武汉东西湖兴建产10万吨柠檬酸厂的工艺设计毕业设计.doc

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1、武汉东西湖兴建年产10万吨柠檬酸厂的工艺设计目 录摘 要.1关键词.1Abstract.1Key words.11.绪论21.1项目建设背景21.1.1项目提出依据21.1.2项目投资必要性21.1.3研究范围及过程21.2市场需求预测21.2.1国际市场分析21.2.3市场销售与价格21.3厂区的选择31.3.1厂址的地理位置31.3.2气候条件31.3.3交通状况32.厂区平面设计32.1总平面设计32.2设计说明书42.2.1设计依据42.2.2总平面设计说明42.3主要设计指标4表2-3 主要设计指标一览表43. 产品方案及工艺流程43.1产品方案43.2工艺流程43.3操作工艺53.

2、3.1 原料的处理53.3.2 发酵工序53.3.3 醪液处理工序53.3.4 提取工段53.3.5 精制工段64.工艺计算64.1物料衡算64.1.1工艺技术指标及基础数据64.1.2原料消耗计算（基准：一吨成品柠檬酸）64.1.3发酵醪量的计算74.1.4 接种量74.1.5 液化醪量计算74.1.6 成品柠檬酸74.1.7淀粉质原料年产10万吨一水柠檬酸厂总物料衡算8（1）柠檬酸成品84.2热量衡算84.2.1液化热平衡计算84.2.2发酵过程中的蒸汽耗量的计算84.2.3发酵过程中的冷却水耗量计算104.2.4发酵过程中的无菌空气耗用量的计算105.糖化车间设备设计与选型115.1调浆

3、桶的选型115.2喷射加热器的选型115.3液化维持罐的选型125.4板式换热器的选型126.发酵车间设备设计与选型136.1发酵罐的选型136.1.1发酵罐容积和台数的确定136.1.2主要尺寸的计算146.1.3发酵罐冷却面积的计算146.1.4发酵罐搅拌器的设计156.1.5发酵罐设备结构的工艺设计166.1.6发酵罐设备材料的选择176.1.7发酵罐壁厚的计算186.1.8发酵罐接管设计186.1.9发酵罐支座的选择196.2种子罐的选型196.2.1种子罐容积和数量的确定196.2.2种子罐主要尺寸确定196.2.3种子罐型号确定196.2.4 等电点罐型号的确定196.3贮罐选型2

4、16.3.1发酵成熟醪贮罐216.3.2硫酸銨贮罐217.水电平衡227.1全年用水量计算227.1.1生产用水227.1.2锅炉用水237.1.3生活用水237.2全年用电量计算237.2.1生产用电237.2.2照明用电237.2.3生活用电248.公用工程和辅助设施248.1 工厂运输248.1.1货物运输量及运输方式的确定248.1.2货物运输方案的确定248.2贮运设施248.2.1各种物料贮存天数及贮存量根据以下原则确定248.2.2各种物料贮存天数、贮存量的确定248.2.3 物料贮存方案的确定258.3 给水排水258.3.1给水258.3.2循环水系统258.3.3排水258

5、.4采暖通气系统258.5 供电及电讯258.5.1 供电258.5.2电讯258.6供热269.结 论26致 谢29参考文献30武汉东西湖兴建年产10万吨柠檬酸厂的工艺设计 摘 要：本设计采用薯干原料发酵，只需将薯干磨成粉，加水调浆，直接加入少量淀粉酶液化后灭菌、冷却即可接种发酵。制备柠檬酸一般采用晒干的薯干作为原料。其中薯干含水10%-15%、淀粉70%左右、蛋白质6%左右。薯干原料中的蛋白质可作为氮源供菌体生长。薯干原料中含有铁、镁、钾、钙等的无机盐，选用的黑曲霉C0527对这些成分不敏感,故不必对原料做这方面的预处理。本设计采用液体深层好氧发酵、钙盐法提取技术生产柠檬酸。这两种方法都是

6、国内比较流行的生产方法，有着大量的实际经验，易于操作，风险小。 由于本设计为糖化、发酵车间的设计，着重于这两个车间的工艺计算、设备选型。通过全厂物料衡算、车间热量衡算，确定糖化、发酵车间主要设备发酵罐、种子罐、车间管道的设计和选型以及全厂及车间布置。 关键词：薯干 深层好氧发酵 黑曲霉 柠檬酸 设备设计和选型Dongxihu District of Wuhan City district has superior building annual output of 100000 tons of citric acid plant process designAbstract：The desig

7、n of raw materials used potato fermentation, simply potato mills, water-paste, adding a small amount of direct -amylase liquefaction, sterilization, cooling, fermentation can be vaccinated. Preparation of citric acid normally used as raw materials dried potato. Potato moisture content of 10% to 15%,

8、 about 70 percent of starch, protein about 6 percent. Potato raw materials in the protein can be used as source of nitrogen for cell growth. Potato raw materials containing iron, magnesium, potassium, calcium of inorganic salt, optional black Aspergillus niger C0527 is not sensitive to these ingredi

9、ents, it need not do any pretreatment of the raw materials. The design of a good gas liquids deep fermentation, dry calcium citrate extraction technology production. The two methods are more popular domestic production methods, has a great deal of practical experience, easy to operate, the risk smal

10、l. As the design for the saccharification and fermentation workshop the design, the two workshops focused on the process, the selection of equipment. Through the whole plant material balance, energy balance workshop, identified glycosylation, fermentation workshop major equipment fermenter, seed tan

11、ks, pipelines and workshops in the design and selection. And the whole plant and facility layout. Key words: Potato Deep-seated aerobic fermentation Aspergillus niger Citric acid Equipment Design and Selection1.绪论1.1项目建设背景1.1.1项目提出依据 近年来，国民经济持续高速的发展和人民生活水平的不断提高，柠檬酸在饮料、食品和饲料工业中用量都将不断提高；另外，对柠檬酸深加工产品开发

12、以及应用推广工作力度的加大，其应用范围将进一步扩展，并且在其他行业中的使用量也将不断增加。1.1.2项目投资必要性 1.柠檬酸的用途广泛，市场的容量大，前景好。 3.柠檬酸一直是我国原料药出口量最多的品种之一。 5.柠檬酸在医药等其它工业领域的需求量也会逐年递增。1.1.3研究范围及过程 本次设计针对年产10万吨柠檬酸的工艺计算选型方案、投资估算、全厂概况等进行全面分析论证。1.2市场需求预测1.2.1国际市场分析 柠檬酸的应用范围越来越广，不仅适用于化工、印染，而且在食品加工、医药等行业也广泛应用。在世界市场上，该产品的年需求量超过万吨。据国际柠檬酸生产商协会统计，当前该市场的结构为：饮料用

13、柠檬酸占；其它食品用柠檬酸占；工业及民用洗涤用柠檬酸占；药品与化妆品用柠檬酸占；其他工业用柠檬酸占。1.2.2国内市场分析我国的柠檬酸发酵工业：1969年上海酵母厂成功利用薯干粉深层发酵柠檬酸。20世纪80年代，由于出口的需要，我国的柠檬酸生产发展迅速，已成为世界上柠檬酸生产量最大的国家。我国开发的以薯干为原料的产酸菌种具有其独到的特点，生产成本较低，在国际市场具有较强的竞争力。中国不仅是柠檬酸生产大国，也是出口大国，目前出口量已占总产量的70%-80%。近10年来，由于受出口刺激，中国柠檬酸生产能力和产量都增长很快。1985年，中国柠檬酸产量只有3.7万吨，2002年已达到约40.0万吨。目

14、前全国有近90家柠檬酸生产企业，年生产能力近50万吨，占世界总量的40%多。1.2.3市场销售与价格 总体来看，国内销售占总量30%，外贸公司20%，自营出口50%。国内市场主要客户有喜之郎、丽珠集团、大地集团等。自营出口地区主要为欧盟、韩国、台湾、土耳其、新加坡等。 预测近两年的价格为USD610/MT左右。根据企业的发展，逐步将销售结构调整为国内销售占总量20%，外贸公司5%，自营出口75%。 国内一水柠檬酸2012年10月报价已达6600元/吨以上，较9月份增长了1000元/吨，一家无水柠檬酸生产商报价7400元/吨。柠檬酸钠党的报价7000元/吨，和前期相比，均有大幅上涨。1.3厂区的

15、选择1.3.1厂址的地理位置 本厂拟选定在武汉东西湖区。该区东经1135311430，北纬30343047之间。她的地图酷似一只金龟，翘首东望武汉，摆尾西牵孝感。汉江、汉北河、沦河、府河如玉带琼边轻轻托起这片近500平方公里的土地。1.3.2气候条件 东西湖区地处北半球中纬度地带，属北亚热带季风气候区。光照充足，热量丰富，年均实际日照1 918.0小时。雨量充沛，年均降雨量1 572.2毫米（124天），春夏之交梅雨季节，雨量占全年的45%。四季分明，冬季多偏北风，严寒低温，夏季多偏南风，酷暑高温，春雨连绵，秋高气爽。年均气温1719。7月月均气温28.9，1月月均气温3.5；日极端高温39.

16、4（1951年8月8日），极端低气温为18.1（1977年1月31日）。年均冰冻期43天，无霜期240天。1.3.3交通状况 东西湖区内交通路网络已发展到 “五横五纵”。截至2008年9月，全区通车公路总里程达1126.09公里，路网密度达2.27公里/平方公里。沿南部边境，汉江航道绵延43公里，港区5个，500吨级船舶可常年通江达海。汉渝铁路横贯区境，东连京广铁路，西通川陕。区机关驻地吴家山距市中心、武汉港、飞机场均15公里左右。已形成公路铁路水上联运的运输网络。综上所述，本项目的外部交通运输条件较好。2.厂区平面设计2.1总平面设计表2-1 总平面设计一览表序号建筑物建筑面积（m2）占地面

17、积（m2）1动力站2010 = 2002002原料库3035 = 105010503成品库1850 =9009004粉碎配料车间1020 = 4004005发酵车间36763 = 820882086提取车间 30503 = 4500 45007锅炉房1016 = 160 1608包装车间 1833 = 5945949半成品车间2733= 891 89110污水处理站3050= 1500150011活动中心20303 =180060012机修车间1540 = 60060013职工餐厅20152 = 60030014科研化验中心20253 = 150050015办公楼15504 = 3000750

18、16门卫258 = 404017门卫158 = 40402.2设计说明书2.2.1设计依据 在本设计中，柠檬酸全厂的布局在参考了其他公司的各个车间的布局基础上，又做了一定的补充，作为一个面向现代化的柠檬酸工厂，在设计中厂区的交通，卫生，环境要求都比较高，各车间的布局要合理，便于生产的顺利进行，将生产区和办公大楼分开建设，一个完善而先进的污水处理站也是必需的。同时，还应该有职工活动中心等。2.2.2总平面设计说明 （1）厂区主要建筑物：原料库、成品库、办公楼、科研化验楼（兼菌种保藏中心）、餐厅、车库、门卫、锅炉房、机修车间、生产车间、成品车间、粉碎配料车间、污水处理池等。按照生产流程布置，并尽量

19、缩短距离，避免物料的往返运输。对厂房的布置符合生产工艺的要求，既保证了生产过程的连续性，又使得整个厂区紧凑合理。（2）办公楼在人流出口附近，距离车间较近，方便管理，又与物流避免交叉。（3）绿化情况：厂区绿化以普通绿化与重点绿化相结合，沿厂区主入口的主要道路进行重点绿化，种植有观赏价值的乔、灌木与草皮结合，并且绿化部分遍植草皮，并适当点缀冬青灌木，以创造出一个美丽、怡人的厂区环境。（4）厂区道路：厂区主干道为10m宽，非主要道路为8m宽，两旁种植悬铃木、榆叶梅等。（5）厂区考虑到防火要求，各主要建筑物和易燃物附近均设有消防水龙头和灭火器。2.3主要设计指标表2-3 主要设计指标一览表项目数据1全

20、厂占地面积600000m32全厂建筑物占地面积21233 m33建筑系数35%4绿化面积159248 m35绿化率15%6土地利用系数50%3. 产品方案及工艺流程3.1产品方案 本设计采用薯干原料发酵，将薯干磨成粉，加水调浆，再加入少量-淀粉酶液化后灭菌、冷却即可接种发酵。其中薯干含水10%-15%、淀粉70%左右、蛋白质6%左右，含有铁、镁、钾、钙等的无机盐。选用的黑曲霉C0527对这些成分不敏感,故不必对原料做这方面的预处理。本设计采用液体深层好氧发酵、钙盐法提取技术生产柠檬酸。3.2工艺流程基本过程为：在接收糖浆后，根据糖浆组成作适当的处理或配制，配成发酵原料，进行连续杀菌并冷却后，进

21、入发酵罐，加入菌种和净化压缩空气后进行发酵；发酵液经升温、过滤处理后，进入中和罐，用碳酸钙中和处理；再经过过滤洗涤，得到柠檬酸钙固体，送入酸解罐，再添加稀硫酸酸解，并加入活性炭进行脱色；然后，通过带式过滤机过滤、酸解过滤，除去硫酸钙及废炭；酸解过滤液经离子交换处理后，进行蒸发、浓缩，再进行结晶；结晶后，用离心机进行固液分离，对得到的湿柠檬酸晶体进行干燥与筛选，最后得到成品柠檬酸。成品柠檬酸淀粉糖净化空气菌种种子发酵消泡剂过滤废渣处理中和钙盐干燥湿柠檬酸纯水分离次品回溶蒸发结品过滤废渣处理酸解酸液活性炭酸解液离子交换处理灭菌配料筛选图3 - 1 柠檬酸生产工艺流程示意图3.3操作工艺3.3.1

22、原料的处理 对薯干原料，采用直接粉碎、磨粉、调浆、液化、连续灭菌的处理方法。发酵工艺要求将薯干从平仓运至备料车间，经过磁选装置除去原料中含铁杂质，以保护设备。然后进行粗粉碎，将薯干先轧成1-3cm 大小的小块，以提高磨粉机的效率。粗碎后，由斗式提升机提送至中间粉仓，由粉仓落入磨粉机粉碎，粉碎后进入粉仓再经计量送至配料罐。配料罐内加水调浆，同时加入淀粉酶升温液化。液化完成后送至连消装置连续灭菌，再送至发酵车间。3.3.2 发酵工序 由备料车间提供的经连续灭菌并冷却的料液，通过灭菌管道泵入已空消灭菌待料的发酵罐(或种子罐)，通过零磅火焰倒种法或差压法，接入已培养好的柠檬酸菌种，在通风、搅拌情况下，

23、进行发酵或培养。3.3.3 醪液处理工序 柠檬酸发酵完成后，应即时进行热处理，以灭活发酵，絮凝蛋白、提高收率，为提高设备利用率。增设醪液贮罐，通过热交换器，及时将醪液加热至80后进入醪液热贮罐，再经泵压入过滤机，除掉固形物及菌体残渣，将清醪液泵入下道工序。3.3.4 提取工段 由压滤工段送来的柠檬酸清醪液泵入中和罐，在80下进行中和。碳酸钙经密闭的输送机送入车间，经无级调速下料螺旋分散投入中和罐，以防止局部浓度过高，使中和沉淀反应均匀。经终点检测合格后，将柠檬酸钙悬浮液排入带式过滤机中，将固体柠檬酸钙从悬浮液中分离出来。分离后的柠檬酸钙经卸料螺旋送至酸解桶中，由热水或酸解液调浆，浓硫酸由酸碱站

24、泵入，再计量到酸碱桶中与柠檬酸钙在80下生成硫酸钙与柠檬酸的悬浊液送入酸解带式过滤机进行过滤，清洗液即稀酸解液收集用于调浆，柠檬酸酸解送精制工段。 3.3.5 精制工段 离子交换与脱色 柠檬酸液从暂贮灌中泵送离交纯化工序，经由阳离于交换塔，阴离子交换塔和活性炭脱色塔，离交脱色除去色泽及影响成品质量加速设备腐蚀的阴阳离子，阴阳树脂需经过酸洗、碱洗再生处理，离交后的柠檬酸精制母液送入蒸发工序。 蒸发与结晶 在提纯溶液进入蒸发部分前，通过精过滤器除去清液中的微小树脂颗粒。精滤后的溶液经热交换器预热后送至双效真空浓缩器经浓缩至特定浓度后，转入真空结晶器，或者低温结晶器进行结晶，以确定产品，再经分离将柠

25、檬酸晶粒从液相中分离出来，液相(母液)在分离后分别放至各级母液贮罐，根据其杂质离交浓度情况，送往重新蒸发式回流到前工序处理提纯，晶体送往干燥机。 干燥与包装 从离心机分离出来的湿柠檬酸晶粒被送到流化床干燥器，根据生产品种控制干燥空气、温度及冷却空气量进行干燥，排空经湿式旋风分离器处理排放，干燥后的柠檬酸晶粒通过传送装置运到筛选机，不合格颗粒被筛分出来，溶解后返回到结晶系统，柠檬酸成品进行定量、包装，存放。4.工艺计算4.1物料衡算4.1.1工艺技术指标及基础数据（1）生产规模：100000t/a99.5%一水柠檬酸折合成91625.44t/a99.5%无水柠檬酸；（2）生产方法：外加耐高温-淀

26、粉酶液化，深层液体发酵，钙盐干法提取；（3）生产天数：每年300天；（4）食用99.5%无水柠檬酸日产量：91625.44300=305.42t，取整数为306t；（5）食用99.5%无水柠檬酸年产量：306300=91800t；（6）产品质量：国际食用柠檬酸99.5%（质量分数），实际产率98%，副产品约占2%；（7）薯干粉成分：含淀粉量 70%，水分13%；（8）-淀粉酶用量：8U/g原料；（9）操作参数：淀粉糖转化率98.5%，糖酸转化率95%，提取阶段分离收率95%，精制阶段收率98%，倒罐率1%则其得率为；产酸率（即糖发酵液转化率）13%；发酵周期75h，发酵温度（351），发酵通风

27、量10V/(V发酵液h)。4.1.2原料消耗计算（基准：一吨成品柠檬酸） 年产10万吨一水柠檬酸，折合无水柠檬酸，按1995年5月，中国发酵工业协会柠檬酸分会制定的“柠檬酸行业统计办法”：无水柠檬酸需要量为：1000001.0914=91625.44t/a（1）生产无水柠檬酸的总化学反应式： 162 192 X 1000（2）生产1000kg99.5%无水柠檬酸所需的理论淀粉消耗量：X=1000（162192）99.5%=839.53 kg（3）生产1000kg99.5%无水柠檬酸所需实际淀粉消耗量：X(98.5%95%95%98%99%)=973.4kg（4）生产1000kg99.5%无水柠

28、檬酸所需实际薯干粉原料消耗量：973.470%=1390.57kg（5）-淀粉酶的消耗量：应用酶活力为20000u/g的-淀粉酶使淀粉液化。-淀粉酶用量按8u/g原料计算；有：1390.57103820000=0.56kg4.1.3发酵醪量的计算根据发酵液转化率为13%：100099.5%（95%98%13%）=8221.1kg4.1.4 接种量接种量为发酵醪的10%，则：8221.110%110%=747.37 kg4.1.5 液化醪量计算因为成熟蒸煮醪为：8221.1-747.37-0.56=7473.17kg则调浆浓度为：1390.57100%7473.17=18.6%粉浆的干物质浓度为

29、：973.4100%7473.17=13.03%蒸煮直接蒸汽加热,采用连续液化工艺:操作流程:1.混合后粉浆温度为50，应用喷射液化器迅速使粉浆升温至100。升温后进入维持罐，使料液保温2030min以完成液化，进蒸汽压力保持在0.30.4MPa表压。2.液化完成的醪液由板式换热器降温至35+1备用。3.调浆及液化灭菌时产生的泡沫可用少量泡敌消泡。工艺计算:干物质含量B0=70%的薯干原料比热容为: C0=4.18(1-0.7 B0)=2.13kJ/(kgK)粉浆的干物质浓度为 B1=13.03%液化醪的比热容为：C1 =B1C0+(1.0- B1)Cw =13.03%2.13+(1.0-13

30、.03%)4.18 =3.91kJ/(kgK)Cw-水的比热容取4.18kJ/(kgK)为简化计算，定液化醪的比热容在整个过程中维持不变.经喷射液化器前的液化醪量为X:X+X3.92(100-50)(2731.2-1004.18)=7473.17(kg) X=6887.7（kg） 其中2731.2-喷射液化器加热蒸汽0.3MPa的焓4.1.6 成品柠檬酸日产柠檬酸量为：91625.44300=305.42 t/d即结晶液中柠檬酸的含量为：305.42 t/d需精制液中柠檬酸含量为：305.4298%=311.7t/d需分离液中柠檬酸的含量为：305.42（95%98%）=328.06t/d4.

31、1.7淀粉质原料年产10万吨一水柠檬酸厂总物料衡算即对生产91625.44t/a99.5%无水柠檬酸的薯干原料柠檬酸厂进行计算。（1）柠檬酸成品日产食用99.5% 无水柠檬酸量为305.42t，取整数为306t日产副产品为：306298=6.24t则日产总量为：312.24t食用柠檬酸量为：306300=91800t/a 副产物为：6.24300=1872 t/a 总产量为：93672 t/a（2）主要原料薯干用量 日耗量：1390.57103312.24=434.19t 年耗量：434.19300=130257t（3） 根据以上计算，将物料衡算结果列于表4-1表4- 100000t/a料柠檬

32、酸厂物料衡算表物料名称每吨产品耗物量（kg）年产10万吨耗物量每天（t/a）每年（t/a）食用柠檬酸98030691800副产品206.241872薯干原料1390.57434.19130257淀粉973.4303.9391179-淀粉酶0.560.1751发酵醪8221.12566.96770087接种量747.37233.3670008成熟蒸煮醪7473.172333.42700026 薯干浆量6887.72150.62645184.64.2热量衡算4.2.1液化热平衡计算喷射加热器耗热喷射加热初温t1=50加热后t2=100醪液的比热容为C1 =3.91kJ/(kg)由工艺可知:经过喷射

33、加热器温度由t1=50升温至t2=100 Q= C1G醪液(100-50) =3.916887.7(100-50) =1336213.8kJ4.2.2发酵过程中的蒸汽耗量的计算（1）蒸汽用量的计算公式整个生产过程采用蒸汽加热，蒸汽耗用量计算公式为：式中：为蒸汽的热效率，取；I汽化潜热。（2）基础数据在28下，查得：淀粉的比热容为1.55 KJ/kgK 水的比热容为4.174 KJ/kgK 加热蒸汽的热焓为2549.5 KJ/kgK 加热蒸汽的冷凝水的热焓为1250.60 KJ/kgK由前面的计算可知，日耗薯干粉量为434.19t/d 日耗淀粉量为303.93t/d 日耗薯干浆量为2333.42

34、t/d则日耗调浆用水量为：2333.42-434.19=1899.23 t/d日耗淀粉浆量为：303.93+1899.23=2203.16 t/d淀粉浆中含水量为：（1899.232203.16）100%=86.2%淀粉浓度为：（303.932203.16）100%=13.8%由此可算得淀粉浆的比热容为： C=C淀粉X+C水Y=1.5513.8%+4.17486.2%=3.8 KJ/KgK式中：X淀粉浓度，13.8% Y水浓度，86.2%（3）生产过程中蒸汽耗量的计算培养基灭菌及管道灭菌：培养基采取连消塔连续灭菌，进塔温90，灭菌130则灭菌用蒸汽量：每罐的初始体积为180 m3，初糖浓度是1

35、3g/100ml，灭菌前培养基含糖量19%。其数量为：18013%19%=123.16t灭菌加热过程中用0.3MPa，蒸汽（表压）I=2725.3kJ/kg，由维持罐（90），进入连消塔加热至130，糖液比热容3.69 KJ/KgK每罐灭菌时间3h，输料流量123.163=41.05 t/h，消毒灭菌用蒸汽量：D=410503.69(130-90)(2725.3-1304.18) 95%=2923kg/h=2.92t/h；每天培养基灭菌用蒸汽量：2.9234=35.04 t/d；所有用罐空罐灭菌及相关管道灭菌用蒸汽量，据经验取培养基灭菌用蒸汽量的10%，则：D1=35.0410%=3.5t/d

36、。.加热发酵醪所用的蒸汽量D6：柠檬酸水溶液的比热容可按下式近似计算：C=(0.99-0.66+0.0010t) 4.16式中：0.99 - 比热容kJ/kg - 柠檬酸质量分数，=（312.242566.96）100%=12.2% t - 温度，代入上式，得：C=（0.99-0.6612.2%+0.001035）4.19=3.96 KJ/KgK那么由此可得D6为：D6=GC(t1-t2)/(I-)=2566.963.96（85-35）（2549.5-1250.60）95% =411.89t/d=123567t/a（4） 将发酵段蒸汽衡算列于表4-2。表4-2 发酵车间蒸汽衡算生产工序日用蒸汽

37、量(t/d)平均蒸汽用量(t/h)年用蒸汽量（t/a）培养基灭菌35.042.9210512加热发酵醪411.8917.16123567空罐灭菌3.500.151050合计450.4320.231351294.2.3发酵过程中的冷却水耗量计算已知发酵过程中的发酵热为4.186000 kJ/m3h，200 m3的发酵罐一般装料量为180 m3（填充系数为0.9），则 =83077kg/h=1993.848t/d=598154.4t/a已知25 m3的种子罐（填充系数0.7），装料量为17.5 m3W种子=4.18600017.54.18(28-15)=8077kg/h=193.85t/d=581

38、55t/d将发酵段水衡算列入表4-3表4-3 发酵车间冷却水衡算表生产工序平均耗水量(t/h)日耗水量(t/d)年耗水量(t/a)发酵罐用水83.0771993.848598154.4种子罐用水8.077193.8558155.4合计91.1542187.7656309.84.2.4发酵过程中的无菌空气耗用量的计算（1）单罐发酵罐用无菌空气量：根据无菌空气用量的计算公式：V=发酵罐体积通气速率填充系数已知：发酵罐体积为200 m3 通气速率为0.18vvm 填充系数为60%则：V=2000.1860%=21.6 m3/h（2）单个种子罐用无菌空气量：取种子罐的空气消耗量为发酵过程空气耗量的25

39、%,则: V=25%V=25%21.6=5.4 m3/h（3）将发酵车间蒸汽衡算列入表4 - 4。表4 - 4 发酵车间无菌空气用量衡算表设备 名称单罐每小时用气量(m3/h)单罐每日用气量(m3/d)每罐每年用气量(m3/a)年总用气量m3/a发酵罐21.6518.41555206220800种子罐 5.4129.6 38880 1555200总用量2764819440077760005.糖化车间设备设计与选型 以薯干为原料生产柠檬酸是我国特有的柠檬酸粗料发酵工艺，原料预处理设备可全部采用国产定型的粮食及饲料处理机械，生产过程简单、处理成本低、设备投资省。5.1调浆桶的选型(1)已知薯干浆的

40、流量为G=26.9kg/h,即V=G=26.91.66=16.20m3/h。设料液滞留时间为30min。 V有效=V(m3) V有效-设备有效容积 V-流量 -滞留时间 V有效=(16.2060)30=8.1m3(2)设备数量的计算 n=V有效(V单) V单-单台设备容积(m3) -填充系数(%) 其中V单=6m3 =70% n=8.1(670%)=1.93(台)，取2台。（3）根据以上计算，选用2个容积为6m3的调浆罐5.2喷射加热器的选型为保证营养不被破坏取停留时间为10s，物料流速取0.4m/s（1）加热器的长度L L=vt=4(m)（2）蒸汽消耗：流量为G=646.7824=26.9k

41、g/h 固形物含量为x=12.54%，比热容为Cp=3.92kJ/(kg) 温度由t1=50加热到t2=100，加热蒸汽P=0.42MPa饱和蒸汽温度145，干饱和蒸汽热焓=654.34.18kJ/kg比容=0.45m3/kg，100饱和蒸汽热焓量I=1004.18kJ/kg则蒸汽耗量D； D=Gc(t2-t1)/(-1) =269003.92(100-50)4.18(654.3-100) =2275.55 kg/hV蒸汽=5056.78(m3/h)计损耗为10%则V蒸汽=5056.781.1=5562.46(m3/h)（3） 进气管直径计算:在此压力下取气速为45m/s，则进气管截面积为 F=5562.47（453600）=3.4310-2m2 直径d=0.209m 取无逢钢管231mm3则内径=219mm，可以满足要求（4）进料管直径计算: V料=16.23m3/h，物料流速取0.5m/s则截面积F=0.0090(m2)d=0.107m 取无逢钢管129mm3，则内径=117mm可以满足要求。（5）出料管径