【正文】 g= )，排風(fēng) 32℃ ，相對(duì)濕度 φ=100%，水蒸氣分壓27mmHg。 K)] 4) 蒸汽用量 90%谷氨酸 活性炭 廢炭 40g/dl中和液 100%谷氨酸 25g/dl母液 190kg 4 3 7 5 3 .5 3 ( 9 0 2 0 ) 4 5 7 .92 7 3 8 3 7 7D ?????(kg/h) 滅酶蒸汽用量 滅酶時(shí)將液化液由 90℃ 加熱至 100℃ ，在 100℃ 是的 ? 為 419 kJ/kg 43 75 3 ( 10 0 90 )66 .6( 27 38 41 9)D ?????(kg/h) 要求在 20min 內(nèi)是液化液從 90℃ 升至 100℃ ，則蒸汽高峰量為 ??(kg/h) 以上兩項(xiàng)合計(jì)： 平均量： +=(kg/h) 24 ?? (t/h) 高峰量： +=(kg/h) 液化液冷卻用水量 使用板式患熱器，將物料由 100℃ 降至 65℃ ,使用二次水，冷卻水進(jìn)口溫度 20℃ ，出水溫度 ℃ ，需冷卻水量 W ( 4357 ) ( 100 65 ) ( 20) ? ? ?????(kg/h) 即 (t/d) 糖化工序熱量衡算 日產(chǎn) 24%糖液 ，即 糖化操作周期 30h，其中，糖化時(shí)間為 25h。 使用板式換熱器，使糖化液 (經(jīng)滅酶后 )由 85℃ 降至 60℃ ，用二次水冷卻，冷卻水今口溫度 20℃ ，出口溫度 45℃ ，平均水量為： ( 43 75 33 5 ) 3 ( 85 60 ) 39 81 .7( 45 20 ) 8? ? ? ???(kg/h) 要求在 2h 內(nèi)把 75m3糖液冷卻至 40℃ ，高 峰用水量為 75000 ( 4375 ) 2????(kg/h) 每日糖化罐同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)： ?? （罐） 每日投料罐次 ? ,需 2 罐次 每日冷卻水用量： ??? (t/d) 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算 培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量 選罐問(wèn)題： 若選 100m179。 每日投料罐次 ? 取 6 罐 日運(yùn)轉(zhuǎn) ： ?? （罐） 取 8 罐 每罐初始體積 70m3，唐濃度為 ，滅菌前培養(yǎng)基含糖 19%，其含量為%19 % ?? (t) 滅菌加熱過(guò)程中用 蒸汽 (表壓 )I=2743kJ/kg，使用板式換熱器將物料由 20℃ 升至 75℃ ，再加熱至 120℃ 。 每罐滅菌時(shí)間 3h，輸料流量 : ? (t/h) 消毒滅菌蒸汽用量 )75120( ??? ????D (kg/h)=(t/h) 其中糖液比熱容為 () 每天用蒸汽量： ??? (t/h)， 高峰量 ， 平均量 : ? (t/h) 與下面 200m179。另一方面，因又為 200 的罐比 100 的罐難于維修，所以，綜合考慮，選 200 的發(fā)酵罐。 每日投料罐次 ? 日運(yùn)轉(zhuǎn) ： ?? 每罐初始體積 140m3，唐濃度為 ，滅菌前培養(yǎng)基含糖 19%，其含量為 2 0%19 % 4 0 ?? (t) 滅菌加熱過(guò)程中用 蒸汽 (表壓 )I=2743kJ/kg，使用板式換熱器將物料由 20℃ 升至 75℃ ，再加熱至 120℃ 。 每罐滅菌時(shí)間 3h，輸料流量 : ? (t/h) 消毒滅菌蒸汽用量 )75120( ??? ????D (kg/h)=(t/h) 其中糖液比熱容為 () 每天用蒸汽量： ??? (t/d)， 高峰量 ， 平均量 : ? (t/h) 培養(yǎng)冷卻水用量 120℃ 熱料通過(guò)與生料熱交換，降至 80℃ ，再用冷卻水冷至 35℃ ，冷卻水由 20℃ 升至 45℃ ，計(jì)算冷卻水用量 (W) 6 8 8 9 6)2045( )3580( 0 3 0 0 ??? ???W(kg/h)=69(t/h) 全天用水量 : 2071369 ??? (t/h) 發(fā)酵罐空罐滅菌蒸汽用量 1) 發(fā)酵罐體加熱 設(shè)所用罐體為 1Cr18Ni19 材質(zhì)的發(fā)酵罐，罐體重 ，冷卻排管重有 6t，不銹鋼的比熱容是 [kJ/(kg?K)]，用 (表壓 )蒸汽滅菌，使發(fā)酵罐在 (表壓 )下，由 20℃ 升溫至 127℃ , 蒸汽 (表壓 )I=2718kJ/kg，蒸汽的用 量為： )(9 8 2 72 7 1 8 )201 2 7()6 0 0 03 4 3 0 0( kg??? ???? 2) 充滿(mǎn)發(fā)酵罐空間需要的蒸汽量 因?yàn)?200 m3的發(fā)酵罐的容積實(shí)際上大于 200 m3,考慮到罐內(nèi)有排管、攪拌器等配件所占有的空間，罐的自由體積仍按 200 m3計(jì)算，充滿(mǎn)罐空間需要的蒸汽量為： )( 2 46 2 0 0 kgVD ???? 蒸汽發(fā)酵罐蒸汽 ? 式中， V發(fā)酵罐自由空間，即全容積 (m3)； ρ加熱蒸汽的密度 (kg/ m3)， (表壓 )蒸汽密度為 。 空罐滅菌時(shí)蒸汽消耗量為： )/(1 6 3 hkgD ?? ????蒸汽 每次空罐滅菌的時(shí)間是 ， 用蒸汽量 : ?? （ kg/罐） 則每日蒸汽耗用量為： 244812448 ?? (kg/d) 平均耗汽量： 2448/24=102(kg/h) 發(fā)酵過(guò)程冷卻水用量 根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，谷氨酸的發(fā)酵熱約為 104(kJ/m3h),200 m3谷氨 酸發(fā)酵罐，裝料量 140 m3，使用新鮮的冷卻水冷卻，冷卻水的進(jìn)口溫度是 10℃ ，出口溫度為20℃ ，冷卻水的用量就可按下式進(jìn)行計(jì)算： t / h )(1 0 )1020( 1 4 01 0 0 0 ??? ???W 因?yàn)槊刻爝\(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)酵罐是 罐次，高峰用水量為 100=414(t/h) 日用水量為 4 1 4 0 .8 2 4 7 9 4 8 .8? ? ?(t/d)， 平均用水量 ： ? (t/h) 谷氨酸提取工序冷量衡算 等電罐 200m3，裝液量 146m3,相對(duì)密度 ，由 30176。 C，降溫速度2176。其冷量為： 63 ?????? （ kJ/h） ,發(fā)酵比熱容為[kJ/(kg總制冷量 ： 65 4 . 1 4(1 . 2 1 0 7 . 8 2 1 0 ) 2 2 5 03600? ? ? ? ?(kw) 谷氨酸鈉溶液濃縮結(jié)晶過(guò)程的熱量衡算 年產(chǎn) 9000 噸商品味精，日產(chǎn) 100%，選用 25m3 強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)結(jié)晶罐，濃縮結(jié)晶操作周期 24h，其中輔助時(shí)間 4h。流加 30g/dl 母液 32m179。在 70℃下真空蒸發(fā)結(jié)晶，濃縮 3h，育晶 17h。 1） 熱量衡算 來(lái)料帶入熱量： 63 ????????? ）（來(lái)料Q (kJ) 加水代入熱量： 53 ??????加水Q (kJ) 晶種帶入熱量： ?????來(lái)晶 (kJ)， [kJ/(kg折算為相對(duì)密度 時(shí)， 15t 比熱容為[kJ/(kg 隨結(jié)晶 MSG 帶走熱量： 85 ??????出晶Q （ kJ） 需外界供給熱量： ）（） 晶熱來(lái)晶來(lái)水來(lái)料出晶二次走 ( ??????? = ）（）（ 5456888 ????????????? = ? （ kJ） 2) 計(jì)算蒸汽用量 每罐次用汽量：熱損按 5%計(jì)算 45 )53527 17( 7 ??? ??D (kg/罐 ) 每罐濃縮結(jié)晶時(shí)間 20h，每小時(shí)耗蒸汽高風(fēng)量： 45830/20=2292(kg/h) 臺(tái)罐 同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，高峰用蒸汽量： 4 .1 4 2 2 9 2 9 4 8 8 .8 8??（ kg/h） 每日用蒸汽量： 4 .1 4 4 5 8 3 0 1 8 9 7 3 6 .2??（ kg/d） =(t/d) 每小時(shí)平均用蒸汽量： (t/h) 冷卻二次蒸汽所消耗冷卻水量 1）二次蒸汽數(shù)量，即水蒸發(fā)速度 2063223 ???? (m179。 年產(chǎn) 9000 噸商品味精，日產(chǎn)濕味精 30t，二班生產(chǎn)，即 30/16=(t/h) 干燥水分量： 3 0 0 0 0 2 % 3 0 0 0 0 0 . 2 % 4 1 . 316? ? ? ?(kg/h) 18℃空氣濕含量φ =70%， X0=， I0=；加熱89℃， I1=363534/)1860( 3物料 ???????Q (kJ/kg 水 ) 3 7 1 9 9 ????????? ）（損失 (kJ/kg 水 ) 9 3 23733 6 3 ??????? (kJ/kJ 水 ) 設(shè) X2= ) 1 0 )( 9 3 2()( 1212 ????????? XXII (kJ/kg 空氣 ) 空氣耗量為： ??（ kg/h） 80℃時(shí)空氣的比容 179。/h) 耗用蒸汽量（ D）：使用 （表壓）蒸汽加熱，熱損失按 15%計(jì)： ) 0 7 0 6( 9 2 5) 0 4( ?? ????D （ kg/h） 每日用蒸汽量： ?? （ kg/d） 平均每小時(shí)用蒸汽量： （ kg/h） 生產(chǎn)過(guò)程耗用蒸汽量結(jié)果匯總 生產(chǎn)過(guò)程耗用蒸汽量表 生產(chǎn)工序 日用量 t/d 平均量 t/h 高峰量 t/h 液化糖化 聯(lián)消 發(fā)酵罐空消 精制 干燥 中和脫色 略 略 略 空氣凈化及其他 略 略 略 累計(jì) 設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型 1 基本參數(shù) 年產(chǎn) 9000 噸味精（ 7000t98%和 2020t83%）廠(chǎng) 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 41 名稱(chēng) 單位 數(shù)量 生產(chǎn)規(guī)模 t/a 9000 生產(chǎn)方法 發(fā)酵 年生產(chǎn)天數(shù) d/a 300 產(chǎn)品日產(chǎn)量 t/d 30 倒灌率 % 發(fā)酵周期 h 48 發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度 % 15 發(fā)酵轉(zhuǎn)化率 % 50 谷氨酸提取率 % 80 產(chǎn)品純度 % 2 發(fā)酵罐 發(fā)酵罐生產(chǎn)能力 選用公稱(chēng)容積為 200 m3的發(fā)酵罐，其總?cè)莘e為 230m3， 裝料系數(shù)為 ,那么該罐生產(chǎn) 100%味精的能力為 : 每罐生產(chǎn) 100%MSG 的量 =200 8% 86% 90% = 發(fā)酵罐臺(tái)數(shù) 由前面的物料衡算中已知年產(chǎn) 9000 噸商品味精的工廠(chǎng) ,日產(chǎn) %味精。每日投（放）罐次為 。則 2 臺(tái)發(fā)酵罐的總?cè)莘e為： 218*3=436 m3 m3,可滿(mǎn)足需要。 )/(6 0 0 3m a x hmkJq ??? 采用豎式列管式換熱器，取經(jīng)驗(yàn)值 ???? hmkJK 3/( ℃ )， 換熱溫度發(fā)酵液保持 32 oC，冷卻水，進(jìn)口 20oC，出口 27oC， △ t1=3220=12oC， △ t2=3227=5oC 對(duì)數(shù)平均溫差 8512ln 512ln2121 ??????????tt tttm℃ 每天裝 1 罐，每罐實(shí)際裝液量為 換熱面積 F=Q/K△ tm=*6000*(*500*8)= m2 冷卻管布置 最高熱負(fù)荷下的耗水量 W=Q/Cp(t2t1)=*6000**(2720) = 則冷卻水體積流量為 W’=，取冷卻水在豎直蛇管中的流速為smv /1? ，冷卻管總截面積 S 總 =W/ν =進(jìn)水總管直徑 d 總 =(S 總 /)= m 冷卻管組數(shù)和管徑 設(shè)冷卻管徑為 d0，組數(shù)為 n 則： ndS ?總 = m2，根據(jù)本罐情況，取 n=15，求管徑： 管徑 d0=(S 總 /)= m 查味精工業(yè)手冊(cè)表： 1025 φ63， d 內(nèi) =56mm， d 內(nèi) d0，可滿(mǎn)足要求，d 平均 =60 mm。設(shè)發(fā)酵罐內(nèi)附件占體積為 m3，則： V 總 =V 液 +V 管 +V 附件 =++= 筒體部分液深 （ V 總 V 封 ） / S 截 =（ ） / 52= m 豎直蛇管總高 H =+= m 又兩端彎管總長(zhǎng) mml 15700 ? ，兩端彎管總高為 500mm 則直管部分高度 h=H500=7060500=6560 mm 則一圈管長(zhǎng) l=2 h+l0=2 6560+1570=14690mm 每組管子圈數(shù) n0 n0=L0/l=管間距為 外 =*=，豎蛇管與罐壁的最小距離為 ，可算出與攪拌器的距離為 ，在允許范圍內(nèi)。如發(fā)現(xiàn)無(wú)法排下這么多冷卻管，可考慮增大管徑，或增加冷卻管組數(shù)。 設(shè)備材料的選擇 優(yōu)先考慮滿(mǎn)足工藝要求，其次是經(jīng)濟(jì)性。 管直徑的大小和有無(wú)保溫層，一般取 100200mm。 ② 按 通風(fēng)管 為例計(jì)算管徑 通風(fēng)比 ( ， 20oC) ， 通 風(fēng) 量 Q= =折算到工作狀態(tài)下 (， 30oC) 風(fēng)量 Qf= [(273+30)/(273+20)]=取風(fēng)速 ν =25m/s，則通風(fēng)管截面積 Sf=Qf/ν =通 風(fēng) 管 徑 df=(Sf/)=()=, 取 無(wú) 縫 鋼 管 φ219 也適用。 △ t)= 104/( 220 )=5m2 ④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(méi)筒體高度（ V 罐 V 封 ） / S 罐 =（ ） / = 液深 H=H 封 +H0=+= ⑤夾套可實(shí)現(xiàn)的冷卻面積 S 實(shí) =S 罐 +S 封 =π d 平均 H0+S 封 = += m2 需要的換熱面積 F=, S 實(shí) F,可滿(mǎn)足工藝要求