【導(dǎo)讀】效果不理想、污水處理不徹底等缺陷，與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有很大差距，造成了很大的浪費(fèi)。本設(shè)計(jì)在生產(chǎn)流程的各個(gè)方面加以完善，尤其在味精。精廢水中95%的COD，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求。

　　

【正文】 種子培養(yǎng)液所需水解糖量 G2 ? ?322 mVG ?? 式中 25—— 二級(jí)種液含糖量（ kg/m3） （ 5）生產(chǎn) 1000kg 味精需水解糖總量 G 為： ? ?kgGGG 3 5 621 ??? （ 6）耗用淀粉原料量 理論上， 100kg 淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄糖量為 111kg，故理論上耗用的淀粉量 G 淀粉 為 ： ? ?? ? 93 %111%95% 56? ????淀粉G 式中 80%—— 淀粉原料含純淀粉量 95%—— 淀粉糖轉(zhuǎn)化率 （ 7）尿素耗用量 二級(jí)種液耗尿素量為 V3 ? ?kgVV 23 ?? 發(fā)酵培養(yǎng)基耗尿素為 V4 ? ?kgVV 2 640 14 ?? 故共耗尿素量為 （ 8）甘蔗糖蜜耗用量 二級(jí)種液耗用糖蜜量 V5 ? ?kgVV 25 ?? 發(fā)酵培養(yǎng)基耗糖蜜量 V6 ? ?kgVV 16 ?? 合計(jì)耗糖蜜 25 （ 9）氯化鉀耗量 GKCl ? ?kgVG KCl 1? （ 10）磷酸氫二鈉（ Na2HPO4 7H2O）耗量 G3 ? ?kgVG 13 ?? （ 11）硫酸鎂（ MgSO4 7H2O）用量 G4 ? ? ? ?kgVVG 214 ??? （ 12）消泡劑（泡敵）耗用量 G5 ? ?kgVG 15 ?? （ 13） 植物油耗用量 G6 ? ?kgVG 16 ?? （ 14）發(fā)酵液谷氨酸含量為： ? ? ? ?kgG %11%481 ??? 實(shí)際生產(chǎn)的谷氨酸（提取率 80%）為： ? ?kg893% ?? 15000t/a 味精廠發(fā)酵車(chē)間的物料衡算結(jié)果 由上述生產(chǎn) 1000kg 味精（ 100%純度）的物料衡算結(jié)果，可求得 15000t/a 味 精廠發(fā)酵車(chē)間的物料平衡計(jì)算，具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn) 表 42 所示。 26 表 42 味精廠發(fā)酵車(chē)間的物料衡算 . material balance of MSG fermentation workshop 物料名稱 生產(chǎn) 1t味精（ 100%）的物料量 15000t/a味精生產(chǎn)的物料量 每日物料量 發(fā)酵液（ m3） 105 783 二級(jí)種液（ m3） 4695 發(fā) 酵 水 解 用 糖（ kg） 2349 107 105 二級(jí)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） 106 104 糖蜜（ kg） 106 3495 氯化鉀（ kg） 105 磷酸氫二鈉（ kg） 104 硫酸鎂（ kg） 105 479 泡敵（ kg） 105 470 植物油（ kg） 105 1175 谷氨酸（ kg） 893 107 44650 27 第五章 設(shè)備 計(jì)算 與選型 發(fā)酵罐 發(fā)酵罐的選型 選用機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐 。 性能優(yōu)良的 機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐 應(yīng)滿足：（ 1）具有適應(yīng)的高徑比，一般為 左右，罐身越長(zhǎng)，氧的利用率越高；（ 2）能承受一定的壓力；（ 3）其攪拌通風(fēng)裝置能使氣液充分混合，保證發(fā)酵液必須的溶解氧；（ 4）具有足夠的冷卻面積；（ 5）罐內(nèi)應(yīng)盡量少死角，避免藏污積垢；滅菌能徹底，避免染菌；（ 6）攪拌器的軸封應(yīng)嚴(yán)密，減少泄漏。 發(fā) 酵罐相關(guān)數(shù)據(jù) 的確定 （ 1） 發(fā)酵罐容積的確定： 選用 200m3發(fā)酵 罐 。 （ 2） 生產(chǎn)能力的計(jì)算： 現(xiàn)每天生產(chǎn) 99%純度的味精 50t，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 )， 則每天需糖液體積為 V 糖 （ 每天產(chǎn)純度為 99%的味精50t，每噸 100%的味精需糖液 ）。 ? ?3m7 7 5 . 1 7% ????糖V 設(shè)發(fā)酵罐的填充系數(shù)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 ??? φ糖VV （ 3） 發(fā)酵罐個(gè) 數(shù)的確定： 公稱體積為 200m3的發(fā)酵罐，總體積為 230 m3。 ? ?個(gè)φ τ總 01 ??? ???? VN 取公稱體積 200 m3 發(fā)酵罐 11 個(gè)，其中一個(gè)留作備用。 28 實(shí)際產(chǎn)量驗(yàn)算： ? ?at /% ??? ?? 富裕量 % 00150 80 ?? 能滿足產(chǎn)量要求 （ 4） 主要尺寸的計(jì)算： 取高徑比 H： D=2： 1[11] ；封筒全 3230m2 ??? VVV 則有 32 ????? DDDV π全 H=2D； 解方程得 33 ?? DD ? ?mD ?? 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(yàn)算全容積 V 全 ? ? ?????? 封筒‘ 全 VVV V 全 =V’全 符合設(shè)計(jì)要求，可行。 29 （ 5） 冷卻面積的計(jì)算 ： 對(duì)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) [10]。 采用豎式蛇管換熱器，取經(jīng)驗(yàn) 值 K= 500 kJ/(m3 h℃ ) [12]。 平均溫差Δ tm 2121mttlntttΔΔΔΔΔ ?? 32℃ 32℃ 20℃ 27℃ 12 5 代入 ℃Δ 8512ln 512t m ??? 對(duì)公稱容量 200 m3的發(fā)酵罐，每天裝 5 罐，每罐實(shí)際裝液量為 ? ?315 55 5 m? 換熱面積 ? ? 15560 mtK QF m ??? ???? Δ （ 6） 攪拌器計(jì)算 ： 選用六彎葉渦輪攪拌器 [11]。 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 ? ?mDD i ??? 取 d=（ m） 葉寬 ? ?mdB ???? 30 弧長(zhǎng) ? ?mdl 7 7 ???? 底距 ? ?mDC ??? 盤(pán)踞 ? ?mDd ii ???? 葉弦 長(zhǎng) ? ?mDL i ???? 葉距 ? ?mDY 5?? 彎葉板厚： δ =12（ mm） 取兩擋攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速 N2可根據(jù) 50m3罐，攪拌直徑 ，轉(zhuǎn)速 N1=110r/min。以等 P0/V為基準(zhǔn) [11]放大求得： ? ?m in/ 1 03/23/22112rDDNN?????????????????? （ 7） 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[12] μ ρNDm 2Re ? 式中 D—— 攪拌器直徑， D= N—— 攪拌器轉(zhuǎn)速， ? ?srN / ?? ρ —— 醪液密度，ρ =1050 kg/m3 31 μ —— 醪液粘度， μ = 103N s/m2 將數(shù)代入上式： 4632 ＞??? ??? ?m 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 ρ530 DNNP P? 式中 Np—— 在湍流攪拌狀態(tài)時(shí)其值為常數(shù) N—— 攪拌轉(zhuǎn)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 ?? Ⅲ . 計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率 Pg ? ?kWQ NDPP g ??????????? ? 式中 P0—— 不通風(fēng)時(shí)攪拌軸功率（ kW）， 4220 ???P N—— 軸轉(zhuǎn)速， N=80r/min D—— 攪拌 器直徑（ cm）， D3= 106= 106 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?，F(xiàn)取 則 Q=155 106= 107（ ml/min） ? ? ???Q 代入上式： 32 ? ?kWP g ????????? ??????? ? Ⅳ . 求電機(jī)功率 P 電 321 g ?? ???電P 采用三角帶傳動(dòng)η 1=， 滾動(dòng)軸承η 2=，滑動(dòng)軸承η 3=， 端面密封增加功率為 1%[13]；代入公式： ? ?kWP ?????電 （ 8） 設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝計(jì)算 ： 空氣分布器：本罐采用單管進(jìn)風(fēng)，風(fēng)管直徑φ 133 4mm。 擋板：本罐因有扶梯和豎式冷卻蛇管，故不設(shè)擋板 。 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(wèn)題。 冷卻管布置：采用豎式蛇管 [13] Ⅰ . 最高負(fù)荷下的耗水量 W： ? ?12 ttc QW P ?? 總 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 ? ?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℃ 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(jù)流體力學(xué)方程式，冷卻管總截面積 S 總 為： vWS ?總 33 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(jìn)水總管直徑： ? ? 2 ???? ?總總 Sd Ⅱ . 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，取 n=8，由上式得 ： ? ?mnSd 20?? ?????總 查金屬材料表 ， 選取φ 89 4mm 無(wú)縫管 [14]， d 內(nèi) =81mm， g=， d 內(nèi) d0， 可滿足要求， d 平均 =80mm。 現(xiàn)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(zhǎng)度為 l0： ? ?mmDl 1 8 8 ???? ? Ⅲ . 冷卻管總長(zhǎng)度 L 計(jì)算： 由前知冷卻管總面積 mF ? 現(xiàn)取無(wú)縫鋼管φ 89 4mm，每米長(zhǎng)冷卻面積為 ? ?20 mF ???? 則 : ? ?mFFL ??? 冷卻管占有體積 ? ?32 3 00 8 8 mV ???? 34 Ⅳ . 每組管長(zhǎng) L0和管組高度： ? ?mnLL ??? 另需連接管 8m ? ?mLL 93889308 ?????實(shí) 可排豎式直蛇管的高度，設(shè)為靜液面高度，下部可伸入封頭 250mm。設(shè)發(fā)酵罐內(nèi)附件占有體積為 ，則 總占有體積為 ? ? ???? ??? 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(zhǎng) mml 18840 ? ，兩端彎管總高為 600mm， 則直管部分高度 ? ?mmHh 7 1 0 06 0 07 7 0 06 0 0 ????? 管 則一圈管長(zhǎng) ? ?mmlhl 1 6 0 8 41 8 8 47 1 0 022 0 ?????? Ⅴ . 每組管子圈數(shù) n0： ? ? ??? lLn 現(xiàn)取管間距為 ? ?mD ???外 ，豎蛇管與罐壁的最小距離為 ，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： ? ? mLdF ???? ?? 實(shí)平均實(shí) ? 而前有 F=， FF ?實(shí) ，可