产60000吨味精厂发酵车间设计.doc

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1、南阳理工学院毕业设计说明书题目：年产6万吨味精厂发酵 车间设计 姓 名：马伟强学 号：15203052 专 业：生物工程 系 别：生物与化学工程学院指导教师：梁长利讲师 起止日期：2007-3-152007-6-15年产6万吨味精厂发酵车间设计姓名：马伟强 学号：15203052 班级：03151班摘要：本设计的题目是年产6万吨味精厂发酵车间设计，在熟悉味精及其生产的基础上通过比较不同工艺的优缺点，确定能满足生产任务的先进、合理的工艺流程。根据所采用的工艺流程、该工艺对原料的利用情况确定满足生产任务所需原料的数量，然后确定所采用的设备类型、结构尺寸。同时进行所需水的衡算和蒸汽衡算，同时确定培养

2、基灭菌流程，然后进行所需设备的选型和计算。最后进行发酵车间的设备布置，并制作工艺流程图和设备布置图。关键词：连续灭菌 物料衡算 发酵车间设计 设备选型Yearly produces 60,000 tons monosodium glutamate factories fermentation workshop designName：Ma Weiqiang Class No.：15203052 Class：03151Abstract：The design is the subject of an annual output of 60,000 tons of monosodium glutama

3、te factory fermentation workshop design，MSG and its familiarity with the production on the basis of comparison of the advantages and disadvantages of different processes will be able to meet the advanced production tasks, reasonable process. According to the process, the process on the use of raw ma

4、terials to meet production tasks set for the number of raw materials, then determine what type of equipment used, the structure size. Meanwhile the required water balance and steam balance, determining medium sterilization process, then proceed to the selection of equipment and calculated. Finally f

5、ermentation workshop equipment layout and map production process and equipment layout plans.Key words：Continuous sterilization Stores balanceFermentation workshop design Equipment selection目 录1. 前言11.1味精概况11.2设计内容21.2.1工艺选择21.2.2原料选择41.2.3菌种选择41.2.4培养基选择52正文7 2.1物料衡算7 2.1.1 工艺技术指标及基础数据7 2.1.2工艺流程示意图

6、8 2.1.3发酵车间的物料衡算8 2.1.4发酵车间的物料衡算表102.2无菌空气消耗量的计算102.2.1无菌空气消耗量计算的意义102.2.2无菌空气耗量计算112.3设备的设计与选型及热量衡算122.3.1专业设备设计与选型及热量衡算132.3.2连续操作设备的设计选型及热量衡算282.3.3非专业设备设计与选型及热量衡算352.4设备布置说明392.5设备一览表403. 结论及尚存在的问题414.致谢425.参考文献43年产3万吨味精厂发酵车间设计姓名：马伟强 学号：15203052 班级：03151班1.前言1.1味精概况：味精学名谷氨酸钠,是世界上应用范围最广、产销量最大的一种氨

7、基酸类物质,是发酵工业和调味工业的主导产业。目前世界味精年产量约130万吨，主要生产国家和地区有中国、韩国、日本、印尼、泰国、法国、巴西和我国台湾等地，其中，亚洲的味精产量占世界总产量的90，而我国又是世界上最大的味精生产国之一。 味精与消费者日常生活关系非常密切，就人均消费量来看，我国味精消费主要在沿海经济发达地区。据估计，北京市年消费达1.5万吨。因而预期味精需求将有进一步的增长，我国和世界部分地区味精产品的消费潜力很大，市场前景看好，为我国发展味精工业提供了先决条件。到2010年，如果按照全国人均消费量0.6公斤计算，据此预测，我国味精的年消费量将由目前年消费量60万吨增加到90万吨。因

8、而，我国味精市场潜力巨大，前景广阔。目前我国食用谷氨酸生产主要以发酵法生产，经过近年来引进国外技术和技术改进，缩短了与国外先进水平的差距。主要表现在以下几个方面: 1技术提高。谷氨酸平均产酸率从4.58%提高至8.46%，糖酸转化率从38.24%提高到54.07%，提取率从77.87%提高到89.22%，精制率得从89.51%提高到93.50%。均已达到或接近世界先进水平。2发酵设备发展朝向大型化。多数味精厂已淘汰了75m3、的发酵罐，广泛采用100m3至200m3的中型罐。1997年,珠海益力味精厂已建立全国最大容量660m3的发酵罐，产酸率达到10以上。等电点罐从原来的50 m3,发展至现

9、时的200m3；离子交换柱由1.2m扩大到6.0m；味精结晶缸由610m3扩大到1225m3。3工艺改进。味精生产糖化工艺，1994年，全行业由酸法过渡到酸酶、酶酸法，并采用连续喷射液化，使淀粉糖化收率从90左右提高到9798，味精总收率提高4，全行业年增产味精2万多吨，糖液含糖由18-20提高到3036，为酶发酵产酸创造了有利的条件。4.开发替代原料,降低生产成本。我国味精生产均以淀粉为原料。成本相对比较高，如全部改用玉米代替大米做原料，每吨味精成本由比国际同行业先进水平高1000元有望降到比国际同行业先进水平低2000元的水平，同时可大大减少生产所形成的有机废水、废渣，实现清洁生产。5.

10、环保问题，味精行业已成为国家限期治理三河三湖地区的重点行业之一。目前全国主要味精十几个企业基本上实施了废水达标排放。无锡轻工业大学研制的味精封闭循环的清洁生产工艺，在青岛味精厂中试的基础上，在菱花味精厂进行2 万吨味精规模的生产性试验，取得满意结果。我国味精工业以粮食为原料,而国外则以糖蜜为原料,因此国产味精的成本比国外的高三分之一。目前,我国味精行业平均成本为1.2万元/吨,而国外生产成本一般只有8000元/吨。现在,印度和越南生产味精的成本也下降至6000元/吨。我国虽然靠着科技进步,个别企业成本虽降至万元以下,但就整体而言成本仍然高居不下,所以在国际市场上的竞争依然薄弱,全国出口量仅占生

11、产总量的一小部分。1.2设计内容：1.2.1工艺选择：目前国内正在采用的谷氨酸发酵工艺有酸解法、双酶法、酶酸法（酸酶法）等三种，此三种发酵工艺各有优缺点，单从发酵技术水平来看双酶法为高，选择发酵工艺时应该根据具体情况，如所用的原料、发酵设备、提取工艺、水、热量等条件来决定。无论采取哪一种工艺都必须达到提高效率、降低单耗、降低成本，而不能片面追求某一项高指标。如果单耗高、生产成本高，就是某些指标高也是无用的，必须考虑综合效益。应该吸取各工艺的优点，克服其缺点，既能提高发酵水平，又能采用提取收率高的提取工艺，进一步提高谷氨酸生产效率，这是谷氨酸发酵的方向。具体工艺如下： 酸解法：薯类薯类淀粉调浆过

12、筛加酸进料糖化放料冷却中和脱色过滤糖液消毒发酵 双酶法：玉米玉米淀粉液化糖化过滤糖化液连续灭菌发酵 a淀粉酶 糖化酶 补糖、尿素、消泡剂 酶酸法：大米浸泡粉碎调浆液化灭酶过滤滤液加酸调pH1.8糖化中和 a淀粉酶脱色过滤糖液发酵采用不同的水解制糖工艺，各有其优缺点及存在问题，但从水解糖液的质量及降低粮耗，提高原料利用率方面来考虑，则是以双酶法最好，其次是酶酸法（酸酶法）、酸解法最差。 酸解法是一种常用的也是传统的水解方法，它是利用无机酸为催化剂，在高温高压下，将淀粉水解为葡萄糖的方法。 酶酸法工艺主要是将淀粉乳先用a淀粉酶液化，过滤除去杂质后，然后用酸水解成葡萄糖的工艺。 双酶法是用专一性很强

13、的淀粉酶和糖化酶为催化剂，将淀粉水解成为葡萄糖的工艺，双酶法制葡萄糖可分为两步：第一步是液化过程，利用a淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加；第二步是糖化，利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖。淀粉的液化和糖化都在酶的作用下进行，故酶解法又有双酶水解法之称。采用双酶法水解制葡萄糖与酸解法制糖对比，具有比较高的优越性。 由于酶具有比较高的专一性，淀粉水解的副产物少，因而水解糖液纯度高，DE值可达90以上，使糖液得到充分利用。 淀粉水解是在酶的作用下进行的，酶解反应条件比较温和，因而不需要耐高温、高压、耐酸的设备。 可以在比较高的淀粉浓度下水解，水解糖液的还原糖含量

14、可达到30以上。 酸解法一般使用1012 B(含淀粉3440)，而且可以用粗原料，由于酶制剂中菌体细胞的自溶，使糖液营养物质丰富，可以简化发酵培养基，少加甚至不加生物素，有利于谷氨酸发酵稳定，有利于提高糖酸转化率，也有利于后序提取。 双酶法制得的糖液颜色浅，比较纯净，无苦味，质量高，有利于糖液的充分利用。 双酶法工艺同样适用于大米或粗制淀粉原料，可以避免淀粉在加工过程中的大量流失，减少粮食消耗。以上几点是双酶法的优点，其缺点是酶反应时间长，生产周期长，夏天糖液容易变质，酶本身是蛋白质，引起糖液过滤困难。总的来看，双酶法水解糖液的质量较高及粮耗较少，原料利用率也较高，故选用双酶法进行水解并发酵。

15、1.2.2原料选择：河南省是华北黄淮主要玉米产区之一，其自身的需求近年来也在不断增长。河南常年玉米产量1300万吨左右，玉米消费量1100万吨左右，玉米出省量100多万吨，本年度饲料及工业需求均有所增长。由于出省量较高，是华北黄淮地区影响玉米价格的主要省份之一。根据河南省粮食局提供的数据，2005年河南省玉米播种面积3762.5万亩，产量1300万吨，2006年由于年初玉米价格较高，玉米种植面积有所增加，据估计达到了3850多万亩，玉米产量预计将达到1350万吨左右。总的说来，从全国范围来看，河南省是全国的农业大省，而其玉米产量更是全国之最。由此可知，选用玉米做原料既满足要求又可以节省很大的原

16、料投资。1.2.3菌种选择：谷氨酸生产菌的选择及扩大培养：目前国内各味精厂使用的谷氨酸生产菌株主要有：北京棒杆菌（AS.1299）、7338、S-941、D110、WTH-1;钝齿棒杆菌（AS1.542）、HU7251、B9、B9-17-36、F-263；天津短杆菌（T6-13）、FM-8207、FM-415、U-9、CMTC6282、TG-3、TG-866、D85等菌株。其中多数厂家生产上常用B9及7338等。在实际生产中，7338菌株与B9菌株的主要区别如下： 细胞大小与细胞形态B9菌的细胞明显大于7338菌，故在发酵液提取谷氨酸上容易与菌体分离，提取容易，收率稳定。而7338菌因菌体细胞

17、小，相对受噬菌体的污染稍轻。B9菌在发酵过程中有明显的形态变化，菌体发生伸长、膨大；而7338菌在发酵过程中的形态变化，相对不够明显。 菌体本身的等电点不同7338菌的等电点接近谷氨酸结晶的等电点，约在pH4.23.0左右时，菌体大量沉降，而此时的pH值亦是谷氨酸最大结晶时期，这样就往往会出现谷氨酸结晶与菌体分离困难。而B9菌体的等电点不在该pH值的范围内，因此，B9菌发酵后道提取容易，一般收率较高，谷氨酸质量较好。 脲酶活力7338菌的脲酶活力比B9菌低，因此对尿素的耐受力较强，发酵初尿一般可达1.82.0，流加尿素一般为23次。而B9菌由于脲酶活性强，对尿素耐受力自然也就相对减弱，所以初尿

18、只能用0.8左右，流加尿素一般为46次。 生长因子都以生物素为必要生长因子，但B9仅需生物素，而7338菌除此之外还要同时给予硫胺素，才能生长更好。 发酵周期7338菌在整个发酵过程中，后劲比较足，而前期却不明显，所以7338菌发酵周期稍长，如果发酵时间过短，则产酸和转化率均不够理想。 噬菌体类型7338菌与B9菌各自感染噬菌体的类型不同，不发生交叉感染。因此，当出现B9菌严重感染噬菌体时，可调换使用7338菌。综上所述，可选用B9菌株做为发酵用菌种，7338菌株作为B9菌株感染噬菌体后的备用调换菌种。1.2.4培养基选择：1.2.4.1种子培养基：国内谷氨酸发酵种子扩大培养普遍采用二级种子培

19、养的流程，即：斜面菌种一级种子培养二级种子培养发酵罐。1. 一级种子培养一级种子培养的目的在于大量繁殖活力强的菌株，培养基组成应以少含糖分，多含有机氮为主，培养条件从有利于长菌考虑。2. 二级种子培养：为了获得发酵所需要的足够数量的菌体，在一级种子培养的基础上进而扩大到种子罐的二级种子培养。种子罐容积大小取决于发酵罐大小和种量比例。1.2.4.2发酵培养基：与种子培养基不同，发酵培养基不仅是供给菌体生长繁殖所需要的营养和能源，而且是构成谷氨酸的碳架来源，要累积大量谷氨酸，就要有足够量的碳源和氮源，其量大大地高于种子培养基，对于菌体繁殖所必需的因子生物素却要控制其用量。 谷氨酸产生菌是异养微生物

20、，只能从有机化合物中取得碳素的营养，并以分解氧化有机物产生的能量供给细胞中合成反应所需要的能量。目前所发现的谷氨酸产生菌均不能利用淀粉，只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等。 在谷氨酸发酵中氮源的用途：组成菌体含氮物质；组成谷氨酸的氨基；调节pH值，形成谷氨酸铵；另外，一部分分解放出氨随排气逸出。 无机盐是微生物生命活动所不可缺少的物质，其主要功能是构成菌体成分；作为酶的组成部分；酶的激活剂或抑制剂；调节培养基的渗透压；调节pH值和氧化还原电位等。 在味精发酵中，由于通气和搅拌，产生少量泡沫是空气溶解于发酵液中和产生二氧化碳的结果。因此，发酵过程产生少量泡沫是正常的。为了防止泡沫的过多生成和消

21、除泡沫，一般都要加少量的消泡剂。2.正文2.1物料衡算：年产60000吨味精工厂发酵车间物料平衡是工艺计算的基础，它是工艺设计工作从定性分析进展到定量计算的开端，一旦选定了生产方法并完成了工艺流程示意图的设计后，就可以进行物料平衡计算，通过物料平衡计算，可以求出生产过程中原料、中间体和产品等进出生产设备的物料的成分、重量和体积，进而计算出生产产品的原料消耗定额以及单位时间内（日或年）原料的消耗量，成品的产量和副产物、废物等物料的排出量。根据物料平衡计算的结果可以确定生产设备的容量、设备的台数和主要尺寸，进行工艺流程草图的设计和水、蒸汽、热量、无菌空气消耗量等的计算。物料平衡计算的基本依据是质量

22、守恒定律，即引入各设备的全部物料质量必须等于离开该设备的全部物料质量和物料损失之和。2.1.1 工艺技术指标及基础数据： 主要技术指标如下表所示：谷氨酸发酵工艺技术指标指标名称单位指标数指标名称单位指标数生产规模t/a味精：60000发酵初糖kg/m3150生产方法中糖发酵，一次等电点提取淀粉糖化转化率95年生产天数d/a300产品日产量t/d200糖酸转化率48产品质量纯度99麸酸谷氨酸含量90倒 罐 率1.0谷氨酸提取率80发酵周期h48味精对谷氨酸提取率112 主要原材料质量指标：玉米淀粉原料的淀粉含量为80，含水14。 二级种子培养基：水解糖 25 g/L 糖蜜 4 g/L 尿素 3.

23、5 g/L 泡敌 0.6 g/L磷酸氢二钾 1.0 g/L 硫酸镁 0.6 g/L 玉米浆 510 g/L 硫酸锰 2 mg/L硫酸亚铁 2 mg/L 接种量 1 发酵培养基：水解糖 150 g/L 糖蜜 4 g/L 尿素 40 g/L 玉米浆 510 g/L磷酸氢二钠 0.2 g/L 硫酸镁 0.6 g/L 氯化钾 0.8 g/L 植物油 1.0 g/L泡敌 0.6 g/L 硫酸锰 2 mg/L 硫酸亚铁 2 mg/L 接种量 22.1.2谷氨酸发酵工艺流程示意图：谷氨酸发酵采用玉米淀粉原料、双酶法糖化、中糖发酵、一次等电点提取的工艺。其工艺流程示意图如下： 灭水 预 连 维 冷 菌 无 过

24、 压解热消持却培 菌滤缩空锅 器 塔 罐 器 养 空 除 机 气 基 气 菌 / 成尿素灭菌发 熟 等 分母液酵发电离消泡剂灭菌罐 酵 点 机谷氨酸 液 罐2.1.3谷氨酸发酵车间的物料衡算：首先计算生产1000 kg纯度为100的味精需消耗用的原辅材料及其他物料量。 发酵液量：V1 1000 （150488099112） 15.66(m3)式中 150发酵培养基初糖浓度（kg/m3）48糖酸转化率99除去倒罐率1后的发酵成功率112味精对谷氨酸的精制产率 发酵液配制需水解糖量，以纯糖算：G1 V1150 2349（kg） 二级种液量：V2 2V1 0.313(m3) 二级种子培养液所需水解糖

25、量：G2 25V2 7.83（kg）式中 25二级种液含糖量 生产1000kg味精需水解糖总量为：G G1 + G2 2356.8(kg) 耗用淀粉原料量：理论上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故理论上耗用淀粉量为：G淀粉 2356.8（8095111） 2793.7（kg）式中 80淀粉原料含纯淀粉量 95淀粉糖化转化率 尿素耗用量：二级种液耗尿素量为：3.5V2 1.1（kg）发酵培养基耗尿素量为：40V1 626.4（kg）故共耗尿素量为：627.5kg。 糖蜜耗用量：二级种液耗用糖蜜量为：20V2 6.26（kg）发酵培养基耗糖蜜量为：4V1 62.64（kg）合计耗糖蜜

26、69.9 kg。 氯化钾耗量：GKCl 0.8V1 12.53（kg） 磷酸氢二钠耗量：G30.2V13.13（kg） 硫酸镁用量：0.6（V1 + V2） 9.58（kg） 消泡剂（泡敌）耗用量：0.6V1 9.4（kg） 植物油耗用量：1.5V1 23.5（kg） 谷氨酸（麸酸）量：发酵液谷氨酸含量为：G148（1-1） 1116.2（kg）实际生产的谷氨酸（提取率为80）为：1116.280 893（kg）2.1.4年产60000吨味精厂发酵车间的物料衡算表：由上述生产1000kg味精（100纯度）的物料衡算结果，可求得60000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计算。具体计算结果如下表：6

27、0000t/a味精厂发酵车间的物料衡算表物料名称生产1顿100味精的物料量生产60000t味精的物料量每日物料量发酵液(m3)15.669.41053132二级种液(m3)0.3131878062.6发酵水解用糖（kg）23491.41108469800二级种子培养用糖（kg）7.834.71051566水解糖总量（kg）2356.81.41108471360淀粉（kg）2793.71.6108558740尿素（kg）627.53.76107125500糖蜜（kg）69.94.210613980氯化钾（kg）12.537.521052506磷酸氢二钠（kg）3.131.88105626硫酸镁（

28、kg）9.585.741051916泡敌（kg）9.45.641051880植物油（kg）23.51.411064700谷氨酸（kg）8935.361071786002.2无菌空气消耗量的计算：2.2.1无菌空气消耗量计算的意义：大多数微生物的生长、繁殖和代谢都需要氧的存在，尤其是好氧培养过程，更是需要消耗大量的氧，氧有时甚至是影响发酵生产的制约因素。在好氧发酵过程中，要使发酵液保持一定的溶氧浓度，就必须向反应系统通入大量的无菌空气，以保证发酵液有一定的溶氧浓度，使发酵过程得以顺利进行。通过无菌空气用量的计算，可以确定与发酵设备配套的压缩机的选型与台数，并进行空气过滤除菌系统的统计。2.2.2

29、无菌空气耗量计算： 谷氨酸发酵无菌空气平衡示意图：空气压缩过滤除菌 灭菌培养基 灭菌消泡剂 灭菌尿素 种子罐 发酵罐成熟发酵醪送提取 发酵工艺技术指标及基础数据：与空气消耗有关的基础数据：生产1吨味精的发酵液量为15.66m3二级种子液：0.313m3发酵时间：38h发酵周期（含清洗、灭菌等）：48h发酵罐公称容积：500m3 （16个）发酵罐装料系数：70 发酵过程无菌空气用量计算：发酵车间无菌空气主要用于谷氨酸发酵过程通风供氧，其次是种子培养通气以及培养基压料输送。此外，因设备和管路、管件等的消毒吹干以及其他损耗也构成无菌空气的消耗。 单罐发酵无菌空气耗用量：由经验数据可知，500m3规模

30、的通气搅拌发酵罐的通气速率为0.5vvm。 单罐发酵过程用气量：V 500700.0560 1050（m3/h） 单罐年用气量：Va V38150 6106（m3）式中 150每年单罐发酵批次 种子培养等其他无菌空气耗量：二级种子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25，故无菌空气耗量为：V 25V 262.5（m3/h）每年用气量为：Va 25Va16 2.4107（m3）式中 16发酵罐个数 发酵车间高峰无菌空气消耗量：Vmax 16（VV）

31、 16（1050262.5） 21000（m3/h） 发酵车间无菌空气年耗用量：Vt 16150（VV）38 1.2108（m3） 发酵车间无菌空气单耗：根据设计，实际味精年产量为：G 58070830015.66 6.2104（t/a）故发酵车间无菌空气单耗为：V0 VtG 1.94103（m3/t） 60000t/a味精厂发酵车间无菌空气衡算表：根据上述计算，可得出60000t/a味精厂发酵车间无菌空气用量衡算表，如下表：发酵车间无菌空气衡算表发酵罐公称容积（m3）单罐通气量（m3/h）种子培养耗气量（m3/h）高峰空气耗量（m3/h）年空气耗量（m3）空气单耗m3/t味精50010502

32、62.5210001.21081.94103发酵罐装料系数70，发酵周期48h，年生产天数300天，实际生产能力为：6.2104t/a,公称容积500m3，全容积为580m3。2.3设备的设计与选型及热量衡算：通常，发酵工厂所涉及的设备分为专业设备、通用设备和非标准设备。专业设备是指发酵罐、糖化锅等专业性较强、仅为发酵工厂使用的设备；泵、风机等各行各业都可以使用的设备称为通用设备；非标准设备是指生产车间的贮藏、池子等设施。在此主要介绍发酵车间设备的工艺设计与选型。设备工艺设计与选型的任务是在工艺计算的基础上确定车间内所有工艺设备的台数、型式和主要尺寸。在进行设备设计选型时应充分了解本行业发展的

33、方向，并结合实际情况进行工艺设计和设备选型。热量衡算是工艺设计中的重要内容，它可以为过程设计和操作提供依据，是组织管理、经济核算和最优化的基础。通过热量衡算可以计算出生产过程的能耗，应用蒸汽消耗量等指标，对工艺设计的多种方案进行比较，从而选定先进的生产工艺，或对生产过程提出改造或革新。分析生产过程的经济合理性、过程的先进性，从而找出生产上的问题，进而予以改进。同时，热量衡算还可为设备的造型及其尺寸、台数的确定提供依据。总之，热量衡算的结果有助于生产工艺流程和设备的选择、改进，达到节约能源、降低生产成本、优化生产的目的。2.3.1专业设备设计与选型及热量衡算：年产60000吨99纯度的味精厂，其

34、中发酵设备为间歇操作，灭菌设备为连续操作。 间歇操作设备设计与选型:由前述计算可知，每生产1000kg纯度为100的味精需浓度为15的糖液15.66m3。 发酵罐: 发酵罐的选型:当前，好气发酵罐的各种罐型纷纷出现，我国谷氨酸发酵占统治地位的发酵罐仍是机械涡轮搅拌通风发酵罐。选用这种发酵罐的原因主要是：历史悠久，资料齐全，在此拟放大方面积累了较丰富的成功经验，成功率高。 生产能力、数量和容积的确定: 发酵罐容积的确定:随着科学技术的发展，生产发酵罐的专业厂家越来越多，现有的发酵罐容量也越来越大。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，而现行单位和车间，应尽量减

35、少设备数量，在技术管理水平允许的范围内，尽量取较大容量的发酵罐，现选取500m3发酵罐。 生产能力的计算:现每天生产99纯度的味精200t，每吨100的味精需糖液15.66m3，谷氨酸发酵周期为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:V糖 15.6620099 3100（m3）设发酵罐的填充系数70；则每天需要发酵罐的总容积为V0（发酵周期为48h）:V0 310070 4428（m3） 发酵罐个数的确定:现选单罐公称容量为500m3的六弯叶机械搅拌通风发酵罐，则需要发酵罐的个数为N1.据实践经验可知，公称容积为500m3的发酵罐总容积为580m3，则：

36、N1 15.3（个）取公称容积为500m3的发酵罐16个。实际产量验算：300 62865（t/a）富余量：100 4.7 主要尺寸的计算：现按公称容积500m3的发酵罐进行计算。V全 V筒2V封 580（m3）V全 0.785D22DD32 580，而H 2D； 解方程得：1.57D30.26D3 580，即：D 6.81（m）取D 6.8m,则H 2D 13.6m.根据经验数据知封头高:H封 170050 1750（mm）验算总容积：V全 V筒2V封 0.785D22DD320.785D20.052 0.7856.8226.86.830.7856.820.052 493.6682.33.6

37、3 579.6（m3）故V全 V全 冷却面积的计算：为了保证发酵在最旺盛、微生物消耗基质最多以及环境气温最高时也能冷却下来，必须按发酵生成热量高峰，一年中最热的半个月的气温下，冷却水可能达到最高温度的恶劣条件下，设计冷却面积。计算冷却面积使用牛顿传热定律，即：F 。对谷氨酸发酵，每1 m3发酵液在每1h传给冷却器的最大热量约为4.186000kJ/（m3h）。采用竖式列管换热器，取经验值K4.18500 kJ/（m3h）.平均温差： 32 3220 27 12 5代入上式后得： 8对公称容量500m3的发酵罐，每天装8罐。每罐实际装液量为： 387.5（m3）换热面积F：F 581.25（m2

38、） 搅拌器设计：机械搅拌通风发酵罐的搅拌涡轮有三种形式，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。该搅拌器的各部尺寸与罐径有一定比例关系：即：Di：di：L：B 20：15：5：4搅拌器叶径 Di 2.27（m） 取d 2.3（m）叶宽 B 0.2d 0.22.3 0.46（m）弧长 L 0.375d 0.3752.3 0.86（m）底距 C 2.3（m）盘径 di 0.75Di 0.752.3 1.73（m）叶弦长 L 0.25d 0.252.3 0.58（m）叶距 Y D 6.8（m）弯叶板厚 12（mm）取两档搅拌，搅拌转速N2可根据50m3罐，搅拌器直

39、径1.05m，转速N1 110r/min，以等P0/V为基准放大可求得：N2 N1 110 65（r/min） 搅拌轴功率的计算：通风搅拌发酵罐淀粉水解糖液低浓度细菌醪可视为牛顿流体。 计算Rem：Rem 式中 D搅拌器直径，D 2.3m N搅拌器转速，N 1.08（r/s） 醪液密度， 1050kg/m3 醪液粘度， 1.310-3Ns/m2将数据代入上式，得：Rem 4.6106104视为湍流，则搅拌功率准数Np 4.7 计算不通风时的轴功率P0:P0 NpN3D5式中 Np在湍流搅拌状态时其值为常数4.7 N搅拌转速，N 65r/min 1.08r/s D搅拌器直径，D 2.3m 醪液密

40、度， 1050kg/m3代入上式：P0 4.71.0832.351050 4.0105（W） 400kW两档搅拌，P0 2P0 800kW 计算通风时的轴功率Pg：Pg 2.2510-3（kW）P0不通风时搅拌轴功率（kW） P02 8002 6.4105kWN轴转速，N 65r/minD搅拌器直径（cm） D3 2.33106 1.2107cmQ通风量（ml/min）设通风比vvm 0.110.18，取底限，通风量变大，Pg变小，为安全。现取0.11，则：Q 79.10.11106 8.7106（ml/min）Q0.08 （8.7106）0.08 3.57代入上式，得：Pg 2.2510-3 75.6（kW） 求电机功率P电：P电 1.01采用三角带传动，滚动轴承，滑动轴承；端面密封增加的功率为1%。代入公式数