年产1000吨黄原胶发酵工厂的设计Word文档格式.doc
《年产1000吨黄原胶发酵工厂的设计Word文档格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产1000吨黄原胶发酵工厂的设计Word文档格式.doc（69页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
fermentation;
plantdesign
目录
摘要 I
Abstract II
第一章绪论 1
1.1引言 1
1.2黄原胶的结构特性 1
1.3黄原胶的物化性质 2
1.4黄原胶的生产制备 4
1.4.1菌种 4
1.4.2培养基 4
1.4.3发酵工艺 5
1.4.4提取工艺 7
1.5黄原胶的应用 9
1.6国内外黄原胶的发展研究现状及生产消费状况 10
第二章工艺计算 12
2.1物料衡算 12
2.1.1总物料衡算 12
2.1.2发酵物料衡算 13
2.1.3酒精沉淀分离物料衡算：
14
2.1.4干燥和破碎物料衡算 15
2.1.5酒精回收车间物料衡算 15
2.2热量衡算 16
2.2.1发酵车间热量衡算 17
2.2.2干燥过程热量衡算 19
2.2.3回收过程热量衡算 19
2.3发酵车间无菌空气耗量的计算 20
2.3.1发酵罐的个数确定 20
2.3.2发酵无菌空气耗量 21
2.3.3种子培养等其他无菌空气耗量 21
2.3.4发酵车间高峰无菌空气消耗量 21
2.3.5发酵车间无菌空气年耗量 21
2.3.6发酵车间无菌空气单耗 22
第三章设备的工艺设计及设备选型 23
3.1概述 23
3.1.1设备工艺设计及选型的意义 23
3.1.2设备工艺设计及选型的原则 23
3.1.3设备工艺设计及设备选型的依据 23
3.2发酵车间 24
3.2.1发酵罐的选型 24
3.2.2生产能力、数量和容积的的确定 24
3.2.3发酵罐个数的确定 25
3.2.4主要尺寸的计算 25
3.2.5冷却面积的计算 25
3.2.6搅拌器设计 26
3.2.7搅拌轴功率的计算 27
3.3酒精回收车间 29
3.3.1塔板数的确定 29
3.3.2塔径的计算 31
3.4换热器的计算 33
3.4.1冷却面积的计算 33
3.4.2最高热负荷下的耗水量 33
3.4.3冷却管组数和管径 34
3.4.4冷却管总长度计算 35
3.5设备材料的选择 36
3.5.1发酵罐壁厚的计算 36
3.5.2种子罐 39
3.6空气分过滤器 46
3.6.1种子罐分过滤器 46
3.6.2发酵罐分过滤器 47
3.7板框过滤设备计算 48
3.8流化床干燥器的计算 50
3.8.1临界流化速度 50
3.8.2操作流化速度 50
3.8.3流化床几何尺寸 51
3.8.4物料在干燥器内停留时间 53
第四章厂址选择及车间布置设计 54
4.1厂址选择 54
4.1.1厂址选择的一般性原则 54
4.1.2从投资和经济效益方面考虑厂址选择 54
4.1.3厂址的选择依据 54
4.2总平面布置设计 55
4.2.1工厂总平面布置设计原则 55
4.3车间布置 56
4.3.1车间布置的基本原则和要求 56
4.3.2年产1000吨黄原胶工厂的车间布置 57
第五章发酵工厂配套工程 58
5.1黄原胶发酵有机废水的处理 58
5.2黄原胶发酵废气的处理 58
5.3黄原胶发酵废渣的处理 59
5.4黄原胶发酵工厂供电系统 59
5.5黄原胶发酵工厂给排水工程 59
第六章设计结果及总结 60
参考文献 62
致谢 64
附录 65
64
武汉工程大学本科毕业设计
第一章绪论
1.1引言
许多微生物都分泌胞外多糖,它们或附着在细胞表面,或以不定型粘质的形式存在于胞外介质中,这些胞外多糖对于生物体间信号传递、分子识别、保护己体免受攻击、构造舒适的体外环境等方面都发挥着重要的作用。
这些分泌的多糖结构各异,其中一些有着优良的理化性质,已为人类广泛应用。
对于仍不为人类所知的绝大多数多糖,人们试图通过相关的多糖结构间的相互比较,推断出构效关系,从而人为地主动修饰、构造多糖,以满足应用的需要。
其中,黄原胶是人类研究最为透彻、商业化应用程度最高的一种[1]。
1.2黄原胶的结构特性
黄原胶（Xanthangum）是由黄单胞菌（Xanthomonascampestris）利用碳水化合物产生的一种胞外多糖，具有良好的水溶性、增粘性、假塑性和耐酸碱、耐盐及耐酶解的能力，广泛应用于食品、石油、印染、纺织等领域[2]。
黄原胶由五糖单位重复构成,如图1-1,主链与纤维素相同,即由以糖苷键相连的葡萄糖构成,三个相连的单糖组成其侧链:
甘露糖→葡萄糖→甘露糖。
与主链相连的甘露糖通常由乙酰基修饰,侧链末端的甘露糖与丙酮酸发生缩醛反应从而被修饰,而中间的葡萄糖则被氧化为葡萄糖醛酸,分子量一般在之间。
黄原胶除拥有规则的一级结构外,还拥有二级结构,经X-射线衍射和电子显微镜测定,黄原胶分子间靠氢键作用而形成规则的螺旋结构，双螺旋结构之间依靠微弱的作用力而形成网状立体结构,这是黄原胶的三级结构,它在水溶液中以液晶形式存在[3]。
侧链上的葡萄糖醛酸和丙酮酸群赋予了黄原胶负电荷。
带负电荷的侧链之间以及侧链与聚合物骨架之间的相互作用决定了黄原胶溶液的优良性质。
在低离子强度或高温溶液中,由于带负电荷侧链间彼此相互排斥作用,黄原胶链形成一种盘旋结构。
然而即使电解质浓度的少量增加也会减少侧链间的静电排斥,使得侧链和氢键盘绕在聚合物骨架上,聚合物链伸展成为相对僵硬的螺旋状杆。
随着电解质浓度的增加,这种杆状结构在高温和高浓度状态下也能稳定存在。
在离子强度高于时,此结构可维持至而不受影响。
一般水溶性聚合物骨架被化学药品或酶攻击、切断后,会丧失其增稠能力。
而在黄原胶溶液中,聚合物骨架周围缠绕的侧链可使其免于被攻击,所以黄原胶对化学药品和酶攻击的降解具有良好的抵抗性[3]。
图1-1黄原胶的结构示意图
1.3黄原胶的物化性质
黄原胶是一种类白色或浅黄色的粉末,是目前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体,性能较为优越的生物胶[4]。
分子侧链末端含有丙酮酸基团的多少,对其性能有很大影响[5]。
黄原胶具有长链高分子的一般性能,但它比一般高分子含有更多的官能团,在特定条件下会显示独特性能。
它在水溶液中呈多聚阴离子且构象是多样的不同条件下表现出不同的特性,具有独特的理化性质。
（1）悬浮性和乳化性
黄原胶具有显著性的增加体系黏度和形成弱凝胶结构的特点而经常被用于食品或其他产品,以提高乳状液的稳定。
但麻建国[6]的研究发现,只有黄原胶的添加量达到一定量后,才能得到预定的稳定作用。
在黄原胶质量分数小于0.001%时,试验体系的稳定性变化不大;
质量分数在时样品底部富水层出现,但体系无明显分层;
质量分数大于0.02%时,乳状液很快分层。
只有当质量分数超过0.25%时,黄原胶才能起到提高体系稳定性的作用。
（2）水溶性和增稠性
黄原胶在水中能快速溶解,水溶性很好,在冷水中也能溶解,可省去繁杂的加热过程,使用方便。
吉武科等[7]在25℃下,用NDJ-1型旋转黏度计6r/min时测得质量分数0.1%、0.2%、0.3%、0.7%、0.9%的黄原胶黏度分别为、、、和。
从测试结果看出,黏度随浓度的递减而不成比例地降低,且质量分数0.3%是高低黏度的分界点。
质量分数为0.1%的黄原胶黏度为左右,而许多其他胶类在质量分数为0.1%时,黏度几乎为零。
由此可见,黄原胶具有低浓度高黏度的特性。
在相同的浓度,相同的温度条件下,黄原胶水溶液的粘度是瓜尔豆胶的1.7倍,海藻酸钠溶胶浓度的倍。
（3）假塑性
黄原胶溶液是一种很典型的假塑性流体。
黄原胶的水溶液在受到剪切作用时,黏度急剧下降,且剪切速度越高,黏度下降越快,如6r/min时质量分数0.3%的黄原胶黏度为,而60r/min时黏度仅为,还不到原来的1/3。
当剪切力消除时,则立即恢复原有的黏度。
剪切力和黏度的关系是完全可塑的[8]。
当黄原胶与纳米微晶纤维素复配时,能在水中形成高强度的全天然生物胶,其触变性变得更强[9]。
（4）热稳定性
在的温度范围内,黄原胶溶胶的粘度基本不发生变化。
据报道,1%的黄原胶溶液在的温度下处理4min,黄原胶的
升级会员 