谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算_第1頁(yè)
谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算_第2頁(yè)
谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算_第3頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、工藝計(jì)算生產(chǎn)方法:以工業(yè)淀粉為原料、雙酶法糖化、流加糖發(fā)酵,低溫濃縮、等電提取。主要技術(shù)指標(biāo):生產(chǎn)天數(shù)330天發(fā)酵周期40小時(shí)淀粉糖轉(zhuǎn)化率98.5產(chǎn)品純度99原料淀粉含量80流加糖濃度40(kgL)發(fā)酵谷氨酸產(chǎn)率10發(fā)酵罐填充系數(shù)85糖酸轉(zhuǎn)化率60種子罐填充系數(shù)85氨酸提取收率95接種量5味精對(duì)谷氨酸的精制收率124通氣速率發(fā)酵醪初糖濃度13(WV)輔助設(shè)備用氣量10淀粉液化工藝參數(shù):淀粉乳濃度28.6噴射器出口溫度105工業(yè)淀粉規(guī)格80a淀粉酶加酶量(10u/g)0.5 L/T層流罐維持溫度95a淀粉酶規(guī)格20000 u/ml液化時(shí)間1.5h液化pH值6.2CaCl2流加率0.1漿料初溫20

2、淀粉質(zhì)比熱容1.55KJ/Kg.K加熱蒸汽0.3Mpa滅酶溫度120上升溫度時(shí)間20min淀粉:水1:2.5糖化工藝參數(shù):糖化pH值4.3糖化酶規(guī)格10萬(wàn)u/ml糖化溫度60加酶量(160 u/g)1.6 L/T糖化時(shí)間25h滅酶溫度80時(shí)間20min培養(yǎng)基配方:發(fā)酵培養(yǎng)基(W/V)種子培養(yǎng)基(W/V)水解糖174液氨20.24%K2HP04O.15%0.1MgS047H2O0.060.04MnS042 mg/L2 mg/L消泡劑0.04/玉米漿/l.5 %滅菌各參數(shù):培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵罐滅菌蒸汽0.4MPa蒸汽0.2MPa滅菌前物料溫度20200M3發(fā)酵罐重34.3t預(yù)熱75冷卻排管6t加熱12

3、0比熱容0.5KJ/Kg*K冷卻水始溫20發(fā)酵罐始溫20冷卻水末溫45發(fā)酵罐末溫127滅菌時(shí)間1.5h滅菌中其它蒸汽損耗總汽耗30一、谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算首先計(jì)算生產(chǎn)1000kg純度為100%的味精需耗用的原材料以及其他物料量。(一)、發(fā)酵液量設(shè)發(fā)酵液初糖和流加高濃糖最終發(fā)酵液總糖濃度為180kg/m3,則發(fā)酵液量為:式中180發(fā)酵培養(yǎng)基終糖濃度(kg/m3)60%糖酸轉(zhuǎn)化率95%谷氨酸轉(zhuǎn)化率99%除去倒罐率1%后的發(fā)酵成功率124%味精對(duì)谷氨酸的精制產(chǎn)率(二)、發(fā)酵液配制需水解糖量,以純糖計(jì)算:(三)、二級(jí)種液量:(四)、二級(jí)種子培養(yǎng)液所需水解糖量:式中40二級(jí)種液含糖量(kg/m3)(

4、五)、生產(chǎn)1000kg味精需水解糖總量:(六)、耗用淀粉原料量:理論上,100kg淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄糖量為111kg,故耗用淀粉量為:式中80%淀粉原料含純淀粉量98.5%淀粉糖化轉(zhuǎn)化率(七)、液氨耗用量:二級(jí)種液耗液氨量:2.4V2=0.96(kg)發(fā)酵培養(yǎng)基耗液氨量:20V1=160(kg)共耗液氨量:160+0.96=161.0(kg)(八)、磷酸氫二鉀耗量:G(K2HPO4)=1.5V1+1V2=12+0.4=12.4(kg)(九)、硫酸鎂用量:0.4V2+0.6V1=0.16+4.8=4.96(kg)(十)、消泡劑耗用量:0.4V1=3.2(kg)(十一)、玉米漿耗用量:15V2=6(

5、kg)(十二)、硫酸錳耗用量:0.002V2=0.8(g)(十三)、谷氨酸量:發(fā)酵液谷氨酸含量為:G1×60%(1-1%)=1360×0.6×0.99=807.84(kg)實(shí)際生產(chǎn)的谷氨酸(提取率95%)為:807.84×95%=767.45(kg)45000t/a味精廠發(fā)酵車間的物料衡算表物料名稱生產(chǎn)1t味精(100%)的物料量生產(chǎn)45000t/a味精的物料量每日物料量發(fā)酵液量/m383600001091二級(jí)種液量/m30.41800054.55發(fā)酵水解用糖量/kg1360612000001885454.5二級(jí)種培養(yǎng)用糖量/kg167200002181

6、.8水解糖總量/kg137661920000187636.4淀粉用量/kg1572.6707670214445.5液氨用量/kg1617245021954.55磷酸二氫鉀用量/kg12.45580001691硫酸鎂用量/kg4.96223200676.4消泡劑用量/kg3.2144000436.4玉米漿用量/kg6270000818.2硫酸錳用量/g0.0008360.11谷氨酸量/kg767.4534535250104652.3二、谷氨酸發(fā)酵的熱量衡算熱量衡算是根據(jù)能量守恒定律建立起來(lái)的,熱平衡方程表示如下:Q入=Q出+Q損(2-1)式中Q入輸入的熱量總和(kJ)Q出輸出的熱量總和(kJ)Q

7、損損失的熱量總和(kJ)通常, Q入=Q1+Q2+Q3 (2-2)Q出=Q4+Q5+Q6+Q7 (2-3)Q損=Q8 (2-4)式中Q1物料帶入的熱量(kJ)Q2由加熱劑(或冷卻劑)傳給設(shè)備和所處理的物料的熱量(kJ)Q3過(guò)程的熱效應(yīng),包括生物反應(yīng)熱、攪拌熱等(kJ)Q4物料帶出的熱量(kJ)Q5加熱設(shè)備需要的熱量(kJ)Q6加熱物料需要的熱量(kJ)Q7氣體或蒸汽帶出的熱量(kJ)把(2-2)(2-4)式代入(2-1)式,得Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6+Q7+Q8值得注意的是,對(duì)具體的單元設(shè)備,上述的Q1Q8各項(xiàng)熱量不一定都存在,故進(jìn)行熱量衡算時(shí),必須根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析。連續(xù)滅菌

8、和發(fā)酵工序熱量衡算計(jì)算指標(biāo)(以淀粉質(zhì)為原料)計(jì)算指標(biāo)見(jiàn)表2.1。表2.1 計(jì)算指標(biāo)項(xiàng)目工藝參數(shù)淀粉糖化轉(zhuǎn)化率98.5%發(fā)酵谷氨酸產(chǎn)率10%糖酸轉(zhuǎn)化率60%谷氨酸提取收率95%味精對(duì)谷氨酸的精制收率124%原料淀粉含量80%發(fā)酵周期40h生產(chǎn)天數(shù)330d(一)培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量:經(jīng)工藝物料衡算結(jié)果,發(fā)酵采用發(fā)酵罐體積為200m3。發(fā)酵罐裝料系數(shù)85%,每罐產(chǎn)100%味精的量:200×0.85×10%×95%×124%×1.272=25.47(t/d)式中1.272年產(chǎn)商品味精4.5萬(wàn)噸,日產(chǎn)100%味精136.4噸.發(fā)酵周期為40h,需發(fā)酵罐

9、臺(tái)數(shù):取9臺(tái)由于裝罐率,所以每罐初始體積160m3糖濃度18.0g/dl,滅菌前培養(yǎng)基含糖20.0g/dl,其數(shù)量:每日投料罐次取6罐次。滅菌加熱過(guò)程中用0.4MPa,I=2743 KJ/kg,使用板式換熱器將物料由20°C預(yù)熱至75°C,再加熱至120°C,冷卻水由20°C升到45°C。消毒滅菌用蒸汽量(D):D=3212 (kg/h)3.2 (t/h)式中:3.97為糖液的比熱容, KJ/(kg·°C)每天用蒸汽量:3.2×3×3=28.8 (t/d)高峰用蒸汽量:3.2×4=12.8 (t

10、/h)平均用蒸汽量:28.8/24=1.2(t/h)(二)發(fā)酵罐空罐滅菌蒸汽量:1、發(fā)酵罐體加熱:200m3的發(fā)酵罐重34.3t,冷卻排管重6t,比熱容0.5 KJ/(kg·°C),用0.2MPa(表壓)蒸汽滅菌,使發(fā)酵罐在0.15 MPa(表壓)下由20°C升至127°C,其蒸汽量為:2、填充發(fā)酵罐空間的蒸汽量:因200 m3發(fā)酵罐的全容積大于200 m3,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200 m3計(jì)算,填充空間需蒸汽量:D空=V=200×1.39=278 (kg/h)式中:V發(fā)酵罐全容積(m3)加熱蒸汽的密度(kg/

11、m3)0.15mPa(表壓)時(shí)為1.39(kg/m3)3、滅菌過(guò)程的熱功當(dāng)量損失:200m3發(fā)酵罐的表面積為201,耗用蒸汽量:D損=4、罐壁附著洗滌水升溫的蒸汽消耗:式中:0.001附壁水平均厚度(1mm)1000水密度 (kg/m3)5、滅菌過(guò)程蒸汽滲漏,取總汽消耗量的30%,空罐滅菌蒸汽消耗量;每空罐滅菌1.5 h,用蒸汽量:2148.6×1.5=3222.9(kg/罐)每日用蒸汽量:3222.9×3=9668.6(kg/d)=9.7(t/d)平均用蒸汽量:9668.6/24=402.9(kg/h)=0.4(t/h)高峰用蒸汽量:2148.6×4=8594.

12、4(kg/h)=8.6(t/h)(三)液化工藝熱量衡算1、液化加熱蒸汽量加熱蒸汽消耗量可按下式計(jì)算D=G×C×(T2-T1)÷(h-i)式中:G淀粉漿量(kg/h)C淀粉漿比熱容kJ/(kg*K)T2漿料初溫(20+273=293K)T1液化溫度(95+273=368K)h加熱蒸汽焓2738kJ/kg(0.3Mpa,表壓)i加熱蒸汽凝結(jié)水焓,在363K時(shí)為377kJ/kg淀粉漿量G:根據(jù)物料衡算,日投工業(yè)淀粉214.4t;連續(xù)液化214.4/24=8.93(t/h)。加水量為1:2.5,分漿量為10600×3.5=37100(kg/h)粉漿比熱C可按下式

13、計(jì)算:C=C0+C水C=1.55+4.18=5.73 kJ/(kg*K)式中:C0淀粉質(zhì)比熱容,取1.55kJ/(kg*K)C水水的比熱容,取4.18 kJ/(kg*K)蒸汽用量D=(kg/h)=7.1(t/h)2、滅酶用蒸汽量滅酶時(shí)將液化液由90加熱至120,在100時(shí)的i為419kJ/kgD滅=(kg/h)=2.9(t/h)要求在20min內(nèi)使液化液由90升至120,則蒸汽高峰值為:2.9×4=11.6(t/h)以上兩項(xiàng)合計(jì),平均量:(7.1+2.9)/2=5(t/h);每日用量:5×24=120(t/d)(四)糖化工藝熱量衡算1、糖化加熱蒸汽量加熱蒸汽消耗量可按下式計(jì)

14、算D2=G×C×(T2-T1)÷(h-i)式中:G淀粉漿量(kg/h)C淀粉漿比熱容kJ/(kg*K)T2漿料初溫(20+273=293K)T1糖化溫度(60+273=333K)h加熱蒸汽焓2738kJ/kg(0.3Mpa,表壓)i加熱蒸汽凝結(jié)水焓,在363K時(shí)為377kJ/kg淀粉漿量G:根據(jù)物料衡算,日投工業(yè)淀粉214.4t;連續(xù)糖化214.4/25=8.58(t/h)。加酶量為1.6L/T淀粉。蒸汽用量D=(kg/h)=3.8(t/h)2、滅酶用蒸汽量滅酶時(shí)將糖化液由60加熱至80,在80時(shí)的i為419kJ/kgD滅=(kg/h)=1.9(t/h)要求在20

15、min內(nèi)使糖化液由60升至80,則蒸汽高峰值為:1.9×4=7.7(t/h)以上兩項(xiàng)合計(jì),平均量:(1.9+3.8)/2=2.85(t/h);每日用量:2.85×24=68.4(t/d)三、谷氨酸發(fā)酵的水平衡計(jì)算培養(yǎng)基冷卻用水量:由120°C熱料通過(guò)與生料熱交換,降至80°C,再用水冷卻至35°C,冷卻水由20°C升至45°C,計(jì)算冷卻水量(W):W=68896(kg/h)=69(t/h)全天用水量:69×3×4=828(t/d)發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的熱量及冷卻用水量。發(fā)酵過(guò)程的熱量通過(guò)發(fā)酵液溫度升高進(jìn)行計(jì)算:關(guān)

16、閉冷卻水觀察罐內(nèi)發(fā)酵液溫度升高,計(jì)算Q最大:Q最大=KJ/(m3·h)式中:G發(fā)酵液重量(kg)C發(fā)酵液比熱容KJ/(kg·°C)t1h內(nèi)發(fā)酵液溫度升高數(shù)(°C)G1設(shè)備筒體的重量(kg)C1設(shè)備筒體的比熱容KJ/(m3·h)V發(fā)酵液體積(m3)根據(jù)味精廠的實(shí)測(cè)和經(jīng)驗(yàn)數(shù),谷氨酸的發(fā)酵熱高峰值約53341 KJ/(m3·h)200 m3發(fā)酵罐,裝料量160 m3使用新鮮水,冷卻水進(jìn)口溫度10°C,出口溫度20°C,冷卻水用量(W):W=114832.5(kg/h)114.8(t/h)日運(yùn)轉(zhuǎn)9臺(tái),高峰用水量:114.8

17、×9=1033.2(t/h)日用水量:1033.2×0.8×24=19837.4(t/h)式中:0.8各罐發(fā)熱狀況均衡系數(shù)平均用水量:19837.4/24=826.6(t/h)設(shè)備設(shè)計(jì)與選型一、發(fā)酵罐(一)發(fā)酵罐類型選用機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐(二)發(fā)酵罐容積的確定隨著科技的發(fā)展,現(xiàn)有的發(fā)酵罐容量系列有:5,10,20,50,60,75,100,120,150,200,250,500m3等等。一般說(shuō)來(lái)單罐容量越大,經(jīng)濟(jì)性能越好,但風(fēng)險(xiǎn)也越大,要求技術(shù)管理水平也越高,根據(jù)生產(chǎn)的規(guī)模和實(shí)用性,可以先選擇公稱容積為200 m3的六彎葉機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。(三)生產(chǎn)能力的計(jì)

18、算現(xiàn)每天產(chǎn)99%純度的味精136.4噸,谷氨酸生產(chǎn)周期為40h(包括發(fā)酵、發(fā)酵罐清洗、滅菌進(jìn)出物料等輔助操作時(shí)間)。則每天需發(fā)酵液體積為V發(fā)酵。每天產(chǎn)純度為99%的味精136.4噸,每噸100%的味精需發(fā)酵糖液8m3:V發(fā)酵=8×136.4×99%=1080.3(m3)發(fā)酵罐填充系數(shù)為=85%,則每天需要發(fā)酵罐的總?cè)莘e為V0(生產(chǎn)周期為40h)。V0= V發(fā)酵/=1080.3/0.85=1271(m3)(四)發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定以公稱容積為200 m3的六彎葉機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐為基礎(chǔ),則需要發(fā)酵罐的個(gè)數(shù)為N。N= V發(fā)酵/(V總*24)=1080.3×40/(200&

19、#215;0.85×24)=10.6(個(gè))則需要取公稱容積為200 m3的發(fā)酵罐11個(gè);現(xiàn)以單灌公稱容量為200 m3的六彎葉機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐為例,每天需要200m3N0個(gè):N0=1271÷200=6.36約為7個(gè)實(shí)際產(chǎn)量為:富裕量:(49087.5-45000)/45000=9%,滿足產(chǎn)量要求。(五)主要尺寸的計(jì)算:取高徑比 H:D=2:1則有:因?yàn)镠=2D;解方程得:取D=5m,H=2D=10m;封頭高:封頭容積 :V封=16.4(m3)圓柱部分容積:V筒=197m3驗(yàn)算全容積V全:V全=V全符合設(shè)計(jì)要求,可行。(六)冷卻面積的計(jì)算對(duì)谷氨酸發(fā)酵,每1m3發(fā)酵液、每1h

20、傳給冷卻器的最大熱量約為4.18×6000kJ/(m3·h)。采用豎式蛇管換熱器,取經(jīng)驗(yàn)值K=4.18×500 kJ/(m3·h·)。平均溫差tm:對(duì)公稱容量200 m3的發(fā)酵罐,每天裝7罐,每罐實(shí)際裝液量為換熱面積(七)攪拌器計(jì)算:選用六彎葉渦輪攪拌器。該攪拌器的各部分尺寸與罐徑D有一定比例關(guān)系攪拌器葉徑:取Di=1.7(m)葉寬 :弧長(zhǎng):底距:盤踞 :葉弦長(zhǎng):葉距 :彎葉板厚:=12(mm)取兩擋攪拌,攪拌轉(zhuǎn)速N2可根據(jù)50m3罐,攪拌直徑1.05m,轉(zhuǎn)速N1=110r/min。以等P0/V為基準(zhǔn)6放大求得:(八)攪拌軸功率的計(jì)算淀粉水解糖

21、液低濃度細(xì)菌醪,可視為牛頓流體。1、計(jì)算Rem式中:D攪拌器直徑,D=1.7mN攪拌器轉(zhuǎn)速,醪液密度,=1050 kg/m3醪液粘度, =1.3×10-3N·s/m2將數(shù)代入上式:視為湍流,則攪拌功率準(zhǔn)數(shù)Np=4.72、計(jì)算不通氣時(shí)的攪拌軸功率P0:式中Np在湍流攪拌狀態(tài)時(shí)其值為常數(shù)4.7N攪拌轉(zhuǎn)速,N=80r/min=1.33r/sD攪拌器直徑,D=1.7m醪液密度,=1050kg/m3 代入上式:兩擋攪拌:3、計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率Pg式中P0不通風(fēng)時(shí)攪拌軸功率(kW),N軸轉(zhuǎn)速,N=80r/minD攪拌器直徑(cm),D3=1.73×106=4.9×1

22、06Q通風(fēng)量(ml/min),設(shè)通風(fēng)比VVm=0.110.18,取低限,如通風(fēng)量變大,Pg會(huì)小,為安全?,F(xiàn)取0.11;則Q=155×0.11×106=1.7×107(ml/min)代入上式:4、求電機(jī)功率P電:采用三角帶傳動(dòng)1=0.92;滾動(dòng)軸承2=0.99,滑動(dòng)軸承3=0.98;端面密封增加功率為1%;代入公式數(shù)值得:(九)設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝計(jì)算1、空氣分布器:本罐采用單管進(jìn)風(fēng),風(fēng)管直徑133×4mm。2、擋板:本罐因有扶梯和豎式冷卻蛇管,故不設(shè)擋板。3、密封方式:本罐采用雙面機(jī)械密封方式,處理軸與罐的動(dòng)靜問(wèn)題。4、冷卻管布置:采用豎式蛇管最高負(fù)荷下的耗水

23、量W:式中Q總每1m3醪液在發(fā)酵最旺盛時(shí),1h的發(fā)熱量與醪液總體積的乘積cp冷卻水的比熱容,4.18kJ/(kg·K)t2冷卻水終溫,t2=45t1冷卻水初溫,t1=20將各值代入上式:冷卻水體積流量為3.72×10-2m3/s,取冷卻水在豎直蛇管中的流速為1m/s,根據(jù)流體力學(xué)方程式,冷卻管總截面積S總為:式中W冷卻水體積流量,W=3.72×10-2m3/sV冷卻水流速,v=1m/s代入上式:進(jìn)水總管直徑 :冷卻管組數(shù)和管徑:設(shè)冷卻管總表面積為S總,管徑d0,組數(shù)為n,則:取n=8,求管徑。由上式得:查金屬材料表選取89×4mm無(wú)縫管, ,認(rèn)為可滿足要

24、求,?,F(xiàn)取豎蛇管圈端部U型彎管曲徑為300mm,則兩直管距離為600mm,兩端彎管總長(zhǎng)度為:冷卻管總長(zhǎng)度L計(jì)算:由前知冷卻管總面積現(xiàn)取無(wú)縫鋼管89×4mm,每米長(zhǎng)冷卻面積為則:冷卻管占有體積:組管長(zhǎng)L0和管組高度:另需連接管8m:可排豎式直蛇管的高度,設(shè)為靜液面高度,下部可伸入封頭250mm。設(shè)發(fā)酵罐內(nèi)附件占有體積為0.5m3,則:總占有體積為則筒體部分液深為:豎式蛇管總高又兩端彎管總長(zhǎng),兩端彎管總高為600mm,則直管部分高度:則一圈管長(zhǎng):每組管子圈數(shù)n0:取8圈現(xiàn)取管間距為,豎蛇管與罐壁的最小距離為0.15m,則可計(jì)算出攪拌器的距離在允許范圍內(nèi)(不小于200mm)。校核布置后冷卻

25、管的實(shí)際傳熱面積:而前有F=231.5m2,可滿足要求。(十)設(shè)備材料的選擇:選用A3鋼制作,以降低設(shè)備費(fèi)用。(十一)罐壁厚的計(jì)算1、計(jì)算法確定發(fā)酵罐的壁厚S: (cm)式中P設(shè)計(jì)壓力,取最高工作壓力的1.05倍,現(xiàn)取P=0.4MPaD發(fā)酵罐內(nèi)經(jīng),D=500cmA3鋼的應(yīng)用應(yīng)力,=127MPa焊接縫隙, =0.7C壁厚附加量(cm)式中C1鋼板負(fù)偏差,現(xiàn)取C1=0.8mmC2為腐蝕余量,現(xiàn)取C2=2mmC3加工減薄量,現(xiàn)取C3=0選用14mm厚A3鋼板制作。2、封頭壁厚計(jì)算:標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的厚度計(jì)算公式如下: (cm)式中P=0.4MPaD=500cm=127MPaC=0.08+0.2+0.1=

26、0.38(cm)=0.7將數(shù)據(jù)代入公式得:(十二)接管設(shè)計(jì)1、接管的長(zhǎng)度h設(shè)計(jì):各接管的長(zhǎng)度h根據(jù)直徑大小和有無(wú)保溫層,一般取100200mm。2、接管直徑的確定:按排料管計(jì)算:該罐實(shí)裝醪量154.3m3,設(shè)4h之內(nèi)排空,則物料體積流量:發(fā)酵醪流速取v=1m/s;則排料管截面積為F物。因?yàn)楣軓剑喝o(wú)縫管133×4mm,125.mm117mm,認(rèn)為合適。按通風(fēng)管計(jì)算,壓縮空氣在0.2MPa下,支管氣速為2025m/s?,F(xiàn)通風(fēng)比0.10.18vvm,為常溫下20,0.15MPa下的情況,要折算0.2MPa、30 狀態(tài)。風(fēng)量Q1取大值:。利用氣態(tài)方程式計(jì)算工作狀態(tài)下的風(fēng)量Qf取風(fēng)速v=25

27、m/s,則風(fēng)管截面積Ff為因?yàn)闅夤苤睆絛氣為:因通風(fēng)管也是排料管,故取兩者的大值。取133×4mm無(wú)縫管,可滿足工藝要求。排料時(shí)間復(fù)核:物料流量Q=0.0115m3/s,流速v=1m/s;管道截面積:,在相同的流速下,流過(guò)物料因管徑較原來(lái)計(jì)算結(jié)果大,則相應(yīng)流速比為排料時(shí)間:(十三)攪拌器:采用六彎葉渦輪攪拌器。直徑:Di0.30.35D現(xiàn)?。喝~片寬度:弧長(zhǎng):盤徑:葉弦長(zhǎng):攪拌器間距:底距:攪拌器轉(zhuǎn)速N2,根據(jù)50L罐,470r/min,使用P0/V為基準(zhǔn)放大6,50L罐N1470r/min,攪拌器直徑D1=112mm,兩擋攪拌。(十四)支座選型:選用支撐式支座:二、種子罐發(fā)酵所需的種

28、子從試管斜面出發(fā),經(jīng)活化培養(yǎng),搖瓶培養(yǎng),擴(kuò)大至一級(jí)乃至二級(jí)種子罐培養(yǎng),最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的健壯的生產(chǎn)種子。種子罐冷卻方式采用夾套冷卻。(一)二級(jí)種子罐容積和數(shù)量的確定:1、二級(jí)種子罐容積的確定:接種量為5%計(jì)算,則種子罐容積V種2為:式中V總發(fā)酵罐總?cè)莘e(m3)2、二級(jí)種子罐個(gè)數(shù)的確定:種子罐與發(fā)酵罐對(duì)應(yīng)上料。發(fā)酵罐平均每天上7罐,需二級(jí)種子罐8個(gè)。種子罐培養(yǎng)8h,輔助操作時(shí)間810h,生產(chǎn)周期1618h,因此,二級(jí)種子罐8個(gè)足夠,其中一個(gè)備用。(二)、主要尺寸的確定:種子罐仍采用幾何相似的機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。H:D=2:1,則種子罐總?cè)莘e量V'總為:簡(jiǎn)化方程如下:整理后:(m3

29、)解方程得:D=1.85m則H=2D=2×1.85=3.7(m)查得封頭高H'封罐體總高H'罐:?jiǎn)蝹€(gè)封頭容量:V'封=0.971(m3)封頭表面積:S封=4.05m2圓筒容量 :不計(jì)上封頭容積 :校核種子罐總?cè)莘eV'總:比需要的種子罐容積11.5m3大 ,可滿足設(shè)計(jì)要求。(三)、冷卻面積的計(jì)算:采用夾套冷卻1、發(fā)酵產(chǎn)生的總熱量:2、夾套傳熱系數(shù):現(xiàn)取K=4.18×220kJ/(m2·h·)3、平均溫差:發(fā)酵溫度32;水初溫2023,取23;水終溫27,則平均溫差:4、需冷卻面積F:5、核算夾套冷卻面積:按靜止液深確定夾套高

30、度: 靜止液體浸沒(méi)筒體高度:夾套可能實(shí)現(xiàn)的冷卻面積為封頭表標(biāo)面積S封與圓筒被液體浸沒(méi)的筒體為表面積S筒之和:夾套高度應(yīng)不高于動(dòng)態(tài)時(shí)的液面高度,因高于液面的傳熱面積,并沒(méi)有起多少冷卻作用。綜上,傳熱需要的面積F=12(m2)該設(shè)計(jì)夾套能提供的冷卻面積為S夾=21.5 m2。S夾F,可滿足工藝要求。6、設(shè)備材料的選擇:采用A3鋼制作。7、壁厚計(jì)算:(1)、夾套內(nèi)罐的壁厚:式中D設(shè)備的公稱直徑,185cmm外壓容器的穩(wěn)定系數(shù),與設(shè)備的起始橢圓度有關(guān),在我國(guó),m=3P設(shè)計(jì)壓力,與水壓有關(guān),P=0.4MPaE金屬材料的彈性模量9,對(duì)A3鋼E=2×105MPaC壁厚附加量,C=C1+C2+C3=

31、0.08+0.1+0=0.18L筒體長(zhǎng)度,L=110cm將數(shù)值代入公式:取10mm。(2)、封頭的厚度封:查發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論P(yáng)317表16 碳鋼橢圓封頭最大需用內(nèi)部壓力:I.對(duì)于上封頭,取封=6mm;II.對(duì)于下封頭,取封=8mm;.冷卻外套壁厚:查發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論P(yáng)314表13 碳鋼與普低鋼制內(nèi)壓圓筒壁厚,確定套=5mm;.外套封頭壁厚:查發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論P(yáng)316表15 橢圓形封頭(JBH5473),確定套封=6mm;8、設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)(1)、擋板:根據(jù)全擋板條件,式中:B擋板寬度,B0.1D=0.1×1850=185mmD罐徑,D1850mmZ擋板數(shù):取Z6塊(2)、攪拌器:采用六彎葉渦輪攪拌器直徑:Di0.30.35D現(xiàn)?。喝~片寬度:弧長(zhǎng):盤徑:葉弦長(zhǎng):攪拌器間距:底距:攪拌器轉(zhuǎn)速N2,根據(jù)50L罐,470r/min,使用P0/V為基準(zhǔn)

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