑25-2 X 3=19 mm大于12 mm，可滿足生產(chǎn)要求。2560mm之間，現(xiàn)取W進(jìn)出物料管：該管為物料進(jìn)口，管底距罐底 30mm向下單管。按輸送物料算：20min送完3.1m3物料則物料流量為3 13V物0.0026m /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0.00260.52-0.0052 m設(shè)管徑為:d2FJ。052 “08 m.0.785, 0.785圓整，

30、查發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論，P313表12,無縫鋼管(YB231-70)， 管徑采用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，冷卻水溫變化水比熱容 Cw =1 4.18kJ/ kg JC則耗水量W為:7.78 1044.1827-23二 4653 kg/h上亜=0.64m)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(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

31、1為如 =V種2 2% =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(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10。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810h，生產(chǎn)周期1618h，因此，一級(jí)種子罐 6個(gè)已足夠，其中一 個(gè)備用。223空氣分過濾器(1) 二級(jí)種子罐分過濾器：二級(jí)分過濾器風(fēng)

32、量的計(jì)算：013051V =3.1 0.180.0024 m3/s =0.144 m3/min0.4293 60查生物工程設(shè)備P389表3-1-9 JLS-D型空氣過濾器技術(shù)特性，選用JLS-D-025型空氣過濾器，過濾能力0.25m3/min，外型尺寸 75X520mm,重量5kg，進(jìn)出口管徑 20X20，與種子罐進(jìn)風(fēng)口不一致，可 采用法蘭變徑即可。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(jí)種子罐數(shù)量一致，共6只。(2) 一級(jí)種子罐分過濾器：一級(jí)分過濾器風(fēng)量的計(jì)算：V =0.092 0.180.130510.000071 m3/s = 0.0043 m

33、3 / min0.4293 60查生物工程設(shè)備P389表3-1-9 JLS-D型空氣過濾器技術(shù)特性，選用JLS-D-001型空氣過濾器，過濾能力0.01m3/min，外型尺寸 22X150mm,重量0.2kg，進(jìn)出口管徑 6 X 1，與種子罐進(jìn)風(fēng)口不一致，可采 用法蘭變徑即可。 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(jí)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計(jì)算：D濾層式中V通過發(fā)酵罐分過濾器的空氣流量（ 0.4MPa下）0 i 305 iV =155 0.180.12 m3/s0.4293 60Vs 通過分過濾器的氣速，現(xiàn)取

34、0.2m/s則分過濾器直徑：D濾層4 7.123.14 0.2二 0.874 mD過濾器=1.11.3D濾層O現(xiàn)?。篋過濾器-1.3D濾層-1.3.874 =1.136m查金屬材料表，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(jì)壓力P=0.5MPa0.5 90.02 127 0.7 -0.50.28 =0.53 cm取 S=6mm。 進(jìn)出氣管：進(jìn)出氣管直徑可取與設(shè)備通風(fēng)管一致，即 133 X 4無縫管 數(shù)量：分過濾器與發(fā)酵罐相配合，每罐一個(gè)，共需11臺(tái)。 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)樹脂處理過使用。 分過濾器高度：h筒=.5 D

35、過濾器= 1.5 1200 =1800 mmh錐=1.5 D過濾器=1.51200 =1800 mm224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(hào)設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)規(guī)格與型號(hào)材料備注F301-311發(fā)酵罐11 5000 x 10000mmA 3鋼專業(yè)設(shè)備F321-326二級(jí)種子罐6 1400 x 2800mmA 3鋼專業(yè)設(shè)備F331-336一級(jí)種子罐6 400 x 800mmA3鋼專業(yè)設(shè)備R301-311發(fā)酵罐分過濾器11 1200 x 1800mmA 3鋼專業(yè)設(shè)備R321-326種子罐分過濾器6 75 x 520mmA 3鋼專業(yè)設(shè)備R331-336種子罐分過濾器6 22 x 150mmA 3鋼專業(yè)設(shè)備參考文獻(xiàn)1 張克旭.氨基酸發(fā)酵工藝學(xué)，中國(guó)輕工業(yè)出版社，1992:279-280。2 張啟先我國(guó)發(fā)酵工業(yè)發(fā)展現(xiàn)伏與對(duì)策科技導(dǎo)報(bào)，1992 ( 2):44-45。3 高孔榮發(fā)酵設(shè)備，中國(guó)輕工業(yè)出版社， 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(bào)(自然科學(xué)版)，1995 ( 4): 45-48。5 吳思方發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)