【正文】 大氣壓] 發(fā)酵罐技術(shù)性能表表9 罐技術(shù)性能表公稱容積(m3)300管身直徑(m)罐體總高度罐體高度(m)罐身壁厚(mm)15封頭厚度(mm)10攪拌器轉(zhuǎn)速(r/min)75罐內(nèi)工作壓力(mPa)冷卻形式列管冷卻冷卻面積(m2)通風(fēng)攪拌軸功率288167電機(jī)功率(kw)189發(fā)酵罐的個(gè)數(shù)(個(gè))8優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)[1] [M].北京:中國輕工業(yè)出版社, 1999: 2029.[2] [M].中國輕工業(yè)出版社, 1985: 2629.[3] [M].北京: 中國輕工業(yè)出版社, 1999: 3235.[4] [M],上海: 上海科學(xué)技術(shù)出版社,1989,12.[5] [M],北京: 中國輕工出版社,1990,30.[6] [M].中國輕工業(yè)出版社,1985: 1019.[7] [M].中國輕工業(yè)出版社,1996: 3037[8] [M].中國輕工業(yè)出版社, 1998: 2。大氣壓)]因而Ki=()(KLα/106)(KLα的單位為1/h)但如果Ki是以氧分壓作為推動(dòng)力時(shí)，則： Ki= KLα/(90106)所以：KLα= 104 [mol氧/mLKi=Kσα/60Kσα=104 [mol 氧/(mLL/mmol氧)=106(大氣壓minm/s) V——發(fā)酵罐的液體體積(m3) W——空氣在壓力狀態(tài)下，在液體平均高度的通氣線速度(m/s) 如果通風(fēng)量指的是在吸入狀態(tài)下時(shí)，W必須采用下式計(jì)算： W=[Q/(60D2)] [(273+t)/(273+20)] {1/[P+(HLr/2)]} 式中：Q——通風(fēng)量(m3/min)(吸入狀態(tài)) 210=42m3/min D——發(fā)酵罐直徑(m) = t——發(fā)酵液溫度(oC) =35oC P——罐壓(大氣壓)(絕壓) = HL——液柱高度(m) r——發(fā)酵液相對(duì)密度(m) 則：= =106[(mol/()]因?yàn)榘l(fā)酵罐的，所以要將kd值乘以校正系數(shù)f進(jìn)行校正： ==106[(mol/()] KLα，Kσα和Ki總稱為溶氧系數(shù)，他們的換算關(guān)系大致如下：Ki和Kσ的意義相同，僅表示單位不同。min溶氧系數(shù)通常都是由實(shí)驗(yàn)來測(cè)定的。三角皮帶傳動(dòng)最為簡(jiǎn)易。減速裝置可采用三角皮帶傳動(dòng)、圓柱或螺旋圓錐齒輪減速傳動(dòng)機(jī)等。 谷氨酸發(fā)酵時(shí)會(huì)生成許多的泡沫浮在液面上，為了消除泡沫，除加消泡劑進(jìn)行消泡外，還要在發(fā)酵罐的攪拌軸上端裝有打泡器，位于液面略高之地方，其作用也是為了消泡(打碎泡沫)，常用的打泡器有梳齒式和耙式，～。底軸承可采用止推軸承，裝在軸的最下端，用支撐件加以固定。中間軸承是安裝在罐內(nèi)的，可用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不需家潤滑又能防腐的滑動(dòng)軸承，一般可用硬木軸瓦或塑料軸瓦(如石棉酚醛塑料，聚四氯乙烯等。常用的聯(lián)軸器有鼓形及夾殼型兩種，小型發(fā)酵罐可采取法蘭將攪拌軸連接。常用的動(dòng)環(huán)密封圈為“O”形環(huán)，常用的靜環(huán)密封圈為平橡膠墊片。靜環(huán)密封圈是完全靜止的。⑶ 輔助密封元件 輔助密封元件有動(dòng)環(huán)及靜環(huán)密封圈，用來密封動(dòng)環(huán)和軸及靜環(huán)與靜環(huán)座之間的縫隙。傳送扭具。一般軸徑￠28mm的情況下采用多彈簧結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是壓力勻稱；軸徑￠22mm的采用單彈簧，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。端面表面光潔度，對(duì)硬質(zhì)材料取△10～△11，對(duì)軟質(zhì)材料取△8～△9比較適合。為此動(dòng)環(huán)與軸間應(yīng)留有一定的空隙，便于動(dòng)環(huán)的軸向移動(dòng)。動(dòng)環(huán)的材料可用鑄鐵、硬質(zhì)合金、高合金鋼管等，靜環(huán)最常用浸漬石墨或填充聚四氟乙烯。⑴ 環(huán)和靜環(huán) 有動(dòng)環(huán)和靜環(huán)所組成的摩擦副是機(jī)械密封最重要的元件。壓力過大則石墨密封環(huán)磨損太快，并會(huì)發(fā)生都過熱等不正?，F(xiàn)象。平衡型端面軸封的使用壓力要比不平衡型大，因?yàn)榘l(fā)酵罐的操作壓力一般≤，所以一般采用不平衡型就可以了。兩接觸面的蜜蜂需要有一定的壓力。實(shí)踐證明：端面軸封具有清潔、密封性能好、無死角，摩擦損失小以及軸無磨損現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，是一種適用于密封要求畫稿的發(fā)酵罐攪拌軸的密封方法。k)] 傳熱面積： F=Q總/K tm=10604664/(450)=288(m2)這個(gè)面積較大，為了減少列管冷卻面積，夏天在主發(fā)酵時(shí)可考慮外淋冷卻，其冷卻效果相當(dāng)列管的50%，現(xiàn)圓筒表面積為： F圓筒=πDH0 = =(m2)相當(dāng)列管面積：50%=(m2)發(fā)酵罐內(nèi)列管實(shí)際面積：288 =(m2)選冷卻管徑的外徑φ=219mm，則管長：=如果把列管分為10組，則每組長：=，聯(lián)軸器和軸承軸封的作用是使罐頂或罐底與攪拌軸之間的縫隙加以密封，防止泄露和污染雜菌。K)] Q總=GCt =210106012 =10604664(kj/h) 設(shè)采用深井水進(jìn)行冷卻，水溫從10 oC進(jìn)20 oC出，發(fā)酵液溫度控制不超過36 oC則 ：tm=[(t－t1)－(t－t2)]/ln = = 總傳熱系數(shù)取K =450[kj/(m2h缺點(diǎn)為傳熱系數(shù)較蛇管低，用水量較大。缺點(diǎn)為在高溫地區(qū)，冷卻用水溫度較高，則發(fā)酵時(shí)降溫困難，影響發(fā)酵生產(chǎn)率，因此用冷凍水或冷凍鹽水，這樣就增加了設(shè)備的成本。缺點(diǎn)為傳熱壁厚，冷卻水流速低，發(fā)酵時(shí)降溫效果差，要是發(fā)酵時(shí)不好控制溫度。單管管徑計(jì)算如下：現(xiàn)以排料管(也是通風(fēng)管)，為例計(jì)算管徑，該罐實(shí)裝210m3，設(shè)2h之內(nèi)排空，則排料時(shí)的物料體積流量為：m3發(fā)酵醪流速取V=1m/s，則排料管截面積為F物，F(xiàn)物=m2F物=取無縫鋼管Ф2199，管內(nèi)徑d內(nèi)=219(92)=201200適用若按通風(fēng)管計(jì)算，取風(fēng)速20m/s，,20℃，=210=42m3/min=，30℃狀態(tài)下=取風(fēng)速V=20m/s，則風(fēng)管截面積Ff為：=則氣管直徑為m因通風(fēng)管也是排料管，故取兩者最大值，取d=Ф2199無縫管，則滿足工藝要求?？諝夥植佳b置的作用是吹入無菌空氣均勻分布，分布裝置的形式有單管和環(huán)型管。檔板的作用是改變液體的方向，由徑向流改為軸向流，促使液體激烈翻動(dòng)，增加溶解氧。①不通風(fēng)情況下攪拌功率的計(jì)算 不通風(fēng)情況下攪拌功率的大小隨液體的性質(zhì)，攪拌器的形式和罐的結(jié)構(gòu)尺寸而不同。 尺寸比例： 攪拌器葉徑：D=1/3D=葉寬：B==弧長：==底距：C=D/3=盤徑：di==葉弦長：L==葉距Y=D=彎葉板厚：δ=14mm取兩擋攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速N2可根據(jù)50m3罐，轉(zhuǎn)速N1=110r/min，以P0/V為基準(zhǔn)放大求得：r/min⑵攪拌功率計(jì)算 發(fā)酵罐的攪拌功率不僅是選擇電動(dòng)機(jī)的依據(jù)，也是確定溶氧量的主要指標(biāo)，同時(shí)又是比擬放大設(shè)計(jì)時(shí)的基礎(chǔ)依據(jù)，在通風(fēng)情況下比不通風(fēng)情況下的攪拌率有所降低。本人選用六彎葉式。根據(jù)工廠及設(shè)計(jì)部門一般采用比例尺寸 罐體各部分的尺寸有一定的比例，去各比例值如下：H0/D=2；S/Di=；C/Di=1；B/D=；Di/D=1/3；ha=1/4D⑴ 罐的公稱容積罐的公稱容積公式：發(fā)酵罐的公稱容積式300m3300=2D3+=(2+)D3=，D=⑵ 罐的全容積罐的全容積公式：即m3V= == m3式中：——直邊高度(m)，參考取值為50求得=⑶ 罐的直筒容積m3⑷ 罐的封頭容積m3橢圓形封頭的容積計(jì)算公式=m，= m注：⑸ 罐的有效容積=300 =210m3直筒部分液柱高度HL==H0=2D=罐的總高：H=+2(+）=下攪拌葉輪與罐底的距離：C=Di=1/3D=下攪拌槳葉與圓筒底的距離：Hc==攪拌槳葉直徑：Di=1/3D=槳葉間距：S==葉寬：B==⑹ 罐壁厚受內(nèi)壓的壁厚可用下式計(jì)算：式中：P—耐受壓強(qiáng)罐壓mPa， D內(nèi)—管徑，748cm []—材料為A3鋼板時(shí)許用應(yīng)力，127MPa —焊縫系數(shù)， C—壁厚附加量，則==14mm取20mm⑺ 封頭壁厚==088cm= ⑻ 罐的數(shù)量計(jì)算 所需設(shè)備臺(tái)數(shù)=式中：操作周期=運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間h+輔助時(shí)間h發(fā)酵罐720m3，每罐產(chǎn)100%谷氨酸量：30011%94%95%=年產(chǎn)4萬噸味精，日產(chǎn)100%，發(fā)酵操作時(shí)間42h，其中發(fā)酵時(shí)間38h，需要發(fā)酵罐臺(tái)數(shù)：==8臺(tái)⑴類型比例 味精生產(chǎn)發(fā)酵罐普遍采用六漿葉渦輪式攪拌器，漿葉形狀有3種。 罐體是由圓柱形中部及橢圓形或碟形封頭焊接而成的封閉式受壓容器，其材料為碳鋼或不銹鋼，對(duì)于大型發(fā)酵罐還可用內(nèi)襯不銹鋼板(2～3mm)或復(fù)合鋼板。C)t/d配料455液化冷卻548548糖化冷卻595595滅菌配料189冷卻1545發(fā)酵冷卻20294提取、洗水94中和配料131脫色、洗柱16001600洗炭5555精制、育晶32冷卻154001540015400動(dòng)力、鍋爐840冷凍、空壓及其它3684000368累計(jì)21872201111940016318566優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)第五章 發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備由發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備組成的發(fā)酵工段中，發(fā)酵罐是主要設(shè)備，其他為附屬設(shè)備。C)t/d循環(huán)水(30176。耗水量計(jì)算匯總：新鮮水高峰量： 19+76+1057+38=1190(t/h) 新鮮水平均用量： 19+8+991++35=912(t/h)日用新鮮水量： 455+189+20294+94+840=21872(t/d) 100%MSG單耗新鮮水：21872/=(t/d)二次水總量為20111t/d，平均量838t/h循環(huán)水量19400t/d，平均量808t/h水重復(fù)(循環(huán))%凝結(jié)水量163t/d，平均量774t/h水量匯總見表9：表9 用水量衡算匯總表工序設(shè)備給水排水t/d新鮮水(10176。新鮮水只供配料和發(fā)酵冷卻用，由發(fā)酵冷卻后之水稱為二次水，供洗柱、配稀酸稀堿和補(bǔ)充循環(huán)水中。C→40176。C，采用300t/h涼水塔可使水溫降低5176。⑵ 冷卻水：：827t/h，平均用水：，每日用循環(huán)水量15400t/d。⑶ 洗廢炭用水：55t/d，使用二次水。⑴ 配料用水(使用回收的結(jié)晶罐的蒸汽冷凝水)：日產(chǎn)100%95%=(t)，配成40%濃度，需水量：=(t/d)⑵ 洗交換柱用水：使用二次水，配稀酸堿用水273t/d，再生處理柱用水1090t/d。C)] Q物料==(KJ/kg水) Q損失=(595＋60＋－18)=(KJ/kg水) Δ=18－－=(KJ/kg水)設(shè)X2=.I2=I1＋Δ(X2－X1)=＋()(－)=(KJ/kg空氣)空氣耗量為： =76111(kg/h)80176。C)] Q損失—損失熱量，通常為有效熱量的10%[KJ/(kgC)] Q初溫—物料初始溫度時(shí)的物料中每1kg水之熱含量(KJ/kg絕干空氣) Q物料—加熱物料所耗熱量[KJ/(kgC)] Q損失—損失熱量，通常為有效熱量的10%[KJ/(kg 用公式： Δ==Q物料＋Q損失－Q初溫式中 Δ—空氣經(jīng)過干燥后的熱量變化(KJ/kg) I1—出空氣加熱器之空氣熱焓(KJ/kg) I2—出干燥之空氣熱焓(KJ/kg) I0—冷空氣之熱焓(KJ/kg) X0—空氣濕含量(KJ/kg絕干空氣) X1—進(jìn)干燥器之空氣濕含量(KJ/kg絕干空氣) X2—出干燥器之空氣濕含量(KJ/kg絕干空氣) Q初溫—物料初始溫度時(shí)的物料中每1kg水之熱含量(KJ/kg絕干空氣) Q物料—加熱物料所耗熱量[KJ/(kgC空氣濕含量 70%，X0=(kg/kg絕干空氣)，I0=(KJ/kg絕干空氣)加熱80176。C。C，相對(duì)濕度 =70%，通過加熱器使空氣升至80176。C，需加二次水。C，70176。C蒸汽焓(KJ/kg)⑦ 隨結(jié)晶MSG帶走熱量：Q出晶=1810370=(KJ)需外界供給熱量： Q=(Q母＋Q二蒸＋Q出晶)－(Q來料＋Q來水＋Q來晶＋Q晶熱)=(＋＋)－(＋＋＋)=108(KJ)計(jì)算蒸汽用量：每罐次用蒸汽量： 熱損按5%折算，(表壓) D==69950(kg/罐次)式中：2717— mPa(表壓)下的蒸汽焓(KJ/kg) 535— mPa(表壓)下的凝結(jié)水焓(KJ/kg)： =(kg/ h)4臺(tái)罐()同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，高峰用蒸汽量： =(kg/ h)每日用蒸氣量： =(kg/ d)=(t/d)每小時(shí)平均用蒸汽量： =(t/h)⑵ 冷卻二次蒸汽所消耗冷卻水量：① 二