【正文】 學(xué)方程式，冷卻管總截面積 S 總 為： ?總S = /v 式中： ? 冷卻水體積流量， 103m3/s v冷卻水流速， 1 m/s 則有： S 總 = 103/1= 103m2 豎直蛇管得組數(shù) N，根據(jù)管的大小一般取 12…… 組，通常每組管圈數(shù)不超過(guò) 6 圈，增加組數(shù)可排下更多的冷卻管，管與攪拌器的最小距離不應(yīng)小于 250mm；每圈管子的中心距為 ~ 外 ，管兩端 U 型或 V 型彎管，可彎制或焊接，安裝是每組豎直蛇管用專用夾板夾緊，懸掛在托架上。 52= 豎蛇管總高： H 管 =+= 又兩端彎管總長(zhǎng)： lo=1256mm，兩彎管總高 400mm 則直管部分高度： h=H 管 400=8410400=8010mm 則一圈管長(zhǎng)： l=2l+lo=2 8010+1256=17276mm= ⑤ 每組管子數(shù) no=Lo/l=247。 （ 2） 封頭壁厚計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的厚度計(jì)算公式如下：2[ ]PDSCP????? 代入數(shù)得： S= 5000247。 103= 倍 排料時(shí)間： T=5 = 發(fā)酵罐支座的選擇 對(duì) 于 75 m3 的發(fā)酵罐，由于設(shè)備重量較大，應(yīng)選用裙式支座。封 =650mm 罐體總高： H180。總 =2 V180。 =3493 m3/d 分三班運(yùn)做，則 V 每天 =1164，取筒徑高比 H=2D，有： V1=V 簡(jiǎn) +V 封 = D2 2D+П D3247。 （ 4）材料的選擇 根據(jù)硫酸銨的濃度 、 溫度及腐蝕性，本設(shè)備選用不銹鋼制作。這些資料包括：生產(chǎn)工藝流程圖 （具體布局見(jiàn)附圖 1） ，物料衡算數(shù)據(jù)及物料性質(zhì)，設(shè)備資料，公用系統(tǒng)耗用量，土建資料和勞動(dòng)安全，防火，防爆資料，車間組織及定員資料，廠區(qū)總平面布置，有關(guān)布置方面的一些規(guī)范資料。日產(chǎn) 306t 水檸檬酸，年耗薯干粉 130257t。 最后， 感 謝我的大學(xué)和所有幫助過(guò)我并給我鼓勵(lì)的 家人 。6 、發(fā)酵罐體積較大，為便于解決運(yùn)輸困難，一般是現(xiàn)場(chǎng)加工安裝。2 、焊接采用電弧焊，焊條型號(hào)為T 4 2 2 。 在這里我要特別感謝我的指導(dǎo)老師 詹世景 老師，在他的悉心指導(dǎo)下，我的 畢業(yè)設(shè)計(jì) 得到 不斷完善。這樣的布局符合檸檬酸生產(chǎn)的工藝要求。作為一個(gè)面向現(xiàn)代化的檸檬酸工廠，在設(shè)計(jì)中廠區(qū)的交通，衛(wèi)生，環(huán)境要求都比較高，各車間的布局要合理，便于生產(chǎn)的順利進(jìn)行，將生產(chǎn)區(qū)和辦公大樓分開(kāi)建設(shè)，一個(gè)完善而先進(jìn)的污水處理站也是必需的。 (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。簡(jiǎn) = 2D= 2 = m3 不計(jì)上封頭容積： V180。發(fā)酵罐平均每天上 13 罐，需種子罐13 個(gè)。 （ 3600 5） = 310? m3/s 發(fā)酵醪流量取 V=1m/s；則排料 管截面積： F 實(shí) =Q/V= 103 m2 由 2物F = 得： 管徑 d=(F 實(shí) /)1/2= *? ==110mm 取無(wú)縫鋼管 Φ 133 4， d 內(nèi) =125mm110mm 認(rèn)為適用 若接通風(fēng)管計(jì)算，壓縮空氣在 下，支管氣速為 20～ 25m/s，現(xiàn)通風(fēng)比 ～，為常溫 20℃ ， 下的情況，要折算到 ， 36℃狀態(tài)下，風(fēng)量 Q，取最大值， Q1= =利用氣態(tài)方程式計(jì)算工作狀態(tài)的風(fēng)量 Qf Qf= (247。有機(jī)酸發(fā)酵，考慮到對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的影響，安全性，后道工序除鐵困難，腐蝕性強(qiáng)等，必須使用加工性能好，耐酸腐蝕的不銹鋼，采用 1 18 9Gr Ni Ti 制作發(fā)酵設(shè)備 [15]。 = 冷卻管占有體積： V= = m3 ④ 長(zhǎng) Lo 和管組高度： Lo=247。本罐因有扶梯和豎式蛇管，故不設(shè)檔板。s/ m2 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 將數(shù)代入上式，得： Rem ＝ 1050/ 103= 106104 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 PO： PO180。采用豎式列管換熱器。 =； 富裕量： () 247。 每天產(chǎn)純度為 %的檸檬酸 306t，每噸 100%的檸檬酸需糖液 m3； V 糖 = 306= 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）。其攪拌功率，比相同容積的通用發(fā)酵罐降低約 10%。 (1)換熱面積計(jì)算 ① 醪液溫度從 100℃降到 35℃ 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 醪液放熱 Q1=G1Cw(t2t1)= (10035)= 106kJ/h 設(shè)熱損失為 4%則實(shí)際傳熱為 Q1180。 φ = 247。 [ ()] = kg/h V 蒸汽 = 39。 60) 30= (2)設(shè)備數(shù)量的計(jì)算 n=V 有效 247。 [ (2815)]=8077kg/h=將發(fā)酵段水衡算列入表 33。 19%= 滅菌加熱過(guò)程中用 ，蒸汽（表壓） I=，由維持罐（ 90℃），進(jìn)入連消塔加熱至 130℃，糖液比熱容 ? 。 （ 1）檸檬酸成品 日產(chǎn)食用 % 無(wú)水檸檬酸量為 ，取整數(shù)為 306t 日產(chǎn)副產(chǎn)品為： 306 2247。 工藝計(jì)算 : 干物質(zhì)含量 B0=70%的薯干原料比熱容為 : C0= ( B0)=(kg 20xx0= 發(fā)酵醪量的計(jì)算 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 根據(jù)發(fā)酵液轉(zhuǎn)化率為 13%： 1000 %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) 5 3 工藝計(jì)算書(shū) 物料衡算 （ 1）生產(chǎn)規(guī)模： 100000t/%一水檸檬酸折合成 ； （ 2）生產(chǎn)方法：外加耐高溫α 淀粉酶液化，深層液體發(fā)酵，鈣鹽干法提??； （ 3）生產(chǎn)天數(shù)：每年 300 天； （ 4）食用 %無(wú)水檸檬酸日產(chǎn)量： 247。 提取工段 由壓濾工段送來(lái)的檸檬酸清醪液泵 入 中和罐，在 80℃下進(jìn)行中和。粗碎后，由斗式提升機(jī)提送至中間粉倉(cāng)，由粉倉(cāng)落入磨粉機(jī)粉碎，粉碎后進(jìn)入粉倉(cāng)再經(jīng)計(jì)量送至配料罐。全國(guó)有近 90 家檸檬酸生產(chǎn)企業(yè)，年生產(chǎn)能力達(dá)近 50萬(wàn) 噸 ，占世界總量的 40%多。 1893 年德國(guó)微生物學(xué)者 Wehmer 發(fā)現(xiàn)一種青霉能夠積累檸檬酸，但未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 ┃ 檸檬酸具有宜人風(fēng)味、高的水溶性和強(qiáng)的金屬螯合力， 長(zhǎng) COOH 期以來(lái)占據(jù)食用酸味劑 70%左右的市場(chǎng)份額，除 可口可樂(lè) 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） 。薯干原料中含有鐵、鎂、鉀、鈣等的無(wú)機(jī)鹽 ， 選用的黑曲霉 C0527 對(duì)這些成分不敏感 ,故不必對(duì)原料做 這方面的 預(yù)處理。制備檸檬酸一般采用曬干的薯干作為原料。 本設(shè)計(jì)還包括 發(fā)酵罐 ， 全廠平面圖 ， 車間平面布置圖，工藝流程圖 。 檸檬酸的來(lái)源和發(fā)展情況 1784 年瑞典科學(xué)家 Scheele 首次從檸 檬汁中結(jié)晶出固體檸檬酸。 我國(guó)檸檬酸發(fā)酵工業(yè)在 1949 年以前是個(gè)空白。 工藝流程 本次生產(chǎn)工藝的基本過(guò)程是： 在接收糖漿后，根據(jù)糖漿組成作適當(dāng)?shù)奶幚砘蚺渲?，配成發(fā)酵原料，進(jìn)行連續(xù)殺菌并冷卻后，進(jìn)入發(fā)酵罐 ， 加入菌種 和 凈化壓縮空氣 后 進(jìn)行發(fā)酵； 發(fā)酵液經(jīng)升溫、過(guò)濾處理后，進(jìn)入中和罐 ，用 CaCO3中和處理； 再經(jīng)過(guò)過(guò)濾洗滌，得到檸檬酸鈣固體，送入酸解罐，再 添 加 H2SO4酸解，并加入活性炭 進(jìn)行 脫色； 然后，通過(guò)帶式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾、酸解過(guò)濾，除去 CaSO4及廢炭； 酸解過(guò)濾液經(jīng)離子交換處理后，進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮，再進(jìn)行結(jié)晶； 結(jié)晶后，用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，對(duì)得到的濕檸檬酸晶體進(jìn)行干燥與篩選，最后得到成品的檸檬酸。根據(jù)發(fā)酵的工藝特性要求，及時(shí)調(diào)整控制發(fā)酵工藝過(guò)程，以獲得最佳工藝產(chǎn)酸率或種罐菌種活力，一般經(jīng) 66小時(shí) (種罐約 25小時(shí) ) 培養(yǎng)，大罐在殘?zhí)侵笜?biāo)、產(chǎn)酸情況達(dá)到放罐條件即可放罐 ； 種罐菌種活力及菌群數(shù)量達(dá)標(biāo)后，即可移種。 精濾后的溶液經(jīng)熱交換器預(yù)熱后送至雙效真空濃縮器經(jīng)濃縮至特定濃度后，轉(zhuǎn)入真空結(jié)晶器，或者低溫結(jié)晶器進(jìn)行結(jié)晶。 (% 95% 95% 98% 99%)= （ 4）生產(chǎn) %無(wú)水檸檬酸所需實(shí)際薯干粉原料消耗量： 247。 升溫后進(jìn)入維持罐 ， 使料液保溫 20～ 30min 以完成液化 ， 進(jìn)蒸汽壓力保持在 ～ 表壓 。 300= t/d 即結(jié)晶液中檸檬酸的含量為： t/d 需精制液中檸檬酸含量為： 247。 ） 100%=% 淀 粉濃度為：（ 247。 ） 100%=% t —— 溫度，℃ 代入上式，得： C=（ %+ 35） =? 那么由此可得 D6 為： D6= GC(t1t2)/(Iλ )η = （ 8535） 247。 =。 24=固形物含量為 x=%，比熱容為 Cp=(kg ρ =247。 V 封 =； 總高 H 總 =H+2h=+2 =(m) 核算總?cè)萘?： V 總 =V 筒 +2V 封 = 2+2 = (m3) V 總 V 維 =12(m3)， 可以滿足要求。 此外在檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備 方面，大型氣升式發(fā)酵罐仍處于試用攻關(guān)階段。 192= t/d 則發(fā)酵初糖濃度為： 100%247。 = 圓整到 13 次，日運(yùn)轉(zhuǎn) 66247。 24)D3 2+ = 52 10+π 53 2247。 4= m2 換熱面積 mQF= tk? = 4. 18 60 00 47 9. 874. 18 50 0 12 .4????= m2 發(fā)酵罐攪拌器的設(shè)計(jì) 選用六彎葉渦 輪攪拌器。 ( )＝ kW 查取合適電機(jī)。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。 =(圈 )，取 no=6（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） 。 （ 2 ） += 選取 10mm厚不銹耐酸鋼。 種子罐的選型 種子罐的選型同發(fā)酵罐，采用機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。罐 =2 H180。封 + V180。 24=1164， D= 取整 D=9m， 則 H=2D=18m， V 實(shí) = 93+ 93=V1， 滿足要求。 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(jìn)行選型。 本設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)年產(chǎn) 100000 噸一水檸檬酸廠發(fā)酵車間工藝設(shè)計(jì)， 其主要工序包括液化醪→ 發(fā)酵醪 → 發(fā)酵成熟醪 → 至提取。 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 參考文獻(xiàn) [1] 吳思方 ：《 發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論 》 [M]， 中國(guó)輕工業(yè)出版社 1995，第 35176 頁(yè) . 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