柠檬酸发酵车间工艺计算书

1、江苏X X X X生物化工有限公司年产六万吨柠檬酸生产线初步设计发酵车间工艺计算书、计算依据江苏XXXX公司新建柠檬酸生产线采用发酵法生产柠檬酸，规划年产 柠檬酸六万吨。全年按 300 天计算 ,发酵周期 72小时,按照三天一罐计算。主 要生产原料为木薯和玉米，初步规划为1000m3发酵罐6台，100 m3种子罐3 台，设计生产技术指标为产酸 13.5%，提取总收率 90%，粮耗 1.8T/T 成品。、原料粉碎工段451. 总原料需求：6X 10 t产量X 1.8=1.08X 10 t每年生产日： 300day成品每天产量：60000-300=200t每天投料量：108000- 300=360

2、t2. 原料中品种配比：木薯：玉米 =80:20每日投木薯量： 360X 0.80=288t每日投玉米量： 360X 0.20=72t3. 粉碎工艺要求，按工厂劳动生产力组合和电力负荷粉碎木薯每天粉碎时间为8h,玉米每天粉碎时间为6h木薯粉碎量：288-8=36t玉米粉碎量：72 - 6=12t采用锤片式粉碎机 2台：木薯、玉米各一台初步选型：木薯粉碎机玉米粉碎机粉碎后要求：粉料 80%以上过 40 目筛。4. 粉料仓储量木薯粉容重0.5,玉米粉容重0.6,粉仓要求储存24h容量粉碎后木薯粉储仓设计为 200 m3 二台每仓可以储存木薯粉100t，共储存木薯粉200t粉碎后玉米粉储仓设计为 1

3、60 m3可以储存玉米粉 96t能满足 24h 生产原料储存。发酵车间物料衡算表物料名称每天需要量（吨）全年需要量（万吨）木薯2888.64玉米722.16三、调浆工段1发酵罐单罐容积1000 m3发酵定容 0.9X 1000=900 m3发酵液原料浓度：20%，每罐批用料量180t调浆浓度35%，连续调浆调浆总量为：500m3左右2、调浆池容积10 m3左右，配污水泵送料3、配料罐初步设计配料罐容积60 m3,三台总容积180 m3,料液木薯粉浓度30%， 每罐木薯粉调浆总量480 m3。循环使用每罐批,8罐批可以完成。四、喷射液化工段1、工艺条件木薯粉采用一级液化玉米粉采用一级液化单罐批总

4、液化量600 m3左右单罐液化工作速度60 m3 （18T干物料）/h喷射装置单个工作能力60 m3 /h木薯喷射后维持罐工作温度95 T，设计容量60 m3 &单罐液化维持时间大概45mi n五、过滤工段木薯液化液采用箱式板框过滤， 选用840 m2/台大型板框3台。每台板框 残渣空间为16m3, 3台共可贮残渣48m3。每天按300t木薯粗纤维16%，则共有干渣重48t，板框容积符合要求。玉米液化液不过滤，混合进罐六、液化糖贮罐工艺要求：可以满足每日二个罐批贮存，料温不低于70 C。设计450m3液化糖贮罐三只，总容量1350m3，液化糖贮罐保温和加热装 置。七、连消工段建议采用连续灭菌工

5、艺1. 大罐木薯液化糖体积830 m3/罐批，要求三小时内灭菌完成，每小时灭菌277 m3采用料带汽喷射装置进料采用离心式料泵灭菌温度100 c后维持罐30 m3容积维持时间60X30/277=6.5min能达到灭菌要求2. 木薯液化糖连消后喷淋冷却至 50C，进大罐。喷淋冷却采用 65口径管道，多管并联喷淋 65管 20 根，总截面积（0.065/2）2 X20=0.0663 m2流速：0.0769 m3p.0663=1.16m/s冷却面积设定为 500m 65管道每m面积0.065 Xn =0.2血4管道总量：2450m，取2400m分为10组同时进料并联冷却进料温度100 C，出料温度5

6、0 C冷却总热量： 277 m3/h=4.6m3/min4.6X1000X50kcal=230000kcal冷却负荷：230000弋00=460kcal/m .min第 1 页 共 12 页3八、发酵工段1. 种子罐 容积 100 m3 装罐系数 70%，装料容量 70 m3 种子罐培养时间 18h种子罐进料灭菌冷却时间 8h 辅助工作时间 2h种子罐工作周期 28h 三台种子罐2. 发酵罐 容积 1000 m3 装料系数 0.9，单罐装料容量 900 m3平均产酸13.5%，单罐总酸900X 13.5%=121.5t 每罐发酵周期 60h发酵前后辅助时间 12h 单罐工作周期 72h 每天二

7、罐，总放罐体积 1800 m33. 发酵液过滤 初滤：采用200卅箱式板框过滤共三台 .复滤：采用CaSO助滤层，100卅厢式过滤器二台 助滤剂调浆池 . 清液贮罐 400 m3 一台九、空气系统1. 空气压缩机 发酵用气比为： 1:0.2 发酵罐总容积： 1000 m3X6+100 m3X3=6300 m3用气系统： 0.8用气总量：6300X).2 0.8=1008 m3装置三台380m3/分，一台190 m3/分，空气压缩机总输出量1330 m3/min机器运转系数 0.83，可以保证保养检修时间 空压机选型建议出口压力不小 3kg/cm22. 空气前贮罐设置30 m3空气贮罐三台15

8、m3一台并联，平衡系统减少压力波动3. 空气热交换器 (预冷却器 )利用冷却去水后的空气和热空气进行热交换， 既冷却了热空气， 又加热了 处理后空气，减低空气温度，而且能节省能源。配制一台500卅高效热交换器(卧式)4. 空气冷凝器配制一台500卅卧式高效热交换器，以水为冷却介质，水温以最高 28 T 计算，将空气中超饱和的水份冷却到露点，以利后段气水分离。5. 空气油水分离器采用卧式高效油水分离器使空气中油水分离，几件空气处理装置考虑卧 式串接，减少管路弯道，降低损耗。6. 空气总管初选常压下空气t=20C,总流量v=1000 m3/min，空气流速设12m/s,经过空 压机后空气压力为0.

9、35Mpa,温度为180C,经过空气冷却器后出口压 力为0.33 Mpa，温度为60E根据 P1V1/T1= P2V2/T2 有0.1 1000/(273+20)=0.35 V2/(273+180)3V2=442 m /min流速管道截面积 =流量442/60 - 12=n2RR=0.442D=0.88m根据 P2V2/T2= P3V 3/T 3 有 0.35 442/(273+180)=0.33 V3/(273+60)V3= 344.6 m3/min 小于 V2=442 m3/min故选用直径为 900mm 的管7. 空气过滤器柠檬酸生产发酵过程 PH 低，抗感染杂菌能力强，所以本方案选用种

10、子 罐二级过滤，发酵采用一级过滤。a. 种子罐过滤器采用二级过滤，前级采用3卩预过滤芯，不灭菌，后级采用0.01励过 滤芯，灭菌配一台蒸汽过滤器， 2-3 台种子罐每台相应配置空气过滤 器种子罐100 m3,定容70 m3,通风比0.15-0.2每分钟用气量： 10.5 m3-14 m3选用20 m3/min，通气量过滤器20”5芯聚四氟膜芯过滤器,蒸汽过滤器选用四氟微孔芯b. 发酵罐过滤器采用一级精过滤器，选用0.01 p精过滤芯灭菌配一台蒸汽过滤器发酵罐1000 m3,定容900 m3,通风比1: 0.2每分钟最大用气量 180 m3.选用200 m3/min，通气量过滤器，20” 3芯聚

11、四氟膜芯过滤器选用100 m3/min，通气量过滤器二台并列使用，20” 8芯聚四氟 膜芯过滤器第 1 页 共 12 页5十、水平衡计算1、工艺用水(河水) 、种子罐配料用水无菌冷凝水为种子液的 10%F 种子罐 =70X(1-10%)=63t共有 3 只种子罐，配料中水和物料的配比是 7：3最大按每天两罐计算，每天最大用水量为：632X70%=88.2t取90t 、发酵罐配料用水F 发酵罐 =(900-63) (1-10%)=753.3t共有 6 只发酵罐，配料中水和物料的配比是 7： 3最大按每天两罐计算，每天最大用水量为：753.3 2X70%=1054t 、洗罐用水主要用于罐的清洗，根

12、据经验种子罐用水1t，发酵罐用水2t最大按每天两罐计算，清洗种子罐每天最大用水量为：1 *=2t最大按每天两罐计算，清洗发酵罐每天最大用水量为：2 *=4t2、灭菌冷却用水、种子罐灭菌冷却用水种子罐灭菌后，温度为121 C，需要冷却到37E，冷却水采用河水， 夏天最高水温为28C，出水温度为32E，水的比热4.187kJ/ (kg k)，发 酵液比热0.95 4187 (kgk)，平均冷却3小时。因为该过程是变温过程， 可看做二段冷却：第一阶段：冷却到50E，冷却水出口温度46T70(121-50) 095 4.187/ (46-28) 4.187 =262.3t第二阶段：冷却到37r，冷却水

13、出口温度32 r70 4(50-37) 0.95 4.187/ (32-28) 4.187 =216.1t每只种子罐的冷却水用量为：262.3+216.仁478.4t取480t第 1 页 共 12 页7最大按每天两罐计算，冷却水用量为：4802=960t每小时冷却水用量为：960七=160t/h、发酵罐灭菌冷却用水a. 喷淋冷却用水量：冷却用水进口温度40C，设升到55C物料喷淋的温度：90 E -50 C喷淋水量(900-70) (100-50) 0.95 4187/ (55-40) 4； 187 =2628.3t 取 2630t冷却水用量为：2630/3=877t/hb. 内盘管冷却用水量

14、：喷淋冷却后料液进罐温度50E，冷却到37C，冷却水采用河水， 夏天最高水温为28E，出水温度为32E，平均冷却3小时。水量 900(50-37)0.95 4.187/ (32-28) 4J87 =2778.75t6只发酵罐用水总量：2778.75 6=16672.5t取16680t每小时最大用水量：2778.75/3=926t/h3、发酵过程中冷却用水查手册知每m3柠檬酸发酵液每小时产热11700kj/ (m3.h) 、种子罐用水量：2 X70 X11700/ (32-28) 4.187 =98t/h 、发酵罐用水量：6 X900X11700/ (32-28) 4J87 =3770t/h34

15、、空压机耗水量：175m /h5、空气冷却用水量：500 m3/h水消耗一览表名称水消耗合计工艺用水种子罐配料90t/d1150t/d发酵罐配料1054t/d种子罐清洗2t/d发酵罐清洗4t/d火菌冷却用水种子罐冷却160t/h1963t/h发酵罐冷 却喷淋877t/h盘管926t/h发酵过程冷却用水种子罐用水98t/h3868t/h发酵罐用水3770t/h空压机冷却用水:175 m3/h空气冷却用水500 m3/h1一、蒸汽消耗量1、1000 m3单罐发酵原料配料消耗蒸汽量配料罐每罐60 m3,料液初始温度40C, 55C进喷射液化器Di=GC(t2-ti)升 t2X C) x (1+ n)

16、D蒸汽消耗量，kgG被加热料液量，kgC料液的比热，KJ/(kgC)t2 加热结束时料液的温度，Cti加热开始时料液的温度，CI 蒸汽的热焓，KJ/kgn加热过程中由于热损失而增加的蒸汽消耗量，n可取5%-10%D1=GC(t2-t1)升 t2X C) x (1+ n)=60X000X4.18(55-40) (3040-55 44.18(125-105) (3040-125 4.18) (1+0.05)=2270 kg/h共计：5060+2270=7330 kg/h第 8页共12页93、连消阶段消耗蒸汽量 、物料：玉米浆 652=130t;木薯65$=520t玉米浆14t 95C时进种子罐，1

17、16t 95C时进贮罐木薯56t 95C时进种子罐，464t 75C时进贮罐洗涤水75 T时220t进贮罐混合物78C，共计800t 、洗涤水加热所耗热量D4=220X1000 4.18(80-50) (3C40-82 44.18(100-78) (3C40-100 4.18) (1+0.1) =30800kg原料共计： 800+30.8=830.8t4、 种子罐：W=40000kg,总面积230 m2单台罐实消：95C -121C(表压1105Pa)直接蒸汽加热消耗蒸汽量S5=70X1000 4.18(121-95) 1.05/ (3040-121 4.18)=3152kg保温消耗蒸汽量S6

18、=0.5 S5=1576 kg5、1000 m3罐空消蒸汽消耗量 W=70000kg,总面积650 m、单台罐空消：罐内表压0.5 105Pa 发酵罐体加热蒸汽消耗量：S1=70000 0.5(110-20)/ (3040-110 4.18) = 1220.8kg 填充发酵罐空间所需蒸汽消耗量 (此时蒸汽密度 0.8467kg/ m3)：S2=1000 0.8467=846.7 kg灭菌过程热损失量：S3=650X43.4(70-20)/ (3040-110 4.18) =546.7 kg罐壁附着洗涤水升温的蒸汽消耗量：S4=650 40.001 100044.18(110-20)/ (3040-110 4.18) =94.8 kg空消蒸汽总量：S 总=(S1+ S2+ S3+ S4)1.05=2844 kg第 10 页 共 12 页11蒸汽消耗一览表名称单罐蒸汽消耗合计配料罐加温14000kg28000kg/d喷射液化一级喷射5060 kg/h146600kg/d二级喷射2270 kg/h种子罐消毒实消4728 kg9456 kg/d物料连消洗涤水加热10703 kg83006kg/d连