发布时间 : 星期四 文章柠檬酸厂糖化发酵车间设计方案(改)更新完毕开始阅读394726f926284b73f242336c1eb91a37f11132a3
3.2热量衡算
3.2.1 液化热平衡计算
喷射加热器耗热
喷射加热初温t1=50℃加热后t2=100℃ 醪液的比热容为C1 =3.91kJ/(kg·℃> 由工艺可知:
经过喷射加热器温度由t1=50℃升温至t2=100℃
Q= C1×G醪液(100-50> =3.91×6890.79×(100-50> =1347169.44kJ 3.2.2 发酵过程中的蒸汽耗量的计算 <1）蒸汽用量的计算公式
整个生产过程采用蒸汽间接加热， 蒸汽耗用量计算公式为：D?DC?t2?t1?Q总 ?I?i?I???????式中：η——为蒸汽的热效率，取??95%；
I——汽化潜热。 <2）基础数据
在280C下，查得：淀粉的比热容为1.55kJ/kg?K 水的比热容为4.174kJ/kg?K
加热蒸汽的热焓为2549.5kJ/kg
加热蒸汽的冷凝水的热焓为1250.60kJ/kg 由前面的计算可知，日耗薯干粉量为174.53 t/d 日耗淀粉量为122.17t/d 日耗薯干浆量为864.86 t/d
则日耗调浆用水量为：864.86-174.53=690.33 t/d 日耗淀粉浆量为：122.17+690.33=812.50 t/d
淀粉浆中含水量为：<690.33/812.50）*100%=84.96% 淀粉浓度为：<122.17/812.50）*100%=15.04% 由此可算得淀粉浆的比热容为：
C=C淀粉X+C水Y=1.55*15.04%+4.174*84.96%=3.78kJ/kg·K
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式中：X——淀粉浓度，15.04%
Y——水浓度，84.96% <3）生产过程中蒸汽耗量的计算 ①培养基灭菌及管道灭菌：
培养基采取连消塔连续灭菌，进塔温90℃，灭菌130℃ 则灭菌用蒸汽量：D=
GC（t1?t2）
（I-?）?每罐的初始体积为180m3，初糖浓度是13g/100ml，灭菌前培养基含糖量19%。
其数量为：180*13%/19%=123.16t
灭菌加热过程中用0.3Mpa，蒸汽<表压）I=2725.3kJ/kg，由维持罐<90℃），进入连消塔加热至130℃，糖液比热容3.69kJ/kg?K。
每罐灭菌时间3h，输料流量123.16/3=41.05 t/h， 消毒灭菌用蒸汽量：
D=41050*3.69*<130-90）/[(2725.3-130*4.18>*95%]=2638.08kg/h=2.64t/h； 每天培养基灭菌用蒸汽量：2.64*3*6=47.52 t/d；
所有用罐空罐灭菌及相关管道灭菌用蒸汽量，根据经验取培养基灭菌用蒸汽量的10%，则：D1=47.52*10%=4.75t/d。 ② 加热发酵醪所用的蒸汽量D6：
柠檬酸水溶液的比热容可按下式近似计算：
C??0.99?0.66??0.0010t?*4.19 式中：0.99——比热容kJ/kg?℃
?——柠檬酸质量分数，?=<126.03/1031.83）*100%=12.21%
t ——温度，℃ 代入上式，得：
C=<0.99-0.66*12.21%+0.001*35）*4.19=3.96kj/kg?k 那么由此可得D6为：
D6?GC(t1?t2)/(I??)??1031.83*3.96*(85?35)/(2549.5?1250.60)*95%?149.42t/d?44826t/a
<4）将发酵段蒸汽衡算列于表3.2。
表3.2 发酵车间蒸汽衡算
生产 工序 培养基灭菌 加热发酵醪
日用蒸汽量(t/d> 47.52 149.42
平均蒸汽用量
(t/h> 2.64 6.22 10 / 25
年用蒸汽量 空罐灭菌 合计 4.75 201.65 0.20 8.4 1425 60495 3.2.3 发酵过程中的冷却水耗用量计算 已知发酵过程中的发酵热为4.18*6000kJ/m3?h，200m3的发酵罐一般装料量为180m3<填充系数为0.9），则 W发酵Q总4.18*6000*180=83.077t/h=1993.848t/d=598154.4t/a ??C水?t2?t1?4.18*?28?15?已知25m3的种子罐<填充系数0.7），装料量为17.5m3 W种子?4.18*6000*17.5/?4.18*（28?15）?=8.077t/h=193.85t/d=58155t/a 将发酵段水衡算列入表3.3。 表3.3 发酵车间冷却水衡算表 生产 工序 发酵罐用水 种子罐用水 合计 平均耗水量(t/h> 83.077 8.077 91.154 日耗水量 (t/d> 1993.848 193.85 2187.7 年耗水量 (t/a> 598154.4 58155 656309.4 3.2.4 发酵过程中的无菌空气耗用量的计算 <1）单罐发酵罐用无菌空气量： 根据无菌空气用量的计算公式： V=发酵罐体积*通气速率*填充系数 已知：发酵罐体积为200m3 通气速率为0.18vvm 填充系数为60% 则：V=200*0.18*60%=21.6m3/h <2）单个种子罐用无菌空气量： 取种子罐的空气消耗量为发酵过程空气耗量的25%,则 V?25%V?25%*21.6?5.4m3/h <3）将发酵车间蒸汽衡算列入表3.4。 11 / 25 表3.4 发酵车间无菌空气用量衡算表 设备 名称 发酵罐 种子罐 总用量 单罐每小时用气量(m3/h> 21.6 5.4 27 单罐每日用 气量(m3/d> 518.4 129.6 648 每罐每年用 气量(m3/a> 155520 38880 194400 年总用 气量m3/a 2488320 233280 2721600 4. 糖化车间设备设计与选型 以薯干为原料生产柠檬酸是我国特有的柠檬酸粗料发酵工艺，原料预处理设备可全部采用国产定型的粮食及饲料处理机械 ，生产过程简单、处理成本低、设备投资省。 4.1调浆桶的选型 (1>已知薯干浆的流量为G=36.03kg/h,即V=G/ρ=36.03/1.66=21.70m3/h。设料液滞留时间为30min。 V有效=Vτ(m3> V有效-设备有效容积 V-流量 τ-滞留时间 V有效=21.70/60×30=10.85m3 (2>设备数量的计算 n=V有效/φV单 V单-单台设备容积(m3> φ-填充系数(%> 其中V单=6m3φ=70% n=10.85/(6×70%>=2.58(台>，取3台。 <3）根据以上计算，选用3个容积为6m3的调浆罐<考虑到料液的黏度较大,故选用大叶轮片转速低的搅拌器,罐体采用锚式）。 4.2喷射加热器的选型 为保证营养不被破坏取停留时间为10s,物料流速取0.4m/s <1）加热器的长度L: L=Vt=4(m> <2）蒸汽消耗:流量为G=864.88/24=36.04kg/h 固形物含量为x=13.02%，比热容为Cp=3.91kJ/(kg·℃> 温度由t1=50 ℃加热到t2=100 ℃，加热蒸汽P=0.42Mpa饱和蒸汽温度 12 / 25