年产7万吨味精厂发酵车间工艺初步设计说明书
摘
设计题目年产7万吨味精厂发酵车间工艺初步设计已知味精生产基础通工艺优缺点较确定满足生产务先进合理工艺流程根采工艺原料利情况确定满足生产务需原料数量进行热量衡算水衡算然通计算确定采设备类型结构尺寸进行发酵车间设备布置制作工艺流程图设备布置图
该工艺具结构紧凑简洁运行控制灵活等特点具良济效益环境效益社会效益
关键字：物料衡算 发酵车间设计 设备选型
ABSTRACT
The topic of this design is the annual output of 70000 tons of gourmet powder factory workshop fermentation process preliminary design on the basis of the known monosodium glutamate and its production by comparing the advantages and disadvantages of different process can satisfy the production tasks of advanced and reasonable process flow According to the process of raw material utilization to determine meet the number of the raw material for the production task heat balance and water balance and then through the calculate and determine the type the structure size of equipment Finally fermentation workshop equipment layout and process flow chart and layout of equipment
The process has the advantages of compact structure flexible operation control etc Has a good economic benefit environmental benefit and social benefit
Key words：Stores balance Fermentation Equipment selection
目 录
摘 I
ABSTRACT II
前言 1
第章 全厂工艺证 2
11产品现状 2
12味精特点 2
13设计范围 2
14设计原 3
15厂址选择 3
16总面设计 3
17工艺技术参数 3
18味精生产工艺流程 4
181糖化工序 4
182发酵工序 5
183提取工序 6
184精制工序 6
第二章 全厂物料衡算 8
21生产力 8
22总物料衡算 8
23制糖工序物料衡算 10
24连续灭菌发酵工序物料衡算 11
25谷氨酸提取工序物料衡算 12
26精制工序物料衡算 13
27生产程物料衡算图 14
第三章 发酵车间热量衡算 16
31培养液连续灭菌蒸汽量 16
32冷液冷水量 16
33发酵罐空罐灭菌蒸汽量 17
34发酵程中产生热量冷水 17
第四章 发酵车间水衡 19
41配料水 19
42冷水量 19
43发酵工序水量 19
第五章 菌空气消耗量 20
51发酵工艺指标基础数 20
52发酵程菌空气量计算 20
第六章 设备计算选型 22
61发酵罐选择 22
62发酵罐尺寸 22
63冷面积确定 22
64搅拌器设计 23
65搅拌器功率确定 23
66发酵罐结构工艺设计 23
67发酵罐壁厚计算 26
68接设计 26
69支座设计 28
610种子罐 28
611种子罐设备工艺 29
612喷射泵 31
613维持罐 31
614螺旋换热器 31
615连消泵 32
616空压机 32
617贮气罐 33
618配料罐 33
619尿素罐 33
622尿素计量罐 34
623泡敌贮罐 34
624泡敌计量罐 34
625设备参数 35
第七章 车间布置图 36
71通道宽度净空高度 36
72设备安装检修 36
73设备间设备墙间净间距 37
参考文献 38
致谢 39
前 言
谷氨酸发酵通气发酵国目前通气发酵产业中生产厂家产品产量产业该生产工艺设备具强典型性文味精发酵生产工艺设备作简介绍期助解通气发酵工艺设备关知识
设计容解味精生产中发酵提取部分生产方法生产流程根实际情况选择发酵工段合适生产流程流程中原料进行物料衡算热量衡算设备选择画出发酵工段工艺流程图面布置图
整设计容体分成三部分第部分味精生产工艺设备选择第二部分包括发酵罐种子罐空气分滤器设计选型第三部分工艺流程面布置图
水限加先进设计解甚少设计中足方敬请位老师学批评指正
第章 全厂工艺证
11产品现状
味精学名谷氨酸钠世界应范围广产销量种氨基酸味精中国日泰国法国巴西等生产中亚洲味精产量占世界总产量901994年起国味精年产量跃居世界第年增长率10～20欧美等味精消费量绝数采购重心放中国中国世界谷氨酸钠出口国味精日常品味精生产没季节限制工厂实现全年生产
12味精特点
味精化学名称谷氨酸钠氨基酸种蛋白质分解产物强碱溶液中生成谷氨酸二钠鲜味没果水溶液加热120℃部分谷氨酸钠失水生成焦谷氨酸钠更没鲜味味精烹调中常鲜味调味品固体味精液体味精两种液体味精未炼成颗粒味精原液饮食业中固体味精常见味精增进食欲提高
体种食物吸收力体定滋补作味精里含量谷氨酸体需种氨基酸96％体吸收形成体组织中蛋白质血氨结合形成机体害谷氨酰胺解组织代谢程中产生氨毒性作参脑蛋白质代谢糖代谢促进氧化程中枢神系统正常活动起良作
13设计范围
进行味精工厂工艺设计时必须批准设计计划务书（）行性研究报告中规定生产纲领根原材料特性产品质量求厂址现场条件结合国设备制造供应条件引进国外技术装备性量采先进工艺技术设备设计：
（1）行型研究报告设计务书
（2）项目工程师负责达设计工作提纲总工程师技术决定
（3）新原料新设备新技术研究报告技术鉴定书领导核准
考虑容深度求设计初步设计中工艺设计兼顾部分设备设计
14设计原
（1）符合济建设总原：做精心设计投资省技术新质量收效快回收期短
（2）设计技术济指标达超国类型工厂生产实际均先进水
（3）设计应考虑味精发酵工艺独特求注意周围环境情节卫生注意工厂车间间卫生菌防火等条件相互影响
（4）味精工厂应贯彻国家食品卫生法关规定充分体现卫生优美流畅
15厂址选择
厂址选择指相广阔区域选择建厂区区点范围供考虑厂址方案中选择优厂址方案分析评价程厂址条件选择项目建设条件分析核心容需选厂区理势水文气象等进行分析评价技术济求：原料供应产品销售情况源供应情况排水情况交通建筑材料环保场节约等
16总面设计
工厂总面设计般包括面布置设计竖设计运输设计线综合布置绿化布置五项容总面设计原求包括点：
（1）总面设计必须符合生产流程求
（2）总面设计应占面积较生产厂房布置常中心带（3）边部门提供配合服务
（4）总面设计应充分考虑区风影响
（5）总面设计应流货流通道分开避免交叉
（6）总面设计应遵诚实规划求
（7）厂区布置较适应工厂远期规划留定发展余
（8）洁净厂房区域应布置成独立区区应量少露土面
总面设计必须符合国家行业关规范规定
17工艺技术参数
表11
生产程
参数名称
指标
制糖
发酵
发酵
发酵
谷氨酸提取
精制
淀粉糖化转化率
产酸率gdl
糖酸转化率
操作周期h
提取收率
GluMSG收率
99
105
56
48
95
93
18味精生产工艺流程
生产规模年产7万吨100味精全年生产天数320天玉米淀粉原料采双酶法糖化次等电点提取工艺流程糖化工序发酵工序提取工序精制工序
181糖化工序
糖化工序采较先进双酶法糖化工艺流程优传统酸法酶酸法糖化工艺采α淀粉酶喷射液化高转化率液体糖化酶糖化生产工艺着转化率高糖业质量提取率收率高优点应表明味精行业应双酶法糖化工艺流程淀粉水解副产物少DE值达98
糖化工序操作调浆液化糖化滤四步骤
1811调浆
淀粉乳调成15～20oBe碳酸钠水溶液调节pH64～65氯化钙量干淀粉015～03加入适量液化酶α淀粉酶准备液化液化中液化酶α淀粉酶pH60～70时较稳定pH高低会酶失活工业般pH调64～65间
1812液化
采次蒸汽喷射液化蒸汽工作压力04MPa喷射温度120～127℃次喷射淀粉乳高温蒸汽瞬间加热蒸煮喷射糊化淀粉乳导入维持罐淀粉糊化更彻底通层流罐进行液化喷射液化时高温导致部分酶失活淀粉进罐时补加部分然液化液130～140℃灭酶5～10min板式换热器降温导入糖化罐
1813糖化
硫酸调pH42～45加入适量糖化酶糖化开始搅拌15min然静置保温保持反应温度45℃糖化时间般24时糖液原糖含量达39左右DE值达96糖化液中含酶会影响面发酵升温80℃调pH45～48进行灭酶
1814滤
滤前先清洗贮糖罐糖化完成糖化液板框式滤机进行滤滤澄清糖液入贮糖罐保持糖液温度低60℃
182发酵工序
种子扩培养保证谷氨酸程中需量种子发酵车间设种子站完成生产菌种扩培养务试斜面出发活化培养摇瓶培养扩种子罐培养终发酵罐提供足够数量健壮种子
谷氨酸发酵前首先须配制发酵培养基作高温短时灭菌处理灭菌前工艺采连消塔—维持罐—喷淋冷系统外采喷射加热器—维持—真空冷系统糖液粘度流动性差容易维持堵塞时真空冷系统加工成较高应少
发酵设备国味精厂采机械搅拌通风式发酵罐发酵程采工控制检测仪表时反映罐参数变化发酵进程表现波动性产酸率稳定
谷氨酸发酵程通风发酵需供菌空气发酵车间套空气菌供系统首先高空采气塔采集洁净空气空压机压缩导入冷凝器油水分离器两级处理送入贮气罐进焦炭瓷环填充滤器菌送发酵罐
1821种子纯培养扩培
设计采二级种子培养菌种北京棒杆菌流程斜面菌种→级种子培养→二级种子培养→发酵罐谷氨酸生产菌培养周期32h左右前期约3～5h时成形成期第4～10h数生长期菌体生长旺盛二级种子罐温度般33～34℃pH值70～72适种子生长条件
1822发酵程
先洗净罐泡沫杂物全面检查道阀门压力表漏气堵塞失灵等现象异常时时修复
灭菌降温培养基导入发酵罐然进行接种容器500m³发酵罐接种275m³左右菌体生长12h生物素贫乏开始代谢谷氨酸20h菌体衰老溶般发酵时间10～20h左右发酵程中断进行通风搅拌通风菌体提供氧
罐温度高时通罐蛇形排进行连续降温发酵程中果次加入糖渗透压菌体易放出谷氨酸采高糖流加法补充碳源般高糖流加约30t左右时分批流加液氨保证氮源适pH值发酵结束放罐发酵液输送提取工段进行提取
提供菌空气设备滤罐工厂通高空采风采空气通入空气压缩机进入空气换热器压缩空气冷器冷温度达饱点采汽液滤式分离器进行分离油水达空气进化目进入滤罐进行灭菌处理供需操作
183提取工序
谷氨酸分离提纯通常应两性电解质性质谷氨酸溶解度分子吸附剂作谷氨酸成盐作等谷氨酸发酵液中提取出
目前国味精厂采等电点法离子交换法金属盐法盐酸水解等电点法离子交换膜电渗析法提取谷氨酸设计采等电点法
发酵液高馏分混合液中加入硫酸调节pHpH43～45时溶液中谷氨酸达饱介稳状态加入制白谷氨酸晶种开始育晶晶体长定规格进行二步中pH达30左右充分结晶进行分离
结晶液体卧式锥蓝式离心机进行分离谷氨酸晶体谷氨酸晶体装入调配罐加碱调节pH达60混合液离心分离液体（母液）加入硫酸调节pH15泵压入树脂柱进行谷氨酸离子交换氨水柱吸附谷氨酸洗脱pH达15～20时收尾馏分低馏分尾馏分含少量谷氨酸级柱子进行交换高馏分发酵液混合进行结晶提取
184精制工序
发酵液中提取谷氨酸仅仅味精生产中半成品谷氨酸适量碱进行中反应生成谷氨酸钠溶液脱色铁部分杂质通减压浓缩结晶分离较纯谷氨酸钠晶体仅酸味消失强鲜味谷氨酸钠商品名味精果谷氨酸量碱作生成谷氨酸二钠具味精鲜味
1841脱色
混合液加水溶解碳酸钠中装入配料罐加入05～06活性炭进行脱色搅拌30～40min左右然通入密压机进行滤密压机压力超05MPa滤液体板框式滤机进行二次滤液体泵入树脂柱溶液中铁
1842精制
脱色溶液通入结晶罐进行蒸发溶液蒸发饱时吸入晶种时淋水育晶晶体长定规格时放罐进入助晶槽搅拌整晶整晶溶液泵入转鼓离心分离器湿味精母液母液循环利
1843干燥
根味精性质质量求选择干燥设备确定工艺条件目前国部分工厂采箱式烘房进行干燥外真空箱式干燥传带式干燥振动式干燥远红外线干燥等设计采气流筛板式干燥器进行干燥干燥味精进行装袋包装
第二章 全厂物料衡算
物料衡算根质量守恒定律建起物料衡算进入系统全部物料重量等离开系统全部物料重量
∑F＝∑D＋W
式中 F——进入系统物料量（kg）
D——离开系统物料量（kg）
W——损失物料量（kg）
21生产力
设计年产商品MSG 70000t折算100MSG67200ta
日产商品MSG：70000320＝21875(td)
日产100MSG：67200320＝210（td）
22总物料衡算
1000kg纯淀粉理产100味精量：
1000×111×817×1272＝115359（kg）
1000kg纯淀粉实际生产100味精量：1000×111×99×56×93×95×1272＝6916（kg）
1000kg玉米淀粉产100MSG量：
6916×86＝5948（kg）
生产1t 100MSG消耗纯淀粉量：
10006916＝1446（t）
生产1t 100MSG消耗玉米淀粉量：
10005948＝1681（t）
生产1t 100MSG理消耗淀粉量：
100011535＝08669（t）
生产1t 100MSG理消耗玉米淀粉量：
0866986＝1008（t）
出总收率：
691611535×100＝5995
计算出淀粉利率：
10081681×100＝5996
生产程总损失：
100－5996＝4004
物料生产程中损失原糖化转化率稍低发酵程中部分糖消耗长菌体呼吸代谢残糖高灭菌损失产生产物提取收率低精制加工程损耗产生焦谷氨酸钠等
原料中间品计算淀粉量：210×1681＝35301（td）
糖化液量：35301×86×111×99＝33361（td）
折算24糖液：3336124＝139006（td）
发酵液纯Glu量：33361×56＝18682（td）
折算105gdl发酵液：18682105＝177924（m³）
177924×105＝18682(t)(105发酵液相密度)
提取Glu量纯Glu量：33361×56×95＝17748（td）
折算90Glu量：1774890＝1972（td）
Glu废母液量采等电离子回收法废母液含Glu 07gdl计算
（1972－17748）07＝28172（m³d）
表21 总物料衡算表
项目
生产1t 100MSG
日物料量td
工业原料（t）
糖液24（t）
谷氨酸90（t）
MSG100（t）
含07谷氨酸废母液（t）
1681
694
099
10
668
35301
13906
1972
210
4173
23制糖工序物料衡算
淀粉加水例1：25353010kg玉米淀粉浆
353010×（1＋25）＝1235535（kg）
加水量：353010×25＝882525（kg）
粉浆干物质浓度
（353010×86）1235535×100＝2457
液化酶液体α淀粉酶量：
1235535×025＝308884（kg）
CaCl2量玉米浆025：
1235535×025＝308884（kg）
糖化酶量液体糖化酶玉米浆025：
1235535×025＝308884（kg）
糖化液产量：
（353010×86×111×98）24＝137601533（kg）
24糖液相密度109折算137601533109＝126239939(L)
加珍珠岩量糖液015量：
137601533×015＝206402kg
滤渣产量含水70废珍珠岩滤渣产量：
206402（1－70）＝688008kg
生产程进入蒸汽洗水量：
137601533＋688008－1235535－308884×3－20642＝13602969(kg)
年产7万吨味精日投入玉米淀粉35301t物料衡算表
表22 制糖工序衡算结果表
进入系统
离开系统
项目
玉米淀粉
配料水
液化酶
CaCl2
糖化酶
珍珠岩
洗水蒸汽
累计
日物料量（kg）
353010
882525
308884
308884
308884
20642
13602969
138289541
项目
糖液
滤渣
累计
日物料量（kg）
137601533
688008
138289541
24连续灭菌发酵工序物料衡算
日投入353010kg玉米淀粉24糖液137601533kg发酵初始糖浓度164gdl数量
137601533×24164＝201368097(L)
164gdl糖液相密度106折算：
201368097×106＝213450183(kg)
配料放罐发酵液体积计算产酸率105g100mL（56105＝188）：
201368097×164188＝175661531(L)
玉米浆量：175661531×02（WV）＝351323（kg）
甘蔗糖蜜量：175661531×03（WV）＝526985（kg）
机盐（PMgK等）量：175661531×02（WV）＝351323（kg）
配料时培养基中含糖量低1924糖液中加水量：
137601533×2419－137601533＝36210930（kg）
灭菌程中加入蒸汽量补水量：
213450183－137601533－36210930－351323－351323－526985＝38408089（kg）
发酵零时数量验算：
137601533＋351323＋351323＋526985＋36210930＋38408089＝213450183（kg）
折算体积：
213450183106＝201368097（L）
接种量发酵液1：
175661531×1（WV）＝1756615(L)
折算体积：
1756615×106＝1862012（kg）
尿素发酵程加入数量发酵液体积28：
175661531×28（WV）＝4918523（kg）
液氨容重062kgL折算体积：
4918523062＝7933101（L）
消泡剂量发酵液005：
175661531×005（WV）＝87831（kg）
消泡剂相密度08折算体积：
8783108＝109788（L）
计算发酵程排风带走水分进风25℃相湿度φ＝70水蒸汽分压18mmHg（1mmHg＝133322Pa）排风32℃相湿度φ＝100水蒸汽分压27mmHg进罐空气压力15气压（表压）（1气压＝101325×105Pa）排风05气压（表压）出进空气湿含量差：
Xm－Xt＝00622－0622
＝00149－00042
＝001（kg水kg干空气）
通风1：02带走水量：
175661531×02×60×36×1157×0001×001＝877998（kg）
式中115732℃时干空气密度（kgm³）
程分析放罐残留损失1835652（kg）
发酵终止时数量：
213450183＋1862012＋4918523＋87831－877998－1835652＝217604899（kg）
年产7万吨味精日投35301t连续灭菌发酵工序物料衡算汇总表
表23 连续灭菌发酵工序衡算结果表
进入系统
离开系统
项目
日物料量（kg）
项目
日物料量（kg）
24糖液
玉米浆
甘蔗糖蜜
机盐
配料水
蒸汽补水量
种量
液氨
消泡剂
累计
137601533
351323
526985
351323
36210930
38408089
1862012
4918523
87831
2203185
发酵液
空气带走水量
损失量
累计
217604899
877998
1835652
2203185
25谷氨酸提取工序物料衡算
发酵液数量：175661531L217604899kg
加98硫酸发酵液36（WV）量
175661531×36＝6323815（kg）
98硫酸相密度184体积：
6323815184＝3436856（L）
分离前谷氨酸量100Glu量：
175661531×105（WV）＝18444461（kg）
分离谷氨酸量纯Glu量：
18444461×95＝17522238（kg）
90Glu量：
17522238÷90＝19469153（kg）
式中95Glu提取率
母液含Glu 07gdl母液数量：
（18444461－17522238）÷07＝131746143（kg）
谷氨酸分离洗水量90Glu20：
19469153×20＝3893831（kg）＝3893831（L）
母液回收程中水酸碱等数量：
175661531＋3436856＋3893831－131746143＝51246075（kg）
表24 谷氨酸提取工序物料衡算表
进入系统
离开系统
项目
发酵液
H2SO4
分离洗水
累计
日物料量（kg）
217604899
6323815
3893831
227822545
项目
90谷氨酸
母液
回收余水等
累计
日物料量（kg）
19469153
131746143
51246075
227822545
26精制工序物料衡算
提取工段物料衡算谷氨酸数量：100Glu 17522238kg90Glu 19469153kg
Na2CO3量90Glu366：
19469153×366＝7125710（kg）
加活性碳量90Glu31：
19469153×31＝603543（kg）
计算中液数量：
17522238×1272÷40（WV）＝55720717（L）
55720717×116＝64636032（kg）
式中116—含40（WV）MSG溶液相密度（20℃）
中加水量：
64636032－19469153－603543－7125710＝37437679（kg）
精制收率93产100MSG量：
17522238×1272×93＝20728107（kg）
母液均含MSG量25（WV）量：
17522238×1272×10525＝9361080（L）
折算体积：
9361080×11＝10297188（kg）
式中11母液相密度
湿碳含水75量：
603543÷（1－075）＝2414172（kg）
MSG分离调水洗水量90Glu5：
19569153×5＝973458（kg）
中脱色液结晶程中蒸发水量：
64636042＋973458－20728107－10297188－2414172＝32170033（kg）
表25 精制工序物料衡算表
进入系统
离开系统
项目
日物料量（kg）
项目
日物料量（kg）
90Glu
Na2CO3
活性炭
中加水
分离洗水
累计
19469153
7125710
603543
37437679
973458
656095
100MSG
母液
废碳
蒸发水量
累计
20728107
10297188
2414172
32170033
656095
27生产程物料衡算图
日投料35301t基准汇总图
86玉米淀粉353010kgd
液化酶 308884kgd
CaCl2 308884kgd
糖化酶 308884kgd
珍珠岩 20642kgd
24糖液137601533kgd
滤渣688088kgd 玉米浆 351323kgd
糖蜜 526985kgd
机盐 351323kgd
种母 1862012kgd
液氮 4918523kgd
消泡剂 87831kgd
8gdl Glu发酵液217604899kgd
H2SO4 6323815kgd
含07gdl母液131746143kgd 90谷氨酸19469153kgd
N2CO3 7125710kgd
活性炭603543kgd
40gdl中液64636032kgd
废碳2414172kgd
25gdl母液10297188kgd 100MSG 20728107kgd
图21
第三章 发酵车间热量衡算
热量衡算根量守恒定律建立起热衡表示：
Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5＋Q6
式中 Q1——物料带入热量（J）
Q2——蒸汽热量（J）
Q3——种热效应（J）
Q4——物料带走热量（J）
Q5——消耗设备热量（J）
Q6——设备外界散失热量（J）
31培养液连续灭菌蒸汽量
发酵罐500m³装料系数08罐产100MSG量：
500×08×105×95×93×1272＝4720（t）
年产7万吨商品味精日产100MSG210吨发酵操作时间48h中发酵时间38h需发酵罐：
210÷4720×48÷24＝89（台）取9台
日投料罐次 210÷4720＝5（罐）
日运转：89×38÷48＝7（罐）
罐初始体积400m³糖浓度164gdl灭菌前培养基含糖19数量：
400×164÷19＝3453（t）
灭菌加热程中04MPa蒸汽（表压）I＝2738kJkg板式换热器物料20℃预热75℃加热120℃冷水20℃升45℃
罐灭菌时间3h输送流量：
3453÷3＝1151（t）
消毒灭菌蒸汽量：
D消＝100000×37×（120－75）×107÷（2743－418×120）＝7428（kgh）＝74（th）(式中37糖液热容)
日蒸汽量：74×5×3＝111（td）
高峰量： 74th
均量：111÷24＝46（th）
32冷液冷水量
120℃热料通生料热交换降80℃水冷35℃冷水20℃升45℃计算冷水量
W＝100000×397×（80－35）÷[（45－20）×418]＝68896（kgh）＝171（th）
全天水量：171×5×3＝2565（td）
33发酵罐空罐灭菌蒸汽量
发酵罐体加热500m³1Cr18Ni9发酵罐重85t冷排重15t1Cr18Ni9热容05kJ（kg·K）02MPa（表压）蒸汽灭菌发酵罐015MPa（表压）20℃升127℃蒸汽量：
100000×05×（127－20）÷（2718－127×418）＝2446（kg）
500m³发酵罐全容积500m³考虑罐排搅拌器等占空间罐空间500m³计算填充空间需蒸汽量：
D空＝500×1622＝8111（kg）
式中1622加热蒸汽密度
设辐射流联合热系数α罐外壁温度70℃灭菌程热损失：
α＝339＋019×（70－20）＝434 [kJ(㎡·h·K)]
D＝700×434×（70－20）÷（2718－127×418）＝695（kg）
罐壁附着洗涤水升温蒸汽消耗量：
700×0001×1000×（127－20）×418÷（2718－127×418）＝143（kg）
式中 0001——附着水均厚度 （1mm）
灭菌程蒸汽泄漏取总消耗量5空罐灭菌蒸汽消耗量：
（2446＋8111＋695＋143）÷（1－005）＝11995（kgh）
空罐灭菌15h蒸汽量： 11995×15＝17993（kg罐）
日蒸汽量：17993×5＝89965kgd
均量：89965÷24＝3749（kgh）
34发酵程中产生热量冷水
通冷水带走热量进行计算发热量Q：
Q＝[418×冷水流量（T出－T进）]发酵液总体积
根味精厂实测验数谷氨酸发酵热高峰值约30×104[kJm³·h]500m³发酵罐装料量400m³新鲜水冷水进口温度10℃出口温度20℃冷水量：
W＝30000×400÷[（20－10）×418]＝287081（kgh）＝287（th）
日运转7台高峰水量： 287×7＝2009（th）
日水量： 2009×08×24＝38573（td）
均水量： 38573÷24＝1607（th）
式中 08——罐发热状况均衡系数
表31 生产程耗蒸汽量汇总表
生产工序
日量（td）
均量（td）
高峰量（td）
连消
发酵罐空消
累计
111
90
201
46
37
83
74
18
254
第四章 发酵车间水衡
41配料水
糖液含糖24加水配成19糖液3453t罐料需加水：
3453×[1－（19÷24）]＝3296（t）
日投料5罐次需水量：
5×3296＝1648（td）
均量：
1648÷24＝6866（th）
求05时加水3296t高峰量：
3296×1÷05＝6592（t）
42冷水量
冷水二次水前面已算出高峰量171th日水量2565td均水量：
2565÷24＝10688（th）
43发酵工序水量
新鲜水前面已算出日水量38573td均水量1607th高峰水量287th
第五章 菌空气消耗量
51发酵工艺指标基础数
根前面工艺技术指标物料衡算结果列出空气消耗关基数
日发酵液量：175662m³
日二级种液量：14053m³
发酵时间：38h
发酵周期：48h
发酵挂全容积：500m³
发酵罐装料系数：08
52发酵程菌空气量计算
发酵车间菌空气消耗量谷氨酸发酵程通风供氧次种子培养通气培养基压料输送需压缩空气外设备路件等消毒吹干损耗构成菌空气耗量
查500m³规模通气搅拌发酵罐通气速率015～035vvm取035vvm进行计算
单罐发酵程气量：
V＝500×08×035×60＝8400（m³h）
单罐年通气量：
Va＝V×32×160＝43008000（m³）
式中160—年单罐发酵批次（160＝320×24÷48）
二级种子培养种子罐中进行根接种量通气速率培养时间等饭进行计算通常设计惯种子培养气培养基压送路损失等等算作次般取菌空气消耗量等发酵程空气耗量20项菌空气耗量：
V1＝V×20＝1680（m³h）
单罐年气量：
Va1＝1680×8×160＝2150400（m³a）
式中8—种子罐培养时间
发酵车间高峰菌空气消耗量
Vmax＝9×8400＋5×1680＝84000（m³h）
发酵车间菌空气年耗量
Vt＝9×43008000＋5×2150400＝397824000（m³a）
根设计实际味精产量G＝70000ta发酵车间菌空气单耗：
V0＝Vt G＝5683（m³t）
根述计算结果70000ta味精厂菌空气衡算表表示：
表51 菌空气衡算表
项目
m³
发酵罐全容积
单罐通气量
种子罐耗量
高峰空气耗量
年空气耗量
空气单耗
500
8400
1680
84000
397824000
5683
第六章 设备计算选型
61发酵罐选择
发酵罐圆筒体锥底盖设计发酵液降温达均匀目罐蛇形换热器外通风装置搅拌装置
发酵罐采500m³机械搅拌通风发酵罐优先考虑满足工艺求次济性设备选1Cr18Ni9Ti材料
62发酵罐尺寸
V全＝V筒＋2V封＝500m³
封头折边忽略计
V全＝V筒＋2V封＝0785D2×19D＋πD3×2÷24＝500
H＝19D解方程：175D3＋0262D3＝500
D＝658m取66m
H＝19D＝125m
圆柱部分容积 V1＝0785×662×125＝427（m³）
封头体积 V2＝V3＝π×663÷24＝38（m³）
取填充系数08实际装液量：500×08＝400（m³）
63冷面积确定
影响发酵罐冷面积素诸：菌种系统基质浓度材质冷水温水质冷水流速等
容量发酵罐冷面积：
发酵产品 装料体积m3 冷面积m3 冷面积m2发酵液体积m3
酵母 50 40 08
谷氨酸 40 60 15 柠檬酸 40 1620 0405 谷氨酸发酵罐冷面积取15m2m3
知填充系数Ф80500m3发酵罐换热面积：
A＝500×08×15＝600m³
64搅拌器设计
谷氨酸发酵程中中间补料操作混合求高选六弯叶涡轮搅拌器
该搅拌器部尺寸发酵罐径D定例关系尺寸
搅拌器叶径Di＝D÷3＝66÷3＝22（m）
叶宽B＝02Di＝02×22＝044（m）
弧长l＝0375Di＝0375×22＝083（m）
底距C＝D3＝66÷3＝22（m）
盘径di＝075Di＝075×22＝165（m）
叶弦长＝025Di＝025×22＝055（m）
叶距Y＝D＝66（m）
宽叶板厚14（mm）
取两档搅拌搅拌转速110rmin
65搅拌器功率确定
通常谷氨酸发酵1kWm³发酵醪计算
500m³发酵罐装液量400m³应选取功率≥400kW电机
66发酵罐结构工艺设计
500m³发酵罐空气分布器采单进风进风速度快涡轮板阻挡冷布置采竖直蛇冷装置环境较高区进步增加冷效果利罐皮冷罐相挡板作竖式冷蛇扶梯等设挡板设计采双面机械密封方式处理轴罐动静问题
高热负荷耗水量W
式中Q总—1m3醪液发酵旺盛时1h发热量醪液总体积积
cp—冷水热容418kJ（kg·K）
t2—冷水终温t227℃
t1—冷水初温t120℃
值代入式
冷水体积流量0095m3s取冷水竖直蛇中流速1ms根流体力学方程式冷总截面积A总：
式中W—冷水体积流量W0095m3s
V—冷水流速v1ms
代入式：
进水总直径：
取Dg350×9
设冷总表面积S总径d0组数n：
取n12求径式：
查金属材料表选取φ108×4mm缝d＝100mmd均＝104mm
现取竖蛇圈端部U型弯曲径250mm两直距离500mm两端弯总长度：
前知冷总面积A＝600㎡
现取缝钢φ108×4mm米长冷面积
冷占体积：
组长L0：
需连接42m：
排竖式直蛇高度设静液面高度部伸入封头500mm设发酵罐附件占体积15m3：总占体积
筒体部分液深：
竖式蛇总高 取间距05m
两端弯总长两端弯总高1m
圈长：
组子圈数：
（圈）取6圈
现取间距竖蛇罐壁距离015m层竖蛇罐壁距离：
搅拌器距离：允许范围（200mm）
校核布置冷实际传热面积：
满足求
67发酵罐壁厚计算
采计算法确定发酵罐壁厚参味精工业手册
（cm）
式中P—设计压力取高工作压力105倍现取P04MPa
D——发酵罐D660cm
〔σ〕——A3钢应应力〔σ〕127MPa
φ——焊接缝隙 φ07
C——壁厚附加量（cm）
式中C1——钢板负偏差现取C108mm
C2——腐蚀余量现取C22mm
C3——加工减薄量现取C30
选18mm厚A3钢板
封头壁厚计算标准椭圆封头厚度计算公式：
（cm）
式中 P04MPa
D660cm
〔σ〕127MPa
C008+02+01038（cm）
φ07
选19mm厚A3钢板
68接设计
接长度h根直径保温层般取100～200mm
排料（通风）计算：该罐实装醪量400m3设2h排空物料体积流量
发酵醪流速取v1ms排料截面积A物
径：
取缝φ325×8mm309mm〉267mm认适
设计发酵罐空气菌系统：
通风量：
利气态方程式计算工作状态风量Qf：
取风速v25ms风截面积Af：
气直径d气：
通风排料取两者值取φ325×8mm缝满足工艺求
排料时间复核：物料流量Q0056m3s流速v1ms
道截面积：
相流速流物料径较原计算结果相应流速
排料时间：
69支座设计
生物工程工厂设备常支座分卧式立式支座中卧式支座分支腿圈型支座鞍式支座三种立式支座分三种悬挂支座支承式裙式支座
100m³发酵罐设备总质量较应选裙式支座设计选裙式支座
610种子罐
种子罐选型发酵罐采机械搅拌通风罐
种子罐容积：V种子＝500×8＝40（m³）
种子罐数量：种子罐数发酵罐应料发酵罐均天5种子罐培养8h辅助操作8～10h生产周期16～18h般厂1种子罐发酵罐种子罐数5
种子罐尺寸种子罐总容积量V'总：
取H＝2D
解方程：
D28m取28m
H2D2×2856（m）
圆柱部分容积 V1＝0785×282×56＝34（m³）
封头体积 V2＝V3＝π×283÷24＝3（m³）
总容积34＋3×2＝40（m³）
种子罐采夹套冷
（1）发酵产生总热量：
（2）夹套传热系数：
现取K418×220kJ（m2·h·℃）
（3）均温差：发酵温度32℃水初温取23℃水终温27℃
均温差：
（4）需冷面积F：
（5）核算夹套冷面积：静止液深确定夹套高度
液深 ：
62m
夹套高度应高动态时液面高度高液面传热面积没起少冷作该设计夹套满足求
611种子罐设备工艺
挡板采A3钢制作
根全挡板条件
式中B——挡板宽度B＝（01012）D01×2800280mm
D——罐径 D＝28m
Z——挡板数：
取Z＝5块
种子罐搅拌器采六弯叶涡轮搅拌器
该搅拌器部尺寸发酵罐径D定例关系尺寸
搅拌器叶径Di＝D÷3＝28÷3＝093（m）
叶宽B＝02Di＝02×093＝019（m）
弧长l＝0375Di＝0375×093＝035（m）
底距C＝D3＝28÷3＝093（m）
盘径di＝075Di＝075×093＝070（m）
叶弦长＝025Di＝025×093＝023（m）
叶距Y＝D＝28（m）
宽叶板厚14（mm）
取两挡搅拌搅拌转速110rmin
根生物工厂设计概40m³种子罐选取功率≥40kW电机
进风距罐底25～60mm间现取30mm单
通风径计算：设罐压04MPa发酵温度t32℃风速v20ms通风量018VVm
常压t020℃送风量V：
通风换算成工作状态求通风直径d1
圆整缝钢(YB23170)径采76×4mm径762×468mm564mm满足生产求
进出物料物料进口底距罐底25～60mm间现取30mm单
输送物料算40min送完40m3物料
物料流量
道截面F物料流速v05～1ms现取v05ms：
设径：
圆整缝钢(YB23170)径采Ф245×7mm径2452×7231mm满足生产求
冷水前知需冷热量冷水温变化23℃升27℃水热容
耗水量W：
取水流速v4ms查水均温度25摄氏度密度：9971kgm3冷直径
选缝钢满足求
种子罐设计选支撑式支座
612喷射泵
天需发酵液175662m³天装液量400m³发酵罐5
选HYZ10两台设备查资料台1h输液量120m³台泵实际输液量110m³罐料两套连消系统时供料灭菌时间：
t＝400÷（2×110）＝18（h）
18h装满罐天实际连消工作时间：
t1＝18×5＝9（h）
613维持罐
参厂连消系统维持时间选择10min已知时糖液流量110m³计算出维持罐效容量：
V效＝110×10÷60＝183（m³）
取维持罐填充系数08维持罐全容量：
V全容＝183÷08＝229（m³）
考虑维持罐物料返混问题现取HD＝3设备定温度压力视受压容器采椭圆封头
V维＝2V封＋V筒＝2πD3÷（24＋0785D2×3D）＝229（m³）
解方程D＝206（m）取20m
查1m高圆筒容量314m³V封＝12m³h1＝05h2＝005
验算V维持＝314×6＋2×12＝2124（m³）满足设计求数量喷射加热器配套确定2
614螺旋换热器
螺旋换热器种高效换热器设备结构形式分拆螺旋板式拆分螺旋板式换热器
换热器1糖液预热器利加热物料需连消糖液预热（25℃→65℃）时维持罐流出热糖液冷115℃降72℃
Q＝G1cw（t2－t1）＝110×1000×091×418×（115－72）＝18×107（kJh）
式中cw糖液热容091
均温差：
Δt＝50－47（ln5047）＝485℃
A＝Q（KcΔt）＝74（㎡）查取80（㎡）
数量维持罐配套确定2
换热器2糖液冷器维持罐流出糖液换热器1冷换热器中冷水进步冷发酵温度
Q＝Gcw（t2－t1）＝110×1000×091×（72－30）＝176×107（kJh）
均温差：
Δt＝37－14（ln3714）＝237℃
A＝Q（KcΔt）＝1480（㎡）查取150（㎡）
数量螺旋板式换热器1配套确定2
615连消泵
连消泵输送密度105tm³水解糖液黏度范围（1305）×103Pa•s温度115℃介质中颗粒澄清透明基气体操作温度6070℃进口侧调浆罐液位压送出口侧设备压力0405MPa流量qmax＝120m³h流量qmin＝100m³h正常110m³h
连消泵般设车间泵房中进口侧泵液面
查关图表确定选择离心泵满足生产求先选IS125100200转速2900rmin流量200m³h杨程50m保证连续生产考虑设备泵台泵数量2台流量阀门调节
616空压机
高峰菌空气消耗量84000m³h1400m³min生产力：
1400×11＝1540（m³min）
果发酵罐台空压机供气台空压机需供气量：
Q0＝1540÷10＝154（m³min）
台空压机需排气量：
Qn＝Q0（p0×T1）（p1×T0）＝154×（01×298）（01×273）＝168（m³min）
根计算总阻力0179（MPa）考虑压头余量增加11倍ΔH＝0197（MPa）取压头02MPa根排气量压头查相关空压手册选DW21027空压机生产力210m³min压头027MPa满足生产
617贮气罐
材料选A3钢
容积210×01＝21m³
尺寸
HD＝2：1
V＝2×314×D324＋0785D2×2D＝21
解D＝23mH＝46m
H封＝600＋25＝625mm
H总＝0625×2＋46＝585m
618配料罐
选Q235—A型材料
次配料装液2h调浆05h加入物质1760t重109kgL
V＝（1760×2×05）（109×24）＝673m³
设填充系数085总容积673÷085＝80m³
需240m³配料罐
罐体壁厚8mm罐底壁厚12mm
设H：D＝32：1
V＝314×（D2）×2H
解H＝4500mm
查H封＝890mm
H总＝8100mm
搅拌器转速30rmin浆长1700电机功率11kW
619尿素罐
40尿素常温腐蚀性选碳钢
前已算出尿素量320L设填充系数07
V＝32007＝0457m³
选择1
尺寸取H＝D
2×314×D324＋0785D3＝0457
解D＝08mH＝08m
查H封＝225mm
H总＝1025mm
搅拌转速15rmin电机功率9kW
622尿素计量罐
材料选普通碳钢灭菌时温度较高
天灭菌两次容量：
04572＝0228m³
尺寸取H＝D
2×314×D324＋0785D3＝0228
解D＝06mH＝06m
筒体壁厚5mm封底壁厚6mm
623泡敌贮罐
生产1吨味精需泡敌655kg天生产210t消耗量：
655×210＝1375（kgd）
时消耗：
1375÷24＝573（kgh）
月消耗：
14×30＝42（t月）
设泡敌贮罐供正常生产月填充系数08罐总体积：
42÷08＝525圆整55m³
材料选碳钢
取H：D＝2：1底锥形封头结构
0785D2×2D＝55
解D＝33m
H＝66m
筒体壁厚取6mm
孔取标准图号JB583644Dg＝400
出料取φ80×4mm
设液位计：Dg15
624泡敌计量罐
考虑杀菌时碳钢会生锈筒锈钢外筒碳钢
尺寸确定取H：D＝25：1锥底椭圆封头夹套加热冷
罐径D＝08（m）
罐高H＝20（m）
装容积115（m³）
625设备参数
表61 发酵罐
高径
罐径 m
换热面积 m2
电机功率 kW
高负荷耗水量 kgs
进水总直径 m
冷组数
径规格 mm
冷总长度 m
圈长 m
组子圈数
实际传热面积 m2
发酵罐壁厚 mm
封头壁厚 mm
接规格 mm
通风规格 mm
相应流速
191
66
600
400
952
035
12
φ108×4
1829
1482
6
660
18
19
φ325×8
φ325×8
0747
表62 种子罐
高径
罐径 m
21
28
罐体总高 m
冷面积 m2
搅拌器电机功率 kW
送风量m³min
通风规格 mm
物料流量m³s
物料径规格 mm
耗水量 kgh
冷规格 mm
56
19332
40
1152
Ф76×4
00167
Ф245×7
47847
Ф76×4
第七章 车间布置图
布置车间设备时应根车间工厂总面图中相应位置车间工艺流程图设备附属设备类型尺寸等确定车间设备立面位置厂房柱网尺寸
71通道宽度净空高度
通道系车间货通行道求见表71
表71 通道宽度净空高度
项 目
指 标（m）
行道通道楼梯孔宽度
走道楼梯操作台架净空高度
台水孔
075
22～25
06～15
72设备安装检修
设备布置时考虑日常维修外需考虑修设备周围应留出定面空间注意设备搬运运道出入口设备吊装口等设备需常检修设备直方应设吊钩设备吊装口方设电动葫芦方便设备吊装检修
73设备间设备墙间净间距
应结合设备设备连接线少径粗细检修频繁程度生产验决定安全距离
参考文献
[1]吴思方．发酵工厂工艺设计概中国轻工业出版1995
[2]梁世中．生物工程设备中国轻工业出版社2002
[3]姚玉英．化工原理天津学出版社1999
[4]黎润钟．发酵工厂设备中国轻工业出版社1991
[5]信令．味精工业手册中国轻工业出版社1995
[6]海医药设计院化工工艺设计手册化工出版社1986
[7]刁玉玮王立业化工机械基础连理工学出版社2003
[8]化工部设备设计技术中心站材料零部件海科学技术出版社1982
致谢
次毕业设计指导老师XX老师悉心指导完成设计准备进行设计写作程中XX老师付出量时间精力XX老师严谨治学态度渊博学科知识高度责心受益匪浅仅学许知识更学许做做事道理直辛苦工作XX老师表示衷心感谢崇高敬意
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摘
设计题目年产7万吨味精厂发酵车间工艺初步设计已知味精生产基础通工艺优缺点较确定满足生产务先进合理工艺流程根采工艺原料利情况确定满足生产务需原料数量进行热量衡算水衡算然通计算确定采设备类型结构尺寸进行发酵车间设备布置制作工艺流程图设备布置图
该工艺具结构紧凑简洁运行控制灵活等特点具良济效益环境效益社会效益
关键字：物料衡算 发酵车间设计 设备选型
ABSTRACT
The topic of this design is the annual output of 70000 tons of gourmet powder factory workshop fermentation process preliminary design on the basis of the known monosodium glutamate and its production by comparing the advantages and disadvantages of different process can satisfy the production tasks of advanced and reasonable process flow According to the process of raw material utilization to determine meet the number of the raw material for the production task heat balance and water balance and then through the calculate and determine the type the structure size of equipment Finally fermentation workshop equipment layout and process flow chart and layout of equipment
The process has the advantages of compact structure flexible operation control etc Has a good economic benefit environmental benefit and social benefit
Key words：Stores balance Fermentation Equipment selection
目 录
摘 I
ABSTRACT II
前言 1
第章 全厂工艺证 2
11产品现状 2
12味精特点 2
13设计范围 2
14设计原 3
15厂址选择 3
16总面设计 3
17工艺技术参数 3
18味精生产工艺流程 4
181糖化工序 4
182发酵工序 5
183提取工序 6
184精制工序 6
第二章 全厂物料衡算 8
21生产力 8
22总物料衡算 8
23制糖工序物料衡算 10
24连续灭菌发酵工序物料衡算 11
25谷氨酸提取工序物料衡算 12
26精制工序物料衡算 13
27生产程物料衡算图 14
第三章 发酵车间热量衡算 16
31培养液连续灭菌蒸汽量 16
32冷液冷水量 16
33发酵罐空罐灭菌蒸汽量 17
34发酵程中产生热量冷水 17
第四章 发酵车间水衡 19
41配料水 19
42冷水量 19
43发酵工序水量 19
第五章 菌空气消耗量 20
51发酵工艺指标基础数 20
52发酵程菌空气量计算 20
第六章 设备计算选型 22
61发酵罐选择 22
62发酵罐尺寸 22
63冷面积确定 22
64搅拌器设计 23
65搅拌器功率确定 23
66发酵罐结构工艺设计 23
67发酵罐壁厚计算 26
68接设计 26
69支座设计 28
610种子罐 28
611种子罐设备工艺 29
612喷射泵 31
613维持罐 31
614螺旋换热器 31
615连消泵 32
616空压机 32
617贮气罐 33
618配料罐 33
619尿素罐 33
622尿素计量罐 34
623泡敌贮罐 34
624泡敌计量罐 34
625设备参数 35
第七章 车间布置图 36
71通道宽度净空高度 36
72设备安装检修 36
73设备间设备墙间净间距 37
参考文献 38
致谢 39
前 言
谷氨酸发酵通气发酵国目前通气发酵产业中生产厂家产品产量产业该生产工艺设备具强典型性文味精发酵生产工艺设备作简介绍期助解通气发酵工艺设备关知识
设计容解味精生产中发酵提取部分生产方法生产流程根实际情况选择发酵工段合适生产流程流程中原料进行物料衡算热量衡算设备选择画出发酵工段工艺流程图面布置图
整设计容体分成三部分第部分味精生产工艺设备选择第二部分包括发酵罐种子罐空气分滤器设计选型第三部分工艺流程面布置图
水限加先进设计解甚少设计中足方敬请位老师学批评指正
第章 全厂工艺证
11产品现状
味精学名谷氨酸钠世界应范围广产销量种氨基酸味精中国日泰国法国巴西等生产中亚洲味精产量占世界总产量901994年起国味精年产量跃居世界第年增长率10～20欧美等味精消费量绝数采购重心放中国中国世界谷氨酸钠出口国味精日常品味精生产没季节限制工厂实现全年生产
12味精特点
味精化学名称谷氨酸钠氨基酸种蛋白质分解产物强碱溶液中生成谷氨酸二钠鲜味没果水溶液加热120℃部分谷氨酸钠失水生成焦谷氨酸钠更没鲜味味精烹调中常鲜味调味品固体味精液体味精两种液体味精未炼成颗粒味精原液饮食业中固体味精常见味精增进食欲提高
体种食物吸收力体定滋补作味精里含量谷氨酸体需种氨基酸96％体吸收形成体组织中蛋白质血氨结合形成机体害谷氨酰胺解组织代谢程中产生氨毒性作参脑蛋白质代谢糖代谢促进氧化程中枢神系统正常活动起良作
13设计范围
进行味精工厂工艺设计时必须批准设计计划务书（）行性研究报告中规定生产纲领根原材料特性产品质量求厂址现场条件结合国设备制造供应条件引进国外技术装备性量采先进工艺技术设备设计：
（1）行型研究报告设计务书
（2）项目工程师负责达设计工作提纲总工程师技术决定
（3）新原料新设备新技术研究报告技术鉴定书领导核准
考虑容深度求设计初步设计中工艺设计兼顾部分设备设计
14设计原
（1）符合济建设总原：做精心设计投资省技术新质量收效快回收期短
（2）设计技术济指标达超国类型工厂生产实际均先进水
（3）设计应考虑味精发酵工艺独特求注意周围环境情节卫生注意工厂车间间卫生菌防火等条件相互影响
（4）味精工厂应贯彻国家食品卫生法关规定充分体现卫生优美流畅
15厂址选择
厂址选择指相广阔区域选择建厂区区点范围供考虑厂址方案中选择优厂址方案分析评价程厂址条件选择项目建设条件分析核心容需选厂区理势水文气象等进行分析评价技术济求：原料供应产品销售情况源供应情况排水情况交通建筑材料环保场节约等
16总面设计
工厂总面设计般包括面布置设计竖设计运输设计线综合布置绿化布置五项容总面设计原求包括点：
（1）总面设计必须符合生产流程求
（2）总面设计应占面积较生产厂房布置常中心带（3）边部门提供配合服务
（4）总面设计应充分考虑区风影响
（5）总面设计应流货流通道分开避免交叉
（6）总面设计应遵诚实规划求
（7）厂区布置较适应工厂远期规划留定发展余
（8）洁净厂房区域应布置成独立区区应量少露土面
总面设计必须符合国家行业关规范规定
17工艺技术参数
表11
生产程
参数名称
指标
制糖
发酵
发酵
发酵
谷氨酸提取
精制
淀粉糖化转化率
产酸率gdl
糖酸转化率
操作周期h
提取收率
GluMSG收率
99
105
56
48
95
93
18味精生产工艺流程
生产规模年产7万吨100味精全年生产天数320天玉米淀粉原料采双酶法糖化次等电点提取工艺流程糖化工序发酵工序提取工序精制工序
181糖化工序
糖化工序采较先进双酶法糖化工艺流程优传统酸法酶酸法糖化工艺采α淀粉酶喷射液化高转化率液体糖化酶糖化生产工艺着转化率高糖业质量提取率收率高优点应表明味精行业应双酶法糖化工艺流程淀粉水解副产物少DE值达98
糖化工序操作调浆液化糖化滤四步骤
1811调浆
淀粉乳调成15～20oBe碳酸钠水溶液调节pH64～65氯化钙量干淀粉015～03加入适量液化酶α淀粉酶准备液化液化中液化酶α淀粉酶pH60～70时较稳定pH高低会酶失活工业般pH调64～65间
1812液化
采次蒸汽喷射液化蒸汽工作压力04MPa喷射温度120～127℃次喷射淀粉乳高温蒸汽瞬间加热蒸煮喷射糊化淀粉乳导入维持罐淀粉糊化更彻底通层流罐进行液化喷射液化时高温导致部分酶失活淀粉进罐时补加部分然液化液130～140℃灭酶5～10min板式换热器降温导入糖化罐
1813糖化
硫酸调pH42～45加入适量糖化酶糖化开始搅拌15min然静置保温保持反应温度45℃糖化时间般24时糖液原糖含量达39左右DE值达96糖化液中含酶会影响面发酵升温80℃调pH45～48进行灭酶
1814滤
滤前先清洗贮糖罐糖化完成糖化液板框式滤机进行滤滤澄清糖液入贮糖罐保持糖液温度低60℃
182发酵工序
种子扩培养保证谷氨酸程中需量种子发酵车间设种子站完成生产菌种扩培养务试斜面出发活化培养摇瓶培养扩种子罐培养终发酵罐提供足够数量健壮种子
谷氨酸发酵前首先须配制发酵培养基作高温短时灭菌处理灭菌前工艺采连消塔—维持罐—喷淋冷系统外采喷射加热器—维持—真空冷系统糖液粘度流动性差容易维持堵塞时真空冷系统加工成较高应少
发酵设备国味精厂采机械搅拌通风式发酵罐发酵程采工控制检测仪表时反映罐参数变化发酵进程表现波动性产酸率稳定
谷氨酸发酵程通风发酵需供菌空气发酵车间套空气菌供系统首先高空采气塔采集洁净空气空压机压缩导入冷凝器油水分离器两级处理送入贮气罐进焦炭瓷环填充滤器菌送发酵罐
1821种子纯培养扩培
设计采二级种子培养菌种北京棒杆菌流程斜面菌种→级种子培养→二级种子培养→发酵罐谷氨酸生产菌培养周期32h左右前期约3～5h时成形成期第4～10h数生长期菌体生长旺盛二级种子罐温度般33～34℃pH值70～72适种子生长条件
1822发酵程
先洗净罐泡沫杂物全面检查道阀门压力表漏气堵塞失灵等现象异常时时修复
灭菌降温培养基导入发酵罐然进行接种容器500m³发酵罐接种275m³左右菌体生长12h生物素贫乏开始代谢谷氨酸20h菌体衰老溶般发酵时间10～20h左右发酵程中断进行通风搅拌通风菌体提供氧
罐温度高时通罐蛇形排进行连续降温发酵程中果次加入糖渗透压菌体易放出谷氨酸采高糖流加法补充碳源般高糖流加约30t左右时分批流加液氨保证氮源适pH值发酵结束放罐发酵液输送提取工段进行提取
提供菌空气设备滤罐工厂通高空采风采空气通入空气压缩机进入空气换热器压缩空气冷器冷温度达饱点采汽液滤式分离器进行分离油水达空气进化目进入滤罐进行灭菌处理供需操作
183提取工序
谷氨酸分离提纯通常应两性电解质性质谷氨酸溶解度分子吸附剂作谷氨酸成盐作等谷氨酸发酵液中提取出
目前国味精厂采等电点法离子交换法金属盐法盐酸水解等电点法离子交换膜电渗析法提取谷氨酸设计采等电点法
发酵液高馏分混合液中加入硫酸调节pHpH43～45时溶液中谷氨酸达饱介稳状态加入制白谷氨酸晶种开始育晶晶体长定规格进行二步中pH达30左右充分结晶进行分离
结晶液体卧式锥蓝式离心机进行分离谷氨酸晶体谷氨酸晶体装入调配罐加碱调节pH达60混合液离心分离液体（母液）加入硫酸调节pH15泵压入树脂柱进行谷氨酸离子交换氨水柱吸附谷氨酸洗脱pH达15～20时收尾馏分低馏分尾馏分含少量谷氨酸级柱子进行交换高馏分发酵液混合进行结晶提取
184精制工序
发酵液中提取谷氨酸仅仅味精生产中半成品谷氨酸适量碱进行中反应生成谷氨酸钠溶液脱色铁部分杂质通减压浓缩结晶分离较纯谷氨酸钠晶体仅酸味消失强鲜味谷氨酸钠商品名味精果谷氨酸量碱作生成谷氨酸二钠具味精鲜味
1841脱色
混合液加水溶解碳酸钠中装入配料罐加入05～06活性炭进行脱色搅拌30～40min左右然通入密压机进行滤密压机压力超05MPa滤液体板框式滤机进行二次滤液体泵入树脂柱溶液中铁
1842精制
脱色溶液通入结晶罐进行蒸发溶液蒸发饱时吸入晶种时淋水育晶晶体长定规格时放罐进入助晶槽搅拌整晶整晶溶液泵入转鼓离心分离器湿味精母液母液循环利
1843干燥
根味精性质质量求选择干燥设备确定工艺条件目前国部分工厂采箱式烘房进行干燥外真空箱式干燥传带式干燥振动式干燥远红外线干燥等设计采气流筛板式干燥器进行干燥干燥味精进行装袋包装
第二章 全厂物料衡算
物料衡算根质量守恒定律建起物料衡算进入系统全部物料重量等离开系统全部物料重量
∑F＝∑D＋W
式中 F——进入系统物料量（kg）
D——离开系统物料量（kg）
W——损失物料量（kg）
21生产力
设计年产商品MSG 70000t折算100MSG67200ta
日产商品MSG：70000320＝21875(td)
日产100MSG：67200320＝210（td）
22总物料衡算
1000kg纯淀粉理产100味精量：
1000×111×817×1272＝115359（kg）
1000kg纯淀粉实际生产100味精量：1000×111×99×56×93×95×1272＝6916（kg）
1000kg玉米淀粉产100MSG量：
6916×86＝5948（kg）
生产1t 100MSG消耗纯淀粉量：
10006916＝1446（t）
生产1t 100MSG消耗玉米淀粉量：
10005948＝1681（t）
生产1t 100MSG理消耗淀粉量：
100011535＝08669（t）
生产1t 100MSG理消耗玉米淀粉量：
0866986＝1008（t）
出总收率：
691611535×100＝5995
计算出淀粉利率：
10081681×100＝5996
生产程总损失：
100－5996＝4004
物料生产程中损失原糖化转化率稍低发酵程中部分糖消耗长菌体呼吸代谢残糖高灭菌损失产生产物提取收率低精制加工程损耗产生焦谷氨酸钠等
原料中间品计算淀粉量：210×1681＝35301（td）
糖化液量：35301×86×111×99＝33361（td）
折算24糖液：3336124＝139006（td）
发酵液纯Glu量：33361×56＝18682（td）
折算105gdl发酵液：18682105＝177924（m³）
177924×105＝18682(t)(105发酵液相密度)
提取Glu量纯Glu量：33361×56×95＝17748（td）
折算90Glu量：1774890＝1972（td）
Glu废母液量采等电离子回收法废母液含Glu 07gdl计算
（1972－17748）07＝28172（m³d）
表21 总物料衡算表
项目
生产1t 100MSG
日物料量td
工业原料（t）
糖液24（t）
谷氨酸90（t）
MSG100（t）
含07谷氨酸废母液（t）
1681
694
099
10
668
35301
13906
1972
210
4173
23制糖工序物料衡算
淀粉加水例1：25353010kg玉米淀粉浆
353010×（1＋25）＝1235535（kg）
加水量：353010×25＝882525（kg）
粉浆干物质浓度
（353010×86）1235535×100＝2457
液化酶液体α淀粉酶量：
1235535×025＝308884（kg）
CaCl2量玉米浆025：
1235535×025＝308884（kg）
糖化酶量液体糖化酶玉米浆025：
1235535×025＝308884（kg）
糖化液产量：
（353010×86×111×98）24＝137601533（kg）
24糖液相密度109折算137601533109＝126239939(L)
加珍珠岩量糖液015量：
137601533×015＝206402kg
滤渣产量含水70废珍珠岩滤渣产量：
206402（1－70）＝688008kg
生产程进入蒸汽洗水量：
137601533＋688008－1235535－308884×3－20642＝13602969(kg)
年产7万吨味精日投入玉米淀粉35301t物料衡算表
表22 制糖工序衡算结果表
进入系统
离开系统
项目
玉米淀粉
配料水
液化酶
CaCl2
糖化酶
珍珠岩
洗水蒸汽
累计
日物料量（kg）
353010
882525
308884
308884
308884
20642
13602969
138289541
项目
糖液
滤渣
累计
日物料量（kg）
137601533
688008
138289541
24连续灭菌发酵工序物料衡算
日投入353010kg玉米淀粉24糖液137601533kg发酵初始糖浓度164gdl数量
137601533×24164＝201368097(L)
164gdl糖液相密度106折算：
201368097×106＝213450183(kg)
配料放罐发酵液体积计算产酸率105g100mL（56105＝188）：
201368097×164188＝175661531(L)
玉米浆量：175661531×02（WV）＝351323（kg）
甘蔗糖蜜量：175661531×03（WV）＝526985（kg）
机盐（PMgK等）量：175661531×02（WV）＝351323（kg）
配料时培养基中含糖量低1924糖液中加水量：
137601533×2419－137601533＝36210930（kg）
灭菌程中加入蒸汽量补水量：
213450183－137601533－36210930－351323－351323－526985＝38408089（kg）
发酵零时数量验算：
137601533＋351323＋351323＋526985＋36210930＋38408089＝213450183（kg）
折算体积：
213450183106＝201368097（L）
接种量发酵液1：
175661531×1（WV）＝1756615(L)
折算体积：
1756615×106＝1862012（kg）
尿素发酵程加入数量发酵液体积28：
175661531×28（WV）＝4918523（kg）
液氨容重062kgL折算体积：
4918523062＝7933101（L）
消泡剂量发酵液005：
175661531×005（WV）＝87831（kg）
消泡剂相密度08折算体积：
8783108＝109788（L）
计算发酵程排风带走水分进风25℃相湿度φ＝70水蒸汽分压18mmHg（1mmHg＝133322Pa）排风32℃相湿度φ＝100水蒸汽分压27mmHg进罐空气压力15气压（表压）（1气压＝101325×105Pa）排风05气压（表压）出进空气湿含量差：
Xm－Xt＝00622－0622
＝00149－00042
＝001（kg水kg干空气）
通风1：02带走水量：
175661531×02×60×36×1157×0001×001＝877998（kg）
式中115732℃时干空气密度（kgm³）
程分析放罐残留损失1835652（kg）
发酵终止时数量：
213450183＋1862012＋4918523＋87831－877998－1835652＝217604899（kg）
年产7万吨味精日投35301t连续灭菌发酵工序物料衡算汇总表
表23 连续灭菌发酵工序衡算结果表
进入系统
离开系统
项目
日物料量（kg）
项目
日物料量（kg）
24糖液
玉米浆
甘蔗糖蜜
机盐
配料水
蒸汽补水量
种量
液氨
消泡剂
累计
137601533
351323
526985
351323
36210930
38408089
1862012
4918523
87831
2203185
发酵液
空气带走水量
损失量
累计
217604899
877998
1835652
2203185
25谷氨酸提取工序物料衡算
发酵液数量：175661531L217604899kg
加98硫酸发酵液36（WV）量
175661531×36＝6323815（kg）
98硫酸相密度184体积：
6323815184＝3436856（L）
分离前谷氨酸量100Glu量：
175661531×105（WV）＝18444461（kg）
分离谷氨酸量纯Glu量：
18444461×95＝17522238（kg）
90Glu量：
17522238÷90＝19469153（kg）
式中95Glu提取率
母液含Glu 07gdl母液数量：
（18444461－17522238）÷07＝131746143（kg）
谷氨酸分离洗水量90Glu20：
19469153×20＝3893831（kg）＝3893831（L）
母液回收程中水酸碱等数量：
175661531＋3436856＋3893831－131746143＝51246075（kg）
表24 谷氨酸提取工序物料衡算表
进入系统
离开系统
项目
发酵液
H2SO4
分离洗水
累计
日物料量（kg）
217604899
6323815
3893831
227822545
项目
90谷氨酸
母液
回收余水等
累计
日物料量（kg）
19469153
131746143
51246075
227822545
26精制工序物料衡算
提取工段物料衡算谷氨酸数量：100Glu 17522238kg90Glu 19469153kg
Na2CO3量90Glu366：
19469153×366＝7125710（kg）
加活性碳量90Glu31：
19469153×31＝603543（kg）
计算中液数量：
17522238×1272÷40（WV）＝55720717（L）
55720717×116＝64636032（kg）
式中116—含40（WV）MSG溶液相密度（20℃）
中加水量：
64636032－19469153－603543－7125710＝37437679（kg）
精制收率93产100MSG量：
17522238×1272×93＝20728107（kg）
母液均含MSG量25（WV）量：
17522238×1272×10525＝9361080（L）
折算体积：
9361080×11＝10297188（kg）
式中11母液相密度
湿碳含水75量：
603543÷（1－075）＝2414172（kg）
MSG分离调水洗水量90Glu5：
19569153×5＝973458（kg）
中脱色液结晶程中蒸发水量：
64636042＋973458－20728107－10297188－2414172＝32170033（kg）
表25 精制工序物料衡算表
进入系统
离开系统
项目
日物料量（kg）
项目
日物料量（kg）
90Glu
Na2CO3
活性炭
中加水
分离洗水
累计
19469153
7125710
603543
37437679
973458
656095
100MSG
母液
废碳
蒸发水量
累计
20728107
10297188
2414172
32170033
656095
27生产程物料衡算图
日投料35301t基准汇总图
86玉米淀粉353010kgd
液化酶 308884kgd
CaCl2 308884kgd
糖化酶 308884kgd
珍珠岩 20642kgd
24糖液137601533kgd
滤渣688088kgd 玉米浆 351323kgd
糖蜜 526985kgd
机盐 351323kgd
种母 1862012kgd
液氮 4918523kgd
消泡剂 87831kgd
8gdl Glu发酵液217604899kgd
H2SO4 6323815kgd
含07gdl母液131746143kgd 90谷氨酸19469153kgd
N2CO3 7125710kgd
活性炭603543kgd
40gdl中液64636032kgd
废碳2414172kgd
25gdl母液10297188kgd 100MSG 20728107kgd
图21
第三章 发酵车间热量衡算
热量衡算根量守恒定律建立起热衡表示：
Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5＋Q6
式中 Q1——物料带入热量（J）
Q2——蒸汽热量（J）
Q3——种热效应（J）
Q4——物料带走热量（J）
Q5——消耗设备热量（J）
Q6——设备外界散失热量（J）
31培养液连续灭菌蒸汽量
发酵罐500m³装料系数08罐产100MSG量：
500×08×105×95×93×1272＝4720（t）
年产7万吨商品味精日产100MSG210吨发酵操作时间48h中发酵时间38h需发酵罐：
210÷4720×48÷24＝89（台）取9台
日投料罐次 210÷4720＝5（罐）
日运转：89×38÷48＝7（罐）
罐初始体积400m³糖浓度164gdl灭菌前培养基含糖19数量：
400×164÷19＝3453（t）
灭菌加热程中04MPa蒸汽（表压）I＝2738kJkg板式换热器物料20℃预热75℃加热120℃冷水20℃升45℃
罐灭菌时间3h输送流量：
3453÷3＝1151（t）
消毒灭菌蒸汽量：
D消＝100000×37×（120－75）×107÷（2743－418×120）＝7428（kgh）＝74（th）(式中37糖液热容)
日蒸汽量：74×5×3＝111（td）
高峰量： 74th
均量：111÷24＝46（th）
32冷液冷水量
120℃热料通生料热交换降80℃水冷35℃冷水20℃升45℃计算冷水量
W＝100000×397×（80－35）÷[（45－20）×418]＝68896（kgh）＝171（th）
全天水量：171×5×3＝2565（td）
33发酵罐空罐灭菌蒸汽量
发酵罐体加热500m³1Cr18Ni9发酵罐重85t冷排重15t1Cr18Ni9热容05kJ（kg·K）02MPa（表压）蒸汽灭菌发酵罐015MPa（表压）20℃升127℃蒸汽量：
100000×05×（127－20）÷（2718－127×418）＝2446（kg）
500m³发酵罐全容积500m³考虑罐排搅拌器等占空间罐空间500m³计算填充空间需蒸汽量：
D空＝500×1622＝8111（kg）
式中1622加热蒸汽密度
设辐射流联合热系数α罐外壁温度70℃灭菌程热损失：
α＝339＋019×（70－20）＝434 [kJ(㎡·h·K)]
D＝700×434×（70－20）÷（2718－127×418）＝695（kg）
罐壁附着洗涤水升温蒸汽消耗量：
700×0001×1000×（127－20）×418÷（2718－127×418）＝143（kg）
式中 0001——附着水均厚度 （1mm）
灭菌程蒸汽泄漏取总消耗量5空罐灭菌蒸汽消耗量：
（2446＋8111＋695＋143）÷（1－005）＝11995（kgh）
空罐灭菌15h蒸汽量： 11995×15＝17993（kg罐）
日蒸汽量：17993×5＝89965kgd
均量：89965÷24＝3749（kgh）
34发酵程中产生热量冷水
通冷水带走热量进行计算发热量Q：
Q＝[418×冷水流量（T出－T进）]发酵液总体积
根味精厂实测验数谷氨酸发酵热高峰值约30×104[kJm³·h]500m³发酵罐装料量400m³新鲜水冷水进口温度10℃出口温度20℃冷水量：
W＝30000×400÷[（20－10）×418]＝287081（kgh）＝287（th）
日运转7台高峰水量： 287×7＝2009（th）
日水量： 2009×08×24＝38573（td）
均水量： 38573÷24＝1607（th）
式中 08——罐发热状况均衡系数
表31 生产程耗蒸汽量汇总表
生产工序
日量（td）
均量（td）
高峰量（td）
连消
发酵罐空消
累计
111
90
201
46
37
83
74
18
254
第四章 发酵车间水衡
41配料水
糖液含糖24加水配成19糖液3453t罐料需加水：
3453×[1－（19÷24）]＝3296（t）
日投料5罐次需水量：
5×3296＝1648（td）
均量：
1648÷24＝6866（th）
求05时加水3296t高峰量：
3296×1÷05＝6592（t）
42冷水量
冷水二次水前面已算出高峰量171th日水量2565td均水量：
2565÷24＝10688（th）
43发酵工序水量
新鲜水前面已算出日水量38573td均水量1607th高峰水量287th
第五章 菌空气消耗量
51发酵工艺指标基础数
根前面工艺技术指标物料衡算结果列出空气消耗关基数
日发酵液量：175662m³
日二级种液量：14053m³
发酵时间：38h
发酵周期：48h
发酵挂全容积：500m³
发酵罐装料系数：08
52发酵程菌空气量计算
发酵车间菌空气消耗量谷氨酸发酵程通风供氧次种子培养通气培养基压料输送需压缩空气外设备路件等消毒吹干损耗构成菌空气耗量
查500m³规模通气搅拌发酵罐通气速率015～035vvm取035vvm进行计算
单罐发酵程气量：
V＝500×08×035×60＝8400（m³h）
单罐年通气量：
Va＝V×32×160＝43008000（m³）
式中160—年单罐发酵批次（160＝320×24÷48）
二级种子培养种子罐中进行根接种量通气速率培养时间等饭进行计算通常设计惯种子培养气培养基压送路损失等等算作次般取菌空气消耗量等发酵程空气耗量20项菌空气耗量：
V1＝V×20＝1680（m³h）
单罐年气量：
Va1＝1680×8×160＝2150400（m³a）
式中8—种子罐培养时间
发酵车间高峰菌空气消耗量
Vmax＝9×8400＋5×1680＝84000（m³h）
发酵车间菌空气年耗量
Vt＝9×43008000＋5×2150400＝397824000（m³a）
根设计实际味精产量G＝70000ta发酵车间菌空气单耗：
V0＝Vt G＝5683（m³t）
根述计算结果70000ta味精厂菌空气衡算表表示：
表51 菌空气衡算表
项目
m³
发酵罐全容积
单罐通气量
种子罐耗量
高峰空气耗量
年空气耗量
空气单耗
500
8400
1680
84000
397824000
5683
第六章 设备计算选型
61发酵罐选择
发酵罐圆筒体锥底盖设计发酵液降温达均匀目罐蛇形换热器外通风装置搅拌装置
发酵罐采500m³机械搅拌通风发酵罐优先考虑满足工艺求次济性设备选1Cr18Ni9Ti材料
62发酵罐尺寸
V全＝V筒＋2V封＝500m³
封头折边忽略计
V全＝V筒＋2V封＝0785D2×19D＋πD3×2÷24＝500
H＝19D解方程：175D3＋0262D3＝500
D＝658m取66m
H＝19D＝125m
圆柱部分容积 V1＝0785×662×125＝427（m³）
封头体积 V2＝V3＝π×663÷24＝38（m³）
取填充系数08实际装液量：500×08＝400（m³）
63冷面积确定
影响发酵罐冷面积素诸：菌种系统基质浓度材质冷水温水质冷水流速等
容量发酵罐冷面积：
发酵产品 装料体积m3 冷面积m3 冷面积m2发酵液体积m3
酵母 50 40 08
谷氨酸 40 60 15 柠檬酸 40 1620 0405 谷氨酸发酵罐冷面积取15m2m3
知填充系数Ф80500m3发酵罐换热面积：
A＝500×08×15＝600m³
64搅拌器设计
谷氨酸发酵程中中间补料操作混合求高选六弯叶涡轮搅拌器
该搅拌器部尺寸发酵罐径D定例关系尺寸
搅拌器叶径Di＝D÷3＝66÷3＝22（m）
叶宽B＝02Di＝02×22＝044（m）
弧长l＝0375Di＝0375×22＝083（m）
底距C＝D3＝66÷3＝22（m）
盘径di＝075Di＝075×22＝165（m）
叶弦长＝025Di＝025×22＝055（m）
叶距Y＝D＝66（m）
宽叶板厚14（mm）
取两档搅拌搅拌转速110rmin
65搅拌器功率确定
通常谷氨酸发酵1kWm³发酵醪计算
500m³发酵罐装液量400m³应选取功率≥400kW电机
66发酵罐结构工艺设计
500m³发酵罐空气分布器采单进风进风速度快涡轮板阻挡冷布置采竖直蛇冷装置环境较高区进步增加冷效果利罐皮冷罐相挡板作竖式冷蛇扶梯等设挡板设计采双面机械密封方式处理轴罐动静问题
高热负荷耗水量W
式中Q总—1m3醪液发酵旺盛时1h发热量醪液总体积积
cp—冷水热容418kJ（kg·K）
t2—冷水终温t227℃
t1—冷水初温t120℃
值代入式
冷水体积流量0095m3s取冷水竖直蛇中流速1ms根流体力学方程式冷总截面积A总：
式中W—冷水体积流量W0095m3s
V—冷水流速v1ms
代入式：
进水总直径：
取Dg350×9
设冷总表面积S总径d0组数n：
取n12求径式：
查金属材料表选取φ108×4mm缝d＝100mmd均＝104mm
现取竖蛇圈端部U型弯曲径250mm两直距离500mm两端弯总长度：
前知冷总面积A＝600㎡
现取缝钢φ108×4mm米长冷面积
冷占体积：
组长L0：
需连接42m：
排竖式直蛇高度设静液面高度部伸入封头500mm设发酵罐附件占体积15m3：总占体积
筒体部分液深：
竖式蛇总高 取间距05m
两端弯总长两端弯总高1m
圈长：
组子圈数：
（圈）取6圈
现取间距竖蛇罐壁距离015m层竖蛇罐壁距离：
搅拌器距离：允许范围（200mm）
校核布置冷实际传热面积：
满足求
67发酵罐壁厚计算
采计算法确定发酵罐壁厚参味精工业手册
（cm）
式中P—设计压力取高工作压力105倍现取P04MPa
D——发酵罐D660cm
〔σ〕——A3钢应应力〔σ〕127MPa
φ——焊接缝隙 φ07
C——壁厚附加量（cm）
式中C1——钢板负偏差现取C108mm
C2——腐蚀余量现取C22mm
C3——加工减薄量现取C30
选18mm厚A3钢板
封头壁厚计算标准椭圆封头厚度计算公式：
（cm）
式中 P04MPa
D660cm
〔σ〕127MPa
C008+02+01038（cm）
φ07
选19mm厚A3钢板
68接设计
接长度h根直径保温层般取100～200mm
排料（通风）计算：该罐实装醪量400m3设2h排空物料体积流量
发酵醪流速取v1ms排料截面积A物
径：
取缝φ325×8mm309mm〉267mm认适
设计发酵罐空气菌系统：
通风量：
利气态方程式计算工作状态风量Qf：
取风速v25ms风截面积Af：
气直径d气：
通风排料取两者值取φ325×8mm缝满足工艺求
排料时间复核：物料流量Q0056m3s流速v1ms
道截面积：
相流速流物料径较原计算结果相应流速
排料时间：
69支座设计
生物工程工厂设备常支座分卧式立式支座中卧式支座分支腿圈型支座鞍式支座三种立式支座分三种悬挂支座支承式裙式支座
100m³发酵罐设备总质量较应选裙式支座设计选裙式支座
610种子罐
种子罐选型发酵罐采机械搅拌通风罐
种子罐容积：V种子＝500×8＝40（m³）
种子罐数量：种子罐数发酵罐应料发酵罐均天5种子罐培养8h辅助操作8～10h生产周期16～18h般厂1种子罐发酵罐种子罐数5
种子罐尺寸种子罐总容积量V'总：
取H＝2D
解方程：
D28m取28m
H2D2×2856（m）
圆柱部分容积 V1＝0785×282×56＝34（m³）
封头体积 V2＝V3＝π×283÷24＝3（m³）
总容积34＋3×2＝40（m³）
种子罐采夹套冷
（1）发酵产生总热量：
（2）夹套传热系数：
现取K418×220kJ（m2·h·℃）
（3）均温差：发酵温度32℃水初温取23℃水终温27℃
均温差：
（4）需冷面积F：
（5）核算夹套冷面积：静止液深确定夹套高度
液深 ：
62m
夹套高度应高动态时液面高度高液面传热面积没起少冷作该设计夹套满足求
611种子罐设备工艺
挡板采A3钢制作
根全挡板条件
式中B——挡板宽度B＝（01012）D01×2800280mm
D——罐径 D＝28m
Z——挡板数：
取Z＝5块
种子罐搅拌器采六弯叶涡轮搅拌器
该搅拌器部尺寸发酵罐径D定例关系尺寸
搅拌器叶径Di＝D÷3＝28÷3＝093（m）
叶宽B＝02Di＝02×093＝019（m）
弧长l＝0375Di＝0375×093＝035（m）
底距C＝D3＝28÷3＝093（m）
盘径di＝075Di＝075×093＝070（m）
叶弦长＝025Di＝025×093＝023（m）
叶距Y＝D＝28（m）
宽叶板厚14（mm）
取两挡搅拌搅拌转速110rmin
根生物工厂设计概40m³种子罐选取功率≥40kW电机
进风距罐底25～60mm间现取30mm单
通风径计算：设罐压04MPa发酵温度t32℃风速v20ms通风量018VVm
常压t020℃送风量V：
通风换算成工作状态求通风直径d1
圆整缝钢(YB23170)径采76×4mm径762×468mm564mm满足生产求
进出物料物料进口底距罐底25～60mm间现取30mm单
输送物料算40min送完40m3物料
物料流量
道截面F物料流速v05～1ms现取v05ms：
设径：
圆整缝钢(YB23170)径采Ф245×7mm径2452×7231mm满足生产求
冷水前知需冷热量冷水温变化23℃升27℃水热容
耗水量W：
取水流速v4ms查水均温度25摄氏度密度：9971kgm3冷直径
选缝钢满足求
种子罐设计选支撑式支座
612喷射泵
天需发酵液175662m³天装液量400m³发酵罐5
选HYZ10两台设备查资料台1h输液量120m³台泵实际输液量110m³罐料两套连消系统时供料灭菌时间：
t＝400÷（2×110）＝18（h）
18h装满罐天实际连消工作时间：
t1＝18×5＝9（h）
613维持罐
参厂连消系统维持时间选择10min已知时糖液流量110m³计算出维持罐效容量：
V效＝110×10÷60＝183（m³）
取维持罐填充系数08维持罐全容量：
V全容＝183÷08＝229（m³）
考虑维持罐物料返混问题现取HD＝3设备定温度压力视受压容器采椭圆封头
V维＝2V封＋V筒＝2πD3÷（24＋0785D2×3D）＝229（m³）
解方程D＝206（m）取20m
查1m高圆筒容量314m³V封＝12m³h1＝05h2＝005
验算V维持＝314×6＋2×12＝2124（m³）满足设计求数量喷射加热器配套确定2
614螺旋换热器
螺旋换热器种高效换热器设备结构形式分拆螺旋板式拆分螺旋板式换热器
换热器1糖液预热器利加热物料需连消糖液预热（25℃→65℃）时维持罐流出热糖液冷115℃降72℃
Q＝G1cw（t2－t1）＝110×1000×091×418×（115－72）＝18×107（kJh）
式中cw糖液热容091
均温差：
Δt＝50－47（ln5047）＝485℃
A＝Q（KcΔt）＝74（㎡）查取80（㎡）
数量维持罐配套确定2
换热器2糖液冷器维持罐流出糖液换热器1冷换热器中冷水进步冷发酵温度
Q＝Gcw（t2－t1）＝110×1000×091×（72－30）＝176×107（kJh）
均温差：
Δt＝37－14（ln3714）＝237℃
A＝Q（KcΔt）＝1480（㎡）查取150（㎡）
数量螺旋板式换热器1配套确定2
615连消泵
连消泵输送密度105tm³水解糖液黏度范围（1305）×103Pa•s温度115℃介质中颗粒澄清透明基气体操作温度6070℃进口侧调浆罐液位压送出口侧设备压力0405MPa流量qmax＝120m³h流量qmin＝100m³h正常110m³h
连消泵般设车间泵房中进口侧泵液面
查关图表确定选择离心泵满足生产求先选IS125100200转速2900rmin流量200m³h杨程50m保证连续生产考虑设备泵台泵数量2台流量阀门调节
616空压机
高峰菌空气消耗量84000m³h1400m³min生产力：
1400×11＝1540（m³min）
果发酵罐台空压机供气台空压机需供气量：
Q0＝1540÷10＝154（m³min）
台空压机需排气量：
Qn＝Q0（p0×T1）（p1×T0）＝154×（01×298）（01×273）＝168（m³min）
根计算总阻力0179（MPa）考虑压头余量增加11倍ΔH＝0197（MPa）取压头02MPa根排气量压头查相关空压手册选DW21027空压机生产力210m³min压头027MPa满足生产
617贮气罐
材料选A3钢
容积210×01＝21m³
尺寸
HD＝2：1
V＝2×314×D324＋0785D2×2D＝21
解D＝23mH＝46m
H封＝600＋25＝625mm
H总＝0625×2＋46＝585m
618配料罐
选Q235—A型材料
次配料装液2h调浆05h加入物质1760t重109kgL
V＝（1760×2×05）（109×24）＝673m³
设填充系数085总容积673÷085＝80m³
需240m³配料罐
罐体壁厚8mm罐底壁厚12mm
设H：D＝32：1
V＝314×（D2）×2H
解H＝4500mm
查H封＝890mm
H总＝8100mm
搅拌器转速30rmin浆长1700电机功率11kW
619尿素罐
40尿素常温腐蚀性选碳钢
前已算出尿素量320L设填充系数07
V＝32007＝0457m³
选择1
尺寸取H＝D
2×314×D324＋0785D3＝0457
解D＝08mH＝08m
查H封＝225mm
H总＝1025mm
搅拌转速15rmin电机功率9kW
622尿素计量罐
材料选普通碳钢灭菌时温度较高
天灭菌两次容量：
04572＝0228m³
尺寸取H＝D
2×314×D324＋0785D3＝0228
解D＝06mH＝06m
筒体壁厚5mm封底壁厚6mm
623泡敌贮罐
生产1吨味精需泡敌655kg天生产210t消耗量：
655×210＝1375（kgd）
时消耗：
1375÷24＝573（kgh）
月消耗：
14×30＝42（t月）
设泡敌贮罐供正常生产月填充系数08罐总体积：
42÷08＝525圆整55m³
材料选碳钢
取H：D＝2：1底锥形封头结构
0785D2×2D＝55
解D＝33m
H＝66m
筒体壁厚取6mm
孔取标准图号JB583644Dg＝400
出料取φ80×4mm
设液位计：Dg15
624泡敌计量罐
考虑杀菌时碳钢会生锈筒锈钢外筒碳钢
尺寸确定取H：D＝25：1锥底椭圆封头夹套加热冷
罐径D＝08（m）
罐高H＝20（m）
装容积115（m³）
625设备参数
表61 发酵罐
高径
罐径 m
换热面积 m2
电机功率 kW
高负荷耗水量 kgs
进水总直径 m
冷组数
径规格 mm
冷总长度 m
圈长 m
组子圈数
实际传热面积 m2
发酵罐壁厚 mm
封头壁厚 mm
接规格 mm
通风规格 mm
相应流速
191
66
600
400
952
035
12
φ108×4
1829
1482
6
660
18
19
φ325×8
φ325×8
0747
表62 种子罐
高径
罐径 m
21
28
罐体总高 m
冷面积 m2
搅拌器电机功率 kW
送风量m³min
通风规格 mm
物料流量m³s
物料径规格 mm
耗水量 kgh
冷规格 mm
56
19332
40
1152
Ф76×4
00167
Ф245×7
47847
Ф76×4
第七章 车间布置图
布置车间设备时应根车间工厂总面图中相应位置车间工艺流程图设备附属设备类型尺寸等确定车间设备立面位置厂房柱网尺寸
71通道宽度净空高度
通道系车间货通行道求见表71
表71 通道宽度净空高度
项 目
指 标（m）
行道通道楼梯孔宽度
走道楼梯操作台架净空高度
台水孔
075
22～25
06～15
72设备安装检修
设备布置时考虑日常维修外需考虑修设备周围应留出定面空间注意设备搬运运道出入口设备吊装口等设备需常检修设备直方应设吊钩设备吊装口方设电动葫芦方便设备吊装检修
73设备间设备墙间净间距
应结合设备设备连接线少径粗细检修频繁程度生产验决定安全距离
参考文献
[1]吴思方．发酵工厂工艺设计概中国轻工业出版1995
[2]梁世中．生物工程设备中国轻工业出版社2002
[3]姚玉英．化工原理天津学出版社1999
[4]黎润钟．发酵工厂设备中国轻工业出版社1991
[5]信令．味精工业手册中国轻工业出版社1995
[6]海医药设计院化工工艺设计手册化工出版社1986
[7]刁玉玮王立业化工机械基础连理工学出版社2003
[8]化工部设备设计技术中心站材料零部件海科学技术出版社1982
致谢
次毕业设计指导老师XX老师悉心指导完成设计准备进行设计写作程中XX老师付出量时间精力XX老师严谨治学态度渊博学科知识高度责心受益匪浅仅学许知识更学许做做事道理直辛苦工作XX老师表示衷心感谢崇高敬意
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