【正文】 在此也對(duì)于北京理工大學(xué)珠海學(xué)院給予多方面的支持表示感謝。車間布局包括三層樓。 硫酸銨貯罐 按前計(jì)算，硫酸銨總量按對(duì)接種量質(zhì)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。封 +H180。 發(fā)酵罐接管設(shè)計(jì) （ 1）接管的長(zhǎng)度 H 設(shè)計(jì) 取接管長(zhǎng)度為 8 m。 根據(jù) 發(fā)酵罐的實(shí)際情況，取管徑。 （ 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(guān)系，如下： 攪拌器葉徑 D/3=5/3=，取 d= 葉寬 B== = 弧長(zhǎng) l== = 底距 C=D/3=5/3= 盤徑 di== = 葉弦長(zhǎng) L== = 葉距 Y=D=5m 彎葉板厚 δ =12mm （ 2）轉(zhuǎn)速：取四檔攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速 N 可根據(jù) 50 m3 罐，攪拌器直徑 m，轉(zhuǎn)速 n=110r/min,以等 PO/N 為標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)攪拌發(fā)酵罐，攪拌軸功率的計(jì)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(jī)。 75=。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(dòng)的影響、通風(fēng)量增加的綜合能耗、生產(chǎn)的穩(wěn)定性及可重復(fù)性等因素，所以多數(shù)廠家目前仍延用機(jī)械攪拌通風(fēng)式發(fā)酵罐。 = F 出 =(m2)取 d 出 =(m) 無(wú)逢鋼管 φ 144mm 3 則 φ 內(nèi)徑 =132mm可以滿足要求。設(shè)料液滯留時(shí)間為30min。 ） 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(guò)程中蒸汽耗量的計(jì)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(jìn)塔溫 90℃，滅菌 130℃ 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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%。 (2) 液化完成的醪液由板式換熱器降溫至 35+1℃?zhèn)溆?。以確定產(chǎn)品 (一水產(chǎn)品或無(wú)水產(chǎn)品 )，再經(jīng)分離將檸檬酸晶粒從液相中分離出來(lái)，液相 (母液 )在分離后分別放至各級(jí)母液貯罐，根據(jù)其雜質(zhì)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(jī) [6]。 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(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 成品檸檬酸 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 操作工藝 原料的處理 根據(jù)發(fā)酵的要求，對(duì)薯干原料，采用直接粉碎、磨粉、調(diào)漿 、液化、連續(xù)滅菌的處理方法；以薯干原料生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)我國(guó)薯干粗料的特征，發(fā)酵工藝要求將薯干從平倉(cāng)運(yùn)至備料車間，經(jīng)過(guò)磁選裝置除去原料中含鐵雜質(zhì)，以保護(hù)設(shè)備。 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(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)。其中薯干含水 10%15%、淀粉 70%左右、蛋白質(zhì) 6%左右。檸檬酸在自然界中分布很廣，主要存在于檸 檬、柑橘 等。在 20 世紀(jì) 80 年代，由于出口的需要，我國(guó)的檸檬酸生產(chǎn)發(fā)展速度，已成為世界上檸檬酸生產(chǎn)量最大的國(guó)家。 醪液處理工序 檸檬酸發(fā)酵完成后，應(yīng)即時(shí)進(jìn)行熱處理，以滅活發(fā)酵，絮凝蛋白、提高收率，為提高設(shè)備利用率，增設(shè)醪液貯罐，通過(guò)熱交換器，及時(shí)將醪液加熱至 80℃后進(jìn)入醪液熱貯罐，再經(jīng)泵壓入過(guò)濾機(jī)，除掉固形物及菌體殘?jiān)?，將清醪液泵入下道工?[6]。α 淀粉酶用量按 8u/g 原料計(jì)算；有： 103 8247。 （ 95% 98%） =北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 淀粉質(zhì)原料年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸一水檸檬酸廠總物料衡算 即對(duì)生產(chǎn) 。 表 32 發(fā)酵車間蒸汽衡算 生產(chǎn) 工序 日用蒸汽量 (t/d) 平均蒸汽用量 (t/h) 年用蒸汽量 （ t/a） 培養(yǎng)基滅菌 10512 加熱發(fā)酵醪 123567 空罐滅菌 1050 合計(jì) 135129 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 發(fā)酵過(guò)程中的冷卻水耗量計(jì)算 已知發(fā)酵過(guò)程中的發(fā)酵熱為 6000 kJ/m3?h， 200 m3 的發(fā)酵罐一般裝料量為 180 m3（填充系數(shù)為 ），則 21QC)W tt? ?酵水（ = 8 60 00 18 0 8 (28 15 )???? =83077kg/h=已知 25 m3 的種子罐（填充系數(shù) ），裝料量為 m3 W 種子 = 6000 247。v =， 100℃飽和蒸汽熱焓量 I=100； D=Gc(t2t1)/(λ 1) =26900 (10050)247。 板式換熱器的選型 螺旋板式換熱器投資小 ， 效果好 ， 可以回收熱量 ， 經(jīng)濟(jì)實(shí)用 。則每天需糖液體積為 V 糖 。h)。 （ 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 渦而降低混北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 合與溶氧效果 [4]。 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） 種子罐個(gè)數(shù)確定：種子罐與發(fā)酵罐對(duì)應(yīng)上料。 種子罐型號(hào)確定 由上述計(jì)算，選用容積為 30m3 的 機(jī)械攪拌通風(fēng)式發(fā)酵罐作為種子罐。此基礎(chǔ)上，又做了一定的修補(bǔ)，因?yàn)闄幟仕釓S的廠區(qū)是上世紀(jì)建立的，布局以及各建筑的設(shè)計(jì)不盡合理，區(qū)的環(huán)境美化及工人的組織基本沒(méi)有。因?yàn)檫@些，我在北京理工大學(xué)珠海學(xué)院，積累了豐富的知識(shí)，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎伎寄芰?，為我今天的論文奠定了扎?shí)的基礎(chǔ)。7 、攪拌軸旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)與圖示方向一致，不可反轉(zhuǎn)。 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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Lett. 14:831– 836. 北京理工大學(xué)珠 海學(xué)院 20xx 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 謝 辭 歷經(jīng)幾個(gè)月的畢業(yè) 設(shè)計(jì) 結(jié)束了，大學(xué)四年的學(xué)習(xí)也即將隨之 落幕 。 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。封 + V180。 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。 =(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） 。 ( )＝ kW 查取合適電機(jī)。 24)D3 2+ = 52 10+π 53 2247。 192= t/d 則發(fā)酵初糖濃度為： 100%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。 24=固形物含量為 x=%，比熱容為 Cp=(kg ） 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。 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。 (% 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。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。 我國(guó)檸檬酸發(fā)酵工業(yè)在 1949 年以前是個(gè)空白。 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 。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。 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)。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。 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 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。 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 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 ? 。 60) 30= (2)設(shè)備數(shù)量的計(jì)算 n=V 有效 247。 φ = 247。其攪拌功率，比相同容積的通用發(fā)酵罐降低約 10%。 =； 富裕量： () 247。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。 = 冷卻管占有體積： V= = m3 ④ 長(zhǎng) Lo 和管組高度： Lo=247。 （ 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) =125mm11