【正文】 5%過濾和罐裝損失：啤酒量的3。在此我要向一直以來辛苦工作的李樹立老師表示我最衷心的感謝和最崇高的敬意! 年產(chǎn)30萬噸啤酒的發(fā)酵車間設(shè)計1 每年生產(chǎn)280天elia Nelson ． Bioprocess Engineering : Systems, equipment and facilities, ed. john Wiley amp。[14]許贛榮．發(fā)酵生物技術(shù)專業(yè)英語，中國輕工業(yè)出版社，2004。[10]華南工學(xué)院，發(fā)酵工程與設(shè)備，北京輕工業(yè)出版社，1981。[6]梁世中．生物工程設(shè)備，中國輕工業(yè)出版社，2002。[2]張啟先．我國發(fā)酵工業(yè)發(fā)展現(xiàn)伏與對策科技導(dǎo)報，1992（2）：4445。圓整倒推薦值：D過濾器=1200mm③分過濾器的壁厚：設(shè)計壓力P=取S=6mm。能滿足生產(chǎn)要求。 空氣分過濾器（1）二級種子罐分過濾器：二級分過濾器風(fēng)量的計算：查《生物工程設(shè)備》P389 表319 JLSD型空氣過濾器技術(shù)特性，選用JLSD025型空氣過濾器，外型尺寸φ75520mm, 重量5kg，進(jìn)出口管徑φ2020，與種子罐進(jìn)風(fēng)口不一致，可采用法蘭變徑即可。冷卻選用夾套冷卻[10]。通風(fēng)管管徑計算：，發(fā)酵溫度t=32℃，風(fēng)速v=20m/s，常壓下t0=20℃，送風(fēng)量V為：將通風(fēng)換算成工作狀態(tài)，求通風(fēng)管直徑d1圓整，查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計概論》，P313表12，無縫鋼管(YB23170)，管徑采用253mm ,內(nèi)徑2523=19 mm大于12 mm，可滿足生產(chǎn)要求。Ⅲ 攪拌軸功率的計算 淀粉水解糖液低濃度細(xì)菌醪，可視為牛頓流體。h罐：單個封頭容量：V39。③主要尺寸的確定 種子罐仍采用幾何相似的機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。種子罐冷卻方式采用夾套冷卻。風(fēng)量Q1取大值。則排料管截面積為F物。（8）設(shè)備材料的選擇[10]選用A3鋼制作，以降低設(shè)備費用。由上式得：查金屬材料表選取φ894mm無縫管[9]， ，認(rèn)為可滿足要求。；則Q=155106=107（ml/min） 代入上式：④求電機(jī)功率P電：采用三角帶傳動η1=；滾動軸承η2=，滑動軸承η3=；端面密封增加功率為1%[7]；代入公式數(shù)值得：（7）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝計算 ①空氣分布器：本罐采用單管進(jìn)風(fēng)，風(fēng)管直徑φ1334mm。 該攪拌器的各部分尺寸與罐徑D有一定比例關(guān)系攪拌器葉徑取d=（m）葉寬 ：弧長：底距：盤踞 ：葉弦長：葉距 ：彎葉板厚：δ=12（mm）取兩擋攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速N2可根據(jù)50m3罐，轉(zhuǎn)速N1=110r/min。采用豎式蛇管換熱器，取經(jīng)驗值K=500 kJ/(m3③發(fā)酵罐個數(shù)的確定：公稱體積為200m3的發(fā)酵罐，總體積為230 m3 取公稱體積200 m3 發(fā)酵罐11個，其中一個留作備用。7H2O）用量G4 （12）消泡劑（泡敵）耗用量G5 （13）植物油耗用量 G6 （14）谷氨酸（麩酸）量 發(fā)酵液谷氨酸含量為：實際生產(chǎn)的谷氨酸（提取率80%）為： 15000t/a味精廠發(fā)酵車間的物料衡算結(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)酵車間的物料平衡計算。（5）接種量為2% 。也有的廠家使用氣流干燥技術(shù)，生產(chǎn)量大，干燥速度快，干燥時間短，但干燥過程對味精光澤和外形有影響，同時廠房建筑要求較高，這樣均不如振動式干燥床應(yīng)用效果好[4]。 谷氨酸制取味精及味精成品加工精制車間加工的谷氨酸產(chǎn)品為谷氨酸單鈉，即味精。首先由高空采氣塔采集高空潔凈空氣，經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后導(dǎo)入冷凝器、油水分離器兩級處理，再送入貯氣罐，進(jìn)而經(jīng)焦炭、瓷環(huán)填充的主過濾器和纖維分過濾器除菌后，送至發(fā)酵罐使用。但由于糖液粘度較大，流動性差，容易將維持管堵塞，同時真空冷卻器及薄板加熱器的加工制造成本較高，因而應(yīng)用較少。 種子擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵種子擴(kuò)大培養(yǎng)為保證谷氨酸發(fā)酵過程所需的大量種子，發(fā)酵車間內(nèi)設(shè)置有種子站，完成生產(chǎn)菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)任務(wù)。盤磨機(jī)廣泛用于磨碎大米、玉米、豆類等物料，而錘式粉碎機(jī)應(yīng)用于薯干等脆性原料的中碎和細(xì)碎作用，輥式粉碎機(jī)主要用于粒狀物料的中碎和細(xì)碎［3］。味精發(fā)酵法生產(chǎn)的總工藝流程見圖1。 與這四個工藝階段相對應(yīng)味精生產(chǎn)廠家一般都設(shè)置了糖化車間、發(fā)酵車間、提取車間和精制車間作為主要生產(chǎn)車間。1 味精生產(chǎn)工藝 味精生產(chǎn)工藝概述味精生產(chǎn)全過程可劃分為四個工藝階段:(1)原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制備。設(shè)計內(nèi)容為，了解味精生產(chǎn)中的原料預(yù)處理、發(fā)酵、提取部分的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)流程，根據(jù)實際情況來選擇發(fā)酵工段合適的生產(chǎn)流程，并對流程中的原料進(jìn)行物料衡算、熱量衡算及設(shè)備的選擇。1987年3月，聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑專家聯(lián)合委員會第十九次會議，宣布取消對味精的食用限量，再次確認(rèn)為一種安全可靠的食品添加劑［1］。引言味精是人們熟悉的鮮味劑，是L—谷氨酸單鈉鹽(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOCCH2CH(NH2)COONa早期味精是由酸法水解蛋白質(zhì)進(jìn)行制造的，自從1956年日本協(xié)和發(fā)酵公司用發(fā)酵法生產(chǎn)以后，發(fā)酵法生產(chǎn)迅速發(fā)展，目前世界各國均以此法進(jìn)行生產(chǎn)。最后，畫出發(fā)酵工段的工藝流程圖和平面布置圖。(2)種子擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵。另外，為保障生產(chǎn)過程中對蒸汽的需求，同時還設(shè)置了動力車間，利用鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽，并通過供氣管路輸送到各個生產(chǎn)需求部位?？諝饩N原料空氣壓縮機(jī)預(yù)處理斜面培養(yǎng)搖瓶擴(kuò)大培養(yǎng)冷卻水解除鐵離心沉淀發(fā)酵配料過濾氣液分離種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)過濾淀粉水解糖過濾除菌脫色濃縮結(jié)晶離心等電點調(diào)節(jié)過濾干燥大結(jié)晶干燥母液小結(jié)晶粗谷氨酸拌鹽粉碎粗谷氨酸 成品味精粉狀味精離子交換處理溶解粗谷氨酸溶液中和制味精 圖1 味精生產(chǎn)總工藝流程圖 原料預(yù)處理及淀粉水解糖制備 原料的預(yù)處理此工藝操作的目的在于初步破壞原料結(jié)構(gòu)，以便提高原料的利用率，同時去除固體雜質(zhì)，防止機(jī)器磨損。 淀粉水解糖制備在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過程稱為淀粉的糖化，所制得的糖液稱為淀粉水解糖。從試管斜面出發(fā)，經(jīng)活化培養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴(kuò)大至一級乃至二級種子罐培養(yǎng)，最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的健壯的生產(chǎn)種子。發(fā)酵設(shè)備，國內(nèi)味精廠大多采用機(jī)械攪拌通風(fēng)通用式發(fā)酵罐，罐體大小在50m3到200m3之間。在北方地區(qū)由于空氣濕度小、溫度低，還可采用空氣壓縮、冷卻過濾流程，省去一級冷卻設(shè)備［4］。粗品經(jīng)提純、加工、包裝，得到成品。 2 發(fā)酵罐及種子罐的設(shè)計與選型 味精工廠發(fā)酵車間的物料衡算 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （1）查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計概論》P326表3 味精行業(yè)國家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［5］，選用主要指標(biāo)如表1表1 味精發(fā)酵工藝技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)名稱單位指標(biāo)數(shù)生產(chǎn)規(guī)模t/a15000（味精）生產(chǎn)方法中糖發(fā)酵，一次等電點提取年生產(chǎn)天數(shù)d/a300產(chǎn)品日產(chǎn)量t/a50產(chǎn)品質(zhì)量純度%99倒灌率%發(fā)酵周期h48發(fā)酵初糖Kg/m3150淀粉糖轉(zhuǎn)化率%95糖酸轉(zhuǎn)化率%48麩酸谷氨酸含量%90谷氨酸提取率%80味精對谷氨酸產(chǎn)率%112（2）主要原材料質(zhì)量指標(biāo) 淀粉原料的淀粉含量為80%，含水14%。 谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算 首先計算生產(chǎn)1000kg純度為100%的味精需耗用的原輔材料及其他物料量。具體計算結(jié)果如表2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）105783二級種液（m3）4695發(fā)酵水解用糖（kg）2349107105二級種培養(yǎng)用糖（kg）105水解糖總量（kg）107105淀粉(kg)107105尿素（或液氨）106104糖蜜（kg）1063495氯化鉀（kg）105磷酸氫二鈉（kg）104硫酸鎂（kg）105479泡敵（kg）105470植物油（kg）1051175谷氨酸（kg）89310744650表2 15000t/a味精廠發(fā)酵車間的物料衡算 設(shè)備設(shè)計與選型 發(fā)酵罐 （1）發(fā)酵罐的選型 選用機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐（2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 ①發(fā)酵罐容積的確定：選用200m3罐 ②生產(chǎn)能力的計算：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間)。實際產(chǎn)量驗算：富裕量 能滿足產(chǎn)量要求（3）主要尺寸的計算：取高徑比 H：D=2：1[6] 則有：H=2D；解方程得： 取D=5mH=2D=10m；封頭高： 封頭容積 ：V封=（m3）圓柱部分容積：V筒=197m3驗算全容積V全：V全=V’全符合設(shè)計要求，可行。h以等P0/V為基準(zhǔn)[6]放大求得：（6）攪拌軸功率的計算 淀粉水解糖液低濃度細(xì)菌醪，可視為牛頓流體。 ②擋板：本罐因有扶梯和豎式冷卻蛇管，故不設(shè)擋板 ③密封方式：本罐采用雙面機(jī)械密封方式，處理軸與罐的動靜問題?，F(xiàn)取豎蛇管圈端部U型彎管曲徑為300mm，則兩直管距離為600mm，兩端彎管總長度為：Ⅲ 冷卻管總長度L計算：由前知冷卻管總面積現(xiàn)取無縫鋼管φ894mm，每米長冷卻面積為則:冷卻管占有體積：Ⅳ 每組管長L0和管組高度：另需連接管8m：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。（9）發(fā)酵罐壁厚的計算①計算法確定發(fā)酵罐的壁厚S （cm）式中 P——設(shè)計壓力，現(xiàn)取P= D——發(fā)酵罐內(nèi)經(jīng)，D=500cm 〔σ〕——A3鋼的應(yīng)用應(yīng)力，〔σ〕=127MPa φ——焊接縫隙， φ= C——壁厚附加量（cm）式中 C1——鋼板負(fù)偏差，現(xiàn)取C1= C2——為腐蝕余量，現(xiàn)取C2=2mm C3——加工減薄量，現(xiàn)取C3=0選用14mm厚A3鋼板制作。管徑：取無縫管φ1334mm，〉118mm，認(rèn)為合適。利用氣態(tài)方程式計算工作狀態(tài)下的風(fēng)量Qf[8]取風(fēng)速v=25m/s，則風(fēng)管截面積Ff為則氣管直徑d氣為：因通風(fēng)管也是排料管，故取兩者的大值。 （1）二級種子罐容積和數(shù)量的確定 ①二級種子罐容積的確定：接種量為2%計算，則種子罐容積V種2為：式中 V總——發(fā)酵罐總?cè)莘e（m3）② 二級種子罐個數(shù)的確定：種子罐與發(fā)酵罐對應(yīng)上料。H：D=2：1，則種子罐總?cè)莘e量V39。封=（m3）封頭表面積： S封=圓筒容量 ： 不計上封頭容積 ： 校核種子罐總?cè)莘eV39。℃）Ⅲ 平均溫差：發(fā)酵溫度32℃；水初溫20~23℃，取23℃；水終溫27℃，則平均溫差：Ⅳ 需冷卻面積F： Ⅴ 核算夾套冷卻面積：按靜止液深確定夾套高度： 靜止液體浸沒筒體高度 ： 液深 ： 夾套可能實現(xiàn)的冷卻面積為封頭表標(biāo)面積S封與圓筒被液體浸沒的筒體為表面積S筒之和：夾套高度應(yīng)不高于動態(tài)時的液面高度，因高于液面的傳熱面積，并沒有起多少冷卻作用。i 計算Rem[8]式中 D——攪拌器直徑，D= N——攪拌器轉(zhuǎn)速， ρ——醪液密度，ρ=1050 kg/m3 μ——醪液粘度， μ=103NⅥ 進(jìn)出物料管：該管為物料進(jìn)口，管底距罐底25~60mm之間，現(xiàn)取30mm向下單管。一級種子罐個數(shù)的確定：一級種子罐與二級種子罐對應(yīng)上料。能滿足生產(chǎn)要求。數(shù)量與一級種子罐數(shù)量一致，共6只。④進(jìn)出氣管：進(jìn)出氣管直徑可取與設(shè)備通風(fēng)管一致，即φ1334無縫管⑤數(shù)量：分過濾器與發(fā)酵罐相配合，每罐一個，共需11臺。[3]高孔榮．發(fā)酵設(shè)備，中國輕工業(yè)出版社，1991：15。[7]黎潤鐘．發(fā)酵工廠設(shè)備，中國輕工業(yè)出版社，1991。[11]何銘新等．機(jī)械制圖，高等教育出版社，1997。[15]英漢生物化學(xué)詞典，科學(xué)出版社，1983。 Sons, INC. York.。5%三，設(shè)計任務(wù)：1確定原料配比2進(jìn)行方法論證，確定生產(chǎn)方案，生產(chǎn)工藝3確定原料的配比和生產(chǎn)方案進(jìn)行物料和熱量衡算，列出啤酒生產(chǎn)的衡算表4，進(jìn)行設(shè)備計算：確定發(fā)酵罐的體積和高徑比，計算其尺寸5．畫出整個發(fā)酵車間帶控制點的工藝圖（CAD 電子文本）6．畫出發(fā)酵罐的設(shè)備圖