【正文】 據(jù)物料衡算，連續(xù)液化 = (t/h)，加為1：，粉漿量為 1000=26530(kg/h)② 粉漿干物質(zhì)濃度： 100%=%③ 粉漿比熱C可按下式計(jì)算：C=C0＋C水[7] 式中： C0—淀粉質(zhì)比熱容， KJ/(kgC) X—粉漿干物質(zhì)含量 %. C水—水的比熱容， KJ/(kgC)C=＋=[KJ/(kgC)]④ 蒸汽用量：D==(kg/h)⑵ 滅酶用蒸汽量： 滅酶時(shí)將液化液由90176。C，在100176。C升溫至100176。C降至65176。C，176。C降至60176。C，出口溫度為45176。C，高峰用水量為： =(kg/h)每日糖化罐同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)：==4(罐)每投放料罐次： ==4(罐)每日冷卻水用量：2=(t/d) 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算⑴ 培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量：國內(nèi)大多采用的發(fā)酵罐體積為300m3。=(罐)取7罐次。C預(yù)熱至75176。C，冷卻水由20176。C。176。C熱料通過與生料熱交換，降至80176。C，冷卻水由20176。C，計(jì)算冷卻水量(W)： W==103257(kg/h)=103(t/h)全天用水量： 10335=1545(t/d)⑶ 發(fā)酵罐空罐滅菌蒸汽量：① 發(fā)酵罐體加熱：300m3，冷卻排管重9t， kJ/（kg其蒸汽用量為： =14800(kg)式中 —— MPa（表壓）蒸汽熱焓，kJ/kg ——，127℃時(shí)蒸汽凝結(jié)水熱焓，kJ/kg② 填充發(fā)酵罐空間的蒸汽量：因300 m3發(fā)酵罐的全容積大于3003m3，考慮到罐內(nèi)之排管，攪拌器等所占之空間罐之自由空間仍按300 m3計(jì)算，填充空間需蒸汽量： D空=Vρ=300=(kg)式中 ： V—發(fā)酵罐全容積(m3) ρ—加熱蒸汽的密度(kg/ m3) mPa(表壓)③ 滅菌過程的熱功當(dāng)量損失：輻射與對流聯(lián)合給熱系數(shù)α，罐外壁溫度70176。α=＋(70－20)=[kg/(m3176。 =2461(kg/h) h，用蒸汽量： 2461=3961(kg/罐) 每日用蒸汽量： 39615=19805(kg/d)=（t/d）平均用蒸汽量： =825(kg/h)高峰用量： 24617=（t/d）⑥ 發(fā)酵過程產(chǎn)生的熱量及冷卻用水量：發(fā)酵過程的熱量計(jì)算有下列幾種方法：1 通過計(jì)算生化反應(yīng)來計(jì)算發(fā)酵熱Q總 Q總=生物合成熱+攪拌熱汽化熱生物合成熱可通過下列方程計(jì)算：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2813KJ C6H12O6+NH3+→C5H9O4N+CO2++890KJ攪拌器=860P(P—攪拌功率，KW)汽化熱=空氣流量(m3/h)(I出－I進(jìn))ρ式中：I出，I進(jìn)—進(jìn)出之空氣熱焓(KJ/Kg趕空氣)ρ—空氣密度⑵ 通過燃燒熱進(jìn)行計(jì)算：Q總= 有關(guān)物料的燃燒熱：葡萄糖：15633KJ/Kg 谷氨酸：15424KJ/Kg玉米漿：12289KJ/Kg 菌 體：20900KJ/Kg 以發(fā)酵6—20小時(shí)耗糖速率最快，為放熱高峰。h)]Q最大=(4) 通過發(fā)酵液溫度升高進(jìn)行計(jì)算：關(guān)閉冷卻水觀察罐內(nèi)發(fā)酵液溫度升高，用下式計(jì)算Q最大 Q最大=[KJ/(m3176。C) G1—設(shè)備筒體的重量(kg) C1—設(shè)備筒體的比熱容[KJ/(m3根據(jù)部分味精廠的實(shí)測和經(jīng)驗(yàn)數(shù)，104 KJ/(m3C，出口溫度20176。由30176。C，降溫速度2176。176。C下真空蒸發(fā)結(jié)晶，濃縮2h，育晶10h，放料數(shù)量20m3熱量衡算：①來料帶入熱量：進(jìn)料溫度35176。176。Q來料 =(＋)35103=107 (KJ)式中 ：—脫色液濃度(g/dl) —母液濃度(g/dl)② 加水帶入熱量：Q來水=835103=(KJ)③ 晶種帶入熱量： KJ/(kgC) Q來晶=200020=(KJ)④ 結(jié)晶放熱：Q晶熱==(KJ)⑤ 母液帶走熱量：分離母液25 m3， KJ/(kgC).Q=10370=(KJ)⑥ 隨二次蒸汽帶走熱量：Q二蒸=(++) 2626 = (KJ)式中： —結(jié)晶罐放罐時(shí)的結(jié)晶液量(m3) 2626—70176。C，出口溫度45176。(KJ/kg)，需冷卻水量(W) W==206601(kg/h)=207(t/h)4臺罐高峰用水量 2074=827(t/h)全日用水量： 20720=15400(t/d)平均用水量： =642(t/h)為了保證循環(huán)水溫度不低于30176。 干燥過程的熱量衡算分離之后濕MSG含水2%，%，進(jìn)加熱之空氣為18176。C，從干燥器出來的空氣為60176。年產(chǎn)4萬噸商品味精，日產(chǎn)濕味精=(t)兩班生產(chǎn)，即： =(t/h).= t/h=137(kg/h) 18176。C，I1=(KJ/kg絕干空氣)。176。176。176。176。(m3/kg)實(shí)際消耗空氣量： 76111=63172(m3/kg)耗用蒸汽量(D)，(表壓)蒸汽加熱，熱損失按15%計(jì)算：D==)每天用蒸汽量： 16==(t/d)平均每小時(shí)用蒸汽量： =(t/h) 生產(chǎn)過程耗用蒸汽衡算匯總每日用蒸汽量為：1115t/：519t/%.MSG單耗蒸汽量為：1115/ =：表8 生產(chǎn)過程耗用蒸汽匯總表生產(chǎn)工序日用量(t/d)平均量(t/h)高峰量(t/h)液化糖化4連消723發(fā)酵罐空消精制48413干燥中和脫色空氣凈化及其它38416162，累計(jì)1115 59優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)第四章 水平衡 糖化工序用水量⑴ 配料用水量：，加水比1:，用水量為： =456(t/d)因連續(xù)生產(chǎn)，平均水量=高峰水量==(t/h) (新鮮水)⑵ 液化液冷卻用水量：平均量=高峰量==，(二次水)⑶ 糖化冷卻水用量(使用二次水)：每日冷卻用水量：595t/d，平均量： ，高峰水量： 連續(xù)滅菌工序用水量⑴ 配料用水：糖液含糖24%，加水配成19% (1)=(t)每日投料按5罐次進(jìn)行計(jì)算，需水量：5=189(t/d)平均量： =8(t/d)，所以高峰量：=76t/d)⑵ 冷卻用水量(使用二次水)：高峰量：103t/h，每日用量：1545t/d，平均量： =64(t/h) 發(fā)酵工序用水量(使用新鮮水)日用量20294t/d，平均量：846t/d，高峰量：1057t/h 提取工序用水量日用于谷氨酸分離及沖洗水，每日用量：94t/d，平均量：，高峰量：38t/d，使用新鮮水。合計(jì)為1545t/d。以上兩相合計(jì)為1600t/d 精制工序用水量⑴ 結(jié)晶過程加水：2臺30 m3結(jié)晶罐，結(jié)晶周期12h，結(jié)晶過程加冷凝水8t/罐，每日生產(chǎn)4罐批次，共用水32t。為保證循環(huán)水溫不高過30176。C(溫差)，既由45176。：=15400(t/d) 動力工序用水量鍋爐用新鮮水840t/d，空壓機(jī)、冷凍機(jī)及其他用循環(huán)水4000t/d，為保證水溫，除加進(jìn)二次水717t/d外，還需采用200t/h涼水塔一臺[9]。精制及動力冷卻水采取循環(huán)使用辦法。C)t/d二次水(20176。C)t/d凝結(jié)水(50176。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，對于大型發(fā)酵罐還可用內(nèi)襯不銹鋼板(2～3mm)或復(fù)合板。機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐體有關(guān)尺寸符號規(guī)定如下： H：罐體總高 H0 ：圓柱形高 Di：攪拌器葉徑C：橢圓形高HL：液高 D：罐內(nèi)徑根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，罐體越長，氧利用率越高，但考慮罐穩(wěn)定性及其它因素，罐體不宜過長。分別是：平葉，彎葉，箭葉。 六平葉式渦輪漿式攪拌器被稱為標(biāo)準(zhǔn)型攪拌器，其攪拌液體循環(huán)量較大，攪拌消耗功率也較大。通常，首先確定不通風(fēng)情況下的攪拌功率，然后再按照通風(fēng)的條件予以減少。經(jīng)過大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，不通風(fēng)情況下的攪拌功率可用下面的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算： ① 計(jì)算Rem式中：D—攪拌器葉徑，D = N—攪拌器轉(zhuǎn)速，N=75/60= —醪液密度=1050kg/m3 —醪液粘度=103Ns/m2將數(shù)代入上式：視為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù)NP=② 計(jì)算不通氣時(shí)的攪拌軸功率P0式中：NP— N—攪拌轉(zhuǎn)速N=60r/min= D—攪拌器直徑D= —醪液密度=1050kg/m3代入上式：kw實(shí)際軸功率：f==p*=fp=240=③ 計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率Pg根據(jù)通風(fēng)公式：A—谷氨酸發(fā)酵時(shí)，以列管代替擋板以及各部尺寸按比擬放大后測得的攪拌功率系數(shù)，—則P==167kw④ 求電機(jī)功率 采用三角帶傳動=，滾動軸承=，滑動軸承=，端面密封增加功率為1%，代入公式得=189kw⑶ 攪拌器的間距①最低一組攪拌器距離底的距離(s) S===(m) 式中：D——攪拌器直徑②二組攪拌器之間的間距 S1=()/2=(m) 式中：HL——液體深度。豎立的蛇管，列管，排管，也可以起擋板作用，本人選用列管，所以在此不用設(shè)擋板。本設(shè)計(jì)采用單管式空氣分布裝置。罐的換熱裝置有三種形式，分別是：⑴夾套式換熱裝置：其優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，罐內(nèi)無冷卻設(shè)備，死角小，有利于發(fā)酵等。⑵豎式蛇管換熱裝置：其優(yōu)點(diǎn)為冷卻水在管內(nèi)流速大，傳熱系數(shù)高，用水量小等。⑶豎式列管(排管)換熱裝置：其優(yōu)點(diǎn)為加工方便，適用于高溫，水源地區(qū)等。 F=Q總/K tm(m)式中： Q總——主發(fā)酵期發(fā)酵液每小時(shí)放出最大的熱量(kJ/h) K ——換熱裝置的傳熱系數(shù)[kj/(m2k)] tm——平均溫度差(oC) 設(shè)夏天主發(fā)酵每小時(shí)升溫t=12 oC，發(fā)酵液比熱C=[kj/(kgh現(xiàn)在普遍使用端面軸封結(jié)構(gòu)。常用的端面軸封結(jié)構(gòu)見339，這是一種單端面外置式不平衡型端面軸封裝置，轉(zhuǎn)動部件的密封是由一對摩擦副接觸處的緊密性來保證，摩擦副一般采用硬質(zhì)合金(也有用青銅和不銹鋼，但較易磨損)與不銹性石墨組成硬質(zhì)合金堆難焊于隨軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動環(huán)上，接觸面需磨光至△8以上，不透性石墨一般作為靜環(huán)。完全由彈簧來保證這種壓力的叫做不平衡型，利用罐內(nèi)壓力來抵消本身的壓力而僅由彈簧產(chǎn)生密封壓力的叫平衡型。彈簧的作用很重要，安裝是彈簧的壓力必須調(diào)整均勻，不然受力不均勻引起泄漏。端面密封目前還沒有完整的計(jì)算方法，一般是選用經(jīng)驗(yàn)值或者是近似值計(jì)算，下面分別討論其基本構(gòu)件。動環(huán)和靜環(huán)是在介質(zhì)中做相對旋轉(zhuǎn)摩擦滑動，由于摩擦生熱，磨損和泄漏等現(xiàn)象，因此摩擦副設(shè)計(jì)應(yīng)使密封在約定的條件下，工作負(fù)荷最輕，密封效果最好，使用壽命最長。動靜環(huán)要保持一定的浮動性，使之摩擦損耗后仍能保持摩擦面的緊密配合?！?mm，靜環(huán) 內(nèi)徑較軸徑大1～2mm，動環(huán)的端面寬度應(yīng)比靜環(huán)大13mm。⑵ 簧加荷裝置 彈簧加荷裝置的作用是產(chǎn)生壓緊力，使動靜環(huán)面壓緊接觸，保證密封。彈簧座靠旋緊定螺釘固定在軸上，用來支撐彈簧。彈簧壓板用來承受壓緊力，壓緊靜密封元件，傳動扭具帶動動環(huán)。動環(huán)密封圈隨軸一齊旋轉(zhuǎn)，故與軸和動環(huán)是相對靜止的。輔助密封元件有“O”形，“V”形，矩形等多種形式。發(fā)酵罐攪拌軸較長，而且軸徑是隨著扭矩大小有所變化的，為了加工，安裝，檢修方便，攪拌軸一般作成二節(jié)或三節(jié)，節(jié)與節(jié)之間用聯(lián)軸器連接起來。為了使攪拌軸轉(zhuǎn)動靈活和減少震動，需要在軸上裝上軸承，一般上軸承采用滾動軸承(有的廠采用圓錐滾子軸承)，中型發(fā)酵罐一般在罐內(nèi)裝有底軸承，而大型發(fā)酵罐還裝有中間軸承，底軸承和中間軸承的水平位置都要求能適當(dāng)調(diào)節(jié)。)軸瓦與軸之間的間隙要取的稍大一些，以適應(yīng)溫度差的變化，～%。與罐內(nèi)軸承接觸處的軸頸極易磨損，尤其是低軸承處磨損更加嚴(yán)重，可以在與軸承接觸處的軸上添加一個(gè)軸套，用緊定螺釘與軸固定，這樣僅磨損軸套而軸不會磨損，檢修時(shí)只要更換軸套就可以了。 小型發(fā)酵罐由于攪拌轉(zhuǎn)速較高，可采用電動機(jī)與攪拌軸直聯(lián)的方式，而大多數(shù)中型發(fā)酵罐均須減速。齒輪減速機(jī)的傳動效率較高，但加工、安裝精度要求高。可根據(jù)具體情況選用合適的減速裝置。測定的方法很多，最早的是亞硫酸鹽氧化法，用亞硫酸鹽氧化法測定的溶氧系數(shù)叫做亞硫酸鹽氧化值，以Ki表示，我國某科研單位經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，將操作條件與Ki值整理成函數(shù)關(guān)系式，得出機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的Ki可用下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 六彎葉渦輪攪拌器： 式中：Ki——溶氧系數(shù)(亞硫酸鹽氧化值)[mol/(mL大氣壓) N——通風(fēng)時(shí)的攪拌功率(kg因飽和溶氧濃度與操作壓力之間存在比關(guān)系，又液相中的溶氧濃度為0，相對的樣分壓也是0，所以用大氣壓作推動力是合理的：Ki和Kσ的計(jì)算：Ki= Kσ103/(10660)=105 Kσ所以：Kσ=[mol氧/(mL大氣壓)]KLα，Kσα的換算：用亞硫酸鹽氧化法實(shí)驗(yàn)時(shí)，1個(gè)大氣壓下，t=25oC的飽和溶解濃度C*=，氧的分壓p=，根據(jù)式：KLα/ Kσα=(PP*)/( C*C)=(大氣壓mL/mol氧)KLα，Kσα和Ki的換算：Ki是以大氣壓為推動力，而不是以氧分壓為推動力。hmin1