年產(chǎn)1萬噸味精廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用蒸汽量（ D）： D =3212（ kg/h） =（ t/h） 式中 為糖液的比熱容（ kJ/（ kgoK）） 10 每日用蒸汽量： 33=（ t/d） 高峰量： 平均量： 247。24=（ t/h） （ 2）發(fā)酵罐空罐滅菌蒸汽用量 ① 發(fā)酵罐體加熱： 200m3， 1Cr18Ni9 的發(fā)酵罐體重 ，冷卻排管重 6t， 1Cr18Ni9的比熱容 （ kgK），用 （表壓）蒸汽滅菌，使發(fā)酵罐在 Mpa（表壓）下，由 20℃ 升至 127℃ 。其蒸汽量為 986（ kg） ② 填充發(fā)酵罐空間所需的蒸汽量：因 200m3 發(fā)酵罐的全容積大于 200m3，考慮到罐內(nèi)之排管、攪拌器等所占之空間，罐之自由空間仍按 200m3 計(jì)算。填充空間需蒸汽量： D 空 =Vρ=200=（ kg） 式中 V發(fā)酵罐自由空間即全容積（ m3） ρ加熱蒸汽的密度（ kg/m3）， 表壓時(shí)為 ③ 滅菌過程的熱損失：輻射與對(duì)流聯(lián)合給熱系數(shù) α，罐外壁溫度 70℃ 。 α=+(7020)=(kJ/(m2hK)) 200m3 發(fā)酵罐的表面積為 201 m2，耗用蒸汽量： D 損 = =199（ kg） ④ 罐壁附著洗滌水升溫的蒸汽消耗 41（ kg） ⑤ 滅菌過程蒸汽滲漏，取總汽消耗量的 5%，空罐滅菌蒸汽消耗量為： 1632（ kg/h） 每空罐滅菌 ，用蒸汽量： 1632=2448（ kg/罐） 每日用蒸汽量： 24483=7344（ kg/d），平均量 7344/24=306（ kg/h） 年產(chǎn)萬噸商品味精，日產(chǎn) 100%MSG ，選用 25m3 強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)結(jié)晶罐，濃縮結(jié)晶操作周期 24h，其中輔助時(shí)間 4h。每罐產(chǎn) 100%MSG 10t，需結(jié)晶罐臺(tái) 4臺(tái) 。 每罐投入 40g/dl 的中和脫色液（俗稱原液） 23m3，流加 30g/dl 母液 32m3，過程中加水 6m3，在 70℃ 下真空蒸發(fā)結(jié)晶 ，濃縮 3h，育晶 17h。放料數(shù)量 20m3 （ 1）熱量衡算 ① 來料帶入熱量：進(jìn)料溫度 35℃ ，比熱為 （ kgoK） Q 來料 =（ 23+32） 35103=106（ kJ） ② 加水帶入熱量： Q 來水 =635103=105（ kJ） ③ 晶種帶入熱量： MSG 比熱容 （ kJ/（ kgoK）） Q 來晶 =160020=104（ kJ） ④ 結(jié)晶放熱： MSG 結(jié)晶熱為 Q 晶熱 = =105（ kJ） ⑤ 母液帶走熱量：分離母液 12m3，折算為相對(duì)密度 時(shí) 15t，比熱容為 （ kJ/（ kgoK）） Q=1510370=106（ KJ） ⑥ 隨二次蒸汽帶走熱量： Q 二蒸 =（ 23+32+620） 2626106=108（ kJ） 11 ⑦ 隨結(jié)晶 MSG 帶走熱量： Q 出晶 =1010370=106（ kJ） 需外界供給熱量： Q=（ Q 母 +Q 二蒸 +Q 出晶） （ Q 來料 +Q 來水 +Q 來晶 +Q 晶熱） =（ 106+108+106） （ 106+105+104+105） =107（ kJ） （ 2）計(jì)算蒸汽用量 每罐次用汽量：熱損按 5%折算。 D= =45830（ kg/罐） 每罐濃縮結(jié)晶時(shí)間 20h，每小時(shí)耗蒸汽高峰量： 45830/20=2292（ kg/h） 4 臺(tái)罐（實(shí)際是 臺(tái)）同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，高峰用蒸汽量： 2292=8022（ kg/h） 每日用蒸汽量： 45830=160405（ kg/d） =160（ t/d） 每小時(shí)平均用 蒸汽量： 160/24=（ t/h） 干燥過程的熱量衡算 分離后之濕 MSG 含水 2%，干燥后達(dá)到 %，進(jìn)加熱之空氣為 18℃ ，相對(duì)濕度ψ=70%，通過加熱器使空氣升至 80℃ ，從干燥器出來的空氣為 60℃ 。 年產(chǎn)萬噸商品味精，日產(chǎn)濕味精 ，二班生產(chǎn)，即 （ t/h）。干燥水分量 34（ kg/h） 18℃ 空氣濕含量 ψ=70%， X0=（ kg/kg 干空氣）， I0=；加熱80℃ ， I1=用公式 ： Δ=（ I2I1） /（ X2X1） =Q 物料 +Q 損失 Q 初溫 式中 Δ空氣經(jīng)過干燥后的熱量變化（ kJ/kg） Q 損失 損失熱量，通常為有效熱量的 10% Q 物料 =103（ 6018） （ kJ/kg 水） Q 損失 =（ 595+60+392418） =645（ kJ/kg 水） Δ=18= 4494（ kJ/kg 水） 設(shè) X2= I2=I1+Δ（ X2X1） =+（ 4494）（ ） =（ kJ/kg 空氣） 空氣耗量為： 34/=18888（ kg/h） 80℃ 時(shí)空氣的比容 實(shí)際消耗空氣量為： 18888=15677（ m3/h） 耗用蒸汽量（ D）：使用 （表壓）蒸汽加熱，熱損失按 15%計(jì)： D= =618（ kg/h） 每日用蒸汽量： 61816=9888（ kg/d） 平均每小時(shí)用蒸汽量： 9888/24=412（ kg/h） ： 每日用蒸汽 量為 338t/d，每小時(shí)平均量為 ，高峰量為 。 100%MSG 12 單耗蒸汽量： 338/=（ t/t）。 年產(chǎn) 10000 噸味精熱量衡算表 名稱 每日用量（ t） 每小時(shí)均量（ t） 高峰量（ t） 單耗（ t） 蒸汽 338 無菌空氣耗量計(jì)算 （ 1）單罐無菌空氣耗用量 230m3 規(guī)模的通氣攪拌發(fā)酵罐的通氣速率為 ，取 計(jì)算 ① 單罐發(fā)酵過程用氣量： 4 6 5 3 0 ?????V （ m3/h） ② 單 罐年用氣量： 2 6 8 2 7 2 0 01 8 0321 ???? VV （ m3/a） （ 2）種子培養(yǎng)等其他無菌空氣耗量 有經(jīng)驗(yàn)去耗氣量為發(fā)酵過程的 20% 故： 1%2039。 ??? VV （ m3/h） 單罐年用氣量： 1 3 4 1 3 6 01 8 0839。1 ???? VV （ m3/a） （ 3）高峰無菌空氣耗量： 5 2 1 6 4610 39。 ??? VVV m an （ m3/h） （ 4）車間無菌空氣年耗量： 52164610 39。11 ??? VVV t （ m3/a） （ 5）單耗： 92110 ??? GVV t （ m3/h） 年產(chǎn) 30000 噸味精無菌空氣衡算表： 發(fā)酵罐公稱容積（ m3） 單罐通氣量（ m3/h） 種子罐耗氣量（ m3/h） 高峰空氣耗量（ m3/h） 年空氣耗量（ m3/h） 空氣單耗（ m3/h） 200 4658 52164 ? 9211 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 發(fā)酵罐 （ 1）發(fā)酵罐的選型 選用機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐 （ 2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 ① 發(fā)酵罐容積的確定：選用 200m3罐 ② 生產(chǎn)能力的計(jì)算：現(xiàn)每天生產(chǎn) 99%純度的味精 100t，谷氨酸的發(fā)酵周期為40h(包括發(fā)酵罐清洗、滅菌、進(jìn)出物料等輔助操作時(shí)間 )。 13 每天產(chǎn)純度為 99%的味精 100t，每噸 100%的味精需糖液 則每天需糖液體積為 V： ? ?3m3 8 3 . 0 9% ????糖V 設(shè)發(fā)酵罐的填充系數(shù)φ =75%；則每天需要發(fā)酵需要發(fā)酵罐的總體積為 V0（發(fā)酵周期 為 48h）。 ? ?30 1 8 3 . 0 9/ ??? φ糖VV ③ 發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定：公稱體積為 100m3的發(fā)酵罐，總體積為 118 m3 ? ?個(gè)τ總 01 ??? ???? VN 取公稱體積 100 m3 發(fā)酵罐 12 個(gè) 。 實(shí)際產(chǎn)量驗(yàn)算： ? ?at / 6 7 4 ???? 富裕量 %10000 ?? 能滿足產(chǎn)量要求 （ 3）主要尺寸的計(jì)算：取高徑比 H： D=2： 1 ；封筒全 32 3 0 m2 ??? VVV 則有： 2 3 022427 8 32 ????? DDDV π全 H=2D； 解方程得： 23 33 ?? DD ? ?mD 00 03 ?? 取 D=5m H=2D=10m； 封頭高： ? ?mmhhH ba 1 3 0 0???封 封頭容積 ： V 封 =（ m3） 圓柱部分容積： V 筒 =197m3 驗(yàn)算全容積 V 全 ： 14 ? ? 2 9 72 ?????? 封筒‘ 全 VVV V 全 =V’全 符合設(shè)計(jì)要求，可行。 （ 4）冷卻面積的計(jì)算 對(duì)谷氨酸發(fā)酵，每 1m3 發(fā)酵液、每 1h 傳給冷卻器的最大熱量約為 6000kJ/(m3 h)。 采用豎式蛇管換熱器，取經(jīng)驗(yàn)值 K= 500 kJ/(m3 h℃ )。 平均溫差Δ tm： 2121mttlntttΔΔΔΔΔ ?? 32℃ 32℃ 20℃ 27℃ 12 5 代入 ℃Δ 8512ln 512t m ??? 對(duì)公稱容量 200 m3的發(fā)酵罐，每天裝 5 罐，每罐實(shí)際裝液量為 ? ?31555 m? 換熱面積 ? ? 1556 0 0 mtK QF m ??? ???? Δ （ 5）攪拌器計(jì)算 選用六彎葉渦輪攪拌器。 該攪拌器的各部分尺寸與罐徑 D 有一定比例關(guān)系 攪拌器葉徑 ? ?mDD i ??? 取 d=（ m） 葉寬 ： ? ?mdB ???? 弧長(zhǎng)： ? ?mdl 7 7 ???? 底距： ? ?mDC ??? 15 盤踞 ： ? ?mDd ii ???? 葉弦長(zhǎng)： ? ?mDL i ???? 葉距 ： ? ?mDY 5?? 彎葉板厚： δ =12（ mm） 取兩擋攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速 N2 可根據(jù) 50m3 罐，攪拌直徑 ，轉(zhuǎn)速N1=110r/min。以等 P0/V為基準(zhǔn) [6]放大求得： ? ?m in/ 1 03/23/22112rDDNN?????????????????? （ 6）攪拌軸功率的計(jì)算 淀粉水解糖液低濃度細(xì)菌醪，可視為牛頓流體。 ① 計(jì)算 Rem[8] μ ρNDm 2Re ? 式中 D—— 攪拌器直徑， D= N—— 攪拌器 轉(zhuǎn)速， ? ?srN / ?? ρ —— 醪液密度，ρ =1050 kg/m3 μ —— 醪液粘度， μ = 103N s/m2 將數(shù)代入上式： 4632 ＞??? ??? ?m 視為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù) Np= ② 計(jì)算不通氣時(shí)的攪拌軸功率 P0： ρ530 DNNP P? 式中 Np—— 在湍流攪拌狀態(tài)時(shí)其值為常數(shù) N—— 攪拌轉(zhuǎn)速， N=80r/min= D—— 攪拌器直徑， D= ρ —— 醪液密度，ρ =1050kg/m3 代入上式： 16 kWWP 10 35339。0??? ???? 兩擋攪拌： kWPP 39。00 ?? ③ 計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率 Pg ? ?kW