【正文】 出口應(yīng)位于最下層攪拌器的正下方，開口朝下并距罐底約40～50 mm左右?？諝庥赏夤車姵錾仙龝r(shí)，被攪拌器打碎成小氣泡，與培養(yǎng)液充分混合。一般說來，噴口直徑越小，氣泡的直徑也越小，而氧的傳質(zhì)系數(shù)就越大。但實(shí)際生產(chǎn)過程中，通風(fēng)量是決定性的因素，此時(shí)氣泡直徑主要與通風(fēng)量有關(guān)，而與噴口直徑的關(guān)系不大，所以單管與環(huán)管的氣體分布效果是差不多的，所以，在這次設(shè)計(jì)中我們采用單管作為進(jìn)氣管。 空氣過濾器的計(jì)算本設(shè)計(jì)選用直徑D=16106的棉花纖維過濾器，填充系數(shù)為a=8%,空氣流速為V=。本設(shè)計(jì)中，通風(fēng)量控制在13m3/s,出口空氣壓強(qiáng)為40kPa，進(jìn)入空氣過濾器的空氣含菌量為5000個(gè)/ m3,發(fā)酵周期為120小時(shí)，%，工作溫度為30℃。每批發(fā)酵通風(fēng)過濾前含菌量總數(shù)為：N1=5000 60120=108 （） 過濾后含菌量N2=103由對(duì)數(shù)穿越定理則=KL （）求的過濾層厚度為L(zhǎng)=/K=進(jìn)口空氣壓強(qiáng)為99kPa,出口空氣壓強(qiáng)為40kPa。過濾器空氣流量為：qv===（）則過濾層的直徑為： D=m 熱量計(jì)算發(fā)酵熱（fermentation heat）是指發(fā)酵過程中發(fā)酵液產(chǎn)生的凈熱量。發(fā)酵熱必須及時(shí)去除，才能保證發(fā)酵過程的順利進(jìn)行。發(fā)酵熱的大小隨著發(fā)酵種類、所用的菌種、發(fā)酵時(shí)間而不同，發(fā)酵熱的平衡式如下[7]： Q發(fā)酵=Q生物+Q攪拌Q空氣Q輻射 () Q發(fā)酵——發(fā)酵過程的凈熱量，kJ/(m3h)； Q生物——微生物生長(zhǎng)和代謝熱，kJ/(m3h)； Q攪拌——攪拌器攪拌產(chǎn)生的熱量，kJ/(m3h)； Q空氣——發(fā)酵液水分蒸發(fā)和空氣升溫帶走的熱量，kJ/(m3h)； Q輻射——發(fā)酵罐與外界環(huán)境的溫差引起的熱量傳遞，kJ/(m3h)。經(jīng)資料顯示，發(fā)酵熱基本上圍繞一個(gè)比較固定的范圍浮動(dòng)，發(fā)酵熱可以以12500 kJ/(m3h)計(jì)算[7]。 則 發(fā)酵熱=發(fā)酵熱裝液量 () =1250011 =105 kJ/h 冷卻水量計(jì)算由于發(fā)酵過程產(chǎn)生大量的熱，故必須通過換熱系統(tǒng)用冷水循環(huán)的方式移去熱量，使發(fā)酵過程順利進(jìn)行。查表可知，在10 ℃～50 ℃之間， kJ/(kg℃)，依據(jù)關(guān)系式 ()W：冷卻水用量，kg；c：冷卻水的比熱， kJ/(kgK)；t1：進(jìn)口水溫度，℃；t2：出口水溫度，℃。以進(jìn)出口冷卻水溫差10 ℃計(jì)，則 = = ，則耗水量W= = t 冷卻面積的計(jì)算由于發(fā)酵罐容積較大，所以采用立式盤管作為發(fā)酵罐冷卻裝置。求冷卻面積必須符合以下關(guān)系式： ()F：冷卻面積，m2；K：冷卻系數(shù)；Q發(fā)酵：發(fā)酵熱，kJ；Δt：平均溫差，℃。為了達(dá)到良好的換熱效果，我們以夏季氣候計(jì)算工藝，因?yàn)檫@樣冷卻面積最大，所得到的結(jié)果換熱能力最強(qiáng)。 () = =20℃經(jīng)查資料可知[1]，目前排管換熱系數(shù)一般為1260～1680 kJ/（m2h℃）。取換熱系數(shù)為1260 kJ/（m2h℃），則 = = m2因此取換熱面積為6m2，將盤管分為2組，每組換熱面積3m2。 冷卻管長(zhǎng)度和直徑的計(jì)算每組用水量= = t盤管直徑的計(jì)算必須符合 ()D：排管直徑，mm；V1：每組的用水量，t；W：計(jì)算取值， m/s；即 = ≈37mm由金屬材料表選取φ40盤管的長(zhǎng)度符合： ()L：盤管長(zhǎng)度，m；F：每組盤管的面積，m2；d：盤管的直徑，m；則 = = m 加熱階段的蒸汽耗量計(jì)算 加熱階段的蒸汽耗量D可以用以下公式計(jì)算：D加= () D加:加熱階段的蒸汽消耗量；G:被加熱的發(fā)酵液量；C:發(fā)酵液的比熱容；t2:加熱結(jié)束時(shí)發(fā)酵液的溫度；t1:加熱開始時(shí)發(fā)酵液的溫度；i:蒸汽的焓；η為加熱過程中由于熱損失而增加的蒸汽消耗量，取為15%。G=V實(shí)ρ=111200=13200kg， c=(kg℃)，t2=121℃ ，t1=20℃，i=2677 kJ/kg，η=15%。所以, D加=== 保溫滅菌階段蒸汽耗量的計(jì)算保溫滅菌階段中，活蒸汽仍不斷通入發(fā)酵罐，而由發(fā)酵罐頂?shù)娜舾山涌谔幣牌?。此時(shí)蒸汽消耗量可用以下公式計(jì)算，D保=(P/V)1/2 () D保為蒸汽消耗量， F:蒸汽排出口的總截面積， τ:蒸汽排出的時(shí)間， P:罐內(nèi)蒸汽的絕對(duì)壓力， V:蒸汽的比容，上式中較難確定的是排汽面積F，因排汽的大小由閥門來控制，而閥門開啟時(shí)的通道面面積難以估計(jì)。所以一般以經(jīng)驗(yàn)來估計(jì)保溫時(shí)的蒸汽耗量。在保溫滅菌階段，可采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算【15】，D保=D加50%=50%= （）304 發(fā)酵輔助工程這個(gè)主要包括以下幾個(gè)方面的建設(shè)：；。；結(jié)束語本次設(shè)計(jì)是對(duì)30000噸的微生物菌肥工廠及工藝的設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)過程得到以下結(jié)論和前景展望。1．在工藝技術(shù)條件允許情況下，適當(dāng)擴(kuò)大規(guī)?？梢詼p小成本，增加設(shè)備的利用率，提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益。目前，國(guó)內(nèi)的微生物菌肥工廠規(guī)模一般都較小，從今后的發(fā)展趨勢(shì)看，各國(guó)都在提倡有機(jī)農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)，發(fā)展綠色食品和無公害食品，微生物菌肥的市場(chǎng)份額會(huì)顯著增加，可以考慮擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，生產(chǎn)包括微生物菌劑、復(fù)合微生物菌肥的顆粒、粉劑及液體等一系列的產(chǎn)品，以滿足市場(chǎng)多樣化的需要。，在工廠投入生產(chǎn)約半年后，要按照發(fā)酵生產(chǎn)的要求，根據(jù)微生物遺傳變異理論，對(duì)現(xiàn)有的發(fā)酵菌種的生產(chǎn)性狀進(jìn)行改造和改良，以提高產(chǎn)量、改進(jìn)質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、改革生產(chǎn)工藝。而且，在生產(chǎn)中，一旦發(fā)現(xiàn)菌種生產(chǎn)性狀下降或雜菌污染，就必須設(shè)法采用分離純化的方法恢復(fù)其原有的生物學(xué)性狀。另外，更加積極的辦法是在菌種的生產(chǎn)性狀尚未衰退以前，經(jīng)常有意識(shí)進(jìn)行純種分離和生產(chǎn)性狀的測(cè)定，以期使菌種的生產(chǎn)性能逐步提高。，微生物菌肥的雜菌率不能超過30%，這就要求在整個(gè)生產(chǎn)過程中，每個(gè)環(huán)節(jié)都要注意防止雜菌的感染，包括后期的包裝和運(yùn)輸。，主要是考慮發(fā)酵罐的優(yōu)化設(shè)計(jì)涉及面太廣，時(shí)間較緊，完成難度較大。參考文獻(xiàn)[1] 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