【正文】 [18] and ． Unit Operations of Chemical Engineering, 3rd York:GcGrawHill，1976,Section 4。[4]王旭 禹鄭超．味精發(fā)酵生產(chǎn)工藝及其主要設(shè)備，高等函授學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1995（4）：4548。二級(jí)種子罐平均每天上5罐，需一級(jí)種子罐6個(gè)?？偅?m3大 ，可滿足設(shè)計(jì)要求。按通風(fēng)管計(jì)算，支管氣速為20~25m/s。①計(jì)算Rem[8] 式中 D——攪拌器直徑，D= N——攪拌器轉(zhuǎn)速， ρ——醪液密度，ρ=1050 kg/m3 μ——醪液粘度， μ=103N（1）發(fā)酵液量V1 式中 150——發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度（kg/m3） 48%——糖酸轉(zhuǎn)化率 80%——谷氨酸提取率 99%——除去倒灌率1%后的發(fā)酵成功率 112%——味精對(duì)谷氨酸的精制產(chǎn)率（2）發(fā)酵液配制需水解糖量G1 以純糖算， （3）二級(jí)種液量 V2 （4）二級(jí)種子培養(yǎng)液所需水解糖量 G2 式中 25——二級(jí)種液含糖量（kg/m3）（5）生產(chǎn)1000kg味精需水解糖總量G為： （6）耗用淀粉原料量 理論上，100kg淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄糖量為111kg，故理論上耗用的淀粉量G淀粉為：式中 80%——淀粉原料含純淀粉量 95%——淀粉糖轉(zhuǎn)化率（7）尿素耗用量 二級(jí)種液耗尿素量為V3發(fā)酵培養(yǎng)基耗尿素為V4（8）甘蔗糖蜜耗用量 二級(jí)種液耗用糖蜜量V5發(fā)酵培養(yǎng)基耗糖蜜量V6（9）氯化鉀耗量GKCl （10）磷酸氫二鈉（Na2HPO4對(duì)于發(fā)酵過(guò)程采用人工控制，檢測(cè)儀表不能及時(shí)反映罐內(nèi)參數(shù)變化，因而發(fā)酵進(jìn)程表現(xiàn)出波動(dòng)性，產(chǎn)酸率不穩(wěn)定。為保障全廠生產(chǎn)用水，還要設(shè)置供水站。H20)，具有旋光性，有D—型和L—型兩種光學(xué)異構(gòu)體。(4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。用于滅菌的工藝除采用連消塔—維持罐一噴淋冷卻系統(tǒng)外，還可采用噴射加熱器—維持管—真空冷卻系統(tǒng)或薄板換熱器滅菌系統(tǒng)。 （4）發(fā)酵培養(yǎng)基（g/L） 水解糖150，糖蜜4，尿素（總尿）40。平均溫差Δtm： 32℃ 32℃20℃ 27℃12 5代入 對(duì)公稱容量200 m3的發(fā)酵罐，每天裝5罐，每罐實(shí)際裝液量為換熱面積 （5）攪拌器計(jì)算 選用六彎葉渦輪攪拌器[6]。②接管直徑的確定：按排料管計(jì)算：該罐實(shí)裝醪量155m3，設(shè)4h之內(nèi)排空，則物料體積流量發(fā)酵醪流速取v=1m/s。封 罐體總高H39。Ⅶ 冷卻水管：由前知需冷卻熱量，冷卻水溫變化23℃ 27℃，水比熱容則耗水量W為：取水流速v=4m/s；則冷卻管直徑為⑧支座選型 選用支撐式支座（2）一級(jí)種子罐 ① 一級(jí)種子罐的選型 選用機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐② 一級(jí)種子罐容積和數(shù)量的確定 種子罐容積的確定：接種量按2%計(jì)算，則種子罐容積V種1為故選用公稱體積為100L的發(fā)酵罐，發(fā)酵罐的主要尺寸為：罐內(nèi)徑400mm，圓柱高800mm，封頭高125mm，罐體總高1050mm，圓柱部分容積100L，不計(jì)上封頭的容積112L，全容積123L，攪拌槳直徑135mm。⑦分過(guò)濾器高度： 味精廠發(fā)酵車間設(shè)備一覽表味精發(fā)酵車間設(shè)備見(jiàn)表3表3 15000t/a味精廠發(fā)酵車間設(shè)備一覽表位號(hào)設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)規(guī)格與型號(hào)材料備注F301311發(fā)酵罐11φ500010000mmA3鋼專業(yè)設(shè)備F321326二級(jí)種子罐6φ14002800mmA3鋼專業(yè)設(shè)備F331336一級(jí)種子罐6φ400800mmA3鋼專業(yè)設(shè)備R301311發(fā)酵罐分過(guò)濾器11φ12001800mmA3鋼專業(yè)設(shè)備R321326種子罐分過(guò)濾器6φ75520mmA3鋼專業(yè)設(shè)備R331336種子罐分過(guò)濾器6φ22150mmA3鋼專業(yè)設(shè)備參考文獻(xiàn)[1]張克旭．氨基酸發(fā)酵工藝學(xué)，中國(guó)輕工業(yè)出版社，1992：279280。[17]Lydersen B. K, D39。[7]黎潤(rùn)鐘．發(fā)酵工廠設(shè)備，中國(guó)輕工業(yè)出版社，1991。能滿足生產(chǎn)要求?！妫?平均溫差：發(fā)酵溫度32℃；水初溫20~23℃，取23℃；水終溫27℃，則平均溫差：Ⅳ 需冷卻面積F： Ⅴ 核算夾套冷卻面積：按靜止液深確定夾套高度： 靜止液體浸沒(méi)筒體高度 ： 液深 ： 夾套可能實(shí)現(xiàn)的冷卻面積為封頭表標(biāo)面積S封與圓筒被液體浸沒(méi)的筒體為表面積S筒之和：夾套高度應(yīng)不高于動(dòng)態(tài)時(shí)的液面高度，因高于液面的傳熱面積，并沒(méi)有起多少冷卻作用。利用氣態(tài)方程式計(jì)算工作狀態(tài)下的風(fēng)量Qf[8]取風(fēng)速v=25m/s，則風(fēng)管截面積Ff為則氣管直徑d氣為：因通風(fēng)管也是排料管，故取兩者的大值。 ②擋板：本罐因有扶梯和豎式冷卻蛇管，故不設(shè)擋板 ③密封方式：本罐采用雙面機(jī)械密封方式，處理軸與罐的動(dòng)靜問(wèn)題。具體計(jì)算結(jié)果如表2物料名稱生產(chǎn)1t味精（100%）的物料量15000t/a味精生產(chǎn)的物料量每日物料量發(fā)酵液（m3）105783二級(jí)種液（m3）4695發(fā)酵水解用糖（kg）2349107105二級(jí)種培養(yǎng)用糖（kg）105水解糖總量（kg）107105淀粉(kg)107105尿素（或液氨）106104糖蜜（kg）1063495氯化鉀（kg）105磷酸氫二鈉（kg）104硫酸鎂（kg）105479泡敵（kg）105470植物油（kg）1051175谷氨酸（kg）89310744650表2 15000t/a味精廠發(fā)酵車間的物料衡算 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 發(fā)酵罐 （1）發(fā)酵罐的選型 選用機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐（2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 ①發(fā)酵罐容積的確定：選用200m3罐 ②生產(chǎn)能力的計(jì)算：現(xiàn)每天生產(chǎn)99%純度的味精50t，谷氨酸的發(fā)酵周期為48h(包括發(fā)酵罐清洗、滅菌、進(jìn)出物料等輔助操作時(shí)間)。在北方地區(qū)由于空氣濕度小、溫度低，還可采用空氣壓縮、冷卻過(guò)濾流程，省去一級(jí)冷卻設(shè)備［4］?？諝饩N原料空氣壓縮機(jī)預(yù)處理斜面培養(yǎng)搖瓶擴(kuò)大培養(yǎng)冷卻水解除鐵離心沉淀發(fā)酵配料過(guò)濾氣液分離種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)過(guò)濾淀粉水解糖過(guò)濾除菌脫色濃縮結(jié)晶離心等電點(diǎn)調(diào)節(jié)過(guò)濾干燥大結(jié)晶干燥母液小結(jié)晶粗谷氨酸拌鹽粉碎粗谷氨酸 成品味精粉狀味精離子交換處理溶解粗谷氨酸溶液中和制味精 圖1 味精生產(chǎn)總工藝流程圖 原料預(yù)處理及淀粉水解糖制備 原料的預(yù)處理此工藝操作的目的在于初步破壞原料結(jié)構(gòu)，以便提高原料的利用率，同時(shí)去除固體雜質(zhì)，防止機(jī)器磨損。早期味精是由酸法水解蛋白質(zhì)進(jìn)行制造的，自從1956年日本協(xié)和發(fā)酵公司用發(fā)酵法生產(chǎn)以后，發(fā)酵法生產(chǎn)迅速發(fā)展，目前世界各國(guó)均以此法進(jìn)行生產(chǎn)。1 味精生產(chǎn)工藝 味精生產(chǎn)工藝概述味精生產(chǎn)全過(guò)程可劃分為四個(gè)工藝階段:(1)原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制備。 種子擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵種子擴(kuò)大培養(yǎng)為保證谷氨酸發(fā)酵過(guò)程所需的大量種子，發(fā)酵車間內(nèi)設(shè)置有種子站，完成生產(chǎn)菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)任務(wù)。也有的廠家使用氣流干燥技術(shù)，生產(chǎn)量大，干燥速度快，干燥時(shí)間短，但干燥過(guò)程對(duì)味精光澤和外形有影響，同時(shí)廠房建筑要求較高，這樣均不如振動(dòng)式干燥床應(yīng)用效果好[4]。采用豎式蛇管換熱器，取經(jīng)驗(yàn)值K=500 kJ/(m3（8）設(shè)備材料的選擇[10]選用A3鋼制作，以降低設(shè)備費(fèi)用。③主要尺寸的確定 種子罐仍采用幾何相似的機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。通風(fēng)管管徑計(jì)算：，發(fā)酵溫度t=32℃，風(fēng)速v=20m/s，常壓下t0=20℃，送風(fēng)量V為：將通風(fēng)換算成工作狀態(tài)，求通風(fēng)管直徑d1圓整，查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》，P313表12，無(wú)縫鋼管(YB23170)，管徑采用253mm ,內(nèi)徑2523=19 mm大于12 mm，可滿足生產(chǎn)要求。圓整倒推薦值：D過(guò)濾器=1200mm③分過(guò)濾器的壁厚：設(shè)計(jì)壓力P=取S=6mm。[14]許贛榮．發(fā)酵生物技術(shù)專業(yè)英語(yǔ)，中國(guó)輕工業(yè)出版社，2004。5%過(guò)濾和罐裝損失：啤酒量的3。[10]華南工學(xué)院，發(fā)酵工程與設(shè)備，北京輕工業(yè)出版社，1981。能滿足生產(chǎn)要求。Ⅲ 攪拌軸功率的計(jì)算 淀粉水解糖液低濃度細(xì)菌醪，可視為牛頓流體。種子罐冷卻方式采用夾套冷卻。由上式得：查金屬材料表選取φ894mm無(wú)縫管[9]， ，認(rèn)為可滿足要求。③發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定：公稱體積為200m3的發(fā)酵罐，總體積為230 m3 取公稱體積200 m3 發(fā)酵罐11個(gè)，其中一個(gè)留作備用。 谷氨酸制取味精及味精成品加工精制車間加工的谷氨酸產(chǎn)品為谷氨酸單鈉，即味精。盤磨機(jī)廣泛用于磨碎大米、玉米、豆類等物料，而錘式粉碎機(jī)應(yīng)用于薯干等脆性原料的中碎和細(xì)碎作用，輥式粉碎機(jī)主要用于粒狀物料的中碎和細(xì)碎［3］。設(shè)計(jì)內(nèi)容為，了解味精生產(chǎn)中的原料預(yù)處理、發(fā)酵、提取部分的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)流程，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇發(fā)酵工段合適的生產(chǎn)流程，并對(duì)流程中的原料進(jìn)行物料衡算、熱量衡算及設(shè)備的選擇。最后，畫出發(fā)酵工段的工藝流程圖和平面布置圖。 淀粉水解糖制備在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過(guò)程稱為淀粉的糖化，所制得的糖液稱為淀粉水解糖。粗品經(jīng)提純、加工、包裝，得到成品。實(shí)際產(chǎn)量驗(yàn)算：富裕量 能滿足產(chǎn)量要求（3）主要尺寸的計(jì)算：取高徑比 H：D=2：1[6] 則有：H=2D；解方程得： 取D=5mH=2D=10m；封頭高： 封頭容積 ：V封=（m3）圓柱部分容積：V筒=197m3驗(yàn)算全容積V全：V全=V’全符合設(shè)計(jì)要求，可行?，F(xiàn)取豎蛇管圈端部U型彎管曲徑為300mm，則兩直管距離為600mm，兩端彎管總長(zhǎng)度為：Ⅲ 冷卻管總長(zhǎng)度L計(jì)算：由前知冷卻管總面積現(xiàn)取無(wú)縫鋼管φ894mm，每米長(zhǎng)冷卻面積為則:冷卻管占有體積：Ⅳ 每組管長(zhǎng)L0和管組高度：另需連接管8m：可排豎式直蛇管的高度，設(shè)為靜液面高度，下部可伸入封頭250mm。 （1）二級(jí)種子罐容積和數(shù)量的確定 ①二級(jí)種子罐容積的確定：接種量為2%計(jì)算，則種子罐容積V種2為：式中 V總——發(fā)酵罐總?cè)莘e（m3）② 二級(jí)種子罐個(gè)數(shù)的確定：種子罐與發(fā)酵罐對(duì)應(yīng)上料。i 計(jì)算Rem[8]式中 D——攪拌器直徑，D= N——攪拌器轉(zhuǎn)速， ρ——醪液密度，ρ=1050 kg/m3 μ——醪液粘度， μ=103N數(shù)量與一級(jí)種子罐數(shù)量一致，共6只。[11]何銘新等．機(jī)械制圖，高等教育出版社，1997。5%三，設(shè)計(jì)任務(wù)：1確定原料配比2進(jìn)行方法論證，確定生產(chǎn)方案，生產(chǎn)工藝3確定原料的配比和生產(chǎn)方案進(jìn)行物料和熱量衡算，列出啤酒生產(chǎn)的衡算表4，進(jìn)行設(shè)備計(jì)算：確定發(fā)酵罐的體積和高徑比，計(jì)算其尺寸5．畫出整個(gè)發(fā)酵車間帶控制點(diǎn)的工藝圖（CAD 電子文本）6．畫出發(fā)酵罐的設(shè)備圖