年产2.5万吨味精生产工艺设计.doc

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1、名目1 前言21.1 进展简介21.2 味精的性质21.3 味精的用途32 设计任务书32.1 生产的方法32.2 指标与数据32.3 设计任务42.4 设计要求43 厂址选择方案43.1 总平面设计思路54 总平面图55 生产工艺流程65.1 淀粉的糖化75.2 种子的扩大培育及谷氨酸的发酵75.3 谷氨酸的提取85.4 精制86. 物料衡算及其设备选型86.1 物料数据86.2 热量衡算116.3 水平衡126.4 设备设计与选型137 参考文献21101 前言味精，学名谷氨酸钠。调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠，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。味精是指

2、以粮食为原料经发酵提纯的谷 氨酸钠结晶。本设计是生产纯度为 99味精设计，以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发酵，低温浓缩、等电提取等方法生产。本设计对全厂进展了物料衡算、热量平衡计算、水平衡计算、耗冷量计算、无菌压缩空气消耗量计算。对味精发酵车间进展工艺流程的设计 和发酵罐的设计与选型计算。其进展大致有三个阶段：第一阶段：1866 年德国人里德豪森博士从面筋中分别到氨基酸，他们称谷氨酸，依据原料定名为麸酸或谷氨酸(由于面筋是从小麦里提取出来的)。1908 年,池田菊苗试验，从海带中分别到 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。其次阶段：以面

3、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进展，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承受以粮食为原料(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安全又富有养分的调味品用了它以后使菜肴更加鲜美 可口1.1 味精的性质（1） 性质主要成分为谷氨酸钠。要留意的是假设在100C 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

4、假设在碱性环境中，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。化学式为C5H8O4NNaH2O 摩尔质量 187.13g mol-1（2） 多食味精的危害味精的主要成分为谷氨酸钠，味精除了是调味的好助手外，它在消化过程中能分解出谷氨酸，后者在脑组织中经酶催化，可转变成一种抑制性神经递质。当味精摄入过多时，这种抑制性神经递质就会使人体中各种神经功能处于抑制状态，从而消灭眩晕、头痛、嗜睡、肌肉痉挛等一系列病症；有人还会消灭焦躁、心慌意乱；局部体

5、质较敏感的人甚至会觉得骨头酸痛、肌肉无力。另外，过多的抑制性神经递质还会抑制人体的下丘脑分泌促甲状腺释放激素，阻碍骨骼发育，对儿童的影响尤为显著。当食用味精过多，超过机体的代谢力量时，还会导致血液中谷氨酸含量增高，限制人体 对钙、镁、铜等必需矿物质的利用。尤其是谷氨酸可以与血液中的锌结合，生成不能被利用 的谷氨酸锌被排出体外，导致人体缺锌。锌是婴幼儿身体和智力发育的重要养分素。因此， 婴幼儿和正在哺乳期的母亲应禁食或少食味精。另外，日本争辩人员认为，长期过量食用味 精可能导致视网膜变薄、视力下降，甚至失明。 大量谷氨酸令心脏操作减缓，令心脏收缩幅度增加，令冠状脉管受压缩。很大量的谷氨酸会令心脏

6、停顿活动。1.2 味精的用途食品工业：增鲜味调料。每年我过的味精出口量缺乏年产量的 1%，绝大局部都在国内市场上消化。随着人们生活水平的提高，味精的需求量会越来越大。医药工业：关心治疗肝病，增加记忆，安定心情等。 制造工业：化装品，高级人造革等。2 发酵工厂工艺设计任务书2.1 生产方法味精的生产方法：发酵法2.2 指标与数据2.2.1 工艺技术指标及根底数据生产天数： 330 天年淀粉糖转化率： 98.5 原料淀粉含量：80发酵谷氨酸产率： 10糖酸转化率： 60氨酸提取收率： 95味精对谷氨酸的精制收率：124发酵醪初糖浓度：13(WV) 流加糖浓度：40(kgL)发酵周期：40 小时发酵

7、罐填充系数：85产品纯度：99 种子罐填充系数：85接种量：5通气速率：0.1-0.18vvm发酵关心设备用气量取发酵罐10 其它工段用气量及管路损失用气量为发酵罐15谷氨酸发酵顶峰产生发酵热：53341KJ/M3.h 淀粉液化工艺参数：淀粉乳浓度：28.6喷射器出口温度：105工业淀粉规格：80a淀粉酶加酶量10u/g:0.5 L/T 层流罐维持温度：95 a淀粉酶：20220 u/ml液化时间：1.5h液化pH 值：6.2CaCl2流加率：0.1浆料初温：20淀粉质比热容：1.55KJ/Kg.K加热蒸汽：0.3Mpa灭酶温度：120上升温度时间 20min 淀粉：水1：2.5糖化工艺参数：

8、糖化 pH 值：4.3糖化酶规格：10 万 u/ml糖化温度：60 加酶量：160 u/g：1.6 L/T 淀粉糖化时间：25h灭酶温度：80时间 20min发酵培育基(W/V)： 水解糖：17，液氨：2；K2HP04：O.15%； MgS0 7H O 0.06；42MnS0 2mg/L; 消泡剂：0.044种子培育基(W/V)： 水解糖：4，液氨 0.24%; 玉米浆：l.5 %，MgS0 7H O 0.04，K2HP04：0.1，MnS0 2mg/L424培育基灭菌：蒸汽：0.4MPa灭菌前物料温度：20预热：75加热：120冷却水：20-45发酵罐灭菌：蒸汽： 0.2MPa200M3 发

9、酵罐重： 34.3t冷却排管： 6t比热容：0.5KJ/Kg.K发酵罐 20上升到 127 灭菌时间：1.5h灭菌中其它蒸汽损耗取总汽耗302.2.2.参考数据及公式罐体的高径比 H/D ： 1 2搅拌桨直径与罐体直径之比 Di/D ： 1/3 1/2挡板宽度与罐体直径之比 Wb/D ： 1/8 1/12 4 块挡板最下层搅拌桨高度与罐体直径之比： 0.8 1.0 相邻两层搅拌桨距离与搅拌桨直径之比： 1 2.52.3 设计任务本设计是年产量为 20220 吨的纯度为 99味精厂，重点是产品的物料衡算、热量衡算，同时工艺流程及设备选型等设计。本设计的重点车间为糖化车间，重点设备为发酵设备2.4

10、 设计要求1） 依据设计内容书写设计说明书以发酵工程工艺设计概论P254 车间初步设计说明书的编写要求书写。查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进展生产方法的选择，工艺流程与工艺条件确实定与论证。2） 工艺计算：全厂的物料衡算；能量衡算；水平衡计算；3） 发酵车间设备的选型计算：包括设备的容量，数量，主要的外形尺寸。4） 对发酵设备进展具体化工计算与设计，完成图纸两张(A3 号图纸)：工厂总平面布置图，全厂工艺流程草图(初步设计阶段)，车间设备布置图，发酵设备总装图。3 厂址地址选择方案我们组一开头选择了江津区的珞璜镇工业园区、大学城的白泥堂、巴南的王家沟这三个 厂址，最终

11、选择了珞璜镇的工业园区。首先这个地方地理位置恰当，交通便利，园区位于重庆一环高速和二环高速大路之间，距重庆核心区约35km(B 区距重庆主城商务中心仅约 28 公里)，是重庆南部经济兴旺圈的重要板块和江津东部连接重庆主城的核心经济带，既可快速效劳重庆主城，又可快速通达华中、西南地区，辐射力量突出。园区具备通达全国各地的大路、水路、铁路立体交通网络，可快速辐射重庆及周边的四川、贵州、云南、湖北、湖南、 江西、陕西、广西、西藏、宁夏、青海等12 个地区，效劳近 5 亿人口的巨大市场。产业园内有重庆绕城高速大路出口 2 个，可快捷到达主城各区，并可快速进入成渝高速、渝黔高速、渝滇高速、渝湘高速。园内

12、有2 个火车站，1 条铁路专线，产品经渝黔铁路、成渝铁路，运输便捷，本钱低廉。园内已建有2 个国家级深水港口，可在园内直接报关、商检。由于交通便利，运送原材料也比较便利，靠近长江，所以水资源也是比较丰富的，供热供电也会比较便利，总体经济效益比较高。3.1 总平面设计思路依据对车间总体设计的根本要求，本次设计厂区设为以下几个厂区的划分:主生产区、生产关心区、行政区以及生活区。其中主生产区的厂房规划可依据生产流程的设计分为制种车间、糖化车间、发酵车间以及纯化车间，此外为协作主生产区各个厂房的正常运行，我们还关心设计了变电室、动力车间、锅炉房等。关心生产区位于主生产区的前方和左右两侧，包括原材料的储

13、存、成品的放置、贮水池、总变电站、污水处理站、车库等关心主生产区域运作的相关厂区。行政治理和后勤部门主要位于厂前区，四周有良好的绿化设施。生活区位于行政区的东北方，远离厂区，可以在肯定程度上阻隔厂区生产的噪声以及空气的不良影响。此外，工厂的西南方留有肯定面积的开发预留地，为日后工厂的规划留有连续成长的空间。4 总平面设计另附图纸5 生产工艺流程菌种原料空气斜面培育预处理空气压缩机摇瓶扩水解冷却大培育过滤气液分别种子罐扩大培育淀粉水解糖过滤除菌配料发酵等电点调整沉淀离心粗谷氨酸粗谷氨酸母液除铁过滤脱色浓缩结晶离心小结晶大结晶枯燥枯燥拌盐粉碎过滤粉状味精成品尝精中和制味精离子交换处理溶解粗谷氨酸溶

14、液味精生产总工艺流程图味精生产全过程可划分为四个工艺阶段:(1)原料的预处理及淀粉水解糖的制备；(2)种子扩大培育及谷氨酸发酵；(3)谷氨酸的提取；(4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。与这四个工艺阶段相对应味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作 为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。为保障全厂生产用水，还要设 置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理，通过供水管路输送到各个生产需求部位。味精的生产方法主要有三种，水解提取法、合成法、发酵法。综合比较选择发酵法为我们的生产法，理

15、由如下：该方法原料来源宽阔，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 30 50%等优点。5.1 淀粉的糖化5.1.1 原料的预处理此工艺操作的目的在于初步破坏原料构造，以便提高原料的利用率，同时去除固体杂质， 防止机器磨损。用于除杂的设备为筛选机，常用的是振动筛和转筒筛，中振动筛构造较为简 单，使用便利。用于原料粉碎的设备除盘磨机外，还有锤式粉碎机和辊式粉碎机。盘磨机广泛用于磨碎大米、玉米、豆类等物料，而锤式粉碎机应用于薯干等脆性原料的中碎和细碎作用，辊式 粉碎机主要用于粒状

16、物料的中碎和细碎。 5.1.2 淀粉水解制备在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖。由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，因而必需将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。目前国内很多味精厂承受双酶法制糖工艺。5.2 种子扩大培育及谷氨酸发酵水解糖预连维冷灭无过压空热销持却菌菌滤缩气器塔罐器培空除机养气菌器成尿素或液氮灭菌发熟等分母液酵发电离消泡剂灭菌罐酵点机谷氨酸液罐种子扩大培育为保证谷氨酸发酵过程所需的大量种子，发酵车间内设置有种子站，完成生产菌种的扩大培育任务。从试管斜面动身，经活化培育，摇瓶培育，扩大至一级乃至二级种子罐培育，最终向发酵罐供给足

17、够数量的强健的生产种子。谷氨酸发酵开头前，首先必需配制发酵培育基，并对其作高温短时灭菌处理。用于灭菌的工艺除承受连消塔维持罐一喷淋冷却系统外，还可承受喷射加热器维持管真空冷却系统或薄板换热器灭菌系统。但由于糖液粘度较大，流淌性差，简洁将维持管堵塞，同时真空冷却器及薄板加热器的加工制造本钱较高，因而应用较少。发酵设备，国内味精厂大多承受机械搅拌通风通用式发酵罐，罐体大小在 50m3 到 200m3 之间。对于发酵过程承受人工把握，检测仪表不能准时反映罐内参数变化，因而发酵进程表现出波动性，产酸率不稳定。由于谷氨酸发酵为通风发酵过程，需供给无菌空气，所以发酵车间还有一套空气过滤除 菌及供给系统。首

18、先由高空采气塔采集高空干净空气，经空气压缩机压缩后导入冷凝器、油 水分别器两级处理，再送入贮气罐，进而经焦炭、瓷环填充的主过滤器和纤维分过滤器除菌 后，送至发酵罐使用。在北方地区由于空气湿度小、温度低，还可承受空气压缩、冷却过滤流程，省去一级冷却设备。5.3 谷氨酸的提取谷氨酸的提取一般承受等电点离子交换法，国内有些味精厂还承受等电点锌盐法、盐酸水解等电点法及离子交换膜电渗析法提取谷氨酸。但存在废水污染大，生产本钱高， 技术难度大等问题，应用上受到限制.5.4 精制精制车间加工的谷氨酸产品为谷氨酸单钠，即味精。粗品经提纯、加工、包装，得到成 品。味精中和液的脱色过程，除使用碳柱外，还可使用离子

19、交换柱，利用离子交换树脂的吸 附色素。味精的枯燥过程，国内很多厂家还承受箱式烘房枯燥，设备简洁，投资低，但操作条件差，生产效率低，不适应大规模生产的要求。也有的厂家使用气流枯燥技术，生产量大， 枯燥速度快，枯燥时间短，但枯燥过程对味精光泽和外形有影响，同时厂房建筑要求较高， 这 样均不如振动式枯燥床应用效果好。6 物料衡算及其设备选型6.1 物料数据首先计算生产 1000kg 纯度为 100%的味精需耗用的原辅材料及其他物料量.谷氨酸发酵工艺技术指标指标名称单位指标数指标名称单位指标数生产规模t/a20220发酵初糖%130生产方法年生产天数d/a330淀粉糖化转化率%98.5产品日产量t/a

20、80糖酸转化率%60产品质量纯度 99%麸酸谷氨酸含量%90倒罐率%1.0谷氨酸提取率%95发酵周期h40味精对谷氨酸产率%124（1） 发酵液量V1=100017060%95%99%124%=8.40 m3 式中 170发酵培育基初唐浓度60%糖酸转化率95%谷氨酸提取率99%除去倒罐率 1%后的发酵成功率124%味精对谷氨酸的精制产率（2） 发酵液配置需水解糖量G1=V1170=1428(kg)(3) 二级种液量V2=5%V1=0.421( m3 )(4) 二级种子培育液所需水解糖量G2=40V2=16.84kg式中 40二级种液含糖量5生产 1000kg 味精需水解糖总量为：G=G1+G

21、2=1446.54(kg)(6)耗用淀粉原料量理论上，100kg 淀粉转化生成葡萄糖量为 111kg，理论上耗用淀粉量为：G 淀粉=1446.5480%98.5%111%=1705.746kg式中 80%淀粉原料含纯淀粉量95%淀粉糖化转化率7尿素耗用量二级种液耗尿素量为 2.4V2=1.011(kg) 发酵培育基耗尿素为 20V1=168(kg)总的量 169.011(kg)(8)种子培育基玉米浆量为 15V2=6.315(kg) (9)K2HPO4 耗量 1.5V1+1V2=13.036(kg) (10)MgSO47H2O 耗量 0.6V1+0.4V2=5.215(kg) (11)MnSO

22、4 耗量 0.002(V1+V2)=0.0176(kg)(12)消泡剂耗用量 0.4V1=3.36kg(13)发酵液谷氨酸用量G160%1-1%=848.23kg (14)实际生产的谷氨酸其中谷氨酸的提取率为 80% 848.2395%=806.78kg20220t/a 味精厂发酵车间的物料衡算表物料名称生产 1t 味精的物料量8.420220t/a 味精生产的物料量168000每日物料量509.09发酵液 m3 二级种液 m3 发酵水解用糖kg14282856000086545.45二级种子水解用糖kg16.843368001020.61水解糖总量kg1446.542893080087669

23、.09淀粉kg1705.7534115000103.38尿素kg169.21338420010255.15玉米浆kg6.32126400383.03K2HPO4(kg)13.04260800790.30MgSO47H2Okg5.22104400316.36MnSO4(kg0.024001.21消泡剂kg3.3667200203.64谷氨酸kg)806.781613560048895.760.42840025.45（3） 发酵液量V1=100017060%95%99%124%=8.40 m3 式中 170发酵培育基初唐浓度60%糖酸转化率95%谷氨酸提取率99%除去倒罐率 1%后的发酵成功率12

24、4%味精对谷氨酸的精制产率（4） 发酵液配置需水解糖量G1=V1170=1428(kg)(5) 二级种液量V2=5%V1=0.421( m3 )(6) 二级种子培育液所需水解糖量G2=40V2=16.84kg式中 40二级种液含糖量6生产 1000kg 味精需水解糖总量为：G=G1+G2=1446.54(kg)(7) 耗用淀粉原料量理论上，100kg 淀粉转化生成葡萄糖量为 111kg，理论上耗用淀粉量为：G 淀粉=1446.5480%98.5%111%=1705.746kg式中 80%淀粉原料含纯淀粉量95%淀粉糖化转化率8尿素耗用量二级种液耗尿素量为 2.4V2=1.011(kg) 发酵培

25、育基耗尿素为 20V1=168(kg)总的量 169.011(kg)(15)种子培育基玉米浆量为 15V2=6.315(kg) (16)K2HPO4 耗量 1.5V1+1V2=13.036(kg) (17)MgSO47H2O 耗量 0.6V1+0.4V2=5.215(kg) (18)MnSO4 耗量 0.002(V1+V2)=0.0176(kg)(19)消泡剂耗用量 0.4V1=3.36kg(20)发酵液谷氨酸用量G160%1-1%=848.23kg (21)实际生产的谷氨酸其中谷氨酸的提取率为 80% 848.2395%=806.78kg20220t/a 味精厂发酵车间的物料衡算表1物料名称

26、生产 1t 味精的物料量8.420220t/a 味精生产的物料量168000每日物料量509.09发酵液 m 3二级种液 m 3发酵水解用糖kg0.42142884002856000025.4586545.45二级种子水解用糖kg16.843368001020.61水解糖总量kg1446.542893080087669.09淀粉kg1705.7534115000103.38尿素kg169.21338420010255.15玉米浆kg6.32126400383.03K2HPO4(kg)13.04260800790.30MgSO47H2Okg5.22104400316.36MnSO4(kg0.02

27、4001.21消泡剂kg3.3667200203.64谷氨酸kg)806.781613560048895.766.2 热量衡算6.2.1 液化工序热量衡算（1） 液化加热蒸汽量加热蒸汽消耗量D，可按下式计算D = GCt2 - t1I + l式中 G淀粉浆量(kg/h) C淀粉浆比热容KJ/(kgC) t1浆料初温(20273=293K) t2液化温度(90273=363K) I加热蒸汽焓 2730KJ/kg(0.3mPa 表压)加热蒸汽分散水的焓，在 363K 时为 377KJ/kg淀粉浆量G：依据物料衡算，日投工业淀粉 103t，连续液化 103/24=4.29t/h，加为水 1：2.5，

28、粉浆量为 4.2910003.5=15015kg/h12粉浆比热C 可按下式计算：C=C +C0水式中： C 淀粉质比热容，取 1.55KJ/Kg.K0X粉浆干物质含量 24.57%.C 水的比热容，4.18 KJ/(kgC)水C=1.55+4.18=3.53蒸汽用量：D=150153.5390-20/2738+377=1191.07(kg/h)（2） 灭酶用蒸汽量：灭酶时将液化液由 90C 加热至 120C，在 100C 时的为 419kj/kgD 灭=150153.53100-90/2730+419=168.31(kg/h)要求在 20min 内使液化液由 90C 升温至 100C，则蒸汽

29、顶峰量为：168.3160/20=504.93(kg/h)以上两项合计，平均量 1191.07+168.31=1359.38(kg/h)=1.4t/h 每日用量 1.424=33.6t/d顶峰量 1191.07+504.93=1696(kg/h)6.2.2 连续灭菌和发酵工序热量衡算(1)培育液连续灭菌用蒸汽量发酵罐 200m3 装料系数 0.75，每罐产 100%MSG 量：2000.753%85%97%1.272=11.27t发酵操作时间 48h(其中发酵时间 38h)需发酵罐台数 6 台。灭菌加热过程中用 0.4mPa(表压)I=2743 KJ/kg，使用板式换热器将物料由 20C 预热

30、至 75 C，再加热至 120C，冷却水由 20C 升到 45C。每罐灭菌时间 3h，输料流量 0.3t/h。 消毒灭菌用蒸汽量(D)：D=3212(kg/h)=3.2(t/h)每天用蒸汽量：3.23=28.8t/d 顶峰用蒸汽量：3.2t/h平均量：28.8/24=1.2t/h6.3 水衡算6.3.1 糖化工序用水量 配料用水量：日投工业淀粉 181.88t，加水比 1:2.5，用水量为：102.122.5=456(t/d)，因连续生产， 平均水量=顶峰水量=255.3/24=18.95(t/h)(颖水) 液化液冷却用水量：平均量=顶峰量=544.6/24=22.7t/h 糖化冷却水用量(使

31、用二次水)：每日冷却用水量：595t/d，平均量：24.78t/h，顶峰水量：91.5t/h6.2 连续灭菌工序用水量 配料用水：糖液含糖 24%，加水配成 19%糖液 354.3t181.31-19%/24%=37.8t每日投料按 7 罐次进展计算，需水量37.87=264.6t/d平均量：246.6/24=11.025t/d要求在 0.5h 内参加 73.8t 的水，所以顶峰量：37.81/0.5=76t/d 冷却用水量(使用二次水)：顶峰量：103t/h，每日用量：1545t/d，平均量：1545/24=64t/h6.3发酵工序用水量(使用颖水)日用量 20294t/d，平均量：846t

32、/d，顶峰量：1057t/h。6.4 设备设计与选型6.4.1 发酵罐2.4 设备设计与选型2.4.1 发酵罐（1） 发酵罐的选型选用机械搅拌通风发酵罐 图另附（2） 生产力量、数量和容积确实定发酵罐容积确实定：选用 200m3 罐生产力量的计算：现每天生产99%纯度的味精 61t，谷氨酸的发酵周期为40h(包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等关心操作时间)。每天产纯度为 99%的味精 61t，每吨 99%的味精需糖液 8.41m3则每天需糖液体积为V： V=8.41x61x99%=507.88m3糖0发酵罐的填充系数=85%；则每天需要发酵需要发酵罐的总体积为V发酵周期为 40h。0V =V/U

33、=507.88/85%=597.51m3糖发酵罐个数确实定：公称体积为200m3 的发酵罐，总体积为 230 m30N1=V t/VUx24 =507.88x40/230x85%x24=4.33 个总取公称体积 200 m3 发酵罐 5 个，其中一个留作备用。实际产量验算：230x0.85x3/8.41x0.99x330=23246.14t/a富有量 23246.14-20220/20220=16.2%能满足产量要求（3） 发酵罐主要的尺寸计算：发酵罐高度与直径之比为H：D=2：1，联立方程计算动身酵罐的高度与直径：V = V + 2V = 230m3；由 全筒封V= 0.785D 2 2D

34、+ D 3 2 = 230得 全24；再由 H：D=2：1；得 1.57D 3+ 0.26 D 3= 230 。D = 3解得230 = 5.004(m )1.83，可以将D 视为 5.0 米，则H 就为 10 米。发酵罐全容积验证：只要V 全=V全，则就证明此发酵罐复合要求。发酵罐容积计算：封头高度为：H= h + h封ab= 1300(mm )计算封头容积：V 封=16.4m3 计算发酵罐圆柱局部的体积为：( )V 筒=197m3V =V全筒+ 2V封= 197 + 216.4 = 229.8 m3说明这样的设计是合理的，由于他们的体积几乎相等。（4） 发酵罐冷却面积的计算味精工厂中谷氨酸

35、发酵会产生很大的热量，几乎每一个小时，每一立方米的谷氨酸发酵液就能产生大约为 4.186000kJ/(m3h)的热量7，这些热量假设不能准时的传递出去的话后果不堪设想，尤其是对发酵罐的损害是极为严峻的，所以我们需要一些吸取热量的装置准时将热量传递出去。本设计承受的是蛇管竖式换热器，K 的取值为 4.18500 kJ/(m3h)。设平均温度差为tm：t =mt - t12tln1t2带入这些数据得：t = 12 - 5 = 8mln 125由于选用的是体积为 200 立方米的发酵罐，而每罐实际装液量为： 507.88/3=169.30m3故换热面积 F=Q/Ktm=4.18x6000x169.3

36、0/4.18x500x8=253.95m2（5） 我们先用六弯叶涡轮搅拌器，这种搅拌器流体类型为径向流，在有挡板时可从桨叶 为界形成上下两循环流，具有高剪切力和较大的循环能，其中剪切力最大的是直叶开启涡轮 式，剪切力最小的是弯叶开启涡轮式，斜叶开启涡轮居中。因此直叶开启涡轮更适合分散操 作过程。弯叶排出性能更好，且桨叶不易磨损，更适合用于固定悬浮。对于固体溶解也是很适合的。其它搅拌操作过程，他们都能用的上，所以操作过程范围最广的是涡轮式搅拌器， 适用粘度范围51042022kg/m3，通常运转速n=10-300rpm，v4-100m/s。最14高转速可达 600rpm。这种搅拌器的罐径与各局部

37、的搅拌器尺寸都是存在肯定关系的： 弯叶的板厚度：=12mm叶片之间的距离：Y = D = 5(m )Y = D = 5(m )15叶片的弦的长度：L = 0.25Di叶盘距离：= 0.25 1.7 = 0.43(m )di底端距离：= 0.75Di= 0.75 1.7 = 1.28(m )C =D3= 5 = 1.7(m ) 3弧长度：l = 0.375d = 0.375 1.7 = 0.64(m )叶片宽度：B = 0.2d = 0.2 1.7 = 0.34(m )搅拌器的叶子直径：B = 0.2d = 0.2 1.7 = 0.34(m )搅拌器的叶子直径：D = Di3= 5 = 1.67

38、(m ) 3可以近似为d=1.7 米。（6） 关于发酵罐中搅拌器的功率确定低浓度的淀粉水解糖醪液由于其黏度不是很大，满足看做是牛顿流体的条件。1） 关于雷诺系数 Re 的计算Re =D 2N m式中醪液的粘度，=1.310-3Ns/m2 醪液的密度，=1050 kg/m3N =搅拌器旋转速度N，80 = 1.33(r / s)60搅拌器的直径D，D=1.7m 将相关数据带入以上等式中得：Re =m1.72 1.33 10501.3 10- 3= 3.1 106 104由于雷诺系数大于了10000，所以该流体应当视为湍流，搅拌器的功率准数Np 为4.7，2） 在不通气的时候搅拌器的功率为P0：P

39、 = N0N 3 D 5P式中Np 是湍流搅拌条件下的搅拌准数，取值为4.7醪液密度取值为 1050kg/m3 旋转速度N 取值为 1.33r/s搅拌器直径D 取值为 1.7 米将以上数据带入表达式计算得：P ” = 4.7 1.333 1.75 10500= 88.2 103W = 88.2kW3） 关于通风状况下搅拌器轴功率 Pg 的计算： P 2 ND 30.39 ()P = 2.25 10 - 3 0kWg Q 0.08P 2 = 176.42 = 3.1104式中无风时搅拌器的轴功率为 P0， 0搅拌器直径D 取值为 D3=1.73106=4.9106搅拌器旋转素的为 80r/min

40、 通风量用Q 来表示()0.08则 Q 0.08= 1.7 107= 3.79将上述结果带入式中得： 3.1 104 80 4.9 1060.39P = 2.25 10- 3 g()3.79= 69.1 kW4） 电动机功率P 的计算：PP =g 电h h h 1.011 2 3滑动轴承传动3=0.98，滚动轴承传动2=0.99，三角带传动1=0.92；在端面增加 密封装置的功率为 1%，将这些数据带入到上式中：P =69.1 1.01 = 78.2(kW )电0.92 0.99 0.98（7） 关于设备构造的工艺计算1） 冷却装置承受竖式蛇管形式布置2） 为了能够有效处理发酵罐与轴的动静问题我们承受的是在罐的两面用机械的方法密封。3） 我们这个发酵罐不用设置挡板，由于发酵罐里设有竖式冷却蛇管和扶梯4） 本发酵罐承受的是单一管道通风在最大负载状况下消耗的水量为WQ总W = c(t- t )P21式中Q 总总的产生的热量，是指 1 立方米的发酵液，在发酵条件最适的状况下，在一个小时内的产热量与发酵液总容积相乘。Q = 4.18 6000 155 = 3.89 106总(kJ / h)17d无缝管的选取，经查看金属材料表，应中选择894mm 的无缝钢管， 内= 81mm，g = 5.12kg / md d，由于 内d0 ，故可以认为这个直径的钢