三万吨味精发酵工厂设计包括物料衡算热量衡算和设备选型

年产3万吨谷氨酸发酵罐的设计

目录

前言

第一章年产3万吨谷氨酸的发酵罐

2.1 生产规模及计算

2.2通用发酵罐的系列尺寸

2.3发酵罐主要设计条件

2.4 发酵罐的型式

2.5发酵罐的用途

2.6冷却水及冷却装置

2.7设计压力罐内0.4MPa；夹套0.25 MPa

第二章谷氨酸生产工艺流程

3.1谷氨酸发酵工艺技术参数

3.2谷氨酸生产原料及处理

3.3谷氨酸生产工艺流程图

第三章工艺计算

4.1主要工艺技术参数

4.2总物料衡算

第四章发酵罐选型及工艺计算

5.1 发酵罐空罐灭菌蒸汽用量计算

5.1.1发酵罐体加热用蒸汽量

5.1.2 填充发酵罐空间所需蒸汽量

5.1.3 灭菌过程的热损失

5.1.4 灌壁附着洗涤水升温所需蒸汽量

5.2发酵罐的设计与选型

5.2.1发酵罐的选型

5.2.2生产能力，数量和容积的确定

5.2.3主要尺寸的计算

5.2.4冷却面积的确定

5.2.5 搅拌器的设计

5.2.6搅拌器功率的确定

5.2.7设备结构的工艺设计

5.2.8竖直蛇管冷却装置设计

5.2.9设备材料的选择

5.2.10发酵罐厚壁计算

5.2.11接管设计

第六章发酵罐设计图

第一章前言

谷氨酸是一种氨基酸, 其用途非常广泛,可用于食品、医学、化妆品等。谷氨酸生产，始于1910年日本的味之素公司用水解法生产谷氨酸。1956年日本协和发酵公司分离得到谷氨酸棒杆菌，使发酵法生产谷氨酸成为可能，由于发酵法生产氨基酸具有生产能力大、成本低、设备利用率高等特点，使氨基酸工业得到突飞猛进的发展[1]。我国1958年开始研究，1965年在上海天厨味精厂投产。目前我国谷氨酸的年产量已达170万吨，产销量占世界第一位[2]。经过几十年的发展，在该行业诸多工程人员的努力研究下，使我国谷氨酸生产四大收率指标（糖化收率、发酵糖酸转化率和产酸率、提取收率、精制收率）均达到历史最好水平。其质量已达国际领先水平。但是，在谷氨酸生产中仍然存在原料利用率低，生产成本高，自动化控制水平低，环境污染日趋严重等问题。因此，目前对谷氨酸行业的研究方向主要集中在提高自动化生产程度，改进生产工艺，处理三废，解决环境污染等方面。

第二章年产3万吨谷氨酸的发酵罐

2.1生产规模及计算

2.1.1生产规模：年产3万吨谷氨酸

2.1.2生产规格：纯谷氨酸

2.1.3生产制度：全年生产日320天；2~3班作业，连续生产。

2.1.4生产能力

日产量：30000t÷320d=93.75t／d

发酵周期：48h(包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间)

发酵罐个数：

需要200 m3发酵罐25个

2.2 通用发酵罐的系列尺寸

表--通用发酵罐的系列尺寸

2.3发酵罐主要设计条件

表-发酵罐主要设计条件

项目及代号参数及结果备注

发酵产品谷氨酸

工作压力0.4MPa 由任务书确定

设计压力0.4MPa 由任务书确定

33℃根据任务书选取发酵温度

（工作温度）

设计温度150℃由工艺条件确定

冷却方式列管冷却由工艺条件确定

发酵液密度3

ρ由工艺条件确定

=

1080m

Kg

/

发酵液黏度2

3/

μ由工艺条件确定

⨯

=-

s

N•

10

0.2m

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

2.4 发酵罐的型式

机械搅拌通风发酵罐

①高径比：H/D=1.7-4.0

②搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器,D

i :d

i

:L:B=20:15:5:4

③搅拌器直径：D

i

=D/3

④搅拌器间距：S=（0.95-1.05）D

⑤最下一组搅拌器与罐底的距离：C=（0.8-1.0）D

⑥挡板宽度：B=0.1D，当采用列管式冷却时，可用列管冷却代替挡板

2.5发酵罐的用途

用于谷氨酸生产的各级种子罐或发酵罐，有关设计参数如下：

①装料系数：种子罐0.50-0.65

发酵罐0.65-0.8

②发酵液物性参数：密度1080kg/m3

粘度2.0×10-3N.s/m2

导热系数0.621W/m.℃

比热4.174kJ/kg.℃

③高峰期发酵热3-3.5×104kJ/h.m3

④溶氧系数：种子罐5-7×10-6molO

2

/ml.min.atm

发酵罐6-9×10-6molO

2

/ml.min.atm

⑤标准空气通风量：种子罐0.4-0.6vvm

发酵罐0.2-0.4vvm

2.6冷却水及冷却装置

冷却水：地下水18-20℃

冷却水出口温度：23-26℃