【正文】 (I— ct2)(m3／ h) 不凝性氣體抽出量為： B2＝ 179。 (I－ ct2)(kg／ h) 式中 G—— 進入冷卻器的料液流量 (kg／ h) c—— 料液比熱容 [kJ／ (kg178。對谷氨酸、檸檬酸及抗生素等發(fā)酵，盡管規(guī)模不同，但維持 Po／ V不變，則生產(chǎn)結(jié)果相近。 K)] 式中： β —— 介質(zhì)的物理狀態(tài)參數(shù)，對于水和與水近似的介質(zhì) (如啤酒 )，由下式確定： β ＝ 60＋ t，其中 t為介質(zhì)溫度（℃） W—— 介質(zhì)運動速度，通常 W＝ ～ d—— 管子的外徑（ m） 第五節(jié)無菌壓縮空氣消耗量計算 壓縮空氣消耗量，通常用單位時間耗用的常壓空氣體積表示 ，即 m3／ h(105Pa) 1．通氣發(fā)酵罐通風量計算 式中： Q—— 通氣量 (m3／ h) q02—— 微生物比呼吸速率 [mol02／ (kg． h)] x—— 微生物活細胞濃度 (kg／ m3) V—— 發(fā)酵罐裝液量 (m3) cin—— 通人發(fā)酵罐的空氣氧濃度 (mol02／ m3) cout—— 離開發(fā)酵罐的空氣氧濃度 (mol02／ m3) (1)等 KLa放大準則計算 Q 對高耗氧的生物反應，如酵母培養(yǎng)和單細胞蛋白 (SCP)生產(chǎn)，通常使用等 KLa放大準則。 K)] 式中 α 1—— 空氣對壁面給熱系數(shù)，取 ／ (m2178。這部分的耗冷量 Q7的計算和 Q6近似。 (3)低溫設(shè)備、管道的冷量散失 Q7 低溫設(shè)備如啤酒廠的露天錐形罐以及低溫管路等。 K) △ t—— 計算太陽輻射產(chǎn)生的冷量損失中用的當量溫度差，可根據(jù)表 515選取。 (2)圍護結(jié)構(gòu)耗冷量 Q6 式中： Fi—— 圍護結(jié)構(gòu)的面積 (m2) F—— 受太陽輻射的壁面面積 (m2) K、 Ki—— 圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) [W／ (m2178。 h)，視開門的頻繁程度和車間面積而定 ④冷間內(nèi)操作工人耗冷量 式中 q3—— 每個操作工單位時間耗冷量，視車間溫度不同而取不同值，見表。 h)] ＝ [kJ／ (m2178。 179。通常，車間的照明標準為 10W／ m2，同時使用系數(shù)取 。 ? (kJ／ h) 其中： Qb’ —— 微生物細胞呼吸放熱， 15651kJ／ kg(對葡萄糖 ) Qb’’ —— 發(fā)酵放熱， 4953kJ／ kg(對葡萄糖 ) α 和 β 分別為細胞呼吸和發(fā)酵的 耗糖量 (kg／ h) ?(kJ／ h) 式中： η —— 攪拌功熱轉(zhuǎn)換系數(shù)，為 Pst—— 攪拌軸功率 (kW) 3．非工藝耗冷量 Qnt的計算 非工藝耗冷量通常包含照明及用電設(shè)備放熱量、需降溫冷凍的車間廠房的圍護結(jié)構(gòu)和低溫設(shè)備、管道的冷量散失以及其他操作過程的耗冷等。 K)] GR—— 發(fā)酵反應器質(zhì)量 (kg) cR—— 發(fā)酵罐體比熱容 [kJ／ (kg178。所以在工藝流程設(shè)計時，必須妥善安排，合理用水，盡量做到一 水多用和循環(huán)使用。 (2)生產(chǎn)工藝、設(shè)備或規(guī)模不同，生產(chǎn)過程用水量也隨之改變，有時差異還很大。水衡算的方法與步驟和物料衡算類似。 (4)在有相關(guān)條件約束，物料量和 能量參數(shù) (如溫度 )有直接影響時，宜將物料平衡和熱量平衡計算聯(lián)合進行，才能獲得準確結(jié)果。有相變時，必須確定相態(tài)基準，不要忽略相變熱。但對衡算影響很小的項目可以忽略不計，以簡化計算。根據(jù) Q2來確定加熱 (或冷卻 )介質(zhì)及其用量。 K)] t t2—— 物料加熱前后的溫度 (℃ ) (7)加熱 (或冷 卻 )介質(zhì)傳入 (或帶出 )的熱量 Q2 Q2稱為有效熱負荷。 K)] t—— 氣態(tài)物料溫度 (℃ ) r—— 蒸發(fā)潛熱 (kJ／ kg) (5)設(shè)備向環(huán)境散熱 Q8 為了簡化計算，假定設(shè)備壁面的溫度是相同的 ，則： 式中 F—— 設(shè)備總表面積 (m2) α T—— 壁面對空氣的聯(lián)合給熱系數(shù) [W／ (m2178。 (3)加熱設(shè)備耗熱量 Q5 為了簡化計算，忽略設(shè)備不同部分的溫度差異，則： Q5＝ Gc(t2－ t1) 式中 G—— 設(shè)備總質(zhì)量 (kg) c—— 設(shè)備材料比熱容 [kJ／ (kg178。 K)] t—— 物料進入或離開設(shè)備的溫度 (℃ ) (2)過程熱效應 Q3 主要有發(fā)酵熱 QB、攪拌熱 Qs和狀態(tài)熱 (例如汽化熱、溶解熱、結(jié)晶熱等 )： Q3＝ QB＋ Qs＋ Qλ 式中 QB—— 發(fā)酵熱 (呼吸熱 )(kJ) Qs＝ 3600Pη (kJ) 其中 P為攪拌功率 (kW)， η 為攪拌過程功熱轉(zhuǎn)化率，通常， η ＝ 92％。通常，取 0℃ 為基準溫度可簡化計算。數(shù)據(jù)可以從專門手冊查閱，或取自工廠實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，或根據(jù)試驗研究結(jié)果選定。以單元設(shè)備的衡算為例具體的方法和步驟如下： 1．畫出單元設(shè)備的物料流向及變化的示意圖。 (3)熱量衡算是組織和管理、生產(chǎn)、經(jīng)濟核算和最優(yōu)化的基礎(chǔ)。可對工藝設(shè)計的多種方案進行比較，以選定先進的生產(chǎn)工藝；或?qū)σ淹懂a(chǎn)的生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)過程的經(jīng)濟合理性、過程的先進性進行分析，并找出存在的問題，提出改造或革新的措施。 a)] (4)工人實物勞動生產(chǎn)率 [t／ (a178。 (3)生產(chǎn) 1000kg成品的水、蒸汽、空氣及冷量等消耗定額以上三項，通常構(gòu)成了產(chǎn)品單位成本的主要部分。通過生產(chǎn)全過程的總物料衡算、能量衡算和各階段的物料衡算、能量衡算，就可以求出： (1)生產(chǎn) 1000kg成品或半成品的原材料消耗定額及原料總回收率。先進的、合理的技術(shù)經(jīng)濟指標是工廠建設(shè)成功的基礎(chǔ)。物料流程圖要作為正式設(shè)計成果，編人設(shè)計文件，以便于審核和設(shè)計施工。最后，把整理好的計算結(jié)果列成物料衡算表。 8．校核與整理計算結(jié)果，列出物料衡算表 在整個物料衡算過程中，對主要計算結(jié)果都必須認真校核，確保無誤。 根據(jù)物料衡算式和待求項的數(shù)目列出數(shù)學關(guān)聯(lián)式，關(guān)聯(lián)式數(shù)目應等于未知項數(shù)目。 (3)以加入設(shè)備的一批物料量為計算基準。 (2)以單位重量、單位體積或單位摩爾數(shù)的產(chǎn)品或原料為計算基準。 6．選定計算基準 (1)以單位時間產(chǎn)品量或單位時間原料量作為計算基準。 常用的物化常數(shù)可在相應的化工、生化設(shè)計手冊中查到。對那些產(chǎn)生有毒物質(zhì)或明顯影響產(chǎn)品質(zhì)量的副反應，其量雖小，但不能忽略。對復雜的反應過程，可寫出 反應過程通式和反應物組成。把主要物料和輔助物料都在圖上標清楚，并盡可能標出各物料的流量、組成、溫度和壓力等參數(shù)。 (二 )物料衡算的方法和步驟 1．弄清題意和計算的目的要求 —— 充分了解物料衡算的目的要求，決定計算方法。當生產(chǎn)方法確定并完成了工藝流程示意圖設(shè)計后，即可進行物料平衡計算。 作為正式的設(shè)計成果，工藝流程圖將被編入設(shè)計文件，供上級部門審批和今后施工使用。對工藝流程草圖設(shè)計中設(shè)備空間位置、設(shè)備的 型式和主要尺寸選取的不當之處，進行修改和完善。 (7)最后寫上必要的文字說明。 (5)畫出設(shè)備和管道上主要附件、計量和控制儀器以及閥門等。 (3)物料管線用粗實線畫出，用箭頭標明流向。 (二 )工藝流程草圖的繪圖步驟 (1)把各層樓面的地面線用雙細線繪出，注上標高。 (6)附注圖例，并按國家規(guī)定畫出圖簽、圖框。 (4)畫出必要的計量器具和控制儀表。 (2)畫出設(shè)備示意圖，設(shè)備的尺寸大小應適當相稱且大致形似，并標明其流程號。 (一 )工藝流程草圖的制圖要求 工藝流程草圖 是由物料流程、圖例、設(shè)備一覽表以及必要的文字說明所組成，一般是初步設(shè)計階段的草圖。 一、生產(chǎn)工藝流程示意圖 生產(chǎn)工藝流程示意圖在物料衡算前進行，作用是：定性地表明原料變成產(chǎn)品的路線和順序，以及采用的單元操作、操作方式及設(shè)備。 (5)盡量采用機械化和自動化，實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。 (3)環(huán)境友好、資源利用充分、可持續(xù)發(fā)展。 選擇生產(chǎn)方法的主要依據(jù)： 1．原料來源、種類和性質(zhì) 2．產(chǎn)品的質(zhì)量和規(guī)格 3．生產(chǎn)規(guī)模 4．技術(shù)水平 5．建廠地區(qū)的自然環(huán)境 6．經(jīng)濟合理性 二、工藝流程的設(shè)計原則 (1)保證產(chǎn)品質(zhì)量符合國家標準或外銷質(zhì)量要求。 第二節(jié)生產(chǎn)方法的選擇和工藝流程的設(shè)計原則 一、生產(chǎn)方法的選擇 生產(chǎn)方法即工藝路線的選擇，是發(fā)酵工廠設(shè)計的關(guān)鍵步驟。 主要任務：其一是確定由原料到成品的各個生產(chǎn)過程及順序，說明生產(chǎn)過程中物料和能量變化及流向，采用的生物反應或化工過程及設(shè)備。 第四章工藝流程設(shè)計 第一節(jié)概述 工藝流程設(shè)計和車間布置設(shè)計是工藝設(shè)計的兩個主要內(nèi)容，是決定工廠的工藝計算、車間組成、生產(chǎn)設(shè)備及其布置的關(guān)鍵步驟。 (3)散水坡 的坡度應大于 3％，保證雨水順利排除，但是也不能大于6％，以免產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象。鍋爐房應位于全廠最低處，以利于回收凝結(jié)水，但也應至少高出最高洪水位 。也作間距 50m或 100m的方格網(wǎng)，用來標定廠區(qū)、廠房的建筑施工位置。為了施工現(xiàn)場放線的方便和減少每一點地形位置標記坐標時的繁瑣計算，總平面設(shè)計時，常常采用廠區(qū)、廠房之間方位一致的建筑施工坐標網(wǎng)。 這是國家地理測量局規(guī)定的坐標系，全國各地都必須執(zhí)行。 3．建筑系數(shù) Kl與場地系數(shù) K2 4．堆場面積 (A5) (1)原料堆場面積 (2)瓶箱堆場面積 ①新瓶箱堆場面積 A1 ② 舊瓶箱堆場面積 A2 5．坐標網(wǎng) (1)地理測量坐標網(wǎng) —— X、 Y坐標系 此坐標規(guī)定南北向增減以橫坐標 X表示，東西向以 Y表示。 2．廠房建筑物正面與全年 (或夏季 )主風向的夾 角，以 60～ 90176。可參閱 《 化工企業(yè)總平面設(shè)計暫行技術(shù)規(guī)范 》 ，化設(shè)標 (HSB)363。如果相鄰建、構(gòu)筑物間有道路，其兩側(cè)地上或地下架設(shè)綜合管線者，則上述間距 X值加大。 第四節(jié)總平面設(shè)計技術(shù)經(jīng)濟指標 一、總平面設(shè)計技術(shù)經(jīng)濟指標項目 總平面設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟指標是在總平面布置時估算的；它作為設(shè)計階段的控制指標，用以指導總平面施工圖階段的設(shè)計，在一定程度上，反映出總平面設(shè)計的正確性和合理性。路面采用沙石瀝青澆注鋪設(shè)，并且明溝排水，保持環(huán)境衛(wèi)生。 三、道路的規(guī)格 道路的規(guī)格包括寬度和路面質(zhì)量。其最小曲率半徑：雙車道為 7m；單車道為 9m。 補助布置： (1)在線路長的單車道路上應補上會讓車道。 終端式布置： 特點是道路不兜環(huán)、各有分散終點，在終點端設(shè)置回車場，以便車輛調(diào)頭。 廠 內(nèi)運輸布置就是根據(jù)原材料、燃料、產(chǎn)品、副產(chǎn)品的種類、運輸量，選擇運輸工具和運輸方式，進行合理布置。 運輸?shù)姆绞竭x擇、道路的布置形式等對廠區(qū)劃分、車間關(guān)系、倉庫堆場的位置都是決定因素之一。 3．組合式布置形式 特點是：根據(jù)發(fā)酵生產(chǎn)工藝過程的要求和特點，結(jié)合廠址自然條件及施工技術(shù)水平條件，將水平向與豎向平面布置的優(yōu)點協(xié)調(diào)結(jié)合，使得總平面布置既有明顯的廠區(qū)劃分，又使建、構(gòu)筑物疏密合理；既有建筑物的懸殊標高，又有防火衛(wèi)生和通風采光的妥善處理；既有先進的技術(shù)集中生產(chǎn)管理，又留有發(fā)展余地。 ～ 90176。 2．周邊式布置形式 從廠大門處開始布置，逐一帶起輔助部門與動力部門，相隨著布置，此稱為周邊式布置。 三、總平面布置的形式分類及實例 1．區(qū)帶式布置形式 在廠區(qū)劃分的前提下，保證區(qū)域功能分明，以主要生產(chǎn)車間的定位布置，帶起輔助車間和動力車間的逐一布置，稱為區(qū)帶式布置。 5．確定廠區(qū)建、構(gòu)筑物之間的距離 廠區(qū)建、構(gòu)筑物的位 置布置在總平面圖上的確定，還必須考慮相鄰建、構(gòu)筑物之間的距離。其他公共設(shè)施可布置在辦公大樓的兩側(cè)。對廠內(nèi)要方便于全廠性的行政業(yè)務和生產(chǎn)技術(shù)管理及后勤服務；對外在建筑上要適應城市規(guī)劃、市容整齊的要求，所以多設(shè)置在工廠的大門處臨近兩側(cè)。而變電所則應靠近冷凍站，因 冷凍站的電量負荷約占全廠用電的 45%以上，節(jié)省電線鋪設(shè)和降低常年性的電能浪費。 例如，酒精廠的鍋爐房應靠酒精車間的蒸煮間，并且處在地勢較低處和廠區(qū)的下風向。 3．動力車間 (包括鍋爐房、冷凍站、空壓站、變電所等 )建筑物的布置位置 動力車間應盡量靠近其服務的具體部門，可以大部集中布置在廠區(qū)左側(cè)或右側(cè)。給水設(shè)施應靠近糖化麥汁冷卻間、麥芽車間的浸麥間及冷凍站的冷凝器部位，最好布置在等距的位置上。 2．輔助車間建筑物等的布置位置 輔助車間的位置應靠近主車間廠房或其服務對象的等距離處。 (5)生產(chǎn)車間位置應 直通生活區(qū)和廠大門 。 ～ 90176。 105N/m2； (3)應 正面朝陽 或 偏南向 布置。 二、建、構(gòu)筑物的布置位置 1．主生產(chǎn)車間建筑物的布置位置 (1)是全廠布置的關(guān)鍵 ,布置在 中心地帶 。根據(jù)城市衛(wèi)生規(guī)范，廠前區(qū)、主干道兩側(cè)應設(shè)置綠化設(shè)施且注意美化環(huán)境。根據(jù)廠區(qū)的地形和 生產(chǎn)車間的特殊要求，可將機修、給排水系統(tǒng)、變電所及其有關(guān)倉庫等，分布在左右兩側(cè)區(qū)而盡量靠近主要車間，以便為其服務。生產(chǎn)區(qū)應處在廠址場地的中部，也是地勢地質(zhì)最好的地帶。 廠前區(qū)的建筑，基本上屬于行政管理及后勤職能部門等有關(guān)設(shè)施。 (二 )廠區(qū)劃分 廠區(qū)劃分就是根據(jù)生產(chǎn)、管理和生活的需要，結(jié)合安全、衛(wèi)生 、管線、運輸和綠化的特點，把全廠建、構(gòu)筑物群劃分為若干聯(lián)系緊密而性質(zhì)相近的單元，以利于全廠性生產(chǎn)流水作業(yè)暢通，利于鄰近各廠房建、構(gòu)筑物設(shè)施之間保持協(xié)調(diào)、互助的關(guān)系。 ?動力車間： 例如，由水泵房、水塔、貯水池、鍋爐房、空氣壓縮站、冷凍站、變電所、儀表維修等廠房組成。 ?輔助車間： 例如，由酵母回收、麥糟處理、麥芽貯倉、瓶蓋制造、機修、瓶與箱堆場等組成啤酒生產(chǎn)