味精工厂发酵车间设计(共42页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上 生物工程工厂设计 课程设计报告题 目 t/a味精工厂发酵车间设计系 别： 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： （课程设计时间：2012年6月4日2012年6月24日）XXXXX学校 摘要课程设计是普通高校本科教育中非常重要的一个环节，同时也是理论知识与实际应用相结合的重要环节。本设计为年产13万吨味精厂的生产车间设计，通过双酶法谷氨酸中糖发酵以及一次等电点提取工艺生产谷氨酸钠。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

2、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。 Abstract Course design is very important links to common college undergraduate education , but also the combination of theoretical knowledge and practical application . The design is about of the annual output of tons of 's workshop d

3、esign, through the two enzymes method of fermentation and sugar glutamic acid a second-class electric point extraction technology production glutamic acid sodium. In this paper, it briefly introduced the monosodium glutamate fermentation production process and the main equipment . In order to help u

4、s to understand the fermentation process and the main equipment ventilation of relevant knowledge.The content of design conclude understanding the monosodium glutamate production material pretreatment, fermentation, the methods of extracting production and production process. To select suitable ferm

5、entation production process and conduct the material balance, heat balance calculations and equipment choice according to actual condition.专心-专注-专业目 录00111333391 课程设计目的生物工程设备课程的课堂教学和课程设计形成一个典型的综合性教学环节,课程设计是课堂课程教学的最后一个环节，这种教学安排对本课程的学习具有是十分重要意义，主要表现在一下几个方面：（1）本课程设计旨在让学生综合运用机械设计及其有关先修课程，如机械制图、测量与公差配合、金

6、属材料与热处理、工程力学等的理论和生产实际知识进行机械训练，使理论和实际结合起来。针对设计过程中所遇到的问题和困惑更深的巩固我们课堂所学基本原理和理论，实现从点到面的广泛学习，再从面到点的总结归纳，使我们能更好地掌握生产设备设计的基本原则、基本程序和基本方法。（2）生工设备课程设计是以实际训练为主的课程，学生应在过程中收集设计数据，在教师指导下完成一定的设备设计任务，以达到培养设计能力的目的，学习和掌握机械设计到的一般步骤和方法，培养设计能力和解决实际问题的能力，也为毕业设计乃至承担工业生产全程设计打下良好的基础。（3）要树立正确的设计思想和求是精神，本着严谨、负责、协调、创新的工作作风，进行

7、基本技能的训练，对准确地工程计算、制图、查阅资料（如手册、图册、技术标准、规范等）、搜集数据以及进行经验估算等机械方面的基本技能得到一次综合训练，提高技能水平，并能用简洁的文字、清晰的图表来表达设计意图，培养综合应用知识能力、全面思考问题和团队协作精神。2 课程设计题目描述和要求2.1 设计题目描述设计一个年产吨的味精发酵车间。已知条件为A 采用中糖发酵，等电点离子交换提取的生产方法；B 选用A3钢板，材料在设计温度下的许用应力;C 钢板厚度负偏差D使用含淀粉86%的工业淀粉原料；试确定该发酵车间的各设备及其布置情况。2.2设计内容根据所给的设计题目完成以下内容：(1)设计方案确定； (2)相

8、关衡算； (3)主要设备工艺计算； (4)主要工艺流程设计；(5)辅助（或周边）设备的计算或选择；(6)制图（包括带节点控制的工艺流程图和发酵车间的设备平面布置图）、编写设计说明书及其它。2.3 设计要求设计时间为两周。设计成果要求如下：1. 完成设计所需数据的收集与整理2. 完成发酵车间中各设备的各种计算3. 完成相关设施的设计计算4. 完成谷氨酸发酵流程图，完成车间设备布置平面图5. 完成设计说明书或计算书（手书或电子版打印均可）3 t/a味精工厂发酵车间的物料衡算3.1味精发酵法生产的总工艺流程 谷氨酸发酵采用淀粉原料，双酶法糖化，中初糖发酵流加高糖，等电点-离子交换提取的工艺。其工艺流

9、程示意图见图1。空气菌种原料空气压缩机预处理斜面培养摇瓶扩大培养冷却水解除铁离心沉淀发酵配料过滤气液分离种子罐扩大培养过滤淀粉水解糖过滤除菌脱色浓缩结晶离心等电点调节过滤干燥大结晶干燥小结晶 拌盐粉碎成品味精粉状味精母液粗谷氨酸粗谷氨酸中和制味精 离子交换处理粗谷氨酸溶液溶解 图1 味精生产总工艺流程图3.2工艺技术指标及基础数据（1）味精行业国家企业标准1，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/a（味精）生产方法中糖发酵，等电点-离子交换提取年生产天数d/a300产品日产量t/d433.33产品质量纯度99%倒灌率%0.2发酵周期h48发酵初糖Kg/m31

10、50淀粉糖转化率%108流加高浓糖%500糖酸转化率%60麸酸谷氨酸含量%95谷氨酸提取率%95味精对谷氨酸产率%122（2）主要原材料质量指标 淀粉原料的淀粉含量为86%，含水14%（3）二级种子培养基（g/L） 水解糖50，糖蜜20，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆510，泡敌0.6，生物素 0.02mg，硫酸亚铁2mg/L，硫酸锰2mg/L。 （4）发酵初始培养基（g/L） 水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾0.8，磷酸0.2，生物素2g，泡敌1.0，接种量为8%。3.3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量。（1）

11、发酵液量V1 式中 220发酵培养基初糖浓度（kg/m3） 60%糖酸转化率 95%谷氨酸提取率 99.8%除去倒灌率0.2%后的发酵成功率 122%味精对谷氨酸的精制产率（2）发酵液配制需水解糖量G1 以纯糖算， （3）二级种液量 V2 （4）二级种子培养液所需水解糖量 G2 式中 50二级种液含糖量（kg/m3）（5）生产1000kg味精需水解糖总量G为： （6）耗用淀粉原料量 理论上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故理论上耗用的淀粉量G淀粉为：式中 80%淀粉原料含纯淀粉量 108%淀粉糖转化率（7）液氨耗用量 发酵过程中用液氨调PH和补充氮源，耗用260280kg；此外，

12、提取过程耗用160170kg，合计每吨味精消耗420450kg（8）甘蔗糖蜜耗用量 二级种液耗用糖蜜量V3发酵培养基耗糖蜜量V4合计耗糖蜜36.68kg（9）氯化钾耗量GKCl （10）磷酸氢二钾（K2HPO4）耗量G3 （11）硫酸镁（MgSO4·7H2O）用量G4 （12）消泡剂（泡敌）耗用量G5 （13） 玉米浆耗用量（8g/L） （14）生物素耗用量 （15）硫酸锰耗用量 （16）硫酸亚铁耗用量 （17）磷酸耗用量 （18）谷氨酸（麸酸）量 发酵液谷氨酸含量为：实际生产的谷氨酸（提取率95%）为：3.4.t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果 表2 年产吨味精物料横算表物料名称生

13、产1t味精（100%）的物料量t/a味精生产的物料量每日物料量发酵液/m36.55851.52838.33二级种液/m30.524227.07发酵水解用糖/kg1441二级种培养用糖/kg26.2水解糖总量/kg1467.2淀粉/kg1423.13液氨/kg420糖蜜/kg36.69氯化钾/kg5.24磷酸氢二钾/kg0.524227.07硫酸镁/kg4.24泡敌/kg6.86玉米浆/kg4.191815.7生物素/kg0.023610.23硫酸锰/g1.048454.13硫酸亚铁/g1.048454.13磷酸/g1.31567.7谷氨酸/kg849.84 味精发酵过程热量衡算 热量

14、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+Q3=Q4+Q5+Q6式中，Q1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消耗于设备上热量（J） Q6设备向外界散失热量（J）4.1液化工序热量衡算液化工序流程图如图2所示：1调浆罐 2喷射器 3维持罐 4板式换热器 5糖化罐 图2 液化工序流程图4.1.1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） 

15、;     C-淀粉浆比热容（kJ/（kg·K）      t1-浆料初温（20+273=293K）      t2-液化温度（90+273=363K）      I-加热蒸汽焓，2738kJ/kg（0.3Mpa，表压）      -加热蒸汽凝结水的焓，在363K时为377kJ/kg（1）淀粉浆量G：根据物料衡算，日投工业淀粉616.67t；连续液化，616.67/24=25.7（t/h）。加水为

16、1：2.5，粉浆量为：25700×3.5=89950（t/h）。（2）粉浆干物质浓度：（3）粉浆比热C，可按下式计算：              式中  C0-淀粉质比热容，取1.55kJ/（kg·K）       X-粉浆干物质含量，24.6%       C水-水的比热容，4.18kJ/（kg·K）    （4）蒸汽用量   

17、;     4.1.2灭酶用蒸汽量 灭酶时将液化液由90加热至100，在100时的为419kJ/kg。         要求在20min内使液化液由90升至100，则蒸汽高峰量为：             1369.23×60÷20=4107.69（kg/h）  以上两项合计，平均量9414+1369.23=10783.23（kg/h）； 每日用量10783.23×2

18、4=258.8（t/d）。   高峰量：9414+4107.69=13521.69（kg/h）4.1.3液化冷却水用量 使用板式换热器，将物料由100降至65，使用二次水，冷却水进口温度20，出口温度58.7，需要冷却水量： ，即1846.5t/d。4.2糖化热量衡算 由物料衡算只日需水解糖，折算为24%的糖液为2649t/d，2649÷1.09=2430.3m3，糖化操作周期30h，其中糖化时间25h，糖化罐500m3，装料400m3，则需糖化罐： 台，取8台。使用板式换热器，使糖化液（经灭酶后）由85降至60，用二次水冷却，冷却水进口温度20，出口温度45，平

19、均用水量为： 要求在2h把400m3糖液冷却至40，高峰用水量为： 每日糖化罐同时运转：（罐）每投（放）料罐次：（罐次）每日冷却水用量：4.3连续灭菌和发酵工序热量衡算4.3.1培养液连续灭菌用蒸汽量 发酵罐1000m3装料系数0.8，每罐产100%MSG量：     1000×0.8×8%×86%×95%×1.22=63.8（t）年产量13万吨商品味精，日产100%MSG433.33t/d发酵操作时间48h（其中发酵时间38h），需发酵罐台数： （台），取14台。每日投（放）料罐次：日运转：罐每罐初始体

20、积800m3，糖浓度22g/dl，灭菌前培养基含糖19%，其数量： 灭菌加热过程中用0.4Mpa蒸汽（表压）I=2743kJ/kg，使用板式换热器将物料由20预热至75，再加热至120。冷却水由20升至45。流程图如下所示，1板式换热器（冷却段） 2板式换热器（预热段） 3连消塔 4维持罐 图3 应用板式换热器灭菌流程每罐灭菌时间3h，输料流量消毒灭菌用蒸汽量（D）：   式中， 3.7为糖液的比热容（kJ/（kgoK）每日用蒸汽量：             23×3×3=2

21、07（t/d）高峰量：  23t/h平均量： 207÷24=8.625（t/h）4.3.2培养液冷却用水量 参照图3,120热料通过与生料热交换，降至80，再用水冷却至35。冷却水由20升至45，计算冷却水量（W）： 全天用水量：4.3.3填充发酵罐空间所需的蒸汽量因1000m3发酵罐的全容积大于1000m3，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1000m3计算。填充空间需蒸汽量： D空=V=200×1.622=324.4（kg）式中  V-发酵罐自由空间即全容积（m3）-加热蒸汽的密度（kg/m3），0.2Mpa表

22、压时为1.6224.3.4发酵过程产生的热量及冷却用水量发酵过程热量计算有以下几种方法：（1） 通过计算生化反应热来计算总发酵热Q总 Q总=生物合成热+搅拌热汽化热（2） 通过燃烧热计算 Q总=Q反应物燃烧+Q产物燃烧（3） 通过冷却水带走的热量计算 （4） 通过发酵液的温度升高进行计算 关闭冷却水，观察罐内发酵液温度升高，用下式计算 式中， G发酵液重量（kg） C发酵液比热容 t1h内发酵液升高温度数（K） G1设备筒体重(kg) C1设备筒体比热容 V发酵液体积m3 根据部分味精工厂的实例和经验数，谷氨酸的发酵热高峰值约为用1000m3发酵罐，装料量800m3，使用新鲜水，冷却水进口温度

23、10，出口温度20，冷却水用量（W）： 日运转10.75台，高峰用水量日用水量：平均用水量： 0.8各罐发热状况均衡系数 5 水平衡计算5.1糖化工序用水量1 配料用水量：日投工业淀粉662.957t，加水比1:2.5，用水量为： ，因连续生产，平均水量=高峰水量=1657.4÷24=69t/h2 液化液冷却用水量：平均量=高峰量=77t/h，1848t/d3 糖液冷却用水量（使用二次水）：每日用冷却水量2331t/d，平均量2331÷24=97t/h，高峰量184.1t/h5.2连续灭菌工序用水量（1） 配料用水量：糖液含糖24%，加水配成19%糖液926.3t，则每罐需

24、加水 ，每日投料按7罐计算，需水量平均量：1351÷24=56.3（t/h），要求在0.5h内加入193t水，故高峰量： （2） 冷却用水量（使用二次水）：前面以计算出，高峰量645t/h，每日5805t/d，平均5805÷24=242t/h5.3发酵工序用水前面已计算，日用量.6t/d，平均量4936.4t/d6无菌压缩空气消耗量计算6.1 谷氨酸发酵无菌空气平衡示意图 图4 谷氨酸发酵无菌空气示意图6.2 发酵工艺指标及基础数据根据前面t/a味精厂发酵工艺技术指标及物料平衡计算结果，列出与空气消耗有关的基本数据： 每日发酵液量为2838.33m3 每日的二级种液量为22

25、7.07m3 发酵时间：38h 发酵周期：48h 发酵罐全容积：1000m3 发酵罐装料系数：80%6.3 发酵过程无菌空气用量计算 发酵车间无菌空气消耗量主要用于谷氨酸发酵过程通风供氧，其次为种子培养的通气以及培养基压料输送也需要压缩空气。此外，因设备和管路、管件等的消毒吹干以及其他损耗构成无菌空气的耗用量。（1）单罐无菌空气耗用量查得1000m3规模的通气搅拌发酵罐的通气速率为0.20vvn， 单罐发酵过程用气量：单罐年用气量： 式中，150每年单罐发酵批次（）（2）种子培养等其他无菌空气耗量 二级种培养是在种子罐中进行的，可根据接种量、通气速率、培养时间等进行计算。但通常的设计习惯，是把

26、种子培养用气。培养基压送及管路损失等算作一次，一般取这些无菌空气消耗量之和约等于发酵过程空气耗量的20%。故这项无菌空气耗量为： 单罐年用气量： 式中，8种子罐培养时间（3）高峰无菌空气耗量： （4）车间无菌空气年耗量： （5） 车间无菌空气单耗： 根据设计，实际味精年产量G=t/a 故其单耗为6.4 年产吨味精无菌空气衡算表：根据上述计算结果，可得出t/a味精厂无菌空气用量衡算表，如下表所示： 表3 发酵车间无菌空气衡算表发酵罐全容积（m3）单罐通气量（m3/h）种子罐耗气量（m3/h）高峰空气耗量（m3/h）年空气耗量（m3/h）空气单耗（m3/h）10009600192060777 设备

27、设计与选型7.1 发酵罐设计7.1.1 发酵罐选型与数量 选用机械涡轮搅拌通风发酵罐，现每天生产100%纯度的味精63.8t，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)，由前面已计算得出所需发酵罐数14个。7.1.2 发酵罐主要尺寸 取高径比 H：D=2：12 则有：H=2D；解方程得： H=2D=16.4m；封头容积 ：V封=72（m3）圆柱部分容积：V筒=866m3验算全容积V全：符合设计要求，可行。取=80%，实际装液量为：7.1.3 冷却面积计算影响发酵罐冷却面积的因素很多，诸如：不同的菌种系统、基质浓度、材质、冷却水温、水质、冷却水流速等。确定发酵罐冷却

28、面积的方法有经验值计算法和传热公式计算法：（1） 经验值计算法：不同容量发酵罐的冷却面积如下： 发酵产品 装料体积/m3 冷却面积/m3 冷却面积m2/发酵液体积m3= 酵母 50 40 0.8 谷氨酸 40 60 1.5 柠檬酸 40 16-20 0.4-0.5 谷氨酸发酵罐冷却面积取1.5m2/m3；由上知填充系数=80%，则每个1000m3的发酵罐换热面积： （2） 传热公式计算法：为了保证发酵在最旺盛、微生物消耗基质最多以及环境温度最高时也能冷却下来发酵热，必须按发酵生成热量高峰、一年中最热的那半个月的气温下，而冷却水可能达到的最高温度的恶劣条件下，计算冷却面积。对谷氨酸发酵，每1m3

29、发酵液、每1h传给冷却器的最大热量约为4.18×6000kJ/(m3·h) 1。采用竖式蛇管换热器，取经验值K=4.18×500 kJ/(m3·h·) 3。平均温差tm： 32 3220 2712 5代入 对公称容量1000 m3的发酵罐，每罐实际装液量为800m3，换热面积 7.1.4 搅拌器计算 由于谷氨酸发酵过程有中间补料操作，对混合要求较高，因此选用六弯叶涡轮搅拌器2。 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：盘踞 ：叶弦长：叶距 ：弯叶板厚：=14（mm）取两挡搅拌，搅拌转速N2可根据50m3罐，搅拌直

30、径1.05m，转速N1=110r/min。以等P0/V为基准2放大求得：高径比2：1半径8.2m换热面积1200m27.1.5 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Rem3 式中 D搅拌器直径，D=2.73m N搅拌器转速， 醪液密度，=1050 kg/m3 醪液粘度， =1.3×10-3N·s/m2 将数代入上式：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P0：式中 Np在湍流搅拌状态时其值为常数4.7 N搅拌转速，N=58r/min=0.97r/s D搅拌器直径，D=2.73m 醪液密度，=1050kg/m3 代入上式：两挡

31、搅拌：计算通风时的轴功率Pg 式中 P0不通风时搅拌轴功率（kW），N轴转速，N=58r/min D搅拌器直径（cm），D3=2.733×106=20.35×106 Q通风量（ml/min），设通风比VVm=0.110.18，取低限，如通风量变大，Pg会小，为安全。现取0.11；则Q=800×0.11×106=8.8×107（ml/min） 代入上式：求电机功率P电：采用三角带传动1=0.92；滚动轴承2=0.99，滑动轴承3=0.98；端面密封增加功率为1%4；代入公式数值得： 7.2 设备结构的工艺计算 空气分布器：对通风量较小（Q=0.0

32、20.5mL/s）的设备，应加环型或直管型空气分布器；而对通气量大的发酵罐，则使用单管通风，由于进风速度高，又有涡轮板阻挡，叶轮打碎、溶氧是没有问题的。本罐采用单管进风，风管直径325×8mm。 挡板：挡板的作用是加强搅拌速度，促进液体上下翻动和控制流型，防止产生涡旋而降低混合与溶氧效果。如罐内有相当于挡板作用的竖式冷却蛇管，扶梯等也可不设挡板。为减少泡沫，可将挡板上沿略低于正常液面，利用搅拌在液面上形成的涡旋消泡。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：小罐多使用夹套冷却装置，大罐冷却中，蛇管因易沉积污垢且不易清

33、洗而不采用；列管式冷却装置虽然冷却效果好，但耗水量过多；因此本罐采用竖式蛇管冷却装置4 为了保证发酵罐的冷却，单是计算出冷却面积是不够的，还要有足够的管道截面积，以供足够的冷却水通过。管道截面太大，管径太粗不易弯制，冷却水没有充分利用；太细则冷却水流经管路一半不到，水温已与料温相等。 最高负荷下的耗水量W：式中 Q总每1m3醪液在发酵最旺盛时，1h的发热量与醪液总体积的乘积 cp冷却水的比热容，4.18kJ/（kg·K） t2冷却水终温，t2=27 t1冷却水初温，t1=20 将各值代入上式冷却水体积流量为0.189m3/s，取冷却水在竖直蛇管中的流速为1m/s，根据流体力学方程式，

34、冷却管总截面积S总为：式中 W冷却水体积流量，W=0.189m3/s V冷却水流速，v=1m/s代入上式：进水总管直径 ： 冷却管组数和管径：设冷却管总表面积为S总，管径d0，组数为n，则：取n=16，求管径。由上式得：查金属材料表选取133×4mm无缝管5， ，g=12.72kg/m，认为可满足要求，。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： 冷却管总长度L计算：由前知冷却管总面积现取无缝钢管133×4mm，每米长冷却面积为则:冷却管占有体积： 每组管长L0和管组高度：另需连接管8m：可排竖式直蛇管的高度，设为静液面高度，下部

35、可伸入封头500mm。设发酵罐内附件占有体积为2.0m3，则：总占有体积为则筒体部分液深为：竖式蛇管总高 ；取管间距为0.5m。又两端弯管总长，两端弯管总高为1.384m，则一圈管长为： 每组管子圈数n0：（圈）；取6圈。现取管间距为，竖蛇管与罐壁的最小距离为0.15m，则最内层竖蛇管与罐壁的最小距离：与搅拌器的距离：，在允许范围内（不小于200mm）。.校核布置后冷却管的实际传热面积：而前有F=1200m2，可满足要求。7.3 设备材料的选择6谷氨酸发酵时用碳钢制作发酵设备，精制时用除铁树脂除去铁离子。如企业实力雄厚，也可以用不锈钢制作发酵设备。选用A3钢制作，以降低设备费用。7.4 发酵罐

36、壁厚的计算计算法确定发酵罐的壁厚S （cm）式中 P设计压力，取最高工作压力的1.05倍，现取P=0.4MPa D发酵罐内经，D=820cm A3钢的应用应力，=127MPa 焊接缝隙， =0.7 C壁厚附加量（cm）式中 C1钢板负偏差，现取C1=0.8mm C2为腐蚀余量，现取C2=2mm C3加工减薄量，现取C3=0选用22mm5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1如下： （cm）式中 P=0.4MPa D=820cm=127MPaC=0.08+0.2+0.1=0.38（cm）=0.7选用25mm5厚A3钢板制作。7.5 接管设计接管的长度h设计：各接管的长度h根据

37、直径大小和有无保温层，一般取100200mm。接管直径的确定：按排料管（也是通风管）计算：该罐实装醪量800m3，设4h之内排空，则物料体积流量发酵醪流速取v=1m/s;则排料管截面积为F物。管径：取无缝管325×8mm，309mm267mm，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20，0.1MPa下的情况，要折算0.4MPa、30 状态。风量Q1取大值，。利用气态方程式计算工作状态下的风量Qf3取风速v=25m/s，则风管截面积Ff为则气管直径d气为：因通风管也是排料管，故取两者的大值。取325×

38、8mm无缝管，可满足工艺要求。排料时间复核：物料流量Q=0.056m3/s，流速v=1m/s；管道截面积：，在相同的流速下，流过物料因管径较原来计算结果大，则相应流速比为排料时间：7.6 支座选择 对于100m3以上的发酵罐，由于设备总质量较大，应选用裙式支座。本设计选用裙式支座。7.7 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。种子罐冷却方式采用夹套冷却。 7.7.1种子罐容积和数量的确定 种子罐容积的确定：接种量为8%计算，则种子罐容积V种2为：式中 V总发酵罐总容积（m3） 种子罐个数的确定：种子罐与

39、发酵罐对应上料。发酵罐平均每天上7罐，需种子罐7个。种子罐培养8h，辅助操作时间810h，生产周期1618h，一般的厂是1个种子罐对一个发酵罐，因此，种子罐数确定为7个。7.7.2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。 取H：D=2：1，则种子罐总容积量V'总为：简化方程如下： 整理后解方程得D=3.52m则H=2D=2×3.52=7.04（m）查得封头高H'封 罐体总高H'罐：=8.8m单个封头容量：V'封=5.71（m3）圆筒容量 ： 不计上封头容积 ： 校核种子罐总容积V'总：几乎与需要的种子罐容积80m3相等，可满足

40、设计要求。7.7.3冷却面积的计算 采用夹套冷却（1）发酵产生的总热量：（2）夹套传热系数：现取K=4.18×220kJ/（m2·h·）（3）平均温差：发酵温度32；水初温2023，取23；水终温27，则平均温差：（4）需冷却面积F： （5）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 ： 液深 ： =6.9m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。该设计夹套能满足要求；7.7.4设备材料的选择及设备工艺 采用A3钢制作设备结构的工艺设计：（1）挡板：根据全挡板条件，式中B挡板宽度B（0.1-0.12）D=

41、0.1×3520=352mm D罐径D3.52m Z挡板数：取Z5块（2）搅拌器：采用六弯叶涡轮搅拌器直径：Di0.30.35D现取：叶片宽度：弧长：盘径：叶弦长：搅拌器间距：底距：搅拌器转速N2，根据50L罐，470r/min，使用P0/V为基准放大2，50L罐N1470r/min，搅拌器直径Di=112mm两挡搅拌。（3）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Rem3式中 D搅拌器直径，D=1.232m N搅拌器转速， 醪液密度，=1050 kg/m3 醪液粘度， =1.3×10-3N·s/m2 将数代入上式：视为湍流，则搅拌功率

42、准数Np=4.7ii 计算不通气时的搅拌轴功率P0： 式中 Np在湍流搅拌状态时其值为常数4.7 N搅拌转速，N=95r/min=1.58r/s D搅拌器直径，D=1.232m 醪液密度，=1050kg/m3 代入上式： iii 计算通风时的轴功率Pg式中 P0不通风时搅拌轴功率（kW）， N轴转速，N=95r/min D搅拌器直径（cm），D3=1.2323×106=1.87×106 Q通风量（ml/min），设通风比VVm=0.110.18，取低限，如通风量变大，Pg会小，为安全。现取0.11；则Q=64×0.11×=7.04×（ml/mi

43、n）代入上式：iv 求电机功率P电：采用三角带传动1=0.92；滚动轴承2=0.99，滑动轴承3=0.98；端面密封增加功率为1%；代入公式数值得：（4）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t0=20，送风量V为：将通风换算成工作状态，求通风管直径d1圆整，无缝钢管(YB231-70)，管径采用76×4mm 5,内径76-2×4=68mm大于56.4mm，可满足生产要求。（5）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

44、管。按输送物料算：40min送完64m3物料则物料流量为管道截面为F，物料流速为v=0.51m/s，现取v=0.5m/s，则：设管径为：圆整，无缝钢管(YB231-70)，管径采用273×8mm5 ,内径273-2×8=257mm几乎与计算结果相等，可满足生产要求。（6）冷却水管：由前知需冷却热量，冷却水温变化由23升到27，水比热容则耗水量W为：取水流速v=4m/s；查的水在平均温度25摄氏度下的密度为：997.1kg/m3；则冷却管直径为选用5无缝钢管，满足要求。（7） 支座选型 选用支撑式支座8 工艺设计计算结果汇总及主要符号说明附录一 t/a味精厂发酵车间的物料衡算

45、结果序号物料名称生产1t味精（100%）的物料量t/a味精生产的物料量每日物料量1发酵液/m36.55851.52838.332二级种液/m30.524227.073发酵水解用糖/kg14414二级种培养用糖/kg26.25水解糖总量/kg1467.26淀粉/kg1423.137液氨/kg4208糖蜜/kg36.699氯化钾/kg5.2410磷酸氢二钾/kg0.524227.0711硫酸镁/kg4.2412泡敌/kg6.8613玉米浆/kg4.191815.714生物素/kg0.023610.2315硫酸锰/g1.048454.1316硫酸亚铁/g1.048454.1317磷酸/g1.31567.718谷氨酸/kg849.8附录二 热量衡算序号项目及代号参数及结果备注液化工序1 粉浆量 t/h899502粉浆干物质浓度 24.6%3粉浆比热 3.53 4蒸汽用量 k