【導讀】谷氨酸提取和廢水治理·················································3. 味精結晶：多效蒸發(fā)和連續(xù)結晶·········································3. 生產(chǎn)設備向大型化，自動化及節(jié)能型發(fā)展·································3. 味精生產(chǎn)工藝概述···················································&#1

　　

【正文】 設計計算步驟 （ 1） 谷氨酸的產(chǎn)量 味精 分子量 M= 谷氨酸 分子量 M= 設年產(chǎn) 2 萬 t ，純度為 99％ 味精所需谷氨酸的量為 X 噸，則 ⅹ X= 噸 /年 生產(chǎn)天數(shù)為 330d 精制效率為 112％ 每天生產(chǎn)的產(chǎn)量 =（ 2） 每天需要谷氨酸含量為 10％ 的發(fā)酵液體積 等電加離交總收率為 94％ 則實際需要的谷氨酸的質量為 =產(chǎn)酸平均為 10％ 則發(fā)酵液的總質量 =％ = t/d 取發(fā)酵液密度ρ =1000kg/m3 則發(fā)酵液總體積 =ⅹ 1000/1000= m3/d (3)貯罐的大小和個數(shù)的確定 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 16 一次等電收率為平均 76％ 則結晶出谷氨酸的質量 =ⅹ =上清液中剩余谷氨酸的質量 =ⅹ （ ） = t/d 上清液中谷氨酸所占的百分比 =（ ） ⅹ 100％ =％ 取ρ =1000kg/m3 則上清液總體積 =（ ） ⅹ 1000/1000= 所以需體積（以一天來計算）為 500m3 的貯罐一個。 （ 3） 將谷氨酸上清液調(diào)成 PH= 所需的的 H2SO4 的量 1. 上清液的質量 == kg 根據(jù) 1噸上清液（含谷氨酸 ～ ％）從 PH= 需 ％的硫酸約 60kg ,而由于我們的上清液中谷氨酸含量為 ％，所以適當增加硫酸（ ％）為 61 kg 硫酸的質量 =ⅹ 61= kg 又知 ％的硫酸的密度 ρ =1824 kg/m3 H2SO4 的體積 =每天需要調(diào)酸的液體總體積 =+= m3 每 4 個小時調(diào)酸一次，一天調(diào)酸 6 次 則每次調(diào)酸的液體體積 =所以需體積（以一天計算）為 100 m3 的調(diào)酸罐一個 【 14】 。 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 17 4 主要設備選型及設備計算 調(diào)酸罐的設計： 采用攪拌：高徑比 H/D=2 封頭容積： V=1/4ⅹ ⅹ D2ⅹ (Hb+1/6D) 圓柱容積： V=1/4ⅹ ⅹ D2ⅹ H=1/2ⅹ ⅹ D3 取 Hb= 可得 1/4ⅹ ⅹ D2ⅹ （ Hb+1/6D） +1/4ⅹ ⅹ D2ⅹ H=100 計算可得： D= m H=2D=ⅹ 2= m 采用槳式攪拌器，攪拌器的轉速為 60 轉 /分，即 1 r/s 發(fā)酵液黏度為 1ⅹ 103Ns/m2 槳葉直徑為： Di=1/4D=1/4ⅹ = m REM=Diⅹ nⅹ ρ /ц =ⅹ ⅹ 1ⅹ 1000/1ⅹ 103=ⅹ 105104 為湍流 查《發(fā)酵工程設備》 圖 652 對螺旋槳， Np= 攪拌軸功率 =Npⅹ Di5ⅹ n3ⅹ ρ=ⅹ ⅹ 1ⅹ 1000= w/m3 設三角帶的效率為 ，滾動軸承的效率為 ，滾動軸的效率為 ，端軸封增加功山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 18 率為 ％，則所需電機功率為： ⅹ （ ⅹ ⅹ ） = w 故選用 600w的電動機 采用槳式攪拌器，材料用不銹鋼，攪拌軸較長，分為兩至三段，用連軸器連接，裝用可調(diào)節(jié)的中間軸承可減少震動，連軸器材料用聚氯乙烯 【 15 16】 。 離子交換樹脂的設計 選用 732 型樹脂，其性能有關的參數(shù)如下（由《氨基酸工藝學》 P232 表 615 查得 ） 全交換容量 （毫克當量 /克） : 溶沸率： 在水中為 ％ 粒度： 16～ 60 交聯(lián)度： 7～ 8 最高耐溫： 93 ℃ 濕視密度 : ～ 理論交換量： mmol/g PH 范圍： 0～ 14 水分： 46％～ 52％ 活性基團 : SO3 1. 每天需上柱提取得上清液（母液）中所含有的谷氨酸的質量為 11710 kg 2. 所需的樹脂量 取谷氨酸的交換量為 35kg/t 商品樹脂 根據(jù)上柱和洗脫所需的時間為 8h 每天完成三次提取 所以樹脂的質量 =11710/35/3= t 3. 離子交換柱的大小和個數(shù) 取 D=1m H=8m 取樹脂層高度為圓筒高度的 75％ 則每柱中樹脂體積 =1/4ⅹ ⅹ D2ⅹ Hⅹ =1/4ⅹ ⅹ 1ⅹ 8ⅹ = m3 取樹脂視比重為 ⅹ 103 kg/m3 則樹脂總體積 =ⅹ 1000/（ ⅹ 1000） = m3 考慮破損 =山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 19 所需離子交換柱的個數(shù)： n=取 40 個離子交換柱 注：因為完成一次提取需要 ８ h ，而每 ４ h 調(diào)酸一次，所以采用分批上柱。每 ８ h 調(diào)酸２次，一共有 40 個柱，所以每次調(diào)酸完成后，上 20 個柱，在完成一次調(diào)酸后，上另外的 20 個柱，記下每一批上柱的時間。當?shù)谌握{(diào)酸完成且上柱后，第一批上柱的也已完成一次提取。如此反復，循環(huán)使用 其它設備及管道 1. 主要組建的作用 上部布裝置 促進料液分布均勻，防止反洗時樹脂益處，由于不影響排液均勻性。因上部采用花板結構，故采用多孔板排水冒液體分布器。 優(yōu)缺點：這種分布器布液均勻，但是結構復雜，縫隙開口內(nèi)窄外寬，以免樹脂被卡住。 樹脂加入口和取出口 加入口的位置應在樹脂層以上并盡量靠近上布液裝置，設計時，可以從上邊的上封頭的管道或入口視鏡投入。 視鏡 混合床采用 3 個，上面一個視鏡上布液裝置附近觀察反洗膨脹情況。中間一個視鏡位于樹脂層頂面附近。下面一個視鏡設在陰陽樹脂分界面處，距下面布液裝置上面 500mm，選用 Dg125mm 的視鏡。 下部布液裝置 主要有網(wǎng)布和排水帽兩種形式，用網(wǎng)布時可在其上面再放些石英砂，用排水帽時，排 水帽安裝于帶有孔的花板上 【 17 18】 。 布堿（酸）液裝置 附屬設備及管道 1. 泵：輸送腐蝕性介質時，用真空泵輸送。 調(diào)酸罐與離子交換柱間管道流量： Q= m3/h 堿液罐與離子交換柱間管道流量： Q= m3/h 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 20 根據(jù)流量查《化工原理》上冊附表選用 ６５Ｆ－１００Ｂ 型耐腐蝕泵。 接管：連接流量計，壓力表，液面計的接管一般都很很小，可以簡單用一個內(nèi)螺紋管或外螺紋管接在長度為 １５０ mm ，直徑取為 ４００ mm. 人孔：分為圓形和橢圓形兩種。 圓形人孔直徑為 ５００ mm ,橢圓形人孔選用 ３００＊４００ （ mm*mm） . 管道：采用 A2。 A3 等。 壁厚設計 : 交換柱所受壓力不打于 kg/cm2 ,取為 kg/cm2 由《發(fā)酵設備》 P37 式： S=PD/2400（ 1+（ 1+ａ H/P（ D+H）） ） +C (mm) 式中： S壁厚 P外壁壓力（ kg/cm2） D柱直徑 ａ 直立圓筒取 45有焊縫取 50 H圓筒高度 C腐蝕系數(shù) 取為 2mm 所以代入上式有： S= mm 為增加安全系數(shù)壁厚取 8mm 封頭設計：查《化工制圖》采用碳鋼襯底膠材料，用橢圓形封頭。 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 21 公稱直徑 1500 mm 曲面高度 375 mm 直邊高度 40 mm 厚度 10 mm 內(nèi)標面積 m2 容積 m3 質量 kg (5)洗脫所用的氨水量及配氨罐設計 1. 洗脫液用量 2. 用氨水洗脫，氨氣分子量 M=17 氨水分子量 M=35 1mol 谷氨酸消耗 2mol NH4OH W NH4OH=()ⅹ 2ⅹ 35= 取氨水質量分數(shù)為 15％ W氨水 =用水量 W水 =W 氨水 WNH4= =ⅹ 17/35= 查《化學工程師手冊》，用內(nèi)插法算得氨水密度為 ⅹ 103 kg/m3 V氨水 =ⅹ 1000/（ ⅹ 1000） = m3 為了徹底洗脫谷氨酸， V氨水可取 40 m3/d 所以需要一個 60 m3 的配氨罐 3. 高流分量，以谷氨酸含量為 8％計 W高 =取ρ =1000 kg/m3 V高 =W 高 /ρ =ⅹ 1000/1000= m3 設計一個高流罐，取 D=5 m H=10m V1/4ⅹ ⅹ D2ⅹ H=1/4ⅹ ⅹ 25ⅹ 10= M3 符合要求 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 22 謝辭 本設計為年產(chǎn) 2 萬噸味精廠等電母液離交提取的工藝設備設計，經(jīng)過四周的學習和查找資料。使我對該工藝流程有了更深的認識。并把在課堂上學到的知識與實踐結合了起來。鍛煉了自己的綜合能力。使我對相關的專業(yè)有了深入了解。這對我以后工作有著重要的作用和意義，并 為畢業(yè)論文的完成做好了鋪墊。在做論文的過程中張超老師 給予我無私的幫助和悉心的指導，在此我表示誠摯的感謝和崇高的敬意 由于時間和經(jīng)驗有限，可能存在問題希望老師指導改正。 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 23 參考文獻 [1]張克旭．氨基酸發(fā)酵工藝學 [M]，中國輕工業(yè)出版社， 1992： 279280。 [2]張啟先．我國發(fā)酵工業(yè)發(fā)展現(xiàn)伏與對策科技導報 [M]， 1992（ 2）： 4445。 [3]高孔榮．發(fā)酵設備 [M]，中國輕工業(yè)出版社， 1991： 15。 [4]王旭 禹鄭超．味精發(fā)酵生產(chǎn)工藝及其主要設備 [M]，高等函授學報（自然科學版）， 1995（ 4）： 4548。 [5]吳 思方．發(fā)酵工廠工藝設計概論 [M]，中國輕工業(yè)出版， 1995。 [6]梁世中．生物工程設備 [M]，中國輕工業(yè)出版社， 2020。 [7]黎潤鐘．發(fā)酵工廠設備 [M]，中國輕工業(yè)出版社， 1991。 [8]姚玉英．化工原理 [M]，天津大學出版社， 1999。 [9]江體乾．化工工藝手冊 [M]，上?？茖W技術出版社， 1992。 [10]華南工學院．發(fā)酵工程與設備 [M]，北京輕工業(yè)出版社， 1981。 [11]何銘新等．機械制圖 [M]，高等教育出版社， 1997。 [12]丁信令．味精工業(yè)手冊 [M]， 中國輕工業(yè)出版社， 2020。 [13]華東理工大學 浙江大學．生物工程 (技術 )專業(yè)英語 [M]，化學工業(yè)出版社， 1999。 [14]許贛榮．發(fā)酵生物技術專業(yè)英語 [M]，中國輕工業(yè)出版社， 2020。 [15]英漢生物化學詞典 [M]，科學出版社， 1983。 [16]Chemical Engineering progress ． March， 1976。 [17]Lydersen B. K, D39。elia Nelson ． Bioprocess Engineering : Systems, equipment and facilities, ed. john Wiley amp。 Sons, INC. York.。 [18] and ． Unit Operations of Chemical Engineering, 3rd York:GcGrawHill，1976,Section 4。