1、年產1.5萬噸味精工廠發酵車間設計說明書引言味精是人們熟悉的鮮味劑，是L一谷氨酸單鈉鹽(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2cH(NH2)-COONa %0),具有旋光性， 有D型和L一型兩種光學異構體。味精具有很強的鮮味(閾值為0. 03%), 現已成為人們普遍采用的鮮味劑，其消費量在國內外均呈上升趨勢。1987 年3月，聯合國糧農組織和世界衛生組織食品添加劑專家聯合委員會第十 九次會議，宣布取消對味精的食用限量，再次確認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進行制造的,自從1956年日本 協和發酵公司用發酵法生產以后，發酵法生產迅速發

2、展，目前世界各國均 以此法進行生產。谷氨酸發酵是通氣發酵，也是我國目前通氣發酵產業中，生產廠家最 多、產品產量最大的產業。該生產工藝和設備具有很強的典型性，本文 對味精發酵生產工藝及主要設備作簡要介紹，以期有助于了解通氣發酵工 藝和主要設備的有關知識。設計內容為，了解味精生產中的原料預處理、發酵、提取部分的生產 方法和生產流程，根據實際情況來選擇發酵工段合適的生產流程，并對流 程中的原料進行物料衡算、熱量衡算及設備的選擇。最后，畫出發酵工段 的工藝流程圖和平面布置圖。整個設計內容大體分成三部分，第一部分主要是味精生產的工藝和設 備選擇；第二部分包括發酵罐、種子罐及空氣分過濾器的設計與選型；第

3、三部分是工藝流程和平面布置圖。由于我的水平有限，加之對先進設計的了解甚少，設計中有好多不足 的地方敬請各位老師和同學批評指正。1味精生產工藝1.1 味精生產工藝概述味精生產全過程可劃分為四個一匚藝階段:(1)原料的預處理及淀粉水解 糖的制備;(2)種子擴大培養及谷氨酸發酵;(3)谷氨酸的提取;(4)谷氨酸制取 味精及味精成品加工。與這四個工藝階段相對應味精生產廠家一般都設置了糖化車間、發 酵車間、提取車間和精制車間作為主要生產車間。另外，為保障生產過程 中對蒸汽的需求，同時還設置了動力車間，利用鍋爐燃燒產生蒸汽，并通 過供氣管路輸送到各個生產需求部位。為保障全廠生產用水，還要設置供 水站。所供

4、的水經消毒、過濾系統處理，通過供水管路輸送到各個生產需 求部位。味精發酵法生產的總工藝流程見圖lo圖1味精生產總工藝流程圖1.2 原料預處理及淀粉水解糖制備1.2.1 原料的預處理此工藝操作的目的在于初步破壞原料結構，以便提高原料的利用率， 同時去除固體雜質，防止機器磨損。用于除雜的設備為篩選機，常用的是 振動篩和轉筒篩，其中振動篩結構較為簡單，使用方便。用于原料粉碎的設備除盤磨機外，還有錘式粉碎機和輕式粉碎機。盤 磨機廣泛用于磨碎大米、玉米、豆類等物料，而錘式粉碎機應用于薯干等 脆性原料的中碎和細碎作用，根式粉碎機主要用于粒狀物料的中碎和細碎O1.2.2 淀粉水解糖制備在工業生產上將淀粉水解

5、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，才能供發酵使用。目前，國內許多味 精廠采用雙酶法制糖工藝。1.3 種子擴大培養及谷氨酸發酵種子擴大培養為保證谷氨酸發酵過程所需的大量種子，發酵車間內設 置有種子站，完成生產菌種的擴大培養任務。從試管斜面出發，經活化培 養，搖瓶培養，擴大至一級乃至二級種子罐培養，最終向發酵罐提供足夠 數量的健壯的生產種子。谷氨酸發酵開始前，首先必須配制發酵培養基，并對其作高溫短時滅 菌處理。用于滅菌的工藝除采用連消塔一維持罐一噴淋冷卻系統外，還可 采用噴射加熱器一維持管一真空冷

6、卻系統或薄板換熱器滅菌系統。但由于 糖液粘度較大，流動性差，容易將維持管堵塞，同時真空冷卻器及薄板加 熱器的加工制造成本較高，因而應用較少。發酵設備，國內味精廠大多采用機械攪拌通風通用式發酵罐，罐體大 小在5017到之間。對于發酵過程采用人工控制，檢測儀表不能及 時反映罐內參數變化，因而發酵進程表現出波動性，產酸率不穩定。由于谷氨酸發酵為通風發酵過程，需供給無菌空氣，所以發酵車間還 有一套空氣過濾除菌及供給系統。首先由高空采氣塔采集高空潔凈空氣， 經空氣壓縮機壓縮后導入冷凝器、油水分離器兩級處理，再送入貯氣罐， 進而經焦炭、瓷環填充的主過濾器和纖維分過濾器除菌后，送至發酵罐使 用。在北方地區由

7、于空氣濕度小、溫度低，還可采用空氣壓縮、冷卻過濾 流程，省去一級冷卻設備。1.4 谷氨酸的提取谷氨酸的提取一般采用等電點一離子交換法，國內有些味精廠還采用 等電點一鋅鹽法、鹽酸水解一等電點法及離子交換膜電滲析法提取谷氨 酸。但存在廢水污染大，生產成本高，技術難度大等問題，應用上受到限 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品為谷氨酸單鈉，即味精。粗品經提純、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。味精的干燥過程，國內許多廠家還采用箱式烘 房干燥，設備簡單，投資低，但操作條件差，生產效率低，不適應大規模

8、 生產的要求。也有的廠家使用氣流干燥技術，生產量大，干燥速度快，干 燥時間短，但干燥過程對味精光澤和外形有影響，同時廠房建筑要求較高, 這樣均不如振動式干燥床應用效果好。2發酵罐及種子罐的設計與選型2.1 味精工廠發酵車間的物料衡算2.1.1 工藝技術指標及基礎數據（1）查發酵工廠工藝設計概論P326表3味精行業國家企業標準， 選用主要指標如表1表1味精發酵工藝技術指標指標名稱單位指標數生產規模t/a15000 （味精）生產方法中糖發酵,一次等電點提取年生產天數d/a300產品日產量t/a50產品質量純度%99倒灌率%1.0發酵周期h48發酵初糖Kg/m3150淀粉精轉化率%95糖酸轉化率%4

9、8皴酸谷氨酸含量%90谷氨酸提取率%80味精對谷氨酸產率%112（2）主要原材料質量指標淀粉原料的淀粉含量為80%,含水14%o （3）二級種子培養基（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,泡故0.6,硫酸鎂0.002,硫酸亞鐵0.002。（4）發酵培養基（g/L）水解糖150,糖蜜4,硫酸鎂06 氯化鉀0.8, 磷酸氫二鈉0.2,硫酸亞鐵0.002,硫酸錦0.002,尿素（總尿）40,泡敵 0.6,植物油l.Oo（5）接種量為2% o2.1.2 谷氨酸發酵車間的物料衡算首先計算生產1000kg純度為100%的味精需耗用的原輔材料及其他物 料

10、量。（1）發酵液量VV, = 1000 （150 X 48% X 80% x 99% x 112%）=15.66（J）式中150發酵培養基初糖濃度（kg/m3）48%糖酸轉化率80%谷氨酸提取率99%除去倒灌率1%后的發酵成功率112%味精對谷氨酸的精制產率（2）發酵液配制需水解糖量Gi以純糖算，G =%xl50 = 2349（4）（3）二級種液量V2V, = 2%Vt =0.313（/）（4）二級種子培養液所需水解糖量G2G2 =25 匕=7.83 用式中25二級種液含糖量（kg/m3）（5）生產1000kg味精需水解糖總量G為:G = G +G2 =2356.8（）（6）耗用淀粉原料量理論

11、上，100kg淀粉轉化生成葡萄糖量為111kg,故理論上耗用的淀 粉量G淀濟為：G 淀粉=2356.8 +（80% x 95% xlll%）=2793.7（kg）式中80%淀粉原料含純淀粉量95%淀粉糖轉化率（7）尿素耗用量二級種液耗尿素量為V3匕=3.5匕=1.1（心）發酵培養基耗尿素為V,匕=40 匕=626.4fe）故共耗尿素量為627.5kg（8）甘蔗糖蜜耗用量二級種液耗用糖蜜量V5匕=20 匕=6.26（依）發酵培養基耗糖蜜量V6V6 = 4V, =62.64（心）合計耗糖蜜69.9kg（9）氯化鉀耗量GkoGkci =0.812.53（）（10）磷酸氫二鈉（Na2HPO4 - 7H

12、2O）耗量 G3G3 = 0.2V, =3.13（必）（11）硫酸鎂（MgSO4-7H2O）用量 G4G4 =0.6化 + 匕）=9.58（心）（12）消泡劑（泡敵）耗用量GsG5 = 0.6V, = 9.4的）（13）植物油耗用量G（,G6 =1.5 =23.5（kg）（14）谷氨酸（熬酸）量發酵液谷氨酸含量為：G x48%（l-l%）=1116.2fe）實際生產的谷氨酸（提取率80%）為：1116.2x80% = 893 （kg）2.1.3 15000t/a味精廠發酵車間的物料衡算結果由上述生產1000kg味精（100%純度）的物料衡算結果，可求得 15000t/a味精廠發酵車間的物料平衡

13、計算。具體計算結果如表2表2 15000t/a味精廠發酵車間的物料衡算物料名稱生產It味精(100%)的物料量I5000t/a味精生產的物料量每日物料量發酵液(m3)15.662.35 X105783二級種液(m3)0.313469515.65發酵水解用糖(kg)23493.52 X1071.17X105二級種培養用糖7.831.18X105391.5(kg)水解糖總量(kg)2356.83.53X10 了1.18X105淀粉(kg)2793.74.19X1071.40X105尿素(或液氨)627.59.41 X1063.14X104糖蜜(kg)69.91.05X1063495氯化鉀(kg)1

14、2.531.88X105626.5璘酸氫二鈉(kg)3.134.70 X104156.5硫酸鎂(kg)9.581.44X105479泡故(kg)9.41.40X105470植物油(kg)23.53.53X1051175谷氨酸(kg)8931.34X107446502.2設備設計與選型2.2.1發酵罐(1)發酵罐的選型選用機械渦輪攪拌通風發酵罐(2)生產能力、數量和容積的確定發酵罐容積的確定：選用200m3罐生產能力的計算：現每天生產99%純度的味精50t,谷氨酸的發酵周期 為48h(包括發酵罐清洗、滅菌、進出物料等輔助操作時間)。則每天需糖 液體積為V鈉。每天產純度為99%的味精50t,每噸1

15、00%的味精需糖液 15.66m3% =15.66x50 x 99% = 775.1 猛）設發酵罐的填充系數6=70%；則每天需要發酵需要發酵罐的總體積 為Vo （發酵周期為48h為=/4 = ZZ2dZ = U07.4(n?)Vz /發酵罐個數的確定：公稱體積為200m3的發酵罐，總體積為230 m3V()t _ 775.17x48-V. 24 - 230x0.7x24取公稱體積200m3發酵罐11個，其中一個留作備用。 實際產量驗算：230x0.7x515.66x99%x 300 = 15580.6(。)富裕量15580.6-1500015000= 3.9%能滿足產量要求（3）主要尺寸的計

16、算：取高徑比H： D=2： 1V 個=V筒 + 2V1：, = 230m3；則有:匕.=0.785D2 x 20 + 二x 2 = 230124H=2D；解方程得:1.57D3+0.263 =230D=50M(m)取 D=5mH=2D=10m；H. = ha + hb = 1300 (mm)封頭容積：V w=16,4 （m3） 圓柱部分容積：Vra=197m3驗算全容積V全：匕；=% + 2V, =197 + 2x16.4 = 229.8（m5）V全二丫全符合設計要求，可行。（4）冷卻面積的計算對谷氨酸發酵，每ln發酵液、每lh傳給冷卻器的最大熱量約為4.18X 6000kJ/（m3 h）。采

17、用豎式蛇管換熱器,取經驗值K=4.18X500 kJ/（m3h）。平均溫差Atm： t =!m . At, In- t23227 3220 vT代入At12-5=8對公稱容量200 m的發酵罐，每天裝5罐，每罐實際裝液量為審=155公）換熱面積=232.5（/）F _ Q _ 4.18 x 6000 X155- KA& - 4.4x500x8（5）攪拌器計算 選用六彎葉渦輪攪拌器。該攪拌器的各部分尺寸與罐徑D有一定比例關系攪拌器葉徑葉寬：弧長：底距：盤踮：葉弦長：葉距：彎葉板厚：取兩擋攪拌,Dt =弓=g = 1.67(1)取 d=1.7 (m)8 = 0.21=0.2xL7 = 0.34(7

18、)I = 0.375 = 0.375 xl.7 = 0.64(/k)C = g g = 1 7(?)dj = 0.75Df = 0.75 x 1.7 = 1.28(/?/)L = 0.25 ),. =0.25x1.7 = 0.43(/n)Y = D = 5(?)S =12 (mm)攪拌轉速N?可根據50m罐，攪拌直徑1.05m,轉速Ni=110r/mino以等P（）/V為基準放大求得:= 110x1.05T72/3=80(r/min)2/3（6）攪拌軸功率的計算淀粉水解糖液低濃度細菌醪，可視為牛頓流體。計算Rem_ DN。式中 D攪拌器直徑，D=1.7mQQN = = 1.33( s)N攪拌器

19、轉速， 60P醪液密度，P =1050 kg/m?U醪液粘度，M=1.3X10-3N s/m2 將數代入上式：Re,” = 1 72x133 XQ50 =3.1x1061041.3X10-3視為湍流，則攪拌功率準數Np=4.7計算不通氣時的攪拌軸功率Po：Po=NpMD5p式中NP在湍流攪拌狀態時其值為常數4.7N攪拌轉速，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:R = 4.7 xl.333xl.75 x 1050= 88.2x103W=88.2W兩擋攪拌：P0=2Pq =116 AkW計算通風時的軸功率PgP，ND，丫的P?=

20、2.25x10-3x - I (kW)式中Po不通風時攪拌軸功率(kW),= 176,42 =3.1X10N軸轉速，N=80r/minD攪拌器直徑(cm), D3=1.73X106=4.9X 106Q通風量(ml/min),設通風比VVm=0.11-0.18,取低限,如通風量變大，Pg會小，為安全。現取0.11；則 Q=155X0.11X106=L7X107 (ml/min)g008 =(1.7xlO7)008 =3.79代入上式：=2.25 x IO、*3.1x104 x80x4.9x1060.393.79=69,1伏卬)求電機功率P電：PR. =xl.01采用三角帶傳動n 1=0.92；滾

21、動軸承112=0.99,滑動軸承113=0.98；端 面密封增加功率為1%；代入公式數值得：L01 = 78.2(kW)69.1x 0.92x0.99x0.98（7）設備結構的工藝計算空氣分布器：本罐采用單管進風，風管直徑M33X4mm。擋板：本罐因有扶梯和豎式冷卻蛇管，故不設擋板密封方式：本罐采用雙面機械密封方式，處理軸與罐的動靜問題。冷卻管布置：采用豎式蛇管I最高負荷下的耗水量W。夕（，2 1 ）式中 Qa一一每lm3醪液在發酵最旺盛時，lh的發熱量與醪液總 體積的乘積。匚=4.18x6000 x 155 = 3.89 x 106(J/?)cP冷卻水的比熱容，4.18kJ/ （kg K）t

22、2冷卻水終溫，t2=27Cti冷卻水初溫，ti=20將各值代入上式3.89X106y =4.18x(27-20)=1.33 x 1。5 / g?) = 36.9(依 / s)冷卻水體積流量為3.69X10-2m3/s,取冷卻水在豎直蛇管中的流速為 lm/s,根據流體力學方程式，冷卻管總截面積S.e為：式中W冷卻水體積流量，W=3.69X 10-2m3/sV冷卻水流速，v= 1 m/s代入上式：c 3.69x10-2S口 =j= 3.69 x 10 -)進水總管直徑：4, = o.217(m)心 0.785 V 0.785 II冷卻管組數和管徑：設冷卻管總表面積為S總，管徑do,組數為n,則:

23、取n=8,求管徑。由上式得：”0.7853.69x10-2 8x0.785=0.077(/?)查金屬材料表選取小89 X 4mm無縫管，內=81，WHg=5A2kg/m , d內 d ,認為可滿足要求，平均=8011111 o現取豎蛇管圈端部U型彎管曲徑為300mm，則兩直管距離為600mm, 兩端彎管總長度為。：/() = 7tD = 3.14 x 600 = 1884 (mm)III冷卻管總長度L計算：由前知冷卻管總面積F = 232.5W2現取無縫鋼管689X4mm,每米長冷卻面積為入=3.14x0.08 xl = 0.25（w2）則：r F 232.5 八“/、L = = 930 （/

24、?/）F。0.257冷卻管占有體積：V = 0.785 X 0,0892 x 930 = 5.8（尸）IV每組管長Lo和管組高度：% = =轡=77.5（?）另需連接管8m：乙實=L + 8 = 930 + 8 = 938（帆）可排豎式直蛇管的高度，設為靜液面高度，下部可伸入封頭250mm。 設發酵罐內附件占有體積為05/,則：總占有體積為%=曝+%+%件= 155 + 5.8 + 0.5 = 161.3（m3）則筒體部分液深為：1613-164 =S 0.785 x52豎式蛇管總高H . = 7.4 + 0.25 =7.7（m）乂兩端彎管總長，0 =1884”?，兩端彎管總高為600mm,則

25、直管部分高度：h = 門 一600 = 7700 -600 =7100（nun）則一圈管長：/ = 2/? + /0 =2x7100 + 1884 = 16084 （mm）V每組管子圈數no：。= =常=5（圈）現取管間距為2.50外=2.5x0.089 =0.22（?），豎蛇管與罐壁的最小距離 為0.15m,則可計算出攪拌器的距離在允許范圍內（不小于200mm）。 VI.校核布置后冷卻管的實際傳熱面積：7=平均 L獎=3.14 x 0.08 x 938 = 235.6（J）而前有F=232.5nf, F實F ,可滿足要求。（8）設備材料的選擇【選用As鋼制作，以降低設備費用。（9）發酵罐壁厚

26、的計算計算法確定發酵罐的壁厚SS =個。f C （cm）2口1-P式中P設計壓力，取最高工作壓力的1.05倍，現取P=0.4MPaD發酵罐內經，D=500cm（o ） A3鋼的應用應力，（o ） =127MPa“一一焊接縫隙，巾=0.7C壁厚附加量（cm）c = g + c2 + C3式中C1鋼板負偏差，現取G=o.8mmC2為腐蝕余量，現取C2=2mmC3加工減薄量，現取C3=0C = 0.8+ 2 + 0 =） = 0.28（cm）0.4x5002x127x0.7-0.4+ 0.28 = 1.4（c/h）選用14mm厚A3鋼板制作。封頭壁厚計算：標準橢圓封頭的厚度計算公式如下:8 = -

27、+ C（cm）2西_0式中 P=0.4MPaD=500cm(O ) =127MPaC=0.08+0.2+0.1 =0.38 (cm)=0.7S =4*=)。+ 0.38 =2x127x0.7-0.4（10）接管設計接管的長度h設計：各接管的長度h根據直徑大小和有無保溫層，一般取 100-200mmo接管直徑的確定：按排料管計算：該罐實裝醪量155m3,設4h之內排空，則物料體積 流量Q = 3 = 0.0108（J / s3600x4發酵醪流速取，=lm/s;則排料管截面積為F粉。Q 0.0108/ 2、% =7=-j0.01）Fv. = 0.785c/2管徑:劇3即）d =0.785取無縫管

28、6 133 X4mm, 125.mm) 118mm,認為合適。按通風管計算，壓縮空氣在0.4MPa下，支管氣速為2025m/s。現通 風比0.10.18vvm,為常溫下20C, O.IMPa下的情況,要折算0.4MPa、 30 狀態。風量 Qi 取大值，& = 155 x 0.18 = 28（m3 /nin ）= 0.46（/n3 Is）.利用氣態方程式計算工作狀態下的風量Qf網八 azia 01 273 + 303 / )Qf = 0.46xx= 0.14(/n Is)0.35 273+207取風速v=25m/s,則風管截面積Ff為Ft =*=0.0056 （/）Ff = 0.785t/r（

29、則氣管直徑d氣為：,10.0056氣飛標T = ）因通風管也是排料管，故取兩者的大值。取M33X4mm無縫管，可 滿足工藝要求。排料時間復核：物料流量Q=0.0108m%,流速v=lm/s；管道截面積：F = 0.785 xO.1252 = 0.0123（/），在相同的流速下，流過物料因管徑較原來計算結果大，則相應流速比 為P = &=。01。8 =0.88（倍）Fv 0.0123x1排料時間：y2x0.88 = 1.8 （11）支座選擇選用裙式支座2.2.2種子罐發酵所需的種子從試管斜面出發，經活化培養，搖瓶培養，擴大至一 級乃至二級種子罐培養，最終向發酵罐提供足夠數量的健壯的生產種子。 種

30、子罐冷卻方式采用夾套冷卻。（1）二級種子罐容積和數量的確定二級種子罐容積的確定：接種量為2%計算，則種子罐容積V鐘2為：v種2 = Kj X 2% = 230 X 2% = 4.6（n?）式中 V總一一發酵罐總容積（nP）二級種子罐個數的確定：種子罐與發酵罐對應上料。發酵罐平均每天 上5罐，需二級種子罐6個。種子罐培養8h,輔助操作時間810h,生產 周期1618h,因此，二級種子罐6個已足夠，其中一個備用。主要尺寸的確定種子罐仍采用幾何相似的機械攪拌通風發酵罐。H： D=2： 1,則種子罐總容積量V%為:0=4+2V封簡化方程如下：V =2xD3+ 0,7852x2D = 4.6(，)整理后

31、1.57D3+0.26D3 =4.6解方程得D= 1.4m則H=2D=2XI.4=2.8 (in)查得封頭高H5；,=350 + 25 = 375 (mm)罐體總局H&：H 雄=2”封 +=2x375+2800 = 3550()單個封頭容量：Vw=0.398 (nf)封頭表面積：S w=2.23m2圓筒容量：V. =0.785D2x2Z) = 4.31(m5)不計上封頭容積：V；湫=匕寸 + 匕4=4.13+0.398 = 4.53(3)校核種子罐總容積V%：V忌=2 匕;+ E; =2x0.398 + 4.13 = 4.93(/w3)比需要的種子罐容積4.6 大，可滿足設計要求。冷卻面積的計

32、算采用夾套冷卻 I發酵產生的總熱量：Q( =4.18x6000x155x2%= 7.78x104(Z:J/?)II夾套傳熱系數：K =4.18x(150 250J/(w2 /)現取 K=4.18X220kJ/ (m2 h )III平均溫差：發酵溫度32；水初溫2023,取23；水終溫27 ,則平均溫差：IV需冷卻面積F：778x10”1心)KAt,tl 4.18x220x7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：。* =建陽 m)Sy.- 0.785x1.4液深：H, =Hli+H0 = 375 +1760 = 2135 (nun)夾套可能實現的冷卻面積為封頭表標面積

33、S封與圓筒被液體浸沒的筒 體為表面積S算之和：% =S筒 +5封=;zDo+S封= 3.14x1.4x1.76 + 2.23 = 13.6(m2)夾套高度應不高于動態時的液面高度，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(nf)該設計夾套能提供的冷卻面積為S夾=13.6 m2SQ F,可滿足工藝要求。設備材料的選擇采用A3鋼制作壁厚計算I夾套內罐的壁厚mPL、26ED式中D設備的公稱直徑，140cmm外壓容器的穩定系數，與設備的起始橢圓度有關，在我國，m=3P設計壓力，與水壓有關，P=0.4MPaE金屬材料的彈性模量，對A3鋼E=2義103MPaC壁厚附加

34、量，C=Ci+C2+C3=0.08+0.1 +0=0.18筒體長度，L=110c m將數值代入公式:S = 140x+ 0.18 3x0.4x110 、Z = 0.5I擋板：根據全擋板條件，。式中 B擋板寬度8= (0.1-0.12) D=0.1 X 1400= 140mmD罐徑 D= 1400mm擋板數:Z=0.5= 0.5xB1400 c=140取Z=6塊Il攪拌器：采用六彎葉渦輪攪拌器直徑：Di = 0.30.35D現取:0.35 D = 0.35 xl400 = 490葉片寬度:/? = 0.2Di = 0.2 x 1400 = 280”弧長:r = 0.375 Di = 0.375

35、x 1400 = 525 nun盤徑:(P = 0.750, = 0.75 X1400 = 1050 mm葉弦長:I = 0.25 )r = 0.25 x 1400 = 350 mm攪拌器間距:Y = 490底距:b = 49。，攪拌器轉速N2,根據50L罐,470r/min,使用P/V為基準放大,50L罐 Ni=470r/min,攪拌器直徑Di=112mmN, = N4D,2/32/3=176(/7min)兩擋攪拌。III攪拌軸功率的計算淀粉水解糖液低濃度細菌醪，可視為牛頓流體。i計算Rem網D27Vp式中D攪拌器直徑，D=0.49m?/ = = 2.93（/75）N攪拌器轉速，60P醪液密

36、度，P=1050 kg/m3M醪液粘度，U=1.3X 10-3Ns/nr 將數代入上式：0.49 2 x 2.93x10501.3x10-3= 5.68x105104視為湍流，則攪拌功率準數Np=4.7 ii計算不通氣時的攪拌軸功率Po：P0=NpN3D5P式中 Np在湍流攪拌狀態時其值為常數4.7N攪拌轉速，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: 尼=4.7x2.93-x0.495x 1050 = 3.5xl0W=3.5AW兩擋攪拌/=20。=7kWiii計算通風時的軸功率PgA = 2.25 x 10 * 今* （攵卬

37、）式中Po不通風時攪拌軸功率（kW）,8=7? =49N軸轉速，N=176r/minD攪拌器直徑（cm）, D3=0.493X106=1.12X 105Q通風量（ml/min）,設通風比VVm=0.1取低限,如通風量變大，Pg會小，為安全。現取0.11;則Q=3.1 X0.11X 106=3.41 X 105 (ml/min)eo.o8 =(3.41 xlO5)008 =2.77代入上式：= 2.25x10-3x49x176x1.12x10IT!= 4.83(AW)iv求電機功率P電：P、4=xl.01采用三角帶傳動n 1=0.92；滾動軸承112=0.99,滑動軸承n3=0.98；端 面密封

38、增加功率為1%;代入公式數值得：4.83x0.92x0.99x0.98L01 = 5.47(kW)IV進風管：該管距罐底2560mm之間，現取30mm向下單管。通風管管徑計算：設罐壓0.4MPa,發酵溫度t=32,風速v=20m/s, 通風量為0.18VVm,常壓下to=2O,送風量V為：V = 3.1x0.18 = 0.56(J /mi )將通風換算成工作狀態，求通風管直徑5273 + f273+0.785x vx600.56x% 吧0.4 2930.785x20x60=0.012(/7?)= 12(mm)圓整，查發酵工廠工藝設計概論，P3”表無縫鋼管(YB231-70), 管徑采用25X3

39、mm，內徑25-2X3=19 mm大于12 mm,可滿足生產要求。VI進出物料管:該管為物料進口，管底距罐底2560mm之間,現取30mm 向下單管。按輸送物料算:20min送完3.12物料則物料流量為八=. -1= 0.0026m3 /s物 20x60管道截面為F,物料流速為v=0.5lm/s,現取v=0.5m/s,則:/=殳=變竺 = 0.0052（。/）設管徑為：d、= 0.08（w）圓整，查發酵工廠工藝設計概論，P3I3表12,無縫鋼管（YB231-70）, 管徑采用108X4mm ,內徑108-2X4=100 in in大于80 mm,可滿足生產要 求。VII冷卻水管：由前知需冷卻熱

40、量&- = 7.78x104。/，冷卻水溫變化23 27,水比熱容7=以4.18。/（必）則耗水量W為:QCh (Zl -Z2)7.78xl044.18x(27-23)= 465% 奴/)取水流速v=4m/s；d =則冷卻管直徑為I 1.2925 4x0.785=0.64(?)支座選型選用支撐式支座（2） 一級種子罐一級種子罐的選型選用機械攪拌通風發酵罐一級種子罐容積和數量的確定種子罐容積的確定：接種量按2%計算，則種子罐容積V仙為匕啊=V種2 X 2% = 4.6 x2% = 0.092 （加3）故選用公稱體積為100L的發酵罐，發酵罐的主要尺寸為：罐內徑 400mm,圓柱高800mm,封頭

41、高125mm,罐體總高1050mm,封頭容積 H.5L,圓柱部分容積100L,不計上封頭的容積112L,全容積123L,攪 拌槳直徑135mm。冷卻選用夾套冷卻”。一級種子罐個數的確定：一級種子罐與二級種子罐對應上料。二級種 子罐平均每天上5罐，需一級種子罐6個。種子罐培養8h,輔助操作時 間810h,生產周期1618h,因此，一級種子罐6個已足夠，其中一個備 用。2.2.3空氣分過濾器（1）二級種子罐分過濾器：二級分過濾器風量的計算：V = 3.1xO.18x X X = 0.002赤P / s） = 0.144（m3/min） 0.4 293 607查生物工程設備P389表3-1-9 JL

42、S-D型空氣過濾器技術特性，選 用JLS-D-025型空氣過濾器，過濾能力0.25m3/min,外型尺寸少75X520mm, 重量5kg,進出口管徑6 20X20,與種子罐進風口不一致，可采用法蘭變 徑即可。過濾能力025m3/min大于。144m3/min,能滿足生產要求。數量 與二級種子罐數量一致，共6只。（2） 一級種子罐分過濾器：一級分過濾器風量的計算：V = 0.092x0.18x X X = 0.000071 /0 = 0.0043 /min） 0.4 293 60/查生物工程設備P.89表3-1-9 JLS-D型空氣過濾器技術特性，選 用JLS-D-001型空氣過濾器，過濾能力O

43、.OlnT/min,外型尺寸6 22X 150mm, 重量0.2kg,進出口管徑“6X1,與種子罐進風口不一致，可采用法蘭變 徑即可。過濾能力0.01mmin大于0.0043m3/min,能滿足生產要求。數量 與一級種子罐數量一致，共6只。（3）發酵罐分過濾器分過濾器濾層直徑計算：式中V通過發酵罐分過濾器的空氣流量(0.4MPa下)V = 155xO.18x0.1 305 1xx 0.4 293 60= 0.12(w3/5)Vs通過分過濾器的氣速，現取0.2m/s則分過濾器直徑：。濾層=I 4x0.12A1 3.14x0.2=0.874 (m)D過邇器=1/ 13濾層0現取：過污器=L3j1. =1.3x0.874 = 1.136 (m)查金屬材料表，選無縫鋼管，或用鋼板卷制。圓整倒推薦值:D過泄第=1200mm分過濾器的壁厚