【正文】 接管設(shè)計 ............................................................................................... 18 發(fā)酵罐支座的選擇 ........................................................................................... 19 貯罐選型 ...................................................................................................................... 19 發(fā)酵成熟醪貯罐 ............................................................................................... 19 硫酸銨貯罐 ....................................................................................................... 19 結(jié)論： ........................................................ 21 參考文獻 ...................................................... 22 附錄 1 ........................................................ 23 附錄 2 ........................................................ 24 I 年產(chǎn) 萬噸一水檸檬酸工廠 發(fā)酵罐 的設(shè)計 摘 要 本設(shè)計采用薯干原料發(fā)酵，只需將薯干磨成粉，加水調(diào)漿，直接加入少量α－淀粉酶液化后滅菌、冷卻即可接種發(fā)酵。薯干原料中的蛋白質(zhì)可作為氮源供菌體生長。 由于本 設(shè)計為種子罐的工藝計算、設(shè)備選型。 deep aerobic fermentation。 無色晶體，常含一分子結(jié)晶水，無臭，有很強的酸味，易溶于水。 檸檬酸具有宜人風味、高的水溶性和強的金屬螯合力，長 期以來占據(jù)食用酸味劑 70%左右的市場份額，除可口可樂和純果汁以外，幾乎所有的飲料（包括固體和液體）都使用檸檬酸 作為酸味劑，通常的添加量為 %%（ m/m）。 檸檬酸除用于食品和醫(yī)藥工業(yè)外，最大的用途是代替三聚磷酸鈉作為洗滌劑的助洗劑， 20 世紀 90 年代初，國外還有人發(fā)現(xiàn)檸檬酸加入混凝土中可作為一種“減水劑”，并能提高混凝土的凝固強度。直到 20 世紀初，檸檬酸主要是從檸檬中提取產(chǎn)量很低，主要應(yīng)用于食品工業(yè)和洗滌劑，主要產(chǎn)地 以意大利的西西里島為主。由于這種新工藝比傳統(tǒng)的淺盤工藝有更多的優(yōu)越性，因而推動了世界檸檬酸工業(yè)的迅速發(fā)展，深層發(fā)酵法也成為檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)的主要工藝。在 20 世紀 80 年代，由于出口的需要，我國的檸檬酸生產(chǎn)發(fā)展速度，已成為世界上檸檬酸生產(chǎn)量最大的國家。近年來我國的檬酸的年出口量一直保持在 10 萬噸以上 [3]。 圖 11 檸檬酸生產(chǎn)工藝流程示意圖 操作工藝 原料的處理 根據(jù)發(fā)酵的要求，對薯干原料，采用直接粉碎、磨粉、調(diào)漿、液化、連續(xù)滅菌的處理方法；以薯干原料生產(chǎn)時，根據(jù)我國薯干粗料的特征，發(fā)酵工藝要求將薯干從平倉運至備料車間，經(jīng)過磁選裝置除去原料中含鐵雜質(zhì)，以保護設(shè)備。液化完成后送至連消裝置連續(xù)滅菌，再送至發(fā)酵車間 [4]。在發(fā)酵或培種過程的定期檢測中，若發(fā)現(xiàn)異常情況，如染菌等，應(yīng)針對具體情況及時處理，對中、前期染菌，可加大種量形成主菌群生長優(yōu)勢，或及時罐實消，補入適當營養(yǎng)源重新接種發(fā)酵；后期時可加強監(jiān)控，提前放罐；對倒罐等應(yīng)予滅菌排放處理，并認真查找原因，進一步 強化滅菌操作中的各個環(huán)節(jié) [5]。分離后的檸檬酸鈣經(jīng)卸料螺旋送至酸解桶中，由熱水或酸解液調(diào)漿，濃硫酸由酸堿站泵入，再計量到酸堿桶中與檸檬酸鈣在 80℃下生成硫酸鈣與檸檬酸的懸濁液送入酸解帶式過濾機進行過濾，清洗液即稀酸解液收集用于調(diào)漿，硫酸鈣運至渣場綜合利用，檸檬酸酸解送精制工段 [8]。以確定產(chǎn)品 (一水產(chǎn)品或無水產(chǎn)品 )，再經(jīng)分離將檸檬酸晶粒從液相中分離出來，液相 (母液 )在分離后分別放至各級母液貯罐，根據(jù)其雜質(zhì)離交濃 度情況，送往重新蒸發(fā)式回流到前工序處理提純，晶體送往干燥機 [10]。 原料消耗計算（基準：一噸成品檸檬酸） 年產(chǎn) 萬噸一水檸檬酸，折合無水檸檬酸，按 1995 年 5 月，中國發(fā)酵工業(yè)協(xié)會檸檬酸分會制定的“檸檬酸行業(yè)統(tǒng)計辦法”： 無水檸檬酸需要量為： 53000247。 70%= （ 5） α 淀粉酶的消耗量：應(yīng)用酶活力為 20210u/g 的 α 淀粉酶使淀粉液化。 =% 粉漿的干物質(zhì)濃度為： 100%247。 調(diào)漿及液化滅菌時產(chǎn)生的泡沫可用少量泡敵消泡。 ( )=(kg) 解得 X=（ kg） 其中 的焓 成品檸檬酸 日產(chǎn)檸檬酸量為： 53000247。 （ 1）檸檬酸成品 日產(chǎn)食用 % 無水檸檬酸量為 ，取整數(shù)為 162t 日產(chǎn)副產(chǎn)品為： 162 2%247。 9 （ 2）基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 在 280C 下，查得淀粉的比熱容為 kJ/(kg℃ ) 由前面的計算可知，日耗薯干粉量為 日耗淀粉量為 日耗薯干漿量為 則日耗調(diào)漿用水量為： = t/d 日耗淀粉漿量為： +=淀粉 漿中含水量為：（ 247。 19%= 滅菌加熱過程中用 ，蒸汽（表壓） I=，由維持罐（ 90℃），進入連消塔加熱至 130℃，糖液比熱容 ? 。 10 加熱發(fā)酵醪所用的蒸汽量 D6： 檸檬酸水溶液的比熱容可按下式近似計算： C=( +) 式中： —— 比熱容 kJ/kg?℃ ω —— 檸檬酸質(zhì)量分數(shù)， ω =（ 247。 表 34 發(fā)酵車間無菌空氣用量衡算表 設(shè)備 名稱 單罐每小時用氣量 (m3/h) 單罐每日用 氣量 (m3/d) 每罐每年用 氣量 (m3/a) 年總用 氣量 m3/a 發(fā)酵罐 311040 3421440 種子罐 77760 855360 總用量 54 1296 388800 4276800 發(fā)酵罐的選型 當前，我國檸檬酸發(fā)酵占統(tǒng)治地位的發(fā)酵罐仍是機械渦輪攪拌通風發(fā)酵罐，即通常所說的通用罐。因而，就本項目而言，按技術(shù)成熟，可靠、穩(wěn)妥的原則，結(jié)合檸檬酸工程中的設(shè)計經(jīng)驗，通過對罐內(nèi)空氣分配器進行適當改造，成為新型的通風式機械攪拌型發(fā)酵罐。 現(xiàn)以此類發(fā)酵罐進行設(shè)計選型。則每天需糖液體積為 V 糖 。 90%= （ 3）發(fā)酵罐個數(shù)的確定： 現(xiàn)選擇公稱容積為 400m3的六彎葉機械攪拌通風發(fā)酵罐為例，則需要發(fā)酵罐的個數(shù)為1N 。 其中發(fā)酵時間為 66h，發(fā)酵操作時間為 75h （ 4）實際產(chǎn)量驗算： 453 4 300247。 24 D3 2＝ 460 解方程得： D＝ （ m） 取 D=， H=2D=； 根 據(jù) 《 發(fā)酵 工 廠設(shè) 計概 論 》通 用 發(fā)酵 罐 系數(shù) 表 ，查 得 封頭 高為 H 封 ＝ha+hb==1250+50=1300(mm)。h)?！?)。 （ 1）主要尺寸：列該攪拌器的各部尺寸與罐徑 D 有一定的比例關(guān)系，如下： 攪拌器葉徑 D/3=葉寬 B== = 弧長 l== = 底距 C=D/3=盤徑 di== = 葉弦長 L== = 葉距 Y=D= 彎葉板厚 δ =12mm （ 2）轉(zhuǎn)速：取四檔攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速 N 可根據(jù) 50 m3 罐，攪拌器直徑 m，轉(zhuǎn)速n=110r/min,以等 PO/N 為標準放大求得 [4]： N2=N1(D1/D2)2/3=110 () 2/3=(r/min) （ 3）攪拌軸功率：通風攪拌發(fā)酵罐，攪拌軸功率的計算有許多方法，現(xiàn)采用修正的脈凱爾式求攪拌軸功率，并由此選擇電機。＝ 1050＝ 四檔功率則為： PO＝ 4 PO180。 發(fā)酵罐設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計 （ 1）空氣分布器 本罐使用單管進風，風管直徑計算見后面的接管設(shè)計。 （ 4）冷卻管布置 豎式蛇管冷卻裝置。 根據(jù)發(fā)酵罐的實際情況，取管徑。設(shè)發(fā)酵 罐內(nèi)附件占有體積為 1m3，則總占有體積： V 總 =V 液 +V 容 +V 附件 =++1= 由前可知， V 封頭 =п D3/24+ = 247。 ⑥ 校核布置后冷卻管的實際傳熱面積： F 實 =π d 平均 L 實 = =F= 可滿足要求。 D— 發(fā)酵罐內(nèi)徑， 6300mm [? ]— 不銹耐酸鋼的許用應(yīng)力； φ — 焊封系數(shù)，由 D=5000mm800mm，雙面對接焊局部探傷，取 φ =； C 壁厚附加量； C=C1+C2+C3 其中： C1 鋼板負偏量，視鋼板厚度查表確定，其范圍為 ，取 C1= C2為腐蝕余量， 單面腐蝕取 1mm，雙面對接焊局部探傷，取 C2=0 C3加工減薄量，對冷加工 C3=0，熱加工封頭 C3=So 10%，現(xiàn)取 C3=0 C=+0+0= 則： S= 6300247。 發(fā)酵罐接管設(shè)計 （ 1）接管的長度 H 設(shè)計 取接管長度為 8 m。 (273+20)= Ff=Q/V=取風速 V=25m/s，則風管直徑： D 氣 = F= =，取無縫鋼管 Φ 133 4 工藝要求。（采用蒸汽直接加熱，裝料系數(shù)取 ）。 24=1164， D= 取整 D=9m，則 H=2D=18m， V 實 = 93+ 93=V1，滿足要求。 70%=250 m3 （ 2）計劃硫酸銨溶 液制備滅菌工作安排三班作業(yè)，每班配制硫酸銨溶液，占全天使用量的 1/3，則每支罐體積為 V1=V 總 /3=250247。 其他設(shè)備都作為輔助設(shè)備要根據(jù)生產(chǎn)能力，按物料衡算結(jié)果進行選型。 產(chǎn) 162t 無水 檸檬酸，年產(chǎn) 48600t；年產(chǎn)副產(chǎn)品 993t，年耗薯干粉 。每天培養(yǎng)基滅菌用蒸汽量為 ，檸檬酸水溶液的比熱容為 kJ/kg K? 。 于發(fā)酵罐，計算知發(fā)酵初唐濃度為 %，每天需要發(fā)酵罐總?cè)莘e 453m3