【文章內(nèi)容簡介】 （10）磷酸氫二鈉（Na2HPO47H2O）耗量G3 （11）硫酸鎂（MgSO47H2O）用量G4 （12）消泡劑（泡敵）耗用量G5 （13）植物油耗用量 G6 （14）谷氨酸（麩酸）量 發(fā)酵液谷氨酸含量為：實(shí)際生產(chǎn)的谷氨酸（提取率90%）為：由上述生產(chǎn)1000kg味精（100%純度）的物料衡算結(jié)果，可求得60000t/a味精廠發(fā)酵車間的物料平衡計(jì)算。具體計(jì)算結(jié)果如表42表42 15000t/a味精廠發(fā)酵車間的物料衡算物料名稱生產(chǎn)1t味精（100%）的物料量60000t/a味精生產(chǎn)的物料量每日物料量發(fā)酵液（m3）1051382二級(jí)種液（m3）104發(fā)酵水解用糖（kg）1520107105二級(jí)種培養(yǎng)用糖（kg）106水解糖總量（kg）107105淀粉(kg)107105尿素（或液氨）（kg）107104糖蜜（kg）1067740氯化鉀（kg）1051106磷酸氫二鈉（kg）104硫酸鎂（kg）105896泡敵（kg）1051382植物油（kg）1052074谷氨酸（kg）107105 1 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300m3罐 ②生產(chǎn)能力的計(jì)算：每噸100%純度的味精需要谷氨酸的發(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)。V1 =；生產(chǎn)60000t/105 m3 ；每年工作300天，每天需糖液體積V糖 ：設(shè)發(fā)酵罐的填充系數(shù)φ=80%；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40h）?，F(xiàn)選用公稱容量為300 m3 機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，其全容量為330 m3 。③發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定：公稱體積為300m3的發(fā)酵罐，總體積為330 m3 每天需要330 m3 發(fā)酵罐N0個(gè)： N0 =247。330=6個(gè)共需要的發(fā)酵罐數(shù)： 取公稱體積300 m3 發(fā)酵罐12個(gè)，其中一個(gè)留作備用。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 則有：H=2D；解方程得： 取D=H=2D=；封頭高： 封頭容積 ：V封=（m3）圓柱部分容積：V筒= m3驗(yàn)算全容積V全：V全=V’全符合設(shè)計(jì)要求，可行。（4）冷卻面積的計(jì)算 對(duì)谷氨酸發(fā)酵，每1m3發(fā)酵液、6000kJ/(m3h) [5]。采用豎式蛇管換熱器，取經(jīng)驗(yàn)值K=500 kJ/(m3h℃) 。平均溫差Δtm： 32℃ 32℃20℃ 27℃ 12 5代入 對(duì)公稱容量330 m3的發(fā)酵罐，每罐實(shí)際裝液量為33080%=264 m3換熱面積 （5）攪拌器計(jì)算 由于谷氨酸發(fā)酵過程有中間補(bǔ)料操作，對(duì)混合要求較高，因此選用六彎葉渦輪攪拌器 。 該攪拌器的各部分尺寸與罐徑D有一定比例關(guān)系攪拌器葉徑 葉寬 ：弧長：底距：盤踞 ：葉弦長：葉距 ：彎葉板厚：δ=12（mm）取兩擋攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速N2可根據(jù)50m3罐，轉(zhuǎn)速N1=110r/min。以等P0/V為基準(zhǔn)[6]放大求得：（6）攪拌軸功率的確定 攪拌軸功率可按單位體積攪拌軸功率相等的計(jì)算方法和經(jīng)驗(yàn)式進(jìn)行計(jì)算確定。 通常谷氨酸發(fā)酵按1kW/ m3發(fā)酵醪；對(duì)于330 m3發(fā)酵罐，裝液量264 m3則應(yīng)選取功率≥264kW的電機(jī)。（7）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝計(jì)算 ①空氣分布器：本罐采用單管進(jìn)風(fēng)，風(fēng)管直徑φ1334mm。 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)靜問題。④冷卻管布置：采用豎式蛇管。 Ⅰ 最高負(fù)荷下的耗水量W式中 Q總——每1m3醪液在發(fā)酵最旺盛時(shí)，1h的發(fā)熱量與醪液總體積的乘積 cp——冷卻水的比熱容，（kgK） t2——冷卻水終溫，t2=27℃ t1——冷卻水初溫，t1=20℃ 將各值代入上式，取冷卻水在豎直蛇管中的流速為1m/s，根據(jù)流體力學(xué)方程式，冷卻管總截面積S總為：式中 W——冷卻水體積流量，W= V——冷卻水流速，v=1m/s代入上式：進(jìn)水總管直徑 ：,取Dg3509Ⅱ 冷卻管組數(shù)和管徑：設(shè)冷卻管總表面積為S總，管徑d0，組數(shù)為n，則：取n=12，求管徑。由上式得：查金屬材料表選取φ1084mm無縫管[9]， ，認(rèn)為可滿足要求。現(xiàn)取豎蛇管圈端部U型彎管曲徑為250mm，則兩直管距離為500mm，兩端彎管總長度為： Ⅲ 冷卻管總長度L計(jì)算： 由前知冷卻管總面積F=396 m2 現(xiàn)取無縫鋼管φ1084，每米長冷卻面積為則:冷卻管占有體積：Ⅳ 每組管長L0和管組高度：：可排豎式直蛇管的高度設(shè)為靜液面高度，下部可伸入封底300mm。，則：總占有體積為則筒體部分液深為：豎式蛇管總高 ； 又兩端彎管總長，兩端彎管總高為500mm，則直管部分高度：則一圈管長：Ⅴ 每組管子圈數(shù)n0：；取6圈。L實(shí)=（612）＋（12）=現(xiàn)取管間距為，則可計(jì)算出攪拌器的距離在允許范圍內(nèi)（不小于200mm）。Ⅵ.校核布置后冷卻管的實(shí)際傳熱面積：而前有F=396m2，可滿足要求。（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。（9）發(fā)酵罐壁厚的計(jì)算①計(jì)算法確定發(fā)酵罐的壁厚S （cm）式中 P——設(shè)計(jì)壓力，現(xiàn)取P= D——發(fā)酵罐內(nèi)經(jīng)，D=565cm 〔σ〕——A3鋼的應(yīng)用應(yīng)力，〔σ〕=127MPa φ——焊接縫隙， φ= C——壁厚附加量（cm）式中 C1——鋼板負(fù)偏差，現(xiàn)取C1= C2——為腐蝕余量，現(xiàn)取C2=2mm C3——加工減薄量，現(xiàn)取C3=0選用16mm厚A3鋼板制作。②封頭壁厚計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的厚度計(jì)算公式[5]如下： （cm）式中 P= D=565cm〔σ〕=127MPaC=++=（cm）φ=（10）接管設(shè)計(jì)①接管的長度h設(shè)計(jì)：各接管的長度h根據(jù)直徑大小和有無保溫層，一般取100～200mm。②接管直徑的確定：按排料管（也是通風(fēng)管）計(jì)算：該罐實(shí)裝醪量264m3，設(shè)2h之內(nèi)排空，則物料體積流量管徑：取無縫管φ24512mm，221mm〉217mm，認(rèn)為合適。按通風(fēng)管計(jì)算，支管氣速為20~25m/s。~，為常溫下20℃，，30℃狀態(tài)。風(fēng)量Q1取大值。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。取φ24512mm無縫管，可滿足工藝要求。排料時(shí)間復(fù)核：物料流量Q=，流速v=1m/s；管道截面積：，在相同的流速下，流過物料因管徑較原來計(jì)算結(jié)果大，則相應(yīng)流速比為排料時(shí)間：（11）支座選擇選用裙式支座2 種子罐 發(fā)酵所需的種子從試管斜面出發(fā)，經(jīng)活化培養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴(kuò)大至一級(jí)乃至二級(jí)種子罐培養(yǎng)，最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的健壯的生產(chǎn)種子。種子罐冷卻方式采用夾套冷卻。 (1)種子罐的選型 種子罐選型同發(fā)酵罐，采用機(jī)械攪拌通風(fēng)罐。 （2）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8%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。發(fā)酵罐平均每天上6罐，需二級(jí)種子罐7個(gè)。種子罐培養(yǎng)8h，輔助操作時(shí)間8~10h，生產(chǎn)周期16~18h，因此，二級(jí)種子罐6個(gè)已足夠，其中一個(gè)備用。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。H：D=2：1，則種子罐總?cè)莘e量V39?？倿椋汉喕匠倘缦拢? 整理后解方程得D=則H=2D=2=（m）查得封頭高H39。封 罐體總高H39。罐：單個(gè)封頭容量：V39。封= （m3）封頭表面積： S封=圓筒容量 ： 不計(jì)上封頭容積 ： 校核種子罐總?cè)莘eV39。總： m3大 ，可滿足設(shè)計(jì)要求。（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8%計(jì)算，則種子罐容積V種1為故選用公稱體積為3 m3的發(fā)酵罐，發(fā)酵罐的主要尺寸為：罐內(nèi)徑1180mm，圓柱高2360mm，封頭高350mm，罐體總高3060mm，圓柱部分容積2980L，不計(jì)上封頭的容積 ，全容積3000L。冷卻選用夾套冷卻[10]。一級(jí)種子罐個(gè)數(shù)的確定：一級(jí)種子罐與二級(jí)種子罐對(duì)應(yīng)上料。二級(jí)種子罐平均每天上5罐，需一級(jí)種子罐6個(gè)。種子罐培養(yǎng)8h，輔助操作時(shí)間8~10h，生產(chǎn)周期16~18h，因此，一級(jí)種子罐6個(gè)已足夠，其中一個(gè)備用。3 味精廠發(fā)酵車間設(shè)備一覽表表43 味精發(fā)酵車間設(shè)備設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)生產(chǎn)能力數(shù)量/臺(tái)外形尺寸（長寬高）（cmcmcm）廠家一級(jí)種子罐GB3