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1、年产1.5万吨味精工厂发酵车间设计说明书引言味精是人们熟悉的鲜味剂，是L一谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2cH(NH2)-COONa %0),具有旋光性， 有D型和L一型两种光学异构体。味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%), 现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。1987 年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十 九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品 添加剂。早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的,自从1956年日本 协和发酵公司用发酵法生产以后，发酵法生产迅速发

2、展，目前世界各国均 以此法进行生产。谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最 多、产品产量最大的产业。该生产工艺和设备具有很强的典型性，本文 对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工 艺和主要设备的有关知识。设计内容为，了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产 方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流 程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。最后，画出发酵工段 的工艺流程图和平面布置图。整个设计内容大体分成三部分，第一部分主要是味精生产的工艺和设 备选择；第二部分包括发酵罐、种子罐及空气分过滤器的设计与选型；第

3、三部分是工艺流程和平面布置图。由于我的水平有限，加之对先进设计的了解甚少，设计中有好多不足 的地方敬请各位老师和同学批评指正。1味精生产工艺1.1 味精生产工艺概述味精生产全过程可划分为四个一匚艺阶段:(1)原料的预处理及淀粉水解 糖的制备;(2)种子扩大培养及谷氨酸发酵;(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

4、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。味精发酵法生产的总工艺流程见图lo图1味精生产总工艺流程图1.2 原料预处理及淀粉水解糖制备1.2.1 原料的预处理此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，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，其中振动筛结构较为简单，使用方便。用于原料粉碎的设备除盘磨机外，还有锤式粉碎机和轻式粉碎机。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，根式粉碎机主要用于粒状物料的中碎和细碎O1.2.2 淀粉水解糖制备在工业生产上将淀粉水解

5、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，因而必须将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。目前，国内许多味 精厂采用双酶法制糖工艺。1.3 种子扩大培养及谷氨酸发酵种子扩大培养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养任务。从试管斜面出发，经活化培 养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够 数量的健壮的生产种子。谷氨酸发酵开始前，首先必须配制发酵培养基，并对其作高温短时灭 菌处理。用于灭菌的工艺除采用连消塔一维持罐一喷淋冷却系统外，还可 采用喷射加热器一维持管一真空冷

6、却系统或薄板换热器灭菌系统。但由于 糖液粘度较大，流动性差，容易将维持管堵塞，同时真空冷却器及薄板加 热器的加工制造成本较高，因而应用较少。发酵设备，国内味精厂大多采用机械搅拌通风通用式发酵罐，罐体大 小在5017到之间。对于发酵过程采用人工控制，检测仪表不能及 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。首先由高空采气塔采集高空洁净空气， 经空气压缩机压缩后导入冷凝器、油水分离器两级处理，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

7、于空气湿度小、温度低，还可采用空气压缩、冷却过滤 流程，省去一级冷却设备。1.4 谷氨酸的提取谷氨酸的提取一般采用等电点一离子交换法，国内有些味精厂还采用 等电点一锌盐法、盐酸水解一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，生产成本高，技术难度大等问题，应用上受到限 制。1.5 谷氨酸制取味精及味精成品加工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，还可使用离子交换柱，利用 离子交换树脂的吸附色素。味精的干燥过程，国内许多厂家还采用箱式烘 房干燥，设备简单，投资低，但操作条件差，生产效率低，不适应大规模

8、 生产的要求。也有的厂家使用气流干燥技术，生产量大，干燥速度快，干 燥时间短，但干燥过程对味精光泽和外形有影响，同时厂房建筑要求较高, 这样均不如振动式干燥床应用效果好。2发酵罐及种子罐的设计与选型2.1 味精工厂发酵车间的物料衡算2.1.1 工艺技术指标及基础数据（1）查发酵工厂工艺设计概论P326表3味精行业国家企业标准， 选用主要指标如表1表1味精发酵工艺技术指标指标名称单位指标数生产规模t/a15000 （味精）生产方法中糖发酵,一次等电点提取年生产天数d/a300产品日产量t/a50产品质量纯度%99倒灌率%1.0发酵周期h48发酵初糖Kg/m3150淀粉精转化率%95糖酸转化率%4

9、8皴酸谷氨酸含量%90谷氨酸提取率%80味精对谷氨酸产率%112（2）主要原材料质量指标淀粉原料的淀粉含量为80%,含水14%o （3）二级种子培养基（g/L）水解糖25,糖蜜20,尿素3.5,磷酸氢二 钾1.0,硫酸镁0.6,玉米浆510,泡故0.6,硫酸镁0.002,硫酸亚铁0.002。（4）发酵培养基（g/L）水解糖150,糖蜜4,硫酸镁06 氯化钾0.8, 磷酸氢二钠0.2,硫酸亚铁0.002,硫酸锦0.002,尿素（总尿）40,泡敌 0.6,植物油l.Oo（5）接种量为2% o2.1.2 谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原辅材料及其他物 料

10、量。（1）发酵液量VV, = 1000 （150 X 48% X 80% x 99% x 112%）=15.66（J）式中150发酵培养基初糖浓度（kg/m3）48%糖酸转化率80%谷氨酸提取率99%除去倒灌率1%后的发酵成功率112%味精对谷氨酸的精制产率（2）发酵液配制需水解糖量Gi以纯糖算，G =%xl50 = 2349（4）（3）二级种液量V2V, = 2%Vt =0.313（/）（4）二级种子培养液所需水解糖量G2G2 =25 匕=7.83 用式中25二级种液含糖量（kg/m3）（5）生产1000kg味精需水解糖总量G为:G = G +G2 =2356.8（）（6）耗用淀粉原料量理论

11、上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg,故理论上耗用的淀 粉量G淀济为：G 淀粉=2356.8 +（80% x 95% xlll%）=2793.7（kg）式中80%淀粉原料含纯淀粉量95%淀粉糖转化率（7）尿素耗用量二级种液耗尿素量为V3匕=3.5匕=1.1（心）发酵培养基耗尿素为V,匕=40 匕=626.4fe）故共耗尿素量为627.5kg（8）甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量V5匕=20 匕=6.26（依）发酵培养基耗糖蜜量V6V6 = 4V, =62.64（心）合计耗糖蜜69.9kg（9）氯化钾耗量GkoGkci =0.812.53（）（10）磷酸氢二钠（Na2HPO4 - 7H

12、2O）耗量 G3G3 = 0.2V, =3.13（必）（11）硫酸镁（MgSO4-7H2O）用量 G4G4 =0.6化 + 匕）=9.58（心）（12）消泡剂（泡敌）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）量发酵液谷氨酸含量为：G x48%（l-l%）=1116.2fe）实际生产的谷氨酸（提取率80%）为：1116.2x80% = 893 （kg）2.1.3 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果由上述生产1000kg味精（100%纯度）的物料衡算结果，可求得 15000t/a味精厂发酵车间的物料平衡

13、计算。具体计算结果如表2表2 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算物料名称生产It味精(100%)的物料量I5000t/a味精生产的物料量每日物料量发酵液(m3)15.662.35 X105783二级种液(m3)0.313469515.65发酵水解用糖(kg)23493.52 X1071.17X105二级种培养用糖7.831.18X105391.5(kg)水解糖总量(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氯化钾(kg)1

14、2.531.88X105626.5璘酸氢二钠(kg)3.134.70 X104156.5硫酸镁(kg)9.581.44X105479泡故(kg)9.41.40X105470植物油(kg)23.53.53X1051175谷氨酸(kg)8931.34X107446502.2设备设计与选型2.2.1发酵罐(1)发酵罐的选型选用机械涡轮搅拌通风发酵罐(2)生产能力、数量和容积的确定发酵罐容积的确定：选用200m3罐生产能力的计算：现每天生产99%纯度的味精50t,谷氨酸的发酵周期 为48h(包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间)。则每天需糖 液体积为V钠。每天产纯度为99%的味精50t,每吨1

15、00%的味精需糖液 15.66m3% =15.66x50 x 99% = 775.1 猛）设发酵罐的填充系数6=70%；则每天需要发酵需要发酵罐的总体积 为Vo （发酵周期为48h为=/4 = ZZ2dZ = U07.4(n?)Vz /发酵罐个数的确定：公称体积为200m3的发酵罐，总体积为230 m3V()t _ 775.17x48-V. 24 - 230x0.7x24取公称体积200m3发酵罐11个，其中一个留作备用。 实际产量验算：230x0.7x515.66x99%x 300 = 15580.6(。)富裕量15580.6-1500015000= 3.9%能满足产量要求（3）主要尺寸的计

16、算：取高径比H： D=2： 1V 个=V筒 + 2V1：, = 230m3；则有: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)封头容积：V w=16,4 （m3） 圆柱部分容积：Vra=197m3验算全容积V全：匕；=% + 2V, =197 + 2x16.4 = 229.8（m5）V全二丫全符合设计要求，可行。（4）冷却面积的计算对谷氨酸发酵，每ln发酵液、每lh传给冷却器的最大热量约为4.18X 6000kJ/（m3 h）。采

17、用竖式蛇管换热器,取经验值K=4.18X500 kJ/（m3h）。平均温差Atm： t =!m . At, In- t23227 3220 vT代入At12-5=8对公称容量200 m的发酵罐，每天装5罐，每罐实际装液量为审=155公）换热面积=232.5（/）F _ Q _ 4.18 x 6000 X155- KA& - 4.4x500x8（5）搅拌器计算 选用六弯叶涡轮搅拌器。该搅拌器的各部分尺寸与罐径D有一定比例关系搅拌器叶径叶宽：弧长：底距：盘踮：叶弦长：叶距：弯叶板厚：取两挡搅拌,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)搅拌转速N?可根据50m罐，搅拌直径1.05m,转速Ni=110r/mino以等P（）/V为基准放大求得:= 110x1.05T72/3=80(r/min)2/3（6）搅拌轴功率的计算淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。计算Rem_ DN。式中 D搅拌器直径，D=1.7mQQN = = 1.33( s)N搅拌器

19、转速， 60P醪液密度，P =1050 kg/m?U醪液粘度，M=1.3X10-3N s/m2 将数代入上式：Re,” = 1 72x133 XQ50 =3.1x1061041.3X10-3视为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7计算不通气时的搅拌轴功率Po：Po=NpMD5p式中NP在湍流搅拌状态时其值为常数4.7N搅拌转速，N=80r/min=1.33r/sD搅拌器直径，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两挡搅拌：P0=2Pq =116 AkW计算通风时的轴功率PgP，ND，丫的P?=

20、2.25x10-3x - I (kW)式中Po不通风时搅拌轴功率(kW),= 176,42 =3.1X10N轴转速，N=80r/minD搅拌器直径(cm), D3=1.73X106=4.9X 106Q通风量(ml/min),设通风比VVm=0.11-0.18,取低限,如通风量变大，Pg会小，为安全。现取0.11；则 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)求电机功率P电：PR. =xl.01采用三角带传动n 1=0.92；滚

21、动轴承112=0.99,滑动轴承113=0.98；端 面密封增加功率为1%；代入公式数值得：L01 = 78.2(kW)69.1x 0.92x0.99x0.98（7）设备结构的工艺计算空气分布器：本罐采用单管进风，风管直径M33X4mm。挡板：本罐因有扶梯和竖式冷却蛇管，故不设挡板密封方式：本罐采用双面机械密封方式，处理轴与罐的动静问题。冷却管布置：采用竖式蛇管I最高负荷下的耗水量W。夕（，2 1 ）式中 Qa一一每lm3醪液在发酵最旺盛时，lh的发热量与醪液总 体积的乘积。匚=4.18x6000 x 155 = 3.89 x 106(J/?)cP冷却水的比热容，4.18kJ/ （kg K）t

22、2冷却水终温，t2=27Cti冷却水初温，ti=20将各值代入上式3.89X106y =4.18x(27-20)=1.33 x 1。5 / g?) = 36.9(依 / s)冷却水体积流量为3.69X10-2m3/s,取冷却水在竖直蛇管中的流速为 lm/s,根据流体力学方程式，冷却管总截面积S.e为：式中W冷却水体积流量，W=3.69X 10-2m3/sV冷却水流速，v= 1 m/s代入上式：c 3.69x10-2S口 =j= 3.69 x 10 -)进水总管直径：4, = o.217(m)心 0.785 V 0.785 II冷却管组数和管径：设冷却管总表面积为S总，管径do,组数为n,则:

23、取n=8,求管径。由上式得：”0.7853.69x10-2 8x0.785=0.077(/?)查金属材料表选取小89 X 4mm无缝管，内=81，WHg=5A2kg/m , d内 d ,认为可满足要求，平均=8011111 o现取竖蛇管圈端部U型弯管曲径为300mm，则两直管距离为600mm, 两端弯管总长度为。：/() = 7tD = 3.14 x 600 = 1884 (mm)III冷却管总长度L计算：由前知冷却管总面积F = 232.5W2现取无缝钢管689X4mm,每米长冷却面积为入=3.14x0.08 xl = 0.25（w2）则：r F 232.5 八“/、L = = 930 （/

24、?/）F。0.257冷却管占有体积：V = 0.785 X 0,0892 x 930 = 5.8（尸）IV每组管长Lo和管组高度：% = =辔=77.5（?）另需连接管8m：乙实=L + 8 = 930 + 8 = 938（帆）可排竖式直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头250mm。 设发酵罐内附件占有体积为05/,则：总占有体积为%=曝+%+%件= 155 + 5.8 + 0.5 = 161.3（m3）则筒体部分液深为：1613-164 =S 0.785 x52竖式蛇管总高H . = 7.4 + 0.25 =7.7（m）乂两端弯管总长，0 =1884”?，两端弯管总高为600mm,则

25、直管部分高度：h = 门 一600 = 7700 -600 =7100（nun）则一圈管长：/ = 2/? + /0 =2x7100 + 1884 = 16084 （mm）V每组管子圈数no：。= =常=5（圈）现取管间距为2.50外=2.5x0.089 =0.22（?），竖蛇管与罐壁的最小距离 为0.15m,则可计算出搅拌器的距离在允许范围内（不小于200mm）。 VI.校核布置后冷却管的实际传热面积：7=平均 L奖=3.14 x 0.08 x 938 = 235.6（J）而前有F=232.5nf, F实F ,可满足要求。（8）设备材料的选择【选用As钢制作，以降低设备费用。（9）发酵罐壁厚

26、的计算计算法确定发酵罐的壁厚SS =个。f C （cm）2口1-P式中P设计压力，取最高工作压力的1.05倍，现取P=0.4MPaD发酵罐内经，D=500cm（o ） A3钢的应用应力，（o ） =127MPa“一一焊接缝隙，巾=0.7C壁厚附加量（cm）c = g + c2 + C3式中C1钢板负偏差，现取G=o.8mmC2为腐蚀余量，现取C2=2mmC3加工减薄量，现取C3=0C = 0.8+ 2 + 0 =） = 0.28（cm）0.4x5002x127x0.7-0.4+ 0.28 = 1.4（c/h）选用14mm厚A3钢板制作。封头壁厚计算：标准椭圆封头的厚度计算公式如下: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）接管设计接管的长度h设计：各接管的长度h根据直径大小和有无保温层，一般取 100-200mmo接管直径的确定：按排料管计算：该罐实装醪量155m3,设4h之内排空，则物料体积 流量Q = 3 = 0.0108（J / s3600x4发酵醪流速取，=lm/s;则排料管截面积为F粉。Q 0.0108/ 2、% =7=-j0.01）Fv. = 0.785c/2管径:剧3即）d =0.785取无缝管

28、6 133 X4mm, 125.mm) 118mm,认为合适。按通风管计算，压缩空气在0.4MPa下，支管气速为2025m/s。现通 风比0.10.18vvm,为常温下20C, O.IMPa下的情况,要折算0.4MPa、 30 状态。风量 Qi 取大值，& = 155 x 0.18 = 28（m3 /nin ）= 0.46（/n3 Is）.利用气态方程式计算工作状态下的风量Qf网八 azia 01 273 + 303 / )Qf = 0.46xx= 0.14(/n Is)0.35 273+207取风速v=25m/s,则风管截面积Ff为Ft =*=0.0056 （/）Ff = 0.785t/r（

29、则气管直径d气为：,10.0056气飞标T = ）因通风管也是排料管，故取两者的大值。取M33X4mm无缝管，可 满足工艺要求。排料时间复核：物料流量Q=0.0108m%,流速v=lm/s；管道截面积：F = 0.785 xO.1252 = 0.0123（/），在相同的流速下，流过物料因管径较原来计算结果大，则相应流速比 为P = &=。01。8 =0.88（倍）Fv 0.0123x1排料时间：y2x0.88 = 1.8 （11）支座选择选用裙式支座2.2.2种子罐发酵所需的种子从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一 级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。 种

30、子罐冷却方式采用夹套冷却。（1）二级种子罐容积和数量的确定二级种子罐容积的确定：接种量为2%计算，则种子罐容积V钟2为：v种2 = Kj X 2% = 230 X 2% = 4.6（n?）式中 V总一一发酵罐总容积（nP）二级种子罐个数的确定：种子罐与发酵罐对应上料。发酵罐平均每天 上5罐，需二级种子罐6个。种子罐培养8h,辅助操作时间810h,生产 周期1618h,因此，二级种子罐6个已足够，其中一个备用。主要尺寸的确定种子罐仍采用几何相似的机械搅拌通风发酵罐。H： D=2： 1,则种子罐总容积量V%为:0=4+2V封简化方程如下：V =2xD3+ 0,7852x2D = 4.6(，)整理后

31、1.57D3+0.26D3 =4.6解方程得D= 1.4m则H=2D=2XI.4=2.8 (in)查得封头高H5；,=350 + 25 = 375 (mm)罐体总局H&：H 雄=2”封 +=2x375+2800 = 3550()单个封头容量：Vw=0.398 (nf)封头表面积：S w=2.23m2圆筒容量：V. =0.785D2x2Z) = 4.31(m5)不计上封头容积：V；湫=匕寸 + 匕4=4.13+0.398 = 4.53(3)校核种子罐总容积V%：V忌=2 匕;+ E; =2x0.398 + 4.13 = 4.93(/w3)比需要的种子罐容积4.6 大，可满足设计要求。冷却面积的计

32、算采用夹套冷却 I发酵产生的总热量：Q( =4.18x6000x155x2%= 7.78x104(Z:J/?)II夹套传热系数：K =4.18x(150 250J/(w2 /)现取 K=4.18X220kJ/ (m2 h )III平均温差：发酵温度32；水初温2023,取23；水终温27 ,则平均温差：IV需冷却面积F：778x10”1心)KAt,tl 4.18x220x7核算夹套冷却面积：按静止液深确定夹套高度： 静止液体浸没筒体高度：。* =建阳 m)Sy.- 0.785x1.4液深：H, =Hli+H0 = 375 +1760 = 2135 (nun)夹套可能实现的冷却面积为封头表标面积

33、S封与圆筒被液体浸没的筒 体为表面积S算之和：% =S筒 +5封=;zDo+S封= 3.14x1.4x1.76 + 2.23 = 13.6(m2)夹套高度应不高于动态时的液面高度，因高于液面的传热面积，并没 有起多少冷却作用。综上，传热需要的面积F=12.1(nf)该设计夹套能提供的冷却面积为S夹=13.6 m2SQ F,可满足工艺要求。设备材料的选择采用A3钢制作壁厚计算I夹套内罐的壁厚mPL、26ED式中D设备的公称直径，140cmm外压容器的稳定系数，与设备的起始椭圆度有关，在我国，m=3P设计压力，与水压有关，P=0.4MPaE金属材料的弹性模量，对A3钢E=2义103MPaC壁厚附加

34、量，C=Ci+C2+C3=0.08+0.1 +0=0.18筒体长度，L=110c m将数值代入公式:S = 140x+ 0.18 3x0.4x110 、Z = 0.5I挡板：根据全挡板条件，。式中 B挡板宽度8= (0.1-0.12) D=0.1 X 1400= 140mmD罐径 D= 1400mm挡板数:Z=0.5= 0.5xB1400 c=140取Z=6块Il搅拌器：采用六弯叶涡轮搅拌器直径：Di = 0.30.35D现取:0.35 D = 0.35 xl400 = 490叶片宽度:/? = 0.2Di = 0.2 x 1400 = 280”弧长:r = 0.375 Di = 0.375

35、x 1400 = 525 nun盘径:(P = 0.750, = 0.75 X1400 = 1050 mm叶弦长:I = 0.25 )r = 0.25 x 1400 = 350 mm搅拌器间距:Y = 490底距:b = 49。，搅拌器转速N2,根据50L罐,470r/min,使用P/V为基准放大,50L罐 Ni=470r/min,搅拌器直径Di=112mmN, = N4D,2/32/3=176(/7min)两挡搅拌。III搅拌轴功率的计算淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。i计算Rem网D27Vp式中D搅拌器直径，D=0.49m?/ = = 2.93（/75）N搅拌器转速，60P醪液密

36、度，P=1050 kg/m3M醪液粘度，U=1.3X 10-3Ns/nr 将数代入上式：0.49 2 x 2.93x10501.3x10-3= 5.68x105104视为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7 ii计算不通气时的搅拌轴功率Po：P0=NpN3D5P式中 Np在湍流搅拌状态时其值为常数4.7N搅拌转速，N=176r/min=2.93r/sD搅拌器直径，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两挡搅拌/=20。=7kWiii计算通风时的轴功率PgA = 2.25 x 10 * 今* （攵卬

37、）式中Po不通风时搅拌轴功率（kW）,8=7? =49N轴转速，N=176r/minD搅拌器直径（cm）, D3=0.493X106=1.12X 105Q通风量（ml/min）,设通风比VVm=0.1取低限,如通风量变大，Pg会小，为安全。现取0.11;则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求电机功率P电：P、4=xl.01采用三角带传动n 1=0.92；滚动轴承112=0.99,滑动轴承n3=0.98；端 面密封

38、增加功率为1%;代入公式数值得：4.83x0.92x0.99x0.98L01 = 5.47(kW)IV进风管：该管距罐底2560mm之间，现取30mm向下单管。通风管管径计算：设罐压0.4MPa,发酵温度t=32,风速v=20m/s, 通风量为0.18VVm,常压下to=2O,送风量V为：V = 3.1x0.18 = 0.56(J /mi )将通风换算成工作状态，求通风管直径5273 + f273+0.785x vx600.56x% 吧0.4 2930.785x20x60=0.012(/7?)= 12(mm)圆整，查发酵工厂工艺设计概论，P3”表无缝钢管(YB231-70), 管径采用25X3

39、mm，内径25-2X3=19 mm大于12 mm,可满足生产要求。VI进出物料管:该管为物料进口，管底距罐底2560mm之间,现取30mm 向下单管。按输送物料算:20min送完3.12物料则物料流量为八=. -1= 0.0026m3 /s物 20x60管道截面为F,物料流速为v=0.5lm/s,现取v=0.5m/s,则:/=殳=变竺 = 0.0052（。/）设管径为：d、= 0.08（w）圆整，查发酵工厂工艺设计概论，P3I3表12,无缝钢管（YB231-70）, 管径采用108X4mm ,内径108-2X4=100 in in大于80 mm,可满足生产要 求。VII冷却水管：由前知需冷却热

40、量&- = 7.78x104。/，冷却水温变化23 27,水比热容7=以4.18。/（必）则耗水量W为:QCh (Zl -Z2)7.78xl044.18x(27-23)= 465% 奴/)取水流速v=4m/s；d =则冷却管直径为I 1.2925 4x0.785=0.64(?)支座选型选用支撑式支座（2） 一级种子罐一级种子罐的选型选用机械搅拌通风发酵罐一级种子罐容积和数量的确定种子罐容积的确定：接种量按2%计算，则种子罐容积V仙为匕啊=V种2 X 2% = 4.6 x2% = 0.092 （加3）故选用公称体积为100L的发酵罐，发酵罐的主要尺寸为：罐内径 400mm,圆柱高800mm,封头

41、高125mm,罐体总高1050mm,封头容积 H.5L,圆柱部分容积100L,不计上封头的容积112L,全容积123L,搅 拌桨直径135mm。冷却选用夹套冷却”。一级种子罐个数的确定：一级种子罐与二级种子罐对应上料。二级种 子罐平均每天上5罐，需一级种子罐6个。种子罐培养8h,辅助操作时 间810h,生产周期1618h,因此，一级种子罐6个已足够，其中一个备 用。2.2.3空气分过滤器（1）二级种子罐分过滤器：二级分过滤器风量的计算：V = 3.1xO.18x X X = 0.002赤P / s） = 0.144（m3/min） 0.4 293 607查生物工程设备P389表3-1-9 JL

42、S-D型空气过滤器技术特性，选 用JLS-D-025型空气过滤器，过滤能力0.25m3/min,外型尺寸少75X520mm, 重量5kg,进出口管径6 20X20,与种子罐进风口不一致，可采用法兰变 径即可。过滤能力025m3/min大于。144m3/min,能满足生产要求。数量 与二级种子罐数量一致，共6只。（2） 一级种子罐分过滤器：一级分过滤器风量的计算：V = 0.092x0.18x X X = 0.000071 /0 = 0.0043 /min） 0.4 293 60/查生物工程设备P.89表3-1-9 JLS-D型空气过滤器技术特性，选 用JLS-D-001型空气过滤器，过滤能力O

43、.OlnT/min,外型尺寸6 22X 150mm, 重量0.2kg,进出口管径“6X1,与种子罐进风口不一致，可采用法兰变 径即可。过滤能力0.01mmin大于0.0043m3/min,能满足生产要求。数量 与一级种子罐数量一致，共6只。（3）发酵罐分过滤器分过滤器滤层直径计算：式中V通过发酵罐分过滤器的空气流量(0.4MPa下)V = 155xO.18x0.1 305 1xx 0.4 293 60= 0.12(w3/5)Vs通过分过滤器的气速，现取0.2m/s则分过滤器直径：。滤层=I 4x0.12A1 3.14x0.2=0.874 (m)D过迩器=1/ 13滤层0现取：过污器=L3j1. =1.3x0.874 = 1.136 (m)查金属材料表，选无缝钢管，或用钢板卷制。圆整倒推荐值:D过泄第=1200mm分过滤器的壁厚