【正文】 ，根據(jù)我國(guó)薯干粗料的特征，發(fā)酵工藝要求將薯干從平倉(cāng)運(yùn)至備料車間，經(jīng)過(guò)磁選裝置除去原料中含鐵雜質(zhì)，以保護(hù)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 [6]。在發(fā)酵或培種過(guò)程的定期檢測(cè)中，若發(fā)現(xiàn)異常情況 ，如染菌等，應(yīng)針對(duì)具體情況及時(shí)處理，對(duì)中、前期染菌，可加大種量形成主菌群生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，或及時(shí)罐實(shí)消，補(bǔ)入適當(dāng)營(yíng)養(yǎng)源重新接種發(fā)酵；后期時(shí)可加強(qiáng)監(jiān)控，提前放罐；對(duì)倒罐等應(yīng)予滅菌排放處理，并認(rèn)真查找原因，進(jìn)一步強(qiáng)化滅菌操作中的各個(gè)環(huán)節(jié) [6]。 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(jì)量到酸堿桶中與檸檬酸鈣在 80℃北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 下生成硫酸鈣與檸檬酸的懸濁液送入酸解帶式過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，清洗液即稀酸解液收集用于調(diào)漿，硫酸鈣運(yùn)至渣場(chǎng)綜合利用，檸檬酸酸解送精制工段 [6]。以確定產(chǎn)品 (一水產(chǎn)品或無(wú)水產(chǎn)品 )，再經(jīng)分離將檸檬酸晶粒從液相中分離出來(lái)，液相 (母液 )在分離后分別放至各級(jí)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(jī) [6]。 原料消耗計(jì)算（基準(zhǔn)：一噸成品檸檬酸） 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸一水檸檬酸，折合無(wú)水檸檬酸，按 1995 年 5 月，中國(guó)發(fā)酵工業(yè)協(xié)會(huì)檸檬酸分會(huì)制定的“檸檬酸行業(yè)統(tǒng)計(jì)辦法”： 無(wú)水檸檬酸需要量為： 100000247。 70%= （ 5）α 淀粉酶的消耗量 ： 應(yīng)用酶活力為 20xx0u/g 的α 淀粉酶使淀粉液化。 110%= kg 液化醪量計(jì)算 因?yàn)槌墒煺糁篚矠椋?= 則調(diào)漿濃度為： 100%247。 (2) 液化完成的醪液由板式換熱器降溫至 35+1℃?zhèn)溆谩?K) Cw水的比熱容取 (kg 98%=需分離液中檸檬酸的含量為： 247。 表 3１ 100000t/a 料檸檬酸廠物料衡算表 物料名稱 每噸產(chǎn)品耗物量 （ kg） 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸 耗物量 每天（ t/d） 每年 (t/a) 食用檸檬酸 980 306 91800 副產(chǎn)品 20 1872 薯干原料 130257 淀粉 91179 α 淀粉酶 51 發(fā)酵醪 770087 接種量 70008 成熟蒸煮醪 700026 薯干漿量 1855280 熱量衡算 液化熱平衡計(jì)算 噴射加熱器耗熱 噴射加熱初溫 t1=50℃加熱后 t2=100℃ 醪液的比熱容為 C1 =(kg ） 100%=% 由此可算得淀粉漿的比熱容為： C=C 淀粉 X+C 水 Y= %+ %=? 式中： X—— 淀粉濃度， % Y—— 水濃度， % （ 3）生產(chǎn)過(guò)程中蒸汽耗量的計(jì)算 ①培養(yǎng)基滅菌及管道滅菌： 培養(yǎng)基采取連消塔連續(xù)滅菌，進(jìn)塔溫 90℃，滅菌 130℃ 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 則滅菌用蒸汽量： ? ?? ?21DC t tDI ???? ? 每罐的初始體積為 180 m3，初糖濃 度是 13g/100ml，滅菌前培養(yǎng)基含糖量 19%。 3= t/h， 消毒滅菌用蒸汽量： D=41050 (13090)247。 （ ） 95% =（ 4）將發(fā)酵段蒸汽衡算列于表 32。 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 表 34 發(fā)酵車間無(wú)菌空氣用量衡算表 設(shè)備 名稱 單罐每小時(shí)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 155520 6220800 種子罐 38880 1555200 總用量 27 648 194400 7776000 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 與 選型 以薯干為原料生產(chǎn)檸檬酸 是 我國(guó) 特有的 檸檬酸粗料發(fā)酵工藝，原料預(yù)處理設(shè)備可全部采用國(guó)產(chǎn)定型的糧食及飼料處理機(jī)械，生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、處理成本低、設(shè)備投資省。設(shè)料液滯留時(shí)間為30min。 (6 70%)=(臺(tái) )，取 2 臺(tái)。 ℃ ) 溫度由 t1=50℃加熱到 t2=100℃，加熱蒸汽 P= 飽和蒸汽溫度 145℃，干飽和蒸汽熱焓 λ = 39。蒸汽=247。 = F 出 =(m2)取 d 出 =(m) 無(wú)逢鋼管 φ 144mm 3 則 φ 內(nèi)徑 =132mm可以滿足要求。 4= m3， 取為 12 m3 (4)設(shè)備主要尺寸的確定 ， 現(xiàn)取 H=3D 采用橢圓封頭。 (5)根據(jù)以上計(jì)算，選用 1 個(gè)容積為 12 m3 的維持罐。 ℃ ) 則 F= Q2/K△ t= 6?? ? = m2 （ 2）根據(jù)以上計(jì)算，選用 F=12 m2 的換熱器一套。從試用情況看，由于氣升式罐在生產(chǎn)周期、產(chǎn)酸率、供氧周期波動(dòng)的影響、通風(fēng)量增加的綜合能耗、生產(chǎn)的穩(wěn)定性及可重復(fù)性等因素，所以多數(shù)廠家目前仍延用機(jī)械攪拌通風(fēng)式發(fā)酵罐。 結(jié)合目前本行業(yè)發(fā)酵技術(shù)的現(xiàn)狀，目前國(guó)內(nèi)行業(yè)成熟技術(shù)水平、加工技術(shù)水平，企業(yè)可能達(dá)到的發(fā)酵控制管理水平等，從生產(chǎn)的可靠性、可實(shí)施性等方面考慮，本設(shè)計(jì)擬采用放罐容積約 200 m3 的新型通風(fēng)發(fā)酵罐。 =12% （ 2）生產(chǎn)能力的計(jì)算： 現(xiàn)每天產(chǎn) %純度的檸檬酸 306t，檸檬酸發(fā)酵周期為 75h（包括發(fā)酵罐清洗、滅菌、進(jìn)出物料等輔助操作時(shí)間）。 φ =247。 75=。 主要尺寸的計(jì)算 （ 1）現(xiàn)按公稱容積 200 m3 的發(fā)酵罐計(jì)算 V 全 ＝ V 筒 +2V 封 ＝ 230（ m3），封頭折邊忽略不計(jì)，以方便計(jì)算： 則 V 全 ＝ 2D+π 247。 24+ 52 = m3=230 m3 V’全 =V 全 發(fā)酵罐冷卻面積的計(jì)算 對(duì)檸檬酸發(fā)酵，每 1m3 發(fā)酵液，每 1h傳給冷卻器得最大熱量約為 6000kJ/(m3h （ 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=5/3=，取 d= 葉寬 B== = 弧長(zhǎng) l== = 底距 C=D/3=5/3= 盤徑 di== = 葉弦長(zhǎng) L== = 葉距 Y=D=5m 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(biāo)準(zhǔn)放大求得 [4]： N2=N1(D1/D2)2/3=110 () 2/3=80(r/min) （ 3）攪拌軸功率：通風(fēng)攪拌發(fā)酵罐，攪拌軸功率的計(jì)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(jī)。＝ 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(jì) （ 1）空氣分布器 本罐使用單管進(jìn)風(fēng)，風(fēng)管直徑計(jì)算見(jiàn)后面的接管設(shè)計(jì)。 （ 4）冷卻管布置 豎式蛇管冷卻裝置。 根據(jù) 發(fā)酵罐的實(shí)際情況，取管徑。設(shè)發(fā)酵 罐內(nèi)附件占有體積為 m3， 則總占有體積： V 總 =V 液 +V 容 +V 附件 =++= 由前可知， V 封頭 =п D3/24+ = 53247。 ⑥ 校核布置后冷卻管的實(shí)際傳熱面積： F 實(shí) =π d 平均 L 實(shí) = =169m2F= 可滿足要求。 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 D— 發(fā)酵罐內(nèi)徑， 5000 mm [? ]— 不銹耐酸鋼的許用應(yīng)力； φ — 焊封系數(shù)，由 D=5000mm800mm， 雙面對(duì)接焊局部探傷，取 φ =； C 壁厚附加量； C=C1+C2+C3 其中： C1 鋼板負(fù)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(duì)接焊局部探傷，取 C2=0 C3加工減薄量，對(duì)冷加工 C3=0，熱加工封頭 C3=So 10%，現(xiàn)取 C3=0 C=+0+0= 則： S= 5000247。 發(fā)酵罐接管設(shè)計(jì) （ 1）接管的長(zhǎng)度 H 設(shè)計(jì) 取接管長(zhǎng)度為 8 m。 (273+20)= Ff=Q/V=取風(fēng)速 V=25m/s，則風(fēng)管直徑： 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 D 氣 = F= =，取無(wú)縫鋼管 Φ 133 4 工藝要求。 種子罐容積和數(shù)量的確定 （ 1）種子罐容積的確定：接種量按 10%計(jì)算，則種子罐容積 V 種 為： V 種 =V 總 10%=230 10%=23 m3 式中： V總 —— 發(fā)酵罐總?cè)莘e （ m3）。 種子罐主要尺寸確定 種子罐仍采用幾何相似的機(jī)械攪拌通風(fēng)罐 。封 +H180。封 +V180。簡(jiǎn) =2 2+2 = m3 比需要的種子罐容積 23 m3 大，可滿足設(shè)計(jì)要求。 則有： V=m/ρ =247。 硫酸銨貯罐 按前計(jì)算，硫酸銨總量按對(duì)接種量質(zhì)量比 %，得硫酸銨用量： G=， 流加硫酸銨溶液為 40%，最終重度為 5kg/m3。 3= （ 3）滅菌所需熱量由內(nèi)列管提供?，F(xiàn)將發(fā)酵車間所選設(shè)備結(jié)果見(jiàn)表 5： 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 表 51 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸檸檬酸工廠糖化、發(fā)酵車間設(shè)備一覽表 序號(hào) 設(shè)備名稱 規(guī)格與型號(hào) 臺(tái)數(shù) 材料 備注 1 發(fā)酵罐 公稱容積 200 m3， Φ 5000mm 40 1Gr18Ni9Ti 鋼 專業(yè) 設(shè)備 2 種子罐 公稱容積 30 m3， Φ 2400mm 13 A3 鋼 專業(yè) 設(shè)備 3 預(yù)過(guò)濾器 JLSYu 045 40 金屬鎳 專業(yè) 設(shè)備 4 蒸汽過(guò)濾器 JLSF035 40 金屬鎳 專業(yè) 設(shè)備 5 金屬過(guò)濾器 JLS045 40 金屬鎳 專業(yè) 設(shè)備 6 液化醪泵 IS8050200 1 機(jī)體鑄鐵 通用 設(shè) 備 7 硫酸銨溶液輸送泵 IS8050200 1 機(jī)體鑄鐵 通用 設(shè)備 8 種子液輸送泵 IS8050200 13 機(jī)體鑄鐵 通用 設(shè)備 9 發(fā)酵醪液輸送泵 IS8050200 13 機(jī)體鑄鐵 通用 設(shè)備 10 自來(lái)水輸送泵 IS8050200 1 機(jī)體鑄鐵 通用 設(shè)備 11 硫酸銨貯罐 V= m3 1 1Cr18Ni9Ti 鋼 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 12 發(fā)酵醪貯罐 V= m3 1 1Cr18Ni9Ti 鋼 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 13 調(diào)漿桶 V=6 m3 2 1Cr18Ni9Ti 鋼 專業(yè)設(shè)備 14 液化維持罐 V=12 m3 1 1Cr18Ni9Ti 鋼 專業(yè)設(shè)備 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 在本設(shè)計(jì)中，檸檬酸全廠的布局參考了某公司的各個(gè)車間的布局。具體布局見(jiàn)附圖 4 車間布置設(shè)計(jì)的目的是對(duì)廠房的配置和設(shè)備的排列作出合理的安排，并決定車間，工段的長(zhǎng)度，高度和建筑結(jié)構(gòu)形式，以及各車間之間與工段之間的相互關(guān)系。車間布局包括三層樓。我國(guó)檸檬酸原料來(lái)源豐富，又有世界上獨(dú)特的發(fā)酵技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單，故選擇以薯干粉為原料，采用黑曲霉，通過(guò)深層液體發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸?；叵胨哪陙?lái)在 北京理工大學(xué) 珠海學(xué)院 的學(xué)習(xí)和生活，要衷心感謝這個(gè)學(xué)校為我們提供良 好的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，感謝四年來(lái)教授我知識(shí)的老師們，感謝給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們。在整個(gè)的 畢業(yè)設(shè)計(jì) 寫作中，各位老師、同學(xué)和朋友積極的幫助我查 找 資料和提供有利于 畢業(yè)設(shè)計(jì) 寫作的建議和意見(jiàn)，在他 們的幫助下，論文得以不斷的完善，最終幫助我完整的寫完了整個(gè)論文 。在此也對(duì)于北京理工大學(xué)珠海學(xué)院給予多方面的支持表示感謝。4 、筒體、封頭及其相連接的對(duì)接焊縫應(yīng)進(jìn)行無(wú)損傷檢查，探傷長(zhǎng)度為2 0 % 。序號(hào) 名稱 單位 指標(biāo) 備注1 工作壓力 MP a 0. 42 工作溫度 ℃ 32 ℃3 工作介質(zhì) 發(fā)酵液4 全容積 m3 37 55 工作容積 m3 28 46 熱交換面積 m3 34 9A 向圖B B 剖視圖設(shè)計(jì)職責(zé)制圖校核審核簽字 日期發(fā)酵罐圖比例 1 : 1 5 0設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段 初步設(shè)計(jì)A1第2 張 共4 張化工與材料學(xué)院06生物工程1班彭卡特 0 6 0 5 4 1 1 0 2 6年產(chǎn)10萬(wàn)噸檸檬酸糖化、發(fā)酵車間的設(shè)計(jì)北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 ABCDE1 2 3 4 5 6 7 8 99000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000720xx9000900090009000360