【文章內容簡介】 果，可求得 135000t/a 味精廠發(fā)酵車間的物料平衡計算。 具體計算結果如表 2 物料名稱 生產 1t 味精（ 100%）的物料量 5000t/a 味精生產的物料量 每日物料量 發(fā)酵液（ m3） 105 1827 二級種液（ m3） 10955 發(fā)酵水解用糖（ kg） 2349 107 105 二級種培養(yǎng)用糖（ kg） 105 水解糖總量（ kg） 107 105 淀粉 (kg) 107 105 尿素（或液氨） 107 104 糖蜜（ kg） 106 8155 氯化鉀（ kg） 105 磷酸氫二鈉（ kg） 105 味精廠設計 13 表 2 5000t/a 味精廠發(fā)酵車間的物料衡算 第 4 章 設備設計與選型 發(fā)酵罐 （ 1）發(fā)酵罐的選型 選用機械渦輪攪拌通風發(fā)酵罐 （ 2）生產能力、數量和容積的確定 ① 發(fā)酵罐容積的確定：選用 200m3罐 ② 生產能力的計算：現每天生產 99%純度的味精 120t，谷氨酸 的發(fā)酵周期為 48h(包括發(fā)酵罐清洗、滅菌、進出物料等輔助操作時間 )。則每天需糖液體積為 V 糖 。每天產純度為 99%的味精 120t，每噸 100%的味精需糖液 ? ?3m1 8 6 0 . 4% ????糖V 設發(fā)酵罐的填充系數φ =70%；則每天需要發(fā)酵需要發(fā)酵罐的總體積為 V0（發(fā)酵周期為 48h）。 ? ?30 m2 6 5 7 . 8 6 0 . 4/ ??? φ糖VV ③ 發(fā)酵罐個數的確定：公稱體積為 200m3的發(fā)酵罐，總體積為 230 m3 硫酸鎂（ kg） 105 泡敵（ kg） 105 植物油（ kg） 105 谷氨酸（ kg） 893 107 104183 味精廠設計 14 ? ?個φ τ總 16. 1824230481860 . 424V 01 ?? ???? VN 取公稱體積 200 m3 發(fā)酵罐 17 個，其中一個留作備用。 實際產量驗算： ? ?at / 7 3 8 53 0 0% 3 0 ??? ?? 富裕量 % ?? 能滿足產量要求 （ 3）主要尺寸的計算：取高徑比 H： D=2： 1[6] ；封筒全 32 3 0 m2 ??? VVV 則有： 2 3 022427 8 32 ????? DDDV π全 H=2D； 解方程得： 33 ?? DD ? ?mD 00 03 ?? 取 D=5m H=2D=10m； 封頭高： ? ?mmhhH ba 1 3 0 0???封 封頭容積 ： V 封 =（ m3） 圓柱部分容積： V 筒 =197m3 驗算全容積 V 全 ： 味精廠設計 15 ? ? 2 9 72 ?????? 封筒‘全 VVV V 全 =V’ 全 符合設計要求，可 行。 （ 4）冷卻面積的計算 對谷氨酸發(fā)酵，每 1m3 發(fā)酵液、每 1h 傳給冷卻器的最大熱量約為 6000kJ/(m3 h) [5]。 采 用 豎 式 蛇 管 換 熱 器 ， 取 經 驗 值 K= 500 kJ/(m3 h℃ ) [8]。 平均溫差Δ tm： 2121mttlntttΔΔΔΔΔ ?? 32℃ 32℃ 20℃ 27℃ 12 5 代入 ℃Δ 8512ln 512t m ??? 對公稱容量 200 m3的發(fā)酵罐，每天裝 12 罐，每罐實際裝液量為 ? ?315512 m? 換熱面積 ? ? 1556 0 0 mtK QFm ??????? Δ （ 5）攪拌器計算 選用六彎葉渦輪攪拌器 [6]。 該攪拌器的各部分尺寸與罐徑 D 有一定比例關系 攪拌器葉徑 味精廠設計 16 ? ?mDD i ??? 取 d=（ m） 葉寬 ： ? ?mdB ???? 弧長： ? ?mdl 7 7 ???? 底距： ? ?mDC ??? 盤踞 ： ? ?mDd ii ???? 葉弦長： ? ?mDL i ???? 葉距 ： ? ?mDY 5?? 彎葉板厚： δ =12（ mm） 取兩擋攪拌，攪拌轉速 N2可根據 50m3罐，攪拌直徑 ，轉速 N1=110r/min。以等 P0/V 為基準 [6]放大求得： ? ?m in/ 1 03/23/22112rDDNN?????????????????? （ 6）攪拌軸功率的計算 淀粉水解糖液低濃度細菌醪，可視為牛頓流體。 ① 計算 Rem[8] μ ρNDm 2Re ? 味精廠設計 17 式中 D—— 攪拌器直徑， D= N—— 攪拌器轉速， ? ?srN / ?? ρ —— 醪液密度，ρ =1050 kg/m3 μ —— 醪液粘度， μ = 103N s/m2 將數代入上式： 4632 ＞??? ??? ?m 視為湍流，則攪拌功率準數 Np= ② 計算不通氣時的攪拌軸功率 P0： ρ530 DNNP P? 式中 Np—— 在湍 流攪拌狀態(tài)時其值為常數 N—— 攪拌轉速， N=80r/min= D—— 攪拌器直徑， D= ρ —— 醪液密度，ρ =1050kg/m3 代入上式： kWWP 10 35339。0??? ???? 兩擋攪拌： kWPP 39。00 ?? ③ 計算通風時的軸功率 Pg ? ?kWQ NDPP g ??????????? ? 式中 P0 —— 不 通 風 時 攪 拌 軸 功 率 （ kW ），4220 ???P N—— 軸轉速， N=80r/min D—— 攪拌器直徑（ cm）， D3= 106= 106 Q —— 通風量（ ml/min ）， 設 通 風 比VVm=~，取低限，如通風量變大， Pg 會小，為安全。味精廠設計 18 現取 ； 則 Q=155 106= 107（ ml/min） ? ? ???Q 代入上式： ? ?kWP g ????????? ??????? ? ④ 求電機功率 P 電： 321 g ?? ???電P 采用三角帶傳動η 1=；滾動軸承η 2=，滑動軸承η 3=；端面密封增加功率為 1%[7]；代入公式數值得： ? ?kWP 7 8 . 6 9 . 1 ?????電 （ 7）設備結構的工藝計算 ① 空氣分布器：本罐采用單管進風，風管直徑φ 133 4mm。 ② 擋板：本罐因有扶 梯和豎式冷卻蛇管，故不設擋板 ③ 密封方式：本罐采用雙面機械密封方式，處理軸與罐的動靜問題。 ④ 冷卻管布置：采用豎式蛇管 [7] Ⅰ 最高負荷下的耗水量 W 式中 Q 總 —— 每 1m3醪液在發(fā)酵最旺盛時， 1h 的發(fā)熱量與醪液總體積的乘積 ? ?hkJQ / 5 56 0 0 6?????總 cp—— 冷卻水的比熱容， （ kg K） t2—— 冷卻水終溫， t2=27℃ t1—— 冷卻水初溫， t1=20℃ ? ?12 ttc QW P ?? 總味精廠設計 19 將各值代入上式 ? ?? ? ? ?skghkgW/56??????? 冷卻水體積流量為 102m3/s，取冷卻水在豎直蛇管中的流速為 1m/s，根據流體力學方程式，冷卻管總截面積 S 總為： vWS ?總 式中 W—— 冷卻水體積流量， W= 102m3/s V—— 冷卻水流速， v=1m/s 代入上式： ? ?222 ?? ????總S 進水總管直徑 ： ? ? 2 ???? ?總總 Sd Ⅱ 冷卻管組數和管徑：設冷卻管總表面積為 S 總 ，管徑 d0，組數為 n，則： 取 n=8，求管徑。由上式得： ? ?mnSd 20?? ?????總 查金屬材 料表選取 φ 89 4mm 無縫管 [9] ， mmd 81?內 mkgg /? ， 0dd ?內 ，認為可滿足要求， 80mm?平均d 。 現取豎蛇管圈端部 U 型彎管曲徑為 300mm，則兩直管距離為 600mm，兩端彎管總長度為 0l ： 味精廠設計 20 ? ?mmDl ???? ? Ⅲ 冷卻管總長度 L 計算：由前知冷卻管總面積 mF ? 現取無縫鋼管φ 89 4mm，每米長冷 卻面積為 ? ?20 mF ???? 則 : ? ?mFFL 9 3 3 20 ??? 冷卻管占有體積： ? ?32 mV ???? Ⅳ 每組管長 L0和管組高度： ? ?mnLL 3 00 ??? 另需連接管 8m： ? ?mLL 9 3 889 3 08 ?????實 可排豎式直蛇管的高度，設為靜液面高度，下部可伸入 封頭 250mm。設發(fā)酵罐內附件占有體積為 ，則：總占有體積為 ? ?3m1 6 1 . 5 5 ???? ??? 附件管液總 VVVV 則筒體部分液深為： ? ?mS VV 2 ????? 封總 豎式蛇管總高 ? ? ???管H 又兩端彎管總長 mml 18840 ? ，兩端彎管總高為 600mm， 則直管部分高度： ? ?mmHh 71006007700600 ????? 管 味精廠設計 21 則一圈管長： ? ?mmlhl 1 6 0 8 41 8 8 47 1 0 022 0 ?????? Ⅴ 每組管子圈數 n0： ? ? ??? lLn