三万吨谷氨酸工厂设计

word文档精品文档分享本科毕业设计第1页共53页一前言1.1性质谷氨酸〔α-氨基戊二酸〕由两个羧基等组成的酸性氨基酸。中文名谷氨酸CAS登录号56-86-0英文名glutamicacidEINECS登录200-293-7号化学式C5H9NO4熔点205℃分子量147.130761.2生物合成途径1.3用途word文档精品文档分享本科毕业设计第2页共53页谷氨酸是组成蛋白质的20种氨基酸之一，谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种。医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷等病症。谷氨酸是构成蛋白质的氨基酸之一，虽然它不是人体必须的氨基酸，但它可作为碳氮营养参与机体代谢，有较高的营养价值。食品中，用于味精生产，味精的成分是谷氨酸钠。游离态的谷氨酸普遍存在于日常食物中，是人体中自然代谢的一种产物。1.4谷氨酸的开展前景目前我国谷氨酸总发酵能力已接近16075%;而日本的谷氨酸产能，即包括日本味之素株式会社在外乡和海外分公司产能在内的合计只有不到60万吨;韩国的谷氨酸发酵能力在20万～25万吨。再加上我国XX地区的谷氨酸发酵能力，可以认为，亚洲谷氨酸厂商根本上主宰了国际谷氨酸市场。我国也已取代日本成为全球最大的味精(谷氨酸钠)出口国。而西方国家逐渐改变对味精使用的观念，估计对今后的谷氨酸市场将是一大利好。目前国内谷氨酸的供给主要由味精生产企业提供，味精生产企业在满足自己的原料需求后对外有少量供给，味精以外用谷氨酸主要由化工企业提供，但在规模上无法与味精企业相比。因此，我国谷氨酸行业的供给和需求以味精生产为主，其他行业的需求量相对味精消耗量还比拟小。经过几十年时间国内市场的不断洗牌，我国谷氨酸生产企业已从上世纪80年代初的200~300家小企业，缩减为2021年的80多家。年产量在1万吨以上的有17家，产量在5万吨以上者仅有七八家，包括有XX莲花集团、XX菱花集团、XX雪花公司，XX红梅集团、XX星湖公司、XX飞亚集团、XX菊花公司和XX梅花公司等。此外，温州快鹿公司与XX义乌市蜜蜂公司的产量近几年来增长较快。我国已成为氨基酸产品的‘世界工厂’，主要品种根本齐全，谷氨酸产量位居世界第一，但是产业创新品种较少，产品研发能力弱；资源能源消耗大，环境问题比拟突出；工艺技术相对落后，发酵产率和转化率低，经济效益低下，仅靠能源及较低的生产本钱优势，难以与世界氨基酸生产强国竞争。〞记者从2021年国际氨基酸产业创新与联盟开展顶峰论坛上得悉，我国氨基酸产业亟待通过加快技术创新，实现产业强国梦。中国生物发酵产业协会理事长石维忱与会致辞时指出，氨基酸作为食品、医药、饲料的添加剂，在食品工业、农业、畜牧业，以及人类XX、保健、化装品行业方面，发word文档精品文档分享本科毕业设计第3页共53页挥了越来越广泛的作用。2021年，我国氨基酸工业总产量超过300万吨，其中大宗氨基酸产品谷氨酸及其盐产量达220万吨，占世界总产量的70%以上，居世界第一；年总产值487亿元，其中，新产品产值达22亿元，是2021年新产品产值的7.6倍；赖氨酸及其盐产量达70多万吨，较2021年增长16.6%苏氨酸2021年产量达10万吨，较2021年增长1倍；其他高附加值的小品种氨基酸市场需求量增加。目前我国氨基酸产业规模以上生产厂家已达近百家，年产值448亿元，利税50多亿元，已成为氨基酸产品的“世界工厂〞，在国际上占有举足轻重的地位。但与国外氨基酸产业相比，我国氨基酸产业明显存在产品构造不合理、主要生产技术指标落后、生产本钱较高等问题，离真正意义上的发酵强国尚有不小的距离。一是创新品种较少，产品研发能力弱。我国拥有自主知识产权的新型氨基酸产品相对较少，新兴产品比例相对较低，新产品产业化能力较弱；装备自动化和国产化水平较低，生产工艺和技术水平与国际先进水平相比还有一定差距，关键技术仍需要突破，国际竞争力缺乏，自主创新能力的建立亟待加强和提升。二是资源能源消耗大，产业资源综合利用水平不高，环境问题比拟突出。主要表现为原料利用率不高，废弃物排放量较大，资源综合利用深度不够和副产品附加值较低，目前一些兴旺国家原料利用率已到达99%，而我国平均水平在95%，节能环保方面与世界的差距还很大。三是工艺技术相对落后，发酵产率和转化率低。我国氨基酸生产企业众多，但是规模相对较小，工艺相对落后，许多技术仅停留在实验室阶段，还不能直接转化为生产力。为此，我国氨基酸行业必须加快科技创新，降低能耗，提高资源综合利用率，破除产业开展所面临的环境约束，实现由“产业大国〞向“产业强国〞的转型。本设计是是在校期间最后一次大型作业，是对大学四年学习的总结.通过毕业设计，我对所学理论知识有了更深一步的了解,使专业知识系统化.使我进一步锻炼查阅文献、设计计算等综合能力，为我走上工作岗位奠定了根底。2.设计总论2.1设计目的通过本设计，学习并掌握独立检索文献的方法、发酵工厂设计中衡算及设备选型的计算方法；具备独立制定设计工艺方案的能力以及工程制图能力，并由此形成初步的发word文档精品文档分享本科毕业设计第4页共53页酵工厂设计能力；能够运用本专业知识独立解决一般的发酵工程技术问题；提高综合素质，培养创新能力和实践能力。2.2设计任务以玉米为原料,年产三万吨谷氨酸工厂设计，生产天数为320天，不连续生产。2.3设计要求2.3.1衡算物料衡算、热量衡算、水衡算和设备选型的计算.2.3.2绘图绘制工程图纸〔1号图5①全厂平面布置图〔一X〕；②工艺流程图〔二X〕；发酵车间、提取车间；③发酵罐剖面图一X；④车间俯视图一X；⑤成品车间平面图一X。3.厂址选择3.1厂址选择的原那么1〕建厂靠近原料地或交通方便的地方，但尽量不占良田，节约资源。2〕要有充足水源，水质应符合谷氨酸生产的需要；3〕要有可靠的供电保证。谷氨酸工厂用电量大，尽可能靠近电厂；4〕所选厂址周围应有良好的卫生环境。根据谷氨酸厂的生产特点，厂址选择在空气质量要好以满足发酵谷氨酸生产的需要；5〕要有合理的“三废〞处理设施；3.2厂址确实定XX正定县位于XX省西南部。北距首都258千米，距XX新港350千米，东距黄骅港300千米，南与省会XX市市区相接。境内有京广高铁、京广铁路、107国道、京深高速公路纵贯南北，石德铁路、石太铁路、307国道、石黄高速公路穿境而过，坐落境内的XX机场已开通20多条国内外航。原料运输方便；正定正处于开展word文档精品文档分享本科毕业设计第5页共53页阶段，有广阔的销售市场；正定有充足的地下水资源，也有充足的电力供给。周边农村可提供大量玉米，原材料丰富。综合上述因素，厂址选定于XX市正定新区。4工艺论证4.1生产规模年产三万吨谷氨酸工厂4.2产品规格99%谷氨酸质量符合GB8967-88；80%谷氨酸质量符合QB1500-924.3生产方法以玉米淀粉为原料、棒杆菌为生产菌种生产谷氨酸，分为以下几个车间：4.3.1淀粉车间：除杂，浸泡，破碎，别离，枯燥4.3.2制糖车间：是双酶法制糖工艺4.3.3发酵车间：亚适量生物素流加糖发酵工艺4.3.4提取车间：等电点提取工艺4.4工作组成4.4.1淀粉车间除杂—浸泡—破碎、研磨—别离、枯燥4.4.2糖化车间液化-糖化-过滤4.4.3发酵车间种子-连消-发酵-空气净化4.4.4提取车间等电提取-离心别离4.4.5辅助车间化验室、修理车间、泵房、水源净化系统、动力车间。4.4.6包装形式现采用塑料袋装，塑料袋的材料有BOPP复膜聚乙烯、聚乙烯符合规定。word文档精品文档分享本科毕业设计第6页共53页现选用机械包装，包装规格：10g，，50g，100g，250g，，，，25kg，允许偏差符合GB8967-88的规定。4.5全厂各工段工艺流程4.5.1制淀粉流程玉米→除杂→浸泡→破碎→胚芽别离洗涤→研磨→纤维别离→麸质别离→离心脱水→气流枯燥→玉米淀粉→淀粉贮存库4.5.2糖化流程调浆→配料→喷射液化→保温维持→层流液化→灭酶→糖化罐→糖化→灭酶→过滤→糖储罐→发酵车间4.5.3发酵流程生产用菌种：棒状杆菌word文档精品文档分享本科毕业设计第7页共53页菌种原料空气斜面培养预处理空气压缩机摇瓶扩大培养水解冷却过滤种子罐扩大培养气液别离淀粉水解糖过滤除菌配料发酵等电点调节沉淀离心粗谷氨酸母液4．5.4提取流程98%HSO4高流分发酵液等电罐晶种育晶word文档精品文档分享本科毕业设计第8页共53页停酸搅拌二步加酸〔SO+高流〕等电点停酸搅拌静止沉淀物上清液离心别离母液罐湿谷氨酸离心水离子交换柱成品母液罐洗脱前流高流后流〔母液罐〕〔等电罐〕〔洗脱〕4.6工艺参数玉米淀粉含淀粉90%,淀粉糖转化率97%，糖酸转化率60%，产酸率12%，提取收率94%。发酵周期，发酵时间，初糖14%，流加糖30%，总糖18%，接种量10%，生物素含在糖蜜中。word文档精品文档分享本科业计第9共53页4.8原料规格工2SO4≥98%液氨≥99%盐酸≥31%NaHPO4·O≥96%，工PO4≥85%MgSO4·7H2O≥98%，精制盐≥99%BAPE比重1.01～1.025,分子量～4000,微黄色油状液体交换容量4.5g柱度16～50≥45%-活性基-SO3+离子型NaGH-10〔K-15〕粒状活性炭：真比重1.24～1.298g/ml水分40～50%pH5.0～7.0灰分≤40%α-淀粉高温活力μ/g，用量12μ/g干淀粉中温活力4000μ/g，用量1.25μ/g干淀粉μ/g，用量80～100μ/g，取90μ/g干淀粉

糖化活力10粒度10×24目，28×42目，40×60目强度≥90%4.9各工段工艺提取工艺证4.9.1提取工艺择〕目的谷氨酸是目的产物，溶解过程中，副产物比拟多，因此必须采取适宜工艺谷氨酸提取出来。〕提取方法证提取谷氨酸方法：离子交换法等方法。word文档精品文档分享本科毕业设计第10页共53页〕离子交换法：液相中的离子和固相中离子间所进展的的一种可逆性化学反响，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。〕等电法：利用蛋白质在等电点时溶解度最低的特性，向含有目的药物成分的混合液中参加酸或碱，调整其pH值，使蛋白质沉淀析出的方法，称为等电点沉淀法。c〕盐酸盐法：谷氨酸溶解度小，易生成晶体，在浓冷盐酸中,可以提纯，加碱液达到等电点,使谷氨酸析出。〕锌盐法：谷氨酸某些金属盐的溶解度小,假设往谷氨酸发酵液中参加某金属盐生成难溶的谷氨酸金属盐沉淀析出.〕溶剂抽提方法：从固体物质中萃取化合物的一种方法，但此法可行性尚在研究中。4.9.2工艺流程〕工艺流程发酵罐贮罐菌体别离三废处理清液pH=5.0pH=4.6pH=3沉降静置8小时离心别离谷氨酸图2工艺流程图word文档精品文档分享本科毕业设计第11页共53页5物料衡算物料衡算是根据质量守恒定律而建立起来的。物料衡算是进入系统的全部物料重量等于离开该系统的全部物料重量，即FDW式中：——进入系统的料量〔Kg〕———离开系统的物料量〔Kg〕———损失的物料量〔Kg〕5.1生产过程的总物料衡算1〕生产能力以年产商品谷氨酸30000吨，折算为100%谷氨酸为28560t/a。日产商品谷氨酸：30000/320=9.375(t/d)(其中99%的谷氨酸为t，80%的谷氨酸为t)日产100%谷氨酸：28560/320=89.25〔t/d〕2〕总物料衡算〔以淀粉质原料为实例〕〔1〕1000Kg纯淀粉理论上产100%谷氨酸量：1000181.7%1.2721153.5K〔2〕1000Kg纯淀粉实际产100%谷氨酸量：10001.1198%50%90%92%572.8Kg〔3〕1000Kg工业淀粉〔含量90%的玉米淀粉〕产100%谷氨酸量：572.890%515.52Kg〔4〕淀粉单耗①1t100%谷氨酸消耗纯淀粉量：1000572.81.746(t)word文档精品文档分享本科毕业设计第12页共53页②1t100%谷氨酸实际消耗工业淀粉量：1000515.521.940(t)③1t100%谷氨酸理论上消耗纯淀粉量：10001153.5(t)④1t100%谷氨酸理论上消耗工业淀粉量：90%0.963(t)〔5〕总收率：实际产量〔理论产量〔KK〕g〕100%572.81153.5100%49〔6〕淀粉利用率：100%〔7〕生产过程总损失100%－49.64%=50.36%物料在生产过程中损失的原因：①糖化转化率稍低。②发酵过程中局部糖消耗于长菌体及呼吸代谢；残糖高；菌灭损失；产生其他产物。③提取收率低，母液中Glu含量高。④精致加工过程损耗及产生焦谷氨酸钠等。〔8〕原料及中间品计算①淀粉含量：89.25940173.15(t/d)②糖化液量：纯糖173.1590%98%52(t/d)；折算为24%的糖液：169.5224%/d)③发酵液量纯Glu量：169.5250%84.76(t/d)；折算为8g/dl的发酵液：word文档精品文档分享本科毕业设计第13页共53页84；51.058t1.05为发酵液的相对密度〕/8%1059.5(m3)④提取Glu量：纯Glu量：90%28t/d90%的Glu量：76.28/90%84.76(t/d)⑤Glu废母液量〔采用等点-新离子回收法，以排出之废母液含Glu0.7g/dl〔84.76-76.28〕/0.7%=1211.43(m3/d)3〕总物料衡算结果衡算结果汇总表，如下列图所示。；工业原料，淀粉含量86%。表1总物料衡算结果原料淀粉质原料〔玉米淀粉〕工程生产1t100%谷氨酸t/d工业原料2.14173.15糖液〔24%t〕8.28706.3谷氨酸〔90%t〕0.9584.76谷氨酸〔100%t〕1.089.25排出含0.7%谷氨酸废母液19.81211.43〔〕5.2制糖工序的物料衡算〔1〕淀粉浆量及加水量：淀粉加水比例1：:2.5,1000Kg工业淀粉产淀粉浆1000Kg加水量为2500Kg。2.5)3500();〔2〕粉浆干物质浓度100090%3500100%%〔3〕液化酶量：使用液体α—淀粉酶350025%8.75(Kg)〔4〕2量：350025%8.75(Kg)〔5〕糖化酶量：用液体糖化酶word文档精品文档分享本科毕业设计第14页共53页350025%8.75(Kg)〔6〕糖化液产量100090%124%98%4079(Kg)24%糖液的相对密度为1.094079/1.09=3742(L)〔7〕加珍珠岩量：为糖液的0.15%40790.15%12(Kg)〔8〕滤渣产量：含水70%废珍珠岩6.12/(1-70%)=20.4(Kg)(9)生产过程进入的蒸汽和洗水量4079+20.4－3500－〔8.753〕－6.12=567.03〔kg〕〔10〕衡算结果：根据总物料衡算，日投入工业淀粉442.32t，物料衡算汇总表表2制糖工序物料衡算汇总表进入系统离开系统物料比例日投料量物料比例日产料量工程工程〔Kg〕〔〕〔Kg〕〔Kg〕工业淀粉1000442320残糖40791715559配料水25001105800滤渣20.48582.2液化酶8.753870.3CaCl28.753870.3糖化酶8.753870.3珍珠岩6.122705.6洗水和蒸汽567.03250684.6累计4099.41415031.1累计4099.41415031.1word文档精品文档分享本科毕业设计第15页共53页5.3连续灭菌和发酵工序的物料衡算1)发酵培养及数量①1000Kg工业淀粉，得到24%的糖液3898Kg。发酵初始糖液浓度为16.4g/dl，其数量为：407924%/V16.4%(W)5969(L)16.4g/dl的糖液相对密度为1.06，59696327(Kg)②配料16.4%按放罐发酵液体积计算：6118()5969L16.0%玉米浆：6118W/V)12.2(Kg)甘蔗糖蜜：61180.3%(W/V)18.4(Kg)无机盐〔、Mg、K6118/V)12Kg)配料用水：配料时培养基的含糖量不低于19%，向24%的糖液中加水量为：407924%19%-4079Kg)③灭菌过程中参加蒸汽量及补水量6327－4079－1073－12.2－18.4－12.2=1132〔Kg〕④发酵零小时数验算4079+12.2+18.4+12.2+1073+1132=6327〔Kg〕其体积为：6327/1.06=5969(L)与以上计算一致。2)接种量6118W/V〕61.2(L)〔61.21.0665(Kg)3)发酵过程加液氨数量：为发酵液体积的2.8%：6118〔W/V〕Kg)，液氨容重为0.62Kg/L，171/0.62=276(L)word文档精品文档分享本科毕业设计第16页共53页4)加消泡剂量：为发酵液的0.05%。6118WVKg，消泡剂的相对密度为0.8，3.1/0.8=3.9(L)0.005%(/))〕发酵过程从排风带走的水分进风25℃，相对湿度σ=70%，水蒸气分压18mmHg1mmHg=133.322P，排风32℃，相对湿度σ=100%，水蒸气分压27mmHg进罐空气的压力为1.51大气压=1.01325105Pa0.5X出X进27760276222.51876070%1870%01Kg水/Kg〔干空气〕通风比：1:0.2，带走水量：61180.260360.01Kg)式中1.157为32℃时干空气密度〔〕过程分析、放罐残留及其他损失52Kg〕发酵终止时的数量6327+65+171+209-31-52=6689〔Kg〕〕衡算结果汇总：年产7万吨商品味精日投工业淀粉442.32t，连续灭菌和发酵工序的物料衡算汇总表如下：表3连续灭菌和发酵工序物料衡算汇总表进入系统离开系统1t工业淀粉1t工业淀粉工程之匹配物料之匹配物料t/d工程t/d〔Kg〕〔Kg〕24%糖液40791724.16发酵液66892739.73玉米浆12.25.18空气带走水3112.83甘蔗糖蜜18.47.74分无机盐12.25.18过程分析、放5223.00配料水1073453.82罐残留及其word文档精品文档分享本科毕业设计第17页共53页灭菌过程进他损失1132478.15蒸汽及水种量6527.42液氨17172.54消泡剂3.11.28累计13337.92775.47627513337.95.4谷氨酸提取工序的物料衡算采取冷冻等电及其新离交回收工艺。〔按1000Kg工业淀粉之匹配量计〕〔１〕发酵液数量：6118L；6689Kg。〔２〕加98%硫酸量：为发酵液的3.6%〔W/V〕61183.6%220(Kg)98%HSO4的相对密度1.84，故：220/1.84120(L)〔３〕谷氨酸产量①别离前谷氨酸量：100%Glu量：61188%(W/V)489.4(Kg)②别离后谷氨酸量：纯Glu：489.486%Kg)90%的Glu：421/90%467.8(Kg)式中94%——Glu提取收率〔４〕母液数量：母液含Glu0.7g/dl489.40.74219771(L)〔５〕谷氨酸别离水洗量word文档精品文档分享本科毕业设计第18页共53页511.120%102(L)〔６〕母液回收过程中用水及酸、碱等数L)3431(Kg)〔〕物料衡算结果根据以上计算，再乘以173.15〔日投工业淀粉数〕及得出每日之物料量，汇总列如下表。表4谷氨酸提取工序物料衡算汇总表进入系统离开系统1t工业淀粉1t工业淀粉工程及匹配物料及匹配物料t/d工程t/d〔Kg〕〔Kg〕发酵液66892739.7390%谷氨酸467.8197.54SO422092.89母液97714132.60别离用洗水10239.37回收加水等34311458.33累计77224330.327545.94330.145.5精制工序的物料衡算〔1〕谷氨酸数量100%Glu440Kg；90%Glu488.9Kg〔2〕Na2CO3量488.936.179(Kg)〔3〕加活性炭量488.90.3%1.47(Kg)〔4〕中和液数量440/V)L))word文档精品文档分享本科毕业设计第19页共53页式中1.16——含40%〔W/V〕谷氨酸溶液的相对密度〔20oBé〕〔5〕中和加水量1623488.9487179954(Kg)〔6〕产谷氨酸量产100%谷氨酸量：精制收率92%，产100%量为：4401.27292%514.9(Kg)〔7〕产母液量：母液平均含谷氨酸量25%〔W/V〕8%4401.272179(L)25%母液的相对密度1.1，那么：1791.1196.9(Kg)〔8〕废湿活性炭数量：湿碳含水75%1.47/(1-0.75)=5.9(Kg)(9)谷氨酸别离调水洗水量514.95%26(Kg)〔10〕中和脱色液在结晶蒸发过程中蒸出的水量162326514.9196.9Kg)〔11〕物料衡算汇总，列如下表：表5精制工序物料衡算汇总表进入系统离开系统1t工业淀粉1t工业淀粉工程及匹配物料及匹配物料t/d工程t/d〔Kg〕〔Kg〕90%Glu511.1197.54100%谷氨酸514.9208.11Na2CO317971.21母液196.979.79活性炭1.50.62废碳5.92.39中和加水量954386.15蒸发水量931376.00别离洗水2610.62word文档精品文档分享本科毕业设计第20页共53页累计1506666.14累计1506.3666.296热量衡算热量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：1QQQQQ23456式中Q——物料带入的热量〔J〕——蒸汽热量〔J〕——各种热效应，如发酵热、稀释热、溶解热等〔J〕——物料带走热量〔J〕——消耗与设备上的热量〔J〕——设备向外界散失热量〔J〕6.1液化工序热量衡算1)液化加热蒸汽量DGCI(t21)式中G——淀粉浆量〔Kg/h〕——淀粉浆比热容【KJ/〔Kg-Kt——浆料出温(20+273=293K)t——液化温度(90+273=363K)I——加热蒸汽焓〔0.3MPa，表压〕λ——加热蒸汽凝结水的焓，在363K时为377KJ/Kg〔1〕淀粉浆量：根据物料衡算，日投工业淀粉173.15t；连续液化，173.15/24=7.21(t/h)。加水为1:2.5，粉浆量为：72103.525235(Kg/h)〔2〕粉浆干物质浓度721086%25235100%24.6%〔3〕粉浆比热C可按下式计算：XCCC水0100100100xword文档精品文档分享本科毕业设计第21页共53页式中C——淀粉质比热容，取1.55KJ/(Kg/K)——粉浆干物质含量，24.6%C水——水的比热容，4.18KJ/(Kg-K)24.610024.6C[KJ/(Kg/K)]14100100(4)蒸汽用量D252353.532738(9037720)2641.07(Kg/〔一〕灭酶用蒸汽量灭酶时将液化液有90℃加热至100℃，在℃时的λ为。2523510090D灭384.1Kg/h2738419〔〕〔〕要求在20分钟内使液化液由90℃生至℃，那么蒸汽顶峰量为：60384.1112.3(Kg/h)20以上两项合计，平均量641.0+384.1=3025.17Kg/h〕每日用量3.032472.72(t/d)顶峰量：26411152.33793.37(Kg/〔二〕液化液冷却水用量使用板式换热器，将物料由℃降至65℃，使用二次水，冷却水进口温度20℃，出水温度58.7℃，需冷却水量〔W(252353025.17)(58.720)365)21583.9(Kg/h)及1324.14(t/d)一、糖化工序热量衡算日产24%的糖化液706.3t，及706.3/1.09=648(m。糖化操作周期，其中糖化时间。糖化罐，装料系数75%，需糖化罐：word文档精品文档分享本科毕业设计第22页共53页648.040075%3024用3个的糖化罐。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℃，平均用水量为：(252353025(4520)3(85460)23865.6(Kg/要求在2h把糖液冷却至40℃，顶峰用水量为：23865.6252353025.1730000021.09138075Kg/每日糖化罐同时运转：25罐30)每投〔放〕料罐次：648.0300罐次)每日冷却水用量：2138.1t/d)2)连续灭菌和发酵工序热量衡算〔一〕培养液连续灭菌用蒸汽量发酵罐装料系数0.75，每罐产100%谷氨酸量：80008%86%92%48.3(t)年产7万吨商品味精，日产100%谷氨酸89.25t。发酵操作时间〔其中发酵时间89.2548.34824)台取1台每日投〔放〕料罐次89.2548.31日运转：381罐48)word文档精品文档分享本科毕业设计第23页共53页每罐初始体积，糖浓度16.4g/dl，灭菌前培养基含糖19%，其数量：60016.4%19%517.9(t)灭菌加热过程中用0.4MPaI=2748KJ/Kg20℃预热到75℃，再加热至℃。冷却水由20℃升至45℃。每罐灭菌时间3h，输料流量：517.93172.t/h)消毒灭菌用蒸汽量〔〕D1726003.97120274.875)13726(Kg/13.t/h)式中3.97为糖液的比热容【Kg/(Kg-K)】每天用蒸汽量：13.735206(t/d)顶峰用量：13.8t/h平均量：206/248.58(t/h)〔二〕培养液冷却用水量℃热料通过与生料热交换，降至8035℃。冷却水有20℃升至45℃，计算冷却水用量〔W172600(45(80Kg//全天用水量：295.1321770.t/d)〔三〕发罐空罐灭菌蒸汽用量〔1〕发酵罐体加热：的发酵罐体重137.2t，冷却管重15t，1Cr18Ni9的比热容0.5KJ/〔0.2MPa〔表压〕蒸汽灭菌，使发酵罐在0.15MPa〔表压〕下，由20℃升至℃。其蒸汽量为：15000)27181270.5420)3723(Kg)〔2〕填充发酵罐空间所需的蒸汽量：因发酵罐的全容积大于，考虑到罐内之排管，搅拌器等所占空间，罐之自由空间仍按计算。填充空间需蒸汽量：word文档精品文档分享本科毕业设计第24页共53页D空V8001.622Kg)式中V——发酵罐自由空间即全容积〔〕——加热蒸汽的密度〔0.2MPa表压时为1.622〔3〕灭菌过程的热损失：辐射与对流联合给热系数α，罐外壁温度70℃。(70KJ2hK/(m)的发酵罐的外表积为804㎡，耗用蒸汽量：80443.47020〔〕D损796Kg〔〕27181274〔4〕罐壁附着洗涤水升温的蒸汽消耗8040.00127181000127420)164(Kg)式中0.001——附壁水平均厚度〔1mm〕〔5〕灭菌过程蒸汽渗漏，取总蒸汽消耗量的5%，空罐灭菌蒸汽消耗量为：37231397.67961051646400Kg/每空罐灭菌1.5h，用蒸汽量：6400.61.59600(Kg/罐)每日用蒸汽量：9600.95219201Kg/d)平均量19201.924Kg/h)〔三〕发酵过程产生的热量及冷却用水量根据部分味精工厂的实测和经验数，谷氨酸的发酵热高峰值约3.010[/(m3h)]4KJ。4KJ。发酵罐，装液量，使用新鲜水，冷却水进口温度10℃，出口温度20℃，冷却水用量〔〕:W3.0(20410600Kg/t/h)日运转0.731台，顶峰用水量：word文档精品文档分享本科毕业设计第25页共53页431t/h)日用水量：245〔t/d〕平均水量：6049.9/24=252.1〔t/h〕式中0.8——各罐发热状况均衡系数6.2谷氨酸提取工序冷量衡算等电罐，装液量，相对密度1.06，由30℃降至5℃，降温速度℃/h。其冷却量：式中3.97——发酵液比热容[KJ/(Kg-K)]中和时，SO4对水的溶解热为92KJ/mol，6h加98%2SO45100Kg，其溶解热为：可忽略不计每天运转1台，那么总制冷量：×0.731＝1025〔Hw〕6.3谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程的热量衡算年产3万吨商品味精，日产100%谷氨酸89.25t，选用强制内循环结晶罐，浓缩结晶操作，其中辅助时间4h。每罐产100%谷氨酸40t，需结晶罐台数：89.25/(40-6.4)=2.7取3台式中6.4——每罐投入的晶种量〔t〕〔一〕热平衡与计算加热蒸汽量每罐投入40g/dl的中和脱色液〔俗称原液〕，流加30g/dl母液，过程中加水，在70℃下真空结晶，浓缩3h，育晶。放料数量〔1〕热量衡算①来料带入热量：进料温度35℃，比热为3.5KJ/(Kg-K)word文档精品文档分享本科毕业设计第26页共53页Q来料=②加水带入热量：Q来水=③晶种带入热量：谷氨酸比热容1.67[KJ/(Kg-K)]Q来晶=④结晶放热：谷氨酸结晶热为12.7KJ/molQ晶热=〔KJ〕⑤母液带走热量：别离母液，折算为相对密度1.26时60.5t，比热容为2.83[KJ/(Kg-K)]Q(KJ)⑥随二次蒸汽带走热量：Q二蒸=式中80——结晶罐放罐时的结晶液量〔〕⑦随结晶谷氨酸带走热量：〔KJ〕需外界供给热量：〔2〕计算蒸汽用量word文档精品文档分享本科毕业设计第27页共53页每罐次用蒸汽量：热损失按5%折算。每罐浓缩结晶时间，每小时消耗蒸汽顶峰量：3台罐同时运转，顶峰用蒸汽量：29700每日用蒸汽量：〔t/d〕每小时平均用蒸汽量：594/24=25(t/h)〔二〕冷却二次蒸气所消耗冷却水量〔1〕二次蒸汽数量，即水蒸速度〔2〕冷却水用量：使用循环水，进口温度30℃，出口温度45℃，70℃水蒸气焓2626.8〔KJ/Kg〕,需冷却水量〔3台罐，顶峰用水量：80×3=240全日用水量：80×20×3=4800平均用水量：4800/24=200(t/h)为保证循环水温不高于30℃，需加进二次水6600t/d。6.4枯燥过程的热量衡算别离后之湿谷氨酸含水2%，枯燥后到达0.2%，进加热之空气为18℃，相对湿度&=70%，通过加热器使空气升至80℃，从枯燥器出来的空气为60℃。word文档精品文档分享本科毕业设计第28页共53页年产3万吨商品味精：日产湿味精194t，二班生产，即194/169=1.15(t)枯燥水分量：35.418℃空气湿含量&=70%，0=0.009Kg/Kg干空气，I=41.8KJ/Kg干空气；加热80℃，I=104.5KJ/Kg干空气用公式：式中△——空气经过枯燥后的热量变化〔KJ/Kg〕I1——出空气加热器之空气热焓〔KJ/Kg〕I2——出枯燥器之空气热焓〔KJ/Kg〕I0——冷空气之热焓〔KJ/Kg〕X0——空气湿含量〔KJ/Kg干空气〕X1——进枯燥器之空气湿含量〔KJ/Kg干空气〕X2——出枯燥器之空气湿含量〔KJ/Kg干空气〕Q初温——物料初始温度时的物料中每1KgKJ/Kg〕Q物料——加热物料所耗热量[KJ/(Kg-K〕]Q损失——损失热量，通常为有效热量的10%=256〔KJ/Kg水〕△=18×4.18-2607-256=-2788〔KJ/Kg水〕设X2=0.0108word文档精品文档分享本科毕业设计第29页共53页=104.5+〔-2788〕×〔0.0108-0.009〕=99〔KJ/Kg空气〕空气消耗量为：80℃时空气的比容。实际消耗空气量为：19667×0.83=16324〔m3/h〕耗用蒸汽量〔0.1Mpa〔表压〕蒸汽加热，热损失按15%计：每日用蒸汽量：×16=10304(Kg/d)平均每小时用蒸汽量：10304/24=429(Kg/h)6.5生产过程消耗用蒸汽横算汇总表表6生产过程耗用蒸汽汇总表生产工序日用量〔t/d〕平均量〔t/d〕顶峰量〔t/d〕液化糖化72.757.739.70连消2068.6313.8发酵罐空消49.742.076.63精制12005061.4枯燥69.62.94.3空气净化及其他90037.537.5累计2498108.83133.33衡算结果：每日用蒸汽量为2498t/d，每小时平均量为108.83t/h，顶峰用量为133.33t/h。100%谷氨酸单耗蒸汽量：2498/89.25=27.99(t/t)以上结果不包括采暖及生活用蒸汽。word文档精品文档分享本科毕业设计第30页共53页7水平衡7.1糖化工序用水量1.配料用水量：日投入工业淀粉173.15t，加水比1:2.5，用水量为：173.15×2.5=432.9因连续生产，平均用水量顶峰水量=432.9/24=18〔t/h〕(用新鲜水)2.液化液冷却用水量：平均量顶峰量=55.17t/h，1324.14t/d〔二次水〕3.糖化冷却水用量〔使用二次水〕：每日用冷却水1519.1t/d，平均量：1519.1/24=63.3(t/h)，顶峰量：138.1t/h。7.2连续灭菌工序用水量〔1〕配料用水：糖液含糖24%，加水配成19%糖液517.9t,每罐料需加水量：每日投料按4.31罐次计算，需水量：平均量：465/24=19.4〔t/h〕要求在0.5h内加水107.9t，所以顶峰量：107.9/0.5=215.8〔t/h〕〔2〕冷却用水量〔使用二次水〕：顶峰用水量295.1t/h，每日用量4426.5t/d；平均量：4426.5/24=184.4〔t/h〕7.3发酵工序用水量〔使用新鲜水〕日用水量56271.4t/d，平均用水量2344.6t/h，顶峰用水量2930.8t/h。7.4提取工序用水量用于谷氨酸别离及冲洗水，每日用量300t/d，平均量12.5t/h，顶峰用量100t/h。使用新鲜水。word文档精品文档分享本科毕业设计第31页共53页7.5中和脱色工序用水量〔1〕配料用水〔使用回收的结晶罐的蒸汽冷凝水〕：日产100%谷氨酸：89.25÷1.275×0.92=64.6配成40%的溶液，需水量：〔2〕洗交换柱用水：使用二次水。配稀酸碱用水1050t/d700t/d，再生处理柱用水4200t/d。合计为5950t/d。〔3〕洗废炭用水：210t/d。使用二次水。以上两项合计为6160t/d。7.6精制工序用水量〔1〕结晶过程加水：使用回收结晶罐加热蒸汽冷凝水。3台罐，每台加水24t，共为72t/d。〔2〕冷却水：使用循环水。顶峰用水560t/h，平均用水413.3t/h，每日用水循环水量9920t/d。为保证循环水温不高于30其高峰用冷却水量为560t/h300t/h凉水塔可使水温降低545℃→40℃。尚需补充二次水量为：7.7动力工序用水量锅炉用新鲜水5880t/d，空压机、冷冻机及其他用循环水28000t/d，为保证水温，除加水进二次水5019t/d外，还需采用300t/h凉水塔4台。7.8用水量汇总表新鲜水只供配料和发酵冷却用，由发酵冷却后之水称为二次水，供洗柱、配稀酸稀碱和补充于循环水中。精制及动力冷却水采取循环使用方法。耗水量计算汇总：新鲜水顶峰用量：word文档精品文档分享本科毕业设计第32页共53页新鲜水平均用量：日用新鲜水量：100%谷氨酸单耗新鲜水：二次水总量为28368.7t/d，平均量1182t/h。循环水量为37920t/d，平均量1580t/h。水重复〔循环〕利用率为64.3%凝结水量为403t/d，平均量16.8t/h。排水量22879.2t/d，平均量953.3t/h。word文档精品文档分享本科毕业设计第33页共53页表7用水量衡算汇总表给水〔t/d〕排水工序设备(t/d)新鲜水〔10℃〕二次水〔℃〕循环水〔℃〕凝结水〔50℃〕配料1105.8液化冷却1324.11324.1糖化冷却1519.11519.1灭菌配料465冷却4426.5发酵冷却56271.4提取、洗水300中和、配料235洗炭210210精制、育晶168冷却992099208857动力、锅炉5880冷冻、空压站及其5019280005019他累计64022.222418.73792040316929.28设备平衡与设备选型现代生产是工业化大生产，需要先进的工艺和熟练的操作人员，同时还需要与之相适应的设备。要均衡生产必须要设备平衡。这样有利于水电气负荷的平衡、有利于劳动率和生产班次的平衡、有利于原料供给的平衡、有利于产量和生产能力的平衡。设备平衡计算是工艺计算中不可缺少的。依据物料平衡和生产能力来确定所需设备的数量。设备选择是保证产品质量和表达生产水平的标准，也是工艺布置的根底。要选择技术先进、机械化程度和高效节能型的设备；设备的构造要合理，材料性能要适应各种工作需要，设备要符合食品卫生要求，同时拆装维修要方便。一般依据物料平衡和生产能力来确定所需设备的台数。word文档精品文档分享本科毕业设计第34页共53页8.1设备平衡计算公式设备平衡计算公式：所需设备台数：日产量〔t〕操作周期〔h〕每台设备产量〔t〕24h〕式中：操作周期运转时间〔〕辅助时间〔〕投放料次数：日产量(t)每台设备产量(t)运转台数：设备台数运转时间〔h〕操作周期〔h〕8.2制糖车间设备选型8.2.1调浆罐2个，60m3，D/H=1：1.15其装填系数为0.8，调浆池的有效容积为V=60×0.75/0.8=56.25〔m〕D=[60/〔0.785×1.15〕]1/3=4.05〔〔搅拌功率：内装两程45°两直叶浆式搅拌器。根据?谷氨酸生产?27-90=60×10×〔φZ/η〕××〔d33〕×〔n〕×γ式中：d=0.5D=2025〔mmh=0.1D=202〔mmn=40rpm，φ=1.2，η=0.75，Z=2档搅拌叶面积：F=b×h×sinβ=d/2×h×sinβ=202/2×0.202×sin45°=0.15〔m2〕此时，玉米浆相对密度为1.1321。查?谷氨酸工艺手册?附表3，949，0=60×10-9×1.2×2/0.75×0.15×〔2.02〕3×〔40〕-9×1.2×2/0.75×0.15×〔2.02〕3×〔40〕×1132.1=17.2〔kw〕N电机=K0/η=1.2×N0×〔1-10%〕/0.96=1.2×17.2×1.1/0.96=23.65〔kw〕式中：10%——密封安装功率消耗1．——安装系数η——一级皮带传动功率0.96中册P1101第二版，Y180L-8/1135wn=730rpmword文档精品文档分享本科毕业设计第35页共53页8.2.2糖化罐3〕选容积为400m，装料系数0.75，共需3台〔前已计算〕〕各零部件的尺寸确定〕径高比取：H=1：1.15。那么：D=[400/〔0.785×1.15〕]1/3=7.62〔〔〕〕取圆形顶和底c〕罐内外表积2圆筒内外表积1πDH1=3.14×7.62×8.76=209.60m〕罐筒容积：11=1/4πD1=0.25×3.14×〔7.62〕×8.76=399.29m2H23〕罐的有效容积3V=V+V2=399.29+399.29×1/5=479.15mf〕罐壁厚S=PD/〔230[σ]φ-P〕+C=1×7620/〔×8.75×0.8-1〕+3=7.74，取8mm式中：——罐压力〔D——罐的共称内径；φ——焊缝系数〔0.8[σ]——许用应力，[σ]=σ/n，3其中σ：钢板抗拉强度：35Kg/cm，n=4〔t〈C——腐蚀粘度，C-C〈10mm时，C=3mm。〕冷却形式确实定机械搅拌产生热量，糖化过程也是个放热过程，所以需在罐内装冷却装置。采用竖式蛇管冷却，同时兼起档板，搅拌作用，冷却水降温，使糖化液维持在60～65℃，糖化液的高度：H=h+h2+h=〔479.15×0.75—99.5〕/[0.25×3.14×〔7.62〕]+1+0.05=6.75〔〕〕冷却面积计算喷射时液化温度为25℃，采用气液别离器，冷却到60℃左右，冷却水温在20℃左右。word文档精品文档分享本科毕业设计第36页共53页2——总传热系数：—·m糖化醪液浓度为30%，液化醪进料时间30分钟，C干物质：1.1321KJ/Kg·k，C水：4.18KJ/Kg·k。〕物料比热×1.1321+4.18×〔1-0.3〕=3.266〔KJ/Kg·k〕〕每小时冷却糖化醪量×0.75×1000/〔30/60〕=600000〔kg/h〕c〕冷却水终温设冷却水流量为液化液的3倍t=〔273+20〕+600000×3.266×〔100-60〕/〔600000×4.18〕=324.25〔〕〕平均温差△t=〔62-40〕/ln〔62/40〕=50.2〔〕〕总传热系数取·h·m2，那么冷却水热交换量Q=600000×3.266×〔100-60〕=78384000〔KJ/h〕f〕冷却面积〔忽略搅拌热量〕Q=KA△tA=Q/K·△t=78384000/〔2000×50.2〕=780.72〔m2〕〕取10组竖式蛇管换热器，每组换热器的换热面积为2780.72/10=78.07〔m〕以管壁中心面积作为传热面积，查?换热器?取YB8000-70Ф×13的无缝钢管取其平均直径为：143-13=130〔mm〕所需管长：78.07/〔3.14×0.13〕=191.25〔〕蛇管长度；×10=1920〔mm〕蛇管的螺旋间距：×5=960〔mm〕支架宽：1920+960=2880〔mm〕〕搅拌装置设计〕糖化罐选浆式搅拌，有利于调均液体，应选平直叶搅拌器。〕选45°直叶浆式搅拌器word文档精品文档分享本科毕业设计第37页共53页叶径：d=0.5D=0.5×7620=3810〔mm〕叶宽：h=0.1d=381〔mm〕曲轴转速为n=30rpm浆叶面积：F=b×sinβ×h=〔d/2sinβ×h=〔3.81/20.381×sin45°=0.51〔m〕0=60×10-9×〔ФZ/η〕××d3×n×W=60×10-9×〔1.2×2/0.75〕×0.51×3.81-9×〔1.2×2/0.75〕×0.51×3.81×303×1.08×103=158〔kw〕N电机=KN0×〔1+10%+10%/η式中：——平安系数1.210%——密封安装功率消耗η——一级皮带传动0.96N电机=1.2××〔1+0.2〕/0.96=237〔kw〕c〕搅拌器选择查?化学工艺设计手册?，选HG5-220-65型〕搅拌轴设计轴的设计主要以扭转强度和刚度计算1/4轴径：d=10×〔N/n〕式中：d——轴径〔cm〕N——搅拌功率〔kw〕n——转速d=10×〔237/30〕1/4=17〔cm〕轴分为3段，考虑到开槽影响，轴径加0.5%，液体对轴的腐蚀增加腐蚀裕量80mm。那么轴径：d=17+17×0.05+8=25.85〔cm〕曲轴径300mm，查?材料与零部件?轴上安装零件设计选用轴承搅拌器受轴向力和径向力的共同作用，故轴承的选择用深沟球轴承，查?材料与零S6207.W203B型号word文档精品文档分享本科毕业设计第38页共53页联轴器的选用轴分三段，选两个夹套联轴器，其优点是装拆方便，拆卸时不需要做轴项运动，易对正，径向尺寸小，查?材料与零部件?，选AG5-213-65立式夹壳联轴器轴封采用封面轴封〔其封面要求不高〕〕传动局部设计〕皮带形式设计搅拌器用电机拖动，三角皮带转动，查?材料与零部件?，知三角皮带传动效率为η=0.940.98传动效率为0.97，罐外装两只滑动轴承，传动效率为0.98，因此传动效率；N传=158/[〔0.942〕×〔0.982〕×0.97]=191.95〔kw〕查?机械零件设计手册?选OPT型皮带。〕糖化罐联结管道的计算〕进料管400m3罐填充系数为0.75，55分钟进料那么其流量：Q=400×0.75/〔55×60〕=0.091m/s取流速：V=2m/s那么管径：d=〔1.272×Q/V〕1/2〔1.272×0.091/2〕1/2〔1.272×0.091/2〕1/2=240.57〔mm〕查?材料与零部件?，取Dg=300mm的无缝钢管，材料1Cr18Ni9Ti〕排料管400m3，填充系数75%，35分钟排完，那么Q=400×0.75/〔35×60〕=0.143m/s，流速V=2m/s管径：d=〔1.272×Q/V〕1/2〔1.272×0.143/2〕1/2=301.6〔mm〕取Dg=400mm的无缝钢管，材料1Cr18Ni9Tic〕取样管选Φ=35mm的无缝钢管，材料1Cr18Ni9Ti〕排气管word文档精品文档分享本科毕业设计第39页共53页选Φ=100mm×4的无缝钢管，材料1Cr18Ni9Ti〕保温层设置为了使糖化液保持在60-65℃，罐外加保温层，查?化工工艺设计手册?，保温层取120mm，材料选用玻璃丝棉外涂树脂。f〕温度计采用热电偶温度计，WRK0-600℃〕人孔查?材料与零部件?选用583-64水平吊盖人孔，公称直径Dg=800mm人梯由施工单位定。〕支座根据罐体和装液量选4个H60-73支座，允许负荷量25/个。8.2.3板框压滤机前6-7个小时由滤糖加压罐，流加流体，后来用风压，进展板框过滤，共选板框过滤机3台，选用BMAJ/700-30U液压式的过滤机，框尺寸：×700mm，洗布直接用水冲洗。8.2.4贮糖罐糖液过滤完后进入贮罐，供发酵车间使用，取300m3，4个，D/H=1：1.15D=[300/〔0.785×1.15〕]1/3=6.93〔〔其他调PH使用的NHHCO3或HCl或SO4，及酶，现用现配。8.2.5生产中用的泵〕淀粉乳用ISW型卧式离心泵，打入暂贮罐中，所配电机：Y1325sz-2〕由调浆罐用单级单吸离心式清水泵IS65-40/200打入液化贮罐，所配电机：Y1325sz-2〕由液化贮罐进入一次喷射器所用的泵，AF1耐腐蚀离心泵，65AFB/64〕由贮糖池打入贮糖罐所用的泵，，所配电机Y112M-2电机8.2.6滤糖加压罐32个，：H=1：1.15，V=100m8.2.7层流罐32个，50m，取：H=1：2word文档精品文档分享本科毕业设计第40页共53页D=[50/〔0.785×〕]1/3=3.17〔〔8.2.8连续喷射器查?谷氨酸工艺手册?，选SLJ91型〔40m3/h3个8.3发酵车间设备选型8.3.1发酵罐的选择〕采用800m3发酵罐1尺寸计算：罐体各局部的尺寸有一定比例，取各比例值如下：2.5a=式中，—圆柱局部高，m—圆柱直径，m1D，4罐的公称容积公式：o=Vb＋c=4D2D3=2D3=42D1Hb〔1〕(hD)6罐的全容积公式：V=VbVc=4D2=2=42D1Hb〔〕2(hD)6式中，b—为椭圆封头直边高度，m3b为底封头容积，m3Vc为直筒局部容积，m3发酵罐的公称容积是800m由公式〔1〕计算：发酵罐800m=4×2D+0.15D3=(+0.15D3=(4×2+0.15)D=1.72D3=1.72D3由H=2.5D得：发酵罐由公式〔2〕计算：罐的全容积：V=V＋2Vc=3发酵罐4D2H+0.3DD32H+0.3DD3罐的直筒容积：=4DDD33发酵罐=730.8m那么封头容积为：word文档精品文档分享本科毕业设计第41页共53页设定装料系数是0.75计算罐的装料体积是：d=0.75Vo3×0.75=600m3发酵罐的装料体积是800m直筒局部液柱高度：椭圆形封头的容积计算公式如下：b=4D2h2h＋6Da=hh4(hb＋D1〔3〕6b=Vo－c〔4〕式中：b—封头直边高度，mha为封头凸出局部高度，〔h=1〕4由公式〔3〕和〔〕得：种子罐800-730.8=47.752(h++167.75)hb=0.18ma=0.257.75=1.94m直边高度，拱形高度1.94m下搅拌叶轮与罐底的距离：下搅拌桨叶与圆筒底的距离：Hc=2.6-0.18-1.94=0.48〔〕发酵罐其他尺寸比例d=13D，BD=0.1，Sd=1.5，搅拌桨叶直径：d=13D=2.58〔〕桨叶间距：种子罐d=3.6〔〕叶宽：B=0.1D=0.78m〕蛇管冷却选Φ97×6不锈钢管〕搅拌器淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。word文档精品文档分享本科毕业设计第42页共53页计算Rem式中D——搅拌器直径，D=2.58mN——搅拌器转速，ρ——醪液密度，ρμ——醪液粘度，μ=将数代入上式：RE=视为湍流，那么搅拌功率准数Np=4.7计算不通气时搅拌轴功率0：式中N——在湍流搅拌状态时其值为常数4.7——搅拌转速，N=60r/min=1r/s——搅拌器直径，D=2.58mρ——醪液密度，ρ将数值代入上市：两档搅拌：0=2P0=1128Kw计算通气时的轴功率Pg：式中P——不通气时搅拌轴功率〔kW——轴转速，word文档精品文档分享本科毕业设计第43页共53页——加班器直径〔cm〕——通风量，设通风比为1VVm，取低限，如通风量变大，Pg会小，为安全。那么代入上式：求电动机功率P电：采用三角带传动η1=0.92：滚动轴承η=0.99，滑动轴承η3=0.98:；端面密封增加功率为1%；带入公式数值得：〕消泡器长度：L=0.65D=0.65×7.75=5.04〔〕〕空气分布器〔作用：吸入空气，并且使空气分布均匀〕采用单管式控制分布，管口与罐底距离30～60mm〕罐壁厚受内压的壁厚可用下式计算：PD230P2式中，—罐压，kg/cm〔表压〕通常取灭菌压力0.25MPa减去大气压，换算后为211.8kg/cm—罐径，mm=0.8—许用应力=nword文档精品文档分享本科毕业设计第44页共53页—不锈钢板抗拉强度：35kg/mm〔t﹤℃时〕S=封头壁厚可按蝶形封头计算：PDY200〔mm〕式中，Y—开孔系数，取2.3=35/2.9发酵罐S=8.3.2种子罐的选择3〕选100m种子罐，1个种子罐对1个发酵罐，需要1个种子罐，取：H=1：2〕封头：选椭圆封头，取：H=1：2D=[100/〔0.785×2〕]1/3=4.01〔4200mm；〔〕31=0.24××4.01=0.96〔〕=1000mm，2=80mm，封头体积10m〕搅拌器选用六弯叶涡轮式搅拌器，取d/h=1/3那么叶径：d=0.5D=0.5×914=457〔mm〕叶高：h=0.3d=0.3×457=137.1配用电机型号：YB200L-8，功率：15kw8.3.3液氨贮罐3配2只50m的液氨贮罐〔卧式〕，：H=1：2，罐型：Φ×3600曲边高度：h=1800mm，直边高：h2=125mm3发酵罐与的贮氨气箱连接，再与50m的大液氨贮罐相连接，贮氨器起调节，稳定液2氨的作用，选卧式，最高工作压力：100kgf/cm8.3.4油罐—消泡剂20m3的油罐2只，油罐计量罐Φ4008.3.5连消设备word文档精品文档分享本科毕业设计第45页共53页配料槽打糖液泵选用3B19A型，H=10m，n=2900rpm盘管冷却器连消泵，电机：JO2-51-2连消塔设备采用卧式双进气式，可以增加设备的稳定性。维持罐维持罐：保证物料受热均匀，保证一定的受热时间，到达很好的灭菌效果3流加糖罐：40m8.4提取车间设备选型8.4.1等电罐3每天处理混合液：173.15+84.76=257.91m〕等电罐：800m，装料系数：75%搅拌：浆式搅拌器，15r/min，轴功率25kw〕电机：250M-8型，750r/min，功率：30kw〕减速器：单级圆锥直齿轮减速器〕蛇管冷却：Φ57×4不锈钢，1Cr18Ni9Ti耐酸无缝钢管，3组。8.4.2离心机离心机：选2台，碟式高速别离器，型号：AFPX513同时配：SS-60A型清洗式过滤器4台YHB型耐腐泵2台IS80－65－160A型离心式清水泵2台螺杆浓浆泵2台8.4.3其他设备选型〕发酵液贮罐：400m，2个，H:D=1.5〕上清夜贮罐：500m，2个，壁内加衬玻璃钢word文档精品文档分享本科毕业设计第46页共53页3〕洗脱剂配制罐：500m，2个，H:D=1.5，锥形封底3〕高流分贮罐，200m，2个，H:D=1.5〕硫酸贮罐：200m，2个，H:D=1.5〕别离结晶谷氨酸用离心机：SS-800型离心机2台〕菌体罐：400m，1个，H:D=1.5，椭圆封头。〕空气别离器：KF-32型。8.5空气系统设备选型〕采风塔：H=30m，D=3m〕粗过滤器：介质：棉花-活性炭，采用双层油漆铁网，外加一层泡沫塑料〕空压机：2Emeraude-ALE-v100m/min，排气压力4Mpa，电机功率350kw〕空气贮罐：50m，外有保温层，：D=1.5，D=2.4m，H=3.6m〕冷却器：一级冷却选用SL-305列管式换热器，二次水走管路，空气走壳程，二级冷却选用GLL5-60L立式列管换热器，以新鲜水为冷却介质〕旋风别离器：选用螺旋顶盖式旋风别离器〕加热器：立式列管换热器，3kgf/cm2，走管路，空气走壳程〕总过滤器：介质为PUA〔聚乙烯醇〕烧结基块I〕空气过滤器：采用平板式纤维纸分过滤器，旋风别离器8.6制冷系统设备选型采用氨制冷活塞式压缩机及其附属系统压缩机：型号8AS17制冷量：4511.72///h转速：720r/min冷却水消耗量：5600kg/h电动机功率：190kw制冷器：LN-150型油水别离器：YF-125型蒸发器：LZL-200型word文档精品文档分享本科毕业设计第47页共53页贮氨罐：ZA-20型集油罐：JY-300型气液别离器：AF-150型空气别离器：KF—32型表8主要设备一览表编号设备名称型号和规格材料数量备注3A1糖化罐400m3钢衬里32板框压滤机BMAJ/700-30u3风压3A3贮糖罐500m3钢衬里44滤糖贮池31Cr18Ni9Ti15发酵罐800m31Cr18Ni9Ti16种子罐100m3A7液氨贮罐50m3钢衬里23A8油罐20m3钢衬里29连消泵65w-503A10流加糖罐80m3钢11维持罐1Cr18Ni9Ti1外有保温层3912等电罐800m3A13上清液贮罐600m3钢衬里2壁内加衬玻璃钢3A14硫酸贮罐200m3钢衬里215离心机AFDX513216离交柱331Cr18Ni9Ti217发酵液贮罐400m318洗脱剂配制罐400m23219高流分贮罐400m20离心机SS-800型221采风塔30米122水塔50米123粗过滤器棉花—活性炭1word文档精品文档分享本科毕业设计第48页共53页编号设备名称型号和规格材料数量备注3A24空气贮罐100m25一级冷却器SL-305卧式列管26二级冷却器GLL5-60立式列管27旋风别离器螺旋顶盖式28加热器G2731-25-8立式列管加热器29总过滤器烧结基块30空压机Emeraude-ALE-V2word文档精品文档分享本科毕业设计第49页共53页9环境保护与“三废〞处理9.1环境问题目前威胁人类生存的世界性环境问题主要有全球变暖,酸雨蔓延,组员短缺,水环境污染,大气污染等.所以联合国环境署将清洁生产规定.清洁生产是一种新的创新性的思想,将整体预防的环境战略持续应用于生产过程,产品和效劳中,以增加生态效率和减少类及环境的风险.清洁生产内容包括(1)清洁的能源(2)清洁的生产过程(3)清洁的产品.实施清洁生产的途径包括原材料的有效利用,改革工艺和设备,改革进展操作管理,生产系统的循环利用.谷氨酸工厂