年产2万吨谷酸厂发酵罐设计Word格式文档下载.docx

年产2万吨谷酸厂发酵罐设计Word格式文档下载.docx

《年产2万吨谷酸厂发酵罐设计Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产2万吨谷酸厂发酵罐设计Word格式文档下载.docx（56页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

3．2.3主要尺寸的计算...............................................................8

3.2.4冷却面积的确定......................................................................9

3.2.5搅拌器设计............................................................................10

3.2.6搅拌轴功率的确定................................................................11

3.2.7设备结构的工艺设计............................................................12

3.2.8竖直蛇管冷却装置设计........................................................12

3.2.9设备材料的选择.....................................................................15

3.2.10发酵罐壁厚的计算..............................................................15

3.2.11接管设计..............................................................................16

4设计结果与讨论........................................................................18

1前言

味精，又名为谷氨酸钠，是烹饪中常用的一种鲜味调味品。

烹调时在菜里或汤里略加少许味精，立刻可使菜肴的味道更佳鲜香浓郁、味美可口。

2004年全球的味精市场约为1700000t，其年增长率预计为4%，2010年已达到2100000t[1]。

由于我国味精产量增加，各项技术指标提高幅度大，产品成本降低，在国际市场上具有较强竞争力，2005年出口味精达100000t[2]。

1909年味精作为商品问世以来已有102年历史[3]。

早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的，自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产[4]。

实际上发酵法在微生物发酵阶段，主要是获得谷氨酸，制造味精是后续加工完成的。

谷氨酸学名是α-氨基戊二酸，结构式为HOOC-CH2-CH2-CH（NH2）-COOH[5]。

谷氨酸在水中溶解度小，但其钠盐溶解度较大[6]。

谷氨酸分子中有两个羧基，一个氨基，具有酸味，中和成一钠盐后，酸味消失而鲜味增加[6]。

当前，我国的味精生产发酵法占统治地位，而发酵生产的发酵罐仍是机械搅拌通风发酵罐，即大家常说的通用罐。

它是利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合，促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵和代谢所需要的氧气。

它主要由罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管、消泡器、人孔、视镜等组成[7]。

现在国内最常用的发酵罐为200~400m3[2]，有关通用式发酵罐的系列尺寸如表1-1所示。

表1-1通用发酵罐的系列尺寸

公称容积

罐内径

圆柱高

封头高

罐体总高

封头容积

圆柱部分容积

50L

320mm

640mm

105mm

850mm

6.3L

52L

100L

400mm

800mm

125mm

1050mm

11.5L

200L

500mm

1000mm

150mm

1300mm

21.3L

197L

500L

700mm

1400mm

200mm

1800mm

54.5L

540L

1.0m3

900mm

250mm

2300mm

0.112m

1.14m3

5.0m3

1500mm

3000mm

3800mm

0.487m

5.3m3

10m3

3600mm

475mm

4550mm

0.826m

9.15m3

20m3

4600mm

615mm

5830mm

1.76m3

19.1m3

50m3

3100mm

6200mm

815mm

7830mm

4.2m3

46.8m3

100m3

4000mm

8000mm

1040mm

10080mm

9.02m3

200m3

5000mm

10000mm

12600mm

16.4m3

197m3

不计上封头的容积

全容积

搅拌桨直径

搅拌转数

电动机功率

搅拌轴直径

冷却方式

58.3L

64.6L

112mm

470r/min

0.4kW

25mm

夹套

112L

123L

135mm

400r/min

218L

239L

168mm

360r/min

0.6kW

595L

649L

245mm

265r/min

1.1kW

35mm

1.25m3

1.36m3

315mm

220r/min

1.5kW

5.79m3

6.27m3

525mm

160r/min

5.5kW

50mm

9.98m3

10.8m3

630mm

145r/min

13kW

65mm

20.86m3

22.6m3

770mm

125r/min

23kW

80mm

列管

51m3

55.2m3

110r/min

55kW

110mm

109m3

118m3

1350mm

Δ

213m3

230m3

1700mm

近几年，随着味精生产的不断发展，产量迅速增加，生产规模不断扩大，作为发酵生产最关键的设备——发酵罐也在不断向大型化的方向发展。

在发酵设备向大型化发展的同时，人们更加重视对设备结构上的改进。

通过改进设备，增强了设备性能，降低造价，节约能源，提高了效益。

应用新的现代化技术成果来提高设计水平，增加技术含量，不断改进发酵罐的结构设计是现在和今后的发展趋势。

我国独立研发设计的790m3超大型发酵罐2006年已成功投产，该设备由沈阳宏成生物工程技术研发中心设计的，这是至今国内外最大容积的谷氨酸发酵罐[2]。

此设备充分考虑了传质。

传热、溶氧、功耗、细菌生长和发酵水平诸多因素。

该设备投产、运行稳定，控制性能好，发酵产酸率和转化率都比较高。

2设计理念与方案

本任务书拟选择味精发酵生产中最关键的设备，发酵罐作为设计主题，并以年产2万吨为规模进行模拟设计，并决定选用历史比较悠久，资料较齐全的机械搅拌通风发酵罐，作为任务书的主要设计目标

根据常识，一个良好的发酵罐应满足下列要求：

①结构严密，经得起蒸汽的反复灭菌，内壁光滑，耐腐性好，以利于灭菌彻底和减小金属离子对生物反应的影响；

②有良好的气-液-固接触和混合性能以及高效的热量、质量、动量传递性能；

③在保持生物反应要求的前提下，降低能耗；

④有良好的热量交换性能，以维持生物反应最是温度；

⑤有可行的管道比例和仪表控制，适用于灭菌操作和自动化控制。

发酵罐的设计与选型，除了计算发酵罐罐体的尺寸、各部结构、搅拌功率、壁厚和容积等，还应该绘出发酵罐结构图和发酵设备图。

根据以上思路，初步考虑任务书进行过程可以分为三个阶段：

第一阶段：

查阅资料确定谷氨酸的生产工艺流程并初步考虑发酵罐及相关设备轮廓。

第二阶段：

任务书进入实行阶段，包括物料衡算、发酵罐选型计算以及绘图等。

第三阶段：

完善任务书和数据阶段。

3任务书设计主体

3.1谷氨酸生产工艺流程、工艺技术指标及基础数据

3.1.1.谷氨酸发酵工艺流程示意图

谷氨酸发酵采用淀粉原料，双酶法糖化，中初糖发酵流加高糖，等电点-离子交换法提取的工艺。

其工艺流程示意图如图3-1所示。

空气

菌种

淀粉

高效前置过滤器

斜面培养

调浆

空气压缩机

摇瓶扩大培养

喷射液化

除铁

离心

沉淀

冷却

种子罐扩大培养

过滤

淀粉水解糖

丝网分离器

脱色

↓

过滤除菌

浓缩结晶

配料

干燥

发酵

粉碎

等电点调节

母液

粗谷氨酸

成品味精

离子交换处理

溶解

粗谷氨酸溶液

中和制味精

图3-1谷氨酸精制生产总工艺流程图

3.1.2工艺技术指标及基础数据

（1）.主要技术指标表

表3-2主要技术指标

指标名称

单位

指标数

生产规模

t/a

20000（味精）

生产方法

采用淀粉原料，双酶法糖化，中初糖发酵流加高糖，等电点-离子交换法提取的工艺

年生产天数

d/a

300

产品日产量

t/d

66.67

产品质量

纯度99%

发酵周期

h

41

淀粉糖化转化率

%