3万吨味精生产工艺及设计

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业摘要味精是人们生活中重要的食品添加剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。味精的主要作用是增加食品的鲜味，引起人们的食欲，有助于提高人体对食物的消化率，同时，味精还具有丰富的营养，谷氨酸钠被我们食用后，能够通过胃酸的作用离解为谷氨酸，能很快被消化吸收，变成人体组织中必不可少的蛋白质。而谷氨酸是一种高级营养辅助药，在医疗上有护肝、解毒、改善神经系统的功能，对于少年儿童还有促进神经系统发育的作用。目前，最成熟，最典型的生产工艺是利用淀粉为原料，双酶水解制糖，通过微生物发酵，等电点沉淀提取生产。味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：(1)原料的预处理(2)种子扩大培养;(3)谷氨酸发酵;(4)味精成品加工。本设计主要是研究味精生产的种子扩大培养阶段的物料衡算和主要设备选型。本文设计一个味精厂，以工业淀粉（纯度80%）为原料，采用双酶法进行生产，味精产品纯度为99%。本设计从全厂工艺流程，物料、能量衡算，设备选型，工艺布置，车间设计，主要设备工艺设计几个方面对发酵车间进行设计。关键词：味精；谷氨酸；发酵；设计；AbstractMSGisanimportantpartofpeople’slivesonFoodAdditives,theconsumptionshowedanupwardtrendbothathomeandabroad.MSG'sprimaryroleistoincreasetheflavoroffood,causingpeople'sappetitetohelpimprovethebody'sdigestionoffood,whilealsorichinnutrientsMSG,sodiumglutamateconsumedbyus,throughtheroleofgastricaciddissociationasglutamate,canbequicklydigestedandabsorbedintohumantissueinessentialproteins.TheglutamateisanadvancednutritionalsupplementdrugsinmedicallyLiver,detoxification,improvingthefunctionofthenervoussystem,forthechildrentheretopromotetheroleofnervoussystemdevelopment.Atpresent,themostmature,themosttypicalproductionprocessistheuseofstarchasrawmaterials,dual-enzymehydrolysisofsugar,Throughmicrobialfermentation,iselectricpointprecipitationextractproduction.Monosodiumglutamateproductionoftheentireprocesscanbedividedintofourprocesscanbedividedintofourprocessstages:(1)Pretreatmentofrawmaterials;(2)Oftheexpandedtraining;(3)Glutamateacidfermentation;(4)MSGproductprocessing.Thisdesignistostudytheseedsofmonosodiumglutamateproductionphaseofexpansionoftrainingmaterialbalanceandthemainequipmentselection.Inthispaper,thedesignofamonosodiumglutamatefactory.Itsrawmaterialisstarchthatthepurityis80%;thetechniquemethodisdouble-enzymesaccharificationproduction;thepurityofglutamatesis99%.Thewholedesignincludesplanttechnologicalprocess,materialandenergybalance,equipmentselection,technologicallayout,workshopdesignandthemainequipmenttechnologicalprocess,whicharetodesignanefficientfermentationworkshop.Keywords:monosodiumglutamate;glutamate;fermentation;design;引言味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Monosodiumglutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20)，具有旋光性，有D—型和L—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。味精添加在食品中可使食品风味增强，鲜味增加，故被广泛使用。味精在胃酸作用下产生的谷氨酸，被人体吸收后，参与人体内许多代谢反应，并与其他氨基酸一起共同构成人体组织的蛋白。谷氨酸钠被我们食用后，能够通过胃酸的作用离解为谷氨酸，能很快被消化吸收，变成人体组织中必不可少的蛋白质。而谷氨酸是一种高级营养辅助药，在医疗上有护肝、解毒、改善神经系统的功能，对于少年儿童还有促进神经系统发育的作用。所以，在日常生活中经常适量地食用味精，能促进发育，增强体质。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，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。德国的立赫生教授发现利用硫酸分解小麦面筋蛋白质最先分解得到味精的母体谷氨酸，1872赫拉西惠与哈勃门、乌尔夫化学方法制出谷氨酸，1908年日本的池田菊苗在研究食品呈味性时从海带中提出了谷氨酸，但是收得率低，劳动强度大。直到1956年日本协和发酵首先研究成功用微生物发酵淀粉方法制得味精，这种方法一直延续至今。随着生物技术的不断发展和对味精需求量的不断增加，味精的产量在逐年的提高，味精已成为第一大发酵产品。我国经过数十年的发展，一跃成为名列世界第一的味精生产大国，从1994年的30万吨到1999年的50万吨直到2003年的127万吨，而在2003年世界味精的总产量为150万吨。这种上升的趋势也在逐年的提高。我国味精生产已经有80多年的生产历史，1923年从我国面筋水解法生产味精到1958年利用淀粉糖发酵法生产味精研究开始，我国利用发酵法生产味精，已经走过了50年的历程，使发酵产酸发生了很大变化，味精发酵生产技术也在不断变革，80年代以前，我国大部分味精厂采用淀粉糖发酵法，一般发酵工艺采用生物素亚适量进行发酵控制，发酵产酸一般在5%~6％左右，糖酸转化率在50％左右，70年代开始新疆石河子味精厂首先利用甜菜甜蜜，采用高生物素、大种量、高通风的发酵技术进行发酵生产，使发酵产酸达到8．5％左右，糖酸转化率在60%~65％，90年代后期，我国部分味精厂在淀粉味精发酵行业开始进行以适量高生物素、大种量、高通风的发酵技术实验，加上我国大专院校、科研机构对淀粉制糖工艺、发酵菌种以及工艺控制方法及装备水平进行大量研究和改进,发酵产酸率和糖酸转化率都发生了巨大变化,发酵产酸一般12%～14%左右，糖酸转化率在56%~60%，逐步缩小了与国际的差距［8］。味精工业是技术密集型产业，展望未来，味精工业将会达到更高水平，只有我们充分认识到行业差距，借鉴国内外、业内外先进经验，不断进行技术创新，加速企业技术进步，提升技术水平，相信在不远的将来，我们的味精发酵水平一定能够赶超世界先进水平［11］。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，简单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，主要设计种子扩大培养的方，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；第二部分包括种子罐及空气分过滤器的设计与选型；第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总论1.1味精的概念味精是调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠。味精的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。1.2味精的分类味精通常按谷氨酸钠含量进行分类，市场上的味精主要有3类：一是谷氨酸钠含量大于99%的这类产品，称之为纯味精或99%味精；二是普通的味精，是添加了食盐（氯化钠）且谷氨酸钠含量不低于80%的均匀混合物，主要有95%味精、90%味精、80%味精3种；三是把味精中添加了5＇－鸟苷酸二钠或呈味核苷酸钠等增味剂的味精称之为特鲜（强力）味精，其鲜味超过普通味精。一般来讲，如果谷氨酸钠含量小于80%，这个产品就不能称为“味精”。本设计生产谷氨酸钠含量大于99%的产品。1.3味精生产的意义味精是调味料的一种，也称味之素（商品名称），主要成分为谷氨酸钠。此外还含有少量食盐、水分、脂肪、糖、铁、磷等物质。味精的主要作用是增加食品的鲜味，在中国菜里用的最多，在汤和调味汁中是不可缺少的一部分。味精是一种增鲜味的调料，炒菜、做馅、拌凉菜、做汤等都可用。味精不仅能为菜肴增添鲜味，引起人们食欲，有助于提高人体对食物的消化率，它还具有丰富的营养。谷氨酸钠被我们食用后，能够通过胃酸的作用离解为谷氨酸，能很快被消化吸收，变成人体组织中必不可少的蛋白质。而谷氨酸是一种高级营养辅助药，在医疗上有护肝、解毒、改善神经系统的功能，对于少年儿童还有促进神经系统发育的作用。所以，在日常生活中经常适量地食用味精，能促进发育，增强体质。2味精生产工艺2.1味精生产工艺概述味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：(1)原料的预处理；(2)种子扩大培养；(3)谷氨酸发酵；(4)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预处理车间、种子培养车间、发酵车间和成品加工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。味精发酵法生产的总工艺流程见图1菌种扩大培养空气过滤除菌原料预处理菌种扩大培养空气过滤除菌原料预处理发酵发酵发酵液处理发酵液处理中和制味精中和制味精味精处理味精处理结晶结晶成品味精成品味精图1味精生产总工艺流程图2.2原料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物料的中碎和细碎。2.3种子扩大培养目前经鉴定和命名的谷氨酸产生菌有很多，其中主要是棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属中的细菌。我国味精发酵生产中使用的菌株主要有北京棒杆菌AS1.299、钝齿棒杆菌AS1.542、HU7251、7383、B9、T6-13、617及672等。这些菌株除617和672是短杆菌属的菌属外，其他基本上都是棒状杆菌属中的菌株。它们主要用于以淀粉水解糖为原料的谷氨酸发酵。在正常情况下谷氨酸发酵产酸率可达4%~7%，谷氨酸对糖的转化率为40%~50%。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。2.4谷氨酸发酵谷氨酸发酵开始前，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—维持罐一喷淋冷却系统外，还可采用喷射加热器—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50m3到200m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。谷氨酸的提取一般采用等电点——离子交换法，国内有些味精厂还采用等电点——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，生产成本高，技术难度大等问题，应用上受到限制。2.5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。3总物料衡算3.1工艺技术指标及基础数据（1）查《发酵工厂工艺设计概论》P65表5-8谷氨酸发酵工艺技术指标，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/a30000（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/d100产品质量纯度%99倒灌率%1.0发酵周期h48发酵初糖Kg/m3150淀粉糖转化率%95糖酸转化率%48麸酸谷氨酸含量%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%。（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5~10，泡敌0.6，硫酸镁2mg/L，硫酸亚铁2mg/L。（4）发酵培养基（g/L）水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾0.8，磷酸氢二钠0.2，硫酸亚铁2mg/L，硫酸锰2mg/L，尿素（总尿）40，泡敌0.6，植物油1.0。（5）接种量为2%。3.2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量。（1）发酵液量式中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,以纯糖算（3）二级种液量式中2%——接种量（4）二级种子培养液所需水解糖量式中25——二级种液含糖量（kg/m3）（5）生产1000kg味精需水解糖总量为：（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为：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发酵培养基耗尿素为故共耗尿素量为627.5kg（8）甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量发酵培养基耗糖蜜量合计耗糖蜜68.9kg（9）氯化钾耗量（10）磷酸氢二钠（Na2HPO4·7H2O）耗量（11）硫酸镁（MgSO4·7H2O）用量（12）消泡剂（泡敌）耗用量（13）植物油耗用量G6（14）谷氨酸（麸酸）量发酵液谷氨酸含量为：式中48%——糖酸转化率1%——倒罐率实际生产的谷氨酸为：式中80%——谷氨酸提取率3.330000t/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30000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计算。具体计算结果如表2表230000t/a味精厂发酵车间的物料衡算物料名称生产1t味精（100%）的物料量30000t/a味精生产的物料量每日物料量发酵液（m3）15.664.7×1051566.67二级种液（m3）0.3139.39×10331.3发酵水解用糖（kg）23497.05×1072.35×105二级种培养用糖（kg）7.832.35×105783.33水解糖总量（kg）2356.87.07×1072.36×105淀粉(kg)2793.78.38×1072.79×105尿素（或液氨）627.51.88×1076.27×104糖蜜（kg）69.92.1×1067000氯化钾（kg）12.533.76×1051253.33磷酸氢二钠（kg）3.139.39×104313硫酸镁（kg）9.582.87×105956.67泡敌（kg）9.42.82×105940植物油（kg）23.57.05×1052350谷氨酸（kg）8932.68×1078.93×1044种子培养车间的设计与设备选型4.1谷氨酸菌种的扩大培养种子的扩大培养菌种的扩大培养是发酵生产的第一道工序，该工序又称之为种子制备。是指将沙土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量纯种的过程。种子扩大培养的目的是使发酵罐能够在短时间内达到一定的菌体浓度，并使菌种能够快速地适应发酵环境，缩短发酵周期。种子及发酵

孢子（或菌丝）接入到体积较小的种子罐中，经培养后形成大量的菌丝，这样的种子称为一级种子，把一级种子转入发酵罐内发酵，称为二级发酵。如果将一级种子接人体积较大的种子罐内，经过培养形成更多的菌丝，这样制备的种子称为二级种子，将二级种子转入发酵罐内发酵，称为三级发酵。同样道理，使用三级种子的发酵，称为四级发酵。谷氨酸产生菌的扩大培养普遍采用二级种子培养流程，即菌种→斜面培养→摇瓶扩大培养→一级种子培养→二级种子培养→发酵罐（1）菌种的扩大培养①斜面菌种的培养。由于谷氨酸发酵所用的菌种不同，因而斜面培养基的配方也有所不同。国内常用菌种的斜面培养基的配方见表1所示。表3常用谷氨酸生产菌的斜面培养基配方培养基成分AS1.299AS1.542HU7251或B9672蛋白胨∕%1111牛肉膏∕%10.511氯化钠∕%%0.5葡萄糖∕%--0.10.1--琼脂∕%222.72pH值7.0~7.27.07.0~7.27.0谷氨酸斜面菌种的培养一般是在32℃下培养18~24h即可。生产中使用的斜面菌种不宜多次转接，一般只转接三次（三代），免菌种的自然变异引起菌种的不纯。②一级种子的培养。一级种子的培养通常用三角瓶进行液体振荡培养，现在采用一级种子罐培养，将配置好灭菌完的培养基分装于一级种子培养罐中。常用菌种的一级种子培养基配方见表2.表4常用谷氨酸生产菌一级种子培养基配方培养基成分AS1.299AS1.542HU7251或B9672葡萄糖∕%2.0~2.0玉米浆∕%2.5~0.5尿素∕%0.5磷酸氢二钾∕%1.0硫酸镁∕%0.040.040.04--Fe2+∕(mg∕kg)2.02.02.0--Mn2+∕(mg∕kg)2.02.02.0--pH值7.0~7.2③二级种子的培养。二级种子的培养通常使用种子罐培养，种子罐的大小是根据发酵罐的容积配套确定的。二级种子的数量是发酵培养液体积的2%。其培养基配方见表3。二级种子的培养温度为32℃，时间为7~10h。培养成熟后，需进行检验，检验项目有细胞形态、培养液的pH值及有无污染杂菌或噬菌体等。表5常用谷氨酸生产菌二级种子培养基配方培养基成分AS1.299AS1.542HU7251或B9672水解糖∕%2.0玉米浆∕%2.5~3.01.01.50.5磷酸氢二钾∕%0.3硫酸镁∕%0.040.040.04--尿素∕%0.5Fe2+∕(mg∕kg)2.02.02.0--Mn2+∕(mg∕kg)2.02.02.0--pH值6.5~~6.87.0~7.2（2）种子的质量要求镜检菌体健康，排列整齐，大小均匀，呈单个或八字形排列。革兰染色阳性。二级种子的活菌浓度要求达到108~109个∕ml。要求二级种子活力旺盛，对数期种子的呼吸强度大于1000ulO2∕(ml·h)。平板检查，菌落淡黄色，中间隆起，表面湿润，有光泽，边缘整齐，呈半透明状。小摇瓶发酵试验，产酸稳定并在高峰。4.2设备设计与选型4.2.1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。（1）二级种子罐的选型种子罐选用机械搅拌通风发酵罐。（2）二级种子罐容积和数量的确定①二级种子罐容积的确定：接种量为2%计算，则种子罐容积V种2为：式中V总——发酵罐总容积（m3）故选用公称体积为5m3的发酵罐，查《发酵工厂工艺设计概论》P102表6-2知发酵罐的主要尺寸为：罐内径1500mm，圆柱高3000mm，封头高400mm，罐体总高3800mm，封头容积0.48m3，不记上封头的容积5.79m3，全容积6.27m3，搅拌桨直径525mm。②二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10罐，需二级种子罐10个。种子罐培养8h，辅助操作时间8~10h，生产周期16~18h，因此，二级种子罐11个已足够，其中一个备用。③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'总为：简化方程如下： 整理后解方程得D=1.4m则H=2D=2×1.4=2.8（m）查《发酵工厂工艺设计概论》P316表15椭圆形封头可知查得封头高H'封罐体总高H'罐：单个封头容量：封头表面积：S封=2.23m圆筒容量：不计上封头容积：校核种子罐总容积V'总：比需要的种子罐容积4.6m3大④冷却面积的计算根据计算和资料计算，当罐的容积V≤5m3用夹套冷却，可满足生产要求，如容积大于5m3，则随着比表面积的减少，而无法满足生产要求。另外，采用夹套冷却虽然传热效果不甚好，但可保证罐内光洁、易清理、不易染菌，大家仍乐于采用。现用夹套冷却，并校核其冷却效果：Ⅰ发酵产生的总热量：对谷氨酸发酵，每1m3发酵液、每1h传给冷却器的最大热量约为4.18×6000kJ/(m3·h)。采用竖式列管换热器，取经验值K=4.18×500kJ/(m3·h·℃)。发酵罐平均温差Δtm：32℃3220℃27125代入对公称容量200m3的发酵罐，每天装10总热量为：Ⅱ夹套传热系数：现取K=4.18×220kJ/（m2·h·℃）Ⅲ种子罐平均温差：发酵温度32℃；水初温20~23℃，取23℃；水终温种子罐平均温差：Ⅳ需冷却面积F：Ⅴ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：夹套可能实现的冷却面积为封头表标面积S封与圆筒被液体浸没的筒体为表面积S筒之和：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(m2)该设计夹套能提供的冷却面积为S夹=13.6mS夹〉F，可满足工艺要求。⑤设备材料的选择由于种子罐较小，而且对无菌要求高，采用A3钢制作。⑥壁厚计算对于带夹套的容器，应按外压容器计算壁厚。考虑到冷却水压力与容器内的压力有不同时存在的情况，取水压作为容器外压。Ⅰ夹套内罐的壁厚式中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=2×105MPaC——壁厚附加量，C=C1+C2+C3=0.08+0.1+0=0.18L——筒体长度，L=110cm将数值代入公式：取9mmⅡ封头的厚度δ封：查《发酵工厂工艺设计概论》P317表16碳钢椭圆封头最大需用内部压力i对于上封头，取δ封=6mmii对于下封头，取δ封=8mmⅢ冷却外套壁厚：查《发酵工厂工艺设计概论》P314表13碳钢与普低钢制内压圆筒壁厚，确定δ套=5mmⅣ外套封头壁厚：查《发酵工厂工艺设计概论》P316表15椭圆形封头（JBH54—73），确定δ套封=6mm⑦设备结构的工艺设计Ⅰ挡板：根据全挡板条件，式中B——挡板宽度B=（0.1-0.12）D=0.1×1400=140mmD——罐径D=1400mmZ——挡板数：取Z=6块Ⅱ搅拌器：采用六弯叶涡轮搅拌器直径：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，50L罐N1=470r/min，搅拌器直径Di=112mm两挡搅拌。Ⅲ搅拌轴功率的计算种子液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。i计算Rem式中D——搅拌器直径，D=0.49mN——搅拌器转速，ρ——醪液密度，ρ=1050kg/m3μ——醪液粘度，μ=1.3×10-3N·s/m2将数代入上式：视为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7ii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4.7N——搅拌转速，N=176r/min=2.93r/sD——搅拌器直径，D=0.49mρ——醪液密度，ρ=1050kg/m3代入上式：两挡搅拌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=176r/minD——搅拌器直径（cm），D3=0.493×106=1.12×105Q——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=3.1×0.11×106=3.41×105（ml/min）代入上式：iv求电机功率P电：采用三角带传动η1=0.92；滚动轴承η2=0.99，滑动轴承η3=0.98；端面密封增加功率为1%；代入公式数值得：Ⅳ进风管：该管距罐底25~60mm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℃，送风量将通风换算成工作状态，求通风管直径d1查《发酵工厂工艺设计概论》，P313表12，无缝钢管(YB231-70)，管径采用25×3mm,内径25-2×3=19mm大于12mm，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25~60mm之间，现取30mm向下单管。按输送物料算：20min送完3.1m3管道截面为F，物料流速为v=0.5~1m/s，现取v=0.5m/s，则：设管径为：查《发酵工厂工艺设计概论》，P313表12，无缝钢管(YB231-70)，管径采用108×4mm,内径108-2×4=100mm大于80mm，可满足生产要求。Ⅶ冷却水管：由前知需冷却热量，冷却水温变化23℃27℃水比热容则耗水量W为：取水流速v=4m/s；则冷却管直径为查金属材料表，取焊接管Dg=25mm可满足生产要求。（3）一级种子罐①一级种子罐的选型选用机械搅拌通风发酵罐②一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种1为故选用公称体积为100L的发酵罐，查《发酵工厂工艺设计概论》P102表6-2知发酵罐的主要尺寸为：罐内径400mm，圆柱高800mm，封头高125mm，罐体总高1050mm，封头容积11.5L，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10罐，需一级种子罐10个。种子罐培养8h，辅助操作时间8~10h，生产周期16~18h，因此，一级种子罐11个已足够，其中一个备用。4.2.2空气分过滤器（1）二级种子罐分过滤器：①分过滤器滤层直径计算：式中V——通过二级种子罐分过滤器的空气流量（0.4MPa下）Vs——通过分过滤器的气速，现取0.2m/s则②分过滤器直径：现取：查金属材料表，选无缝钢管，或用钢板卷制。圆整倒推荐值：D过滤器=1300mm③分过滤器的壁厚：设计压力P=0.5MPa取S=6mm。④进出气管：进出气管直径可取与设备通风管一致，即φ133×4无缝管⑤数量：分过滤器与二级种子罐相配合，每罐一个，共需11台。⑥滤层厚度：同种子罐，分过滤器5~6层超细玻璃纤维滤纸，经树脂处理过使用。⑦分过滤器高度：查《生物工程设备》P389表3-1-9JLS-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φ75×520mm,重量5kg，进出口管径φ20×2mm，与种子罐进风口不一致，可采用法兰变径即可。过滤能力0.25m3/min大于0.144m3/min，能满足生产要求。数量与二级种子罐数量一致，共11（2）一级种子罐分过滤器：①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）Vs——通过分过滤器的气速，现取0.2m/s则,②分过滤器直径：现取：查金属材料表，选无缝钢管，或用钢板卷制。圆整倒推荐值：D过滤器=300mm③分过滤器的壁厚：设计压力P=0.5MPa取S=6mm。④进出气管：进出气管直径可取与设备通风管一致，即φ133×4无缝管⑤数量：分过滤器与发酵罐相配合，每罐一个，共需11台。⑥滤层厚度：同种子罐，分过滤器5~6层超细玻璃纤维滤纸，经树脂处理过使用。⑦分过滤器高度：查《生物工程设备》P389表3-1-9JLS-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0.01m3/min，外型尺寸φ22×150mm,重量0.2kg，进出口管径φ6×1mm，与种子罐进风口不一致，可采用法兰变径即可。过滤能力0.01m3/min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4.2.3味精厂种子扩大培养车间设备一览表味精种子扩大培养车间设备见表6表630000t/a味精厂种子扩大培养车间设备一览表位号设备名称台数(台)规格与型号材料备注F321-326二级种子罐11φ1500×3000mmA3钢专业设备F331-336一级种子罐11φ400×800mmA3钢专业设备R321-326种子罐分过滤器11φ75×520mmA3钢专业设备R331-336种子罐分过滤器11φ22×150mmA3钢专业设备5其他主要设备设计计算与选型5.1SZ80×2型振动筛每日用淀粉量为279t,每小时过振动筛的淀粉量为279÷24=11.6（t/h）故选用SZ80×2型振动筛，筛面宽度80×2cm，单位流量40kg/(cm·h)，产量6.4t/h，振动频率600~650次/min，振幅6.5mm，风量5000m3/h，配用动力0.8kw。选用2台振动筛，每小时产量为6.4×2=12.8（t/h）>11.6（t/h）可满足生产需求。5.2错板式连续稀释器错板式连续稀释器是在一般的圆形管内装上交错排列的挡板，挡板倾斜安装以减少流动阻力，挡板数目10~15块。圆筒器身一般在200~250mm。培养基各组成部分从稀释器的上部自上而下以异流方式流动，经过器内各挡板作用，培养基反复改变流向，使培养基得到均匀混合。5.3发酵罐生产能力、数量和容积的确定①发酵罐容积的确定：选用200m3罐②生产能力的计算：现每天生产99%纯度的味精100t，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糖。每天产纯度为99%的味精100t，每吨100%的味精需糖液15.66m设发酵罐的填充系数φ=70%；则每天需要发酵需要发酵罐的总体积为V0（发酵周期为48h）。③发酵罐个数的确定：查《发酵工厂工艺设计概论》P102表6-2通用式发酵罐系数可知，公称体积为200m3的发酵罐，总体积为230m3取公称体积200m3发酵罐21实际产量验算： 富裕量能满足产量要求。选用公称体积为200m3的发酵罐，发酵罐的主要尺寸为：罐内径5000mm，圆柱高10000mm，封头高1300mm，罐体总高12600mm，封头容积16.4m3，圆柱部分容积197m3，不计上封头的容积213m3，全容积230m3，搅拌桨直径1700mm。冷却选用夹套冷却。5.4等电点结晶箱等电点结晶罐通常都是做成立式大罐，径高比H/D为1~1.2为宜，这样有利于育晶过程晶种的均匀悬浮和酸液加后溶液的PH迅速均匀，但是对于大容量设备必会做成占地面积太大，故有些设计径高比H/D为1.5~1.8。罐底有锥形的，也有平底的，锥形罐多用于连续离心分离提取味精流程，在用人工挖取味精的情况下，大多等电点罐都做成平底，用自然沉降的办法来将结晶沉出，放出母液经洗涤除去杂质，再沉淀然后由人工进入池内挖取结晶。6非生产工艺条件车间一般采用开侧窗、天窗方式采光，由于季节、天气的变化天然光线也随之变化，室内应有辅助人工照明设备，当自然光线达不到要求时，加强人工照明，照明灯一般是白炽灯和荧光灯。通风的目的是排除车间内的余热、余湿、有害气体、粉尘等，以保持适宜的温度湿度和卫生要求。通风包括自然通风和机械通风，自然通风有两种方式：热压通风、风压通风。在设计自然通风时，应先