【正文】 ................................... 11 發(fā)酵罐的選型 .............................................................................................................. 11 發(fā)酵罐容積和臺(tái)數(shù)的確定 ............................................................................... 12 主要尺寸的計(jì)算 ............................................................................................... 13 發(fā)酵罐冷卻面積的計(jì)算 ................................................................................... 13 發(fā)酵罐攪拌器的設(shè)計(jì) ....................................................................................... 14 發(fā)酵罐設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì) ........................................................................... 15 發(fā)酵罐設(shè)備材料的選擇 ................................................................................... 17 發(fā)酵罐壁厚的計(jì)算 ........................................................................................... 17 發(fā)酵罐接管設(shè)計(jì) ............................................................................................... 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(xiàn) ...................................................... 22 附錄 1 ........................................................ 23 附錄 2 ........................................................ 24 I 年產(chǎn) 萬(wàn)噸一水檸檬酸工廠 發(fā)酵罐 的設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)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。通過(guò)全廠物料衡算、車間熱量衡算，確定種子罐的設(shè)計(jì)和選型。其鈣鹽在冷水中比熱水中易溶解，此性質(zhì)常用來(lái)鑒定和分離檸檬酸。可以認(rèn)為，檸檬酸早已成為現(xiàn)代食品、醫(yī)藥業(yè)、日化行業(yè)及其他工業(yè)的通用原料 [1]。到 2021 年，全球檸檬酸的年生產(chǎn)能力在 90 萬(wàn) 噸以上，并一直保持比較平穩(wěn)的發(fā)展速度 [2]。 生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)方法 本次生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)以薯干為原料，采用直接粉碎、調(diào)漿、液化，進(jìn)行好氣液體深層發(fā)酵，鈣鹽法提取，最后結(jié)晶、干燥得到檸檬酸。 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(guò)滅菌管道泵入已空消滅菌待料的發(fā)酵罐 (或種子罐 )，通過(guò)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)、凈化 空氣 菌種 種子 發(fā)酵 消泡劑 過(guò)濾 廢渣處理 中和 鈣鹽 干燥 濕檸檬酸 純水 分離 次品回溶 蒸發(fā)結(jié)品 過(guò)濾 廢渣處理 酸解 酸液 活性炭 酸解液 離子交換處理 滅菌 配料 篩選 淀粉糖 4 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(yáng)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(yáng)離子，陰陽(yáng)樹(shù)脂需經(jīng)過(guò)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 [9]。 =（ 1）生產(chǎn)無(wú)水檸檬酸的 總化學(xué)反應(yīng)式： 6 10 5 2 2 6 8 7 2( ) 3 / 2 2nC H O n H O n O n C H O n H O? ? ? ? 192 X 1000 6 （ 2）生產(chǎn) %無(wú)水檸檬酸所需的理論淀粉消耗量： X=1000（ 162247。 =% 蒸煮直接蒸汽加熱 ,采用連續(xù)液化工藝 : 操作流程 : 混合后粉漿溫度為 50℃，應(yīng)用噴射液化器迅速使粉漿升溫至 100℃。 300=即結(jié)晶液中檸檬酸的含量為： 162t/d 需精制液中檸檬酸含量為： 162247?！?)； 水的比熱容為 (kg 每罐滅菌時(shí)間 3h，輸料流量 247。 h， 400 m3 的發(fā)酵罐一般裝料量為 360 m3（填充系數(shù)為 ），則 21QC)W tt? ?酵水（ = 6000 (28 15)???? =已知 25 m3的種子罐（填充系數(shù) ），裝料量為 m3 W 種子 = 6000 247。其攪拌功率，比相同容積的通用發(fā)酵罐降低約 10%。 每天產(chǎn)純度為 %的檸檬酸 162t，每噸 100%的檸檬酸需糖液 m3； V 糖 = 162= 設(shè)發(fā)酵罐的填充系數(shù) ? 90%? ，則每天需要發(fā)酵罐的總?cè)莘e為 Vo(發(fā)酵周期為 48h）。 =； 富裕量： () 247。采用豎式列管換熱器。 ①計(jì)算 Rem ： Rem ＝ 2 /ND ?? 式中： D －攪拌器直徑，為 N －攪拌器轉(zhuǎn)速，為 N ＝ ＝ (r/s) ? －醪液密度， ? ＝ 1050kg/ m3 ?－醪液粘度， ? ＝ 3?? N （ 2）檔板 檔板的作用是加強(qiáng)攪拌強(qiáng)度，促使液體上下翻動(dòng)和控制流型，防止產(chǎn)生旋渦而降低混16 合與溶氧效 果 [4]。由上式得： do= n= *10*8? = 查金屬材料表選取 476?? 無(wú)縫管， d內(nèi) ＝ 68 mm d0 ， d平均 ＝ 72 mm，現(xiàn)取豎蛇管圈端部 U型彎管曲 徑為 200 mm，則兩直管間距離為 400 mm，總長(zhǎng)度： l0 ＝ D? ＝ 400＝ 1256 mm 17 ③ 長(zhǎng)度 L 的計(jì)算： 冷卻管總面積 F＝ m2，無(wú)縫鋼管為 476?? ，每米的冷卻面積為 Fo= 1=(m2)，則 L=F/Fo=247。 發(fā)酵罐設(shè)備材料的選擇 發(fā)酵設(shè)備的材料選擇，優(yōu)先考慮的是滿足工藝的要求，其次是經(jīng)濟(jì)性。 （ 2）接管直徑的確定 該管實(shí)裝醪量 m3，設(shè) 5h 空，則物料體積流量： Q=247。 則有： V=m/ρ =247。 3= （ 3）滅菌所需熱量由內(nèi)列管提供。年 耗淀粉 ，每年消耗α 淀粉酶 ，每年發(fā)酵醪量為 ，每年接種量為。其中發(fā)酵時(shí)間 66h，發(fā)酵操作時(shí)間 75h。每年每個(gè)發(fā)酵罐用無(wú)菌空氣 311040(m3/a)， 12 個(gè)總共每年需要41057280(m3/a)，每年每個(gè)種子罐用無(wú)菌空氣 77760(m3/a)， 6 個(gè)每年用無(wú)菌空氣5132160(m3/a)。 產(chǎn) 萬(wàn)噸檸檬酸發(fā)酵車間需發(fā)酵罐 12 個(gè)，每個(gè)發(fā)酵罐 400m3；配對(duì) 50 m3 的種子罐6 個(gè)。 (40% 5)=175 m3 取 η =70%，則有 V 總 =V/η =175247。 貯罐選型 發(fā)酵成熟醪貯罐 根據(jù)化工原理貯罐類設(shè)計(jì)原則，便于計(jì)量和清洗，不宜多，一般不超過(guò) 3 支本設(shè)計(jì)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的需要，選擇 1 支發(fā)酵成熟醪貯罐。 （ 2 ） += 選 取 13mm 厚不銹耐酸鋼。 =(圈 )，取 no=10（圈） 現(xiàn)取管間距為 外 = =，計(jì)算出 與攪拌器的距離在允許范圍內(nèi)（不小于 200 mm） 。夾板和托架則固定在罐壁上，管 子與管壁的最小距離應(yīng)大于 100mm，主要考慮便于安裝、清洗和良好傳熱。 ( )＝ kW 查取合適電機(jī)。（ 4..18500） = m2 發(fā)酵罐攪拌器的設(shè)計(jì) （選用六彎葉渦輪攪拌器） 。 12+ = 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/(m3 75=。 =12% （ 2）生產(chǎn)能力的計(jì)算：