年产5万吨味精厂生产工艺设计(1).docx

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1、化工与材料学院课程设计说明书 XX大学课程设计任务书 20xx20xx 学年第x学期学生姓名： 专业班级： 2008级生物工程 指导教师： 工作部门： 化工与材料学院 课程设计题目： 年产5万吨味精工厂生产工艺设计 课程名称：生化工程设备一、课程设计内容1、通过查阅啤酒（味精）生产工艺的有关资料，熟悉目前啤酒（味精）生产的基本工艺流程。2、进行糖化、发酵车间物料衡算和热量衡算等。3、糖化车间设备设计及选型。4、发酵种子罐、发酵罐的选型及大小尺寸的计算。5、绘制糖化锅、发酵罐设计图。 6、撰写课程设计说明书二、课程设计的要求（一）、设计规模要求全班按学号分为10组（其中末尾为1、3、5、7、9，

2、设计啤酒工厂；末尾为0、2、4、6、8，设计味精工厂）。学号末尾0123456789设计规模（万吨/年）414518622726930（二）、 课程设计说明书要求学生在课程设计过程中可相互讨论，但要求各自独立完成并撰写设计说明书，设计说明书一般要求在5000字以上，具体内容如下：1 前言2 设计任务和设计基本依据3 工艺设计主要包括流程选择、生产工艺、物料衡算和热量衡算等。4 设备设计或设备选型主要包括设备选型和设备大小的计算等。5 收获与体会6 参考文献三、课程设计应完成的工作1课程设计说明书一份2糖化锅(啤酒)或发酵罐（味精）设计图1张四、课程设计进程安排集中讲授实训及答疑1设计动员、下达

3、设计任务书2课时（十一周周一第1,2节，HF104）2查阅资料123设计计算2课时（十一周周三第1,2节，HF104）26设计计算4课时（十二周周二第1,2,3,4节，HF105）4绘图2课时（十二周周三第1,2节，HF105）85整理、修改说明书、制作PPT2课时（十二周周四第1,2节，HH201）106设计小结、考核4课时（十二周周五第1,2,3,4节，HH501）8合计1664五、主要参考资料吴思方主编. 生物工程工厂设计概论. 中国轻工业出版社. 2009.7教研室主任签名： 年 月 日IV 北京理工大学珠海学院年产5万吨味精厂生产工艺设计摘 要味精，学名“谷氨酸钠（C5H8NO4Na

4、）”。谷氨酸是氨基酸的一种，也是蛋白质的最后分解产物。我们每天吃的食盐用水冲淡400 倍，已感觉不出咸味，普通蔗糖用水冲淡200 倍，也感觉不出甜味了，但谷氨酸钠，用于水稀释3000倍，仍能感觉到鲜味，因而得名“味精”。味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现代调味品。本设计为年产5万吨味精厂的生产工艺，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。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。 本设计的工艺流程为发酵预处理

5、（种子培养、原料预处理，制无菌空气）发酵等电点提取中和制味精浓缩结晶精制分装。该处理工艺具有结构紧凑简洁，运行控制灵活等特点。为味精生产的理想途径。具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。关键词：谷氨酸钠、双酶法、糖发酵、等电点提取。productive technology designed for the monosodium glutamate factory which produce 50,000 tons per yearAbstractMonosodium glutamate (MSG) is the sodium salt of the non-essential amino

6、acid glutamic acid，which is the final resolve product from protein. If we dilute the salt with 400 times water, we cant taste salty any more. If we dilute the sucrose with 200 times water, we cant taste sweetness too. But even if 3000 times water, Monosodium glutamate still taste flavor. Monosodium

7、glutamate is a modern spice made of food by using microbial fermentation.Thisproductivetechnologydesignedforthemonosodiumglutamatefactorywhichproduces50,000tonsperyear by Double Enzyme、Sugar fermentation in glutamic acid and an isoelectric point of extraction to produce glutamic acid. We know throug

8、h pretreatment of raw material、fermentation、extraction to learn Monosodium glutamates production methods and production process. According to its situation, choose the way to fermentation which suit for production process. At the same time balance the material 、heat and choose the equipment . Finall

9、y draw out the fermentation process flow diagram and floor plan.The technological process of this design is: Fermentation pretreatment（Seed development；Pretreatment of raw materials；System sterile air）fermentationIsoelectricpoint ofextractionneutralization to Production of MSGConcentration crystalpr

10、ocessing and repacking.this productive technology designed has many traits. Such as, well-knit structure, pithy quick control, lasting attacked, less sledge capacity,and its running and management is uncomplicated.Key words: MSG; Double Enzyme; Sugar fermentation; Isoelectricpoint ofextraction目 录课程设

11、计任务书I摘 要IIIAbstractIV1前言11.1研究的意义及目的11.2研究目标和关键问题11.3研究现状和内容12工艺流程选择及说明12.1工程概况12.1.1工厂概况12.1.2设计依据12.1.3设计范围12.1.4设计原则22.2味精发酵工艺流程22.2.1建设规模22.2.2处理工艺流程的选择22.2.3处理工艺路线的确定22.3主要处理构筑物设计及选型43工艺流程计算53.1味精厂计算与构筑物设计53.1.1谷氨酸发酵的物料衡算53.1.2谷氨酸发酵的热量衡算93.1.3谷氨酸发酵的水平衡计算143.1.4谷氨酸发酵的无菌氧气耗量衡算153.1.3设备设计与选型164主要参

12、考文献32谢 辞32发酵罐附图33 北京理工大学珠海学院1 前言1.1研究的意义及目的为加强对味精发酵的理解。了解味精发酵的工艺流程，主要熟悉味精发酵过程中对发酵罐、种子罐、搅拌器和冷却管尺寸和材料的选取及物料平衡、热平衡、水平衡和无菌空气平衡的计算。1.2研究目标和关键问题研究目标是理清味精发酵的流程工艺及生产工艺，关键问题是对味精发酵过程中涉及的发酵罐、种子罐、搅拌器和冷却管尺寸和材料的选取及物料平衡、热平衡、水平衡和无菌空气平衡的计算。1.3研究现状和内容本设计为年产5万吨味精厂的生产工艺，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。了解味精生产中的原料预处理、发酵、提

13、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。2 工艺流程选择及说明2.1工程概况2.1.1工厂概况一般的味精厂年产味精510万吨，生产过程主要为：发酵预处理（种子培养、原料预处理，制无菌空气）发酵等电点提取中和制味精浓缩结晶精制分装。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。所供的水经

14、消毒、过滤系统处理，供水管路输送到各个生产需求部位。2.1.2设计依据1.生物工程工厂设计概论。【1】2.味精的相关资料。2.1.3设计范围 本工程的设计范围为：生产味精的量达到年产5万吨左右的要求2.1.4设计原则1采用先进、合理、成熟可靠的处理工艺，并具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。2.工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地、能适应水质、水量的变化，确保出水稳定，达标排放。3.在运行过程中，便于操作管理，便于维修，节省动力消耗和运行费用。2.2味精发酵工艺流程2.2.1建设规模生产味精的量达到年产5万吨左右。2.2.2处理工艺流程的选择1.味精生产全过程可

15、划分为四个工艺阶段：（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。2.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。所供的水经消毒、过滤系统处理，供水管路输送到各个生产需求部位。 2.2.3处理工艺路线的确定通过上述分析比较，其工艺流程如图2-1所示。斜面培养摇瓶扩大培养种子罐扩大培养预处理水解过滤淀粉水解糖

16、配料发酵空气压缩机冷却气液分离过滤除菌等电点调节沉淀离心粗谷氨酸溶解中和制味精 母液离子交换处理粗谷氨酸溶液粗谷氨酸除铁过滤脱色浓缩结晶离心小结晶干燥拌盐粉碎粉状味精大结晶干燥过滤成品味精图2-1 味精厂生产工艺【2】配料罐定容罐二级种子罐实消降温二级种子培养消泡剂水无机盐糖蜜玉米浆纯生物素氮液消泡剂水无机盐糖蜜玉米浆纯生物素一级种子斜面无菌空气发酵罐葡萄糖定容罐连消器维持罐换热器消泡剂高浓度糖液液氨 图2-2 谷氨酸发酵的工艺流程【3】2.3主要处理构筑物设计及选型主要设备见表2-2。表2-2 主要设备一览表3工艺流程计算3.1味精厂计算与构筑物设计3.1.1谷氨酸发酵的物料衡算主要技术指标

17、【4】指标名称 单位指标数 指标名称 单位指标数生产规模 t/a50000 发酵初糖Kg/ 150生产方法中糖发酵，等电点-离子交换提取淀粉糖化转化率% 108年生产天数产品日产量 d/a t/a 300 167 流加高浓糖 糖酸转化率Kg/% 500 60产品质量 纯度99%麸酸谷氨酸含量% 95倒罐率 % 0.2谷氨酸提取率% 95发酵周期 h 40味精对谷氨酸产率% 122主要原材料质量指标淀粉原料的含量为80%，含水14%二级种子培养基（g/L）水解糖50，糖蜜20，磷酸二氢钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆510，泡敌0.6，生物素0.02mg，硫酸锰2mg/L，硫酸亚铁2mg/L。发酵

18、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2，泡敌1.0，接种量为8%谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原材料以及其他物料量。发酵液量设发酵液初糖和流加高浓糖最终发酵液总糖浓度为220kg/，则发酵液量为：式中 220发酵培养基终糖浓度（kg/） 60%糖酸转化率 95%谷氨酸转化率 99.8%除去倒罐率0.2%后的发酵成功率 122%味精对谷氨酸的精制产率发酵液配制需水解糖量以纯糖计算： 二级种液量二级种子培养液所需水解糖量式中 50二级种液含糖量（kg/）生产1000kg味精需水解糖总量耗用淀粉原料量理

19、论上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故耗用淀粉量为：式中 80%淀粉原料含纯淀粉量 108%淀粉糖化转化率液氨耗用量 发酵过程用液氨调pH和补充氮源，耗用260280kg；此外，提取过程耗用160170kg，合计每吨味精消耗420450kg。甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量为：发酵培养基耗糖蜜量为：合计耗糖蜜36.68kg氯化钾耗量磷酸二氢钾（）耗量硫酸镁（）用量消泡剂（泡敌）耗用量玉米浆耗用量（8g/L）生物素耗用量硫酸锰耗用量硫酸亚铁耗用量磷酸耗用量谷氨酸（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：50000t/a味精厂发酵车间的物料衡算表物料名称生产1

20、t味精（100%）的物料量50000t/a味精生产的物料量每日物料量发酵液量/二级种液量/发酵水解用糖量/kg二级种培养用糖量/kg水解糖总量/kg淀粉用量/kg液氨用量/kg糖蜜用量/kg氯化钾用量/kg磷酸二氢钾用量/kg硫酸镁用量/kg泡敌用量/kg玉米浆用量/kg生物素用量/g硫酸锰用量/g硫酸亚铁用量/g磷酸用量/kg谷氨酸用量/kg6.550.524144126.21467.21529.942036.685.240.5244.246.554.190.02361.0481.0481.31819.8327.526.2720.51.31733.6764.95211.83426226.22

21、12327.5209.511805.245.246.5540.991093.8587.51240.654375.4245.02255.49701.46125.56875.0887.51708.081093.85699.733.94175.02175.02218.77136.913.1.2谷氨酸发酵的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： Q入=Q出+Q损式中 Q入输入的热量总和（kJ）Q出输出的热量总和（kJ）Q损损失的热量总和（kJ）通常， Q入=Q1+Q2+Q3Q出=Q4+Q5+Q6+Q7 Q损=Q8式中 Q1物料带入的热量（kJ） Q2由加热剂（或冷却剂）传给

22、设备和所处理的物料的热量（kJ） Q3过程的热效应，包括生物反应热、搅拌热等（kJ） Q4物料带出的热量（kJ） Q5加热设备需要的热量（kJ） Q6加热物料需要的热量（kJ） Q7气体或蒸汽带出的热量（kJ）把（4-5）（4-7）式代入（4-4）式，得 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6+Q7+Q8值得注意的是，对具体的单元设备，上述的Q1Q8各项热量不一定都存在，故进行热量衡算时，必须根据具体情况进行具体分析。连续灭菌和发酵工序热量衡算计算指标（以淀粉质为原料）计算指标见表3.1。表3.1 计算指标项目指标淀粉糖化转化率98.5%发酵产酸率（浓度）11%发酵对糖转化率60%培养菌种耗糖为发

23、酵耗糖的1.5%谷氨酸提取收率95%精制收率122%商品淀粉中淀粉含量80%发酵周期（含辅助时间）40h全年工作日300d 培养液连续灭菌用蒸汽量：采用发酵罐体积为200m3。200m3发酵罐装料系数0.80，每罐产100%MSG量： 2000.8011%95%122%1.272=25.94（t/d）1.272年产商品味精5.0万吨，日产100%MSG167吨.发酵操作时间40h（其中发酵时间32 h）需发酵罐台数：取11台由于装罐率，所以每罐初始体积160m3糖浓度15.0g/dl，灭菌前培养基含糖20.0g/dl，其数量： 每日投（放）料罐次 （罐）取7罐次。灭菌加热过程中用0.4mPa（

24、表压）I=2743 KJ/kg，使用板式换热器将物料由20C预热至75C，再加热至120C，冷却水由20C升到45C。消毒灭菌用蒸汽量（D）： D=3212 （kg/h）3.2 （t/h）式中：3.97为糖液的比热容， KJ/（kgC）每天用蒸汽量： 3.233=28.8 （t/d） 高峰用蒸汽量：3.27=12.8 （t/h）平均用蒸汽量：28.8/24=1.2（t/h） 发酵罐空罐灭菌蒸汽量： 发酵罐体加热：200m3，1Cr18Ni9的发酵罐体重34.3t，冷却排管重6t，1Cr18Ni9的比热容0.5 KJ/（kgC）8，用0.4mPa（表压）蒸汽灭菌，使发酵罐在0.15 mPa（表压

25、）下由20C升至127C，其蒸汽量为： 填充发酵罐空间的蒸汽量：因200 m3发酵罐的全容积大于200 m3，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500 m3计算，填充空间需蒸汽量：D空=V=2001.39=278 （kg/h）式中 ： V发酵罐全容积（m3） 加热蒸汽的密度（kg/ m3）0.15mPa（表压）时为1.39（kg/m3） 灭菌过程的热功当量损失：辐射与对流联合给热系数，罐外壁温度70C。=33.90.19（7020）=43.4kg/（m3hC） 200m3发酵罐的表面积为201，耗用蒸汽量： D损= 罐壁附着洗涤水升温的蒸汽消耗： 式中： 0.001附壁水平均

26、厚度（1mm） 1000水密度 （kg/m3） 灭菌过程蒸汽渗漏，取总汽消耗量的5%，空罐灭菌蒸汽消耗量; 每空罐灭菌1.5 h，用蒸汽量： 1511.61.5=2267.4 （kg/罐） 每日用蒸汽量： 2267.4=6802.2（kg/d）=6.8（t/d）平均用蒸汽量： 6802.2/24 =283.4（kg/h）=0.028（t/h）高峰用蒸汽量：2267.44= 9069.6（kg/h）=0.9（t/h） 液化工序热量衡算（1）液化加热蒸汽量加热蒸汽消耗量可按下式计算D=GC（T2-T1）（h-i）式中：G-淀粉浆量（kg/h） G-淀粉浆比热容kJ/（kg*K） T2-浆料初温（2

27、0+273=293K） T1-液化温度（90+273=363K） h-加热蒸汽焓2738kJ/kg（0.3Mpa,表压） i-加热蒸汽凝结水焓，在363K时为377kJ/kg淀粉浆量G：根据物料衡算，日投工业淀粉255.49t；连续液化255.49/24=10.6（t/h）。加水量为1:2.5，分浆量为106003.5=37100（kg/h）粉浆比热C可按下式计算：C=C0+C水式中：C0-淀粉质比热容，取1.55kJ/（kg*K） C水-水的比热容，4.18 kJ/（kg*K） C=1.55+4.18=3.53蒸汽用量 D=（kg/h）=4.1（t/h）（2）灭酶用蒸汽量灭酶时将液化液由90

28、加热至100，在100时的i为419kJ/kgD灭=（kg/h）=0.6（t/h）要求在20min内使液化液由90升至100，则蒸汽高峰值为：0.64=2.4（t/h）以上两项合计，平均量4.1+0.6=4.7（t/h）；每日用量4.724=112.8（t/d） 谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程的热量衡算年产5万吨商品味精，日产100%MSG167t，选用25m3强制内循环结晶罐，浓缩结晶操作周期24h，其中辅助时间4h。每罐产100%MSG 25.94t，需结晶罐台7台。每罐投入40g/dl的中和脱色液（俗称原液）23m3，流加30g/dl母液32m3，过程中加水6m3，在70下真空蒸发结晶，浓缩3

29、h，育晶17h。放料数量20m3（1） 热量衡算来料带入热量：进料温度35，比热为3.5kJ/（kgoK）Q来料=（231.16+321.13）3.535103=7.7106（kJ）加水带入热量： Q来水=64.1835103=8.8105（kJ）晶种带入热量：MSG比热容1.67（kJ/（kgoK） Q来晶=16001.6720=5.3104（kJ） 结晶放热：MSG结晶热为12.7kJ/mol Q晶热= =5.7105（kJ）母液带走热量：分离母液12m3，折算为相对密度1.26时15t，比热容为2.83（kJ/（kgoK）Q=151032.8370=3.0106（KJ）随二次蒸汽带走热量

30、：Q二蒸=（23+32+6-20）2626106=1.077108（kJ）随结晶MSG带走热量： Q出晶=101031.6770=1.17106（kJ）需外界供给热量： Q=（Q母+Q二蒸+Q出晶）-（Q来料+Q来水+Q来晶+Q晶热） =（3.0106+1.077108+1.17106）-（7.7106+8.8105+5.3104+5.7105） =9.5107（kJ） （2）计算蒸汽用量 每罐次用汽量：热损按5%折算。 D= =45830（kg/罐） 每罐浓缩结晶时间20h，每小时耗蒸汽高峰量：45830/20=2292（kg/h） 7台罐（实际是6.5台）同时运转，高峰用蒸汽量： 6.52

31、292=148898（kg/h） 每日用蒸汽量： 6.545830=297895（kg/d）=297.9（t/d） 每小时平均用蒸汽量：297.9/24=12.4（t/h） 干燥过程的热量衡算分离后之湿MSG含水2%，干燥后达到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，从干燥器出来的空气为60。年产万吨商品味精，日产湿味精30.4t，二班生产，即30.4/16=1.9（t/h）。干燥水分量34（kg/h）18空气湿含量=70%，X0=0.009（kg/kg干空气），I0=41.8kJ/kg干空气；加热80，I1=104.5kJ/kg干空气用公式：=（I2-I1）

32、/（X2-X1）=Q物料+Q损失-Q初温式中-空气经过干燥后的热量变化（kJ/kg）Q损失-损失热量，通常为有效热量的10%Q物料=1.9103（60-18）0.44.18/34=3924（kJ/kg水）Q损失=0.1（5954.18+0.47604.18+3924-184.18）=645（kJ/kg水）=184.18-3924-645= -4494（kJ/kg水）设X2=0.0108 I2=I1+（X2-X1）=104.5+（-4494）（0.0108-0.009）=96.4（kJ/kg空气）空气耗量为： 34/0.0108-0.009=18888（kg/h）80时空气的比容0.83m3/k

33、g实际消耗空气量为： 188880.83=15677（m3/h）耗用蒸汽量（D）：使用0.1Mpa（表压）蒸汽加热，热损失按15%计：D=618（kg/h）每日用蒸汽量：61816=9888（kg/d）=0.99（t/d）平均每小时用蒸汽量：9888/24=412（kg/h）=0.04（t/h）生产过程耗用蒸汽衡算汇总衡算结果：每日用蒸汽量为447.3t/d，每小时平均量为14.1t/h，高峰量为19.2t/h。100%MSG单耗蒸汽量：447.3/25.94=17.2（t/t）。年产30000吨味精热量衡算表名称每日用量（t）每小时均量（t）高峰量（t）单耗（t）蒸汽447.318.624.

34、817.23.1.3谷氨酸发酵的水平衡计算 培养液冷却用水量：由120C热料通过与生料热交换，降至80C，再用水冷却至35C，冷却水由20C升至45C，计算冷却水量（W）： W=68896（kg/h）=69（t/h）全天用水量： 6934=828（t/d）发酵过程产生的热量及冷却用水量：发酵过程的热量计算有下列几种方法：通过计算生化反应来计算发酵热Q总 Q总=生物合成热+搅拌热-汽化热生物合成热可通过下列方程计算：C6H12O6+6O26CO2+6H2O+2813KJC6H12O6+NH3+1.5O2C5H9O4N+CO2+1.5H2O+890KJ搅拌器=8604.18P（P搅拌功率，KW）汽

35、化热=空气流量（m3/h）（I出I进）式中：I出，I进进出之空气热焓（KJ/Kg赶空气）空气密度 通过燃烧热进行计算：Q总= 有关物料的燃烧热：葡萄糖：15633KJ/Kg 谷氨酸：15424KJ/Kg玉米浆：12289KJ/Kg 菌 体：20900KJ/Kg 以发酵612小时耗糖速率最快，为放热高峰。通过冷却水带走的热量进行计算：在最热季节，发酵放热高峰期，测定冷却水量及进出口温度，然后即可算出最大发热量Q最大， KJ/（m3h）Q最大= 通过发酵液温度升高进行计算：关闭冷却水观察罐内发酵液温度升高，用下式计算Q最大 Q最大=KJ/（m3h）式中： G发酵液重量（kg） C发酵液比热容KJ/

36、（kgC） t1h内发酵液温度升高数（C） G1设备筒体的重量（kg） C1设备筒体的比热容KJ/（m3h） V发酵液体积（m3）以上四种方法，以（3）比较简单实用。根据部分味精厂的实测和经验数，谷氨酸的发酵热高峰值约3.0104 KJ/（m3h）200 m3发酵罐，装料量160 m3使用新鲜水，冷却水进口温度10C，出口温度20C，冷却水用量（W）：W=114832.5 （kg/h）114.8 （t/h）日运转7台，高峰用水量：114.87=803.6（t/h）日用水量： 803.60.824=15429.12（t/h）平均用水量： 15429.12/24=642.88 （t/h）式中： 0

37、.8各罐发热状况均衡系数3.1.4谷氨酸发酵的无菌氧气耗量衡算单罐无菌空气耗用量230m3规模的通气搅拌发酵罐的通气速率为0.20-0.45vvn，取0.45计算单罐发酵过程用气量：（m3/h）单罐年用气量： （m3/a）种子培养等其他无菌空气耗量 有经验去耗气量为发酵过程的20%故： （m3/h）单罐年用气量： （m3/a）高峰无菌空气耗量：（m3/h）车间无菌空气年耗量： （m3/a）单耗：（m3/h）年产30000吨味精无菌空气衡算表：发酵罐公称容积（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）2004658931

38、.55216492113.1.3设备设计与选型发酵罐 （一）发酵罐类型选用机械涡轮搅拌通风发酵罐（二）发酵罐容积的确定随着科技的发展，现有的发酵罐容量系列有：5，10，20，50，60，75，100，120，150，200，250，500m3等等。一般说来单罐容量越大，经济性能越好，但风险也越大，要求技术管理水平也越高，根据生产的规模和实用性，可以先选择公称容积为200 m3的六弯叶机械搅拌通风发酵罐。（三）生产能力的计算现每天产99%纯度的味精167吨，谷氨酸生产周期为40h（包括发酵、发酵罐清洗、灭菌进出物料等辅助操作时间）。则每天需发酵液体积为V发酵。每天产纯度为99%的味精167吨，每

39、吨100%的味精需发酵糖液6.55m3：V发酵=6.5516799%=1082.9（m3）发酵罐填充系数为=80%，则每天需要发酵罐的总容积为V0（生产周期为40h）。 V0= V发酵/=1082.9115/0.8=1353.6（m3） （四）发酵罐个数的确定以公称容积为200 m3的六弯叶机械搅拌通风发酵罐为基础，则需要发酵罐的个数为NN= V发酵/（V总.24）=1082.940/（2000.824）=11.2（个）则需要取公称容积为200 m3的发酵罐12个；现以单灌公称容量为200 m3的六弯叶机械搅拌通风发酵罐为例，每天需要200m3N0个：N0=1353.6200=6.8约为7个实

40、际产量为：富裕量：（51297.7 -50000）/50000=2.6%，满足产量要求。（五）主要尺寸的计算：取高径比 H：D=2：1【5】 则有：H=2D；解方程得： 取D=5mH=2D=10m；封头高： 封头容积 ：V封=16.4（m3）圆柱部分容积：V筒=197m3验算全容积V全：V全=V全符合设计要求，可行。（六）冷却面积的计算 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4.186000kJ/（m3h）。采用竖式蛇管换热器，取经验值K=4.18500 kJ/（m3h）。平均温差tm： 32 3220 2712 5代入 对公称容量200 m3的发酵罐，每天装5罐，每罐实际装液量为换热面积 （七）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取Di=1.7（m）叶宽 ：弧长：底距：盘踞 ：叶弦长：叶距 ：弯叶板厚：=12（mm）取两挡搅拌，搅拌转速N2可根据50m3罐，搅拌直径1.05m，转速N