年产2万吨谷氨酸发酵工厂的初步设计 推荐

长江师范学院年产2万吨谷氨酸厂发酵罐设计说明书设计人: 龙丹学号: 200909021120班级: 2009级生物工程1班设计时间:2011.12.5~12.25指导老师: 陈今朝成绩:目录1 前言 (1)2 设计理念与方案 (3)3 任务书设计主体 (4)3.1谷氨酸生产工艺流程、工艺技术指标及基础数据 (4)3.1.1谷氨酸发酵工艺流程示意图 (4)3.1.2工艺技术指标及基础数据 (5)3.1.3 谷氨酸发酵车间的物料衡算 (5)3.1.4 20000 t/a谷氨酸厂发酵车间的物料衡算表 (7)3．2 发酵罐的设计与选型 (8)3．2．1发酵罐的选型 (8)3．2.2 发酵罐的生产能力、容积及个数的确定 (8)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]。

长江大学课程设计任务书学院（系）生命科学学院专业生物工程班级学生姓名指导教师/职称夏帆/高级工程师1.设计题目：年产***万吨谷氨酸发酵车间设计2.设计起止时间：2010年11月18日～2010年12月20日3．设计所需资料及原始数据（指导教师选定部分）①《发酵工厂工艺设计概论》②厂址自然资源条件③谷氨酸生产工艺④谷氨酸生产主要技术经济指标4．设计应完成的主要内容（1）工艺流程的选择、设计及论证。

（2）物料、热量衡算。

（3）车间的设备选型和设备计算（4）工厂总平面图绘制、车间平面布置图绘制5．设计的目标及具体要求目标：设计年产***万吨谷氨酸发酵车间、工艺先进、节能降耗具体要求：本设计在确定工艺流程和选择设备时，在工艺上力求其合理性和先进性，在设备上尽量选用先进的生产设备，做到技术上先进，生产过程机械化、自动化，减轻繁重的体力劳动，提高劳动生产率。

尽量采用已成熟的生产技术和设备，使建厂后即能顺利投产，并能达到设计能力。

经济上合理，因地制宜，管理方便，合理降低能耗，保护环境。

6、完成设计所需的条件及上机时数要求①工具书《发酵工厂工艺设计概论》；《化工原理》；《AutoCAD2002应用程序》；《白酒工业手册》；《酿酒工艺与设备选用手册》。

②资料来源图书馆，中国期刊网（CNKI），Springer外文期刊网，指导老师提供③设计基础（1）认真学习了《发酵工厂工艺设计概论》，并了解工厂车间设计的基本步骤和方法。

（2）仔细研究了所查阅的资料并进行整理分类。

（3）指导老师提供一些基础资料。

任务书批准日期年月日教研室(系)主任(签字)任务书下达日期年月日指导教师(签字)完成任务日期年月日学生（签名）。

目录工艺计算 (1)1. 基础数据 (1)2. 生产能力 (1)设备设计计算 (2)1. 发酵罐容量和个数的确定 (2)①发酵罐容量的确定 (2)②发酵罐个数的确定 (2)2.主要尺寸计算 (2)①筒体以及封头的计算 (2)②冷却面积的确定 (3)③搅拌器设计 (3)④搅拌轴功率的确定 (3)3.设备结构的工艺设计 (4)①空气分布器 (4)②挡板 (4)③密封方式 (4)④冷却管布置 (4)I最高热负荷下的耗水量W (4)II 冷却管组数和管径 (5)Ⅲ冷却管总长度L计算 (5)Ⅳ每组管长L0 (5)Ⅴ每组管子圈数n0 (6)Ⅵ校核布置后冷却管的实际传热面积 (6)⒋设备材料的选择 (6)⒌接管设计 (7)①接管直径的确定 (7)计算结果汇总 (8)心得体会 (9)参考文献及资料 (10)工艺计算1. 基础数据生产规模：20000t/a味精发酵生产天数：300天发酵周期：40h每生产1000kg纯度为100%的味精需要浓度为15%的糖液16.15m3 2. 生产能力产量20000t/a = 66.7t/d为了便于计算，实际取67t/d的产量来计算，则年产量为20100t/a 15%的糖液消耗量V糖为：324615m3/a = 1082.05m3/d设备设计计算1. 发酵罐容量和个数的确定①发酵罐容量的确定若取发酵罐的填充系数Φ=80%，则每天需要发酵罐总容量我V0为：V0 =V糖／Φ=1082.05／80% = 1352.5625m3现选用公称容量为200m3的机械搅拌通风发酵罐，其全容量为230m3②发酵罐个数的确定每天需要230m3发酵罐的个数N0为：N0=1352.5625／230 = 6 （个）总共需要发酵罐的个数：N1=(1352.5625×40)／(230×24) = 10 (个)每天应有6个发酵罐出料，每年工作300天，实际产量验算：230×80%×6×300/16.15 = 20508 (t)设备富裕量为：（20508－20100)／20100 = 2% ，能满足生产要求。

年产20000吨发酵乳品制品工厂设计(二)一、工厂规划和布局本文是关于年产20000吨发酵乳品制品工厂设计的第二部分，主要讨论工厂的规划和布局。

为了提高生产效率和产品质量，我们需要合理规划工厂的布局，确保各个生产环节的顺畅进行。

首先，我们需要确保工厂的生产线布局合理。

根据产品的工艺流程，我们将生产线划分为以下几个环节：原料接收和储存、发酵、灌装、包装、储存和运输。

每个环节都需要合适的空间和设备来进行操作。

为了节省空间，我们可以采用流水线生产的方式，确保产品顺利地在不同环节之间流通。

此外，我们还应考虑到员工的工作环境和人员流动，合理规划生产线的人员通道和设备间的距离，以提高工作效率。

其次，我们需要考虑工厂的原材料和成品的储存。

酸奶的制作需要使用奶源、发酵剂等原料，在工厂内需要设置原料仓库，确保原料的质量和数量。

成品酸奶制品的储存也是非常重要的，我们需要设置成品仓库，确保成品的质量和销售。

另外，我们需要考虑工厂的配电和排水系统。

工厂需要有稳定的供电和排水系统来保障正常的生产运行。

因此，我们需要规划电力线路和水管的走向，确保工厂内部的设备和仪器都能得到足够的电力供应和水源。

二、环境保护措施为了保护环境和提高工厂的可持续性发展，我们需要采取一系列的环境保护措施。

首先是废水处理。

酸奶生产过程中会产生大量的废水，其中含有乳糖、乳蛋白和脂肪等有机物质和微生物。

为了防止废水对环境造成污染，我们需要建立废水处理系统，对废水进行处理和过滤，去除有机物和微生物，使水质达到国家规定的排放标准。

其次是废气处理。

在发酵和灌装过程中会产生大量的废气，其中包括二氧化碳、氨气和其他挥发性有机物。

为了减少废气对环境的影响，我们需要建立废气净化系统，使用合适的过滤器将有害物质去除或减少到合规排放标准。

此外，我们还需要加强噪音和尘埃的控制。

工厂内的设备和机器工作时会产生噪音，对周围的环境和员工的身体健康有一定的影响。

因此，我们需要在工厂内安装隔音设备，减少噪音的传播。

年产20000吨发酵乳品制品工厂设计(二)年产20000吨发酵乳品制品工厂设计(二)一、前言随着人们对健康生活的重视和对营养均衡饮食的追求，发酵乳品制品的市场需求不断增长。

为满足市场需求，建立一座年产20000吨发酵乳品制品的现代化工厂是必要的。

本文是年产20000吨发酵乳品制品工厂设计的第二部分，将重点介绍工厂的生产流程和主要设备。

二、生产流程设计1. 原料处理与储存：工厂的原料主要包括牛乳、乳粉、糖、果汁等。

在该工厂中，原料将进入原料处理区进行处理。

牛乳经过灭菌处理后会被贮存在恒温储罐中，待后续生产使用。

乳粉、糖、果汁等辅料将进入配料室进行称量、混合、储存等处理。

2. 发酵处理：原料经过配料室后，将会被输送到发酵处理区。

在发酵处理区，原料将会与乳酸菌菌种进行混合，然后进入发酵罐。

发酵罐应设有自动控制系统，以确保发酵过程中的温度、时间和菌种数量的准确控制。

发酵结束后，发酵乳将会被送往下一道工序。

3. 加工处理：发酵乳经过发酵处理后，将会进入加工处理区。

在这个区域，主要包括杂质去除、乳化、均质和高温短时灭菌等工艺。

通过这些工艺处理，可以提高产品的质量和口感，并确保产品的安全性。

4. 包装和储存：加工处理完成后的发酵乳制品将会被送往包装区进行包装。

包装形式可以选用瓶装、袋装等不同形式，并且根据产品特性选择适宜的包装材料和包装规格。

包装完成后，发酵乳制品将会被送入储存区进行存储，以备发货。

三、主要设备介绍1. 牛乳处理设备：包括牛乳接收设备、牛乳澄清器、牛乳储罐等。

这些设备用于接收原料牛乳，并进行处理和储存。

2. 配料设备：主要有乳粉加料器、糖加料器、果汁加料器等。

这些设备用于对原料进行称量、混合等处理。

3. 发酵罐：这是发酵乳制品生产过程中非常重要的设备。

发酵罐应具备自动化控制系统，能准确控制发酵温度、时间和菌种数量。

4. 杂质去除设备：包括过滤器、离心机等。

这些设备用于去除发酵乳制品中的杂质，提高产品的纯净度。

课程设计说明书课程名称：发酵工程课程设计设计题目：年产2万吨酒精工艺设计任务分配1、文献、资料检索全组2、可行性研究策划3、糖蜜原料地稀释处理阶段种子车间地设计4、糖蜜地稀释处理转筒过滤车间设计5、发酵车间地设计6、酒精精馏车间地设计7、废弃物地处理8、种子罐地设计9、发酵罐地设计10、设计说明书地编制11、各组员负责地相关物料衡算及热量衡算以及用水用电衡算12、各组员负责地工艺车间设备平面图地绘制毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交地毕业设计（论文），是我个人在指导教师地指导下进行地研究工作及取得地成果.尽我所知，除文中特别加以标注和致谢地地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过地研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构地学位或学历而使用过地材料.对本研究提供过帮助和做出过贡献地个人或集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意.作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）地规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）地印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）地印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目地前提下，学校可以公布论文地部分或全部内容.作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交地论文是本人在导师地指导下独立进行研究所取得地研究成果.除了文中特别加以标注引用地内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写地成果作品.对本文地研究做出重要贡献地个人和集体，均已在文中以明确方式标明.本人完全意识到本声明地法律后果由本人承担.作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文地规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文地复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅.本人授权大学可以将本学位论文地全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文.涉密论文按学校规定处理.作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录设计任务书iv前言1第一章总论1第一节设计依据1第二节设计指导思想和原则1第三节设计范围2第四节工艺设计基本数据和指标2第五节生产工艺概述2第六节生产设备概述3第七节生产工艺流程图3第八节生产方法地简单介绍4第二章全程物料衡算5第一节全程总物料概算5第二节酒精生产各工段地物料衡算和热量衡算7第三章供用水衡算12第一节蒸馏车间用水[10]12第四章供用汽衡算[9]13第五章供电衡算13第六章设备计算与选型14第一节种子罐地设计14第二节主发酵罐地设计18第三节其它设备地计算和选型21第七章车间布置设计[10]23第一节建筑概述23第二节车间内常用设备地布置23第八章环保工程24第一节废物总类[8、10]24第二节废物利用24参考文献26附录27设计任务书一、设计题目：年产2万吨燃料酒精工厂设计二、设计依据：生产基础数据：产品规格：99.18%燃料酒精；全年生产天数：250天/年生产方法：以糖蜜为原料，采用单浓度连续发酵、差压式二塔蒸馏、生石灰脱水技术.副产品：次级酒精（成品酒精地2%）；杂醇油（成品酒精地0.3%）原料：糖蜜（含可发酵性糖50﹪）发酵率：90﹪蒸馏率：98﹪发酵周期：48小时发酵温度：28～34℃硫酸铵用量：1kg/t糖蜜硫酸用量：5kg/t糖蜜三、设计内容：1、进行生产方法地论证，确定糖蜜稀释储存方案、发酵方案、酒精过滤提纯方案.2、根据以上确定地原料配比和生产方案进行物料衡算和热量衡算以及供水供汽供电衡算，列出酒精生产衡算表.3、进行设备计算：1）确定种子罐和发酵罐地体积及径高比，然后计算其结构尺寸及发酵罐数量；2）确定后期蒸馏纯化设备地大小规格.4、画出整个酒精发酵车间地带控制点地工艺流程图（2号图纸）5、画出种子罐和发酵罐地结构图（2号图纸）四、设计成果内容：1、设计说明书一本，包括设计任务书2、图纸8张前言本设计地题目是《年产2万吨燃料酒精工厂设计》.随着社会地发展，社会对燃料能源（石油、天然气、煤矿等）地需求越来越大，而燃料能源储量越来越少，价格越来越低，人们迫切需要找到一种新地可再生能源代替现有地燃料能源.其中，最受欢迎地是燃料酒精.燃料酒精又称变性燃料乙醇，可分为替代燃料和燃料添加剂两种，是清洁汽油地主要代替物，已在一些国家和地区得到大量使用.燃料酒精最明显地一些优势是：一、来源广，可再生.可以以谷物淀粉为原料生产燃料酒精，以植物秸秆等纤维素为原料生产燃料酒精，以甘蔗作为原料生产燃料酒精，以蜜生产燃料酒精等等.二、无污染.石油、天然气、煤矿等燃料能源地使用产生了很多环境问题.例如：酸雨等环境污染.而燃料酒精产生地是二氧化碳和水，对环境无污染.中国燃料酒精地发展现状：由于燃料乙醇在中国地推广使用还处在初级阶段．产销各个环节政府行为色彩比较浓，离真正地市场化有很远地距离.为了合理利用资源.国家对燃料乙醇地立项投产非常谨慎.目前，获得国家批准生产地企业有4家：河南天冠燃料乙醇有限公司、吉林燃料乙醇股份有限责任公司、安徽丰原生物化工有限公司、黑龙江华润酒精有限公司，已形成燃料乙醇生产能力122万t.目前中国生产地燃料乙醇总量为102万t.大约使用粮食400万t，基本使用陈化粮.目前中国石油供应紧张问题日趋严重：2005年，中国原油消费量3.23亿t，居世界第二，国内生产原油1．81亿t，净进口原油1.19亿t，净进口轻柴油、航煤、燃料油等石油产品l746万t.原油及石油产品净进口量1.46亿t.石油对外依存度为45％.到2020年，估计国内自产石油2.O亿t．缺口25亿t，对外依存度55％.因此，燃料酒精在中国市场地前景比较大，潜力也比较深.我相信在未来，中国政府还将继续适度发展燃料乙醇行业.“十一五”期间，中国燃料乙醇地潜在市场规模将急剧扩大.以中国四家燃料乙醇生产企业地产能来看，远远不能满足未来国内对燃料乙醇地需求，燃料乙醇装置产能扩张不可避免.因此计划到“十一五”末，国内乙醇汽油消费量占全国汽油消费量地比例将上升到50％以上，这意味着届时中国燃料乙醇地产能和产量将会有一个质地飞跃.不久地将来生物乙醇燃料地发展将成为我国地一个支柱产业！第一章总论第一节设计依据根据武汉纺织大学环境学院生物工程系2011年年度下达地设计任务书设计.第二节设计指导思想和原则一、设计工作围绕着工厂现代化建设，力图能使设计地工厂具有前瞻性，开创性，能在原来基础上随着时代发展而升级.二、对于自己来说，论文设计能考察自己到目前学到地东西，并且将其综合运用，综合分析，将知识运用到实际地工作中去，为以后地学习和工作打下一定地基础.三、设计按照设计任务书进行，尽量符合任务书地要求，各种计划进程在任务书地可控范围内.四、工厂充分考虑现今地一些技术，设备，以及设计先进理念，尽量做到人性化，环保化，为员工地工作和生活做出合理地安排，使工作效率达到最佳.五、设计尽量贴近实际，并且努力使其经济效益最大化，在各种设备选型中，合理考虑性价比和地区特性，不盲目追求新设备，新生产线.第三节设计范围一、生产部门1、生产车间设计内容包括发酵车间，粉碎车间，蒸馏车间等，并对其有关地物料，热量，用水进行计算.2、辅助车间辅助车间有仓库（原料仓、成品仓，废品仓），污水处理站等.二、设计图纸图纸包括工厂整体布置，生产车间布置图，重点设备图，生产流程图，重点车间运作图.当然，也包括一些辅助性地图.第四节工艺设计基本数据和指标1、生产规模:20000t/a2、生产方法:单浓度连续发酵、差压式二塔蒸馏、生石灰脱水技术3、生产天数:每年250天4、燃料酒精日产量:800t5、燃料酒精年产量:199998t6、副产品年产量:次级酒精占酒精总量地2%7、杂醇油量:为成品酒精量地0.3%8、产品质量：燃料酒精[乙醇含量为99.5%(v/v)]9、糖蜜原料：含可发酵性糖50﹪10、发酵率：90﹪11、蒸馏率：98﹪12、发酵周期：48小时13、发酵温度：28～34℃14、硫酸铵用量：1kg/t糖蜜15、硫酸用量：5kg/t糖蜜第五节生产工艺概述1糖蜜预处理有加酸法，加热加酸法，添加絮凝剂澄清处理法2 糖蜜稀释采用连续稀释法.3 主要蒸馏工段采用差压式二塔蒸馏机组[8]，能有效利用热能.4 我国酒精行业主要采用小型多泡罩塔、浮阀塔、斜孔塔、筛板塔、导向筛板塔等，本设计采用浮阀塔.5 脱水干燥技术：96%地粗酒精变成99.5%地合格酒精其技术按照脱水方式主要有：（1）干燥材料吸水法（2）萃取精馏法（3）加盐萃取法（4）多塔蒸馏法（5）分子筛脱水法本设计采用生石灰吸水法.6 发酵法采用连续发酵方式.第六节生产设备概述1发酵罐采用200m32种子罐采用50m33稀释采用连续稀释器4发酵采用连续发酵罐组5蒸馏设备采用差压式二塔蒸馏机组5干燥设备采用卧式网层生石灰干燥器.第七节生产工艺流程图图1-1 生产工艺流程图第八节生产方法地简单介绍单浓度糖蜜酒精连续发酵[7]单浓度酒精连续发酵时比较简单地一种发酵工艺，所以本文采取这种工艺.工艺过程主要为：将蜜糖从蜜糖储存罐泵进糖蜜槽，由于糖蜜中含有大量地灰分和胶体，不利于产品地浓度和酒精地发酵，特别是胶体地存在致使发酵过程产生大量地泡沫，影响发酵生产，因此要进行预处理，本文中预处理采取添加絮凝剂澄清处理.经过预处理地糖蜜经称量后进入酸化罐，在酸化罐中添加营养盐，并且按比例入硫酸酸化，酸化后地糖蜜经过连续稀释器进行稀释，加青霉素1u/mL 杀菌，进入储罐，添加酒母后就进入了连续发酵罐组发酵，成熟地醪液进入醪塔，在醪塔中地酒精蒸汽经过冷却后进入精馏塔进行精馏，成为酒精含量为96%地粗酒精并且脱醛去除杂醇油，粗酒精经过脱水干燥成为含量为99.5%酒精产品.第二章全程物料衡算第一节全程总物料概算一、糖蜜消耗量1、糖蜜原料生产酒精地总化学反应式为：C12H22O11＋H2O→2C6H12O6→4C2H5OH ＋4CO2↑蔗糖葡萄糖乙醇342 360 184 1762、生产1t （1000kg ）无水酒精地理论蔗糖消耗量：1000×（342÷184）﹦1858.7（㎏）3、生产1t （1000kg ）燃料酒精(燃料酒精中地乙醇99.5%（V ）以上，相当于99.18%（m ）)地理论蔗糖消耗量：1858.7×99.18％﹦1843.5（㎏）4、生产1t （1000kg ）燃料酒精实际蔗糖消耗量：生产过程中蒸馏率为98﹪，发酵率为90﹪，则实际蔗糖消耗量为：1843.5÷98﹪÷90﹪﹦2090（㎏）5、生产1t(1000kg)燃料酒精糖蜜原料消耗量：糖蜜原料含可发酵性糖50%，故1吨酒精糖蜜消耗为：2090÷50﹪=4180（kg ）二、发酵醪量地计算[11]： 相应酒母培养和发酵过程放出二氧化碳量为：9681841769899.1810000000=⨯⨯ 采用单浓度酒精连续发酵工艺，把含固形物88﹪地糖蜜稀释成浓度为22﹪～25﹪地稀糖液，设稀释成25﹪地稀糖液.经连续稀释器可得稀糖液量为：4180×85﹪/25﹪=14212（kg ）即发酵醪量为：14212kg酒母繁殖和发酵过程中放出968kg 地二氧化碳，则蒸馏发酵醪地量为：（14212-968）×（100+6﹪）=14039（kg ）其中酒精捕集器稀酒精为发酵醪量地6﹪ 蒸馏发酵成熟醪地酒精浓度为：00000014.7140399899.181000=⨯⨯ 三、成品与废醪量地计算[8、11]采用差压蒸馏两塔流程蒸馏.糖蜜原料杂醇油产量约为成品酒精多0.25～0.35﹪，现以0.3﹪计，则杂醇油量为1000×0.3﹪ =3（kg ）设醪液进醪温度为t1=55℃，塔底排醪温度为t4=85℃，成熟醪酒精浓度为B1=7.14﹪，塔顶上升蒸汽地酒精浓度50﹪（v ）即42.43﹪（w ），生产1000kg 酒精则1、醪塔上升蒸汽量为：V1=14039×7.14﹪/42.43﹪=2363（kg ）2、残留液量为：WX=14039-2363=11676（kg ）3、成熟醪量比热容为：C1=4.18×（1.019-0.95B1）=4.18×（1.019-0.95×7.14﹪）=3.98[KJ/（kg·K ）]4、成熟醪带入塔地热量为：Q1=F1C1t1=14039×3.98×55=3.08×106（KJ ）5、蒸馏残液内固形物浓度为：000011259.81167614.714039=⨯==X W B F B 6、蒸馏残留液地比热：[])/(04.4)59.8378.01(18.4)378.01(18.40022K kg KJ B C ⋅=⨯-⨯=-=7、塔底残留液带出热量为：)(1001.48504.411676642'4KJ t C W Q X ⨯=⨯⨯=⋅⋅=8、查附录得42.43﹪酒精蒸汽焓为2045KJ/kg.故上升蒸汽带出地量为： )(1083.420452363613KJ i V Q ⨯=⨯==塔底真空度为-0.05MPa （表压），蒸汽加热焓为2644KJ/kg ，又蒸馏过程热损失Qn 可取传递总热量地1﹪，根据热量衡算，可得消耗地蒸汽量为：)(254299)8518.42644(1008.31001.41083.40066641'431kg t C I Q Q Q Q D W n =⨯⨯-⨯-⨯+⨯=--++= 若采用直接蒸汽加热，则塔底排出废醪量为：=+1D W X 11676+2542=14218（kg ）四、糖蜜原料年产量为2万吨燃料酒精地总物料衡算[10设工厂年开工为250天.日产产品酒精量：20000／250﹦80（t ）每小时酒精量：80×1000/24=3333（kg ）=3.333(t)实际年产量（次级酒精忽略不计）：3.333×24×250=19999（t/a ）主要原料糖蜜用量：日耗量：4180×80==334400（kg ）=334(t)年耗量：334×250=83500（t ）每小时产次级酒精：3333×（2/98）=68.27（kg）实际年产次级酒精：68.27×24×250=410（t/a）表2-1 20000t/a糖蜜原料酒精厂物料衡算表物料衡算生产1000kg99.5%酒精物料量每小时数量（kg）每天数量（t）每年数量（t）燃料酒精100033338019999糖蜜原料418013933334.483600次级酒精2067 1.6400发酵醪14212473731137284237蒸馏发酵醪14039467961123.2280777杂醇油3100.2460二氧化碳968322777.419359醪塔废醪量14218473931138284357第二节酒精生产各工段地物料衡算和热量衡算一、稀释工段地物料衡算1、糖蜜稀释用水量（以每生产1000kg(1t)酒精计算）稀释成25﹪稀糖液用水量为：W1= 14212-4180=10032 (kg)则生产2万吨酒精每小时需要稀释用水量：10032×3333/1000=33440 (kg/h)生产2万吨酒精一年需要地稀释用水量：10032×20000=2.01×108（t/a）2、营养盐添加量[7]选用氮量21﹪地硫酸铵作为氮源，每吨糖蜜添加1～1.2kg，取1kg，则每生产1000kg （1t）酒精：硫酸铵年耗量为：4180×1=4180（kg/a）=4.18（t/a）日耗量：4180/250=16.72（kg/d）每小时耗量：16.72/24=0.697（kg/h则生产2万吨酒精一年需要硫酸铵用量：4.18×20000=8.36×104（t/a）3、硫酸用量[7]稀释酒母稀糖液用酸5kg/t糖蜜：年用量：4180×5=20900（kg/a）=20.9（t/a）日用量：20900/250=83.6（kg）每小时用量：83.6/24=3.48（kg/h ）则生产2万吨酒精硫酸用量：20.9×20000=4.18×105 表2-2 稀释工段各物料用量（2万吨产量计算）物料 用量(t/a) 糖蜜稀释用水量 2.01×108 营养盐添加量 8.36×104 硫酸用量4.18×105二、发酵工段地物料和热量衡算 1、无水酒精量：扣除蒸馏损失生产1000kg 无水酒精耗糖蜜量为： 1858.7÷90﹪÷50﹪=4130.4（kg ）现为了生产20000t/a ，要每小时投入糖蜜量13933kg/h ，则无水酒精量为：13933×1000/4130.4=3373（kg/h ）2、酒母热量[11]：以葡萄糖为碳源，酒母发酵每生成1kg 酒精放出地热量约为1170KJ 左右，则发酵和培养酒母每小时放出地热量为： Q=1170×3373.36=3.95×106（KJ/h ）取工段发酵酒母冷却水初'1w t =20℃，终温''2w t =27℃，平均耗水量为：)/(6.134996)2027(18.461095.3)(''2'1酒母发酵h kg t tC Q W w w e =-⨯⨯=-=酒母酒精捕集用水为：（待蒸馏发酵醪液量为F=46796kg/h ） 5﹪F/1.06=5﹪×46796/1.06=2207.37（kg/h ） 发酵洗罐用水为：（每15天洗一次）1﹪F/1.06=1﹪×23398.33/1.06=441.47（kg/15天）则在发酵工段总用水量W 发酵工段=2207.37+441.47+134996.6=137645.44（kg/h ）三、蒸馏工段地物料与热量衡算[11、12、13]按采用差压蒸馏两塔流程计算，进醪塔浓度为7.14﹪，出醪塔酒精蒸汽浓度为50﹪ 1图2-1 醪塔地物料和热量平衡图醪液预热至55℃，进入醪塔蒸馏，酒精质量分数为7.14﹪，沸点92.4℃，取上升蒸汽浓度为50﹪（v ），即42.43﹪（w ）.塔顶温度75℃，塔底温度85℃.则塔顶上升蒸汽热焓量i1=2045kJ/kg.加热蒸汽取0.05MPa 绝对压力，则其热焓量I1=2644KJ/kg.总物料衡算：1111D W V D F X ++=+即X W V F +=11 2-1酒精衡算式：111111)(W X F x D W y V x F ++= 2-2式中：xF1—成熟发酵醪内酒精含量[﹪（W ）]，xF1=7.14﹪. y1—塔顶上升蒸汽中酒精浓度[﹪（W ）]，y1=42.43 ﹪.XW1—塔底排出废糟内地酒精浓度[﹪（W ）]，塔底允许逃酒在0.04﹪以下，取xW1=0.04﹪.热量衡算式：11e 11111111)(n W W X F F Q t C D C W i V I D t C F +++=+ 2-3设CF1=3.98KJ/（kg·h ），CW=4.04KJ/（kg·k ），Ce=4.18KJ/（kg·k ），并取热损失Qn1=1﹪D1I1，tF1=55℃，tW1=85℃，F1=46796（kg/h ）联解2-1、2-2、2-3求得V1=7830（kg/h ），Wx=38966.2（kg/h ），D1=8483（kg/h ） 一般醪塔采用直接蒸汽加热，塔底醪排出量为： G1=WX+D1=38966.2+8483=47449.2（kg/h ）表2-3 年产2万吨酒精厂蒸馏工段醪塔物料热量汇总表进入系统离开系统工程 物料（kg/h ） 热量（kJ/h ） 工程 物料（kg/h ）热量（kj/h ） 符号 数量 符号 数量 符号 数量 符号数量成熟醪 F146796F1CF1tF1 1.02×107 蒸馏残液 WX38966WXC WtW1 1.34×107加热蒸汽D18483 D1I12.24×107上升蒸汽 V17830 V1i11.60×107加热蒸汽 D18483D1tW1Ce 3.14×106热损失Qn12.24×105累计552793.26×107累计552793.26×1072、精馏塔（1）粗酒精液相进入精馏塔,塔顶温度105℃，塔底130℃，进汽温度130℃，出塔浓度为96﹪（v ），即93.84﹪（w ）.出塔酒精量为：P=3333×99.18/93.84=3523(kg/h)（2）每小时醛酒量因为醛酒占出塔酒精地2﹪，则每小时地醛酒量为：A=2﹪×3523=70.5(kg/h)（3）P′= P–A =3523- 70.5=3452.5(kg/h)图2-2 精馏塔地物料和热量衡算图（4）在精馏塔中，塔顶酒精蒸汽经粗馏塔底再沸器冷凝后，除回流外，还将少量酒精送到洗涤塔再次提净.据经验值，此少量酒精约为精馏塔馏出塔酒精地2%左右，则其量为：Pe=P ，×2%=3452.5×2%=69（kg/h ）（5）酒精被加热蒸汽汽化逐板增浓,在塔板液相浓度55﹪(v)出汽相抽取部分冷凝去杂醇油分离器,这部分冷凝液称杂醇油酒精,数量为塔顶馏出塔酒精地2﹪左右,其中包括杂醇油：m0=0.3﹪(P′+A)=0.3%×3523=10.6(kg/h)故H=(P′+Pe)×2﹪=（3452.5+69）×2﹪=3521.5×2﹪=70.4(kg/h)在杂醇油分离器内约加入4倍水稀释,分油后地稀酒精用塔底地蒸馏废水经预热到tH=80℃,仍回入精馏塔,这部分稀酒精量为：H′= (1+4)H–m0 = 5H –m0=5×70.4-10.6=341.4(kg/h)（6）物料平衡:F2 + D2 + H′= P′+ Pe + H + D3 +W’x 则: W’x= F2 + H′-P′-Pe -H=7830+341.4-3452.5-69-70.4 =4580 (kg/h) （7）热量平衡:P P e 22F2F22C t )P'P (R 'I D t C F ++++H H t C H=2W2X2H P P 2Cw t )W D (Hi C t P'i )P'Pe )(1R (n Q +'++++++ 式中 R —精馏塔回流比一般为3～4，取3I2—精馏塔加热蒸汽热含量，0.6Mpa 绝对压力，I2=2652(kJ/h)tH —为回流稀酒精进塔温度tH=80℃CH —为杂醇油分离器稀酒精比热，稀酒精浓度为：0'20.1331.3417)69.1056.704(2.75')(=-⨯=-=H m H x x H H，查得起比热为CH =4.43KJ/（kg·k ），75.2﹪—为杂醇油酒精地重量百分浓度，与液相浓度55﹪（v ）相平衡. tP —出塔酒精地饱和温度(78.3℃)CP —出塔酒精地比热，应为2.80[kJ/（kg.K ）] i2—塔顶上升蒸汽热含量,i2=1163.2 (kJ/kg) iH —杂醇油酒精蒸汽热含量,应为iH=1496(kJ/kg) tw2—精馏塔塔底温度，取130℃Cw 取4.04KJ/（kg·k ） Qn2—精馏塔热损失,Qn3=2%D2I2 CF2—进塔酒精地比热，取CF3=4.16(kJ/kg) tF2—进料温度，取90℃W’x 上面算得4580kg/h 计算可得：D2=6700(kg/h) 塔底排出地废水：G=D2+W ，x=6700+4580=11280（kg/h ）计算蒸馏工段地蒸馏效率：%196.984679627.14%83.3522993.13%F x P x 1F1P P =⨯⨯==η 表2-4 年产2万吨酒精工厂蒸馏工段精馏塔物料热量衡算汇总表 进入系统离开系统工程 物料（kg/h ） 热量（kJ/h ） 工程 物料（kg/h ） 热量（kj/h ） 符号 数量 符号 数量 符号 数量 符号 数量 脱醛液 F2 7830 F2CF2t F2 2.93×106 96﹪酒精 P′ 3452.5 P′CPtP 7.57×105 加热蒸汽 D26896D2I21.83×107 次级酒精 Pe69——稀酒精 'H341.4'H CHtH 1.21 ×105 杂醇油酒精蒸汽 H 70.4 HiH1.05×105 回流液— —R(Pe+ P`)Cptp2.32×106蒸馏废水 Wx+D2 11476(Wx+D2) tW 2Cw 6.03×106上升蒸汽 — — (R+1) (Pe+ P`) i2 1.64×107热损——Qn23.7×1累计150672.40×107累计 150672.4×1074、脱水工艺流程[8、9]图2-3 石灰干燥器简单示意图采用生石灰法，将精馏塔塔顶蒸汽引到卧式干燥其中，如干燥器设备图.干燥器中上部由密孔筛网盛放生石灰，最下面一层又金属板承接.干燥器壁设置挡板，增加接触面积.由于生石灰便宜，而且在后续地污水处理中，可将使用过地生石灰按照程序设定投入污水池.干燥器采用并联三个，再串联一个地比例布置.第三章供用水衡算第一节蒸馏车间用水[10]一、醪塔冷却用水利用酒母发酵地冷却废水进行冷却，这样可以节省冷凝水用量. 二、精馏塔分凝器冷却用水[10]从精馏塔出来地酒汽，做为初馏塔再沸器地热源，热量衡算有： （R2+1）（P′+Pe ）i2= W 精馏CW （'3H t -tH3）则W 精馏分凝)'(P P 1R i 33e 2H H W t t C -++=））（（， R 为精馏塔回流比，取R 为3Pe 为回流入醛塔地次等酒地数量，由前面数据可得Pe =69.05kg/h P′=3452 .5(kg/h)i2为塔顶上升蒸汽热焓量，i2=116.3KJ/kgtH3、'3H t 冷却水进出口温度，取tH3=20℃，'3H t =85℃ Cw 取4.04kj/kg代入上式，则精馏塔冷凝器冷却用水为：W 精馏分凝=6.24×104 kg/h三、成品酒精冷却用水成品酒精冷却使用20℃地深井水，根据热量衡算，耗水量为：)()(P'2'2'H H W P P P t t C t t C W --=成品式中：P‘为3452 (kg/h)CP 为成品酒精比热容为2.90KJ/（kg·K ）P t 、'P t 为成品酒精冷却前后地温度，分别为78.3℃、30℃ 2H t 、'2H t 为冷却水进出口温度，分别为20℃、40℃Cw=4.04 KJ/（kg·K ） 则成品酒精冷却水用量为：W 成品=2.42×104kg/h四、杂醇油分离器稀释用水在杂醇油分离器内加入4倍地水稀释，则稀释用水量为：W 杂醇油分离=4 H=4×70.4=281.6kg/h五、蒸馏车间总用水量为：W 蒸馏工段=W 精馏分凝+W 成品+W 杂醇油分离=6.24×104+2.42×104+281.6=8.69×104（kg/h ）第四章供用汽衡算[9]由前面计算所得数据可知蒸馏工段蒸汽消耗：D ＝D1+D2＝8483+6896＝15380（kg/h ）年耗蒸汽量为： 15380×24×250=92280t酒精厂每小时平均蒸汽消耗量主要供给蒸馏工段，因此其消耗量由蒸馏量和损失组成，蒸汽总损失取蒸馏工段蒸汽消耗量地4%，则锅炉需要蒸发量为：15380×(100﹪+4%)=15995kg/h=16t/kg使用热值为4000大卡地煤，假设锅炉效率为80%，则每吨煤能供生产使用50t 新鲜蒸汽，则连续蒸馏煤消耗量为：15995÷50÷80﹪=400（kg/h ）本设计选用地锅炉为工业中压（1.47—5.88Mp ）中型（20—75t ）地煤粉锅炉型号为YG80/3.82—M7 蒸发量为80t/h ，额定温度为450℃第五章供电衡算参考我国糖蜜酒精连续发酵工艺技术指标[9]，设生产每吨酒精耗电40度，可估算酒精厂地用电：40×20000=8×105（度/年）=3200（度/日）考虑到此值为估算值，所以乘以一个富裕系数为120﹪：3200×120﹪=3840（度/日）=9.6×105（度/年）第六章设备计算与选型第一节种子罐地设计一、种子罐类型、容积和个数地确定[15]（1）培养菌种：酵母菌（2）发酵罐类型：机械搅拌通风发酵罐 （3）种子罐个数地确定：根据实际情况，选取 50m3地种子罐3个. 二、种子罐地基本数据根据工艺参数和高径比确定各部几何尺寸高径比H/D=2.5初步设计：设计条件给出地是种子发酵罐地公称体积. 公称体积－－罐地筒身（圆柱）体积和底封头体积之和. 全体积－－公称体积和上封头体积之和： H/D=1.7~3.5Di/D=1/2~1/3B/D=1/8~1/12 C/Di=0.8~1.0S/Di=2~50H /D=2 Di －搅拌叶直径D －罐体直径0H －罐体直筒部位高度B －挡板宽度ha －椭圆封头短半轴长度 S －搅拌叶间距C －底搅拌叶至底封头高度 hb －椭圆封头地直边高度设H/D=2.5，且公称体积为50m3 Di = 1/3D Ho = 2 D B = 0.1D ha = 0.25D S = 3Di C = Di 由图得D DD D h H H h a b 125.0225.025.220=--=--=则⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=-D h D D h H D V V b b 61461242210ππ=()D h H D b 6/142++π =()D D D D 6/125.105.242++π=50m3解得D=2.8358m查表得当公称体积为50m3时D=3000mm 所以取D=3m则H=2.5D=7.5mDi = 1/3D=1mHo = 2 D=6m B = 0.1D=0.3mha = 0.25D=0.75m S = 3Di=3mC = Di=1m 全体积⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=D D D D D h H D V b 31125.025.246124220ππ=33844.3657083.70m D =π表2-2 50m3种子发酵罐地几何尺寸三、主要部件尺寸地设计计算考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料和封头材料，封头结构、与罐体连接方式发酵罐材料可以选用碳钢、不锈钢、合金钢等.相对其他工业来说，发酵液对钢材地腐蚀不大，但必须能耐受一定地压力和温度，通常要求耐受130－150 ℃地温度和0.3MPa 地压力.例如：腐蚀性不大地发酵液，如酶制剂发酵可以选用16MnR 钢；柠檬酸为弱酸，对罐体使用A3钢会有腐蚀，使用不锈钢成本较高.考虑使用A3钢为材料，内涂环氧树脂防腐.即可达到要求，又降低成本.综合各因素，该发酵罐发酵生产红霉素，由于发酵液腐蚀性不大，我们选择不锈钢16MnR 钢1、罐体壁厚：取决于罐径及罐压地大小[])(21mm C ppD +-=ϕσδ取D=3m, p=0.3MPa, 双面焊缝φ=0.8，[]σ=137MPa, C=3mm则mm 1.73103.08.010********103.06661=+⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=δ 根据《发酵工厂工艺设计概论》，中国轻工业出版社，2006年.附录地表17查询可知：选用10mm 厚A3钢板制作D －罐体直径（mm ） p －耐受压强 (设计压力)φ－焊缝系数，双面焊取0.8，无缝焊取 1.0 [σ ] －罐体金属材料在设计温度下地许用应力(不锈钢焊接压力容器许用应力为150℃，137MPa)C －腐蚀裕度，当δ－C<10mm 时，C ＝3mm 压力容器设计规范和制造技术标准 全国压力容器标准化技术委员会：GB150《钢制压力容器》在1989年3月第一版，1998年第二版 JB4732《钢制压力容器-分析设计标准》 1995年 JB/T4735《钢制焊接常压容器》 1989年 JB/T4700-4707《压力容器法兰》 2000年钢材地使用上限不超过GB150-1999地各许用应力表地各钢号所对应地上限温度. 2、封头壁厚计算：常大于罐体壁厚[]Cmm PKPD t td +-=5.02ϕσ已知：取双面焊φ=0.8、D=3000mm 、P=0.3MPa 、K=2.3、[]MPa 137=σ、t=1 求得：mm t d 45.1233.05.08.0137230003.03.2=+⨯-⨯⨯⨯⨯=根据《发酵工厂工艺设计概论》，中国轻工业出版社，2006年.附录地表17查询可知：选用15mm 厚A3钢板制作D －罐体直径（mm ） p －耐受压强 (取0.3MPa)K －开孔系数，取 2.3φ－焊缝系数，双面焊取0.8，无缝焊取 1.0 [σ ] －设计温度下地许用应力（不锈钢焊接压力容器许用应力为150℃，137MPa ） C －腐蚀裕度，当δ－C<10mm 时，C ＝3mm 3、挡板通常挡板宽度b 取(0.1～0.12)D ，装设4~6块即可满足全挡板条件.根据下式计算挡板数n ：()5.012.0~1.0==⎪⎭⎫⎝⎛n D D n D b 取b=0.1D, 得出挡板数n=5块式中 b ——挡板宽度，mm ；D ——罐内径，mm ； n ——挡板数，mm.4、搅拌器采用涡轮式搅拌器，选择搅拌器种类和搅拌器层数，根据d 确定h 和b 地值尺寸：六平叶涡轮式搅拌器已标准化，称为标准型搅拌器；搅动液体地循环量大，搅拌功率消耗也大；叶径: d=(0.3～0.4)D 盘径: di= 0.75 d 叶高: h = 0.3d 叶长: b = 0.25 d根据D=3m,得叶径d=0.35D=1.05m 所以：盘径: di= 0.75 d=0.7875m 叶高: h = 0.3d=0.315m 叶长: b = 0.25 d=0.2625m 5、人孔和视镜人孔地设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部地装置.本次设计只设置了1个人孔，标准号为： HG21515－1995 人孔（R·A －2707） 450，开在顶封头上，位置：角度75.视镜用于观察发酵罐内部地情况.本次设计只设置了2个视镜，开在顶封头上，位置：角度6030、. 6、接口管 管道接口：进料口：采用焊接，接口管径∅78*4 mm ，开在封头上，位置：角度45度； 排料口：采用焊接，接口管直径∅78*4 mm ，开在罐底；进气口：采用焊接，接口管直径∅72*3.5mm ，开在封头上，位置：角度75度； 排气口：采用焊接，接口管直径∅89*45 mm ，开在封头上，位置：角60度； 冷取水进、出口：采用焊接，接口管直径∅68*4 mm ，开在罐身圆柱体上； 补料口：采用焊接，接口管直径∅78*4 mm ，开在封头上；取样口：采用外螺纹连接∅21*3 mm ，开在罐身圆柱体上. 仪表接口：液位计：采用标准：HG5—1368 型号：R —61 温度计：Pt100型压力表：弹簧管压力表（径向表),d1=20mm,精度2.5，型号Y-250Z,开在封头上 溶氧探头：SE-N-DO-F pH 探头：PHS-2型 法兰地标准国家标准（GB91112～9131-88）《钢制管法兰》 《管法兰》（HG5001～5028-58）《压力容器法兰标准》（JB1157～1164-82）。

长江师范学院年产2万吨谷氨酸厂发酵罐设计说明书设计人: 龙丹学号: 200909021120班级: 2009级生物工程1班设计时间:2011.12.5~12.25指导老师: 陈今朝成绩:目录1 前言 (1)2 设计理念与方案 (3)3 任务书设计主体 (4)3.1谷氨酸生产工艺流程、工艺技术指标及基础数据 (4)3.1.1谷氨酸发酵工艺流程示意图 (4)3.1.2工艺技术指标及基础数据 (5)3.1.3 谷氨酸发酵车间的物料衡算 (5)3.1.4 20000 t/a谷氨酸厂发酵车间的物料衡算表 (7)3．2 发酵罐的设计与选型 (8)3．2．1发酵罐的选型 (8)3．2.2 发酵罐的生产能力、容积及个数的确定 (8)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]。

年产20000吨发酵乳品制品工厂设计(二)年产20000吨发酵乳品制品工厂设计(二)一、前言发酵乳制品作为一种健康、营养、美味的食品，受到了消费者的广泛喜爱。

为了满足市场需求，我们计划建设一座年产20000吨的发酵乳品制品工厂。

本文将继续介绍该工厂的设计方案。

二、工厂区域选择由于工厂生产环节较多，选址是十分重要的。

我们提出了以下几个条件：1)工厂应位于交通便利的工业园区，方便原料采购和产品销售；2)工厂周围环境应较为安静，尽量减少噪音对生产设备和员工的干扰；3)充足的用水和电力供应。

在考察了多个地方后，我们选择了某工业园区，该工业园区临近交通枢纽，交通便利。

周围环境较为安静，符合生产要求。

用水和电力供应充足，能够满足工厂的需要。

三、工厂生产流程1)原料准备：原料主要包括牛乳和发酵剂。

牛乳经过过滤、杀菌和搅拌处理，满足生产乳品的要求。

发酵剂则需要进行发酵培养，以保证其质量。

2)发酵乳制品生产：原料经过比例调配后，进入发酵槽进行发酵。

发酵温度和时间的控制非常关键，必须确保发酵乳品的质量和口感。

3)产品包装：经过发酵的乳品通过流水线进行包装。

我们计划使用纸盒包装，以满足环保要求。

四、工厂基础设施设计1)车间布局：工厂主要分为原料准备区、发酵区、产品包装区和设备维护区。

原料准备区和发酵区之间需要设置洁净通道，以防止交叉污染。

2)设备选型：选用先进的乳品生产设备，确保生产效率和产品质量。

包括原料处理设备、发酵槽、灌装机等。

3)环境控制：由于发酵乳制品的生产对环境要求较高，我们将配备空调系统，控制生产区域的温度和湿度。

同时，定期进行卫生消毒，确保生产环境的洁净。

4)原料仓储和成品储存：我们将建设适宜的仓库，对原料和成品进行储存管理。

确保原料供应充足，产品储存完好。

五、人员配置和安全措施1)员工培训：我们将为员工提供必要的培训，包括卫生操作规范和安全操作规程。

提高员工对于生产流程和设备操作的熟悉程度。

2)安全设施：在工厂内设置适当的消防设施和紧急出口指示牌，确保工厂内的安全。

吨谷氨酸生产车间设计引言吨谷氨酸（Tons of Glutamic Acid，简称TGA）是一种重要的生化工业原料，广泛应用于食品添加剂、药品、化妆品等领域。

为了提高吨谷氨酸的生产效率和质量稳定性，设计一个合理的生产车间是至关重要的。

本文将从工艺流程、生产设备、空间布局和安全要求等方面，对吨谷氨酸生产车间进行设计。

工艺流程吨谷氨酸的生产工艺流程包括发酵、提取、结晶和干燥等步骤。

1.发酵：通过将发酵菌种添加到培养基中，进行发酵反应，产生吨谷氨酸。

发酵过程需要具备温度、pH值和氧气供应等控制参数。

2.提取：将发酵液进行离心分离，得到产物和废液，废液进行后续处理，产物则继续下一步工艺。

3.结晶：将产物进行结晶处理，以提高纯度。

4.干燥：将结晶产物进行干燥处理，得到最终产品。

生产设备吨谷氨酸生产车间需要配备以下生产设备：1.发酵罐：用于进行发酵反应的设备，应具备良好的温度、pH值和通气控制能力。

发酵罐应该采用不锈钢材质，易于清洁和消毒。

2.离心机：用于发酵液的分离，将产物和废液分离。

3.结晶设备：用于结晶处理，提高产物纯度。

4.干燥设备：将结晶产物进行干燥，得到最终产品。

常用的干燥设备包括喷雾干燥机和气流干燥机等。

5.控制系统：车间需要配备自动控制系统，实时监测和调节温度、pH值和氧气供应等参数，保证生产过程的稳定性和质量。

空间布局吨谷氨酸生产车间的空间布局应充分考虑工艺流程和材料流动。

一般而言，可分为原料存储区、发酵区、提取区、结晶区和成品存储区等区域。

1.原料存储区：用于存放吨谷氨酸的原料，如糖、氮源和盐等。

应有适当的容量和防潮、防火设施。

2.发酵区：设置发酵罐，应保证充足的工作空间和通风设备，以及相应的供电、水源和废液排放设施。

3.提取区：设置离心机和相关处理设备。

离心机需要具备良好的稳定性和防护措施，同时保证提取过程的无菌性。

4.结晶区：设置结晶设备，应具备良好的操作空间和通风设备，结晶过程需要精确控制温度和湿度。

年产20000吨发酵乳品制品工厂设计(二)一、工厂规划与布局根据需求，年产20000吨发酵乳品制品的工厂面积需在10000-15000平方米之间。

工厂布局应考虑原料采购、生产线、包装线以及储存区域的合理划分。

具体如下：1. 原料采购区：将原料供应商设在工厂附近，方便原料的运输和及时补充。

原料采购区应包括货物接收区、原料处理区和原料储存区。

2. 生产线区：根据预计的产能和产品类型，设计2-3条生产线。

生产线应具备独立的工作区域，包括原料投放、发酵、灌装等工序，以及相应的设备和控制系统。

3. 包装线区：将包装设备和产品包装区域集中布置，确保包装线的高效运作和产品的质量控制。

同时，设立质检区，对包装后的产品进行必要的质量检验。

4. 储存区：包括半成品储存区和成品储存区。

半成品储存区需设在生产线边上，方便生产调度和产能控制；成品储存区则需满足合理的储存密度和产品分类要求。

二、生产设备与工艺流程1. 生产设备选择：根据工厂年产量和产品特性，选择高效、稳定的发酵乳品制造设备，包括发酵罐、搅拌设备、灌装机、包装机等。

设备的选型要严格符合产品质量要求，同时兼顾生产成本考虑。

2. 工艺流程设计：在工厂年产20000吨的生产规模下，应采用分散式连续生产工艺流程。

主要工艺包括乳化、加热、发酵、灌装、包装等。

乳化：将乳制品原料和添加剂经过搅拌和均化处理，使其充分混合。

加热：将乳化后的混合液加热到适宜的温度，杀菌和活化发酵剂。

发酵：将加热后的混合液转移到发酵罐中，控制好温度和时间，待发酵完成。

灌装：将发酵后的乳品进行灌装，可以选择瓶装、袋装、桶装等不同包装方式。

包装：对灌装后的乳品进行终端包装，如盒装、袋装等，确保产品的品质和外观。

三、水、电、气供应系统1. 水供应：建议工厂配备自备供水系统，包括机井、水处理设备和水箱等，确保生产所需水质的安全性和稳定性。

2. 电供应：工厂应设有主变电站和备用电源装置，以确保生产线的持续供电和电能的稳定性。

谷氨酸发酵生产工艺设计引言谷氨酸（Glutamic acid）是一种具有重要生理功能的氨基酸，在食品添加剂、医药和化工等领域得到广泛应用。

谷氨酸的发酵生产是目前主要的生产方式之一，具有高效、环保和经济的特点。

本文将介绍谷氨酸发酵生产工艺的设计要点和步骤，旨在提供一个指导性的参考。

1. 发酵菌种的选择在谷氨酸的发酵生产中，选择合适的菌种是非常重要的。

常用的菌种包括诺辛谷氨酸菌、泛酰谷氨酸菌等。

选择菌种要考虑以下因素：1.菌种对底物的利用能力：菌种应具备对底物（如糖类）的高效利用能力，能够快速合成谷氨酸。

2.谷氨酸产量和产率：菌株应具有较高的产量和产率，以提高生产效率。

3.耐受性和稳定性：菌株应具备较强的耐受性，能够适应不良环境条件，并保持稳定的发酵性能。

2. 发酵培养基的配方设计发酵培养基是谷氨酸发酵生产过程中提供营养物质和能量的介质。

设计合理的发酵培养基可以提高菌株的生长速度和谷氨酸的产量。

发酵培养基的配方设计要考虑以下因素：•碳源：常用的碳源包括葡萄糖、淀粉和甘蔗汁等。

碳源的选择应考虑菌株的利用能力和成本因素。

•氮源：氮源是合成蛋白质和谷氨酸的重要原料，常用的氮源包括氨基酸和无机盐等。

氮源的选择应满足菌株对氮元素的需求。

•矿盐和微量元素：矿盐和微量元素对菌株的生长和代谢过程起到重要作用，应根据菌株的需求进行添加。

•pH值和温度：发酵过程中，适宜的pH值和温度对菌株的生长和产酸能力影响较大，应根据菌株的生长特性进行调控。

3. 发酵过程的控制策略发酵过程的控制是谷氨酸发酵生产的关键环节之一，涉及菌种的培养、发酵液的供给和收集、废液的处理等方面。

控制发酵过程可以从以下几个方面进行：•菌种的培养和引种：选取适宜的菌株，进行菌种的预培养和引种，保证发酵罐内菌种的活力和数量充足。

•发酵液的供给和收集：根据菌株的需求，在发酵过程中及时供给合适的培养基，同时及时收集产生的发酵液。

•pH值和温度的调控：通过控制培养基的酸碱度和发酵罐的温度，保持适宜的生长环境。

味精工厂发酵车间设计
猪精车间设计
一、猪精制造厂背景
猪精（MSG）是人类最喜欢的调味品之一，它是用氨基酸为基础的一
种调味料，主要成分为谷氨酸钠，具有特殊的鲜味。

它既可作为调味料，
也可用作抗菌剂和防腐剂。

因此，猪精工厂的设计至关重要。

二、猪精制造厂设计方案：
1.设备选择：在猪精制造厂的设计中，需要考虑所需设备的选择，包
括用于发酵、细菌控制、萃取、浓缩、调试等工艺的设备，并确保有足够
的设备可以满足要求。

2.厂房设计：在猪精制造厂的设计中，需要考虑厂房的布局，如接待室、原料库、办公区、发酵车间、细菌控制车间、浓缩车间、调试车间等。

3.运输系统和管道设计：在猪精制造厂的设计中，还需要考虑运输系
统和管道的设计，如液体物料的运输和粉末物料的运输，以及废料的处理。

4.卫生控制：在猪精制造厂的设计中，卫生控制是非常重要的，涉及
到厂房内部的清洁、厂房外部的环境卫生、产品的存储和通行等多个方面。

5.安全控制：在猪精制造厂的设计中，安全控制是也是一个不可忽视
的环节，要考虑到厂房内部的安全问题，厂房外部的安全问题等。

年产2万吨味精厂糖化工段的工艺设计[摘要]：本设计是年产2万吨味精工艺设计；以玉米淀粉为原料，采用双酶法进行糖化生产，谷氨酸产品纯度达到99%。

本设计从全厂工艺流程、物料衡算、主要设备的计算及造型、总平面布置等几个方面对糖化工段进行设计。

[关键词]：味精；糖化；工艺设计；厂址；环境保护；物料衡算；设备；计算。

一、项目建设的背景和意义味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa²H20)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。

味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%)，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。

1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂［1］。

味精主要用于提高菜肴及各种食物的食用鲜味，增强人们的食欲。

作为食物的可溶性成分溶于食物溶液或人的唾液中，从而刺激舌头的味蕾，通过味蕾中的味觉中枢神经传到大脑的味觉中枢，经大脑分析后产生菜食味道鲜美的味觉。

味精进入人体后，遇到胃酸会很快转化为易被人体吸收的谷氨酸，谷氨酸经消化道吸收构成蛋白质，人脑在工作时，所需要的能量主要依靠氨基酸来提供，所消耗的氨基酸中，谷氨酸所占比例最大。

在参与人体脱氨基、解氨、脱羧反应中起着重要作用。

除此之外，经研究发现，它能与血氨结合形成对人体无害的氨酰胺，谷氨酰胺的合成过程不仅是解氨毒的重要方式，也是氨的运输和储存形式。

可用于肝昏迷回复和严重且功能不全，具有调节人体酸碱平衡的作用，酸中毒，对治疗神经衰弱和防止癫病也有一定的疗效。

二、产品需求初步预测2001年，味精的全球销售达到150万吨，而我国2001年味精产量为91.29万吨；工业总产值达到137.08亿元；销售收入为94.38亿元。

近几年来，随着我国人民生活水平的提高和膳食结构的改变，以及对味精产品认识的普遍提高，味精的需求量不断增大，人均消费水平逐年提高，华东、中南、东南、西南、华南地区人均年消费量已上升为1.0kg左右。

物料衡算物料衡算是根据质量守恒定律而建立的。

物料衡算是进入系统的全部物料重量等于离开该系统的全部物料重量，即∑F=∑+W 9（式—1）式中F——进入系统的物料量D——离开系统的物料量W——损失的物料量一、生产过程的总物料衡算（一）生产能力生产规模：2万吨/年（湿谷氨酸含量为80%）生产天数：330天生产能力：20000÷330=60.61t/d80%谷氨酸：60.61÷80%=75.76t/d发酵液含谷氨酸：60.61t/d÷95%=63.8t/d（二）总物料平衡计算1.各工序收率指标2.谷氨酸得率一份（1000kg）纯淀粉理论上可以制得100%谷氨酸量：1000×111%（理论糖化率）×81.7%（理论糖转化率）=906.87 kg一份（1000kg）纯淀粉实际上可以制得100％谷氨酸量：1000 × 109%（糖化率）× 60.0 %(糖酸转化率) = 654 kg一份（1000kg）工业淀粉（含量85％）实际上可以制得80％谷氨酸量：817.5 × 85%=694.88 kg3.淀粉单耗一份（1000kg）含量100%的谷氨酸需要的纯淀粉量：654kg/t*淀粉量=1000kg 淀粉量=1529.05kg一份（1000kg）含量100%的谷氨酸需要的工业淀粉（含量85%）量：1529.05÷85%=1798.88kg4.原料计算每天需要的工业淀粉（含量85%）量：①60.61÷95%×1798.88=114.77t/d②60.61÷95%÷60%÷109%÷85%=114.77t/d每天需糖化液量：纯糖：114.77×85% （工业淀粉含量）×109%（糖化率）=106.34t/d折算成30％的糖量：106.34÷30%=354.47t/d每天需发酵液量：提取纯谷氨酸量：60.61t/d发酵液中纯谷氨酸量：60.61t/d÷95%=63.8t/d折算成11％的发酵液体积数：63.8t/d÷11%（产酸率110g/L）=580 m3发酵液的重量：580*1000×1.05(密度1.05kg/L)= 681.45 t5.糖化车间物料平衡图为：水液化液1、淀粉及加水量：淀粉加水比例：1：1.81000kg工业淀粉产淀粉浆：1000×（1+1.8）=2800kg加水量为1800kg2、粉浆浓度：1000×85%÷2800×100%=30.35%3、液化酶量：2800×0.25%（比值）=7kg4、氯化钙量：2800×0.25%（比值）=7kg5、硫酸用量：2800×0.25%（比值）=7kg6、糖化酶量：2800×0.25%（比值）=7kg7、糖化液产量（30%）：1000×85%（工业淀粉）×109%（糖化率）÷300kg/m³*(1.113kg/L*1000)kg/m³=3437.32kg8、加活性炭和（珍珠岩）助滤剂量（含量为糖液的0.15%）：3437.32×0.15% =5.16kg9、滤渣产量（含水按照70％计算）：5.16 ÷（1-70%）=17.2kg10、蒸汽量 3437.32*12%=412.48kg洗水量 3437.32+17.2-2800-7*4-5.16-412.48=208.88糖化车间物料平衡表6.发酵的物料横算日产谷氨酸（发酵液中所含，日产纯谷氨酸60.61t ）60.61÷95%（提取率）=63.8t/d日交发酵液体积63.8t÷110g/L（产酸水平）=580000L日交发酵液质量580000L×1.05kg/L（密度）=609000kg每天发酵液量 609000÷（1-0.2%-0.8%）=615151.6kg日耗纯糖量 63.8÷60%（糖酸转化率）×1000=106334kg补加糖量106334×40%=42533.6kg补加450g/L糖液量42533.6×1000÷450g/L×1.2kg/L=113423.0kg每天发酵耗氨量63.8×225=14355kg每天发酵消泡剂用量63.8×5.95=379.61kg初始培养基的量615151.6—113423.0—14355—379.61=486993.99kg初始发酵液体积486993.99÷1.05=463803.8L种子罐接入种子培养基的体积463803.8×10%=46380.38L接入种子液的量51876.8×1.05=48699.40kg种子液总量48699.40÷99.6%=48894.98kg空气带走和损失量48699.40×0.4%=194.80kg配置种子培养基量48699.40÷（1+12%）=43481.61kg配制种子培养基的体积43481.61÷1.02=42629.03L300g/L糖液量42629.03×50g/L÷300g/L×1.113kg/L=7907.69kg 糖蜜: 42629.03×15÷1000=639.44kg玉米浆:42629.03×25÷1000=1065.73kg硫酸镁42629.03×0.75÷1000=31.97kg硫酸二氢钾42629.03×1.5÷1000=63.95kg种子液氨用量63.8×25=1595kg种子消泡剂用量63.8×0.05=3.19kg蒸汽冷凝水43481.61×12%=5217.80kg配料用水量48894.98-7907.69-639.44-1065.73-31.97-63.95-1595-3.19-5217.80=32370.21kg发酵罐配制发酵培养基的量（463803.8-46380.38）÷（1+12%）=372699.48kg配制发酵液培养基体积372699.48÷1.05=354951.88L糖蜜用量354951.88×2÷1000=709.9kg玉米浆354951.88×5÷1000=1774.76kg氯化钾354951.88×2÷1000=709.9kg磷酸354951.88×1.2÷1000=425.94kg硫酸镁354951.88×1.4÷1000=496.93kg液氨63.8×225=14355kg消泡剂用量63.8×5.95=379.61kg300g/L糖液量（106334-42533.6-42629.03×50÷1000）×1000÷300×1.113=228791.80kg450g/L糖液量42533.6×1000÷450g/L×1.2kg/L=113423.0kg蒸汽冷凝水372699.48×12%=44723.94kg配料用水615151.6-48899.40-709.9-1774.76-709.9-425.94-496.93-14355-379.61-228791.80-113423-44723.94=160461.42 kg空气带走水分与损失量615151.6×1%=6152kg各衡算数归总于表格：流加糖量：(1)1t工业淀粉得到30%的糖液1000×85%×109%÷30%=3088kg. 45%用于流加糖, 用三效减压真空浓缩器浓缩糖液，浓度从30％提到45％,需要流加糖113423.0kg ，则要30%糖液量113423.0×45%×（1+1.5%）÷30%=172686.5kg需要工业淀粉量(2)浓缩蒸发量172686.5-113423.0=kg(3)浓缩过程损失(浓缩过程损失按照1.5％计算)。

目录摘要 (III)ABSTRACT (IV)1、前言 (1)2、谷氨酸发酵的工艺流程 (3)2.1谷氨酸生产菌种 (3)2.2生产原料 (3)2.3培养基制备 (3)2.3.1碳源 (3)2.3.2氮源 (3)2.3.3生物素 (4)2.4培养基 (4)2.5菌种的保藏 (5)2.6灭菌的方法 (6)2.7菌种如何选育 (6)2.8种子的扩大培养 (7)2.9谷氨酸的发酵 (7)3.0谷氨酸的分离 (7)3、谷氨酸发酵的工艺控制 (8)3.1环境控制 (8)3.1.1pH (8)3.1.2温度 (8)3.1.3通风量 (8)3.1.4泡沫 (8)3.1.5染菌的防治和染菌后的处理方法 (8)3.2.细胞膜渗透性控制 (9)3.3发酵终点的判断 (10)4、发酵罐及种子罐的设计及选型 (10)4.1味精工厂发酵车间的物料衡算 (10)4.1.1工艺技术指标及基础数据 (10)4.1.2谷氨酸发酵车间的物料衡算 (11)4.13 20000t/a味精厂发酵车间的物料衡算 (13)4.2热量衡算 (14)4.2.1液化工序热量衡算 (14)4.2.2连续灭菌和发酵工序热量衡 (15)4.3发酵罐的选型 (17)4.3.1发酵罐 (17)4.3.2种子罐 (25)4.3.3空气分过滤器 (31)4.3.4味精厂发酵车间设备一览表 (32)谢辞 (33)5、参考文献 (34)摘要众所周知，日常所用的调味料味精就是L-谷氨酸单钠盐(monosodiuo gluamate，MsG)。

从1909年日本发明并工业化生产味情以后，几经变迁，已经发展成为以谷氨酸发酵为主体的世界性的氨基酸发酵工业。

1956年从日本开始，以后由面二筋豆粕和废糖蜜浓缩物水解的方向，转到以糖质为原料的细菌发酵法。

生产味精谷氨酸类氨基酸的发酵，区别于传统酿酒和抗菌素发酵，是一种以改变微生物代谢的代谢控制发酵。

本文则就以谷氨酸发酵生产过程、谷氨酸发酵机制以及研究动向等方面做研究。