华南理工大学发酵工厂设计第五章 工艺计算
发酵厂设计任务书
一．啤酒工厂设计(重点为糖化，发酵车间)基础数据：生产规模：50，000吨／年(或100，000吨／年) 产品规格：12度(或10度)淡色啤酒生产天数：300天／年原料配比：麦芽：大米=70：30原料利用率：98％麦芽水分：6％；大米水分：12％无水麦芽浸出率78％；无水大米浸出率：90％啤酒损失率(对热麦汁)：冷却损失：7％；发酵损失：1.5％；过滤损失：1.5％：装瓶损失：2％；总损失：12％糖化次数：生产旺季(150天) 8次／天生产淡季(150天) 4次／天工艺指标：由具体指导老师下达。
设计内容：1．根据以上设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与论证。
2．工艺计算：全厂的物料衡算；糖化车间的热量衡算(即蒸汽耗量的计算)；水用量的计算；发酵车间耗冷量计算。
3．糖化车间、发酵车间设备的选型计算：包括设备的容量，数量，主要的外形尺寸。
4．选择其中某一重点设备进行单体设备的详细化工计算与设计。
设计要求：1．根据以上设计内容，书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P．254车间初步设计说明书的编写要求书写)。
2．完成图纸两张(1号图纸)：全厂工艺流程图(初步设计阶段)，重点单体设备总装图。
二、酒精工厂设计(重点为蒸煮糖化车间)基础数据：生产规模：20，000吨／年（50，000吨／年）产品规格：国标食用酒精生产方法：以薯干为原料，双酶糖化，连续蒸煮，间歇发酵；三塔蒸馏副产品：次级酒精(成品酒精的3％)杂醇油(成品酒精的O.6％)原料：薯干(含淀粉68％，水分12％)酶用量：高温一淀粉酶(20，000U／m1)：10 U／g原料糖化酶(100，000U／m1)：150 U／g原料(糖化醪)300 U／g原料(酒母醪)硫酸铵用量：7kg／吨酒精硫酸用量：5kg／吨酒精蒸煮醪粉料加水比：1：2.5发酵成熟醪酒精含量：11％(V)酒母醪接种量：糖化醪的10％(V)酒母醪的组成：65％为液化蒸煮醪，35％为糖化剂与水发酵罐酒精捕集器用水：发酵成熟醪5％发酵罐洗罐用水：发酵成熟醪的2％生产过程淀粉总损失率：9％蒸馏效率：98％全年生产天数：320天(其他工艺指标由具体指导老师下达。
发酵工程设计概论课件 第五讲
2、 冷麦汁量为：
611.43×（1－0.05）＝580.86 L
3、 发酵液量为： 580.86×（1－0.015）＝572.15 L
二、100千克原料生产12°淡色啤酒的物料衡算
•热麦汁量 •冷麦汁量
•湿麦糟量 •干酵母产量
•发酵液量
•滤过酒量 •成品酒量
•CO2量
•空瓶需用量 •瓶盖需用量 •商标用量
1、 热麦汁量 麦芽收率： 0.75×（1－0.05）×（1－0.0035）＝71.0％ 大米收率：
0.95×（1－0.13）×（1－0.0030）=82.4% 混和原料收率： (0.65×71.0％＋0.35×82.4％)×98.5％＝73.86％ 由上述可知100kg混合原料可制得的12 °热麦汁为： 100×73.86%÷12%＝615.54kg
设CO2在啤酒（发酵液）中溶解度为0.4％，则啤酒中含量为： 572.1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ×0.4％＝2.289 kg 游离的CO2量为： 21.91－2.29＝19.62 kg 20℃时，CO2的密度为1.834 kg/m3,则体积为： 19.62 /1.834＝10.69 m3
10、空瓶需用量：
设损失率为0.5％，选用640 ml的空瓶 552.30 /0.640 ×（1＋0.5％）＝867.3 个 11、瓶盖需用量：
基准。 （2）以加入设备的一批物料重为计算基准。
例：啤酒物料衡算
每批次投料量（年产啤酒20万吨） 设该工厂全年工作日为360天，淡季180天，每天糖化4次； 旺季180天，每天糖化6次，全年总糖化1800次。 每次投料量： 200000×178.91/1800＝19878.89 kg＝19900 kg
发酵工厂设计(Design of Ferment Factory )PPT课件 第五章 设备的设计与选型
（6）搅拌轴功率的计算
（6）搅拌轴功率的计算
1、计算Rem
Rem=D2Nρ/μ D----搅拌器直径 ,D=1.3m N----搅拌器转速，N=95/60=1.58(r/s) ρ----醪液密度，ρ=1050kg/m2
μ----醪液粘度，μ=1.3×10-3Ns/m2 Rem=2.2×106 视为湍流，则搅拌功率准数NP=4.7
面积
二、发酵设备设计与选型的内容（12）
（7）设备的传动搅拌和动力消耗的计算。 （8）设备结构的工艺设计。 （9）支撑方式的计算选型。 （10）壁厚的计算选择。 （11）材质的选择和用量的计算。 （12）其他特殊情况的考虑。
三、计算选型实例
• 对发酵产品要充分了解。产品之间差异大 生产特点、原料性质来源、现阶段生产水平 可能达到的技术经济指标、有效生产天数、 各个环节生产周期 • 一、间歇式发酵设备生产能力、数量和容积 的设计计算 • 二、连续操作设备生产能力、数量和容积的 设计计算
一、专业设备设计与选型的依据
1、工艺计算结果 成品量、物料量、汽、水、空气、冷耗量 2、工艺操作的最适外部条件 温度、压力、真空度等 3、设备的构造类型和性能
二、设备设计与选型的程序和内容（12）
（ 1 ）设备所负担的工艺操作任务和工作性质、 工作参数等的确定。 （2）不同型号设备的特点和性能评价。 （3）设备生产能力的确定。 使用维修及裕量 （4）设备台数的确定。 换热、过 （5）设备主要尺寸的确定。 滤、干燥 （6）设备化工过程的计算。
• 从投资看，相同规模下，容量大、台数 少优于容量小、台数多。而老厂改造， 就要考虑原有设备利用问题。 • 有时出于工艺的要求以及生化反应和化 学工程学的需要，还要优先考虑对生产 有利的因素，而将设备投资的经济观点 放到次要地位。 • 例如：酒精生产的拌料罐的容积不能过 大，以防止原料中因酶的作用而转化出 过多的糖；好气发酵设备要求有一定的 高径比；啤酒大罐发酵时要求15h之内满 罐等。
精选华南理工大学发酵工厂设计第六章设备的设计与选型
1．间歇操作设备生产能力的确定生产能力的表示方法，一般为t／(罐·批)或m3／(罐·批)。例如3000t／a味精厂选容积为100t的发酵罐，其生产能力为：100×70％×15％×48％×80％×112％ (1-1％)＝4.47[t／(罐·批)]100——发酵罐容积(t) 15％——发酵初糖浓度70％——填充系数 48％——发酵转化率80％——提取率 112％——精制收率1％——染菌率
平板式换热器
平板式换热器简称板式换热器，是由一组长方形的薄金属板平行排列，加紧组装于支架上而构成。两相邻板片的边缘衬有垫片，压紧后板间形成密封的流体通道，且可用垫片的厚度调节通道的大小。每块板的四个角上，各开一个圆孔，其中有一对圆孔和一组板间流道相通，另外一对圆孔则通过在孔的周围放置垫片而阻止流体进入该组板间的通道。这两对圆孔的位置在相邻板上是错开的以分别形成两流体的通道。冷热流体交错地在板片两侧流过，通过板片进行换热。板片厚度约为0.5~3mm，通常压制成凹凸地波纹状。例如人字形波纹板。增加了板的刚度以防止板片受压时变形，同时又使流体分布均匀，增强了流体湍动程度和加大了传热面积，有利于传热。
2立方米以下的小型发酵罐罐顶和罐身采用法兰连接，大中型发酵罐大多是整体焊接。为了便于清洗，小型发酵罐罐顶设有清洗用的手孔 ，大中型发酵罐则要装设人孔，并在罐内设置爬梯，人孔的大小不但要考虑操作人员能方便进出，还要考虑安装和检修时，罐内最大部件能顺利放入或取出。罐顶还装有 视镜和灯孔以便观察罐内情况，在视镜和灯孔近旁，必要时还装设无菌压缩空气或蒸汽的吹管，用以冲洗玻璃。装于罐顶的接管有：进料口、补料口、排气口、接种口和压力表等，装于罐身的接管有：冷却水进出口、空气进口、温度和其他测控仪表的接口。罐顶上面的排气口位置靠近罐中心的位置。这样，不仅防止或减少气泡的逃逸，而且由于抽吸作用，也减少了泡沫的产生。
发酵工厂设计 第五章 工艺计算
混合物的比热容
C混=(WaCa+WbCb+WcCc)/(Wa+Wb+Wc) 薯干的比热容可根据绝干谷物+水计算出。 蒸煮醪的比热容可根据薯干+水计算出。 c、喷射液化器后蒸煮醪量为： W7=10950+10950×3.62×(88-50)
÷(2748.9-88×4.18)=11583 （kg） d、液化维持罐后的蒸煮醪量为
17.47+1.73+0.684=19.884（kg）
（三）3000吨/年味精厂发酵车间的物料衡算 1、示意图 2、工艺技术指标和基础数据 3、计算基准：1000公斤味精（99.5%） 4、谷氨酸发酵车间的物料衡算
发酵液量： 1000×99.5%÷112%÷80%÷48%÷99% ÷150 =15.58（m3） 发酵液需糖量：
品或原料为计算基准，常用于间歇操作过 程及设备的计算；
• 以加入设备的一批物料量为计算基准，常
用于间歇操作过程及设备的计算；
6、进行物料衡算，部分计算要与热量衡算联 立求解；
7、填表及绘制物料流程图
二、主要技术经济指标的确定
单耗：生产1000公斤产品的原材料、水、 电、煤、蒸汽、空气、制冷量消耗定额。 是计算产品生产成本的基础数据。
Q1=（5421.5+9831.15）×4.2 ×（50-18 ） =488073.6（kJ）
2、糊化锅内的耗热量Q2 （1）糊化锅升温至100℃耗热量Q2′
米醪比热容：
c米醪=(G大米c大米+ G麦芽c麦芽+ G水c水)/
(G大米+ G麦芽+ G水)=3.76 [kJ/(kg·K)] 米醪的初温：
酒花用量： （574/504.4）×100×0.2%=0.228（kg ）
醋酸发酵设备设计
目录引言 (1)1工艺流程的确定 (2)1.1工艺路线 (2)1.2 流程确定 (2)2醋酸发酵 (2)2.1 醋酸发酵步骤 (2)3设备的选择 (3)3.1操作参数的确定 (3)3.2 物料衡算 (3)3.3 设备的选择 (3)4结论 (5)参考文献附录附录1 食醋生产工艺流程示意图附录2 机械搅拌通风发酵罐引言食醋发酵是继酒精发酵之后，在醋酸菌氧化酶的作用下，生成醋酸的过程。
食醋原料，按照工艺要求一般可以分为主料、辅料、填充料和添加剂四大类。
主料大致是含淀粉、含糖、含酒精的三类物质。
本设计对醋酸生产的发酵车间进行了工艺计算和设备选型。
性能：味酸、甘，性平。
归胃、肝经。
能消食开胃，散淤血，止血，解毒。
因原料和制作方法的不同，醋的成品风味迥异。
醋是用得较多的酸性调味料。
每100mL醋中的醋酸含量，普通醋为3.5g以上，优级醋为5g以上。
食醋品种虽然繁多、工艺条件各具特色，但食醋酿造的基本工艺流程包含淀粉糖化、酒精发酵和醋酸发酵三个阶段。
具体工艺流程如下：大米—糖化—酒精发酵—醋酸发酵。
食醋酿造工艺中的醋酸发酵阶段需要的发酵罐。
关键词：食醋、发酵罐、深层发酵。
1 工艺流程的确定1.1工艺路线食醋生产工艺流程：碎大米→浸泡→磨浆→调浆→液化→糖化→冷却→酒精发酵→酒醪→醋酸发酵→醋醪→压滤→消毒→成品醋酸发酵流程：菌种试管斜面接种培养 --—> 大三角瓶纯种扩大培养 --—> 醋酸菌种子液态培养1.2 流程确定1.2.1食醋工艺流程的主要仪器：1锤式粉碎机、2螺旋输送器、3调浆罐、4粉浆高位槽、5液化罐、6糖化罐、7补糖罐、8酒精发酵罐、9醋酸种子罐、10鼓风机、11空气过滤器、12机械搅拌发通风酵罐、13板框压滤机、14滤液配兑池、15贮存罐。
1.2.2 食醋工艺的生产原料消耗及产物（1）原料：大米（2）水（3）糖化选择黑曲霉成品为食醋副产物为醋渣2醋酸发酵2.1醋酸发酵步骤向酒精发酵醪中接入醋酸菌，在适宜的条件下，乙醇经醋酸菌的作用氧化为乙酸的过程称为醋酸发酵，它是酿醋的主要环节，直接影响到食醋的产量与食醋的风味。
年产5000t柠檬酸发酵车间工厂设计课程设计报告
课程设计报告题目：5000吨柠檬酸发酵（工厂）设计学院食品科学与工程学院专业生物工程班级组长组员指导老师2011年12月28日目录第一章总论 .............................. 错误！未定义书签。
1.1项目提要.............................. 错误！未定义书签。
1.2项目责任单位及法人代表简介 ............ 错误！未定义书签。
1.3项目技术依托单位简介 .................. 错误！未定义书签。
1.4项目建设目标 .......................... 错误！未定义书签。
1.5项目区组成、规模与地点 ................ 错误！未定义书签。
1.6项目技术辐射层次、内容及规模 .......... 错误！未定义书签。
1.7主要建设内容及规模 .................... 错误！未定义书签。
1.8投资估算与资金筹措 .................... 错误！未定义书签。
1.9投资效益及评价 ........................ 错误！未定义书签。
1.10可行性研究报告编制依据 ............... 错误！未定义书签。
1.11可行性研究报告编制范围 ............... 错误！未定义书签。
1.12可行性研究结论 ....................... 错误！未定义书签。
第二章项目背景与必要性..................... 错误！未定义书签。
2.1项目背景.............................. 错误！未定义书签。
2.2建设的必要性 .......................... 错误！未定义书签。
第三章市场分析 ............................ 错误！未定义书签。
第四章项目区概况及项目保证条件............. 错误！未定义书签。
发酵工厂工艺设计论文 ppt课件
3、总平面设计的基本要求： 1. 符合生产流程的要求 2. 生产主厂房布置厂区中心地带 3. 地区主风向的影响 4. 人流货流通道分开，避免交叉 5. 遵从城市规划的要求 6. 符合国家有关规范和规定
4、一般工厂组成：
（1）生产车间 ：生产成品或半成品的厂内所有工 艺生产主要工序部门。
（2）辅助车间：协助生产车间正常生产的各生产 部门。
第二节工艺流程的设计步骤
1、工艺流程设计的步骤 1）、生产工艺流程示意图 这个阶段是定性表明原料转变成产品的路线和顺序、应用 过程及设备。生产工艺流程草图一般由物料流程、图例、标 题栏三部分组成．可以用简单设备流程图表示或文字示意图 表示。
一般在编制设计方案时，生产方法和生产规模确定后就可以考 虑设计并绘制生产工艺流程示意图。在物料衡算前，应了解 经过哪些单元操作和确定何种操作方式。一般工艺流程部分为 五个重要部分，即：原料预处理、发酵过程、产物的后处 理（分离纯化）、三废处理、配套工程。
(1)平面布置：在考虑适应厂区地形的同时，合理地安排全厂 的每个厂房、构筑物、原料堆场、道路、工程管线及绿化、 美化环境设施等在厂区平面上的相对位置，使其适应生产工 艺流程的要求，以及各个车间配合的需要。
(2)竖向布置 ：以工艺为主体，决定建、构筑物的设计标高， 使之互相协调，解决地形起伏和雨水排除问题，并据此确定 填土和挖土方的工程量。主要目的是既要工艺流程合理顺畅， 又要节省土方量，节约投资。 (3)运输设计 ：确定厂内、外的运输方式，并据此进行道路、 铁路(厂内专用线)以至码头等的设计。 (4)管线综合布置 ：工艺和水、电、汽等各种工程管线的设 计应分别由各部门的专业设计人员负责。但为了合理地布置 这些管线，在总平面设计时，必须根据地上、地下各种管线 的特点来综合地规定它的标高、位置和占地宽度，使之相互 协调，布置得合理而又经济。 （5）绿化设计：主要包括绿化方式选择、绿化区布置
华南理工大学发酵工厂设计工厂总平面设计final
要求和特点，结合厂址自然条件及施
工技术水平将水平向与竖向平面布置
的优点协调结合，使得总平面布置既
有明显厂区划分，又使建、构筑物疏
密合理，既有建筑物的悬殊标高,又有
防火卫生和通风采光的妥善处理。这
种布置形式在我国近期的发酵工厂设
计已成为主要的开展趋势。
3.总平面布置的有关内容
现以啤酒工厂的总平面设计为例，来说明总 平面布置的有关内容。 啤酒厂的特点
第二节 发酵工厂总平面布置的形式
一、工厂组成与厂区的划分 二、建、构筑物的布置位置 三、总平面布置的形式分类建筑物的布 置位置
一、工厂组成与厂区的划分
1.工厂组成
• 生产车间 • 辅助车间 • 动力车间 • 行管部门 • 运输设施和各类地上地下工程管网 • 职工宿舍
一般生物药厂或发酵工厂的车间主要分为
青岛啤酒厂前区
青岛啤酒厂区南门
国家有关标准和规定
➢?工业企业设计卫生标准? ➢ ?建筑设计防火标准? ➢?厂矿道路设计标准? ➢?工业企业采暖通风和空气调节设计标准? ➢?工业锅炉房设计标准? ➢ ?工业“三废〞排放试行标准规定? ➢?工业与民用通用设备电力装备设计标准? ➢…….
例 : 制药厂总平面设计原那么
一、 总平面设计的内容
2.竖向布置
竖向布置就是与平面设计相垂直方向的设计
根据地形、工艺要求确定厂区建、构筑物、道 路、沟渠、管网的设计标高，使之相互协调，并 充分利用厂区自然地势地形，减少土石方挖填量， 使运输方便，排水顺利。
一、 总平面设计的内容
3.运输设计
选择厂内外运送方式，分析厂内 外输送量及厂内人流、物流组织管理 问题。
• (4)总平面设计应充分考虑地区主导风向的 影响，主风向可以从气象部门编制的各地 风玫瑰图查得。发酵工厂菌种各异，应防 止环境染菌。生产区应处在生活区的下风 向，卫生要求高的车间应处在上风向。
发酵工厂设计
一、项目简介：
年产40吨美伐他汀的发酵车间，菌种为桔青霉，按55m3共4台发酵罐计算，发酵周期10天，每月放罐12批，每批放罐44m3,8g/L,发酵352kg/批,提取总收率80%,产品281.6kg/批，每月放罐12批，3379.2kg/月，年产量40.55吨。
设计建筑总面积3192m2,大楼一共有四层，一、二和四层高4m,三楼高3m。
二、工艺流程示意图：
培养液
三、物料衡算：
四、主要设备一览表：
五、带控制点流程图:
接旋风分离器
通高温蒸汽灭菌
加水和甘油给补料
罐
加抱子、原料给种子
罐
n通无菌
空气
加原料
和水
通无菌空气的管道未画出，一、二楼高4m ,三楼高5m,地下深6.5m 。
六、车间各楼层平面布置图：
041
女更衣室
气
理
辑落车间维修
UJ
o O
加
Q0
空处 一层
S g
配电室
楼梯间
二层
三层
贮物间—
二■1会议室
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配
电
空
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-1
女厕
所
.■
无菌室
男休息室办公室办公室楼
梯
间
-
「
男
厕
所
一
14000400060006D0060006000
四层
此楼一、二、四层高4m,三楼高5m,配料罐贯穿地下和一层，补料罐、旋风分离器在楼外，种子罐在三层，发酵罐贯穿一到三层。
七、种子无菌室平面布置图：3000 洁具清洗。
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• (3)加热设备耗热量Q5
为了简化计算，忽略设备不同部分的温度差异， 则： Q5＝Gc(t2－t1) 式中G——设备总质量(kg) c——设备材料比热容[kJ／(kg· K)] t 1、t2 ——设备加热前后的平均温度(℃)
• (4)气体或蒸汽带出热量Q7
Q7 =ΣG(ct+r) 式中:
G——离开设备的气态物料(如空气、CO2等) 量(kg) c——液态物料由0℃升温至蒸发温度的平均比热容[kJ／ (kg· K)] t——气态物料温度(℃) r——蒸发潜热(kJ／kg)
• 4．收集设计基础数据和有关物化常数需收集的数 据资料包括：生产规模，年生产天数，原料、辅 料和产品的规格、组成及质量等。常用的物化常 数可在相应的化工、生化设计手册中查到。 • 5．确定工艺指标及消耗定额等设计所用的工艺指 标、原材料消耗定额及其他经验数据，可根据所 用的生产方法、工艺流程和设备，对照同类型生 产工厂的实绩水平来确定，这必须是先进而又可 行的，它是衡量企业设计水平高低的标志。
谢 谢！
• 9．原材料单耗
– (1)主原料(t/t产品) – (3)水(t/t产品) – (5)蒸汽(t/t产品) (2)辅料(t/t产品) (4)电(kWh/t产品) (6)冷量(kJ/t产品) (2)材料费 (4)建筑工程费 (6)其他
• 10．总投资(万元)
– (1)设备价值 – (3)运杂费 – (5)工资
• 11．劳动生产率
– (1)生产人员 (2)商品产值(万元) – (3)全员劳动生产率[万元／(人· a)] – (4)工人实物劳动生产率[t／(a· 人)]
• 12．单位成本(元／t) • 13．利润
– (1)单位产品利润(元／t) – (2)总利润(万元／a)
• • • •
14．投资回收年限(a) 15．全厂设备总重量(t) 16．全厂主要管件、管材总重(t) 17．钢铁、水泥、木材单耗
• Σ Q出 = Q4+ Q5+ Q6+Q7
• • • • Q4——物料带出的热量(kJ) Q5——加热设备需要的热量(kJ) Q 6 ——加热物料需要的热量(kJ) Q7——气体或蒸汽带出的热量(kJ)
• 3．搜集数据
– 物料量、工艺条件以及必需的物性数据等。数据可以从专门手册 查阅，或取自工厂实际生产数据，或根据试验研究结果选定。
(二)热量衡算的方法和步骤
• 热量衡算也可作全过程的或单元设备的热量衡算。以单元 设备的衡算为例具体的方法和步骤如下： • 1．画出单元设备的物料流向及变化的示意图。 • 2．分析物料流向及变化，写出热量衡算式：
∑Q入= ∑Q出+ ∑Q损
ΣQ入 =Q1+Q2+Q3
Q1： 物料带入的热量(kJ) Q2：由加热剂(或冷却剂)传给设备和所处理的物料的热量(kJ) Q3：过程的热效应，包括生物反应热、搅拌热等(kJ)
第三节 水平衡计算
• 水衡算是在完成主要物料衡算的基础上与热量衡 量同时展开的。水衡算的方法与步骤和物料衡算 类似。注意的问题：
– (1)发酵生产工艺中，需用水的过程一般包括原料处理 、培养基配制、半成品的洗涤、冷却过程、设备和管 道的清洗等。 – (2)生产工艺、设备或规模不同，生产过程用水量也随 之改变，有时差异还很大。即便是同一规模、工艺也 相同的厂，单位成品耗水量往往也大不相同。所以在 工艺流程设计时，必须妥善安排，合理用水，尽量做 到一水多用和循环使用。
第五章 工艺计算
第一节 物料平衡计算
• 一、物料衡算的意义、方法和步骤
物料衡算是工艺计算的基础，在整个工艺计算中开始得最 早，最先完成。当生产方法确定并完成了工艺流程示意图 设计后，即可进行物料平衡计算。
(一)物料衡算的意义
• 物料衡算：根据质量守恒定律，引入系统 或设备的物料质量Gm，等于输出系统或设 备的物料（常为产物）的质量Gp和物料损 失量Gw之和，即： • Gm＝Gp＋Gw
• 7．由已知数据，根据Gm＝Gp＋Gt进行物料衡算。
– 根据物料衡算式和待求项的数目列出数学关联式，关 联式数目应等于未知项数目。当关联式数目小于未知 项数时，可用试差法求解。
• 8．校核与整理计算结果，列出物料衡算表
– 在整个物料衡算过程中，对主要计算结果都必须认真 校核，确保无误。发现差错，必须及时重算更正，以 免错误延续，导致大量返工重算，甚至延误设计进度。 最后，把整理好的计算结果列成物料衡算表。
• 9．绘出物料流程图
– 根据计算结果绘制物料流程图。物料流程图要作为正 式设计成果，编人设计文件，以便于审核和设计施工。 – 最后，经过各种系数转换和计算，得出原料消耗综合 表和排出物综合表
二、主要技术经济指标的确定 (一)技术经济指标确定的意义
• 技术经济指标是衡量工厂设计的合理性和先进性的主要依 据。先进的、合理的技术经济指标是工厂建设成功的基础。 • 物料衡算和能量衡算是确定生产过程技术经济指标的关键 数据。通过生产全过程的总物料衡算、能量衡算和各阶段 的物料衡算、能量衡算，就可以求出：
– (1)生产1000kg成品或半成品的原材料消耗定额及原料总回收率。 – (2)生产1000kg成品所产生的排出物，包括副产物、废水、废气、 废渣等。 – (3)生产1000kg成品的水、蒸汽、空气及冷量等消耗定额以上三项， 通常构成了产品单位成本的主要部分。
(二)主要技术经济指标内容
• • • • • • • • 1．生产规模(t/a) 2．生产方法 3．生产天数(d/a) 4．产品日产量(t/d) 5．产品年产量(t/a) 6．副产品年产量(t/a) 7．产品质量 8．总回收率(％)
第二节热量平衡计算
• 一、热量衡算的意义、方法和步骤
(一)热量衡算的意义
• (1) 计算生产过程能耗定额指标。可对工艺设计的 多种方案进行比较，以选定先进的生产工艺；或 对已投产的生产系统的生产过程的经济合理性、 过程的先进性进行分析，并找出存在的问题，提 出改造或革新的措施。 • (2)热量衡算的数据是设备选型、确定台数的依据 。 • (3)热量衡算是组织和管理、生产、经济核算和最 优化的基础。
• 4．确定合适的计算基准
– 在热量衡算中必须选准一个设计温度，且每一物料的进出口基准 态必须一致。通常，取0℃为基准温度可简化计算。
• 5．进行具体的热量计算 • (1)物量带入的热量Q 和带出热量Q 可按下式计算：
Q = ΣGct
G——物料质量(kg) c——物料比热容[kJ／(kg· K)] t——物料进入或离开设备的温度(℃)
• (6)加热物料需要的热量Q6
Q6＝Gc(t2—ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1) 式中G——物料质量(kg) c——物料比热容[kJ／kg· K)] t 1、t2 ——物料加热前后的温度(℃)
• (7)加热(或冷却)介质传入(或带出)的热量Q2
– Q2称为有效热负荷。若计算出的Q2为正值，则 过程需加热；若Q2为负值，则过程需从操作系 统移出热量，即需冷却。根据Q2来确定加热(或 冷却)介质及其用量。
• (2)过程热效应Q3
– 主要有发酵热Q B、搅拌热Qs和状态热(例如汽 化热、溶解热、结晶热等)： – Q3＝QB＋Qs＋Qλ – 式中QB 发酵热(呼吸热)(kJ) – Qs＝3600Pη (kJ) 其中P为搅拌功率(kW)，η为搅 拌过程功热转化率，通常，η＝92％。 – Q λ=Gλ, G为状态改变的质量，λ为潜热。
第四节 耗冷量计算
• Q＝Qt＋Qnt 其中：Qt ——工艺耗冷量，Qt＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4 式中： Q1——培养基等物料和发酵罐体冷却至操作温度的耗冷量； Q 2 ——发酵热 Q3——种子培养耗冷量 Q 4 ——工艺用无菌水的冷却耗冷量 Qnt ——非工艺耗冷量
第五节 无菌压缩空气消耗量计算
• 此法则，既适于单元操作过程，也适于整 个生产过程；既可进行总物料衡算，也可 对混合物中某一组分作部分物料衡算。
(二)物料衡算的方法和步骤
• 1．弄清题意和计算的目的要求——充分了解物料衡算的 目的要求，决定计算方法。 • 2．绘出物料衡算流程示意图——使用框图和线条图表示 系统。把主要物料和辅助物料都在图上标清楚，并尽可能 标出各物料的流量、组成、温度和压力等参数。 • 3．写出生物反应方程式——根据工艺过程发生的生物反 应，写出主反应和副反应的方程式。对复杂的反应过程， 可写出反应过程通式和反应物组成。副反应很多，可把所 占比重很小的副反应略去。对那些产生有毒物质或明显影 响产品质量的副反应，其量虽小，但不能忽略。
• 6．选定计算基准 • (1)以单位时间产品量或单位时间原料量作为计算 基准。这类基准适用于连续操作过程及设备的计 算。 • (2)以单位重量、单位体积或单位摩尔数的产品或 原料为计算基准。对于固体或液体常用单位质量(t 或kg)，对于气体常用单位体积或单位摩尔数(L， m3或mol)，热量一般以焦耳为单位(J)。 • (3)以加入设备的一批物料量为计算基准。
• (5)设备向环境散热Q8
为了简化计算，假定设备壁面的温度是相同的，则： 式中F——设备总表面积(m2)
F——设备总表面积(m2) αT——壁面对空气的联合给热系数[W／(m2· ℃)] tw——壁面温度(℃) ta——环境空气温度(℃) τ——操作过程时间(s)
αT的计算： ①空气作自然对流， αT ＝8＋0.05tw ②强制对流时， α ＝5.3＋3.6W(空气流速W＝5m／s) 或αT ＝6.7W0.78（W＞5m／s)