武汉轻工工大学《发酵((制药))工厂设设计》课课程设计计说明书设计题目目：年产产350000吨吨味精工工厂发酵酵车间工工艺设计计姓 名学 号院 (系)) 生生物与制制药工程程学院 专 业 生生物工程程 指导教师师20144年1月100日前言课程设计计是普通通高校本本科教育育中非常常重要的的一个环环节，同同时也是是理论知知识与实实际应用用相结合合的重要要环节本本设计为为年产33万吨味味精厂的的生产车车间设计计，通过过双酶法法谷氨酸酸中糖发发酵以及及一次等等电点提提取工艺艺生产谷谷氨酸钠钠谷氨酸单单钠（mmonoosoddiumm gllutaamatte）,,呈强烈烈鲜味，商商品名为为味精因因味精具具有肉类类鲜味，现现已成为为人们普普遍采用用的鲜味味剂，其其消费量量在国内内外均呈呈上升趋趋势随随着人们们对味精精的认识识不断深深入提高高，对它它的营养养价值、安安全性及及如何正正确使用用都有了了普遍的的了解味味精具有有很强的的鲜味（值值为0..03%%），现现已成为为人们普普遍采用用的鲜味味剂，其其消费量量在国内内外均呈呈上升趋趋势。
119877年3月月，联合合国粮农农组织和和世界卫卫生组织织食品添添加剂专专家联合合委员会会第十九九次会议议，宣布布取消对对味精的的食用限限量，再再次确认认为一种种安全可可靠的食食品添加加剂味精是一一种强碱碱弱酸盐盐，它在在水溶液液中可以以完全电电离变成成谷氨酸酸离子（GGA︱++︱）和和钠离子子味精精进入胃胃后，受受胃酸作作用生成成谷氨酸酸谷氨氨酸被人人体吸收收后，参参与体内内许多代代谢反应应，并于于其他许许多氨基基酸一起起共同构构成人体体组织的的蛋白质质味精精可以增增进人们们的食欲欲，提高高人体对对其他各各种食物物的吸收收能力，对对人体有有一定的的滋补作作用因因为味精精里含有有大量的的谷氨酸酸，是人人体所需需要的一一种氨基基酸，996％能能被人体体吸收，形形成人体体组织中中的蛋白白质它它还能与与血氨结结合，形形成对机机体无害害的谷氨氨酰胺，解解除组织织代谢过过程中所所产生的的氨的毒毒性作用用因此此，谷氨氨酸能用用来预防防和治疗疗肝昏迷迷由于于谷氨酸酸参与脑脑组织的的蛋白质质代谢和和糖代谢谢，故而而能促进进中枢神神经系统统的正常常活动，对对治疗脑脑震荡和和脑神经经损伤有有一定疗疗效从总体上上说，味味精行业业的发展展前景是是比较广广阔的，我我国是世世界上人人口最多多的国家家，而我我国的味味精出口口不足年年产量的的1%，绝绝大部分分味精都都在国内内市场上上消化了了，随着着人民生生活水平平的提高高，人们们对味精精的需求求会越来来越大，况况且国内内外市场场上对味味精的消消费不仅仅仅限于于调味，而而是广泛泛的作为为一种原原材料或或香料表表面活性性剂应用用于医药药和化妆妆品生产产行业。
由由此可见见，味精精的消费费市场开开拓是很很有前景景的本文对味味精发酵酵生产工工艺及主主要设备备作简要要介绍，以以期有助助于了解解通气发发酵工艺艺和主要要设备的的有关知知识设计内容容为，了了解味精精生产中中的原料料预处理理、发酵酵、提取取部分的的生产方方法和生生产流程程，根据据实际情情况来选选择发酵酵工段合合适的生生产流程程，并对对流程中中的原料料进行物物料衡算算、热量量衡算及及设备的的选择最最后，画画出发酵酵工段的的工艺流流程图和和平面布布置图整个设计计内容大大体分成成三部分分，第一一部分主主要是味味精生产产的工艺艺和设备备选择；；第二部部分包括括发酵罐罐、种子子罐及空空气分过过滤器的的设计与与选型；；第三部部分是工工艺流程程和平面面布置图图绪论味精是人人们熟悉悉的鲜味味剂，又又称谷氨氨酸钠，是是L—谷谷氨酸单单纳盐（MMonoo soodiuum ggluttamaate）的的一水化化合物（HHOOCC-CHH2CH((NH22)-CCOONNa HH2O）,,或命名名为u--氨基戊戊二酸单单钠一水水化合物物它含含有一分分子结晶晶水，其其分子式式为HOOOC--CH22CH((NH22)-CCOONNa HH2O，分分子量1187..13。
具具有旋光光性，有有D-型型和L--型两种种光学异异构体谷谷氨酸跟跟碱作用用生成谷谷氨酸一一钠，如如果碱过过量，则则生成不不具有鲜鲜味的谷谷氨酸二二钠味精为八八面柱状状晶体，不不溶于纯纯酒精、乙乙醚及丙丙酮等有有机溶剂剂，易溶溶于水，相相对密度度为1..65，熔熔点1995℃，在1120℃℃以上逐逐渐失去去分子中中的结晶晶水味精的比比旋光度度[]==+255.166（C==10，22NHCCl）00.2%%味精溶溶液的ppH为00.7味精生产产大致经经历了三三个大的的阶段：：第一阶段段：最早的的味精制制造方法法就是从从天然的的食物材材料中抽抽取，例例如：将将海带以以热水煮煮过，取取其汤液液浓缩后后即可得得到含有有味精的的浓缩液液或调味味粉 第二阶阶段：最早商商业化制制造味精精的原料料是面筋筋 面面筋即是是面粉中中的蛋白白质，采采用的方方法是蛋蛋白质水水解法，因因为面筋筋的来源源丰富，且且含有高高达233%的麸麸胺酸，最最适合做做为制造造味精的的原料第三阶段段：19558年利利用微生生物生产产味精的的发酵技技术开发发成功，主主要是利利用葡萄萄糖、果果糖或蔗蔗糖为糖糖源，经经特别筛筛选的味味精生产产菌种吸吸收代谢谢后，合合成大量量的麸胺胺酸，是是属于生生物合成成的天然然胺基酸酸。
这些些特别筛筛选的微微生物会会将糖蜜蜜中的糖糖转变成成麸胺酸酸每消消耗一公公斤的糖糖，约可可产生00.5公公斤的麸麸胺酸，生生产效率率非常高高受经济危危机影响响，全球球经济大大幅缩水水，国外外的餐饮饮业大幅幅受到影影响，味味精工业业的发展展自然受受到冲击击，我国国味精产产业由于于主要以以内销为为主，影影响不大大，又由由于国家家大幅扩扩大内需需，是以以发展前前景乐观观目录前言.........................................................................................11绪论.........................................................................................22一.味精精生产工工艺...........................................................................41.1 味精生生产工艺艺概述...............................................................41.2 原料的的预处理理及淀粉粉水解制制备.................................................55 11.2..1 原原料的预预处理..............................................................5 11.2..2 淀淀粉水解解制备..............................................................51.3 种子扩扩大培养养及谷氨氨酸发酵酵....................................................51.4 谷氨酸酸的提取取....................................................................51.5 谷氨酸酸制取味味精及味味精成品品加工...............................................5二.发酵酵罐及种种子罐的的设计与与选型........................................................662.1 味精工工厂发酵酵车间的的物料衡衡算...................................................6 2.11.1 工艺技技术指标标及基础础数据................................................66 22.1..2 谷谷氨酸发发酵车间间的物料料衡算..............................................6 22.1..3 3300000t//a味精精厂发酵酵车间的的物料衡衡结果................................882.2 热量衡衡算...........................................................................9 2..2.11 液化化工序热热量衡算算........................................................9 2..2.22 连续续灭菌和和发酵工工序热量量衡算...........................................9 2..2.33 谷氨氨酸钠溶溶液浓缩缩结晶过过程的热热量衡算算..............................110 2..2.44 干燥燥过程的的热量衡衡算....................................................111 2..2.55 生产产过程耗耗用蒸汽汽衡算汇汇总衡算算结果..................................112.3 无菌空空气耗量量计算...............................................................1222.4设设备设计计与选型型.................................................................122 2..4.11 发酵酵罐....................................................................122 2..4.22 种子子罐....................................................................211 2..4.33 空气气分过滤滤器............................................................277 2..4.44 味精精厂发酵酵车间设设备一览览表............................................288致谢........................................................................................288主要参考考文献..............................................................................29一.味精精生产工工艺1.1..味精生生产工艺艺概述味精生产产全过程程可划分分为四个个工艺阶阶段：（11）原料料的预处处理及淀淀粉水解解糖的制制备；（22）种子子扩大培培养及谷谷氨酸发发酵；（33）谷氨氨酸的提提取；（44）谷氨氨酸制取取味精及及味精成成品加工工。
与这四个个工艺阶阶段相对对应味精精生产厂厂家一般般都设置置了糖化化车间、发发酵车间间、提取取车间和和精制车车间作为为主要生生产车间间另外外，为保保障生产产过程中中对蒸汽汽的需求求，同时时还设置置了动力力车间，利利用锅炉炉燃烧产产生蒸汽汽，并通通过供气气管路输输送到各各个生产产需求部部位为为保障全全厂生产产用水，还还要设置置供水站站所供供的水经经消毒、过过滤系统统处理，通通过供水水管路输输送到各各个生产产需求部部位味精发酵酵法生产产的总工工艺流程程见图11空气菌种原料空气压缩机预处理斜面培养摇瓶扩大培养冷却水解除铁离心沉淀发酵配料过滤气液分离种子罐扩大培养过滤淀粉水解糖过滤除菌脱色浓缩结晶离心等电点调节过滤干燥大结晶干燥小结晶拌盐粉碎成品味精粉状味精母液粗谷氨酸粗谷氨酸中和制味精 离子交换处理粗谷氨酸溶液溶解1.2..原料的的预处理理及淀粉粉水解制制备1.2..1.原原料的预预处理此工艺操操作的目目的在于于初步破破坏原料料结构，以以便提高高原料的的利用率率，同时时去除固固体杂质质，防止止机器磨磨损用用于除杂杂的设备备为筛选选机，常常用的是是振动筛筛和转筒筒筛，其其中振动动筛结构构较为简简单，使使用方便便。
用于原料料粉碎的的设备除除盘磨机机外，还还有锤式式粉碎机机和辊式式粉碎机机盘磨磨机广泛泛用于磨磨碎大米米、玉米米、豆类类等物料料，而锤锤式粉碎碎机应用用于薯干干等脆性性原料的的中碎和和细碎作作用，辊辊式粉碎碎机主要要用于粒粒状物料料的中碎碎和细碎碎［3］］1.2..2.淀淀粉水解解制备在工业生生产上将将淀粉水水解为葡葡萄糖的的过程称称为淀粉粉的糖化化，所制制得的糖糖液称为为淀粉水水解糖由由于谷氨氨酸生产产菌不能能直接利利用淀粉粉或糊精精作碳源源，因而而必须将将淀粉水水解为葡葡萄糖，才才能供发发酵使用用目前前国内许许多味精精厂采用用双酶法法制糖工工艺1.3..种子扩扩大培养养及谷氨氨酸发酵酵种子扩大大培养为为保证谷谷氨酸发发酵过程程所需的的大量种种子，发发酵车间间内设置置有种子子站，完完成生产产菌种的的扩大培培养任务务从试试管斜面面出发，经经活化培培养，摇摇瓶培养养，扩大大至一级级乃至二二级种子子罐培养养，最终终向发酵酵罐提供供足够数数量的健健壮的生生产种子子 谷氨酸发发酵开始始前，首首先必须须配制发发酵培养养基，并并对其作作高温短短时灭菌菌处理。
用用于灭菌菌的工艺艺除采用用连消塔塔—维持罐罐一喷淋淋冷却系系统外，还还可采用用喷射加加热器——维持管管—真空冷冷却系统统或薄板板换热器器灭菌系系统但但由于糖糖液粘度度较大，流流动性差差，容易易将维持持管堵塞塞，同时时真空冷冷却器及及薄板加加热器的的加工制制造成本本较高，因因而应用用较少发酵设备备，国内内味精厂厂大多采采用机械械搅拌通通风通用用式发酵酵罐，罐罐体大小小在500m3到2000m33之间对对于发酵酵过程采采用人工工控制，检检测仪表表不能及及时反映映罐内参参数变化化，因而而发酵进进程表现现出波动动性，产产酸率不不稳定由于谷氨氨酸发酵酵为通风风发酵过过程，需需供给无无菌空气气，所以以发酵车车间还有有一套空空气过滤滤除菌及及供给系系统首首先由高高空采气气塔采集集高空洁洁净空气气，经空空气压缩缩机压缩缩后导入入冷凝器器、油水水分离器器两级处处理，再再送入贮贮气罐，进进而经焦焦炭、瓷瓷环填充充的主过过滤器和和纤维分分过滤器器除菌后后，送至至发酵罐罐使用在在北方地地区由于于空气湿湿度小、温温度低，还还可采用用空气压压缩、冷冷却过滤滤流程，省省去一级级冷却设设备［44］1.4..谷氨酸酸的提取取谷氨酸的的提取一一般采用用等电点点—离子交交换法，国国内有些些味精厂厂还采用用等电点点—锌盐法法、盐酸酸水解——等电点点法及离离子交换换膜电渗渗析法提提取谷氨氨酸。
但但存在废废水污染染大，生生产成本本高，技技术难度度大等问问题，应应用上受受到限制制［1］］ 1.5..谷氨酸酸制取味味精及味味精成品品加工精制车间间加工的的谷氨酸酸产品为为谷氨酸酸单钠，即即味精粗粗品经提提纯、加加工、包包装，得得到成品品味精中和和液的脱脱色过程程，除使使用碳柱柱外，还还可使用用离子交交换柱，利利用离子子交换树树脂的吸吸附色素素味精精的干燥燥过程，国国内许多多厂家还还采用箱箱式烘房房干燥，设设备简单单，投资资低，但但操作条条件差，生生产效率率低，不不适应大大规模生生产的要要求也也有的厂厂家使用用气流干干燥技术术，生产产量大，干干燥速度度快，干干燥时间间短，但但干燥过过程对味味精光泽泽和外形形有影响响，同时时厂房建建筑要求求较高，这这样均不不如振动动式干燥燥床应用用效果好好[4] 二．发酵酵罐及种种子罐的的设计与与选型2.1..味精工工厂发酵酵车间的的物料衡衡算2.1..1 工艺技技术指标标及基础础数据 生产规模模： 3350000吨／／年生产规格格： 纯纯度为999％的的味精生产方法法： 以以工业淀淀粉为原原料、双双酶法糖糖化、流流加糖发发酵，低低温浓缩缩、等电电提取生产天数数： 3350天／／年 倒罐率：： 0.5％％发酵周期期：400-422小时 生产周期期：488-500小时种子发酵酵周期：：8-110小时时种子生产产周期：：12--16小小时发酵醪初初糖浓度度： 115％((W／VV) 流加糖浓浓度：445％((W／VV)发酵谷氨氨酸产率率： 110％ 糖酸转化化率： 556％淀粉糖转转化率：： 98％％ 谷氨酸提提取收率率： 992％味精对谷谷氨酸的的精制收收率：1112％％原料淀粉粉含量：：86％％ 发酵罐接接种量：： 10％％发酵罐填填充系数数： 755％发酵培养养基(WW/V))： 水水解糖115％，糖糖蜜 00.3％％，玉米米浆 00.2%%，MggSO4 0..04％％，KCCl 00.122％，NNa2HHPO4 0.116%，尿尿素4％％，消泡泡剂0..04％％种子培养养基(WW/V))： 水水解糖22.5％％，糖蜜蜜2％，玉玉米浆ll %，MMgSOO4 00.044％，KK2HPPO40.11％，尿尿素0..35％％，消泡泡剂0..03％％2.1..2 谷氨酸酸发酵车车间的物物料衡算算 首先计算算生产110000kg纯纯度为1100%%的味精精需耗用用的原辅辅材料及及其他物物料量。
1）发发酵液量量V1式中 2200——发酵酵培养基基初糖浓浓度（kkg/mm3）56%———糖酸酸转化率率 900%———谷氨酸酸提取率率 977%———除去倒倒灌率00.3%%后的发发酵成功功率 1110%———味精精对谷氨氨酸的精精制产率率（2）发发酵液配配制需水水解糖量量G1 以纯糖算算， （3）二二级种液液量 VV2（4）二二级种子子培养液液所需水水解糖量量 G22式中 25———二级级种液含含糖量（kkg/mm3）（5）生生产10000kkg味精精需水解解糖总量量G为：： （6）耗耗用淀粉粉原料量量 理论上上，1000kgg淀粉转转化生成成葡萄糖糖量为1111kkg，故故理论上上耗用的的淀粉量量G淀粉粉为：式中 855%———淀粉原原料含纯纯淀粉量量 988%———淀粉糖糖转化率率（7）尿尿素耗用用量 二级种液液耗尿素素量为VV3发酵培养养基耗尿尿素为VV4故共耗尿尿素量为为3311.688kg（8）甘甘蔗糖蜜蜜耗用量量 二级种液液耗用糖糖蜜量VV5发酵培养养基耗糖糖蜜量VV6合计耗糖糖蜜411.1kkg（9）氯氯化钾耗耗量GKKCl （10）磷磷酸氢二二钾（KK2HPOO4）耗量量G3 （11）硫硫酸镁（MMgSOO4·7H2O）用用量G44（12）消消泡剂（泡泡敌）耗耗用量GG5（13）磷磷酸氢二二钠耗用用量G66（14）谷谷氨酸（麸麸酸）量量 发酵液谷谷氨酸含含量为：：实际生产产的谷氨氨酸（提提取率990%）为为：（15）玉玉米浆用用量2.1..3 3350000t//a味精精厂发酵酵车间的的物料衡衡算结果果 年产3550000吨味精精物料横横算表物料名称称生产1tt味精（1100%%）的物物料量350000t//a味精精生产的的物料量量每日物料料量发酵液（mm3）8.222287..7822二级种液液（m33）0.822282.22发酵水解解用糖（kkg）18099二级种培培养用糖糖（kgg）20.55520555水解糖总总量（kkg）18299.555淀粉(kkg)19788.7尿素（或或液氨）331..68糖蜜（kkg）41.11氯化钾（kkg）9.877987磷酸氢二二钾（kkg）0.822282.22硫酸镁（kkg）3.622362泡敌（kkg）3.544354磷酸氢二二钠（kkg）13.11513155玉米浆（kkg）24.66624666谷氨酸（kkg）9092.2 热量衡衡算 热量量衡算是是根据能能量守恒恒定律建建立起来来的，热热平衡方方程表示示如下：： 1+2+3=4+5+62.2..1.液液化工序序热量衡衡算（1）液化化加热蒸蒸汽量 加热蒸蒸汽消耗耗量（DD），可可按下式式计算：：D= 式中 G---淀粉浆浆量（kkg/hh） C---淀粉浆浆比热容容（kJJ/（kkg·KK）） t11--浆浆料初温温（200+2773=2293KK） t2---液化化温度（990+2273==3633K） I---加热热蒸汽焓焓，27738kkJ/kkg（00.3MMpa，表表压） λ---加热热蒸汽凝凝结水的的焓，在在3633K时为为3777kJ//kg①①淀粉浆浆量G：：根据物物料衡算算，日投投工业淀淀粉1997.99t；连连续液化化，1997.99/244=688.2（tt/h）。
加加水为11：2..5，粉粉浆量为为：68820××3.55=1338700（t/h）②粉浆比比热C可可按下式式计算：： CC=C00 +CC水 式式中 C0---淀粉粉质比热热容，取取1.555kJJ/（kkg·KK） X---粉浆浆干物质质含量，224.66% C水水--水水的比热热容，44.188kJ//（kgg·K） C=1.55 +4.18 =3.53（kJ/（kg·K））③蒸汽用量 D= =963（kg/h）（2）灭酶用蒸汽量 灭酶时将液化液由90℃加热至100℃，在100℃时的λ为419kJ/kg D灭= =140（kg/h） 要求在20min内使液化液由90℃升至100℃，则蒸汽高峰量为： 140× =420（kg/h） 以上两项合计，平均量963+140=1103（kg/h）；每日用量1.1×24=26.4（t/d） 高峰量： 963+420=1383（kg/h） 2.22.2..连续灭灭菌和发发酵工序序热量衡衡算（11）培养养液连续续灭菌用用蒸汽量量发酵罐罐2000m3装装料系数数0.775，每罐罐产1000%MMSG量量： 2000×0..75×3%×885%×997%×11.2772=111.227（tt）发酵酵操作时时间488h（其其中发酵酵时间338h），需需发酵罐罐台数66台。
灭菌加热热过程中中用0..4Mppa蒸汽汽（表压压）I==27443kJJ/kgg，使用用板式换换热器将将物料由由20℃℃预热至至75℃℃，再加加热至1120℃℃冷却却水由220℃升至445℃每罐罐灭菌时时间3hh，输料料流量00.3（tt/h）消毒灭菌用蒸汽量（D）： D =3212（kg/h）=3.2（t/h）式中 3.97为糖液的比热容（kJ/（kgoK））每日用蒸汽量： 3.2×3×3=28.8（t/d）高峰量： 3.2t/h平均量： 28.8÷24=1.2（t/h）（2）发酵罐空罐灭菌蒸汽用量①发酵罐体加热：200m3，1Cr18Ni9的发酵罐体重34.3t，冷却排管重6t，1Cr18Ni9的比热容0.5kJ/（kg·K），用0.2Mpa（表压）蒸汽灭菌，使发酵罐在0.15 Mpa（表压）下，由20℃升至127℃其蒸汽量为986（kg）②填充发酵罐空间所需的蒸汽量：因200m3发酵罐的全容积大于200m3，考虑到罐内之排管、搅拌器等所占之空间，罐之自由空间仍按200m3计算填充空间需蒸汽量：D空=Vρ=200×1.622=324.4（kg）式中 V--发酵罐自由空间即全容积（m3）ρ--加热蒸汽的密度（kg/m3），0.2Mpa表压时为1.622③灭菌过程的热损失：辐射与对流联合给热系数α，罐外壁温度70℃。
α=33.9+0.19(70-20)=43.4(kJ/(m2·h·K))200m3发酵罐的表面积为201 m2，耗用蒸汽量：D损= =199（kg）④罐壁附着洗涤水升温的蒸汽消耗41（kg）⑤灭菌过过程蒸汽汽渗漏，取取总汽消消耗量的的5%，空空罐灭菌菌蒸汽消消耗量为为：16632（kkg/hh）每空空罐灭菌菌1.55h，用用蒸汽量量： 116322×1..5=224488（kgg/罐）每日用蒸汽量：2448×3=7344（kg/d），平均量7344/24=306（kg/h）2.2..3.谷谷氨酸钠钠溶液浓浓缩结晶晶过程的的热量衡衡算年产产万吨商商品味精精，日产产1000%MSSG 229.775t，选选用255m3强强制内循循环结晶晶罐，浓浓缩结晶晶操作周周期244h，其其中辅助助时间44h每每罐产1100%%MSGG 100t，需需结晶罐罐台4台台每罐投投入400g/ddl的中中和脱色色液（俗俗称原液液）233m3，流流加300g/ddl母液液32mm3，过过程中加加水6mm3，在在70℃℃下真空空蒸发结结晶，浓浓缩3hh，育晶晶17hh放料料数量220m33（1）热热量衡算算 ①来料带带入热量量：进料料温度335℃，比热热为3..5kJJ/（kkgoKK） Q来料料=（223×11.166+322×1..13）××3.55×355×1003=77.7××1066（kJJ） ②加水带带入热量量： Q来水水=6××4.118×335×1103==8.88×1005（kkJ） ③晶种带带入热量量：MSSG比热热容1..67（kkJ/（kkgoKK）） Q来来晶=116000×1..67××20==5.33×1004（kkJ）④④结晶放放热：MMSG结结晶热为为12..7kJJ/mool Q晶晶热= =5..7×1105（kkJ）⑤⑤母液带带走热量量：分离离母液112m33，折算算为相对对密度11.266时155t，比比热容为为2.883（kkJ/（kkgoKK））=155×1003×22.833×700=3..0×1106（KKJ）⑥⑥随二次次蒸汽带带走热量量：Q二二蒸=（223+332+66-200）×226266×1006=11.0777×1108（kkJ）⑦随结晶晶MSGG带走热热量：出晶==10××1033×1..67××70==1.117×1106（kkJ）需需外界供供给热量量： Q==（Q母母+Q二二蒸+出晶）--（Q来来料+来水++Q来晶晶+Q晶晶热） =（33.0××1066+1..0777×1008+11.177×1006）--（7..7×1106++8.88×1005+55.3××1044+5..7×1105） =9.5×107（kJ）（2）计算蒸汽用量每罐次用汽量：热损按5%折算。
D= =45830（kg/罐）每罐浓缩结晶时间20h，每小时耗蒸汽高峰量：45830/20=2292（kg/h）4台罐（实际是3.5台）同时运转，高峰用蒸汽量： 3.5×2292=8022（kg/h）每日用蒸汽量：3.5×45830=160405（kg/d）=160（t/d）每小时平均用蒸汽量：160/24=6.7（t/h） 2.2..4干燥燥过程的的热量衡衡算分离后之之湿MSSG含水水2%，干干燥后达达到0..2%，进进加热之之空气为为18℃℃，相对对湿度ψψ=700%，通通过加热热器使空空气升至至80℃℃，从干干燥器出出来的空空气为660℃年产万万吨商品品味精，日日产湿味味精300.4tt，二班班生产，即即30..4/116=11.9（tt/h）干干燥水分分量344（kgg/h）18℃空气湿含量ψ=70%，X0=0.009（kg/kg干空气），I0=41.8kJ/kg干空气；加热80℃，I1=104.5kJ/kg干空气用公式：Δ=（II2-II1）//（X22-X11）=物料++Q损失失-Q初初温式中中 ΔΔ--空空气经过过干燥后后的热量量变化（kkJ/kkg）损失---损失失热量，通通常为有有效热量量的100%Q物物料=11.9××1033×（660-118）××0.44×4..18//34==39224（kkJ/kkg水）Q损失=0.1×（595×4.18+0.47×60×4.18+3924-18×4.18）=645（kJ/kg水）Δ=18×4.18-3924-645= -4494（kJ/kg水）设X2=0.0108 I2=I1+Δ（X2-X1）=104.5+（-4494）（0.0108-0.009）=96.4（kJ/kg空气）空气耗量为： 34/0.0108-0.009=18888（kg/h）80℃时空气的比容0.83m3/kg实际消耗空气量为： 18888×0.83=15677（m3/h）耗用蒸汽量（D）：使用0.1Mpa（表压）蒸汽加热，热损失按15%计：D= =618（kg/h）每日用蒸汽量：618×16=9888（kg/d）平均每小时用蒸汽量：9888/24=412（kg/h） 2.2..5.生生产过程程耗用蒸蒸汽衡算算汇总衡衡算结果果：每日用蒸蒸汽量为为3388t/dd，每小小时平均均量为114.11t/hh，高峰峰量为119.22t/hh。
1000%MMSG单单耗蒸汽汽量：3338//29..75==11..4（tt/t）年产3550000吨味精精热量衡衡算表名称每日用量量（t）每小时均均量（tt）高峰量（tt）单耗（tt）蒸汽33814.1119.2211.442.3无无菌空气气耗量计计算（1）单单罐无菌菌空气耗耗用量230mm3规模模的通气气搅拌发发酵罐的的通气速速率为00.200-0..45vvvn，取取0.445计算算①单罐发发酵过程程用气量量：（m3//h）②单罐年年用气量量：（m3//a）（2）种种子培养养等其他他无菌空空气耗量量 有经经验去耗耗气量为为发酵过过程的220%故：（m3//h）单罐年用用气量：：（m3//a）（3）高高峰无菌菌空气耗耗量：（m3//h）（4）车车间无菌菌空气年年耗量：：（m3//a）（5）单单耗：（mm3/hh）年产3550000吨味精精无菌空空气衡算算表：发酵罐公公称容积积（m33）单罐通气气量（mm3/hh）种子罐耗耗气量（mm3/hh）高峰空气气耗量（mm3/hh）年空气耗耗量（mm3/hh）空气单耗耗（m33/h）20046588931..5521664921112.4 设备设设计与选选型 2.4..1 发酵罐罐 （1）发发酵罐的的选型 选用机械械涡轮搅搅拌通风风发酵罐罐（2）生生产能力力、数量量和容积积的确定定 ①发酵罐罐容积的的确定：：选用2200mm3罐 ②生产能能力的计计算：现现每天生生产977%纯度度的味精精1000t，谷谷氨酸的的发酵周周期为448h((包括发发酵罐清清洗、灭灭菌、进进出物料料等辅助助操作时时间)。
每天产纯纯度为997%的的味精1100tt，每吨吨1000%的味味精需糖糖液8..22mm3则每天需需糖液体体积为VV：设发酵罐罐的填充充系数φφ=755%；则则每天需需要发酵酵需要发发酵罐的的总体积积为V00（发酵酵周期为为48hh）③发酵罐罐个数的的确定：：公称体体积为2200mm3的发酵酵罐，总总体积为为2300 m33取公称体体积2000 mm3 发酵酵罐111个，其其中一个个留作备备用实际产量量验算：：富裕量 能满足产产量要求求（3）主主要尺寸寸的计算算：取高高径比 H：DD=2：：1则有：H=2DD；解方程得得： 取D==5mH=2DD=100m；封头高：：封头容积积 ：V封=116.44（m33）圆柱部分分容积：：V筒=1197mm3验算全容容积V全全：V全=VV’全符合设计计要求，可可行4）冷冷却面积积的计算算 对谷氨酸酸发酵，每每1m33发酵液液、每11h传给给冷却器器的最大大热量约约为4..18××60000kJJ/(mm3·h)采用竖式式蛇管换换热器，取取经验值值K=44.188×5000 kJJ/(mm3·h·℃)平均温差差Δtm： 32℃ 32℃℃20℃ 27℃℃12 5代入 对公称容容量2000 mm3的发酵酵罐，每每天装55罐，每每罐实际际装液量量为换热面积积 （5）搅搅拌器计计算 选选用六弯弯叶涡轮轮搅拌器器。
该搅拌拌器的各各部分尺尺寸与罐罐径D有有一定比比例关系系搅拌器叶叶径取d=11.7（mm）叶宽 ：：弧长：底距：盘踞 ：：叶弦长：：叶距 ：：弯叶板厚厚：δ=122（mmm）取两挡搅搅拌，搅搅拌转速速N2可根据据50mm3罐，搅搅拌直径径1.005m，转转速N11=1110r//minn以等等P0/V为为基准[[6]放大求求得：（6）搅搅拌轴功功率的计计算 淀粉水水解糖液液低浓度度细菌醪醪，可视视为牛顿顿流体①计算RRem[8]式中 D———搅拌拌器直径径，D==1.77m NN——搅拌拌器转速速，ρ——醪醪液密度度，ρ=10050 kg//m3μ——醪醪液粘度度， μμ=1..3×10-33N·s/mm2 将将数代入入上式：：视为湍流流，则搅搅拌功率率准数NNp=44.7②计算不不通气时时的搅拌拌轴功率率P0：式中 Npp——在湍湍流搅拌拌状态时时其值为为常数44.7 N———搅拌拌转速，NN=800r/mmin==1.333r//s D———搅拌拌器直径径，D==1.77mρ——醪醪液密度度，ρ=10050kkg/mm3 代代入上式式：两挡搅拌拌：③计算通通风时的的轴功率率Pg 式中 PP0——不通通风时搅搅拌轴功功率（kkW），N——轴轴转速，NN=800r/mmin DD——搅拌拌器直径径（cmm），DD3=1..73×106=4..9×106 ——通风风量（mml/mmin），设设通风比比VVm==0.111~00.188，取低低限，如如通风量量变大，PPg会小小，为安安全。
现现取0..11；；则Q=1155××0.111×1066=1..7×1077（mll/miin）代入上式式：④求电机机功率PP电：采用三角角带传动动η1=0..92；；滚动轴轴承η2=0..99，滑滑动轴承承η3=0..98；；端面密密封增加加功率为为1%；；代入公公式数值值得：（7）设设备结构构的工艺艺计算 ①空气分分布器：：本罐采采用单管管进风，风风管直径径φ1333×4mmm ②挡板：：本罐因因有扶梯梯和竖式式冷却蛇蛇管，故故不设挡挡板 ③密封方方式：本本罐采用用双面机机械密封封方式，处处理轴与与罐的动动静问题题④冷却管管布置：：采用竖竖式蛇管管 Ⅰ 最高高负荷下下的耗水水量W式中 Q总总——每11m3醪液在在发酵最最旺盛时时，1hh的发热热量与醪醪液总体体积的乘乘积 cpp——冷却却水的比比热容，44.188kJ//（kgg·K） t22——冷却却水终温温，t22=277℃ t11——冷却却水初温温，t11=200℃ 将将各值代代入上式式冷却水体体积流量量为3..69××10-22m3/s，取取冷却水水在竖直直蛇管中中的流速速为1mm/s，根根据流体体力学方方程式，冷冷却管总总截面积积S总为：式中 WW——冷却却水体积积流量，WW=3..69××10-22m3/sV——冷冷却水流流速，vv=1mm/s代入上式式：进水总管管直径 ：Ⅱ 冷却却管组数数和管径径：设冷冷却管总总表面积积为S总总，管径径d0，组数数为n，则则：取n=88，求管管径。
由由上式得得：查金属材材料表选选取φ89×4mmm无缝管管[9]，，，认为为可满足足要求，现取竖蛇蛇管圈端端部U型型弯管曲曲径为3300mmm，则则两直管管距离为为6000mm，两两端弯管管总长度度为：Ⅲ 冷却却管总长长度L计计算：由由前知冷冷却管总总面积现取无缝缝钢管φφ89×4mmm，每米米长冷却却面积为为则:冷却管占占有体积积：Ⅳ 每组组管长LL0和管组组高度：：另需连接接管8mm：可排竖式式直蛇管管的高度度，设为为静液面面高度，下下部可伸伸入封头头2500mm设设发酵罐罐内附件件占有体体积为00.5mm3，则：：总占有有体积为为则筒体部部分液深深为：竖式蛇管管总高 又两端弯弯管总长长，两端端弯管总总高为6600mmm，则直管部部分高度度：则一圈管管长：Ⅴ 每组组管子圈圈数n00：现取管间间距为，竖竖蛇管与与罐壁的的最小距距离为00.155m，则则可计算算出搅拌拌器的距距离在允允许范围围内（不不小于2200mmm）Ⅵ.校核核布置后后冷却管管的实际际传热面面积：而前有FF=2332.55m2，，可满满足要求求8）设设备材料料的选择择[10]选用A33钢制作作，以降降低设备备费用9）发发酵罐壁壁厚的计计算①计算法法确定发发酵罐的的壁厚SS （ccm）式中 PP——设计计压力，取取最高工工作压力力的1..05倍倍，现取取P=00.4MMPa D———发酵罐罐内经，DD=5000cmm 〔σσ〕——A33钢的应应用应力力，〔σσ〕=1127MMPaφ——焊焊接缝隙隙， φ=0..7 C———壁厚附附加量（ccm）式中 CC1——钢板板负偏差差，现取取C1=0..8mmm CC2——为腐腐蚀余量量，现取取C2=2mmm CC3——加工工减薄量量，现取取C3=0选用144mm厚厚A3钢板制制作。
②封头壁壁厚计算算：标准准椭圆封封头的厚厚度计算算公式[[5]如下：： （ccm）式中 P=00.4MMPa D=5500ccm〔σ〕==1277MPaaC=0..08++0.22+0..1=00.388（cmm）φ=0..7（10）接接管设计计①接管的的长度hh设计：：各接管管的长度度h根据据直径大大小和有有无保温温层，一一般取1100~~2000mm②接管直直径的确确定：按排料管管计算：：该罐实实装醪量量1555m3，设44h之内内排空，则则物料体体积流量量发酵醪流流速取vv=1mm/s;;则排料料管截面面积为FF物管径：取无缝管管φ1333×4mmm，1225.mmm〉1118mmm，认认为合适适按通风管管计算，压压缩空气气在0..4MPPa下，支支管气速速为200~255m/ss现通通风比00.1~~0.118vvvm，为为常温下下20℃℃，0..1MPPa下的的情况，要要折算00.4MMPa、330℃ 状态态风量量Q1取大值值，利用气态态方程式式计算工工作状态态下的风风量Qff[8]取风速vv=255m/ss，则风风管截面面积Fff为则气管直直径d气气为：因通风管管也是排排料管，故故取两者者的大值值。
取φφ1333×4mmm无缝管管，可满满足工艺艺要求排料时间间复核：：物料流流量Q==0.001088m3/s，流流速v==1m//s；管道截面面积：，在相同的的流速下下，流过过物料因因管径较较原来计计算结果果大，则则相应流流速比为为排料时间间：（11）支支座选择择选用裙裙式支座座2.4..2 种子罐罐 发酵所需需的种子子从试管管斜面出出发，经经活化培培养，摇摇瓶培养养，扩大大至一级级乃至二二级种子子罐培养养，最终终向发酵酵罐提供供足够数数量的健健壮的生生产种子子种子罐罐冷却方方式采用用夹套冷冷却1）二二级种子子罐容积积和数量量的确定定 ①二级种种子罐容容积的确确定：接接种量为为10%%计算，则则种子罐罐容积VV种2为：：式中 V总总——发酵酵罐总容容积（mm3）② 二级级种子罐罐个数的的确定：：种子罐罐与发酵酵罐对应应上料发发酵罐平平均每天天上5罐罐，需二二级种子子罐6个个种子子罐培养养8h，辅辅助操作作时间88~100h，生生产周期期16~~18hh，因此此，二级级种子罐罐6个已已足够，其其中一个个备用③主要尺尺寸的确确定种子子罐仍采采用几何何相似的的机械搅搅拌通风风发酵罐罐。
H：D==2：1，则种种子罐总总容积量量V'总为：简化方程程如下：：整理后解方程得得D=2..3m则H=2DD=2××2.33=4.66（m）查得封头头高H''封罐体总高高H'罐：单个封头头容量：：V'封==4.1125（m3）封头表面面积：S封=22.233m2圆筒容量量：不计上封封头容积积： 校核核种子罐罐总容积积V'总：比需要的的种子罐罐容积223m3大，可满满足设计计要求④冷却面面积的计计算采用用夹套冷冷却Ⅰ发酵产产生的总总热量：：Ⅱ 夹套套传热系系数：现取K==4.118×2200kJ//（m2·h·℃）Ⅲ 平均均温差：：发酵温温度322℃；水初初温200~233℃，取233℃；水终终温277℃，则平均温差差：Ⅳ需冷却却面积FF：Ⅴ 核算算夹套冷冷却面积积：按静静止液深深确定夹夹套高度度： 静止止液体浸浸没筒体体高度：： 液深深： 夹套套可能实实现的冷冷却面积积为封头头表标面面积S封与圆筒筒被液体体浸没的的筒体为为表面积积S筒之和：：夹套高度度应不高高于动态态时的液液面高度度，因高高于液面面的传热热面积，并并没有起起多少冷冷却作用用综上，传传热需要要的面积积F=112.11(m22)该设计夹夹套能提提供的冷冷却面积积为S夹=133.6 m2S夹〉FF，可满满足工艺艺要求。
⑤设备材材料的选选择 采采用A33钢制作作⑥壁厚计计算 Ⅰ 夹套套内罐的的壁厚式中 D———设备的的公称直直径，1140ccm m———外压容容器的稳稳定系数数，与设设备的起起始椭圆圆度有关关，在我我国，mm=3 P———设计压压力，与与水压有有关，PP=0..4MPPa E———金属材材料的弹弹性模量量[9]]，对AA3钢E==2×105MPaa C———壁厚附附加量，CC=C11+C2+C3=0..08++0.11+0==0.118 L———筒体长长度，LL=1110cmm将数值代代入公式式：取9mmmⅡ 封头头的厚度度δ封：查《发发酵工厂厂工艺设设计概论论》P3317表表16 碳钢椭椭圆封头头最大需需用内部部。