江西科技师范大学生物工程专业《发酵工程课程设计》设计书题目名称年产25000吨赖氨酸工艺线设计专业班级 2011级生物工程（1）班学号 20111750 20111767 学生姓名蔡文杰孔令程指导教师常军博士2014年9月24日目录1、设计背景 (1)1.1设计概况 (1)1.2设计原则 (1)2、工艺流程 (1)3、厂址选择 (1)4、工厂平面设计 (2)4.1厂区布局 (2)4.2厂区道路 (2)4.3厂区绿化 (2)4.4生活区 (3)4.5生产区 (3)4.6辅助生产区 (3)4.7“三废”处理区 (3)5、生产车间平面设计 (3)5.1生产车间的布置 (3)5.2车间管道布置设计 (3)6、发酵罐的确定 (4)6.1发酵罐个数的确定 (4)6.2通风管设计 (4)6.3发酵罐进出气管确定 (5)7、种子罐的确定 (5)7.1种子罐的选择 (5)7.2物料管的设计 (5)7.3种子罐进出气管设计 (5)7.4冷却管直径计算 (5)8、总结 (6)9、参考文献 (6)1、设计背景1.1设计概况本设计侧重发酵工厂总平面布置、车间的工艺设计、设备选型。
通过物料衡算，确定发酵车间主要设备发酵罐、种子罐等设备的选型。
1.2设计原则设计过程中以保证生产，节约投资，获得最大的经济效益，环境效益和社会效益为指导原则。
尽可能的采用成熟先进的技术和设备，达到最优生产的目的。
2、工艺流程[2]图1 稀醪高盐发酵生产酱油的工艺流程图3、厂址选择厂址：广东佛山顺德工业园区，理由如下：经济环境：佛山对中小企业给予个性化扶持工作，提供技术改造、技术创新、投融资、培训等多方面快速通道支持。
最新出台的《顺德区促进中小企业健康发展实施方案》规定：对通过区信用担保基金贷款的企业的贴息由目前的20 %提高至30 %。
每家贷款企业年度贴息金额不超过30万元；对一般担保贷款企业贴息为15 %，每家贷款企业年度贴息金额不超过15万元。
对在顺德注册或设立分公司并依法纳税的担保机构从事区信用担保基金项目的，由按原来的年日均担保余额的1.2 %提高至1.4 %给予补贴，对一般担保业务的由0.4 %提高至0.6 %给予补贴。
每家信用担保机构每年度补贴总额不超过150万元，其中一般商业担保补贴额最高不超过180万元。
交通条件：广湛公路以及广州--佛山高速公路就在工厂的边上。
广州南沙港是华南地区最大的货运海港和物流中心，建设50多个大型深水泊位。
佛山距离南沙港最少只有车程30分钟。
交通相当便利，我们所需要的大豆原料大部分将从巴西和美国两个大豆主产区进口。
广州—湛江铁路通过佛山与全国铁路网联结，货物还可从佛山水路、陆路通过香港出口到国外，或通过广州南沙港、黄埔港，深圳盐田港走海路转运到全国各地。
人口资源：佛山生活成本相对较低，对人才的吸引力一直比较强，人力资源丰富。
气候条件：佛山气候温和，属亚热带季风性湿润气候，雨量充足，四季如春，温暖多雨为其气候基本特征，年平均气温在21.2～22.2℃之间。
4、工厂平面设计4.1厂区布局[1]工厂面积16000 m2，东西长160 m，南北宽100 m。
厂区的布局紧凑合理，符合现代生产工艺的要求，分别划分为生活区、生产区、辅助生产区，各个区严格分开，生产区内的各管理区域设立标示牌和隔离设施来加以界定，以控制不同区域的人员和物品之间的交叉流动。
4.2厂区道路厂区道路采用水泥道路，主干道设计宽度6 m，非主干道宽4 m，拐弯处半径径设计为5 m宽。
道路设计能使消防车到达场内任何建筑物，道路设计保证物流运输和人流穿行的方便、安全、高效。
4.3厂区绿化厂区绿化在道路的周边和一些建筑物前预留了绿化带，考虑到当地的气候条件，绿化植物主要以樟树为主，还有一些南方地区的观赏的花，提高厂区的环境质量和美观度。
4.4生活区生活区包括行政楼、食堂、商店、车棚、球场、医务室和传达室。
生活区距离车间较近，方便管理，与物流仓库分开，距离大门不远，方便人员上下班。
行政楼占地900 m2，为四层建筑，内设有行政办公室、财务室、图书馆、办公室、医务室、值班室等科室及一大一小两会议室。
三楼主要是科研室，研发、质量检测，以及样品保管都在三楼。
一楼设有接待大厅，行政楼前一个小型广场，中间是一个直径20米的喷水池。
食堂后面是宿舍楼，占地312m2，总共三层，共计25个宿舍标准间。
每个宿舍上下铺两张，可容纳4人，整个楼最多可容纳100人。
西面是二层的食堂，占地400 m2，食堂内设施完善，环境整洁，供职工日常就餐。
一层还设有部分商店，满足职工需求。
食堂前面是一个400 m2的篮球场。
4.5生产区生产区位于整个厂区的核心位置，占地6360 m2，其中生产车间中辅助区占地600 m2，原料处理车间占地900 m2，发酵区占地1740 m2，提取车间占地1450 m2，装瓶包装车间占地750 m2，其中走廊宽3 m。
生产区与仓库之间，生产车间与生产车间之间设计实现快速连接，全厂的人流、原料、管道、仓储都很方便，避免物料往返运输。
4.6辅助生产区辅助生产区包括配电房和泵房和仓库，尽可能远离生活区，靠近生产区，保证工厂生产的有序性。
其中配电房和泵房占地均为120 m2，位于工厂的西面，仓库位于工厂的东北角，成品仓库占地900 m2，原料仓库占地750 m2。
4.7“三废”处理区“三废”处理区位于泵房的北部，占地600 m2。
主要进行水资源的处理，尽可能循环多次再利用，把处理后废水再排放，保护环境。
5、生产车间平面设计[3]5.1生产车间的布置生产车间包括原料处理车间、发酵车间、过滤灭菌车间和装瓶包装车间。
生产车间的布置按工艺生产过程的顺序进行配置。
生产线路做到了短捷、避免重复，没有做成单一长条状，而是做成U型，是将生产车间的配置达到最优的原则。
5.2车间管道布置设计车间内管道采用明线铺设，车间内工艺管道布置采用沿墙、楼底板或柱子的成排安装法，使管线成排成行平行直走，并协调各管道的标高和平面坐标的位置，共架铺设，占地空间小，减少拐弯。
同时，管架的标高不影响车辆和行人通行，分层布置的大管径管道、热介质管道、气体管道和无腐蚀管道在上；小管径、液体、不保温、冷介质和有腐蚀性的介质管道在下。
管径大的、常温的、支管少的、不常检修的和无腐蚀性的管道靠墙；管径小、常检修的、支管多的和有腐蚀性的介质管道靠外。
另外，在易堵塞管道阀门前结上了水管，管道经过的地方避开电动机。
发文和就地仪表的安装高度满足操作和检查的方便性。
6、发酵罐的确定6.1发酵罐个数的确定全年生产1500 t酱油，其中80％为发酵液。
酱油发酵液中发酵液含量117 g/L，种子罐周期为60 h。
酱油生产倒罐损失为1 %，提取率为99％。
则全年需发酵液量V=1500×0.8=1200 t全年全年按24个批次生产，每个批次生产50 t发酵液，则每批次实际需要酱油发酵液=（50×106）/（0.99×0.99×117）=436 m3。
的体积V实际取发酵罐的填充系数为φ=0.7，公称容积为100 m3的发酵罐进行发酵。
发酵周期为8天。
则每个批次需要的发酵罐总体积为：V总=V/φ=436/0.7=623 m3则所需发酵罐个数：N=623/100=6.23（个）发酵罐取发酵罐个数为7个。
6.2通风管设计通风管的长度一般取100~200 mm，本设计取150 mm。
通风管直径的确定：该罐实装醪量为V/ n=436/7=62.3 m3，定为1 h之内排空，则：物料体积流量Q物=62.3/3600= 0.017 m3/s式中Q物——物料体积流量，m3/s ；n——发酵罐的个数；V——一个周期需发酵液体积，m3。
/υ=0.017/1=0.017 m2，发酵液流速定为υ=1 m/s ，则管截面积A=Q物A=0.785d2，得管径d=（A/0.785）1/2=（0.017/0.785）1/2=0.147 m式中υ——发酵液流速，m/s ；A——管截面积，m2；d——管径，m。
取标准规格Φ159×4.5 mm的无缝钢管，150 mm>147 mm，认为适用。
6.3发酵罐进出气管确定发酵罐进出气管与发酵罐通风管相配合，取标准规格Φ159×4.5 mm的无缝钢管[2]。
7、种子罐的确定7.1种子罐的选择接种量按2.5 %计算，则接种量：V 接种=V总×2.5%=623×0.025=15.6 m3选取公称容积5 m3的种子罐，则需要种子罐的个数N=V 接种/V 公称=15.6/5=3.12（个)式中N——种子罐的个数；V接种——种子罐接种量；V公称——种子罐的公称容积。
共选取4个公称容积为5 m3的种子罐。
7.2物料管的设计本设计为2.5小时送完436 m3物料，则物料流量W=436/（2.5×3600）=0.048 m3/s物管道截面为F，物料流速υ=1 m/s，则：F=W物/υ=0.048/1=0.048 m2则，管径d=（F/0.785）1/2=（0.048/0.785）1/2=0.247 m——物料流量，m3/s；式中W物F——管道截面，m2；d——管径，m。
取标准规格Φ273×8 mm的无缝钢管，257 mm>247 mm，认为适用。
7.3种子罐进出气管设计种子罐进出气管与种子罐物料管相配合，取标准规格Φ273×8 mm的无缝钢管。
7.4冷却管直径计算酱油发酵每小时每立方米传给冷却器Q=25080 kJ/（m3·h）传热最多时初始温度为t1=27 ℃，终了温度t2=20 ℃的冷却水用量W=Q/[c p（t2-t1）]=0.33 kg/sq=W/ρ=0.33/1000=0.00033 m3/s式中C p——冷却水的比热容，C p=4.18 kJ/(kg·℃)；W——冷却水用量，kg/s；t2——冷却水终温，t2=27℃；t1——冷却水初温，t1=20℃；q——冷却水体积流量，m3/s；ρ——冷却水的密度，ρ=1000 kg/m3。
取冷却水在竖直蛇管中的流速为0.1 m/s，则冷却管总截面积：A=q/υ=0.00033/0.1=0.0033 m3/s冷却水管径d=（A/0.785）1/2=（0.0033/0.785）1/2=0.065 m取标准规格Φ273×8 mm的无缝钢管。
8、总结高盐稀态发酵酱油传承了我国传统发酵工艺，以大豆或脱脂大豆、小麦或小麦粉为原料，经蒸煮、曲霉菌制曲后与盐水混合成稀醛，再经发酵制成的酱油。
产品品质高，香气成分多，营养物质丰富，但该工艺产品产量仅占我国酱油总产量的10%。
高盐稀态发酵有着诸多低盐固态发酵工艺所无法比拟的优势，如酯香突出，口感更鲜美等。
