【正文】 4 、筒體、封頭及其相連接的對(duì)接焊縫應(yīng)進(jìn)行無損傷檢查，探傷長(zhǎng)度為2 0 % 。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，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 。我國(guó)檸檬酸原料來源豐富，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，通過深層液體發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。具體布局見附圖 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。 3= （ 3）滅菌所需熱量由內(nèi)列管提供。 則有： V=m/ρ =247。封 +V180。 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 。 (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= =，取無縫鋼管 Φ 133 4 工藝要求。 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。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。 （ 4）冷卻管布置 豎式蛇管冷卻裝置。＝ 1050＝ 四檔功率則為： PO＝ 4 PO180。h 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。 φ =247。 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。 ℃ ) 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。 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。蒸汽=247。 (6 70%)=(臺(tái) )，取 2 臺(tái)。 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)過程簡(jiǎn)單、處理成本低、設(shè)備投資省。 3= t/h， 消毒滅菌用蒸汽量： D=41050 (13090)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 K) Cw水的比熱容取 (kg 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。 原料消耗計(jì)算（基準(zhǔn)：一噸成品檸檬酸） 年產(chǎn) 10 萬噸一水檸檬酸，折合無水檸檬酸，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”： 無水檸檬酸需要量為： 100000247。 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濾機(jī)進(jìn)行過濾，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]。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]。我國(guó)開發(fā)的以白薯干為原料的產(chǎn)酸菌種具有其獨(dú)到的特點(diǎn)，加之我國(guó)的許多地區(qū)對(duì)生產(chǎn)過程中排放的廢水要求較低，多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水沒能進(jìn)行比較有效的處理，因此，我國(guó)檸檬酸生產(chǎn)成本較低，在國(guó)際市場(chǎng)上具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 1952 年，美國(guó)的 Miles 公司首先成功地采用液體深層發(fā)酵 工業(yè)化 規(guī)模生產(chǎn)檸檬酸。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，使用檸檬酸的食品或藥品（如化學(xué)藥的枸櫞酸鹽）約有上千種之多。這兩種方法都是國(guó)內(nèi)比較流行的生 產(chǎn)方法，有著大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，易于操作，風(fēng)險(xiǎn)小。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 年產(chǎn) 10 萬噸檸檬酸廠糖化、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) II 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 誠(chéng)信承諾書 本人鄭重承諾： 我所 呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)《 年產(chǎn) 10 萬噸檸檬酸廠糖化、發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 》是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立開展研究取得的成果，文中引用他人的觀點(diǎn)和材料，均在文后按順序列出其參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)使用的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。 由于本設(shè)計(jì)為糖化、發(fā)酵車間的設(shè)計(jì)，著重于這兩個(gè)車間的工藝計(jì)算、設(shè)備選型。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(jì) 90 年代初，國(guó)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(qiáng)度。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(dòng)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。近年來我國(guó)檸檬酸的年出口量一直保持在 10 萬 噸 以上 [5]。 發(fā)酵工序 由備料車間提供的經(jīng)連續(xù)滅菌并冷卻的料液，通過滅菌管道泵入 已空消滅菌待料的發(fā)酵罐 (或種子罐 )，通過差壓法或零磅火焰倒種法，接入已培養(yǎng)好的檸檬酸菌種，在通風(fēng)、攪拌情況下，進(jìn)行發(fā)酵或培養(yǎng)。 精制工段 離子交換與脫色 檸檬酸液從暫貯灌中泵送離交純化工序，經(jīng)由陽離于交換塔，陰離子交換塔和活性炭脫色塔，離交脫色除去色澤及影響成品質(zhì)量加速設(shè)備腐蝕的陰陽離子，陰陽樹脂需經(jīng)過酸洗、堿洗再生處理，離交后的檸檬酸精制母液送入蒸發(fā)工序 [6]。 =（ 1）生產(chǎn)無水檸檬酸的總化學(xué)反應(yīng)式： 6 1 0 5 2 2 6 8 7 2( ) 3 / 2 2nC H O nH O n O nC H O nH O? ? ? ? 162 192 X 1000 （ 2）生產(chǎn) %無水檸檬酸所需的理論淀粉消耗量： X=1000 （ 162247。 =% 粉漿的干物質(zhì)濃度為： 100%247。 K) 為簡(jiǎn)化計(jì)算 ， 定液化醪的比熱容在整個(gè)過程中維持不變 . (1) 經(jīng)噴射液化器前的液化醪量為 X: X+X (10050)247?！?) 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 由工藝可知 : 經(jīng)過噴射加熱器溫度由 t1=50℃升溫至 t2=100℃ Q= C1 G 醪液 (10050) = (10050) = kJ 發(fā)酵過程中的蒸汽耗量的計(jì)算 （ 1）蒸汽用量的計(jì)算公式 整個(gè)生產(chǎn)過程采用蒸汽加熱， 蒸汽耗用量計(jì)算公式為： ? ? ? ?? ?21D C t tQDI i I? ? ??????總 式中：η —— 為蒸汽的熱效率，取 95%?? ； I—— 汽化潛熱。 [( ) 95%]=2923kg/h=； 每 天培養(yǎng)基滅菌用蒸汽量： 3 4= t/d； 所有用罐空罐滅菌及相關(guān)管道滅菌用蒸汽量 ， 據(jù)經(jīng)驗(yàn)取培養(yǎng)基滅菌用蒸汽量的 10%，則： D1= 10%=。 調(diào)漿桶的選型 (1)已知薯干漿的流量為 G=,即 V=G247。 （ 3）根據(jù)以上計(jì)算，選用 2 個(gè)容積為 6m3 的調(diào)漿 罐（考慮到料液的黏度較大 ,故選用大葉輪片轉(zhuǎn)速低的攪拌器 ,罐體采用錨式）。 （ 45 3600） = 102m2 直徑 d== = 取無逢鋼管 φ 231mm 3 則 φ 內(nèi)徑 =219mm， 可以滿足要求 （ 4）進(jìn)料管直徑計(jì)算 : V 料 =， 物料流速取 (m2) d= 取無逢鋼管 φ 129mm 3，則 φ 內(nèi)徑 =117mm可以滿足要求。 V 維 =2V 封 +V 筒 =2 π D3247。 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 發(fā)酵罐的選型 當(dāng)前，我國(guó)檸檬酸發(fā)酵占統(tǒng)治地位的發(fā)酵罐仍是機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，即通常所說的通用罐。 現(xiàn)以此類發(fā)酵罐進(jìn)行設(shè)計(jì)選型。 90%= m3 （ 3）發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定： 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 現(xiàn)選擇公稱容積為 200m3 的六彎葉機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐為例，則需要發(fā)酵罐的個(gè)數(shù)為1N 。 24 D3 2＝ 230 解方程得： D＝ （ m） 取 D=5m， H=2D=10m； 根 據(jù) 《 發(fā) 酵工 廠 設(shè) 計(jì)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)?！?)。＝ kW ③計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率 Pg： Pg＝ 2 33 0 .3 900 .0 82 .2 5 * 1 0 * ( )NDQP? kW 式中： PO－不通氣時(shí)的攪拌軸功率， P02 == 105 N－攪拌器轉(zhuǎn)速，為 80r/min D－攪拌器直徑 (cm)， D3 = 106= 106 Q－通風(fēng)量 (ml/min)，通風(fēng)比為 vvm=，取低限，如通風(fēng)量變大， Pg會(huì)小，為安全，現(xiàn)取 ，則： Q=200 106= 107 ＝ ( 710 ) ＝ Pg= 103 ( 105 80 106/)= ④求電機(jī)功率 P電 ： P 電 ＝ Pg247。 ① 求最高熱負(fù)荷下的好水量 W：21()QW Cp t t? ?總 式中： Q 總 每 1 m3 醪液在發(fā)酵最旺盛時(shí)， 1h 的發(fā)酵量與醪液總體積的乘積： Q 總 = 6000= 106 CP 冷卻水的比熱容， t2 冷卻水出溫， 15℃ 代入上式得： W= 106247。 24+ 52 = 則管筒體部分液深為： （ V 總 V 封 ） /S 截 =（ ） 247。 （ 2 ） +0. 5=9mm 選取 10mm厚不銹耐酸鋼。 （ 3）排料實(shí)踐復(fù)核：物料流量 Q= 103m/s 流速 V=1m/s 管道截面積 F= = 103m2 在相同流速下，流國(guó)物料因管徑較原料計(jì)算結(jié)果大，則相應(yīng)流速比為： P=Q/FV= 103247。 H/D=2/1，則種子罐總體積： 2V V V????總 封 筒 ；簡(jiǎn)化計(jì)算方程如： V’總 =2 п D3/24+ 2D=23m3 整理后， 331 .5 7 0 .2 6 2 3DD?? → D= 圓整到推薦的系列尺寸，取 D= 則： H=2D=2 = 查相應(yīng)表得封頭高： H180。簡(jiǎn) =2+= m3 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 校核種子罐總?cè)莘e： V180。 =2445m3/d， V 總 =V/η =2445247。取 H=2D，有： V1=2 +π