年产3万吨味精工厂初步工艺设计.doc

年产3万吨味精工厂初步工艺设计 本 科 毕 业 设 计 题 目: 年产2.2万吨味精工厂初步工艺设计 毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)题目:年产2.2万吨味精工厂初步工艺设计。毕业设计(论文)内容:味精生产工艺流程的物料衡算、热量衡算、水衡算以及味精生产主要工艺流程工序的设计、设计味精生产的主要设备(发酵罐)的设计。毕业设计(论文)专题局部:味精生产的工艺设计和发酵罐的设计。 起止时间: 2021年 3月-2021年 6月 指导教师: 签字 年 月 日 教研主任: 签字 年 月 日 学院院长: 签字 年 月 日 摘 要 本设计是年产2万吨味精工艺设计;以玉米淀粉为原料水解生成葡萄糖、利用谷氨酸生产细菌进行碳代谢、生物合成谷氨酸、谷氨酸与碱作用生成谷氨酸一钠即味精为主体工艺,进行物料衡算、热量衡算、水衡算和发酵罐选型计算,并绘制了发酵罐结构图,发酵流程图,全厂平面布置图糖化流程图,提取与精制流程图. 设计的结果和目的主要是通过工艺流程及相关设备进行计算,设计出一个具有高产量,低能耗,污染小的现代化味精生产工厂。 本次设计是通过对味精生产的四个工艺流程的物料、热量和水进行了衡算和发酵罐选型计算,得到可行的数据,并且据此选取了适宜的发酵生产设备以及合理的工艺流程进行味精的工厂生产,从而提高味精生产的质量和产量,降低了生产的本钱,既为味精的工厂化生产的进步提供合理的理论依据,又为环境保护和可持续开展提供重要的数据支持,因此此次味精工厂初步工艺设计是较为必要的. 通过一系列计算,我们得出了此次毕业设计所需的重要数据:玉米淀粉为原料日产100% MSG 68.75吨,每日消耗的86%的玉米淀粉质量为102.12吨,日运转糖化罐2罐,投放料2罐次。 本次设计采用7台公称容积为200立方米的机械搅拌式发酵罐进行发酵,日运转6台。该发酵罐的具体技术参数为:高度为9.54m,罐体总高14.41m,罐身厚度14mm,封头壁厚16 mm,选用六平叶涡轮式搅拌器,搅拌器转数140r/min,搅拌轴功率2156kw,罐内工作压力0.15MPa。总蒸汽量330.4t/d,平均量13.8t/h,顶峰时用量36.9t/h。日供给新鲜水12766.1t,二次水15413t/d,凝结水131.01t/d,每日排水15256t。从而完成了年产2.2万吨味精工厂初步工艺设计。 由于此次味精工厂设计仅限于理论计算和模拟的运行数据,对于现实的生产只存在指导和借鉴意义,其实用性有待在生活生产中进行进一步可行性测试和研究.关键词:味精;发酵;工艺设计; 发酵罐;Annual production capacity of 22000 tonsof monosodium glutamate factory preliminary process designAbstract The design is an annual output of 22,000 tons of monosodium glutamate for material balance calculation , heat balance calculation, water balance calculation and the selection calculation of fermentor, process design; To hydrolysis of corn starch as raw materials to generate glucose, glutamic acid producing bacteria to use carbon metabolism, biosynthesis of glutamic acid , glutamic acid and alkali to form a sodium glutamate or MSG is the main process, for material balance calculation , heat balance calculation, water balance calculation and the selection calculation of fermentor, and mapped the structure of fermentation tank, fermentation process with control point map, the factory floor plan , saccharification process map and the process map of extraction and purification The result of the design and the destination of the process is to conceive a high yield, low energy consumption and the production of small pollution MSG plant modernization This design is to get the feasible data through the four phase calculation, including the material balance calculation , heat balance calculation, water balance calculation and the selection calculation of fermentor, based on which we chose the factory of suitable fermentation production equipment and the reasonable technological processes to produce, in order to improve the quality and output and to low the cost at the same time, both giving the reasonable theory base to the progress of factory production of monosodium glutamate and providing the data support to the environment protection and sustainable development .So, the factory preliminary process design is comparative necessary. After a series of calculation, we gain the following important data required for this design: the mass of the 100% MSG with corn starch as raw material is 68.75 t, the mass of 86% corn starch is 102.12t, the number of tank needed to work is 2, which demands of 2 times of filling. This design adopts 7 mechanical agitated fermentor with the nominal of 200m3 to ferment, with 6 operating a day.This kind of fermentor technical parameters is as follow : The height is 9.54mm, the main height of can body is 14.41mm, the thickness is14 mm, the thickness of end socket is16 mm, the revolving speed is 140r/min, the shaft power is2156 kw, the working pressure inside the tank is 0.15MPa. The total quantity of steam is330.4 t/d, the average is 13.8t/h, peak consumption is36.9 t/h. the fresh water is2766.1 t/d, secondary water is15413 t/d, condensed water130.1 is t/d, draining water a day is 15256t. Then, we accomplish the design. Because of being curbed by the theory calculation and the process data, this design is only to guide the actual production, its practical applicability is waited to being further test and research Key Words: MSG; Fermentation ; Process Design ; Fermentor;目录摘要Abstract引言21.文献综述21.1 味精的理化性质21.2 味精生产常用设备及常用菌种31.3 味精的生产方法31.3.1 蛋白质水解法31.3.2 合成法31.3.3发酵法41.4 我国未经开展现状及方向41.5本设计的意义及目标42.全场设计概论62.1 味精的设计依据及主要技术参数62.1.1 味精的产品规格62.1.2 味精工厂设计的主要技术参数72.2 味精生产预采用的工艺流程83.根底恒算93.1 物料恒算93.1.1 生产过程的总物料衡算93.1.2 制糖工序的物料衡算113.1.3 连续灭菌和发酵工序的物料衡算133.1.4 谷氨酸提取工序的物料衡算153.1.5 精制工序的物料衡算163.2 热量衡算183.2.1 液化工序热量衡算183.2.2 糖化工序热量衡算203.2.3 连续灭菌和发酵工序热量衡算20 谷氨酸提取工序冷量衡算243.2.5谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程的热量衡算253.2.6 枯燥过程的热量衡算273.2.7 生产过程耗用蒸汽衡算汇总294.水平衡304.1 糖化工序用水量304.2 连续灭菌工序用水量304.3 发酵工序用水量使用新鲜水304.4 提取工序用水量314.5中和脱色工序用水量314.6 精制工序用水量314.7 动力工序用水量324.8用水量汇总325.发酵罐及其附属设备345.1罐体345.1.1罐体主要尺寸比例345.1.2罐的容积计算355.2搅拌器和挡板375.2.1搅拌器375.2.2档板395.3空气分布装置395.4罐的换热装置395.4.1罐的换热装置的形式395.4.2换热面积的计算405.5轴封装置,联轴器和轴承415.5.2联轴器和轴承425.6消 泡 装 置425.7传 动 装 置435.8溶氧速率和溶氧系数435.8.1溶氧系数的计算435.8.2溶氧系数的换算445.9 发酵罐技术性能表45参考文献致谢引言 味精是调味剂的一种,主要成分为谷氨酸钠。味精的主要作用是增加食品的鲜味,在中国菜里用的最多,也可用于汤和调味汁。味精又名味之素,学名谷氨酸钠。成品为白色柱状结晶体或结晶性粉末,是目前国内外广泛使用的增鲜调味品之一。其主要成分为谷氨酸和食盐。 味精的生产历史悠久,生产方法也不尽相同,但是随着社会的开展,人们对味精的需求量也在不断上升,但是味精的生产必然会造成一定的环境压力,为了调节好味精大批量生产和环境保护二者之间的关系,我们有必要探索一条既有较低的生产本钱,从而实现较高的经济价值,又能够取得较好的环境保护效果的现代化味精生产之路,以满足现代社会对味精的需求,实现可绿色的持续开展。 想要实现味精的低本钱低污染,就必须实现规模化工厂生产,实际经验说明,只有万吨级以上的味精工厂生产,才能实现这个目标,因此本设计进行年产2.2万吨味精工厂初步工艺设计就是为了在理论上和对现实模拟的根底上给出数据和理论支持,因此该设计具有一定的用价值和环保意义。 由于我们的水平有限,加之由于对先进设备和技术的了解程度有限,本设计中有许多不尽如人意的地方恳请各位老师和同学们批评指正。共同学习共同进步。1.文献综述 尽管味精广泛存在于日常食品中,但谷氨酸以及其它胺基酸对于增强食物鲜味的作用,在20世纪早期,才被人们科学地认识到。 1907年,日本东京帝国大学的研究员池田菊苗发现了一种,昆布汤蒸发后留下的棕色晶体,即谷氨酸。这些晶体,尝起来有一种难以描述但很不错的味道。这种味道,田在许多食物中都能找到踪迹,尤其是在海带中。池田教授将这种味道称为“鲜味,为大规模生产谷氨酸晶体的方法申请了专利1。 味精,学名谷氨酸钠。其开展大致有三个阶段: 第一阶段:1866年德国人里德豪森博士从面筋中别离到氨基酸,他们称谷氨酸,根据原料定名为麸酸或谷氨酸因为面筋是从小麦里提取出来的。1908年,池田菊苗试验,从海带中别离到L?谷氨酸结晶体,这个结晶体和从蛋白质水解得到的L?谷氨酸是同样的物质,而且都是有鲜味的。 第二阶段:以面筋或大豆粕为原料通过用酸水解的方法生产味精,在1965年以前是用这种方法生产的。这个方法消耗大,本钱高,劳动强度大,对设备要求高,需耐酸设备。 第三阶段:随着科学的进步以及生物技术的开展,使味精生产发生了革命性的变化。自1965年以后我国味精厂都采用以粮食为原料大米、甘薯淀粉、提取、精制而得到符合国家标准的谷氨酸钠,为市场上增加了一种平安又富有营养的调味品用了它以后使菜肴更加鲜美可口2。 1.1 味精的理化性质 主要成分为谷氨酸钠。要注意的是如果在100°C以上的高温中使用味精,鲜味 剂谷氨酸钠会转变为焦谷氨酸钠,焦谷氨酸钠虽然对人体无害,但是焦谷氨酸钠没有鲜味,会使味精鲜味丧失。还有如果在碱性环境中,味精会起化学反响产生一种叫谷氨酸二钠的物质。所以要适当地使用和存放3。谷氨酸钠是一种氨基酸谷氨酸的钠盐。是一种无嗅无色的晶体,在232°C时解体熔化。谷氨酸钠的水溶性很好,溶解度为74克谷氨酸钠4。 化学式为C5H8O4NNa?H2O 摩尔质量187.13g mol-1 1.2 味精生产常用设备及常用菌种 常用设备: 糖化设备:水解锅 糖化罐 连续液化喷射器 培养基连消设备:维持罐 连消塔 热交换器 3 空气净化除菌设备:空气压缩机 空气换热器 气液别离器 空气过滤器 4 发酵罐5 等电点罐6 中和脱色槽 树脂交换柱7 真空结晶罐 8常用容器设备:整体玻璃钢制容器41.3 味精的生产方法1.3.1 蛋白质水解法 以蛋白质水解法为例: 以植物蛋白,如面筋等为原料,参加酸后进行水解,使原料中的植物蛋白水解成多种氨基酸,然后别离出谷氨酸,再制成味精,此法为传统工艺5。1.3.2 合成法 主要包括以糠醛,丙烯晴和环戊二烯为原料的合成法等。 该法的优点是不用粮食,采用石油废气,但生产过程中需用高压200大气压、高温120°C以上、有毒氯氰酸、易燃溶剂。设备投资大比发酵法高1倍以上,生产工艺复杂、危险等。半成品消旋谷氨酸还要进行分割,年产量少于5000t者不经济。故生产上很少使用6。 该原料来源广阔,可利用各种淀粉或野生物淀粉、甘蔗、糖蜜、甜菜糖蜜、石油化工产品醋酸、乙醇等。而且设备一般,腐蚀性低,劳动强度小,可自动化、连续化生产、收率高、本钱比水解法低3050%等优点。因此,发酵法是目前生产味精的主要方法71.4 我国未经开展现状及方向 我国味精生产历史比拟悠久,最早使用的生产工艺是谷脘水解法,但该法会产生大量废水并对环境造成极大污染。上世纪50年代初日本率先创造用工业微生物发酵法生产谷氨酸的新工艺,并以此取代了谷脘水解法老工艺8。 我国直到1965年才实现谷氨酸的发酵法生产新途径。我国作为世界第一粮食生产大国,淀粉在国内不仅价格低廉而且能确保供给,而且淀粉作为生产谷氨酸的起始原料,其价格远远低于谷脘粉,因此,该新法在我国的普及还是有较大优势的9。 从全国味精产量来看,在1965年前我国味精总产量不过区区几千吨,而2005年我国味精总产量已达惊人的118万吨,40年间整整增长了近300倍之多。即使在世界味精发祥地的日本也没有这样高的增长速度。据国内有关部门估计,至2005年,我国味精产量及谷氨酸发酵能力均占全球同类产品产量的3/4的份额10。 想要做精做强,须另辟蹊径,由于味精为微利产品,只有生产规模越大,厂家才能真正盈利,和产业的稳定开展,是我国味精生产更有竞争力11。 意义 基于味精需求量之大、前景之好,本毕业设计选题为年产2.2万吨味精生产工艺初步设计。工艺是要不断创新、不断寻求更高效合理的生产途径及更环保的生产方法的,而原有味精生产工艺在某些方面不够理想,因此在这里加以改良,并在原有味精生产工艺根底上开发结合新工艺、新技术,使味精的生产在某些方面到达一个突破,使整个流程更加完善12。 目标 通过对上述研究内容的探索与研究,到达对味精工厂初步工艺设计关于如下方面的了解: 1原料粉碎、液化、糖化、扩培、发酵、提取、精制、污水处理。 2与上述工序配套的设备、自控、电气、土建、给排水管道等13。 味精的设计依据及主要技术参数2.1.1 味精的产品规格 外观和感观要求 味精为无色白色柱状晶体或白色结晶性粉末,有光泽,无肉眼可见杂质,具有特殊鲜味,无异味12。 理化要求 理化要求符合表1规定 表1 味精理化要求工程指标含量%透光率%98比旋光度°°氯化物以Cl计枯燥失重%砷Asmg/kg重金属以Pb计mg/kg10铁Femg/kg5锌Znmg/kg5硫酸盐以SO4计% 味精卫生国家标准 GB 2720-8 产品规格 味精按种类可分为: 含盐味精和特鲜力味精。 味精按大小可分为:80目、50目、30目。2.1.2 味精工厂设计的主要技术参数 2.2万吨商品味精产品中,纯度为99%味精占80%纯度为80%味精占20%表2 味精工厂设计的主要技术参数序号生产工序参数名称指标1制糖双酶法淀粉糖化转化率%9634谷氨酸提取提取收率 %945精制收率%956发酵操作周期 h42-482.2 味精生产预采用的工艺流程 玉米淀粉 水 淀粉乳 液化酶 调浆 一次喷射液化 承受罐 闪冷 包装 层流罐液化过筛 冷却 湿味精 糖化酶 三足别离机 灭酶 助晶槽 冷却 待用 结晶母液 结晶罐 过滤 脱色液 葡萄糖液反洗一次脱色 KCl KH2PO4 MgSO4 配料 玉米浆 糖蜜 生物素 正洗 颗粒炭柱 灭菌 低流分 树脂柱除铁 液氨 无菌空气 无菌浓缩糖高流分 上氨水 前流分二次脱色 发酵 二级种子一级种子 斜面 上柱吸附 去环保 一次脱色 发酵液 双效换热 母液 一步中和 上清 卧式离心机 晶种沉降 谷氨酸 育晶 谷氨酸 锥兰别离机母液 二步中和 降温搅拌碱 蒸汽 水 图1味精生产工艺流程示意图3.1 物料恒算 物料衡算是根据质量守恒定律而建立起来的,物料衡算是进入系统的全部物料重量等于离开该系统的全部物料重量,即: FD+W7 式中 :F-进入系统物料量 kg D-离开系统的物料量 kg W-损失的物料量 kg3.1.1 生产过程的总物料衡算 生产能力的计算×99%××80%× 总物料衡算 本设计以淀粉为主要原料进行生产,以1000kg纯淀粉为例进行计算。 1000kg纯淀粉理论上产100% MSG的量 其中:1.11?淀粉水解理论转化率 81.7%?糖酸理论转化率 1.272?精制理论收率 1000kg纯淀粉实际产100% MSG的量 1000×111%×96%×65%×94%×95%×-0.005×1.272747.42 kg 其中:96%?淀粉糖化转化率 65%?发酵糖酸转化率 94%?谷氨酸提取率 95%?精制收率 0.5?倒灌率 % 1000kg工业淀粉86%玉米淀粉生产100% MSG的量 淀粉单耗 ? 生产1000kg100% MSG理论上消耗纯淀粉量: ×1000=0.8669 t ? 生产1000kg100% MSG理论上消耗工业淀粉量: ? 生产1000kg100% MSG消耗纯淀粉量: ? 生产1000kg100% MSG消耗工业淀粉的量: 总收率: 总收率×100%=×100%=67.9% 淀粉利用率: ×100%64.8% 生产过程总损失: 100%-64.8%35.2% 物料在生产过程中损失的原因5: ? 糖化转化率未到达理论值。 ? 发酵过程中局部糖消耗于生长菌体及呼吸代谢,残糖高,灭菌损失,产生其他物质。 原料及中间品计算 ?工业淀粉日用量: ?糖化液量×0.99%×1.11%×86%96.51t/d; ?发酵液量: × 其中:1.05?为发酵液的相对密度 ? 日提取Glu量: × ? 日排出废母液量采等电-离回收法,以排出之废母液含为Glu0.3%计算 3总物料衡算结果表3 年产2.2万吨味精总物料衡算结果列汇总工业原料中淀粉含量86%工程每吨100%MSG的原料及中间品日用量3.1.2 制糖工序的物料衡算 淀粉浆量及水量: 淀粉加水比例为 1:2.5,1000kg工业淀粉产淀粉浆 1000×1+2.53500kg,加水量为25530kg。 粉浆干物质浓度: ×100%24.57% 液化酶量: 使用液体?淀粉酶占淀粉浆总量的0.25% CaCl2量: 3500× 糖化酶量: 用液体糖化酶3500× 6 糖化液产量: 7 加珍珠岩量: × 滤渣产量: 生产过程进入的蒸汽和洗水量: 衡算结果: 年产2.2万吨味精根据总物料衡算,日投入工业淀粉102.12吨.表4 制糖工序物料衡算汇总进入系统离开系统工程物料比例kg日投料量kg工程物料比例kg日投料量kg工业淀粉1000102120糖液3818.4 液化酶8.75893.55CaCl28.75893.55糖化酶8.75893.55珍珠岩5.73585.15洗水和蒸汽305.5230571.593.1.3 连续灭菌和发酵工序的物料衡算 发酵培养基数量: 1000kg工业淀粉,得到24%的糖液 kg,发酵初始糖浓度16.4g/dl,其数量为: 16.4 g/dl的糖液相对密度为1.06,糖液质量为: 配料 按放罐液体积计算:××0.3%w/v× 配料用水:配料时培养基中含糖量不低于19%,向24%的糖液中加水量为: 灭菌过程中参加蒸汽量及补水量: 发酵零小时数量验算: 其体积为570168.92L,与以上计算一致. 接种量: 534057.33×1%w/v5340.57L. 发酵过程加液氨数量为发酵液体积的2.8%.那么液氨的量为: 液氨溶重为0.62kg/L,那么液氨的体积为: 加消泡剂的量为发酵液的0.05%,消泡剂的量为: 发酵过程从排风带走的水分: 进风25°°C,相对湿度 100%,水蒸汽分压27?Hg,进罐空气的压力为1.5大气压表压1大气压101325 Pa,排风0.5大气压表压,出空气的湿含量差:×× 通风比 1:0.2, 带走水量:°C时干空气密度kg/m3 过程分析:放残留及其他损失:5300kg. 发酵终止时的数量: 衡算结果汇总: 年产2.2万吨商品味精日投工业淀粉102.12吨,连续灭菌和发酵工序的物料衡算总列见表5: 表5 连续灭菌和发酵工序物料衡算汇总进入系统离开系统工程1t工业淀粉对应的物料/kgt/d工程1t工业淀粉对应的物料/kgt/d玉米浆11.751.06甘蔗糖蜜17.621.60配料水1005102.64灭菌过程进汽水1058.76108.56液氨164.514.95消泡剂2.940.273.1.4 谷氨酸提取工序的物料衡算 按1000kg工业淀粉计算: 发酵液数量: 534057.33L,604874.80kg. 加98%硫酸量: 为发酵液的3.6%w/v 谷氨酸产量: 别离前谷氨酸量:× 别离后谷氨酸量:× 其中 : 94%为Glu提取率. 母液数量: 母液含Glu0.3g/dl那么母液的体积为: 谷氨酸别离洗水量:kg,体积为134.98 L 母液回收过程中用水以及酸、碱等数量: 物料衡算结果: 根据以上计算, 年产2.2万吨商品味精日投工业淀粉102.12吨,谷氨酸提取工序物料衡算汇总见表6:表6 谷氨酸提取工序物料衡算汇总进入系统离开系统工程1t工业淀粉之匹配物料kgt/d工程1t工业淀粉之匹配物料kgt/d别离用水134.9812.27回收加水7190.13599.913.1.5 精制工序的物料衡算 谷氨酸数量: Na2CO3量: 加活性炭量: 中和液数量: 式中 : 1.16为含40%w/vMSG溶液的相对密度20°C 中和加水量: 产MSG量: 产100%MSG量,精制收率95%,产100%MSG量为: 产母液量: 母液平均含MSG量25%w/v. 母液的相对密度为1.11,那么其质量为: 废湿活性炭数量: 湿炭含水75% MSG别离调水洗水量: 中和脱色液在结晶蒸发过程中蒸发出的水量: 物料衡算汇总: 年产2.2万吨商品味精日投工业淀粉102.12吨,精制工序的物料衡算汇总见表7:表7 精制工序物料衡算汇总表进入系统离开系统工程1t工业淀粉及匹配物料kgt/d工程 1t工业淀粉之匹配物料kgt/d活性炭2.020.18废炭8.080.74别离洗水量36.73.343.2 热量衡算 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: Q1+Q2+Q3Q4+Q5+Q67 式中: Q1?物料带入的热量 J Q2?蒸汽热量J Q3?各种热效应,如发酵热,稀释热,溶解热等J Q4?物料带走热量J Q5?消耗设备上热量J Q6?设备向外界散失热量J3.2.1 液化工序热量衡算 液化加热蒸汽量: 加热蒸汽消耗量D可按下式计算: D 式中: G?淀粉浆量kg/h C?淀粉浆比热容KJ/kg?°C t1?浆料初温20+273293K t2?液化温度90+273371K °C时376.61,100° 淀粉浆量G:×1000× 粉浆干物质浓度: ×100%24.57% 粉浆比热C可按下式计算: CC0+C水7 式中: C0?淀粉质比热容,取1.55 KJ/kg?°C X?粉浆干物质含量 24.57%. C水?水的比热容,4.18 KJ/kg?°C C1.55×+4.18×3.53KJ/kg?°C 蒸汽用量: 灭酶用蒸汽量: 灭酶时将液化液由90°C加热至100°C,在100°C时的为419KJ/KG 要求在20min内使液化液由90°C升温至100°C,那么蒸汽顶峰量为:× 液化液冷却用水: 使用板框换热器,将物料由100°C降至65°C,使用二次水,冷却水进口温度20°°C,需冷却水量W为:3.2.2 糖化工序热量衡算 即: 357.74m3,糖化操作周期30h其中糖化时间25h,糖化罐300 m3,装料200m3,需糖化罐数: ×2.15台取3台. 液化液冷却用水: 使用板式换热器,使糖化液经灭后由85°C降至60°C,用二次水冷却,冷却水进口温度为20°C,出口温度为45°C,平均用水量为: 要求在2 h内把200 m3液糖液冷却到40°C,顶峰用水量为:× 每日冷却水用量:2××3.2.3 连续灭菌和发酵工序热量衡算 培养液连续灭菌用蒸汽量: 国内大多采用的发酵罐体积为200 m3。 200 m3发酵罐装料系数0.70,每罐产100%MSG量: 年产商品味精2.2万吨,日产100%MSG68.75吨.发酵操作时间42h其中发酵时间32 h需发酵罐台数: 6.87台取7台. 每罐初始体积140 m3糖浓度16.4g/dl,灭菌前培养基含糖19%,其数量: 每日投放料罐次3.92 取4罐次。 日运转6.875.23罐取6罐次。 灭菌加热过程中用0.4mPa表压I2743 KJ/kg,使用板式换热器将物料由20°C预热至75°C,再加热至120°C,冷却水由20°C升到45°C。 每罐灭菌时间3h,输料流量: 消毒灭菌用蒸汽量D: D3212kg/h 式中:3.97为糖液的比热容, KJ/kg?°C 每天用蒸汽量: 顶峰用蒸汽量: 平均用蒸汽量: 培养液冷却用水量: 由120°C热料通过与生料热交换,降至80°C,再用水冷却至35°C,冷却水由20°C升至45°C,计算冷却水量W: W68896kg/h69t/h 全天用水量: 69×3×4828t/d 发酵罐空罐灭菌蒸汽量: 发酵罐体加热: 200m3,1Cr18Ni9的发酵罐体重34.3t,冷却排管重6t,1Cr18Ni9的比热容0.5 KJ/kg?°C8,用0.2 mPa表压蒸汽灭菌,使发酵罐在0.15 mPa表压下由20°C升至127°C,其蒸汽量为: 986kg 填充发酵罐空间的蒸汽量: 因200 m3发酵罐的全容积大于200 m3,考虑到罐内之排管,搅拌器等所占之空间罐之自由空间仍按200 m3计算,填充空间需蒸汽量: D空V200× 式中 : V?发酵罐全容积m3 灭菌过程的热功当量损失: 辐射与对流联合给热系数,罐外壁温度70°C。 33.9+0.19×70-2043.4kg/m3?h?°C 200m3发酵罐的外表积为201?,耗用蒸汽量: 罐壁附着洗涤水升温的蒸汽消耗: 式中: 0.001?附壁水平均厚度1mm 1000?水密度 kg/m3 灭菌过程蒸汽渗漏,取总汽消耗量的5%,空罐灭菌蒸汽消耗量; 每空罐灭菌1.5 h,用蒸汽量:× 每日用蒸汽量: 平均用蒸汽量: 顶峰用蒸汽量: 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以下几种方法:通过计算生化反响来计算发酵热Q总 Q总生物合成热+搅拌热-汽化热 生物合成热可通过以下方程计算: C6H12O6+6O26CO2+6H2O+2813KJ+890KJ 搅拌器860××PP?搅拌功率,KW 汽化热空气流量m3/h×I出-I进