发酵工程》课程设计--年产90000吨啤酒的酵母泥深加工工艺.doc

发酵工程发酵工程 课程设计说明书课程设计说明书 设计题目：年产设计题目：年产 90000 吨啤酒的酵母泥深加工工艺吨啤酒的酵母泥深加工工艺 姓姓 名名_ _ 学学 院院 生物学院生物学院 专专 业业 生物技术生物技术 学学 号号_ 指导教师指导教师 2012 年年 7 月月 7 日日 - 1 - 09 级生物技术专业发酵工程课程设计任务书 题目： 年产 90000 吨啤酒的酵母泥深加工工艺设计 基础数据 1.生产规模：年产 90000 吨啤酒。 2.产品规格：国标酵母提取物。 3.生产方法：以啤酒酵母泥为原料，经过脱苦，自溶，机械破碎,，酶 解，灭酶，分离，浓缩，干燥等过程。 4.原料：酵母泥(每生产 100 吨啤酒就可得到含水分 80%的酵母泥 1.5 吨)。 5.酶用量：木瓜蛋白酶加入量为酵母量的 0.02。 6.细胞壁的破碎率可达 97.9。 7.酵母自溶温度 4060，自溶后升温到 85灭酶 10min。 8.全年生产天数：300 天。 一、课程设计目的 学生在掌握了基础理论，专业理论，专业知识的基础上，培养学生具备发酵工 厂工艺、工程设计的能力；其基本目的是： 1、培养学生利用所学知识，解决工程实际问题的能力。 2、培养学生掌握发酵工厂工艺流程和主要设备设计的方法及设计步骤。 3、达到对学生进行基本技能的训练，例如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料 （手册、标准、图册和规范等）的能力。 二、 设计内容： 1根据设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料及工艺参数，进 行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证。 2.工艺计算：全厂的物料衡算；蒸汽、水用量的衡算。 3.生产设备选型计算：包括设备的选型，容量，数量及主要的外形尺寸。 三、设计要求： 1.根据以上设计内容书写设计说明书(以发酵工厂工艺设计概论车间初步设 计说明书的编写要求书写)。 2.完成一张图纸(1 号图纸)酵母深加工(酵母精生产) 工艺流程图。 四、设计时间 20112012 学年第二学期：第 21、22 周，共计二周 - 1 - 目录目录 选题背景及方案简介选题背景及方案简介1 工艺确定、工艺流程草图及说明工艺确定、工艺流程草图及说明1 1.工艺确定.1 2.工艺流程草图.2 3.工艺说明.3 3.1离心分离13 3.2离心分离23 3.3自溶.3 3.4离心分离34 3.5浓缩.4 3.6包装14 3.7干燥.4 3.8包装24 3.9包装34 工艺计算工艺计算4 1.物料衡算.4 1.1.加工前.5 1.2.离心分离15 1.3.稀释.6 1.4.过滤.6 1.5.离心分离26 1.6.脱苦.6 1.7.自溶.7 1.8.离心分离37 1.9.浓缩.7 1.10.包装18 1.11.干燥.8 1.12.包装28 1.13.包装38 1.14.得率.8 2.热量衡算.9 2.1热量传递流程图.9 2.2热量衡算.10 设备选型设备选型19 1.储水罐19 2.啤酒罐20 3.脱苦罐21 4.自溶罐21 5.过滤器22 - 2 - 6.离心分离机23 7.泵23 8.浓缩器24 9.干燥机24 10.包装机1.25 11.包装机2.25 12.包装机3.26 设计结果一览表设计结果一览表27 设计评价设计评价30 心得体会心得体会31 参考文献参考文献32 - 1 - 选题背景及方案简介选题背景及方案简介 本方案是关于利用啤酒酵母泥生产酵母提取物（酵母膏）的工艺方法。 啤酒酵母泥是啤酒工业的副产物，产量大约是啤酒的 1.5%。 啤酒酵母泥中有一半是啤酒，可直接回收作为新鲜啤酒销售，另一半中除了少 量的杂质外绝大部分是啤酒酵母细胞。啤酒酵母营养丰富，含有碳水化合物、8 种 人体必须氨基酸、14 种矿物质以及几乎所有种类的维生素。将酵母制成酵母提取物 不仅可以使其中的营养物质更容易吸收还有浓郁的肉香味，可以用来培养微生物、 加工成调味品甚至是保健品。另外，酵母提取物的副产物酵母细胞壁含有 -葡 聚糖、甘露寡糖、脂类、蛋白质和少量的几丁质，具有增强免疫、抗病毒、抗氧化、 促生长、吸附细菌及霉菌毒素等多种重要的生物学功能，是新型保健品，而且也可 以制成粉末作为优良饲料使用。可见，酵母泥浑身是宝，拥有巨大的经济价值。 中国的啤酒产业正以日新月异的速度增长，每年的酵母泥产量已经非常庞大。 然而，每年得到的酵母泥中很大一部分都作为废物直接丢弃到环境中。这样不仅不 利于环保而且会造成资源的巨大浪费如果将这些酵母直接排放到环境中，完全不符 合构建“两型社会”的思想。因此必须将酵母泥深加工，变废为宝，创造更大价值。 本方案先通过离心回收酵母泥中的啤酒，再通过除杂、脱苦、自溶等工艺得到 酵母提取物以及酵母细胞壁，最后加工成酵母膏以及酵母胞壁粉。酵母膏可直接作 为微生物培养基使用，也可以再加工成调味料和保健品；酵母胞壁粉既可以作为饲 料使用也可以作为保健品使用。 工艺确定、工艺流程草图及说明工艺确定、工艺流程草图及说明 1.工艺确定工艺确定 通过查找文献资料，确定了酵母泥深加工的工艺为：收集酵母泥、通过离心回 收啤酒上清，得到的沉淀通过祛杂、水洗分离、脱苦、自溶、灭酶、分离浓缩、包 装等得到酵母膏和酵母胞壁粉。 选取此工艺的原因是可以最大限度地回收利用酵母泥，将废物产率降到最低， 在获取经济利益的同时兼顾环境保护。达到建设“资源节约型、环境友好型”企业 的目标。 - 2 - 2.工艺流程草图工艺流程草图 图 1 工艺流程草图 包装 1 酵母泥 离心分离 1 稀释罐稀释 80 目振荡筛过滤 离心分离 2 脱苦罐脱苦 自溶罐自溶、灭酶 泵 1 泵 2 泵 3 泵 4 泵 5 离心分离 3 泵 6 浓缩 泵 7 上清 啤 酒 罐 储 水 罐 滤出物 废 物 箱 水 沉淀 干燥 包装 2 水 水 水 泵 8 泵 9 包 装 3 成 品 3 - 3 - 3.工艺说明工艺说明 3.1 离心分离离心分离 1 此步是为了回收酵母泥中的残余啤酒，采用蝶式离心分离机。离心分离出的上 清通过离心机自带的泵泵入啤酒罐，再经过包装机 3 包装成啤酒出售。得到的沉淀 通过离心泵 1 泵入稀释罐。 包装 3 将啤酒罐中的啤酒包装成成品，采用灌装包装机，可快速包装。 稀释 根据资料，加入 5 倍体积的水稀释酵母泥对之后的过滤有利。 过滤 由于酵母泥中含有麦芽壳、蛋白聚合物等，影响酵母提取物质量，因此要对酵 母泥进行过滤。根据资料，本工艺采用 80 目振荡筛过滤。过滤孔径 0.177mm，可 有效将杂质祛除。 3.2 离心分离离心分离 2 此步是为了将过滤后的酵母泥浓缩，因为过滤得到的酵母泥中含有大量的水， 会为之后的配制酵母悬液带来麻烦，因此需要通过离心除去酵母泥中的水，得到的 沉淀含水量较低，得到的上清可作为水通过离心泵泵入储水罐再次利用。 脱苦 根据资料，脱苦前应将酵母泥稀释为 20%的酵母悬液，并加入酵母悬液质量 0.1%的碳酸氢钠使酵母悬液呈弱碱性。造成苦味的主要物质是苦味酸，加入碱性物 质可有效中和苦味酸的苦味。 3.3 自溶自溶 自溶就使酵母细胞自发破裂。根据资料，自溶前应调整酵母泥浓度为 9%，还要 加入酵母悬液质量 0.02%的木瓜蛋白酶。将温度提高到 55，由于此温度超过了酵 母生存的适宜温度，酵母会发生自溶现象。酵母本身含有的一系列酶类可以分解酵 母裂解产物，加入木瓜蛋白酶可以更加有效分解酵母裂解后释放出的蛋白质，使之 更易被吸收。 - 4 - 3.4 离心分离离心分离 3 此步是为了将酵母自溶释放的提取物与酵母细胞壁分离，采用蝶式离心分离机。 上清通过泵 7 泵入浓缩器，沉淀由于量少可直接人工装入干燥器。 3.5 浓缩浓缩 此步是为了将离心得到的上清浓缩，得到含水 33%左右的酵母膏。采用三效降 膜蒸发器，可在低温下将水分蒸发，有效保护酵母膏中的营养物质。 3.6 包装包装 1 将浓缩器中的酵母膏包装成成品。使用膏体灌装机，可快速包装成成品。 3.7 干燥干燥 此步是为了将离心分离 3 中得到的沉淀干燥。沉淀中绝大部分是酵母细胞壁， 也有少量的未自溶的酵母细胞。采用喷雾干燥器。 3.8 包装包装 2 将干燥器中的酵母胞壁粉包装成成品。采用粉剂包装机，可快速精确包装。 3.9 包装包装 3 将啤酒罐中的回收就包装成成品啤酒出售。 工艺计算工艺计算 1.物料衡算物料衡算 年产 90000 吨啤酒的酵母泥深加工，已知每生产 100 吨啤酒可得 1.5 吨酵母泥 （含啤酒 50%，酵母细胞含水 80%） 。 全年深加工酵母泥 900001001.5=1350 吨。 全年生产 300 天。 每天可处理啤酒 90000300=300 吨。 - 5 - 每天深加工酵母泥 1350300=4.5 吨。 综上，每天处理一批次共 4.5 吨酵母泥。 加工过程中各步的损耗如下表。 表 1 物料耗损表 项目损耗率 稀释罐 1.5% 过滤 1.5% 脱苦罐 1.5% 自溶 2.1% 自溶罐 1.5% 浓缩器 1.5% 干燥 5% 包装 2% 总计 16.6% 1.1.加工前加工前 1) 酵母泥质量=4.5 吨， 2) 可回收啤酒质量=4.550%=2.25 吨 3) 固形物质量=4.550%=2.25 吨 4) 含有酵母干物质质量=2.25（1-80%）=0.45 吨 1.2.离心分离离心分离 1 1) 上清质量=4.550%=2.25 吨 2) 固形物质量=4.550%=2.25 吨 3) 上清进入啤酒罐，经包装 3 成为啤酒成品 4) 上清经过啤酒罐有 1.5%损耗，出啤酒罐时上清质量=2.25（1-1.5%）=2.216 吨 5) 经包装机损耗 2%，可得成品啤酒质量=2.216（1-2%）=2.172 吨 1.3.稀释稀释 1) 根据资料，加 5 被体积水稀释效果较好 2) 由于固形物中绝大部分是酵母细胞，而酵母细胞含水 80%，因此固形物的密度可 - 6 - 以近似等于水 3) 加水质量=固形物质量5=2.255=11.25 吨 4) 酵母悬液质量=2.25+11.25=13.5 吨 5) 经过稀释罐损耗，固形物质量=2.25（1-1.5%）=2.21625 吨，水质量 =11.25（1-1.5%）=11.08125 吨，酵母悬液质量=13.2975 吨 1.4.过滤过滤 1) 80 目筛过滤后，可以将固形物看作纯酵母 2) 酵母质量=2.21625（1-1.5%）=2.183 吨 3) 水质量=11.08125（1-1.5%）=10.915 吨 4) 酵母悬液质量=2.183+10.915=13.098 吨 5) 滤出物质量=13.2975-13.098=0.1995 吨 6) 其中含有固形物质量=2.216251.5%=0.0332 吨 1.5.离心分离离心分离 2 离心后，滤出水质量=10.915 吨（进入储水罐） 酵母质量=2.183 吨 1.6.脱苦脱苦 1)根据资料，脱苦前将酵母悬液浓度稀释为 20% 2) 稀释后酵母悬液质量=2.18320%=10.915 吨 3) 加水量=10.915-2.183=8.732 吨（此部分水由上步离心分离出的水提供） 4) 脱苦前酵母悬液质量 0.1%的碳酸氢钠，加入量=10.9150.1%=0.0109 吨 5)加入碳酸氢钠后酵母悬液总质量=10.915+0.0109=10.9259 吨 6)经过脱苦罐损耗后，固形物质量=2.183（1-1.5%）=2.1503 吨，水+碳酸氢钠 =（8.732+0.0109）（1-1.5%）=8.7429 吨，酵母悬液总质量 =2.1503+8.7429=10.8932 吨 1.7.自溶自溶 1)根据资料，自溶前将酵母泥浓度调整为 9%的酵母悬液 2) 已知固形物质量 2.1503 吨，9%酵母悬液总质量=2.15039%=23.8922 吨，加水 - 7 - 量=23.8922-10.9832=12.909 吨 3) 根据资料，自溶前加入酵母悬液质量 0.02%的木瓜蛋白酶，加酶量 =23.89220.02%=0.004778 吨，酵母悬液总质量=23.8922+0.004778=23.897 吨 4) 根据资料，自溶时，有 2.1%的细胞不能自溶，不能自溶的酵母质量 =2.15032.1%=0.04516 吨，可以自溶的酵母质量=2.1503（1-2.1%）=2.118 吨，又已知酵母细胞含水 80%，则溶出的酵母干物质质量=2.118（1-80%） =0.4236 吨 5) 自溶完成后，进入离心机，经过自溶罐的损耗 1.5% 6) 因此出罐时酵母悬液质量=23.897（1-1.5%）=23.5385 吨 7) 其中自溶出的酵母干物质质量=0.4236（1-1.5%）=0.4172 吨，不能自溶的酵 母质量=0.04516（1-1.5%）=0.04448 吨 1.8.离心分离离心分离 3 1) 已知酵母细胞壁占酵母干物质质量的 20%，因此上步没有自溶的酵母细胞以及自 溶后破裂的细胞壁将沉淀下来 2) 上清液中酵母提取物质量=0.4172（1-20%）=0.3338 吨 3) 沉淀质量=0.417220%+0.04448=0.1279 吨 4) 上清液总质量=23.5385-0.1279=23.4106 吨 5) 上清液中水的质量=23.4106-0.3338=23.0768 吨，酵母提取物浓度=1.45% 1.9.浓缩浓缩 1) 将上清液浓缩为含水 33%的酵母膏，已知酵母提取物质量 0.3338 吨，酵母膏质 量=0.3338（1-33%）=0.4982 吨，蒸发掉的水量=23.4106-0.4982=22.9124 吨 2) 经过浓缩器如同经过罐体，损耗 1.5% 3) 出浓缩器的酵母提取物质量=0.3338（1-1.5%）=0.3288 吨，酵母膏质量 =0.4982（1-1.5%）=0.4907 吨 1.10.包装包装 1 因为酵母膏有一定粘性，所以包装时会损失 2%，则得到成品酵母膏质量 =0.4907（1-2%）=0.4809 吨，其中酵母提取物质量=0.3288（1-2%）=0.3222 吨。 - 8 - 1.11.干燥干燥 1)将离心分离 3 中得到沉淀加入干燥器干燥， 2)沉淀中酵母细胞壁质量 0.08344 吨，酵母细胞质量 0.04448 吨（含水 80%） 3)需要蒸发的水=0.035584 吨 4) 根据资料干燥损耗 5%，得到酵母细胞壁粉质量=0.08344（1-5%） +0.04448（1-80%） （1-5%）=0.07927+0.00845=0.08772 吨 1.12.包装包装 2 1)由于产物是粉状物质，包装时会损失一部分，根据资料包装损耗率 2% 2) 得到成品酵母细胞壁粉质量=0.08772（1-2%）=0.086 吨 1.13.包装包装 3 1) 出啤酒罐时，存在 1.5%的损耗，进入包装机的啤酒质量=2.25（1-1.5%） =2.216 吨 2)包装时存在 2%的损耗，成品啤酒质量=2.172 吨 1.14.得率得率 1)啤酒得率=得到成品啤酒质量处理前酵母泥质量 100%=2.1724.5100%=48.3% 2) 酵母膏得率=成品酵母膏质量首次离心固形物质量 100%=0.48092.25100%=21.4% 3) 酵母提取物得率=成品酵母提取物质量酵母干物质质量 =0.32220.45100%=71.6% 4) 酵母细胞壁粉得率=成品酵母细胞壁粉质量酵母干物质质量 =0.0860.45=19.1% 5) 酵母干物质总得率=酵母提取物得率+酵母细胞壁粉得率=71.6%+19.1%=90.7% 6) 酵母泥深加工总得率=（回收得到啤酒质量+成品酵母膏质量+成品酵母细胞壁粉 质量）加工前酵母泥质量=（2.172+0.4809+0.086）4.5100%=60.8% 7) 废物得率=振荡筛滤出固形物质量加工前酵母泥质量 - 9 - 100%=0.03324.5100%=0.74% 2.热量衡算热量衡算 2.1 热量传递流程图热量传递流程图 图 2 热量传递流程图 2.2 热量衡算热量衡算 由于长沙全年气温变化大，根据资料，可将长沙全年分为两个时期：炎热季 （平均气温 26）和寒冷季（平均气温 13） ，两季各占全年生产天数一半。 储 水 罐 0.1279t 沉 淀 室温 喷雾干燥 11.25t 水，室 温 离心分离 1 稀释罐稀释 80 目振荡筛过滤 离心分离 2 脱苦罐脱苦 搅拌 30min 自溶罐自溶 55， 20h 灭酶 85，10min 冷却至室温 离心分离 3 真空浓缩 8.732t 水，室 温 2.183t 酵母泥 室温 4.5t 酵母泥 室温 12.909t 水，室 温 23.411t 酵母悬液 室温 10.893t 酵母悬液 室温 0.481t 成品 1，室温 0.086t 成品 2，室温 - 10 - 将热量衡算也分为两部分，第一部分是炎热季的计算，第二部分是寒冷季的计 算。 选取每天一批次物料作为计算基准。 各步加水时的水温近似等于当季的平均气温。 酵母泥以及酵母泥悬液的比热容近似等于水的比热容。 罐体传热时损失 5%。 2.2.1 炎热季 以室温 26为基准，水比热容=4.1805kJ/（Kg）,酵母悬液比热容近似等于 水比热容。 0.1MPa,100水的汽化潜热=2257.6 KJ/ kg。 0.001MPa,26水的汽化潜热=2443.6 KJ/ kg。 搅拌器功率 15kW/h。 罐体热损耗 5%。 脱苦前，物料以及设备均在常温下，无热量进出。 2.2.1.1.脱苦 1) 需要搅拌 2) 每小时搅拌热 Q=P3600 =15360092% =4.97104kJ 3) 脱苦期间搅拌 0.5 小时 4) 搅拌热 Q搅=Q/2=2.49104kJ 2.2.1.2.自溶 1) 自溶时需要加热搅拌 2) 搅拌 20h 3) 搅拌热 Q， ，搅=1520360092% =9.94105kJ 4) 物料升温所需热量 Q溶=GCt1 =23.8971034.1805（55-26） =2.897106kJ - 11 - 5) 由于罐体存在热损耗 6) 因此加热物料实际所需热量 Q需=（Q溶-Q， ，搅）/95% =(2.897106-9.94105) /95% =2106kJ 7) 加热罐体所需热量 Q罐=G罐C罐t1 =207000.5024（55-26） =3.02105kJ 8) 自溶过程罐体放热 Q散=FT（tW-t） =74.91（8+0.0555）（55-26）203600 =1.68106kJ 9) 自溶过程总需热量 Q1=Q需+ Q罐+ Q散 =(2+0.302+1.68) 106 =3.982106kJ 2.2.1.3.灭酶 1) 需要加热搅拌 2) 搅拌热 Q， ， ，搅=1560092% =8.28103kJ 3) 物料升温所需热量Q灭= GCt2 =23.8971034.1805（85-55） =3106kJ 4) 由于罐体热损耗 5) 加热物料实际所需热量 Q， ，需=（Q 灭-Q， ， ，搅）/95% =（3106-8.28103）/95% =3.15106 kJ - 12 - 6) 加热罐体所需热量 Q, ,罐=G罐C罐t2 =207000.5024（85-55） =3.12105kJ 7) 灭酶过程罐体放热 Q, ,散=FT（tW-t） =74.91（8+0.0585）（85-26）600 =3.25104kJ 8) 灭酶过程总需热量 Q2=Q， ，需+ Q, ,罐+ Q, ,散 =(3.15+0.312+0.0325) 106 =3.495106kJ 2.2.1.4.冷却 1) 需要放热 2) 物料放热 Q放= GCt3 =23.8971034.1805（85-26） =5.9106kJ 3) 罐体放热 Q, ,放= G罐C罐t3 =207000.5024(85-26) =6.14105kJ 4) 总放热 Q5= Q放+ Q, ,放 =（5.9+0.614）106 =6.514106kJ 2.2.1.5.浓缩 真空浓缩带走的热量 Q缩=G气（ctr） =22.9124103（4.180526+2437.9） =5.83107kJ - 13 - 2.2.1.6.干燥 1) 带走热量 2) 干燥器进风温度 300，出风温度 95，平均温度 197.5，水从 26升至 100平均比热容 4.1830 kJ/（Kg） 3) Q干=G气（ctr） =35.6（4.1830197.5+2257.6） =1.098105kJ 2.2.1.7.耗蒸汽量 2.2.1.7.1 自溶 D1= )( 1 iI Q = %95)47.561 3 . 2725( 10982 . 3 6 =1.936103kg 2.2.1.7.2 灭酶 D2= )( 2 iI Q = %95)47.561 3 . 2725( 10495 . 3 6 =1.670103kg 2.2.1.7.3 浓缩 1) 根据所选设备，水蒸发量 24t/h,耗蒸汽量 7.2t/h 2) 根据计算，浓缩每批次物料需要蒸发水 22.9126t 3) 消耗蒸汽 D6=22.9126247.2=6.874t 2.2.1.8.冷却水耗量 2.2.1.8.1 脱苦时冷却 - 14 - M4= 3 tc Q 搅 = )226(18 . 4 1049 . 2 4 =2.482102kg 2.2.1.8.2 灭酶后冷却 M2= 3 5 tc Q = )226(18 . 4 10514 . 6 6 =6.493104kg 2.2.2 寒冷季 以室温 13为基准，水比热容=4.1870kJ/（Kg）,酵母悬液比热容近似等于 水比热容。 0.1MPa,100水的汽化潜热=2257.6 KJ/ kg 0.002 Mpa,13水的汽化潜热=2459.1 KJ/ kg 脱苦前，物料以及设备均在常温下，无热量进出 2.2.2.1.脱苦 1) 需要搅拌 2) 搅拌热 Q=P3600 1. =15360092% 2. =4.97104kJ 3) 搅拌 0.5 小时 Q搅=2.49104 kJ 2.2.2.2.自溶 1) 需要加热 2) 搅拌热 Q， ，搅=1520360092% =9.94105kJ - 15 - 3) 加热物料所需热量 Q， ，溶=GCt1 =23.8971034.187（55-13） =4.20106kJ 4) 由于罐体存在热损耗 5) 实际所需热量 Q， ，需=（Q，溶-Q，搅）/95% =（4.20106-9.94105）/95% =3.37106kJ 6) 加热罐体所需热量 Q罐=G罐C罐t1 =207000.5024（55-13） =4.37105kJ 7) 自溶过程罐体放热 Q散=FT（tW-t） =74.91（8+0.0555）（55-13）203600 =2.43106kJ 8) 自溶过程总需热量 Q3=Q， ，需+ Q 罐+ Q散 =（3.37+0.437+2.43）106 =6.237106 kJ 2.2.2.3.灭酶 1) 需要加热 2) 搅拌热 Q， ， ，搅=1560092% =8.28103kJ 3) 加热物料所需热量Q灭= GCt2 =23.8971034.187（85-55） =3106Kj 4) 由于罐体存在热损耗 - 16 - 5) 实际加热物料所需热量 Q, ,需=（Q 灭-Q， ， ，搅）/95% =(3106-8.28103)/95% =3.15106kJ 6) 加热罐体所需热量 Q, ,罐=G罐C罐t2 =207000.5024（85-55） =3.12105kJ 7) 灭酶过程罐体放热 Q, ,散=FT（tW-t） =74.91（8+0.0585）（85-13）600 =3.97104kJ 8) 灭酶过程总需热 Q4=Q, ,需+ Q, ,罐+ Q, ,散 =(3.15+0.312+0.0397)106 =3.502106kJ 2.2.2.4.冷却 1) 需要放热 2) 为了节省冷却时间，当物料和罐体降温到 25时泵入离心机 3) 物料放热 Q， ， ，放= GCt3 =23.8971034.18（85-25） =5.993106kJ 4) 罐体放热 Q, ,， ， ，放= G 罐C罐t3 =207000.5024(85-25) =6.240105kJ 5) 总放热 Q7= Q， ， ，放+ Q, ,， ，放 =（7.2+0.749）106 =6.617106kJ - 17 - 2.2.2.5.浓缩 带走的热量 Q缩=G气（ctr） =22.9124103（4.18713+2459.1） =5.76107kJ 2.2.2.6.干燥 1) 带走热量 2) 干燥器进风温度 300，出风温度 95，平均温度 197.5，水从 13升至 100平均比热容 4.1805 kJ/（Kg） 3) Q干=G气（ctr） =35.6（4.1805197.5+2257.6） =1.098105kJ 2.2.2.7.耗蒸汽量 2.2.27.1 自溶 D3= )( 3 iI Q = %95)47.561 3 . 2725( 10237 . 6 6 =3.034103kg 2.2.27.2 灭酶 D4= )( 3 iI Q = %95)47.561 3 . 2725( 10502 . 3 6 =1.703103kg 2.2.2.7.3 浓缩 4) 根据所选设备，水蒸发量 24t/h,耗蒸汽量 7.2t/h - 18 - 5) 根据计算，浓缩每批次物料需要蒸发水 22.9126t 6) 消耗蒸汽 D5=22.9126247.2=6.874t 2.2.2.8 冷却水耗量 2.2.28.1 脱苦时冷却 M3= 5 tc Q 搅 = )213(187. 4 1049 . 2 4 =5.406102kg 2.2.2.8.2 灭酶后冷却 M2= 4 6 tc Q = )225(18 . 4 10617 . 6 6 =6.883104kg 2.2.2.9 热量衡算表 车间每天和全年的热量衡算表如下。 表 4 热量衡算表 每天 炎热季寒冷季 项目需热/kJ项目需热/kJ 自溶 3.982106 自溶 6.237106 灭酶 3.495106 灭酶 3.502106 小计 7.477106 小计 9.739106 项目放热/kJ项目放热/kJ 搅拌时冷却 2.49104 搅拌时冷却 2.49104 - 19 - 灭酶后冷却 6.514106 灭酶后冷却 6.617106 小计 6.539106 小计 6.642106 全年（炎热季+寒冷季） 项目需热/kJ项目放热/kJ 自溶 1.533109 搅拌时冷却 7.455106 灭酶 1.050109 灭酶后冷却 1.970109 总计 2.583109 总计 1.977109 设备选型设备选型 1.储水罐储水罐 根据表 2，每批次需水 21.976 吨。因此采用了淄博搪泰化工设备有限公司的 25t 搪玻璃卧式储罐。参数如图，容积 27.73 吨，装料系数 79%。 图 3 储水罐参数图 2.啤酒罐啤酒罐 根据表 2，每天回收啤酒 2.25 吨，因此采用了淄博搪泰化工设备有限公司的 3t 搪 - 20 - 玻璃卧式储罐。参数如下图，容积 3.337 吨，装料系数 67%。 图 4 啤酒罐参数图 3.脱苦罐脱苦罐 根据表 2，脱苦的悬液质量 10.926 吨，因此采用了淄博搪泰化工设备有限公司 的 F15000 型不锈钢反应罐。参数如下图，可装料 16.45 吨，装料系数 66%。 图 5 脱苦罐设计图 - 21 - 图 6 脱苦罐参数图 4.自溶罐自溶罐 根据表 2，自溶罐中装料 23.897 吨，因此采用了淄博搪泰化工设备有限公司的 F30000 型不锈钢反应罐。容量 32.61 吨，装料系数 73%。参数如下图。 图 7 自溶罐参数图 5.过滤器过滤器 根据工艺要求，采用了禹州市化工机械制造厂的 01#型单袋式过滤机。参数如 下图。最大过滤能力 20t/h。 - 22 - 图 8 过滤器参数图 6.离心分离机离心分离机 根据工艺要求，离心机 1、离心机 2、离心机 3 均采用了辽宁祥隆制药机械有限 公司的 DHC500 全自动排渣液固碟片式分离机。 图 9 分离机实物图 表 6 离心机参数图 机型额定处理量 t/h液相排除压力 MPa功率 kW重量 t尺寸 m DHC500100.2152.21.21.11.78 7.泵泵 本工艺中采用的泵均来自上海博禹泵业有限公司。如图 10. 图 10 离心泵示意图 泵 1 泵 2 泵 4 泵 6 均使用同一型号的离心泵，参数如下表。 表 7 - 23 - 流 量 Q 型 号 t/hl/s 扬程 m 效率% 转速 r/min 电机功率 KW 允许汽蚀余量 m 40-250(I)C10.02.78523629005.52.3 泵 3 泵 5 泵 7 均使用同一型号的离心泵，参数如下表。 表 8 流 量 Q 型 号 t/hl/s 扬程 m效率%转速 r/min电机功率 KW允许汽蚀余量 m 65-200(I)5013.950672900153.0 泵 8 泵 9 均采用了同一型号的离心泵，参数如下表。 表 9 流 量 Q 型 号 t/hl/s 扬程 m效率%转速 r/min电机功率 KW允许汽蚀余量 m 65-125(I)A4512.51671290043.0 8.浓缩器浓缩器 根据工艺要求，采用了安徽奥森机械设备有限公司的三效降膜蒸发器。参数如 下表。 表 10 型号蒸发水量 Kg/h 生蒸汽消 耗量 kg/h 生蒸汽压 力 MPa 吨蒸汽蒸 发水量 t 真空度 MPa 蒸发温度 AJZ-242400072000.883.33-0.08553 9.干燥机干燥机 根据工艺要求，采用了北京霍尔斯生物科技有限公司的 PRODUCTION MINOR型喷雾干燥器。如下图。 - 24 - 图 11 干燥机实物图 表 11 干燥机参数表 最大水蒸发量最高进风温度最高出风温度200时气体流速尺寸/m能耗 30Kg/H300120360 kg/h4.42.02.736KW 10.包装机包装机 1 根据工艺要求，采用了河南郑州星火包装机械有限公司的膏体灌装机。如下图 所示。 图 12 包装机实物图 表 12 包装机参数图 电 源 功 率气 压灌装速度灌装精度 220/110V 50/60Hz 10W0.4-0.6MPa 10-30 瓶/分 1 11.包装机包装机 2 根据工艺要求，采用了河南郑州星火包装机械有限公司的自动粉剂包装机。如 下图所示。 - 25 - 图 13 包装机示意图 表 13 包装机参数表 电源功率包装精度包装时速重量 Kg整机尺寸(mm) AC380V900W1%1500-3000 袋38010006502000 12.包装机包装机 3 根据工艺要求，采用了上海佳禾包装机械有限公司的 GF-100 定量灌装机。如下 图所示。 图 14 包装机实物图 表 14 包装机参数表 - 26 - 型号灌装量(ml)操作方式灌装精度 GF-100500 气动 1.5% 配用气压配用气量生产能力(次/分)外形尺寸(mm) 4Mpa0.1M3min255005001400 设计结果一览表设计结果一览表 车间物料衡算表如下。 表 2 酵母泥深加工车间物料衡算表 每天每年 经过各设备中物量/吨各步酵母泥质量/吨原料投入/吨 离心机 1 4.500 处理前 4.500 酵母泥 1350.000 啤酒罐 2.250 离心分离 1 后 2.250 水 6592.800 包装机 3 2.216 经过稀释罐后 2.216 碳酸氢钠 3.270 泵 1 2.250 过滤后 2.183 木瓜蛋白酶 1.433 稀释罐 13.500 经过脱苦罐后 2.150 产出/吨 泵 2 13.298 经过自溶罐后 0.417 啤酒 675.000 过滤器 13.298 离心分离 3 后 0.334 酵母膏 144.300 废物箱 0.120 浓缩后 0.329 胞壁粉 25.800 泵 3 13.098 经过包装 1 后 0.322 废物 9.960 离心机 2 13.098 干燥后 0.088 泵 4 2.183 经过包装 2 后 0.086 脱苦罐 10.926 各步加水、出水量/吨 泵 5 10.893 稀释加 11.250 自溶罐 23.897 离心分离 2出 10.915 泵 6 23.539 脱苦加 8.732 离心机 3 23.539 自溶加 12.909 泵 7 23.411 每天总需水量 21.976 浓缩机 23.411 添加物/千克 包装机 1 0.491 碳酸氢钠 10.900 干燥器 0.128 木瓜蛋白酶 4.778 包装机 2 0.088 备注 自溶时要加入盐酸调 pH,由于加入量不确定，因 此物料衡算时没有计算在 内。 计算加水量时将酵母 细胞所含的水算在酵母泥 内，因此各步加水量是指 稀释酵母泥的用水量。 为了简化计算，经过 管道的损耗没有计算在内。 - 27 - 每天处理酵母泥 4.5 吨，得啤酒 2.173 吨，酵母膏 0.481 吨，胞壁粉 0.086 吨 车间每天和全年的蒸汽和冷却水用量表如下。 表 5 蒸汽、冷却水衡算表 每天 炎热季寒冷季 蒸汽用量/kg蒸汽用量/kg 自溶 1.936103 自溶 3.034103 灭酶 1.670103 灭酶 1.703103 浓缩 6.874103 浓缩 6.874103 小计 1.048104 小计 1.161104 冷却水用量/kg冷却水用量/kg 脱苦时冷却 2.482102 脱苦时冷却 5.406102 灭酶后冷却 6.493104 灭酶后冷却 6.883104 小计 6.518104 小计 6.937104 全年（炎热季+寒冷季） 蒸汽用量/kg冷却水用量/kg 自溶 7.455105 脱苦时冷却 1.183105 灭酶 5.060105 灭酶后冷却 2.006107 浓缩 2.062106 总计 2.018107 总计 3.314106 车间所有设备统计如下。 表 15 车间设备统计表 名称型号数量所属公司 储水罐25t 搪玻璃卧式储罐 1 啤酒罐3t 搪玻璃卧式储罐 1 脱苦罐F15000 型不锈钢反应罐 1 自溶罐F30000 型不锈钢反应罐 2 淄博搪泰化工 设备有限公司 - 28 - 离心机 1、2、3DHC500 全自动排渣液固 碟片式分离机 3 辽宁祥隆制药 机械有限公司 水泵 1、2、4、6 ISW 型卧式离心泵 40-250(I)C 4 水泵 3、5、7ISW 型卧式离心泵 65-200(I) 3 水泵 8、9ISW 型卧式离心泵 65-125(I)A 2 上海博禹泵业 有限公司 浓缩器三效降膜蒸发器 1 安徽奥森机械 设备有限公司 干燥器PRODUCTION MINOR型 喷雾干燥器 1 北京霍尔斯生物 科技有限公司 包装机 1膏体灌装机 1 包装机 2自动粉剂包装机 1 河南郑州星火 包装机械有限公 司 包装机 3GF-100 定量灌装机 1 上海佳禾包装 机械有限公司 每批次深加工时间表如下。 表 3 每批次深加工时间流程表 项目 1速度 t/h 耗时 /h 项目 2（与 1 同时进行） 速度 t/h 耗时 /h 项目 3（与 2 同时进行） 速度 t/h 耗时 /h 离心分离 1 100.45 自带泵泵入 啤酒罐 100.45 包装 3 0.753 泵 1 泵入 稀释罐 100.23 稀释罐 加水时间 450.25 泵 2 泵入 振荡筛 200.67 振荡筛过滤 200.67 泵 3 泵入 离心机 450.52 离心分离 2 101.31 泵 4 泵入 脱苦罐 100.22 脱苦罐加水 450.19 搅拌 0.5 自溶罐加水 450.29 泵 5 泵入 自溶罐 450.24 - 29 - 升温 2.3 自溶 20 升温 3.45 灭酶 0.17 冷却 1 泵 6 泵入 离心机 102.35 离心分离 3 102.35 自带泵泵入 浓缩器 102.35 浓缩 240.96 干燥 0.031.19 包装 1 1.80.27 包装 2 1.30.07 总计 34.64h 备注：每批次处理时间超过 24 小时，其中物料在自溶罐停留时间最长，达 26.92 小 时，因此应使用两个自溶罐，使每批次深加工时间重叠。工厂在生产期间全天 24 小 时开工。 设计评价设计评价 在物料投入上，每年可处理废酵母泥 1350 吨，投