年產(chǎn)10000噸鮮面包酵母項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件_[全文]

1、設(shè) 計(jì) 文 件年產(chǎn)10000噸鮮面包酵母項(xiàng)目設(shè) 計(jì) 說 明 書山 東 輕 工 業(yè) 學(xué) 院 設(shè) 計(jì) 文 件年產(chǎn)10000噸鮮面包酵母項(xiàng)目工程編號：2003-6設(shè) 計(jì) 說 明 書山 東 輕 工 業(yè) 學(xué) 院二OO三年八月目 錄 第一章 總 論 1 設(shè)計(jì)基本理論依據(jù)18></a>4 基本工藝計(jì)算26第四章 總圖布置及運(yùn)輸 33 第五章 工 藝 38 第六章 自動(dòng)控制測量儀表 46 第七章 建筑結(jié)構(gòu) 52 第八章 供 電 57 第九章 給水排水 66 第十章 電 信 69 第十一章 供 熱 70 第十二章 采暖通風(fēng) 71 第十三章 制冷空壓 73 第十四章 檢測中心 75 第十五章 環(huán)

2、境保護(hù)與綜合利用 77 第十六章 節(jié)約能源 81 第十七章 消 防 82 第十八章 職業(yè)衛(wèi)生 83 設(shè)備清單88第一章 酵母的營養(yǎng)要求13></a>.1 營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)糖液、氮源(（NH4）2SO4)、磷源（KH2PO4）及調(diào)節(jié)pH所用的堿液均采用流加的方法分別加入。為了獲得較高的產(chǎn)率，糖的供應(yīng)速率必須嚴(yán)格控制。發(fā)酵過程中可發(fā)酵性糖的濃度一般控制在0.1%左右。如果培養(yǎng)液中的含氮量太低，則生長速率緩慢，且容易產(chǎn)生較多的酒精，影響細(xì)胞收得率。若培養(yǎng)液中氮含量豐富，則成品細(xì)胞的含氮量隨之升高，不利于干燥和貯存。為了解決這一矛盾，在商品酵母的流加培養(yǎng)過程中在發(fā)酵后期采用氮饑餓培養(yǎng)。

3、氮源提前流加，在整個(gè)發(fā)酵周期的60%左右時(shí)間內(nèi)，氮源、磷源都流加完畢，隨后40%左右時(shí)間只流加糖和Na2CO3。含氮量較高的酵母，P2O5含量也高，在細(xì)胞生長過程中。培養(yǎng)液中豐富的磷含量，有利于細(xì)胞利用培養(yǎng)液中的氮素。因此在控制氮源流加時(shí)，同時(shí)控制磷的流加量。2、流加培養(yǎng)過程：酵母的流加培養(yǎng)過程分3個(gè)周期，即適應(yīng)期、積累期和成熟期。適應(yīng)期內(nèi)，細(xì)胞原生質(zhì)內(nèi)發(fā)生復(fù)雜的生物化學(xué)過程，細(xì)胞數(shù)目并不增加，但每個(gè)細(xì)胞體積增大，原生質(zhì)更加均勻，貯藏物質(zhì)逐漸消失，代謝機(jī)能非?；钴S，然后開始出芽繁殖。一代酵母的培養(yǎng)，所接種子為擴(kuò)大培養(yǎng)種子，對數(shù)期接種時(shí)，適應(yīng)期較短，較高的糖濃度，會(huì)促進(jìn)這個(gè)過程。適應(yīng)期內(nèi)耗氧不多

4、，因此采用很小的通風(fēng)量。二代酵母的培養(yǎng)，所接種子為經(jīng)離心分離的冷凍后的種子，酵母細(xì)胞完全處于休眠狀態(tài)，直接進(jìn)入流加培養(yǎng)時(shí)，適應(yīng)期延長。因此在正式流加培養(yǎng)前進(jìn)行活化。活化時(shí)，培養(yǎng)基采用較低的pH（4.2-4.5），較高的糖濃度（4Bx），不通風(fēng)，同時(shí)補(bǔ)加磷源和無機(jī)鹽積累和激活細(xì)胞合成酶系所需的營養(yǎng)物質(zhì)。培養(yǎng)液中開始產(chǎn)生酒精味時(shí)，活化即結(jié)束，活化時(shí)間一般為30-60min?；罨蟮募?xì)胞個(gè)大、體壯，有利于抑制發(fā)酵初期的雜菌污染。適應(yīng)期結(jié)束后，酵母細(xì)胞即進(jìn)入迅速生長繁殖的對數(shù)生長期，糖液和營養(yǎng)鹽連續(xù)流加，同時(shí)通入大量空氣。對數(shù)生長期開始時(shí)，由于培養(yǎng)液中細(xì)胞濃度較低，因而糖液和營養(yǎng)鹽的流加速度也較低，通

5、風(fēng)量亦較小。隨著流加培養(yǎng)過程的進(jìn)行，細(xì)胞迅速繁殖，3hr左右可增殖一倍，培養(yǎng)液中的細(xì)胞濃度及培養(yǎng)液體積增加，發(fā)酵罐內(nèi)單位體積細(xì)胞增加越來越快，因而糖液和營養(yǎng)鹽的流加速率也應(yīng)不斷增加。至發(fā)酵中期，通風(fēng)量已達(dá)最大，隨之進(jìn)入比較穩(wěn)定的高速生長期。此時(shí)，培養(yǎng)液中細(xì)胞濃度保持較高的速率穩(wěn)定增長，但比生長速率開始下降，細(xì)胞的倍增時(shí)間逐漸從4hr下降至6hr。進(jìn)入氮饑餓培養(yǎng)階段倍增時(shí)間為7-8小時(shí)。積累期的后期，營養(yǎng)鹽一般不再流加，酵母的增加速率可能逐漸有所減小，因而糖液的流加速率也應(yīng)適當(dāng)?shù)闹饾u減小。整個(gè)酵母積累期，酵母細(xì)胞繁殖3-5代，即擴(kuò)大8-32倍。一般一代流加培養(yǎng)的擴(kuò)大倍數(shù)20-40倍，二代10-2

6、0倍。積累期時(shí)間10-30 hr ，依培養(yǎng)條件和繁殖倍數(shù)而定。積累期結(jié)束后，由于積累了好幾代的細(xì)胞，細(xì)胞大小不盡均勻，有的個(gè)體小，有的未同母細(xì)胞分離。而有的剛出芽的細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)貯藏物質(zhì)很小，容易在其后的冷藏、干燥和貯存中死亡。最終的商品酵母必須是相當(dāng)成熟的細(xì)胞，要求細(xì)胞內(nèi)貯藏物質(zhì)多，而出芽細(xì)胞的數(shù)量相當(dāng)?shù)?。為了?shí)現(xiàn)，需要有一個(gè)適當(dāng)?shù)慕湍赋墒炱?。在此期間，不流加營養(yǎng)物質(zhì)，且減少通風(fēng)量 。在營養(yǎng)缺乏的情況下，通風(fēng)過量會(huì)加強(qiáng)細(xì)胞成份的分解過程，影響成品質(zhì)量。若培養(yǎng)液中氮源等營養(yǎng)物質(zhì)還未利用完，而含糖量已接近零，則應(yīng)在小量通風(fēng)的同時(shí)，適當(dāng)補(bǔ)充一定的糖液，使氮素耗盡并使芽孢脫落。成熟期的時(shí)間一般為0.5

7、-2小時(shí)，視細(xì)胞狀況和培養(yǎng)基中殘存營養(yǎng)物質(zhì)的情況而定，在成熟期，酵母細(xì)胞數(shù)增加很少，但細(xì)胞重量有所增加。3、溫度和pH 一般酵母菌能在28-36溫度下正常的生長繁殖,但一般認(rèn)為最適的生長溫度為30.溫度與生長速率的關(guān)系：每一酵母菌種，都有其最適生長的溫度范圍，超出最適溫度培養(yǎng)，酵母的生長速率隨溫度的上升或下降而降低。溫度與收得率的關(guān)系：許多研究表明，酵母的生長得率隨溫度的升高而下降。因此，盡管一般酵母的最適生長的范圍在28-36之間，但在發(fā)酵生產(chǎn)中選擇的培養(yǎng)溫度并不是有利于冷卻傳熱的35-36，而是30左右。在高于最適溫度條件下培養(yǎng)時(shí)，有部分活的細(xì)胞不能繁殖，但仍消耗一定的基質(zhì)，以維持生命活動(dòng)

8、，這部分不增殖細(xì)胞的比例隨溫度上升而增大，基質(zhì)中碳源用于維持這部分細(xì)胞的比例上升，因而細(xì)胞對基質(zhì)的得率隨之下降。 溫度對產(chǎn)品特性的影響：較高的培養(yǎng)溫度可使菌體內(nèi)干物質(zhì)增加，特別是對碳水化合物中的海藻糖積累有利，使酵母的耐糖性和耐貯存性增加。因此對商品酵母的培養(yǎng)一般在發(fā)酵前期采用較低的培養(yǎng)溫度30-32（耐高溫34-36），以利于獲得較高的生長得率，在發(fā)酵后期逐漸提高至34-36（耐高溫酵母38-40），這樣結(jié)合氮源的控制有利于海藻糖的積累。同時(shí)在較高溫度下培養(yǎng)時(shí)，酵母細(xì)胞內(nèi)水分較低，便于分離壓榨后使酵母細(xì)胞干固物濃度達(dá)到32-34%，有利于鮮酵母的保藏。pH對酵母的生命活動(dòng)有顯著的影響。當(dāng)培養(yǎng)

9、液中 pH 不同時(shí)，細(xì)胞原生質(zhì)膜所帶電荷也不同。原生質(zhì)膜具有膠體性質(zhì)，在一定 pH值內(nèi)帶正電荷，而在另一種pH值帶負(fù)電荷。這種電荷的變化引起原生質(zhì)膜對某些離子的滲透性變化，從而影響酵母細(xì)胞對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。酶的形成及其活力，代謝途徑和細(xì)胞膜透性的變化。過高或過低的pH則會(huì)使酵母蛋白變性、細(xì)胞死亡和分解。不同的酵母菌種對pH要求有所不同，釀酒酵母所適應(yīng)的pH范圍為3.6-6.0，最適生長的pH范圍為pH4.5-5.0。在酵母生產(chǎn)中，為把雜菌污染減小到最低程度，在生產(chǎn)中，長采用較低的pH。一般在發(fā)酵的開始階段采用pH4.2-4.5 ，有時(shí)甚至采用4.0-4.2。只是當(dāng)酵母濃度較高和生長旺盛時(shí)，才采

10、用最適的pH4.5-5.0。4、氧和二氧化碳當(dāng)培養(yǎng)液中溶解氧濃度較低時(shí)，酵母菌的比生長速率與氧濃度的關(guān)系用Monod方程來表示：=max由方程知，當(dāng)氧濃度很低時(shí)，比生長速率隨氧濃度的上升正比的增大，隨后增長速率逐漸減慢，當(dāng)氧濃度達(dá)一定值時(shí)，即達(dá)臨界溶氧濃度時(shí)，比生長速度不再增加。當(dāng)酵母菌在培養(yǎng)液中充分分散時(shí)，其臨界溶氧濃度的大致范圍為0.1-1.0ppm ，即0.1-1.0g/m3。發(fā)酵生產(chǎn)中，為了不影響酵母細(xì)胞的呼吸，使細(xì)胞的生長不受氧濃度的限制，應(yīng)使溶氧濃度維持在其臨界溶氧濃度之上。發(fā)酵罐中，實(shí)際的飽和溶氧濃度一般為 7-10ppm，罐中控制的溶氧濃度一般為0.5-1.5ppm，約為飽和溶

11、氧濃度的5-20% 。發(fā)酵中期供氧速率以達(dá)最大，這是發(fā)酵后期比生長速率下降的主要原因之一。溶氧效果較好的發(fā)酵罐可延緩酵母比生長速率的下降和提高最終發(fā)酵液的酵母濃度，提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。代謝產(chǎn)物CO 2對酵母生長有抑制作用，對細(xì)胞的形態(tài)也有影響, CO 250% 以上時(shí)，抑制作用明顯，當(dāng)發(fā)酵排氣中的CO 2含量上升時(shí)葡萄糖中的碳轉(zhuǎn)化為細(xì)胞中的碳的比例下降，也即酵母的得率下降。在耗氧發(fā)酵中，排氣中的CO 2 濃度上升，是由于進(jìn)行了耗氧發(fā)酵產(chǎn)生了大量乙醇所引起的，因而酵母產(chǎn)率下降。造成排氣中CO 2含量上升的原因有二，一是由于供氧不足促使酵母酒精發(fā)酵，二是由于糖濃度較高促使酵母進(jìn)行有氧發(fā)酵。5、乙醇

12、：乙醇的生成損失了糖分，是酵母得率下降。發(fā)酵液中乙醇含量在0.05%以內(nèi)時(shí)，表明通風(fēng)發(fā)酵性能令人滿意；當(dāng)0.1%以上時(shí)，酵母得率會(huì)有所下降。對于分批式流加培養(yǎng)，在發(fā)酵開始時(shí)的適應(yīng)期，有意加入過量糖液，且小量通風(fēng)，結(jié)果在發(fā)酵前期產(chǎn)生較多酒精。酒精含量最1.0-1.5%，這樣做的目的一是有利于防止雜菌污染，二是有利于積累海藻糖。在供氧較好的條件下，乙醇的產(chǎn)生是由于供糖速率過快，發(fā)酵液中的含糖量較高的結(jié)果。五、半成品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最終酵母干物質(zhì)濃度達(dá)40-50g/L，即鮮酵母濃度140-175g/L。發(fā)酵過程中，比生長速率逐漸下降，最終導(dǎo)致酵母固性物的濃度極限只能達(dá)5%左右。生產(chǎn)工藝基本計(jì)算設(shè)計(jì)依據(jù)：1

13、產(chǎn)品：鮮酵母、活性干酵母2主要生產(chǎn)原料:葡萄糖廢糖蜜(含總糖量51%)3廠址：鄒平4規(guī)模：鮮酵母10000噸/年（其中2000噸干酵母）主要工藝參數(shù)的選擇和計(jì)算：一二代商品酵母發(fā)酵周期15小時(shí)接種量10%一代酵母接種量：10%二級種子罐接種量：5%一級種子罐接種量：2%商品鮮酵母含水量：68%發(fā)酵液鮮酵母含量：190g/L發(fā)酵周期：16小時(shí)活性干酵母含水量：6%二 發(fā)酵罐容積（10000÷330）÷0.19 = 160m3/d 發(fā)酵罐的填充系數(shù)為0.6 初步設(shè)定罐內(nèi)冷卻水盤管體積為15% 總?cè)莘e：V×（10.15）=160÷0.6V總?cè)莘e=313.7m3

14、。設(shè)計(jì)每24小時(shí)出一罐料，考慮到應(yīng)有一個(gè)罐與之輪流工作，以便該罐進(jìn)行出料、刷洗、消毒等。故設(shè)計(jì)三個(gè)個(gè)發(fā)酵罐。則每個(gè)發(fā)酵罐的體積是：313.7÷3=104.6m3取每個(gè)發(fā)酵罐體積110m3。二代商品酵母接種量10%，故每十一次發(fā)酵周期有十次為二代商品酵母。年工作330天，每天產(chǎn)量為：×=33.3噸 §3生產(chǎn)過程主要環(huán)節(jié)的物料衡算、熱量衡算一、物料衡算:生產(chǎn)過程如下：（二代表示二代商品酵母 一代為一帶商品酵母，以及為一級種子培養(yǎng)，依此類推） 一代 一代 二代 卡氏罐 一級 二級 由圖知，對原料處理車間糖液需求量最大時(shí)為二代商品酵母與二級種子同時(shí)培養(yǎng)之時(shí)，一下面分別計(jì)算

15、其耗糖量、耗氮量、耗磷量、耗玉米漿量、耗堿液量，并得出各物料需求量最大時(shí)一天需求量1發(fā)酵罐耗糖（以每天消耗的葡萄糖計(jì)算）量：公式：Wg=×Cx÷98%其中 Wg：培養(yǎng)酵母所需糖量 P：酵母每天產(chǎn)量（33.3噸）產(chǎn)量 9></a>F：接種量 Cx：酵母產(chǎn)品干固物含量（%）YX/S：酵母干固物對糖得率(%) 98%:糖原料損耗率Y X/S=0.38，Cx =1-68%=32%F=10%×33.3=3.33因此Wg=×0.32÷098=25.75t廢糖蜜的消耗量：W糖蜜=25.75÷(51%×80%)=63.2t

16、（糖蜜中可利用糖比例80%）2發(fā)酵罐耗氮（NH4）2SO4）量公式：W N =P×C N (1.0+0.07)-F×F N ×C X -W m×M n 式中 ：W N=培養(yǎng)酵母每天所需氮量 C N：酵母干固物含氮量C N =7.5% F N：種子酵母干固物含氮量，F(xiàn) N =8.5% W m：玉米漿量（由下面的計(jì)算知W m =0.632t） 因此WN= 33.3×32%×0.075×(1.0+0.07)-3×32%×0.085=0.773t硫酸銨的消耗量：W（NH4）2SO4 = W N/M=3.65t3發(fā)

17、酵罐耗玉米漿量取玉米漿用量1%（以葡萄糖廢糖蜜計(jì)算）：則W m =63.2×1%=0.632 t4發(fā)酵罐耗堿液量酵母發(fā)酵過程中總酸度增酸1.0，取發(fā)酵終了時(shí)鮮酵母濃度190g/L，則最終發(fā)酵醪體積：33.3/0.19=175.3m3100mL發(fā)酵醪消耗NaOH量:1N×0.001L=0.001mol175.3 m3發(fā)酵醪消耗Na2CO3摩爾數(shù): 0.001×=1753mol其質(zhì)量為：106×1753=185818g=185.8Kg5發(fā)酵罐耗磷量(KH2PO4以P2O5計(jì)) 公式：W p =P×C p×C X(1.0+0.3)-F

18、15;F p×C X式中 W p：每天培養(yǎng)酵母所需的P2O5量 C p：酵母干固物P2O5含量, C p =3%F p：種子酵母干固物P2O5含量, F p =3.2%則W p =33.3×0.03×0.32×（1.0+0.3）3.3×0.032×0.32=0.382tW KH2PO4=0.731t6 硫酸鎂用量（以不含水硫酸鎂計(jì)算）發(fā)酵液中硫酸鎂用量為0.02%60t×3個(gè)×0.02%=0.0378t=38kg7 二級種子罐耗糖量二級種子罐產(chǎn)量 P=33.3÷3×5%=0.555t=555糖蜜

19、用量：555/51%=1.09t8 種子培養(yǎng)消耗的硫酸銨、玉米漿、硫酸鎂、磷酸二氫鉀、碳酸鈉等均按酵母生產(chǎn)消耗的1%計(jì)算即：硫酸銨 ：3.65×1%=0.0365t=37 玉米漿：0.632×1%=0.00635t=6 碳酸鈉：0.243×1%=0.00243t=2.4 磷酸二氫鉀：0.731×1%=0.00731t=7.3 硫酸鎂：0.038×1%=0.00038=0.38二 熱量衡算&lt;一&gt; 蒸汽水蒸氣主要用在糖液加熱滅菌和種子罐實(shí)罐滅菌、發(fā)酵罐空罐滅菌，酵母干燥、營養(yǎng)鹽滅菌等。1 糖液滅菌耗汽量蒸汽壓力0.2MP

20、a，溫度126。查表知，此時(shí)冷凝熱2195KJ/Kg ,每小時(shí)加熱的糖漿的質(zhì)量為4.47t，其比熱按水的比熱計(jì)，由 20加熱至110 。查表知，Cp=4.187KJ/Kg·Km蒸汽×=M糖液×Cp×(t2-t1)/m蒸汽1=0.77t/h2 空罐滅菌查表知，水蒸氣密度=1.296Kg/m3 水蒸氣充滿二級種子罐、發(fā)酵罐時(shí)的用量為：m蒸汽2=×V=1.296×(100×3+10)=401.8Kg/d3 酵母干燥酵母干燥設(shè)備廠提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，2000t/年活性酵母的干燥流化床需要蒸汽量：W干燥3=0.55t/h4 營養(yǎng)鹽配料 非

21、連續(xù)生產(chǎn)最大用汽量0.2t/h。因此水蒸氣用量為:0.770. 550.41÷240.2=1.57t/h設(shè)計(jì)生產(chǎn)蒸汽用量：m設(shè)計(jì)=2t/h。三、用水量計(jì)算1 發(fā)酵罐總?cè)萘?00m3,填充系數(shù)60%，發(fā)酵液總體積180m3，1）拌料用水：18063糖蜜0.77×24蒸汽=98.5m3（無菌水）2）冷卻用水：酵母生產(chǎn)中最大放熱量取58.6×103kJ/m3.h ， 冷卻水由20上升至30 ，則酵母高速生長期每立方米發(fā)酵液的需水量為1.7m3,則每天的冷卻水用水量為：m冷卻水=1.7×180×16=4896m3 糖液冷卻每天需要冷卻水50m3。3）酵

22、母洗滌用水洗滌用水為酵母乳的二倍，每天生產(chǎn)酵母乳為70m3，洗滌用水量為：70×2=140m3/d。（無菌水）4) 設(shè)備、地面等沖洗用水量16m3/d。(冷卻水)設(shè)計(jì)冷卻水為循環(huán)用水，損耗量為10%，冷卻水補(bǔ)充量為：10%×4896=490m3每天的生產(chǎn)用水量：14098.5490=728.5m3/d &lt;三&gt; 下面計(jì)算污水量最大時(shí)一天污水量：污水包括分離、壓榨出水和刷罐用水。分離、壓榨污水量=發(fā)酵量-壓榨酵母量=27-4=23噸/天刷罐用水按罐容積20%計(jì)算，各罐用水如下：二級種子罐最終種子濃度25g/L，種子產(chǎn)量200 Kg裝料系數(shù)80%其用水

23、=×20%=2000Kg=2噸發(fā)酵罐：裝料系數(shù)70%,用水=×20%=7.7噸/天由以上計(jì)算知，每天污水量：23+2+7.7=32.7噸設(shè)計(jì)污水處理量：32.7×1.2=40噸/天&lt;二&gt; 水冷卻主要用在中和罐將酸解液由126 冷卻至 30 ，在種子罐和發(fā)酵罐中將醪液保持在 30 左右中和罐冷卻由20上升至70，查表知35時(shí)，水的比熱為Cp=4.174KJ/Kg m水×Cp×(t2-t1)=M糖 ×Cp×(t2-t1)冷卻水量m水=53噸/天 第三章 菌種及發(fā)酵車間設(shè)計(jì)§1 車間物料衡算和

24、熱量衡算、論證流程的選擇和主要工藝參數(shù)的確定一 菌種擴(kuò)大培養(yǎng)流程卡氏罐級種子罐二級種子罐發(fā)酵罐種子罐培養(yǎng)基：葡萄糖液、培養(yǎng)基同時(shí)補(bǔ)充N、P、Mg等無機(jī)鹽及生物素，其中可發(fā)酵性糖含量為50-70g/L，氮含量為1.5 g/L左右,P2O5含量為0.5g/L左右培養(yǎng)條件：33左右，pH4.2-5.4通風(fēng)情況：開始時(shí)不通風(fēng)，當(dāng)發(fā)酵罐開始自然升溫時(shí)，微量通風(fēng)培養(yǎng)時(shí)間：18小時(shí)左右級間接種量：一級2%，二級5%3 酵母收獲量：車間純種培養(yǎng)，由于采用了微量通風(fēng)，其酵母產(chǎn)率比靜止培養(yǎng)時(shí)高?？紤]到在對數(shù)生長期接種，一般當(dāng)酵母種子達(dá)25 g/L左右時(shí)，即接入下一級發(fā)酵培養(yǎng)。二 流加培養(yǎng)流程間歇培養(yǎng)種子 一代酵母

25、 分離洗滌 商品酵母（二代）該流程每十罐進(jìn)行一次純種培養(yǎng)，種子僅冷藏幾天，污染機(jī)會(huì)少，產(chǎn)品質(zhì)量較高。1接種量:一代酵母接種量5%,二代10%2培養(yǎng)時(shí)間：一代18小時(shí)，二代15小時(shí)3發(fā)酵溫度:334發(fā)酵pH:4.5-5.05壓力：常壓三無菌風(fēng)供應(yīng)流程高空采風(fēng)高空的微生物和塵土的含量均較少，有利于保護(hù)設(shè)備不受損壞四、 物料和熱量衡算：本發(fā)酵罐一天出一罐料，因此其物料進(jìn)出與本說明書P14所述冷卻水按放熱量最快時(shí)計(jì)算主發(fā)酵罐冷卻水量= EMBED Equation.3 =37900Kg/h38 m3/h二級種子罐冷卻水量=14 m3/h§2 主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和非主要設(shè)備的選型一 主發(fā)酵罐設(shè)計(jì)1

26、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)酵終了時(shí)鮮酵母濃度應(yīng)為150 g/L左右，單罐發(fā)酵產(chǎn)品4000Kg，則發(fā)酵液體積27 m3，取裝料系數(shù)70%，則發(fā)酵罐體積38 m3.最終發(fā)酵醪2 7m3中，糖液體積3150/0.13=24 m3; （NH4）2SO4體積1.5 m3，則貯液罐內(nèi)其濃度為470/1500=31%；KH2PO4體積0.5 m3，貯液罐內(nèi)濃度為80/500=16%；玉米漿體積0.5 m3其貯液罐內(nèi)濃度16/500=3.2%；Na2CO3體積0.5 m3，其貯液罐內(nèi)濃度29/500=6%。設(shè)計(jì)氣升式壓力循環(huán)發(fā)酵罐，外部為升液管，內(nèi)部為降液管。頂部進(jìn)料，底部接種，底部環(huán)形進(jìn)氣，蛇管冷卻。升液管直徑D，降液管直

27、徑d。升液管當(dāng)量直徑D上升。取發(fā)酵罐H/D=10,/4·D2·H=38,則D=1.60m.取上升管截面積為下降管的三倍，則 =3 d=0.8m。D上升=1.38m,2水冷卻計(jì)算：放熱量按每克酵母固性物的放熱量為14.65KJ,計(jì)算流加培養(yǎng)過程中，酵母固性物的最大增長速率為5.0Kg/ m3·h ，則酵母生產(chǎn)過程中的最大發(fā)熱量為58.6 ×KJ/ m3·h冷卻管管壁較薄，對冷卻水進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)時(shí)，總傳熱系數(shù)K=4.186×800KJ/ m3·h·K取冷卻水進(jìn)口16 ，出口26 發(fā)酵液前期溫度較低34-36，取T=34則

28、tm= =12.3主發(fā)酵期發(fā)酵液每小時(shí)放出最大熱量58.6×1000×27=1582200KJ/h,傳熱面積A=38.4m2冷卻水量W= =37851Kg/h=0.010514 m3/s取冷卻水流速3m/s，則冷卻管截面積S=0.00355 m2, , 冷卻管內(nèi)徑d=6cm,選無縫鋼管?65×2, 冷卻管長度L=188m冷卻管在發(fā)酵罐內(nèi)的安置蛇形冷卻管形狀如下圖所示，在罐內(nèi)用L656支架三個(gè)支撐，用U型螺栓固定。蛇行管在罐的頂部且浸于液面以下，低于降液管3通風(fēng)量的計(jì)算:取通風(fēng)比2vvm,即通風(fēng)量為272=54 m3空氣/min,圓形布?xì)夤苌先?個(gè)噴嘴，每個(gè)噴嘴噴出

29、風(fēng)量應(yīng)為0.12 m3/s.通風(fēng)量V空氣查發(fā)酵設(shè)備圖6-3得發(fā)酵醪上升線速度w=1.26m/s,發(fā)酵罐空氣提升力A=V醪/V空氣=w醪/w空氣=2.1 V醪液=×D2上升×W=×1.382×1.26=1.9 m3/s 以下尋找 噴嘴噴出的氣泡分裂細(xì)碎的條件公式:Re醪液=式中Re醪液：醪液的雷諾準(zhǔn)數(shù) V醪液：醪液的體積循環(huán)量1.9 m3/s D上升上升管當(dāng)量直徑 醪液:醪液的運(yùn)動(dòng)黏度0.603×10-6 m2/sRe醪液=1.71×10-6公式:Re空氣= 式中V嘴每個(gè)噴嘴噴出的空氣量0.12 m3/s d1噴嘴直徑 V空氣：空氣運(yùn)動(dòng)

30、黏度 P1：噴嘴前的空氣絕對壓力（大氣壓）Re空氣=7273 P1/ d1噴嘴噴出氣泡分裂破裂的條件Re空氣&gt;Re醪液+250即7273 P1/ d1&gt;1.71×106即P1/ d1&gt;235下面求噴嘴直徑公式：V嘴=1.8×105×d1×P0.6×P0.32 P= P1-( P2+H0/10) 式中：P:噴嘴前后壓力差（大氣壓）P1:噴嘴前的空氣絕對壓力H0：液面到空氣噴嘴縮孔垂直高度13米P2：罐內(nèi)絕對壓力（大氣壓）P2 =1由式得1= P1-（1+13/10）P1 =3.3大氣壓（絕壓），代入式則d

31、1 &lt;0.014 取d1 =0.014m=14mm代入式：0.12=1.8×105 ×0.0142.5 ×P0.6×10.3P=0.0090.01,代入式得P1&gt;2.31代入式得d1&lt;0.0098m 取d1 =9mm代入式得P=0.0017代入式得P1 =2.32代入式得d1&lt;0.0098取d1 =0.009m=9mm故噴嘴直徑d1 =9mm故噴前絕壓P1 =2.317大氣壓求氣管直徑：取氣速u=25m/s氣管內(nèi)氣體壓縮狀態(tài)下體積流量V壓=（P0 / P1 ）×V空氣=0.900/2.31

32、7=0.388 m3/s 氣管內(nèi)徑d= =0.14m 取熱軋無縫鋼管 ?146×5 ，重17.39Kg/m，共重70Kg 4附屬構(gòu)件罐體：材料A3鋼耐受滅菌壓力查表知，取壁厚8 mm鋼板采用雙面對焊，焊縫系數(shù)?=0.9封頭：底蓋選橢圓型封頭，材料A3鋼，設(shè)計(jì)溫度120，查表知=1270 Kg/cm2鋼板最大寬度3m,Dg=1.6m，可用單塊鋼板沖壓制成?=1單面腐蝕 C2 =1mm, C1 =0.5mm, C3 =0.5mm封頭壁厚s=+ C1+C2 +C3 =+1+0.5+0.5=3.6 取s=8mm墊片寬度20mm（石棉橡膠板材料）重量185Kg容積0.587 m3 二 二級種子

33、罐、一級種子罐工藝設(shè)計(jì)計(jì)培養(yǎng)基組成變徑段：取罐上部 D內(nèi)=2.2m, 變徑段錐角45度，無折邊。焊接處采用雙面對接焊s= ×+c=+2=4.5 取s=8mm頂部采用平板封頭，公式:S= D內(nèi)×+C,K=0.25 墊片寬度17.5，材料A3鋼,120時(shí)=1270 Kg/cm2C1=0.8, C2=1, C3=2S=2200+0.8+1+2=8mm, S2 =6mm取S=10mm,重量約為P×V=7.8 進(jìn)料管口徑：糖液平均流量=0.000444 m3/s最大體積流量取平均數(shù)的2.5倍，0.0011 m3/s取進(jìn)料管內(nèi)糖液最流速0.5m/s則管內(nèi)徑d=0.053m,取

34、無縫鋼管60×40其余進(jìn)料管接量最大的（NH4）2SO4計(jì)算其平均流量=0.000046296 m3/s最大值為其2.5倍，0.00011574 m3/s取進(jìn)料管內(nèi)流速0.2m/s則d=0.0172m取? 32×2.5菌種量最大時(shí)為2.4 m3其體積流量=0.001333 m3/s取流速v=1m/s則 d=0.041m取60×4排氣管：取通風(fēng)比2vvm即V空氣=27×2=54 m3/min因通入的空氣絕大部分排出，故可認(rèn)為從罐頂排出的廢氣為54 m3/min取排氣管氣速V排氣=4m/s=240m/min則排氣管內(nèi)徑d=0.5m選? 530×5視

35、鏡標(biāo)準(zhǔn)JB594-64-2D2×bDD1b1b2H雙頭螺柱數(shù)量直徑×長度重量95×151451202514828M10×323.6Kg人孔：選水平吊蓋人孔Pg=2.4Kg/cm2標(biāo)準(zhǔn)圖號JB583-64-1DgDD1HAbb1S螺栓總重?cái)?shù)量直徑×長度5006155754703352022624M16×6091.5Kg法蘭DgDD1D2bd規(guī)格數(shù)量重量22002330229022555023M2076155Kg支座：選裙式支座下面計(jì)算自震動(dòng)周期按無限自由度體系的公式計(jì)算：發(fā)酵罐的慣性矩I=式中Dn塔體內(nèi)徑不計(jì)入腐蝕裕度的塔體壁厚g重力加

36、速速I=1286796cm4自振的基本周期公式T1=1.79H EMBED Equation.3 式中H塔體高度Q塔設(shè)備總重量，NE塔體材料的彈性模量，PaI塔體界面的慣性矩查表知A3鋼彈性模量E=210Gpa經(jīng)設(shè)計(jì)，塔體連支座高H=1770cm發(fā)酵罐各組成部分重量如下(Kg) 人孔視鏡法蘭排氣孔頂蓋封頭變徑段布?xì)夤苌吖芾鋮s管支架91.53.6×515562×33001851137058070降液管上部罐體罐體水壓試驗(yàn)時(shí)水重各種進(jìn)料管32×2.5糖液進(jìn)料、菌種進(jìn)料管出料管(125cm)12810903804368000.36×61.1×225總

37、重44720Kg 發(fā)酵罐凈重7920Kg故T1=1.79×1770×=0.054S罐體的拉應(yīng)力最大處為罐底圓筒底部的周向拉應(yīng)力。料滿罐時(shí)，=gH×D/(S×2)=1000×9.8×14.8×1.6/0.016=1.45×107Pa=12.7Kg/mm2=12.4×107Pa&lt; 可見，罐壁足夠根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取裙式支座壁厚15mm.三 二級種子罐的分過濾器計(jì)算取發(fā)酵罐一代酵母接種量5%，則二級種子管鮮種子產(chǎn)量4000×5%=200Kg考慮到接入下一級發(fā)酵培養(yǎng)時(shí)，種子濃度25g/L,則種子罐

38、體積為：=8000L=8m3取填充系數(shù)為80%，則種子罐容積8/0.8=10 m3培養(yǎng)基組成如本說明書P16-17所述，取 EMBED Equation.3 2、一級種子罐產(chǎn)量10Kg，接入下一級種子罐時(shí)，種子濃度25g/L,則培養(yǎng)液體積在接入二級種子罐時(shí)為：V=400L=0.4m3取裝料系數(shù)為80%，則容積0.4/0.8=0.5m3=500L取 EMBED Equation.3 培養(yǎng)基組成如下：碳源：×Cx=×0.35=22.8Kg玉米漿：23×0.5%=0.12Kg氮源：wN=PCNCX(1.0+0.07)-FFNCX-WMMn=10×0.085&#

39、215;0.35×1.07-0.2×0.085×0.35-0.12×0.4=0.26Kg換算為硫酸銨：=1.22Kg磷源：Wp=PCpCX(1.0+0.3)-FFpCX=10×0.028×0.35×1.3-0.2×0.28×0.35=0.125Kg換算為磷酸二氫鉀：=0.239Kg卡氏罐培養(yǎng)基組成：碳源：×Cx=×0.35=0.457Kg玉米漿：0.457×0.5%=0.0028Kg=2.3g氮源：WN=PCNCX(1.0+0.07)-FFNCX-WmMn=0.2×

40、0.085×0.35×1.07-0.2×0.085×0.35-0.00228×0.060不用添加。磷源：wp=PCpCX(1.0+0.3)-FFpCX=0.2×0.028×0.35×1.3-0.2×0.028×0.35=0.000588Kg=0.6g三、二級種子罐分過濾器計(jì)算選超細(xì)玻璃纖維過濾器,工作溫度30，df=14m，K=0.252通風(fēng)半小時(shí)一次，一次15min,通風(fēng)比2V.V.m則通風(fēng)量V風(fēng)=2×8=16 m3空氣/min=0.27m3/s培養(yǎng)周期按2.5h計(jì)算，過濾效果按10

41、7罐倒一罐計(jì)算求濾層厚度：N1=10-3 N2=10-6L=23.8cm取L=25cm求壓力降P:空氣在過濾器中速度Vs=0.15m/s填充系數(shù)8%，m=1.45C=，V=0.16P=LC=L EMBED Equation.3 =3225Pa經(jīng)過分過濾器后的空氣壓力為：gH=1000×9.8×4=4×104Pa進(jìn)入分過濾器的空氣壓力：gH+P=40000+3225=43225Pa(表壓)進(jìn)入分過濾器的空氣壓力&lt;進(jìn)入主發(fā)酵罐的空氣壓力，因此進(jìn)入分濾器的壓力應(yīng)等于進(jìn)入主發(fā)酵罐的壓力即為2.317大氣壓3求分濾器的直徑：分濾器中空氣體積流量V濾=V空氣=0

42、.27×=0.12 m3/s ×d2×Vs=V濾 ×d2×0.15=0.12d=1m 四總過濾器工藝設(shè)計(jì)選超細(xì)玻璃纖維過濾器，工作溫度30，公式：P=LC lg=-L其中=8%，df=14m查表得20時(shí)，空氣密度=1.205Kg / m3 30時(shí),空氣粘度=18.6×10-6取過濾器中空氣流速Vs=0.15m/s查表得Vs=0.15m/s時(shí)，=0.252cm-11求濾層厚度：發(fā)酵周期按一代種子周期18小時(shí)計(jì)算濟(jì)南地區(qū)污染較嚴(yán)重，空氣中微生物多，取8000/ m3N1=8000×54×60×18=4.67&

43、#215;108個(gè)N2=10-3個(gè)過濾層厚度L=46.3取L=50cm2 求壓力損失： c=52/Re=,V=0.16m=1.45P=LC=L EMBED Equation.3 =6450Pa過濾器直徑： 進(jìn)入過濾器中的空氣壓力為P濾=2.317×1.01×105+6450=240467Pa =2.41大氣壓（絕壓）濾氣中空氣體積流量V濾=V空氣=(0.9+0.27) ×=0.49 m3/s×d2×Vs=V濾 ×d2×0.15=0.49d=2m對風(fēng)機(jī)要求：風(fēng)量70 m3/min風(fēng)壓2.41×10339=24917m

44、mH2O=3.13Kg/cm2選IEP100-3.7型離心壓縮機(jī)，性能規(guī)范如下：輸送介質(zhì)空氣 進(jìn)口流量100 m3/min需用功率380Kw進(jìn)口壓力（Kg/cm2絕）出口壓力（Kg/cm2絕）主軸轉(zhuǎn)速14096r/min外形尺寸（長×寬×高）1600×1750×1140 重量3500Kg電動(dòng)機(jī)：型號JK134-2 功率440Kw 電壓6000V 重量4300Kg§3 車間的布置安排一、車間設(shè)置工藝流程如下：二、各設(shè)備尺寸如下名稱數(shù)量尺寸（型號）備注發(fā)酵罐217.7×2.2包括裙座計(jì)量罐51.28×0.68二級種子罐14

45、15;1.8（10m3）一級種子罐11.28×0.68(500L)空氣總過濾器13×2內(nèi)填充超細(xì)玻璃纖維，濾層厚500mm空氣分過濾器12×1濾層厚250mm空氣壓縮機(jī)11600×1750×1140380KW空氣貯存罐12.3×1空氣冷卻器11.5×0.8電機(jī)1JK134-2三本車間設(shè)計(jì)根據(jù)以下原則：1車間布置應(yīng)符合生產(chǎn)工藝的要求，物料流向順序進(jìn)行加工處理，保證水平方向和垂直方向的連續(xù)性，不使物料有交叉和往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，盡可能利用工藝位差。2車間布置應(yīng)符合生產(chǎn)操作的要求，考慮設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與建筑物的安全距離?？紤]為工人創(chuàng)造同時(shí)管理多臺(tái)設(shè)備的條件，同類設(shè)備集中放置，便于維修。設(shè)備布置不宜過擠或過松。3車間布置應(yīng)符合設(shè)備安裝檢修的要求，為設(shè)備安裝檢修及拆卸提供必要的空間和面積，滿足設(shè)備能順利進(jìn)出車間的要求，考慮設(shè)備的檢修和拆卸以及運(yùn)送物料所需的起重運(yùn)輸設(shè)備。4應(yīng)符合廠房建筑的要求，笨重或震動(dòng)很大的設(shè)備應(yīng)置底層，劇烈震動(dòng)的設(shè)備其操作臺(tái)合基礎(chǔ)不得與建筑物的柱墻連在一起。5應(yīng)符合節(jié)約建設(shè)投資的要求，工藝管道集中布置，盡量采用一般的土建結(jié)構(gòu)。6應(yīng)符合安全衛(wèi)生和防腐蝕的要求。7應(yīng)符合生產(chǎn)發(fā)展的要求根據(jù)以上原則，做出一下