【導讀】設計味精生產的主要設備（發(fā)酵罐）的設計。布置圖糖化流程圖，提取與精制流程圖.出一個具有高產量，低能耗，污染小的現(xiàn)代化味精生產工廠。此次味精工廠初步工藝設計是較為必要的.噸，日運轉糖化罐2罐，投放料2罐次。發(fā)酵，日運轉6臺。該發(fā)酵罐的具體技術參數(shù)為：高度為，罐體總。器，攪拌器轉數(shù)140r/min，攪拌軸功率2156kw，罐內工作壓力。總蒸汽量，平均量，高峰時用量。，二次水15413t/d，凝結水，每日排水15256t。行性測試和研究.

　　

【正文】 6(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， 考慮到罐內之排管 ， 攪拌器等所占之空間罐之自由空間仍按 200 m3 計算 ， 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 )時為 ③ 滅菌過程的熱功當量損失 ： 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 = )2070( ?? ??? =(kg) ④ 罐壁附著洗滌水升溫的蒸汽消耗 ： 272 71 8 )2070(1 00 00 01 ?? ???? =(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 。 498 6 ? ??? =(kg/h) 每空罐滅菌 h， 用蒸汽量 ： =(kg/罐 ) 每日用蒸汽量 ： 4=(kg/d) 平均用蒸汽量 ： 沈陽化工大學學士學位論文 3 基礎恒算 23 =(kg/h) 高峰用蒸汽量： 6=(t/h) ⑥ 發(fā)酵過程產生的熱量及冷卻用水量： 發(fā)酵過程的熱量計算有下列幾種方法： ⑴ 通過計算生化反應來計算發(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算： C6H12O6+6O2→6CO 2+6H2O+2813KJ C6H12O6+NH3+→C 5H9O4N+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 )ρ 式中： I 出 ， I 進 — 進出之空氣熱焓 (KJ/Kg趕空氣 ) ρ— 空氣密度 ⑵ 通過燃燒熱進行計算： Q 總 = ?? ? 產物燃燒作用物燃燒 有關物料的燃燒熱： 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行計算： 在最熱季節(jié)，發(fā)酵放熱高峰期，測定冷卻水量及進出口溫度，然后即可算出最大發(fā)熱量 Q 最大 ， [KJ/(m3h)] Q 最大 = ? ?)( )/( 3m thKg發(fā)酵液總體積 冷卻水 進出 ?? ⑶ 通過發(fā)酵液溫度升高進行計算 ： 關閉冷卻水觀察罐內發(fā)酵液溫度升高 ， 用下式計算 Q 最大 沈陽化工大學學士學位論文 3 基礎恒算 24 Q 最大 = V tCGGCt )( 111? [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 內發(fā)酵液溫度升高數(shù) (176。C ) G1— 設備筒體的重量 (kg) C1— 設備筒體的比熱容 [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)部分味精廠的實測和經驗數(shù)，谷氨酸的發(fā)酵熱高峰值約 104 KJ/(m3h) 200 m3 發(fā)酵罐 ， 裝料量 140 m3 使 用新鮮水 ， 冷卻水進口溫度 10176。C ， 出口溫度 20176。C ，冷卻水用量 (W)： W=)1020( 4?? ??=100500(kg/h)=100(t/h) 日運轉 6 臺 ， 高峰用水量 ： 1006=600(t/h) 日用水量 ： 60024=11520(t/d) 平均用水量 ： 2411520 =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， 相對密度 。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， 其溶解熱沈陽化工大學學士學位論文 3 基礎恒算 25 為 ： %986 %9811620? ?92=(KJ)(可忽略 ) 6? =333(kw) 每天運轉 6 臺 ， 總制冷量 ： 3336=1998(kw) 谷氨酸鈉溶液濃縮結晶過程的熱量衡算 年產 萬噸商品味精 ， 日產 100% 噸 ， 選用 25 m3 強制內循環(huán)結晶罐 ，濃縮結晶罐操作周期 24h， 其中輔助時間 4 h， 每罐產 100%MSG10 噸 ， 需結晶罐臺數(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 ： 進料溫度 35176。C ， 比熱 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 ： MSG 比熱容 KJ/(kg176。C ) Q 來晶 =160020= 410 (KJ) 沈陽化工大學學士學位論文 3 基礎恒算 26 ④ 結晶放熱 ： MSG 結晶熱為 Q 晶熱 = 1 8 7 )( 6 ??? = ? (KJ) ⑤ 母液帶走熱量 ： 分離母液 12 m3， 折算為相對密度 時 15t， 比熱容為 KJ/(kg176。C ). Q=1510370= ? (KJ) ⑥ 隨二次蒸汽帶走熱量 ： Q 二蒸 =? ? 682 3 3 2 6 2 0 2 6 2 6 1 0 1 . 0 7 7 1 0? ? ? ? ? ? ?(KJ) 式中： 20— 結晶罐放罐時的結晶液量 (m3) 2620— 70176。C 蒸汽焓 (KJ/kg) ⑦ 隨結晶 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 )=( ? ＋ 810＋ 610 )－ ( 610 ＋ 510 ＋ 410 ＋ 510 )=107(KJ) 計算蒸汽用量 ： 每罐次用蒸汽量 ： 熱損按 5%折算 ， 通蒸汽為 (表壓 ) D=)5352717( 7?? ?=45830(kg/罐次 ) 式中： 2171— mPa(表壓 )下的蒸汽焓 (KJ/kg) 535— mPa(表壓 )下的凝結水焓 (KJ/kg) 每罐濃縮結晶器時間 ： 2045830 =2292(kg/ h) 9 臺罐 (實際是 臺 )同時運轉，高峰用蒸汽量 ： 2292=18759(kg/ h) 每日用蒸氣量： 沈陽化工大學學士學位論文 3 基礎恒算 27 18759=(kg/ d)=(t/d) 每小時平均用蒸汽量 ： =(t/h) ⑵ 冷卻二次蒸汽所消 耗冷卻水量 ： ① 二次蒸汽數(shù)量 ， 即水蒸發(fā)速度 ： 20 2063223 ???=(m3 水 /h) ② 冷卻水用量 ： 使用循環(huán)水 ， 進口溫度 30176。C ， 出口溫度 45176。C ， 70176。C 水蒸汽焓 (KJ/kg)，需冷卻水量 (W) W=)3045( ) 6 2 6(3?? ????=80000(kg/h)=80(t/h) 9 臺罐高峰用水量 809=720(t/h) 全日用水量 ： 8020=13088(t/d) 平均用水量 ： 2413088 =(t/h) 為了保證循環(huán)水溫度不低于 30176。C ，需加二次水。 干燥過程的熱量衡算 分離之后濕 MSG 含水 2%， 干燥后達到 %， 進加熱之空氣為 18176。C ， 相對濕度 ? =70%， 通過加熱器使空氣升至 80176。C ， 從干燥器出來的空氣為 60176。C 。 年產 萬噸商品味精 ， 日產濕味精 ? =(t)兩班生產 ， 即 ： =(t/h). 16 %%21570 ???。 = t/h=79(kg/h) 18176。C 空氣濕含量 ? 70%， X0=(kg/kg絕干空氣 )， I0=(KJ/kg絕干空氣 )加熱 80176。C ， I1=(KJ/kg 絕干空氣 )。 沈陽化工大學學士學位論文 3 基礎恒算 28 用公式 ： Δ=1212 XX II ?? =Q 物料 ＋ Q 損失 － Q 初溫 式中 Δ— 空氣經過干燥后的熱量變化 (KJ/kg) I1— 出空氣加熱器之空氣熱焓 (KJ/kg) I2— 出干燥之空氣熱焓 (KJ/kg) I0— 冷空氣之熱焓 (KJ/kg) X0— 空氣濕含量 (KJ/kg 絕干空氣 ) X1— 進干燥器之空氣濕含量 (KJ/kg 絕干空氣 ) X2— 出干燥器之空氣濕含量 (KJ/kg 絕干空氣 ) Q 初溫 — 物料初始溫度時的物料中每 1kg 水之熱含量 (KJ/kg 絕干空氣 ) Q 物料 — 加熱物料所耗熱量 [KJ/(kg176。C )] Q 損失 — 損失熱量 ， 通常為有效熱量的 10%[KJ/(kg176。C )] Q 初溫 — 物料初始溫度時的物料中每 1kg 水之熱 含量 (KJ/kg 絕干空氣 ) Q 物料 — 加熱物料所耗熱量 [KJ/(kg176。C )] Q 損失 — 損失熱量 ， 通常為有效熱量的 10%[KJ/(kg176。C )] Q 物料 = 61 )1860( 3 ????? =(KJ/kg 水 ) Q 損失 =(595＋ 60＋ － 18)=(KJ/kg 水 ) Δ=18－ － =(KJ/kg 水 ) 設 X2=. I2=I1＋ Δ(X2－ X1)=＋ ()(－ )=(KJ/kg 空氣 ) 空氣耗量為 ： 79? =(kg/h) 80176。C 時空氣的比容為 (m3/kg) 實際消耗空氣量 ： =(m3/kg) 耗用蒸汽量 (D)， 使用 (表壓 )蒸汽加熱 ， 熱損失按 15%計算 ： D= )( ? ??? =(kg/h) 每天用蒸汽量 ： 16=(t/d) 平均每小時用蒸汽量 ： =(t/h) 沈陽化工大學學士學位論文 3 基礎恒算 29 生產過程耗用蒸汽衡算匯總 每日用蒸汽量為 ： ： t/ %MSG單耗蒸汽量為 ： / = 以上計算不包括采暖及生活用蒸汽 .蒸汽衡算匯總見表 8： 表 8 生產過程耗用蒸汽匯總表 生產工序 日用量 (t/d) 平均量 (t/h) 高峰量 (t/h) 液化糖化 連消 發(fā)酵罐空消 精制 干燥 中和脫色 空氣凈