【導(dǎo)讀】課程設(shè)計(jì)是普通高校本科教育中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)也是理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)3萬噸味精廠的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)，通過雙酶法谷氨酸中糖發(fā)酵以及一次等電點(diǎn)提取工藝生產(chǎn)谷氨酸鈉。因味精具有肉類鮮味，現(xiàn)已成為人們普遍采用的鮮味劑，其消費(fèi)量在國內(nèi)外均呈上升趨勢。1987年3月，聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑專家聯(lián)合委員會(huì)第十九次會(huì)議，宣布取消對味精的食用限量，再次確認(rèn)為一種安全可靠的食品添加劑。味精進(jìn)入胃后，受胃酸作用生成谷氨酸。谷氨酸被人體吸收后，參與體內(nèi)許多代謝反應(yīng)，并于其他許多氨基酸一起共同構(gòu)成人體組織的蛋白質(zhì)。味精可以增進(jìn)人們的食欲，提高人體對其他各種食物的吸收能力，對人體有一定的滋補(bǔ)作用。因此，谷氨酸能用來預(yù)防和治療肝昏迷。由于谷氨酸參與腦組織的蛋白質(zhì)代謝和糖代謝，故而能促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常活動(dòng)，對治療腦震蕩和腦神經(jīng)損傷有一定療效。

　　

【正文】 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：比需要的種子罐容積23m3大 ，可滿足設(shè)計(jì)要求。④冷卻面積的計(jì)算 采用夾套冷卻Ⅰ 發(fā)酵產(chǎn)生的總熱量：Ⅱ 夾套傳熱系數(shù)：現(xiàn)取K=220kJ/（m2h℃）Ⅲ 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，并沒有起多少冷卻作用。綜上，傳熱需要的面積F=(m2)該設(shè)計(jì)夾套能提供的冷卻面積為S夾= m2S夾〉F，可滿足工藝要求。⑤設(shè)備材料的選擇 采用A3鋼制作⑥壁厚計(jì)算 Ⅰ 夾套內(nèi)罐的壁厚式中 D——設(shè)備的公稱直徑，140cm m——外壓容器的穩(wěn)定系數(shù)，與設(shè)備的起始橢圓度有關(guān)，在我國，m=3 P——設(shè)計(jì)壓力，與水壓有關(guān)，P= E——金屬材料的彈性模量[9]，對A3鋼E=2105MPa C——壁厚附加量，C=C1+C2+C3=++0= L——筒體長度，L=110cm將數(shù)值代入公式：取9mmⅡ 封頭的厚度δ封：查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》P317表16 碳鋼橢圓封頭最大需用內(nèi)部壓力i 對于上封頭，取δ封=6mmii 對于下封頭，取δ封=8mmⅢ 冷卻外套壁厚：查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》P314表13 碳鋼與普低鋼制內(nèi)壓圓筒壁厚，確定δ套=5mmⅣ 外套封頭壁厚：查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》P316表15 橢圓形封頭（JBH54—73），確定δ套封=6mm⑦設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)Ⅰ 擋板：根據(jù)全擋板條件，式中　B——擋板寬度B＝（）D=1400=140mm D——罐徑　D＝1400mm Z——擋板數(shù)：取Z＝6塊Ⅱ 攪拌器：采用六彎葉渦輪攪拌器直徑：Di＝~現(xiàn)?。喝~片寬度：弧長：盤徑：葉弦長：攪拌器間距：底距：攪拌器轉(zhuǎn)速N2，根據(jù)50L罐，470r/min，使用P0/V為基準(zhǔn)放大[6]，50L 罐N1＝470r/min，攪拌器直徑Di=112mm兩擋攪拌。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。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=103Ns/m2 將數(shù)代入上式：視為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù)Np=ii 計(jì)算不通氣時(shí)的攪拌軸功率P0： 式中 Np—— N——攪拌轉(zhuǎn)速，N=176r/min= D——攪拌器直徑，D= ρ——醪液密度，ρ=1050kg/m3 代入上式：兩擋攪拌iii 計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率Pg式中 P0——不通風(fēng)時(shí)攪拌軸功率（kW）， N——軸轉(zhuǎn)速，N=176r/min D——攪拌器直徑（cm），D3=106=105 Q——通風(fēng)量（ml/min），設(shè)通風(fēng)比VVm=~，取低限，如通風(fēng)量變大，Pg會(huì)小，為安全。；則Q=106=105（ml/min）代入上式：iv 求電機(jī)功率P電：采用三角帶傳動(dòng)η1=；滾動(dòng)軸承η2=，滑動(dòng)軸承η3=；端面密封增加功率為1%；代入公式數(shù)值得：Ⅳ 進(jìn)風(fēng)管：該管距罐底25~60mm之間，現(xiàn)取30mm向下單管。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。Ⅵ 進(jìn)出物料管：該管為物料進(jìn)口，管底距罐底25~60mm之間，現(xiàn)取30mm向下單管。按輸送物料算：則物料流量為管道截面為F，物料流速為v=~1m/s，現(xiàn)取v=，則：設(shè)管徑為：圓整，查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》，P313表12，無縫鋼管(YB23170)，管徑采用1084mm ,內(nèi)徑10824=100 mm大于80 mm，可滿足生產(chǎn)要求。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）一級種子罐 ① 一級種子罐的選型 選用機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐② 一級種子罐容積和數(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。冷卻選用夾套冷卻[10]。一級種子罐個(gè)數(shù)的確定：一級種子罐與二級種子罐對應(yīng)上料。二級種子罐平均每天上5罐，需一級種子罐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，一級種子罐6個(gè)已足夠，其中一個(gè)備用。 空氣分過濾器（1）二級種子罐分過濾器：二級分過濾器風(fēng)量的計(jì)算：查《生物工程設(shè)備》P389 表319 JLSD型空氣過濾器技術(shù)特性，選用JLSD025型空氣過濾器，外型尺寸φ75520mm, 重量5kg，進(jìn)出口管徑φ2020，與種子罐進(jìn)風(fēng)口不一致，可采用法蘭變徑即可。，能滿足生產(chǎn)要求。 數(shù)量與二級種子罐數(shù)量一致，共6只。 （2）一級種子罐分過濾器：一級分過濾器風(fēng)量的計(jì)算： 查《生物工程設(shè)備》P389 表319 JLSD型空氣過濾器技術(shù)特性，選用JLSD001型空氣過濾器，外型尺寸φ22150mm, ，進(jìn)出口管徑φ61，與種子罐進(jìn)風(fēng)口不一致，可采用法蘭變徑即可。，能滿足生產(chǎn)要求。數(shù)量與一級種子罐數(shù)量一致，共6只。（3）發(fā)酵罐分過濾器①分過濾器濾層直徑計(jì)算： 式中 V——通過發(fā)酵罐分過濾器的空氣流量（） Vs——通過分過濾器的氣速，則 ② 分過濾器直徑：。 現(xiàn)取 ：查金屬材料表，選無縫鋼管，或用鋼板卷制。圓整倒推薦值：D過濾器=1200mm③分過濾器的壁厚：設(shè)計(jì)壓力P=取S=6mm。④進(jìn)出氣管：進(jìn)出氣管直徑可取與設(shè)備通風(fēng)管一致，即φ1334無縫管⑤數(shù)量：分過濾器與發(fā)酵罐相配合，每罐一個(gè)，共需11臺(tái)。⑥濾層厚度：同種子罐，分過濾器5~6層超細(xì)玻璃纖維濾紙，經(jīng)樹脂處理過使用。⑦分過濾器高度： 味精廠發(fā)酵車間設(shè)備一覽表30000t/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F321326二級種子罐6φ14002800mmA3鋼專業(yè)設(shè)備F331336一級種子罐6φ400800mmA3鋼專業(yè)設(shè)備R301311發(fā)酵罐分過濾器11φ12001800mmA3鋼專業(yè)設(shè)備R321326種子罐分過濾器6φ75520mmA3鋼專業(yè)設(shè)備R331336種子罐分過濾器6φ22150mmA3鋼專業(yè)設(shè)備發(fā)酵車間工藝流程圖(包括糖液連消)，發(fā)酵車間設(shè)備布置圖見附圖致謝此次設(shè)計(jì)歷時(shí)兩個(gè)多星期，完成了30000t∕a味精廠的物料衡算、熱量衡算等計(jì)算和相關(guān)的圖紙任務(wù)。本設(shè)計(jì)參考了許多文獻(xiàn)，特別是得到了XXX老師的精心指導(dǎo)與督促。 這次設(shè)計(jì)不僅讓我們進(jìn)一步熟悉和鞏固了很多化工工藝方面的知識(shí)，還初步掌握了許多有關(guān)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，同時(shí)也讓我們明白理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，更讓我們懂得了獨(dú)立思考問題、分析問題和解決問題，以及謙虛的求教態(tài)度和團(tuán)結(jié)的合作精神等。這些對于我們將來的工作和生活都將有著很大的作用。 由于理論知識(shí)與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不足，本設(shè)計(jì)對于有些設(shè)備的計(jì)算與選型等方面沒有加以分析，已經(jīng)計(jì)算選型的設(shè)備也可能與實(shí)際有偏差甚至不符，同時(shí)所選的參考資料比較單一，有些信息與實(shí)際情況有些差距，因此本設(shè)計(jì)用于實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需要進(jìn)一步的改進(jìn)。本設(shè)計(jì)的這些不足之處和錯(cuò)誤之處還需要各位老師多多指點(diǎn)并加以改進(jìn)。在此次設(shè)計(jì)完成之際，再次對一直悉心教導(dǎo)我們的老師們，特別是耐心指導(dǎo)我們的王能強(qiáng)老師，還有幫助過我們的同學(xué)表示衷心的感謝，并致以崇高的敬意。30