【正文】 　　　　　　本次設計依據(jù)課題設計任務書，參考工業(yè)生產(chǎn)中成功的經(jīng)驗和科研最新成果，遵循“工藝先進、技術可靠、系統(tǒng)科學、經(jīng)濟合理、安全環(huán)?！睘樵瓌t，按照新建廠房通用工程標準規(guī)定來完成?！、?綜合考慮建筑物朝向，充分利用天然光線，自然通風，注意建筑物間距?！　∩a(chǎn)區(qū)整體以生產(chǎn)流程所需車間順序大致呈環(huán)形形設計，原料倉庫和成品儲存?zhèn)}庫靠近貨運大門并分置兩側，方便運輸?！　S區(qū)整體呈長方形，廠區(qū)內設有辦公樓、主要有生產(chǎn)加工車間、動力車間、給排水設備、污水處理設備、供熱車間、配電房、員工生活區(qū)等?！　　恿l件：電廠、燃油碼頭及輸電網(wǎng)并存，電力設施相對比較完備，燃料充足?！　　S區(qū)地貌：地勢平坦，地質穩(wěn)定，利于建廠及合理布局。此外，洋浦附近環(huán)境優(yōu)美，資源充沛，地勢平坦，地質穩(wěn)定，利于建廠及合理布局；附近居民居住密集，勞動力資源十分充足。11’，北緯19176?！?4)節(jié)約用地，少占或不占良田?！　“l(fā)酵后處理車間　　　見附2：發(fā)酵后處理車間布置圖。?。?）根據(jù)車間設備情況，廠房采用966米的柱網(wǎng)，廠房寬度也采用相應寬度。廠房內應設置消防設備和安全疏散設施?！。?）設備之間、設備與建筑之間都要保持一定的距離。通常將計量設備布置在高層，主要設備（如攪拌器）布置在中層，貯罐及重型設備布置在最底層。生活用室和輔助用室一般包括如下部分：　　生活用室：車間辦公室、休息室、廁所等。廠房的大門應按人流和貨流分開的原則設置。[15]　?。?）廠房的柱距、跨度、層高和柱網(wǎng)布置根據(jù)建筑模數(shù)規(guī)定如下。歸納起來主要考慮建筑結構、工藝生產(chǎn)操作、設備安裝檢修、勞動保護和安全防火等方面的要求。　　實際流速u = / =　阻力計算　　Re = duρ/ μ = 341031400/103 =　　 (具有輕度腐蝕的無縫鋼管)　　　ε/d = λ= 64/ Re= 　　根據(jù)課本《食品工程原理》P47圖126，沿程阻力: 　　　　　局部阻力: 　　　標準截止閥1／2開: 　突縮: 　　　突擴: 　　（2）送料泵　　　所進原料　　進料溫度　液體密度　進料量Ws　　　壓強差　　進料高度　　25%葡萄糖溶液　　35℃　1400kg/m3　　　　　50kPa　8m　管路大小D　流量安全系數(shù)　　管道阻力　　　重力加速度　　　φ35　　　　　　　　根據(jù)柏努利方程式：　　　u2 =Ws/ρA =247。纖維介質選用棉花：未脫脂棉花， 纖維直徑為1620μm， 其實密度為1520Kg/m3，%?？扇コ諝庵薪^大多數(shù)的10μm以上的液滴?！Q熱量Q（每小時）　　　換熱面積A　　　　功率P= /3600=　　選型　生產(chǎn)廠家 石家莊市石換換熱環(huán)保有限公司　　　列管式換熱器 功率 Kw m2　　　列管式換熱器是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器?！　。?3）一級冷卻器: 　　采用列管式換熱器，用30℃左右的水，把從壓縮機出來的120℃的熱空氣冷卻到40—50℃。96247?！　。?0）粗過濾器　前置過濾器, 攔截空氣中較大的灰塵以保護空氣壓縮機,（取布袋）。　　選型　　生產(chǎn)廠家：無錫市錫山雪浪化工設備廠　公稱容積：3m3 功率： 換熱面積：1300m2　內膽尺寸（dh）12002600mm 轉速230r/min 臺數(shù) 1臺　　根據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)， 。它是一種典型的節(jié)能發(fā)酵罐。60=20s　液氣比R= Vc/VG=247。通氣時間有氧發(fā)酵階段約為50h。通用式發(fā)酵罐的高徑比H/D=—，一般H/D約為2左右。具有換熱效率高，物料流阻損失小，結構緊湊，溫度控制靈敏，操作彈性大，拆裝方便，使用壽命長等特點。即可放料，放料完畢關閉，達到攪拌均勻目的。本設計中三處用到板框壓濾機：糖化液脫色過濾、發(fā)酵液絮凝后過濾和精制后甘油的脫色過濾。主要特點有：　　?、?淀粉糖漿液化效果好，連續(xù)液化且液化更快捷、均勻、徹底；?、?適合以大米、玉米等粗原料噴射液化、無堵塞；　?、?適合低壓及過熱蒸汽噴射液化,—，且允許蒸汽壓力波動；?、?采用耐磨材料，延長了產(chǎn)品的使用壽命；　　?、?采用了整體式結構、無密封件，避免了對料液的污染，同時減小了阻力損失；　　⑥ 無振動、無噪聲、改善了操作環(huán)境；　　?、?蒸汽利用率幾乎百分之百，節(jié)省了蒸汽　（3）糖化鍋　糖化鍋的作用是使淀粉在酶的作用下降解為可被酵母利用的糖類物質?！。?）蒸汽噴射液化器　　　對淀粉乳進行液化處理。則處理量為：　　　244=　　103kg/m3左右，則　V=m/ρ=423400247?！妫「视臀盏臒崃俊1=（15070）=　水吸收的熱量　　　Q2=（15070）= kJ/小時　　乙醛吸收的熱量　　　Q3=（15070）= kJ/小時　　　乙醇吸收的熱量　Q4=（15070）= kJ/小時　，150℃ kJ/kg　　　乙醛的氣化潛熱為574 kJ/kg，乙醇的氣化潛熱為,846kJ/kg　　　，　　　則水汽化吸收熱量為　Q5==　乙醛汽化吸收熱量為　　　Q6=15574=8610 kJ/小時　　乙醇汽化吸收熱量為　　　Q7=15846=12690 kJ/小時　　總消耗熱量為　　　Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7=+++++8610+12690= kJ/小時　　　　　　甘油生產(chǎn)過程中，用到各種儀器設備。　　蒸餾前稀甘油（48%甘油）輸入量：　　 /mol　 /mol　　　取0℃時絕干空氣和液態(tài)水的焓為基準，0℃時水的氣化潛熱為r0=2490kJ/kg，則　　Ig=cgt=　Iv=r0H +cvtH　　　I=cgt+r0H+cvtH=(cg+cvH)t+r0H　將cg、cv及r0=2490kJ/kg代入，有　　　I=（+）t+2490H　　可見，濕空氣的焓隨空氣的溫度t、濕度H的增加而增大　　　濕空氣總壓為300kPa　　查閱水的飽和蒸汽壓表知，　　水的飽和蒸汽壓ps（120℃）， 　　水的飽和蒸汽壓ps（45℃）， kPa 　　進氣溫度120℃，相對濕度為5%，則　　H1=（）/（）=　　I1=（+）120+2490=　出氣溫度45℃，相對濕度60%　　　H2=（）/（）=　　　I2=（+）45+2490=　空氣密度　　空氣密度=(實際壓力/標準物理大氣壓) (273/實際絕對溫度)　絕對溫度=攝氏溫度+273　　ρ=（300/）[273/(120+273)]=　　空氣質量m==（每小時）　每小時換熱量Q=mΔI=()=　根據(jù)經(jīng)驗實際生產(chǎn)經(jīng)驗，總傳熱系數(shù)取k=5000W/m2℃　則根據(jù)公式Q=kAΔt 可得　換熱面積A=（）247?！?和cv=（kg水氣℃）；　　 cg——絕干空氣的比熱容，kJ/（kg絕干空氣[5000（5535）]=　由m水= Q/（ＣPΔt水）=[（3120）]= （每小時）　則連消工段年消耗水量：9680=　總換熱面積A=A1+A2+A3+A4=+++= m2　[13]　　，通氣量1296m3/周期?！妫舛葹?5%的葡萄糖漿的比熱容為：　　　c=25/100+（10025）/100≈（kg℃）　　　c0—淀粉質比熱容 （kg5000=　　　本工藝發(fā)酵溫度為30—40℃，經(jīng)連消后進入發(fā)酵罐的料液約為35℃。?。?）電的計算　　　根據(jù)查閱各種資料知，生產(chǎn)1t甘油過程中各種動力耗電、生活用電等方面約耗電2000度?！　】紤]到實際生產(chǎn)過程中，各處理步驟都會有一定的產(chǎn)品損失。=　　　未轉化的淀粉（36%淀粉）量為：　=　　耐高溫α淀粉酶（液化酶）輸入量==　　葡萄糖淀粉酶（糖化酶）輸入量==　　　（10）淀粉調漿　根據(jù)產(chǎn)品信息，工業(yè)淀粉水分含量為13%—14%（%），于調漿罐中調成34%—40%淀粉乳（36%淀粉）。淀粉轉化率可達98%。247。=　　尿素輸入量：%=13kg/h　　　玉米漿輸入量：%=　配料水的輸入量約為：=　　?。?）脫色過濾　　　%，DE值為98%。247。=5708kg/h　　　過濾損失掉甘油量（%甘油）：5708=　過濾后酵母泥（含殘余糖分、酵母和其他固形物等）輸出量：　　　=1510kg/h　絮凝劑加入量：5708=　?。?）發(fā)酵罐　根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，發(fā)酵用耐高滲壓酵母菌（采用ICM15酵母菌）%。%。則：　　乙醇輸出量=1%=　　　乙醛輸出量=1%=　　　蒸餾出甘油水==　　(4)減壓濃縮塔　　　根據(jù)實際經(jīng)驗，甘油發(fā)酵液經(jīng)絮凝過濾后，%左右的甘油（%）。=　　　其中Ca2+、Mg2+、Pb+、Fe2+、SO4Cl、SiO32+和部分有機色素等雜質為：　　輸出量：=　　(3)減壓蒸餾塔　　經(jīng)減壓濃縮至45—50%左右的甘油（取中間值48%）經(jīng)減壓蒸餾至96%的甘油?！〕善肪视停?8%甘油）輸出量=638247。每個生產(chǎn)周期生產(chǎn)能力為：　　　4 =（100%甘油）　每晝夜24小時連續(xù)生產(chǎn)，則每小時生產(chǎn)能力為：　　　1000 247。則　　　年工作日 = 365－45 =320天　　每晝夜生產(chǎn)能力為：　4900247。因此，本設計甘油廠采用雙電源供電，并自備應急發(fā)電機，以保證發(fā)酵的順利進行。全面考慮閥門、死角和彎頭等部位，保證滅菌的效果。因此，在三角瓶取樣鏡檢時，除小心仔細外，要多取幾個樣品進行檢驗，做到萬無一失?！∽ⅲ悍离s菌污染措施　　?、倬N培養(yǎng)過程中要對培養(yǎng)基滅菌采用121℃/15min，留意排空氣和維持壓力的時間，如果三角瓶培養(yǎng)液不新鮮，雜菌較多，滅菌時間要延長到20min。于脫色缸內，將離交后甘油加熱至80—90℃左右，加入粉狀活性炭（食用級），%，攪拌1h—2h，使活性炭盡可能吸附甘油中的雜質和色素。離子交換法所使用的樹脂為苯乙烯與二乙烯苯共聚物再引入磺酸基團的強酸型（0117型）陽離子交換樹脂和強堿型（2017型）陰離子交換樹脂。經(jīng)過此工序，可得含量96%的甘油。由于甘油與水的親和性能阻止乙醇和水進行共沸?！。?3）減壓蒸餾　對甘油進行提取。[8]　（11）過濾　對經(jīng)絮凝預處理的發(fā)酵液進行過濾，得濾液和酵母泥副產(chǎn)品。本設計采用殼聚糖作為發(fā)酵液的絮凝劑。這些雜質如不被分離，將會影響后續(xù)的甘油提取?！捬醢l(fā)酵　當殘?zhí)墙抵良s2%時，停止供氧，補充營養(yǎng)，使耐高滲壓酵母菌開始后期的厭氧發(fā)酵。種子罐容積大小取決于發(fā)酵罐大小和種量比例。流程為：高空采風→ 粗濾器→ 空壓機→ 貯罐→冷卻器→旋風分離器　→ 冷卻器→絲網(wǎng)分離器　→加熱器→ 過濾器→ 無菌空氣?。?）菌液培育　　一級種子　　　于三角瓶搖瓶中進行培養(yǎng)。%，葡萄糖濃度25%左右，含磷總量約為80微克/%。濾液加活性炭脫色。在使用糖化酶過程中，或加少許脫支酶，可以減少糖化酶的用量，提高葡萄糖的最高含量，縮短糖化時間。一般要求液化液DE值在15—20%之間最為適宜。淀粉乳加熱到一定溫度，淀粉顆粒開始吸水膨脹，溫度繼續(xù)上升，顆粒繼續(xù)膨脹，可達到原體積的幾倍到幾十倍，晶體結構消失，體積脹大，互相接觸，變粘稠狀液體，即為糊化。⑤污水排放量大?！　　 以丙烯為原料的丙烯氯化法工藝特點: ①工藝成熟、操作穩(wěn)定?！　 以丙烯為原料的丙烯醛法工藝特點：甘油產(chǎn)品質量較高，原料消耗低，但流程長。以往都是在好氧發(fā)酵后，將甘油從高濃度的殘?zhí)侵蟹蛛x出來，因而提取效率難以提高。人們相繼提出用樹脂吸附、殘?zhí)茄趸?、溶劑抽提以及載體蒸餾等方法來改進提取工藝，但受技術和成本的限制，實際效果都不甚理想，從而制約了該法的產(chǎn)業(yè)化?！『醚醢l(fā)酵法生產(chǎn)甘油工藝的技術難題是產(chǎn)品提取困難。此法與常規(guī)產(chǎn)品發(fā)酵過程相似，基本不造成污染，甘油含量高、性能專一，較亞硫酸鹽法有明顯的優(yōu)越性和先進性，因此自20世紀 50年代中期出現(xiàn)以來受到了高度重視，成為了投資的熱點。后來人們盡管又作了不少改進，但都沒有達到工業(yè)生產(chǎn)的水平。以酒糟生產(chǎn)復合甘油工藝原料易得、成本低，且綠色環(huán)保，以期代替甘油?！　　∥覈芯堪l(fā)酵法始于20世紀50年代中期，從60年代興起的耐高滲透酵母菌種的研究和應用到70年代處于鼎盛時期，到1994年至1995年，開始進入工業(yè)生產(chǎn)，特別是山東、江蘇、甘肅等地的企業(yè)。而且，合成法制甘油的設備投資大，成本又較高?，F(xiàn)在法國已將此法改為直接水解法，即不經(jīng)過環(huán)氧氯丙烷步驟?！　　。?）環(huán)氧氯丙烷法　丙烯高溫氯化成氯丙烯，氯丙烯再氯化成二氯丙醇。此法選擇性和收率均較高，采用過乙酸為氧化劑，可不用催化劑，反應速度較快，簡化了流程。　 過乙酸的生產(chǎn)不需要催化劑，乙醛與氧氣氣相氧化，在常壓、150160℃、接觸時間24s的條件下，乙醛轉化率11%，過乙酸選擇性83%?！　　　　　≡摲ㄉa(chǎn)的甘油產(chǎn)品質量較高，原料消耗低，但流程長。[3]　　　從丙烯合成甘油的多種途徑可歸納為2 大類，即氯化和氧化?！。?）油脂醇解　　　油脂醇解是指油脂與過量低碳鏈醇(如甲醇)在一定條件下反應生成脂肪酸酯和甘油的過程,反應方程式如下:　　　　甘三酯 甲醇 脂肪酸甲酯 甘油　　　在此反應過程中,每生產(chǎn)1Kg脂肪酸甲酯,約產(chǎn)生0　　?。?）皂化甘油（油脂皂化）　油脂皂化是油脂與堿液在一定條件下反應生成肥皂及甘油的過程,其反應方程式如下：　　　甘三酯 苛性鈉 肥皂