【正文】 d Equipment Design and Selection 北京理工大學珠 海學院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設計 III 目 錄 摘要 …………………………………………………………………… Ⅰ ABSTRACT……………………………………………………… … ...Ⅱ … ………………………………………………………… ...........1 …………………………………………………… ..1 ……………………………………………… ..1 ……………………………………………………………… … ..2 ………………………………………………………………… ..2 ………………………………………………………………… ..2 ………………………………………………………………… ..3 …………………………………………………………… ...3 ...............................…………………………………………… 3 ………………………………………………………… ...3 段 ……………………………………………………………… ...3 ……………………………………………………………… ...4 …………………………………………………………… … ..5 ………………………………………………………………… ..5 ………………………………………… … ...5 原料消耗計算（基準： 1 噸成品檸檬酸） ……………………… ……… 5 …………………………………………………… … ...6 ……………………………………………………………… … ...6 北京理工大學珠 海學院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設計 IV 液化醪量的計算 …………………………………………………… … ..6 ………………………………………………………… … ...6 10 萬噸一水檸檬酸廠總物料衡算 …………… …… .7 …………………………………………………… ……………. .7 ………………………………………………… …… ...7 ………………………………… …… ...8 ………………………………… …… .10 ………………………… …… .10 與 選型 …………………………………………... ...12 …………………………………………………………… 12 ………… …………………………………………… 12 ……………………………………………………… 13 ……………………………………………………… 13 …………………………………………... ...15 ………………………………………………………… ....15 發(fā)酵罐容積和臺數(shù)的確定 ……………………………………… …… 15 主要尺寸的計算 ………………………………………………… …… 16 發(fā)酵罐冷卻面積的計算 ………………………………………… …… 16 發(fā)酵罐攪拌器的設計 …………………………………………… …… 17 發(fā)酵罐設備結構的工藝設計 …………………………………… …… 18 發(fā)酵罐設備材料的選擇 ………………………………………… …… 20 發(fā)酵罐壁厚的計算 ……………………………………………… …… 20 北京理工大學珠 海學院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設計 V ……………………………….............................. .......21 ……………………………………………… …… .22 ……………………………………………………………2 2 種子罐容積和數(shù)量的確定 ……………………………………… …… 22 種子罐主要尺寸確定 ………………………………………………… 22 種子罐型號確定 ………………………………………………… …… 23 ………………………………………………………………… 23 ………………………………………………… …… .23 ……………………………………………………… …… .23 …………………………………………………..... 25 結論 ………………………………………………………………… … 26 參考文獻 …… ………………………………………… ……… ……… 27 謝辭 …………………………………………………………………… 28 北京理工大學珠海學院 20xx 本科畢業(yè)生畢業(yè)設計 1 1 引言 檸檬酸的性質和用途 檸檬酸，學名為 2羥基 丙烷三羧酸，結構式為： OH │ HOOC─ CH2─ C─ CH2─ COOH 。 1860 年意大利開始用 添加石灰乳的方法從果汁中得到檸檬酸，從而進行了工業(yè)化生產(chǎn)。 1969 年上海酵母廠成功利用薯干粉深層發(fā)酵檸檬酸。 圖 11 檸檬酸生產(chǎn)工藝流程示意圖 凈化 空氣 菌種 種子 發(fā)酵 消泡劑 過濾 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)結品 過濾 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 成品檸檬酸 北京理工大學珠 海學院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設計 3 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，以保護設備。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) [6]。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 [6]。 70%= （ 5）α 淀粉酶的消耗量 ： 應用酶活力為 20xx0u/g 的α 淀粉酶使淀粉液化。 (2) 液化完成的醪液由板式換熱器降溫至 35+1℃?zhèn)溆谩?98%=需分離液中檸檬酸的含量為： 247。 ） 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)過程中蒸汽耗量的計算 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，進塔溫 90℃，滅菌 130℃ 北京理工大學珠 海學院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設計 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%。 （ ） 95% =（ 4）將發(fā)酵段蒸汽衡算列于表 32。設料液滯留時間為30min。 ℃ ) 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。 = F 出 =(m2)取 d 出 =(m) 無逢鋼管 φ 144mm 3 則 φ 內徑 =132mm可以滿足要求。 (5)根據(jù)以上計算，選用 1 個容積為 12 m3 的維持罐。從試用情況看，由于氣升式罐在生產(chǎn)周期、產(chǎn)酸率、供氧周期波動的影響、通風量增加的綜合能耗、生產(chǎn)的穩(wěn)定性及可重復性等因素，所以多數(shù)廠家目前仍延用機械攪拌通風式發(fā)酵罐。 =12% （ 2）生產(chǎn)能力的計算： 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、進出物料等輔助操作時間）。 75=。 24+ 52 = m3=230 m3 V’全 =V 全 發(fā)酵罐冷卻面積的計算 對檸檬酸發(fā)酵，每 1m3 發(fā)酵液，每 1h傳給冷卻器得最大熱量約為 6000kJ/(m3 （ 1）主要尺寸：列該攪拌器的各部尺寸與罐徑 D 有一定的比例關系，如下： 攪拌器葉徑 D/3=5/3=，取 d= 葉寬 B== = 弧長 l== = 底距 C=D/3=5/3= 盤徑 di== = 葉弦長 L== = 葉距 Y=D=5m 彎葉板厚 δ =12mm （ 2）轉速：取四檔攪拌，攪拌轉速 N 可根據(jù) 50 m3 罐，攪拌器直徑 m，轉速 n=110r/min,以等 PO/N 為標準放大求得 [4]： N2=N1(D1/D2)2/3=110 () 2/3=80(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。 發(fā)酵罐設備結構的工藝設計 （ 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計。 根據(jù) 發(fā)酵罐的實際情況，取管徑。 ⑥ 校核布置后冷卻管的實際傳熱面積： F 實 =π d 平均 L 實 = =169m2F= 可滿足要求。 發(fā)酵罐接管設計 （ 1）接管的長度 H 設計 取接管長度為 8 m。 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)酵罐總容積 （ m3）。封 +H180。簡 =2 2+2 = m3 比需要的種子罐容積 23 m3 大，可滿足設計要求。 硫酸銨貯罐 按前計算，硫酸銨總量按對接種量質量比 %，得硫酸銨用量： G=， 流加硫酸銨溶液為 40%，最終重度為 5kg/m3。現(xiàn)將發(fā)酵車間所選設備結果見表 5： 北京理工大學珠 海學院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設計 24 表 51 年產(chǎn) 10 萬噸檸檬酸工廠糖化、發(fā)酵車間設備一覽表 序號 設備名稱 規(guī)格與型號 臺數(shù) 材料 備注 1 發(fā)酵罐 公稱容積 200 m3， Φ 5000mm 40 1Gr18Ni9Ti 鋼 專業(yè) 設備 2 種子罐 公稱容積 30 m3， Φ 2400mm 13 A3 鋼 專業(yè) 設備 3 預過濾器 JLSYu 045 40 金屬鎳 專業(yè) 設備 4 蒸汽過濾器 JLSF035 40 金屬鎳 專業(yè) 設備 5 金屬過濾器 JLS045 40 金屬鎳 專業(yè) 設備 6 液化醪泵 IS8050200 1 機體鑄鐵 通用 設 備 7 硫酸銨溶液輸送泵 IS8050200 1 機體鑄鐵 通用 設備 8 種子液輸送泵 IS8050200 13 機體鑄鐵 通用 設備 9 發(fā)酵醪液輸送泵 IS8050200 13 機體鑄鐵 通用 設備 10 自來水輸送泵 IS8050200 1 機體鑄鐵 通用 設備 11 硫酸銨貯罐 V= m3 1 1Cr18Ni9Ti 鋼 非標準設備 12 發(fā)酵醪貯罐 V= m3 1 1Cr18Ni9Ti 鋼 非標準設備 13 調漿桶 V=6 m3 2 1Cr18Ni9Ti 鋼 專業(yè)設備 14 液化維持罐 V=12 m3 1 1Cr18Ni9Ti 鋼 專業(yè)設備 北京理工大學珠 海學院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設計 25 在本設計中，檸檬酸全廠的布局參考了某公司的各個車間的布局。車間布局包括三層樓?；叵胨哪陙碓?北京理工大學 珠海學院 的學習和生活，要衷心感謝這個學校為我們提供良 好的學習和生活環(huán)境，感謝四年來教授我知識的老師們，感謝給予我?guī)椭耐瑢W們。在此也對于北京理工大學珠海學院給予多方面的支持表示感謝。序號 名稱 單位 指標 備注1 工作壓力 MP a 0. 42 工作溫度 ℃ 32 ℃3 工作介質 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 剖視圖設計職責制圖校核審核簽字 日期發(fā)酵罐圖比例 1 : 1 5 0設計項目設計階段 初步設計A1第2 張 共4 張化工與材料學院06生物工程1班彭卡特 0 6 0 5 4 1 1 0 2 6年產(chǎn)10萬噸檸檬酸糖化、發(fā)酵車間的設計北京理工大學珠 海學院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設計 31 ABCDE1 2 3 4 5 6 7 8 99000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000720xx9000900090009000360