味精发酵车间设计

2.1 味精工厂发酵车间的物料衡算

2.1.1 工艺技术指标及基础数据

（1）查《发酵工厂工艺设计概论》P326表3 味精行业国家企业标准［5］，选用主要指标如表1

表1 味精发酵工艺技术指标

指标名称单位指标数

生产规模t/a 15000（味精）

生产方法中糖发酵，一次等电点提取

年生产天数d/a 300

产品日产量t/a 50

产品质量纯度% 99

倒灌率% 1.0

发酵周期h 48

发酵初糖Kg/m3 150

淀粉糖转化率% 95

糖酸转化率% 48

麸酸谷氨酸含量% 90

谷氨酸提取率% 80

味精对谷氨酸产率% 112

（2）主要原材料质量指标淀粉原料的淀粉含量为80%，含水14%。

（3）二级种子培养基（g/L）水解糖25，糖蜜20，尿素3.5，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆5~10，泡敌0.6，硫酸镁0.002，硫酸亚铁0.002。

（4）发酵培养基（g/L）水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾0.8，磷酸氢二钠0.2，硫酸亚铁0.002，硫酸锰0.002，尿素（总尿）40，泡敌0.6，植物油1.0。

（5）接种量为2% 。

2.1.2 谷氨酸发酵车间的物料衡算

首先计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原辅材料及其他物料量。

（1）发酵液量V1

式中 150——发酵培养基初糖浓度（kg/m3）

48%——糖酸转化率

80%——谷氨酸提取率

99%——除去倒灌率1%后的发酵成功率

112%——味精对谷氨酸的精制产率

（2）发酵液配制需水解糖量G1

以纯糖算，

（3）二级种液量V2

（4）二级种子培养液所需水解糖量G2

式中 25——二级种液含糖量（kg/m3）

（5）生产1000kg味精需水解糖总量G为：

（6）耗用淀粉原料量

理论上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故理论上耗用的淀粉量G淀粉为：

式中 80%——淀粉原料含纯淀粉量

95%——淀粉糖转化率

（7）尿素耗用量

二级种液耗尿素量为V3

发酵培养基耗尿素为V4

故共耗尿素量为627.5kg

（8）甘蔗糖蜜耗用量

二级种液耗用糖蜜量V5

发酵培养基耗糖蜜量V6

合计耗糖蜜69.9kg

（9）氯化钾耗量GKCl

（10）磷酸氢二钠（Na2HPO4•7H2O）耗量G3

（11）硫酸镁（MgSO4•7H2O）用量G4

（12）消泡剂（泡敌）耗用量G5

（13）植物油耗用量G6

（14）谷氨酸（麸酸）量

发酵液谷氨酸含量为：

实际生产的谷氨酸（提取率80%）为：

2.1.3 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果

由上述生产1000kg味精（100%纯度）的物料衡算结果，可求得15000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计算。

具体计算结果如表2

物料名称生产1t味精（100%）的物料量15000t/a味精生产的物料量每日物料量

发酵液（m3）15.66 2.35×105 783

二级种液（m3）0.313 4695 15.65

发酵水解用糖（kg）2349 3.52×107 1.17×105

二级种培养用糖（kg）7.83 1.18×105 391.5

水解糖总量（kg）2356.8 3.53×107 1.18×105

淀粉(kg) 2793.7 4.19×107 1.40×105

尿素（或液氨）627.5 9.41×106 3.14×104

糖蜜（kg）69.9 1.05×106 3495

氯化钾（kg）12.53 1.88×105 626.5

磷酸氢二钠（kg） 3.13 4.70×104 156.5

硫酸镁（kg）9.58 1.44×105 479

泡敌（kg）9.4 1.40×105 470

植物油（kg）23.5 3.53×105 1175

谷氨酸（kg）893 1.34×107 44650

表2 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算

2.2 设备设计与选型

2.2.1 发酵罐

（1）发酵罐的选型

选用机械涡轮搅拌通风发酵罐

（2）生产能力、数量和容积的确定

①发酵罐容积的确定：选用200m3罐

②生产能力的计算：现每天生产99%纯度的味精33.3t，谷氨酸的发酵周期为48h(包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间)。则每天需糖液体积为V糖。每天产纯度为99%的味精33.3t，每吨100%的味精需糖液15.66m3

设发酵罐的填充系数φ=70%；则每天需要发酵需要发酵罐的总体积为V0（发酵周期为48h）。

③发酵罐个数的确定：公称体积为200m3的发酵罐，总体积为230 m3

取公称体积200 m3 发酵罐11个，其中一个留作备用。

实际产量验算：

富裕量

能满足产量要求

（3）主要尺寸的计算：取高径比H：D=2：1[6]

则有：

H=2D；

解方程得：

H=2D=10m；

封头高：

封头容积：

V封=16.4（m3）

圆柱部分容积：

V筒=197m3

验算全容积V全：

V全=V’全

符合设计要求，可行。

（4）冷却面积的计算

对谷氨酸发酵，每1m3发酵液、每1h传给冷却器的最大热量约为4.18×6000kJ/(m3•h) [5]。采用竖式蛇管换热器，取经验值K=4.18×500 kJ/(m3•h•℃) [8]。

平均温差Δtm：

32℃32℃

20℃27℃

12 5

代入

对公称容量200 m3的发酵罐，每天装5罐，每罐实际装液量为

换热面积

（5）搅拌器计算选用六弯叶涡轮搅拌器[6]。

该搅拌器的各部分尺寸与罐径D有一定比例关系

搅拌器叶径

取d=1.7（m）

叶宽：

弧长：

底距：

盘踞：

叶弦长：

叶距：