【文章內(nèi)容簡介】 體積為： =(L)⑷ %，消泡劑的量為：%(w/v)=(kg)，其體積為： =(L)⑸ 發(fā)酵過程從排風(fēng)帶走的水分：進(jìn)風(fēng)25176。C，相對濕度 =70%，水蒸汽分壓18㎜Hg(1mmHg=)排風(fēng)32176。C，相對濕度 =100%，水蒸汽分壓27㎜Hg，(表壓)(1大氣壓=101325 Pa)，(表壓)，出空氣的濕含量差：X出－X進(jìn)=－=(kg水/kg絕干空氣)通風(fēng)比 1:， 帶走水量： 6036=(kg)式中 ：176。C時干空氣密度(kg/m3)過程分析：放殘留及其他損失：5300kg.6 發(fā)酵終止時的數(shù)量： ＋＋＋－－5300=(kg)⑺ 衡算結(jié)果匯總：，連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序的物料衡算總列見表5： 表5 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序物料衡算匯總進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(tǒng)項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉對應(yīng)的物料 /kgt/d項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉對應(yīng)的物料/kgt/d24%糖液發(fā)酵液玉米漿甘蔗糖蜜無機(jī)鹽空氣帶走水量配料水1005滅菌過程進(jìn)汽水接種量過程分析、放罐及殘留及其它損失液氨消泡劑累計(jì)累計(jì) 谷氨酸提取工序的物料衡算按1000kg工業(yè)淀粉計(jì)算：1 發(fā)酵液數(shù)量：，.⑵ 加98%硫酸量：%(w/v) %=(kg)98%，故其體積為： =(L)⑶ 谷氨酸產(chǎn)量：① 分離前谷氨酸量：100%Glu量： %(w/v)=(kg)② 分離后谷氨酸量：100%的Glu量： 94%=(kg) 90%的Glu量： =(kg) 其中 ： 94%為Glu提取率.⑷ 母液數(shù)量：： =(L)，⑸ 谷氨酸分離洗水量： 20%=(kg)， L⑹ 母液回收過程中用水以及酸、堿等數(shù)量： +－－－=(kg)⑺ 物料衡算結(jié)果：根據(jù)以上計(jì)算， ，谷氨酸提取工序物料衡算匯總見表6： 表6 谷氨酸提取工序物料衡算匯總進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(tǒng)項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉之匹配物料(kg)t/d項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉之匹配物料(kg)t/d發(fā)酵液90%谷氨酸H2SO4母液分離用水回收加水累計(jì)累計(jì) 精制工序的物料衡算⑴ 谷氨酸數(shù)量： 100%Glu ， 90%Glu ⑵ Na2CO3量： %=(kg)⑶ 加活性炭量： %=(kg)⑷ 中和液數(shù)量： =(L)=(kg)式中 ： %(w/v)MSG溶液的相對密度(20176。C)⑸ 中和加水量：－－－=(kg)⑹ 產(chǎn)MSG量： 產(chǎn)100%MSG量，精制收率95%，產(chǎn)100%MSG量為：95%=(kg)⑺ 產(chǎn)母液量： 母液平均含MSG量25%(w/v).=(L) ，則其質(zhì)量為： =(kg)⑻ 廢濕活性炭數(shù)量：濕炭含水75% =(kg)⑼ MSG分離調(diào)水洗水量： 5%=(kg)⑽ 中和脫色液在結(jié)晶蒸發(fā)過程中蒸發(fā)出的水量：＋－－－=(kg)⑾ 物料衡算匯總： ，精制工序的物料衡算匯總見表7：表7 精制工序物料衡算匯總表進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(tǒng)項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉及匹配物料(kg)t/d項(xiàng)目 1t工業(yè)淀粉之匹配物料(kg)t/d90% Glu100% GluNa2CO3母液活性炭廢炭中和加水蒸發(fā)水量分離洗水量累計(jì)累計(jì) 熱量衡算熱量衡算是根據(jù)能量守恒定律建立起來的熱平衡方程表示如下： Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5＋Q6[7] 式中： Q1—物料帶入的熱量 (J) Q2—蒸汽熱量(J) Q3—各種熱效應(yīng)，如發(fā)酵熱，稀釋熱，溶解熱等(J) Q4—物料帶走熱量(J) Q5—消耗設(shè)備上熱量(J) Q6—設(shè)備向外界散失熱量(J) 液化工序熱量衡算⑴ 液化加熱蒸汽量：加熱蒸汽消耗量(D)可按下式計(jì)算：D=式中： G—淀粉漿量(kg/h) C—淀粉漿比熱容[KJ/(kg176。C)] t1—漿料初溫(20＋273=293K) t2—液化溫度(90＋273=371K)I—加熱蒸汽焓2730KJ/kg() λ—加熱蒸汽凝結(jié)水的焓，(用內(nèi)差法求得。176。C時λ=，100176。)① 淀粉漿量G：根據(jù)物料衡算，連續(xù)液化 = (t/h)，加為1：，粉漿量為 1000=14910(kg/h)② 粉漿干物質(zhì)濃度： 100%=%③ 粉漿比熱C可按下式計(jì)算：C=C0＋C水[7] 式中： C0—淀粉質(zhì)比熱容， KJ/(kg176。C) X—粉漿干物質(zhì)含量 %. C水—水的比熱容， KJ/(kg176。C)C=＋=[KJ/(kg176。C)]④ 蒸汽用量：D==(kg/h)⑵ 滅酶用蒸汽量： 滅酶時將液化液由90176。C加熱至100176。C，在100176。C時的λ為419KJ/KG D滅==(kg/h) 要求在20min內(nèi)使液化液由90176。C升溫至100176。C，則蒸汽高峰量為：=(kg/h)以上兩項(xiàng)合計(jì)，＋=(kg/h)=(t/h)每日用量 24=(t/d)高峰量 +=(kg/h)⑶ 液化液冷卻用水：使用板框換熱器，將物料由100176。C降至65176。C，使用二次水，冷卻水進(jìn)口溫度20176。C，176。C，需冷卻水量(W)為： W==(kg/h)(t/d) 糖化工序熱量衡算⑴ 日產(chǎn)24%即： =(m3)，糖化操作周期30h其中糖化時間25h，糖化罐300 m3，裝料200m3，需糖化罐數(shù)： =(臺)取3臺.⑵ 液化液冷卻用水：使用板式換熱器，使糖化液(經(jīng)滅后)由85176。C降至60176。C，用二次水冷卻，冷卻水進(jìn)口溫度為20176。C，出口溫度為45176。C，平均用水量為： W==(kg/h)要求在2 h內(nèi)把200 m3液糖液冷卻到40176。C，高峰用水量為： =(kg/h)每日糖化罐同時運(yùn)轉(zhuǎn)：==2(罐)每投放料罐次： ==2(罐)每日冷卻水用量：22=(t/d) 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算⑴ 培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量：國內(nèi)大多采用的發(fā)酵罐體積為200 m3。200 ，每罐產(chǎn)100%MSG量： 20011%94%95%=(t/d)，日產(chǎn)100%(其中發(fā)酵時間32 h)需發(fā)酵罐臺數(shù)：=(臺)取7臺.每罐初始體積140 ，滅菌前培養(yǎng)基含糖19%，其數(shù)量： =(t)每日投(放)料罐次= 取4罐次。=(罐)取6罐次。(表壓)I=2743 KJ/kg，使用板式換熱器將物料由20176。C預(yù)熱至75176。C，再加熱至120176。C，冷卻水由20176。C升到45176。C。每罐滅菌時間3h，輸料流量： =(t/h)消毒滅菌用蒸汽量(D)： D==3212(kg/h)≈(t/h)式中：， [KJ/(kg176。C)]每天用蒸汽量： 34=(t/d) 高峰用蒸汽量：6=(t/h)平均用蒸汽量：(t/h)⑵ 培養(yǎng)液冷卻用水量：由120176。C熱料通過與生料熱交換，降至80176。C，再用水冷卻至35176。C，冷卻水由20176。C升至45176。C，計(jì)算冷卻水量(W)： W==68896(kg/h)=69(t/h)全天用水量： 6934=828(t/d)⑶ 發(fā)酵罐空罐滅菌蒸汽量：① 發(fā)酵罐體加熱：200m3，冷卻排管重6t， KJ/(kg176。C)[8]， mPa(表壓)蒸汽滅菌， mPa(表壓)下由20176。C升至127176。C，其蒸汽量為： =986(kg)② 填充發(fā)酵罐空間的蒸汽量：因200 m3發(fā)酵罐的全容積大于200 m3，考慮到罐內(nèi)之排管，攪拌器等所占之空間罐之自由空間仍按200 m3計(jì)算，填充空間需蒸汽量： D空=Vρ=200=(kg)式中 ： V—發(fā)酵罐全容積(m3) ρ—加熱蒸汽的密度(kg/ m3) mPa(表壓)③ 滅菌過程的熱功當(dāng)量損失：輻射與對流聯(lián)合給熱系數(shù)α，罐外壁溫度70176。C。α=＋(70－20)=[kg/(m3h176。C)] 200m3發(fā)酵罐的表面積為201㎡，耗用蒸汽量： D損==(kg)④ 罐壁附著洗滌水升溫的蒸汽消耗： =(kg) 式中： —附壁水平均厚度(1mm) 1000—水密度 (kg/m3)⑤ 滅菌過程蒸汽滲漏，取總汽消耗量的5%，空罐滅菌蒸汽消耗量。 =(kg/h) h，用蒸汽量： =(kg/罐) 每日用蒸汽量： 4=(kg/d)平均用蒸汽量： =(kg/h)高峰用蒸汽量：6=(t/h)⑥ 發(fā)酵過程產(chǎn)生的熱量及冷卻用水量：發(fā)酵過程的熱量計(jì)算有下列幾種方法：1 通過計(jì)算生化反應(yīng)來計(jì)算發(fā)酵熱Q總 Q總=生物合成熱+攪拌熱汽化熱生物合成熱可通過下列方程計(jì)算：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2813KJ C6H12O6+NH3+→C5H9O4N+CO2++890KJ攪拌器=860P(P—攪拌功率，KW)汽化熱=空氣流量(m3/h)(I出－I進(jìn))ρ式中：I出，I進(jìn)—進(jìn)出之空氣熱焓(KJ/Kg趕空氣)ρ—空氣密度⑵ 通過燃燒熱進(jìn)行計(jì)算：Q總= 有關(guān)物料的燃燒熱：葡萄糖：15633KJ/Kg 谷氨酸：15424KJ/Kg玉米漿：12289KJ/Kg 菌 體：20900KJ/Kg 以發(fā)酵6—12小時耗糖速率最快，為放熱高峰。通過冷卻水帶走的熱量進(jìn)行計(jì)算：在最熱季節(jié)，發(fā)酵放熱高峰期，測定冷卻水量及進(jìn)出口溫度，然后即可算出最大發(fā)熱量Q最大， [KJ/(m3h)]Q最大=⑶ 通過發(fā)酵液溫度升高進(jìn)行計(jì)算：關(guān)閉冷卻水觀察罐內(nèi)發(fā)酵液溫度升高，用下式計(jì)算Q最大 Q最大=[KJ/(m3h)]式中： G—發(fā)酵液重量(kg) C—發(fā)酵液比熱容[KJ/(kg176。C) t—1h內(nèi)發(fā)酵液溫度升高數(shù)(176。C) G1—設(shè)備筒體的重量(kg) C1—設(shè)備筒體的比熱容[KJ/(m3h)] V—發(fā)酵液體積(m3)以上四種方法，以(3)(4)比較簡單使用。根據(jù)部分味精廠的實(shí)測和經(jīng)驗(yàn)數(shù)，104 KJ/(m3h)200 m3發(fā)酵罐，裝料量140 m3使用新鮮水，冷卻水進(jìn)口溫度10176。C，出口溫度20176。C，冷卻水用量(W)：W==100500(kg/h)=100(t/h)日運(yùn)轉(zhuǎn)6臺，高峰用水量：1006=600(t/h)日用水量： 60024=11520(t/d)平均用水量： =480(t/h)式中： —各罐發(fā)熱狀況均衡系數(shù) 谷氨酸提取工序冷量衡算等電罐200 m3，裝液量146m3。由30176。C降至5176。C，降溫速度2176。C/h，基冷量為：1461032=(KJ/h)式中：—發(fā)酵液比熱容[KJ/(kg176。C)]中和時 H2SO4對水的溶解熱為92KJ/mol，6h加98% H2SO411620kg，其溶解熱為： 92=(KJ)(可忽略) =333(kw)每天運(yùn)轉(zhuǎn)6臺，總制冷量： 3336=1998(kw)，日產(chǎn)100%，選用25 m3強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)結(jié)晶罐，濃縮結(jié)晶罐操作周期24h，其中輔助時間4 h，每罐產(chǎn)100%MSG10噸，需結(jié)晶罐臺數(shù)：=(臺) 取9臺.式中： —每罐投入的晶種量(t)⑴ 熱平衡與計(jì)算加熱蒸汽量： 每罐投入40g/dl的中和脫色液(俗稱原液)23 m3，流加30g/dl母液32 m3，過程中加水6 m3，在70176。C下真空蒸發(fā)結(jié)晶，濃縮3h，育晶17h，放料數(shù)量20 m3熱量衡算：①來料帶入熱量：進(jìn)料溫度35176。C， KJ/(kg176。C)。Q來料 =(23＋32)35103=106式中 ：—脫色液濃度(g/dl) —母液濃度(g/dl)② 加水帶入熱量：Q來水=635103=(KJ)③ 晶種帶入熱量： KJ/(kg176。C) Q來晶=160020=(KJ)④ 結(jié)晶放熱：Q晶熱==(KJ)⑤ 母液帶走熱量：分離母液12 m3， KJ/(kg176。C).Q=1510370=(KJ)⑥ 隨二次蒸汽帶走熱量：Q二蒸=(KJ)式中： 20—結(jié)晶罐放罐時的結(jié)晶液量(m3) 2620—70176。C蒸汽焓(KJ/kg)⑦ 隨結(jié)晶MSG帶走熱量：Q出晶=1010370=(KJ)需外界供給熱量： Q=(Q母＋Q二蒸＋Q出晶)－(Q來料＋Q來水＋Q來晶＋Q晶熱)=(＋＋)－(＋＋＋)=107