年產(chǎn)5000噸晶體味精廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì)

1、四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 年產(chǎn)5000噸晶體味精廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì)學(xué) 生：韓 曉 強(qiáng)學(xué) 號(hào)：08042020203專 業(yè)：生物技術(shù)及應(yīng)用班 級(jí)：2008級(jí)2班指導(dǎo)教師：曹 新 志 四川理工學(xué)院生物工程系二O一一年六月四 川 理 工 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書設(shè)計(jì)（論文）題目： 年產(chǎn)5000噸晶體味精廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì) 學(xué)院： 生物工程 專業(yè)： 生物技術(shù)及應(yīng)用 班級(jí)： 生物技術(shù)及應(yīng)用082 學(xué)號(hào)： 08042020203 學(xué)生： 韓曉強(qiáng) 指導(dǎo)教師： 曹新志 接受任務(wù)時(shí)間 2 教研室主任 （簽名）二級(jí)學(xué)院院長 （簽名）1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求（1）全廠論證；（2）車間物料衡算；（3）車間冷量熱

2、量橫算；（4）車間設(shè)備選型（5）圖紙要求：全廠工藝流程方框圖；帶控制點(diǎn)工藝流程圖；平立面布置圖。（6）撰寫設(shè)計(jì)說明書一份；（7）產(chǎn)品規(guī)格：玉米原料，成品99%純度；（8）生產(chǎn)安排：年生產(chǎn)天數(shù)為320天。2指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說明（1）吳思方.發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論M.中國輕工業(yè)出版社.2005；（2）梁世中.生物工程設(shè)備M.中國輕工業(yè)出版社.2005；（3）姚玉英.化工原理(上、下)M.天津大學(xué)出版社.1999；（4）陳寧.氨基酸工藝學(xué)M. 中國輕工業(yè)出版社,2008年；（5）于信令. 味精工藝手冊(cè)M. 中國輕工業(yè)出版社,1995年。3進(jìn)度安排設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱起 止 日 期1全廠工藝論

3、證及工藝參數(shù)的選擇04月11日-04月26日2工藝計(jì)算04月27日-05月10日3車間設(shè)備設(shè)計(jì)、選型及車間布置設(shè)計(jì)05月11日-05月20日4圖紙繪制05月21日-05月31日5設(shè)計(jì)說明書修訂、排版及裝訂06月1日-06月10日注：本表在學(xué)生接受任務(wù)時(shí)下達(dá)年產(chǎn)5000噸晶體味精廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì)目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295392438 前 言 PAGEREF _Toc295392438 h 1 HYPERLINK l _Toc295392439 第一章 概 述 PAGEREF _Toc295392439 h 2 HYPERLINK l _Toc295

4、392440 1、味精的發(fā)現(xiàn) PAGEREF _Toc295392440 h 2 HYPERLINK l _Toc295392441 2、味精的主要性質(zhì) PAGEREF _Toc295392441 h 2 HYPERLINK l _Toc295392442 3、味精的營養(yǎng)價(jià)值 PAGEREF _Toc295392442 h 4 HYPERLINK l _Toc295392443 4、味精產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 PAGEREF _Toc295392443 h 4 HYPERLINK l _Toc295392444 5、味精的工業(yè)制備法 PAGEREF _Toc295392444 h 5 HYPERLINK

5、l _Toc295392445 6、發(fā)酵法生產(chǎn)味精 PAGEREF _Toc295392445 h 5 HYPERLINK l _Toc295392446 第二章 全廠工藝論證 PAGEREF _Toc295392446 h 7 HYPERLINK l _Toc295392447 1、發(fā)酵法生產(chǎn)味精流程 PAGEREF _Toc295392447 h 7 HYPERLINK l _Toc295392448 2、原料預(yù)處理 PAGEREF _Toc295392448 h 8 HYPERLINK l _Toc295392449 3、淀粉水解糖制備 PAGEREF _Toc295392449 h 9

6、 HYPERLINK l _Toc295392450 4、種子擴(kuò)大培養(yǎng) PAGEREF _Toc295392450 h 10 HYPERLINK l _Toc295392451 5、谷氨酸發(fā)酵 PAGEREF _Toc295392451 h 10 HYPERLINK l _Toc295392452 6、谷氨酸的提取 PAGEREF _Toc295392452 h 11 HYPERLINK l _Toc295392453 7、谷氨酸制取味精 PAGEREF _Toc295392453 h 11 HYPERLINK l _Toc295392454 第三章 物料衡算及熱量衡算 PAGEREF _To

7、c295392454 h 13 HYPERLINK l _Toc295392455 1、谷氨酸發(fā)酵工藝 PAGEREF _Toc295392455 h 13 HYPERLINK l _Toc295392456 谷氨酸發(fā)酵車間工藝流程圖如下 PAGEREF _Toc295392456 h 13 HYPERLINK l _Toc295392457 1.2 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc295392457 h 14 HYPERLINK l _Toc295392458 2、發(fā)酵車間的物料衡算 PAGEREF _Toc295392458 h 14 HYPERLINK l _Toc295

8、392459 2.2 5000t/a味精廠發(fā)酵車間的物料衡算結(jié)果 PAGEREF _Toc295392459 h 17 HYPERLINK l _Toc295392460 谷氨酸提取車間的物料衡算 PAGEREF _Toc295392460 h 18 HYPERLINK l _Toc295392461 2.4 5000t/a谷氨酸提取車間物料衡算表 PAGEREF _Toc295392461 h 19 HYPERLINK l _Toc295392462 3、谷氨酸提取車間熱量衡算 PAGEREF _Toc295392462 h 19 HYPERLINK l _Toc295392463 提取車間

9、熱量衡算的意義和具體計(jì)算 PAGEREF _Toc295392463 h 19 HYPERLINK l _Toc295392464 提取車間熱量衡算表 PAGEREF _Toc295392464 h 21 HYPERLINK l _Toc295392465 第四章 設(shè)備設(shè)計(jì)選型 PAGEREF _Toc295392465 h 22 HYPERLINK l _Toc295392466 1、發(fā)酵罐 PAGEREF _Toc295392466 h 22 HYPERLINK l _Toc295392467 發(fā)酵罐的選型 PAGEREF _Toc295392467 h 22 HYPERLINK l _T

10、oc295392468 生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 PAGEREF _Toc295392468 h 22 HYPERLINK l _Toc295392469 1.3主要尺寸的計(jì)算 PAGEREF _Toc295392469 h 23 HYPERLINK l _Toc295392470 冷卻面積的計(jì)算 PAGEREF _Toc295392470 h 23 HYPERLINK l _Toc295392471 攪拌器計(jì)算 PAGEREF _Toc295392471 h 24 HYPERLINK l _Toc295392472 攪拌軸功率的計(jì)算 PAGEREF _Toc295392472 h 25 H

11、YPERLINK l _Toc295392473 設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝計(jì)算 PAGEREF _Toc295392473 h 26 HYPERLINK l _Toc295392474 設(shè)備材料的選擇 PAGEREF _Toc295392474 h 28 HYPERLINK l _Toc295392475 發(fā)酵罐壁厚的計(jì)算 PAGEREF _Toc295392475 h 28 HYPERLINK l _Toc295392476 接管設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295392476 h 29 HYPERLINK l _Toc295392477 支座選擇 PAGEREF _Toc295392477 h 30

12、 HYPERLINK l _Toc295392478 2、種子罐 PAGEREF _Toc295392478 h 30 HYPERLINK l _Toc295392479 2.1 二級(jí)種子罐容積和數(shù)量的確定 PAGEREF _Toc295392479 h 31 HYPERLINK l _Toc295392480 一級(jí)種子罐 PAGEREF _Toc295392480 h 37 HYPERLINK l _Toc295392481 3、空氣分過濾器 PAGEREF _Toc295392481 h 37 HYPERLINK l _Toc295392482 二級(jí)種子罐分過濾器 PAGEREF _Toc

13、295392482 h 37 HYPERLINK l _Toc295392483 發(fā)酵罐分過濾器 PAGEREF _Toc295392483 h 38 HYPERLINK l _Toc295392484 4、味精發(fā)酵車間設(shè)備一覽表 PAGEREF _Toc295392484 h 39 HYPERLINK l _Toc295392485 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc295392485 h 40 HYPERLINK l _Toc295392486 致謝 PAGEREF _Toc295392486 h 41前 言畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等學(xué)校技術(shù)科學(xué)專業(yè)及其他需培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力的專業(yè)或?qū)W科應(yīng)屆畢業(yè)生的總結(jié)性獨(dú)

14、立作業(yè)。要求學(xué)生針對(duì)某一課題，綜合運(yùn)用本專業(yè)有關(guān)課程的理論和技術(shù)，作出解決實(shí)際問題的設(shè)計(jì)。 畢業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等學(xué)校教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)之一。相當(dāng)于一般高等學(xué)校的畢業(yè)論文。目的是總結(jié)檢查學(xué)生在校期間的學(xué)習(xí)成果，是評(píng)定畢業(yè)成績的重要依據(jù)；同時(shí)，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，也使學(xué)生對(duì)某一課題作專門深入系統(tǒng)的研究，鞏固、擴(kuò)大、加深已有知識(shí)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用已有知識(shí)獨(dú)立解決問題的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)也是學(xué)生走上國家建設(shè)崗位前的一次重要的實(shí)習(xí)。發(fā)酵工業(yè)，是生物工程的一個(gè)分支，而味精是三大發(fā)酵產(chǎn)品之一，味精是我國新興的發(fā)酵工業(yè)中規(guī)模最大的產(chǎn)品，在食品的生物技術(shù)領(lǐng)域中有重要地位。味精在食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、工業(yè)上都有廣泛應(yīng)用。我國的味精生

15、產(chǎn)和消費(fèi)居世界第一，具有較大的生產(chǎn)潛力。目前國內(nèi)外味精生產(chǎn)一般都采用發(fā)酵生產(chǎn)，味精發(fā)酵生產(chǎn)法的生產(chǎn)工藝已經(jīng)比較成熟，但由于味精在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，故味精生產(chǎn)的工藝仍需不斷更新以降低成本，提高質(zhì)量，適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需求。本文對(duì)味精發(fā)酵生產(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)行物料橫算、熱量衡算即設(shè)備的選擇。最后畫出工藝流程方框圖、發(fā)酵工段的帶控制點(diǎn)工藝流程圖和平面立面布置圖。在本次設(shè)計(jì)過程中，得到了曹新志老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的耐心幫助，并且查閱了許多參考書籍文獻(xiàn)，在此表示衷心感謝！由于本人水平有限，且經(jīng)驗(yàn)不

16、足，在設(shè)計(jì)過程中難免有錯(cuò)誤和疏漏之處希望老師批評(píng)指正，糾正作者的不做，改正錯(cuò)誤。設(shè)計(jì)人：韓曉強(qiáng) 2011年 五月 第一章 概 述1、味精的發(fā)現(xiàn) 盡管味精廣泛存在于日常食品中，但谷氨酸以及其它氨基酸對(duì)于增強(qiáng)食物鮮味的作用，在20世紀(jì)早期，才被人們科學(xué)地認(rèn)識(shí)到。 1907年，日本東京帝國大學(xué)的研究員池田菊苗發(fā)現(xiàn)了一種，昆布（海帶）湯蒸發(fā)后留下的棕色晶體，即谷氨酸。這些晶體，嘗起來有一種難以描述但很不錯(cuò)的味道。這種味道，池田在許多食物中都能找到蹤跡，尤其是在海帶中。池田教授將這種味道稱為：“鮮味”。繼而，他為大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸晶體的方法申請(qǐng)了專利。之后，味之素公司成立，致力于味精的生產(chǎn)與產(chǎn)品在日本市場(chǎng)

17、的銷售。“味之素”意味著“味覺的元素”。1947年，味精登陸美國市場(chǎng)，命名為：Accent flavor enhancer。2、味精的主要性質(zhì)味精是L-谷氨酸一鈉，帶有一個(gè)分子的結(jié)晶水。從發(fā)酵液中提取得到的谷氨酸僅僅是味精生產(chǎn)中的半成品。谷氨酸鹽與適量的堿進(jìn)行中和反應(yīng)，生成谷氨酸一鈉，其溶液經(jīng)過脫色、除鐵、除去部分雜質(zhì)，最后通過減壓濃縮、結(jié)晶及分離，得到較純的谷氨酸一鈉的晶體，不僅酸味消失，而且有很強(qiáng)的鮮味（閾植為0.3%）。谷氨酸一鈉的商品名就是味精或味素。 2.1、味精的物理性質(zhì)（1）性狀：味精是無色至白色的柱狀晶體性粉末。（2）分子式：C5H8NO4NaH2 結(jié)構(gòu)式：-OOC-CH2-C

18、H2-CH(NH3+)-COO-Na+H2O（3）結(jié)晶系 斜方晶系(rhombic system or orthorhombic system),柱狀八面體。（4）密度 粒子相對(duì)密度1.635；視相對(duì)密度0.800.83。（5）L-谷氨酸鈉的比旋光度： eq o(sup 6(20),sdo 2( D)（c+10,2.5mol/L HCl）（6）溶解度 味精易溶于水，不溶于乙醚丙酮等有機(jī)溶劑，難溶于酒精。 eq oac(,1) 在水中之溶解度：0 /100g水，20 /100水，40 /100g水，60 /100g水。 eq oac(,2) 在酒精中溶解度：見下表（7）pH 7.0 （10%水溶

19、液）。（8）全氮 7.48%。（9）熔點(diǎn) 195（在125以上易失去結(jié)晶水）。（10）吸濕性 溫度（） 10 20 30 50（11）味精的熱穩(wěn)定性 常溫100脫濕；100120120130結(jié)晶水放散；130170 170250脫水；240280 28（12）休止角（angle of repose）Q=4246 休止角含義：使味精結(jié)晶從料斗緩慢落到地面上，就堆積成圓錐體型，圓錐體的母線與水平面的夾角Q，成為休止角。 味精的化學(xué)性質(zhì)（1）化學(xué)名： L-谷氨酸單鈉一水化物(簡(jiǎn)稱MSG) 或2-氨基戊二酸單鈉-水化物，結(jié)構(gòu)式：HOOC-CH2-CH2-CH-COONaH2O NH2 IUPAC英文名

20、： sodium (2S)-2-amino-5-hydroxy-5-oxo-pentanoate.（2）化學(xué)反應(yīng) eq oac(,1)在鹽酸作用下生成谷氨酸（Glu）或谷氨酸鹽酸鹽（GluHCl）。C5H8NO4Na+HCl C5H9O4N+NaCl +HCl C5H9O4NHCl eq oac(,2)在強(qiáng)堿作用下可生成谷氨酸二鈉鹽，但加酸后仍可生成谷氨酸鈉。C5H8O4NNa+NaOH C5H7O4NNa2+H2O C5H7O4NNa2+HCl C5H7O4NNa+NaCl eq oac(,3)在水溶液中長時(shí)間加熱，可部分脫水生成吡咯烷酮羧酸鈉（通稱谷氨酸鈉Sodium pyroglutam

21、ate，簡(jiǎn)寫P-GluNa）。他在酸或堿的作用下仍可水解成谷氨酸鈉或谷氨酸：3、味精的營養(yǎng)價(jià)值首先，味精能增進(jìn)菜肴的鮮味，促進(jìn)食用者的食欲，能夠刺激消化液的分泌，有助于食物在體內(nèi)的消化吸收。其次，味精經(jīng)口食入后，很快在消化道被分解為谷氨酸進(jìn)入血液輸送到肌體各部，參與各種生理必須的蛋白質(zhì)的合成，谷氨酸是自然界存在的二十種氨基酸之一，是組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)。再次，谷氨酸還具有特殊功能，在人體內(nèi)起著十分重要的生理作用：(1)谷氨酸在人體內(nèi)通過轉(zhuǎn)氨酶的作用將其分子中的氨基轉(zhuǎn)移給丙氨酮酸，形成丙氨酸。(2)谷氨酸與血液中的氨形成無毒的谷氨酰氨，使血液中氨的濃度下降，減少氨中毒的危險(xiǎn)性。(3)谷氨酸在體內(nèi)

22、與胱氨酸、甘氨酸結(jié)合形成谷胱甘肽。該化合物是一種很有效的抗氧化劑，對(duì)于延續(xù)衰老，促進(jìn)疾病恢復(fù)均有好處。能夠分解體內(nèi)代謝過程中所產(chǎn)生的過氧化物，避免肌體遭受過氧化物的侵害，有利于維持身體健康。(4)谷氨酸在體內(nèi)能夠形成氨基丁酸，它是一種神經(jīng)遞質(zhì)，幫助神經(jīng)的傳導(dǎo)。4、味精產(chǎn)業(yè)的發(fā)展味精產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大致有三個(gè)階段：第一階段：1866年德國人HRitthasen(里德豪森)博士從面筋中分離到氨基酸，他們稱谷氨酸，根據(jù)原料定名為麩酸或谷氨酸（因?yàn)槊娼钍菑男←溊锾崛〕鰜淼模?908年日本東京大學(xué)池田菊苗試驗(yàn)，從海帶中分離到L谷氨酸結(jié)晶體，這個(gè)結(jié)晶體和從蛋白質(zhì)水解得到的L谷氨酸是同樣的物質(zhì)，而且都是有鮮味

23、的。第二階段：以面筋或大豆粕為原料通過用酸水解的方法生產(chǎn)味精，在1965年以前是用這種方法生產(chǎn)的。這個(gè)方法消耗大，成本高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)設(shè)備要求高，需耐酸設(shè)備。第三階段：隨著科學(xué)的進(jìn)步及生物技術(shù)的發(fā)展，使味精生產(chǎn)發(fā)生了革命性的變化。自1965年以后我國味精廠都采用以糧食為原料（玉米淀粉、大米、小麥淀粉、甘薯淀粉）通過微生物發(fā)酵、提取、精制而得到符合國家標(biāo)準(zhǔn)的谷氨酸鈉，為市場(chǎng)上增加了一種安全又富有營養(yǎng)的調(diào)味品，用了它以后使菜肴更加鮮美可口。5、味精的工業(yè)制備法目前常見的工業(yè)制備方法包括：蛋白質(zhì)水解法、人工合成法以及發(fā)酵法。蛋白質(zhì)水解法蛋白質(zhì)水解法也是較為常見的制備方法，但因?yàn)槠渲苽涞姆椒ㄐ枰?/p>

24、大量的糧食，因而相對(duì)發(fā)酵法為少用。其原理是將含有谷氨酸的蛋白質(zhì)進(jìn)行水解，將其中的谷氨酸提純后，重新溶于水中并中和，中和后再將谷氨酸鈉進(jìn)行提純得到結(jié)晶。由于組成蛋白質(zhì)的氨基酸有很多種，因此直接通過水解法得到的谷氨酸，僅僅是水解所得氨基酸的其中一小部分。因?yàn)槠溆嗟陌被釤o法得到利用（包括無法利用其中所含的碳、氫、氮等元素），所以其效率比較低。人工合成法人工合成法雖然不需要使用糧食，而是用非糧食的特定有機(jī)化合物，但是由于制備過程復(fù)雜，需要用到較昂貴的高溫高壓設(shè)備，成本較高，因此并不常用。發(fā)酵法發(fā)酵法是目前工業(yè)生產(chǎn)中的常用方法，因?yàn)槠涑霎a(chǎn)率較高，相對(duì)消耗糧食較少，設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低。其所使用的原料

25、包括來自淀粉類的碳源，以及尿素、氨等氮源，通過谷氨酸微球菌（Micrococcus glutamicus）和短桿菌屬（Brevibacterium）的這類能夠產(chǎn)生谷氨酸的菌種進(jìn)行發(fā)酵，獲得含有谷氨酸的中間產(chǎn)物。將中間產(chǎn)物用碳酸鈉、氫氧化鈉等含有鈉離子的水溶性堿性化合物進(jìn)行中和，最后提純得到谷氨酸鈉結(jié)晶。6、發(fā)酵法生產(chǎn)味精 首先由發(fā)酵法制得谷氨酸，谷氨酸與純堿成鹽后精制得到味精。谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)包括斜面種子培養(yǎng)、搖瓶擴(kuò)大培養(yǎng)和種子培養(yǎng)及發(fā)酵等階段，從發(fā)酵液中提取谷氨酸，將谷氨酸用碳酸鈉和，硫化鈉除鐵，活性炭脫色，過濾，濾液進(jìn)行真空濃縮，加入晶種使之結(jié)晶，過濾后即得產(chǎn)品l谷氨酸鈉，將它鋪成薄薄的一層

26、，進(jìn)烘房，在80下干燥10小時(shí)，干燥后的味精即可包裝谷氨酸發(fā)酵屬于通氣發(fā)酵，也是我國目前通氣發(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)。其生產(chǎn)工藝和設(shè)備都是非常典型的，本文對(duì)味精的生產(chǎn)工藝和主要設(shè)備作簡(jiǎn)要介紹，希望有助于了解通氣發(fā)酵工藝和主要設(shè)備的相關(guān)關(guān)知識(shí)。設(shè)計(jì)的主要類容為，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)容分成了三個(gè)部分：1 味精生產(chǎn)的工藝設(shè)備和選擇；2 發(fā)酵罐、種子罐及空氣分過濾器的設(shè)計(jì)與選型；3 發(fā)酵車間的

27、工藝流程和平面布置圖。由于本人水平有限，加之對(duì)先進(jìn)設(shè)計(jì)的了解甚少，設(shè)計(jì)中有很多不足的地方敬請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。第二章 全廠工藝論證1、發(fā)酵法生產(chǎn)味精流程整個(gè)味精生產(chǎn)過程可分為四個(gè)工藝階段：原料的預(yù)處理和淀粉水解糖的制備；種子的擴(kuò)大培養(yǎng)與谷氨酸的發(fā)酵；脯氨酸的提??；谷氨酸制取味精及味精成品加工。由這四個(gè)工藝階段，味精生產(chǎn)廠家一般就把味精生產(chǎn)分為以下四個(gè)車間：糖化車間發(fā)酵車間提取車間精制車間除以上四個(gè)車間外，為保障生產(chǎn)過程中對(duì)蒸汽的需求，同時(shí)還配置了動(dòng)力車間。動(dòng)力車間的工作原理就是燃燒鍋爐產(chǎn)生蒸汽把蒸汽通過供氣管路輸送到各個(gè)生產(chǎn)需求部位，以滿足各生產(chǎn)部位對(duì)熱量的需求。此外，為保障整個(gè)生產(chǎn)過程

28、中的用水量，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。味精生產(chǎn)的總工藝流程圖見下圖：菌種菌種斜面培養(yǎng)搖瓶擴(kuò)大培養(yǎng)種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)原料預(yù)處理水解過濾淀粉水解糖配料發(fā)酵空氣空氣壓縮機(jī)冷卻氣液分離過濾除菌等電點(diǎn)調(diào)節(jié)沉淀離心粗谷氨酸溶解中和制味精 母液細(xì)谷氨酸除鐵過濾脫色濃縮結(jié)晶離心小結(jié)晶干燥拌鹽粉碎粉狀味精大結(jié)晶干燥過濾成品味精 圖1 味精生產(chǎn)總工藝流程圖Fig. 1. The flow diagram of Monosodium glutamate production process2、原料預(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

29、時(shí)去除固體雜質(zhì)，防止機(jī)器磨損?；旧a(chǎn)過程如下：玉米清理浸泡粗碎胚的分離磨碎分離纖維分離蛋白質(zhì)清洗離心分離干燥淀粉。清理：清除玉米原糧中的雜質(zhì)，采用篩選方法；浸泡：浸泡可以軟化子粒、溶出水溶性物質(zhì)、出去附著的雜質(zhì)，控制溫度50，pH3.5，用0.2%二氧化硫浸泡48h，浸泡后玉米水分達(dá)到40%；粗碎：用盤式粉碎機(jī)，二次破碎，使胚全部脫落；胚的分離：使用分離槽；磨碎：第一次用錘碎機(jī)，第二次用金剛砂盤淀粉磨進(jìn)行磨碎；纖維的分離：采用篩選方法，用48含S2O0.05%的水洗；蛋白質(zhì)的分離：利用相對(duì)密度不同，用離心機(jī)分離；清洗：加水、攪拌、沉淀、流去清液，去除水溶雜質(zhì)；脫水：用900r/min立式離心

30、機(jī)脫水，至水分含量37%；干燥：用帶式干燥機(jī)將淀粉水分干燥至12%；成品整理：通過篩分和粉碎使成品粒度整齊。3、淀粉水解糖制備由于谷氨酸生產(chǎn)菌不能直接利用淀粉作為碳源，因而必須將淀粉水解為葡萄糖，才能供發(fā)酵使用。淀粉水解為葡萄糖先要進(jìn)入液化階段，然后再與糖化酶作用進(jìn)入糖化階段。目前，淀粉的糖化工藝主要采用酶解法。酶解法也稱雙酶法，是用淀粉酶和糖化酶將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖的工藝，分為兩個(gè)過程。第一，液化過程，即利用淀粉酶將淀粉液化,轉(zhuǎn)化為糊精及低聚糖,使蛋白質(zhì)分離。第二，糖化過程,及利用糖化酶將液化了的糊精及低聚糖進(jìn)一步水解化為葡萄糖。液化階段：首先利用 -淀粉酶將淀粉漿液化，降低淀粉黏度并將pa，

31、溫度維持在90，液化時(shí)間60min，碘色反應(yīng)呈棕色即可。然后130-140滅酶5-10min。經(jīng)板式換熱器冷卻到70以下，進(jìn)入糖化罐。從換熱器出來的熱水供配料和洗濾渣用。糖化階段：一定溫度下液化后的糊精及低聚糖在糖化罐內(nèi)將進(jìn)一步水解為葡萄糖。糖化過程需要加入糖化酶，糖化溫度控制在60左右，pH值，糖化時(shí)間32h。糖化結(jié)束后，將糖化罐加熱至80-854、種子擴(kuò)大培養(yǎng)種子擴(kuò)大培養(yǎng)是為了保證谷氨酸發(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)。在生產(chǎn)之前，技術(shù)人員經(jīng)過挑選將發(fā)酵菌種從保藏菌種中取出，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

32、發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的健壯的生產(chǎn)菌種。種子培養(yǎng)工藝 種子罐加料順序，配料池沖洗干凈，將水、葡萄糖、玉米漿、糖蜜、尿素、磷酸氫二鉀加入其中，用NaOH調(diào)PH值，取樣分析，加消泡劑，加水定容至刻度線，待打料，此過程中攪拌始終開啟。 空消 ：首先打開夾層蒸汽閥，升溫再打開內(nèi)層蒸汽閥，其次各路蒸汽閥打開升壓至0.2Mpa，連同分過濾器一同滅菌，空消過程每15分鐘排污一次。 實(shí)消 ：夾層預(yù)熱至98，內(nèi)層升溫至118，計(jì)時(shí)5分鐘保壓。保壓閥間斷開關(guān)3 5次，取樣口排料3 5次，并使各路考克充分排汽，降溫前整理好降溫系統(tǒng)。 培養(yǎng) ：溫度、風(fēng)量、罐壓三項(xiàng)指標(biāo)準(zhǔn)確無誤。5、谷氨酸發(fā)酵谷氨酸發(fā)酵開始前，首先必須配制

33、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200m在發(fā)酵過程中，氧、溫度、pH和磷酸鹽等的調(diào)節(jié)和控制如下：氧。谷氨酸產(chǎn)生菌是好氧菌，通風(fēng)和攪拌不僅會(huì)影響菌種對(duì)氮源和碳源的利用率，而且會(huì)影響發(fā)酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在發(fā)酵后期，加大通氣量有利于谷氨酸的合成。溫度。菌種生長的最適溫度為3032 。當(dāng)菌體生長到穩(wěn)

34、定期，適當(dāng)提高溫度有利于產(chǎn)酸，因此，在發(fā)酵后期，可將溫度提高到3437 。pH。谷氨酸產(chǎn)生菌發(fā)酵的最適pH在7.08.0。但在發(fā)酵過程中，隨著營養(yǎng)物質(zhì)的利用，代謝產(chǎn)物的積累，培養(yǎng)液的pH會(huì)不斷變化。如隨著氮源的利用，放出氨，pH會(huì)上升；當(dāng)糖被利用生成有機(jī)酸時(shí)，pH會(huì)下降。磷酸鹽。它是谷氨酸發(fā)酵過程中必需的，但濃度不能過高，否則會(huì)轉(zhuǎn)向纈氨酸發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)束后，常用離子交換樹脂法等進(jìn)行提取。發(fā)酵方法：發(fā)酵方法有間歇發(fā)酵方法和連續(xù)發(fā)酵。在本次設(shè)計(jì)中發(fā)酵設(shè)備為間歇操作，滅菌設(shè)備為連續(xù)操作。6、谷氨酸的提取在發(fā)酵液中，除含有谷氨酸外，還存在著菌體、殘?zhí)?、色素、膠體物質(zhì)及其他發(fā)酵副產(chǎn)物。谷氨酸發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)

35、酵液的溫度在3436，pH6.07.5，接近中性。整個(gè)發(fā)酵液外觀呈淺黃色漿狀，表面浮有少許泡沫。谷氨酸的提取的方法有，等電點(diǎn)法、離子交換法、金屬鹽法、離子交換膜電滲析法，一般采用等電點(diǎn)離子交換法，國內(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)難度大等問題，應(yīng)用上受到限制。本設(shè)計(jì)選用低溫濃縮等電點(diǎn)法。提取工藝具體如下： eq oac(,1) 發(fā)酵液現(xiàn)在45以下低溫減壓蒸發(fā)濃縮，真空度要求在92.1kPa以上，使谷氨酸含量達(dá)到12%14%。2將濃縮液降溫至8103繼續(xù)緩慢加硫酸調(diào)至pH3.2，將溫度降至044沉淀4h，離心分離得

36、濕谷氨酸，母液做復(fù)合肥料。該法具有工藝穩(wěn)定，操作方便，收率高，生產(chǎn)周期短，節(jié)約酸、堿，減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，但濃縮時(shí)要求真空度高，內(nèi)溫控制在45以下，不使菌體蛋白質(zhì)凝固。該工藝平均收率為84%左右，谷氨酸含量（干、純）95%左右。7、谷氨酸制取味精谷氨酸通過濃縮的發(fā)酵液，谷氨酸晶體雜質(zhì)高，為減輕后步工序負(fù)荷，必須進(jìn)一步提純，根據(jù)工業(yè)結(jié)晶理論，結(jié)晶是提純物料最有效的方法，可采取兩種方法，一種方法是型晶（粗谷氨酸），經(jīng)溶解重新結(jié)晶或型晶，因晶格的不同，除去晶體中的雜質(zhì)和色素，達(dá)到提純的目的。另一種方法是型晶，表面適度溶解后再重新結(jié)晶（仍然為型晶形），除去表面吸附的雜質(zhì)。前者夫酸純度高，后者夫酸純度低

37、，但具有一定的成本優(yōu)勢(shì)。 味精是L-谷氨酸一鈉，帶有一個(gè)分子的結(jié)晶水。從發(fā)酵液中提取得到的谷氨酸僅僅是味精生產(chǎn)中的半成品。谷氨酸鹽與適量的堿進(jìn)行中和反應(yīng)，生成谷氨酸一鈉，其溶液經(jīng)過脫色，除鐵，除去部分雜質(zhì)，最后通過減壓濃縮，結(jié)晶及分離，得到較純的谷氨酸一鈉的晶體，不僅酸味消失，而且有很強(qiáng)的鮮味。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。味精的干燥過程，國內(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

38、建筑要求較高，這樣均不如振動(dòng)式干燥床應(yīng)用效果好。 谷氨酸發(fā)酵采用淀粉原料，雙酶法糖化，中糖發(fā)酵，一次等電點(diǎn)提取工藝。第三章 物料衡算及熱量衡算1、谷氨酸發(fā)酵工藝 滅 無 壓縮機(jī)過濾除菌冷卻器維持罐連消塔預(yù)熱壓縮機(jī)過濾除菌冷卻器維持罐連消塔預(yù)熱器解 培 空 氣糖 養(yǎng) 氣 基 分離機(jī)發(fā)酵罐滅菌尿素（或液氨） 成 母液分離機(jī)發(fā)酵罐滅菌等電點(diǎn)罐 熟等電點(diǎn)罐滅菌 發(fā) 谷氨滅菌 消泡劑 酵 酸 液 圖2 谷氨酸發(fā)酵工藝流程示意圖1.2 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P(yáng)326表3 味精行業(yè)國家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，選用主要指標(biāo)如下表：表1 味精發(fā)酵工藝技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)名稱單位指標(biāo)數(shù)生產(chǎn)規(guī)模t/a500

39、0（味精）生產(chǎn)規(guī)格純度（%）99生產(chǎn)方法雙酶法糖化，中糖發(fā)酵，一次等電點(diǎn)提取年生產(chǎn)天數(shù)d/a320產(chǎn)品日產(chǎn)量t/d16倒罐率%發(fā)酵周期h4042生產(chǎn)周期h48種子發(fā)酵周期h810發(fā)酵初糖Kg/m396淀粉糖轉(zhuǎn)化率%95糖酸轉(zhuǎn)化率%50麩酸谷氨酸含量%90谷氨酸提取率%84味精對(duì)谷氨酸產(chǎn)率%112（2）主要原材料質(zhì)量指標(biāo) 原料玉米的淀粉含量為70%，含水14%。 （3）二級(jí)種子培養(yǎng)基（/L） 淀粉水解糖25g，玉米漿20g，菌體水解液60g，磷酸氫二鉀3.0g，硫酸鎂，硫酸錳0.2g，硫酸鐵0.2g，維生素B1400g，維生素H200g，尿素5g。（4）發(fā)酵培養(yǎng)基（/L） 淀粉水解糖150g，玉

40、米漿40g，磷酸氫二鉀4.5g，硫酸鎂，硫酸錳30mg，硫酸鐵30mg，維生素B1400g，維生素H600g，尿素5g。（5）二級(jí)種子培養(yǎng)接種量為1%。發(fā)酵培養(yǎng)接種量為%。（參考氨基酸工藝學(xué)味精工藝手冊(cè)）2、發(fā)酵車間的物料衡算計(jì)算每生產(chǎn)1000kg純度為100%的味精需耗發(fā)酵液量V1 式中 150發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度（kg/m3） 50%糖酸轉(zhuǎn)化率 84%谷氨酸提取率 99.5%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)率發(fā)酵液配置需水解糖量G1以純糖算,二級(jí)種液量V2 二級(jí)種子培養(yǎng)液所需水解糖量G2式中 25二級(jí)種液含糖量（kg/m3）生產(chǎn)1000kg味精需水解糖總量G為:耗用

41、原料量100g淀粉轉(zhuǎn)化成葡萄糖理論量為111g，故理論上耗用的原料玉米量G玉米為：式中 70%原料玉米含純淀粉量95%淀粉糖轉(zhuǎn)化率玉米漿耗用量菌體水解液耗用量磷酸氫二鉀耗量硫酸鎂耗量硫酸錳耗量硫酸鐵耗量維生素B1耗量維生素H耗量GH消泡劑耗量尿素耗量谷氨酸實(shí)際產(chǎn)量 式中 50%糖酸轉(zhuǎn)化率 1% 倒罐率 84%谷氨酸提取率2.2 5000t/a味精廠發(fā)酵車間的物料衡算結(jié)果根據(jù)上述生產(chǎn)1t味精（純度為100%）的物料衡算結(jié)果，可求得5000t/a味精廠發(fā)酵車間的物料平衡計(jì)算結(jié)果，具體結(jié)果見下表物料名稱生產(chǎn)1t味精（100%）物料量生產(chǎn)5000t/a味精(99%)物料量每日物料量發(fā)酵液（m3）7.1

42、8104二級(jí)種液（m3）1438發(fā)酵水解用糖（kg）21361.0810733672二級(jí)種培養(yǎng)用糖（kg）3.59104水解糖總量（kg）1.0810733784玉米原料（kg）1.4610745768玉米漿（kg）2.90106菌體水解液（kg）8.63104磷酸氫二鉀（kg）3.27105硫酸鎂（kg）1.08105硫酸錳（kg）2421硫酸鐵（kg）2421維生素B（kg）維生素H（kg）尿素（kg）3.66105谷氨酸（kg）10614000 生產(chǎn)5000t/a純度為99%的味精 每日所需的發(fā)酵液量為： 年用量23570432010-3（t）加98%的硫酸量為發(fā)酵液的3.6% 日用量2

43、357043.6%=（kg）10-3=4.62（m3）年用量32010-3=2715.4（t）98%硫酸相對(duì)密度分離前谷氨酸含量：1400084%=11760（kg） 式中 84%谷氨酸提取率谷氨酸分離洗水量 每日：1400020%=2800（kg）全年280032010-3=896（t）加晶種量（按發(fā)酵液0.2%計(jì)） 每日：2357040.2%=471.5（kg）全年32010-3=150.9（t）結(jié)晶后母液量 每日：235704+4717.34-14000=226421.34（kg）全年32010-3=72454.9(t) 2.4 5000t/a谷氨酸提取車間物料衡算表由上述計(jì)算，得出50

44、00t/a味精廠提取車間的物料衡算結(jié)果。具體如下表物料名稱每日物料量（）年物料量（t）原料（發(fā)酵）液235704結(jié)晶后母液量98%硫酸用量谷氨酸量1400044800分離洗水量2800896晶種投入量3、谷氨酸提取車間熱量衡算 （1）熱量衡算的意義a.通過熱量衡算，計(jì)算生產(chǎn)過程能耗定額指標(biāo)。應(yīng)用蒸汽等熱量消耗指標(biāo)，可對(duì)工藝設(shè)計(jì)的多種方案進(jìn)行比較，以選定先進(jìn)的生產(chǎn)工藝；或?qū)σ淹懂a(chǎn)的系統(tǒng)提出改造或革新，分析生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)合理性、過程先進(jìn)性，并找出生產(chǎn)上存在的問題。b.熱量衡算的數(shù)據(jù)是設(shè)備類型的選擇及確定其尺寸、臺(tái)數(shù)的依據(jù)。c.熱量衡算是組織和管理、生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)核算和最優(yōu)化的基礎(chǔ)。熱量衡算的結(jié)果有助于

45、工藝流程和設(shè)備的改進(jìn)，達(dá)到節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本的目的。（2）熱量的具體計(jì)算工藝技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：年產(chǎn)純度99%味精5000t；提取工藝在34h左右完成；成熟發(fā)酵液量235704kg； kJ/（kg）；母液量226421.34kg； kJ/（kg）；發(fā)酵液從30降到5需要14h左右；谷氨酸的比熱容1.189kJ/(kgK)；谷氨酸晶體溶解熱23.25（kJ/mol）；98%硫酸的溶解熱92（kJ/mol）； eq oac(,1) 原料液帶入熱量Q1Q1=m1c1T=23570430=（kJ）式中 c1原料液的比熱容， kJ/（kg）； T1原料液的溫度，； eq oac(,2) 隨母液帶走的熱量Q

46、2：Q2=m2c2T=5=（kJ）式中 c2 kJ/（kg）；T2母液的溫度； eq oac(,3) 隨晶體帶走的熱量Q3：Q3=m3c3T =140005=83230（kJ）式中 c2 kJ/（kg）；T2晶體的溫度； eq oac(,4) 硫酸對(duì)水的溶解熱量Q4：Q498%9892103=7806568 eq oac(,5) 谷氨酸結(jié)晶時(shí)放出的熱量Q5（kJ），數(shù)值等于谷氨酸溶解熱：Q52213334（kJ） eq oac(,6) 冷卻所帶走的熱量Q6：Q6=Q1-Q2-Q3+Q4+Q5=(kJ) eq oac(,7) 平均每小時(shí)冷卻帶走的熱量Q：Q= Q614=

47、（kJ）表3 8000t/a味精廠提取車間的熱量衡算表進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(tǒng)項(xiàng)目每天的熱量（kJ）項(xiàng)目每天的熱量（kJ）原料液母液硫酸溶解7806568晶體帶走83230晶體結(jié)晶2213334冷卻帶走合計(jì)合計(jì)第四章 設(shè)備設(shè)計(jì)選型1、發(fā)酵罐評(píng)價(jià)發(fā)酵罐技術(shù)性能的主要尺寸是體積氧系數(shù)KLa；平均經(jīng)濟(jì)性能的依據(jù)是溶氧效率g。當(dāng)前，我國谷氨酸發(fā)酵站統(tǒng)治地位的發(fā)酵罐仍是機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，即通用罐。主要是因?yàn)槠錃v史悠久，資料齊全，在比擬放大方面積累了較豐富的成功經(jīng)驗(yàn)，成功率高。選用機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐1.2生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定發(fā)酵罐容積的確定：選用100m3 生產(chǎn)能力的計(jì)算：現(xiàn)每天生產(chǎn)99%純度的味

48、精16t，谷氨酸的發(fā)酵周期為48h(包括發(fā)酵罐清洗、滅菌、進(jìn)出物料等輔助操作時(shí)間)。則每天需糖液體積為V糖 。每天產(chǎn)純度為99%的味精16t，每噸100%的味精需糖液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V0（發(fā)酵周期為48h）。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118 m3取公稱體積100 m3 發(fā)酵罐6個(gè)實(shí)際產(chǎn)量驗(yàn)算：富裕量 能滿足產(chǎn)量要求取高徑比 H：D=2：1（發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論） 則有：H=2D；解方程得： 取D=4mH=2D=8m；封頭高： 封頭高： 封頭容積 ：V封=8.35（m3）圓柱部分容積：V筒=3驗(yàn)算全容積V全：V全=V

49、全符合設(shè)計(jì)要求，可行。對(duì)谷氨酸發(fā)酵，每1m36000kJ/(m3h)。500 kJ/(m3h) 8。平均溫差tm： 32 3220 27125代入 對(duì)公稱容量100 m3的發(fā)酵罐，每天裝3換熱面積 選用六彎葉渦輪攪拌器 該攪拌器的各部分尺寸與罐徑D有一定比例關(guān)系攪拌器葉徑取d=1.3（m）葉寬 ：弧長：底距：盤踞 ：葉弦長：葉距 ：彎葉板厚：=12（mm）取兩擋攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速N2可根據(jù)50m3罐，攪拌直徑，轉(zhuǎn)速N1=110r/min。以等P0/V為基準(zhǔn)放大求得：參考生物工程設(shè)備 淀粉水解糖液低濃度細(xì)菌醪，可視為牛頓流體。計(jì)算Rem8 式中 D攪拌器直徑，D= N攪拌器轉(zhuǎn)速， 醪液密度，=105

50、0 kg/m3 醪液粘度， 10-3Ns/m2 將數(shù)代入上式：計(jì)算不通氣時(shí)的攪拌軸功率P0：式中 Np N D攪拌器直徑，D= 醪液密度，=1050kg/m3 代入上式：兩擋攪拌：計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率Pg 式中 P0不通風(fēng)時(shí)攪拌軸功率（kW），N軸轉(zhuǎn)速，N=95r/min D攪拌器直徑（cm），D33106106 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；106106（ml/min） 代入上式：求電機(jī)功率P電：采用三角帶傳動(dòng)1=0.92；滾動(dòng)軸承2=0.99，滑動(dòng)軸承3=0.98；端面密封增加功率為1%7；代入公式數(shù)值得：

51、空氣分布器：本罐采用單管進(jìn)風(fēng)，風(fēng)管直徑1334mm。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7 最高負(fù)荷下的耗水量W式中 Q總每1m3 cp冷卻水的比熱容，4.18kJ/（kgK） t2冷卻水終溫，t2=27 t1冷卻水初溫，t1=20 將各值代入上式冷卻水體積流量為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式中 W冷卻水體積流量，W=10-2m V冷卻水流速，v=1m/s代入上式：進(jìn)水總管直徑 ： 冷卻管組數(shù)和管徑：設(shè)冷卻管總表面積為S總，管徑d0，組數(shù)為

52、n，則：取n=8，求管徑。由上式得：查金屬材料表選取63無縫管9， ，認(rèn)為可滿足要求，。現(xiàn)取豎蛇管圈端部U型彎管曲徑為250mm，則兩直管距離為500mm，兩端彎管總長度為： 冷卻管總長度L計(jì)算：由前知冷卻管總面積現(xiàn)取無縫鋼管63，每米長冷卻面積為則:冷卻管占有體積： 每組管長L0和管組高度：另需連接管8m：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3，則：總占有體積為則筒體部分液深為：豎式蛇管總高 又兩端彎管總長，兩端彎管總高為500mm，則直管部分高度：則一圈管長： 每組管子圈數(shù)n0：現(xiàn)取管間距為，豎蛇管與罐壁的最小距離為，則可計(jì)算出攪拌器的距

53、離在允許范圍內(nèi)（不小于200mm）。.校核布置后冷卻管的實(shí)際傳熱面積：而前有F=m2，可滿足要求。 選用A3鋼材制作。 計(jì)算法確定發(fā)酵罐的壁厚S （cm）式中 P D發(fā)酵罐內(nèi)經(jīng)，D=400cm A3鋼的應(yīng)用應(yīng)力，=127MPa 焊接縫隙， C壁厚附加量（cm）式中 C11= C2為腐蝕余量，現(xiàn)取C2=2mm C3加工減薄量，現(xiàn)取C3=0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： （cm） D=400cm=127MPaC=0.08+0.2+0.1=0.38（cm） 接管的長度h設(shè)計(jì)：各接管的長度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：

54、按排料管計(jì)算：該罐實(shí)裝醪量3，設(shè)2h之內(nèi)排空，則物料體積流量發(fā)酵醪流速取v=1m/s;則排料管截面積為F物。管徑：取無縫管1334mm，125.mm118mm，應(yīng)合適。按通風(fēng)管計(jì)算，壓縮空氣在0.4MPa下，支管氣速為2025mv/(v-m)，為常溫下20，0.1MPa下的情況，要折算0.4MPa、30 狀態(tài)。風(fēng)量Q1取大值，利用氣態(tài)方程式計(jì)算工作狀態(tài)下的風(fēng)量Qf取風(fēng)速v=25m/s，則風(fēng)管截面積Ff為則氣管直徑d氣為：因通風(fēng)管也是排料管，故取兩者的大值。取1334mm無縫管，可滿足工藝要求。排料時(shí)間復(fù)核：物料流量Q=3/s，流速v=1m/s；管道截面積：，在相同的流速下，流過物料因管徑較原來

55、計(jì)算結(jié)果大，則相應(yīng)流速比為排料時(shí)間：發(fā)酵工廠設(shè)備常用支座分為臥式支座和立式支座。其中立式支座又分為三種：懸掛支座，支撐式支座和裙式支座。因本設(shè)備發(fā)酵罐大于75m32、種子罐同發(fā)酵罐，仍采用機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。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。 2.1 二級(jí)種子罐容積和數(shù)量的確定 eq oac(,1)二級(jí)種子罐容積的確定： 接種量為1.2，則種子罐容積V鐘2為 式中 V總發(fā)酵罐總?cè)莘e（m3） eq oac(,2)二級(jí)種子罐數(shù)量的確定： 種子罐與發(fā)酵罐對(duì)應(yīng)上料。發(fā)酵罐平均每天上3罐

56、，需二級(jí)種子罐4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。 eq oac(,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：簡(jiǎn)化方程如下： 整理后解方程得D=m則H=2D=2=（m）查得封頭高H封 罐體總高H罐：?jiǎn)蝹€(gè)封頭容量：V封=0.151（m3）封頭表面積： S封=m圓筒容量 ： 不計(jì)上封頭容積 ： 校核種子罐總?cè)莘eV總：比需要的種子罐容積 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a 發(fā)酵產(chǎn)生的總熱量：b 夾套傳熱系數(shù)：現(xiàn)取250kJ/（m2h）c 平均溫差

57、：發(fā)酵溫度32；水初溫2023，取21平均溫差：d 需冷卻面積F： e 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 ： 液深 ： 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：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=(m2)該設(shè)計(jì)夾套能提供的冷卻面積為S夾= m2S夾F，可滿足工藝要求。設(shè)備材料的選擇 同發(fā)酵罐，采用A3鋼制作壁厚計(jì)算 a 夾套內(nèi)罐的壁厚式中 D設(shè)備的公稱直徑，100cm m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=3 P E金屬材料的彈性模量9，

58、對(duì)A3鋼E=2105MPa C壁厚附加量，C=C1+C2+C3 L筒體長度，L=6將數(shù)值代入公式：取6mmb 封頭的厚度封：查發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論P(yáng)317表16 碳鋼橢圓封頭最大需用內(nèi)部壓力i 對(duì)于上封頭，取封=6mmii 對(duì)于下封頭，取封=8mmc 冷卻外套壁厚：查發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論P(yáng)314表13 碳鋼與普低鋼制內(nèi)壓圓筒壁厚，確定套=5mmd 外套封頭壁厚：查發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論P(yáng)316表15 橢圓形封頭（JBH5473），確定套封=6mm設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)a 擋板：根據(jù)全擋板條件，式中B1000=100mm D罐徑D10 Z擋板數(shù)：取Z6塊b 攪拌器：采用六彎葉渦輪攪拌器直徑：現(xiàn)?。喝~片

59、寬度：弧長：盤徑：葉弦長：攪拌器間距：底距：攪拌器轉(zhuǎn)速N2，根據(jù)50L罐，470r/min，使用P0/V為基準(zhǔn)放大，50L罐攪拌器直徑Di=112mm兩擋攪拌。c 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。i 計(jì)算Rem式中 D攪拌器直徑，m N攪拌器轉(zhuǎn)速， 醪液密度，=1050 kg/m3 醪液粘度， 10-3Ns/m2 將數(shù)代入上式：ii 計(jì)算不通氣時(shí)的攪拌軸功率P0： 式中 Np N D攪拌器直徑，D=m 醪液密度，=1050kg/m3 代入上式：兩擋攪拌iii 計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率Pg式中 P0不通風(fēng)時(shí)攪拌軸功率（kW）， N軸轉(zhuǎn)速，N=176r/min D攪拌器直徑（cm），D3=0.353106104 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。現(xiàn)取0.11；則106=105（ml/min）代入上式：兩檔攪板iv 求電機(jī)功率P電：采用三角帶傳動(dòng)1=0