年產(chǎn)5000噸發(fā)酵食醋發(fā)酵車間設(shè)計

《年產(chǎn)5000噸發(fā)酵食醋發(fā)酵車間設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《年產(chǎn)5000噸發(fā)酵食醋發(fā)酵車間設(shè)計（28頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第 1 頁 共 28 頁目目 錄錄緒論緒論-錯誤！未定義書簽。1、食醋的起源與功能-錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。2、食醋的種類-錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。3、食醋的原料-錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。4、食醋的生產(chǎn)工藝-錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。5、液態(tài)法食醋質(zhì)量標準-錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。一、設(shè)計任務(wù)一、設(shè)計任務(wù)-3二、生產(chǎn)方案和流程的確定二、生產(chǎn)方案和流程的確定-3（一）生產(chǎn)方案的確定-3（二）生產(chǎn)流程的確定-31. 菌種選擇-32. 原料預(yù)處理-33. 糖化-44. 酒精發(fā)酵-45. 醋酸發(fā)酵-46. 壓濾-57. 配兌和滅菌-58. 陳釀

2、-6（三）生產(chǎn)工藝流程示意圖-6三、工藝設(shè)計及計算三、工藝設(shè)計及計算-7（一）工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)-7（二）物料計算-71. 主要原料的物料衡算-72. 蒸煮醪量的計算-93. 糖化醪量的計算-114. 酒精發(fā)酵醪的計算-115. 醋酸發(fā)酵醪的計算-11（三）熱量衡算 -111. 液化過程中的熱量衡算-112. 糖化過程熱量衡算-113. 酒精發(fā)酵過程熱量衡算-114. 醋酸發(fā)酵過程熱量衡算-11（四）無菌壓縮空氣消耗量計算 -11四、四、 設(shè)備設(shè)計與選型設(shè)備設(shè)計與選型-11（一）液化車間 -111. 生產(chǎn)能力的計算-112. 液化罐數(shù)量N1的確定-11第 2 頁 共 28 頁3. 主要尺寸

3、計算：-11（二）糖化車間 -111. 生產(chǎn)能力的計算-112. 糖化罐數(shù)量N2的確定-113. 主要尺寸計算-11（三）酒精發(fā)酵車間 -111. 生產(chǎn)能力的計算-112. 酒精發(fā)酵罐數(shù)量N3的確定-113. 主要尺寸計算：-114. 種子罐-11（四）醋酸發(fā)酵車間 -111. 生產(chǎn)能力的計算-112. 醋酸發(fā)酵罐數(shù)量N4的確定-113. 主要尺寸的計算-114. 冷卻面積的計算-115. 轉(zhuǎn)子與定子的確定-116. 設(shè)備結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計-117. 壁厚計算-118. 接管設(shè)計-119. 支座設(shè)計-1110. 種子罐-11（5）. 車間設(shè)備一覽表-11五、五、 總結(jié)與謝辭總結(jié)與謝辭-11附件附件-

4、錯誤！未定義書簽。1. 全廠物料流程圖-錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。2. 醋酸發(fā)酵車間流程圖-錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。3. 醋酸發(fā)酵車間布置設(shè)計-錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。4. 主要設(shè)備圖-錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。參考文獻參考文獻-錯誤！未定義書簽。第 3 頁 共 28 頁年產(chǎn)年產(chǎn) 5000 噸發(fā)酵食醋發(fā)酵車間設(shè)計噸發(fā)酵食醋發(fā)酵車間設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)一、設(shè)計任務(wù)年產(chǎn) 5000 噸發(fā)酵食醋發(fā)酵車間設(shè)計二、生產(chǎn)方案和流程的確定二、生產(chǎn)方案和流程的確定（一）生產(chǎn)方案的確定（一）生產(chǎn)方案的確定空氣自吸式發(fā)酵罐液態(tài)深層發(fā)酵制醋?？諝庾晕桨l(fā)酵罐液態(tài)深層發(fā)酵制醋是將

5、淀粉質(zhì)原料經(jīng)液化糖化、酒精發(fā)酵后，在空氣自吸式發(fā)酵罐中完成液體深層醋酸發(fā)酵的新工藝。具有原料利用率高，機械化程度高，生產(chǎn)周期短（8d） ，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。深層發(fā)酵法是向酒醪中接入醋酸菌后，采用向醪液中通入空氣的方法來增加醪液中的溶解氧，使醋酸菌的醋酸發(fā)酵正常進行。發(fā)酵設(shè)備多采用自吸式發(fā)酵罐，發(fā)酵品溫 3235，發(fā)酵時間在 3d 左右。原料選擇大米，長江以南習(xí)慣以大米為原料，且大米制出來的醋口感較好。（二）生產(chǎn)流程的確定（二）生產(chǎn)流程的確定1. 菌種選擇菌種選擇糖化選擇黑曲霉。酵母菌（AS 2.399）酵母菌培養(yǎng)的最適溫度為 2530 度。醋酸菌（許氏醋酸桿菌 A. schutzenbach

6、ii）生長繁殖適宜溫度 2527.5 度，不耐熱，最高生長溫度 37 度，最適 PH3.56.5，耐食鹽為 1%1.5%。該菌產(chǎn)酸高達 11.5%，對醋酸沒有進一步的氧化作用。2. 原料預(yù)處理原料預(yù)處理（1）原料的篩選和除雜1.剔除霉變的原料，除去附著的塵土和雜物。2.對帶有皮殼的原料去除皮殼。3.處理方法采用分選機篩選和水洗滌。（2）粉碎與水磨擴大原料同微生物酶的接觸面積，使有效成分被充分利用，大多數(shù)情況下先粉碎，然后再進行蒸煮、糖化。粉碎常用設(shè)備是：錘式粉碎機、刀片軋碎機、鋼磨。第 4 頁 共 28 頁技術(shù)要點：細度 大三角瓶純種擴大培養(yǎng) - 醋酸菌種子液態(tài)培養(yǎng)試管培養(yǎng)基：葡萄糖 0.3g

7、、酵母膏 1.0g、碳酸鈣 2.0g、6%酒液 100mL、瓊脂 2.02.5g。三角瓶培養(yǎng)基：酵母膏 1%、葡萄糖 0.3%、水 100mL、濃度為 95%的酒精4%。種子液態(tài)培養(yǎng)：4%8%酒精發(fā)酵醪，醋酸種子酸度 2.5%3.0%，接種量5%10%；通風(fēng)量 0.1m/(m.min)；培養(yǎng)溫度 3235；培養(yǎng)時間 24h。醋酸菌種子培養(yǎng)與其它微生物種子培養(yǎng)一樣，除了使微生物繁殖以外，還有一個馴化作用，即使微生物適應(yīng)于生產(chǎn)的要求，所以，在種子培養(yǎng)的前階段，培養(yǎng)基的組成、培養(yǎng)條件多采用較優(yōu)的工藝參數(shù)；而在培養(yǎng)的后階段，多采用接近于生產(chǎn)要求的工藝參數(shù)。2.醋酸發(fā)酵技術(shù)要點：酒液酒度 5%6%；醋酸

8、發(fā)酵液酸度 4.5%5.5%。工藝參數(shù)：接種溫度 2830；發(fā)酵溫度 3234，最高不超過 36；前期通風(fēng)量 0.07m/(m.min)、中期 0.10.12 m/(m.min)、后期0.08m/(m.min)；培養(yǎng)時間 6567h。醋酸菌含有乙酰輔酶 A 合成酶，能催化醋酸氧化，反應(yīng)生成的乙酰輔酶 A進入三羧酸循環(huán)，進一步氧化為 CO2和 H2O。其反應(yīng)式如下：332CH COOHCoASHCH COSCoAH O所以，醋酸發(fā)酵成熟時就要加入 2%5%的食鹽，以抑制醋酸菌的活性。在液態(tài)深層發(fā)酵中，可采用分割法去醪進行“半連續(xù)式發(fā)酵” ，即取出1/21/3 量的發(fā)酵成熟醋醪，同時補加相應(yīng)量的酒

9、醪。這一方法即可以省卻醋酸菌種培養(yǎng)工序，且發(fā)酵罐中的菌種在醋酸發(fā)酵過程中已得到充分馴養(yǎng)，所以，又有利于提高原料的利用率和產(chǎn)品質(zhì)量，但分割法去醪應(yīng)注意無菌操作。6. 壓濾壓濾技術(shù)要點：濾渣水分70%；酸度0.2%。工藝參數(shù)：發(fā)酵醪預(yù)處理，55 攝氏度維持 24h；壓頭醋、二醋用泵輸送，泵壓 2*89KPa，壓凈停止。壓清醋用高位槽自然壓力。第 6 頁 共 28 頁7. 配兌和滅菌配兌和滅菌技術(shù)要點：滅菌后成品醋酸3.5%；醋液紅褐色，無混濁，無沉淀，無異味；細菌數(shù)5000 個/ml。工藝參數(shù)：滅菌溫度 80，維持適當時間；苯甲酸鈉添加量為0.06%0.1%。8. 陳釀陳釀一是生醋經(jīng)日曬夜露陳釀數(shù)

10、月；二是將成品醋封壇陳釀。陳釀過程中，因美拉德反應(yīng)等，食醋的色澤加深；因氧化反應(yīng)，食醋中的乙醇含量降低，而乙醛含量有所升高；因酯化反應(yīng)，食醋中的酯含量明顯升高；因締合作用，食醋的風(fēng)味變得醇和，醋酸的刺激性減弱。第 7 頁 共 28 頁（三）生產(chǎn)工藝流程示意圖（三）生產(chǎn)工藝流程示意圖圖 2、醋酸生產(chǎn)工藝流程示意圖三、工藝設(shè)計及計算三、工藝設(shè)計及計算（一）工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（一）工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1. 生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)食醋 5000t（醋酸含量 4% 質(zhì)量分數(shù)）2. 生產(chǎn)工藝：液態(tài)深層發(fā)酵、間歇發(fā)酵3. 工作制度：全年工作 300 日，三班作業(yè)。第 8 頁 共 28 頁4. 食醋日產(chǎn)量：17

11、t5. 食醋年產(chǎn)量：5100t6. 副產(chǎn)品年產(chǎn)量：次級食醋占食醋總量的 2%。7. 產(chǎn)品質(zhì)量：符合 GB181872000 國家標準釀造食醋8. 大米原料含淀粉 70%, 水分 13%。9. -淀粉酶用量為 8u/g 原料，糖化酶用量為 150u/g 原料，酒母糖化醪用糖化酶量 300u/g 原料。10. 醋酸發(fā)酵罐發(fā)酵周期 8d、周期數(shù) 300/8 = 38。技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)：淀粉糖化率：80%糖 酒精得率：85%酒精 醋酸得率：80%大米原料 成品醋：160kg /t（二）物料計算（二）物料計算1. 主要原料的物料衡算主要原料的物料衡算（1）淀粉糖化物料衡算淀粉質(zhì)原料加水加熱糊化后，加入糖

12、化曲或淀粉酶進行糖化，物料衡算總方程式6105261261nC H OnH OnC H O1621801g1.11g理論上 1g 淀粉完全水解后能生成 1.111g 葡萄糖。但由于糖化酶的活力、種類、糖化工藝的原因，淀粉原料中支鍵淀粉和直鏈淀粉的比例不同，糖化結(jié)束后糖化醪中糖和非糖的比例控制不同等，因而使得糖化效果頗有差異，實際的糖化率一般以理論的 75%-85%計算，即實際上 1g 淀粉能生成 0.8330.944g 葡萄糖。這里取 80%，即 1g 淀粉能生成 0.888g。（2）酒精發(fā)酵物料衡算向糖化醪液中接入酵母菌進行酒精發(fā)酵，其物料衡算可以用下列生化反應(yīng)的總方程式為基礎(chǔ)：612625

13、222C H OC H OHCO180 246881g 0.51g理論上 1g 葡萄糖能生產(chǎn) 0.51g 酒精，但由于酵母菌的生長繁殖、中間代謝產(chǎn)物的生成、酒精的揮發(fā)等，實際的酒精得率一般以理論酒精得率的 85%計算，即第 9 頁 共 28 頁實際上 1g 葡萄糖能生成 0.434g 左右的酒精。（3）醋酸發(fā)酵物料衡算向酒精醪液中接入醋酸菌，進行醋酸發(fā)酵，其物料衡算可以用下列生化反應(yīng)的總方程式為基礎(chǔ)25232C H OHOCH COOHH O4660 181g1.30g根據(jù)總方程式計算得到：理論上 1g 酒精能生產(chǎn) 1.30g 醋酸。但由于醋酸菌的生長繁殖，發(fā)酵過程中酒精和醋酸的揮發(fā)，以及醋酸

14、的進一步氧化等，實際的醋酸得率一般以理論得率的 80%計算，實際上 1g 酒精能生產(chǎn) 1g 左右的醋酸。由上述計算得知，用淀粉質(zhì)原料釀醋時，1g 純淀粉能生成 0.888g 葡萄糖，經(jīng)酒精發(fā)酵得到 0.385g 酒精，再經(jīng)醋酸發(fā)酵可以得到 0.385g 醋酸。即 1t 食醋含 40kg 醋酸，需 40/0.385 = 103.9kg 淀粉，需大米 103.9/0.7 = 148.4 kg。（4）大米年消耗量5100t 食醋中醋酸含量：51004% = 204t生產(chǎn) 204t 醋酸需要淀粉：204/0.385 = 530t年消耗大米量：530/0.7 = 757.14t（5）- 淀粉酶消耗量 應(yīng)

15、用酶活力為 2000u/g 的 淀粉酶使淀粉液化，促進糊化，可減少蒸汽消耗量。-淀粉酶用量按 8u/g 原料計算。全年用酶量為： 757.148 = 3.03t 2000單耗量： 3.03103/5100 = 0.594kg/t（6）麩曲耗用量 所用麩曲糖化酶的活力為 800u/g，使用量為 150u/g 原料，則糖化酶消全年耗量為：757.14150 = 142.96t 800單耗量： 142.96103/5100 = 28kg/t第 10 頁 共 28 頁（7）氯化鈣（規(guī)格：無水）單耗：0.15 kg/t：全年投料量：0.155100 = 765kg（8）純堿（規(guī)格：工業(yè)用）單耗：0.22

16、5 kg/t：全年投料量：0.2255100 = 1147.5kg表 1、 原料消耗表（5000t/a）名稱規(guī)格單耗全年投料量大米淀粉含量 70%148.4kg/t757.14103kg- 淀粉酶2000u/g0.594kg/t3.03103kg麩曲800u/g28kg/t142.96103kg氯化鈣無水0.15kg/t765.07kg純堿工業(yè)純堿0.225kg/t1.15103kg2. 蒸煮醪量的計算蒸煮醪量的計算根據(jù)生產(chǎn)實踐，淀粉原料連續(xù)蒸煮的粉料加水比為 1:3，粉漿量為： 148.4（1+3）= 593.6kg式中 148.4 生產(chǎn) 1t 食醋（醋酸含量 4%）需要的大米量蒸煮過程使用

17、直接蒸汽加熱，在后熟器和汽液分離器減壓蒸發(fā)、冷卻降溫。在蒸煮過程中，蒸煮醪量將發(fā)生變化，故蒸煮醪的精確計算必須與熱量衡算同時進行，因而十分復(fù)雜。為簡化計算，可按下述方法近似計算。假定用罐式連續(xù)蒸煮工藝，混合后粉漿溫度 50，應(yīng)用噴射液化器使粉漿迅速升溫至 88，然后進入連續(xù)液化器液化，再經(jīng) 115高溫滅酶后，在真空冷卻器中閃急蒸發(fā)冷卻至 63后入糖化罐。其工藝流程圖如下圖所示。第 11 頁 共 28 頁圖 3、粉漿連續(xù)蒸煮液化工藝流程干物質(zhì)含量 B0=87%的大米比熱容為； c0 = 4.18（1-0.7B0）= 1.63 kJ/(kg. K)粉漿干物質(zhì)濃度為： B1 = 87/（4*100）

18、= 21.8%蒸煮醪比熱容為： c1 = B1c0+（1.0 - B1） cw= 21.8%1.63+（1.0-21.8%）4.18= 3.62 kJ/ (kg. K)式中 c w水的比熱容kJ/(kg. K) 為簡化計算，假定蒸煮醪的比熱容在整個蒸煮過程維持不變。經(jīng)噴射液化加熱后蒸煮醪量為：593.6*3.62(8850)593.6630()2748.988*4.18kg式中 2748.9噴射液化器加熱蒸汽（0.5Mpa）的焓（kJ/K）經(jīng)二液化維持罐出來的蒸煮醪量為：630 6303.62(88-84) = 626 (kg) 2288.3式中 2288.3第二液化維持罐的溫度為 84 度下

19、飽和蒸汽的汽化潛熱(kJ/K)經(jīng)噴射混合加熱器后的蒸煮醪量為；626 + 6263.62(115-84) = 657 (kg) 2748.9-1154.18式中 115滅酶溫度（攝氏度）2748.90.5Mpa 飽和蒸汽的焓（kJ/K）第 12 頁 共 28 頁經(jīng)汽液分離器后的蒸煮醪量： 657 - 6573.62(115-104.3) = 646 (kg) 2245式中 2245104.3 攝氏度下飽和蒸汽的汽化潛熱(kg)經(jīng)真空冷卻后最終蒸煮醪量為： 646 - 6463.62(104.3-63) = 605 (kg) 2351式中 2351真空冷卻溫度為 63 攝氏度下的飽和蒸汽的汽化潛

20、熱(kJ/K)。粉漿中干物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)： = 21.28%148.4*(1 0.13)6053. 糖化醪量的計算糖化醪量的計算麩曲（糖化力 800u/g 干曲） ，單耗：28kg/t：生產(chǎn) 1t 食醋的糖化醪量：605 + 28 = 633kg 糖化醪干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)： = 20.5%148.4*(1 0.13)0.5940.150.225*100%6334. 酒精發(fā)酵醪的計算酒精發(fā)酵醪的計算（1）實際產(chǎn)酒精量 = 原料量淀粉含量實際產(chǎn)酒率 = 148.40.70.385 = 39.9 kg（2）發(fā)酵中 CO2產(chǎn)量：39.9 = 38.2kg8892（3）發(fā)酵中溢出水分（按 2%計）：39.90

21、.02 = 0.8kg第 13 頁 共 28 頁（4）酒精發(fā)酵成熟醪總質(zhì)量（含醋母醪量）：633 38.2 0.8 = 594 Kg（5）成熟醪體積（成熟醪密度為 0.99Kg/L）：594 / 0.99 = 600 L（6）成熟醪中酒精體積分數(shù) （酒精 d420=0.7893）：酒精體積分數(shù)= = 8.43%39.9*100%0.7893*6005. 醋酸發(fā)酵醪的計算醋酸發(fā)酵醪的計算（1）醋酸發(fā)酵醪質(zhì)量 (含醋母醪量) 發(fā)酵時添加蛋白質(zhì)水解液（d420=1.2）50Kg/t：594 + 50 = 644kg（2）醋酸發(fā)酵醪體積：600 + 50/1.2 = 641.7L（3）原料產(chǎn)醋量（轉(zhuǎn)化

22、率取 84%）：39.91.3084% = 43.57kg（4）醋酸發(fā)酵時消耗氧氣：43.57 = 23.2kg3260（5）醋酸成熟醪的質(zhì)量：644 + 23.2 = 667.2Kg（6）成熟醪體積（成熟醪密度 1.01Kg/L）：667.2/1.01 = 660.6 L（7）成熟醪醋酸的質(zhì)量分數(shù)：43.57/667.2 = 6.53%（8）配兌消毒后成品中醋酸量 按經(jīng)驗數(shù)據(jù)：壓濾損失 4%，消毒運輸損失為1.2%，共損失 5.2%，則醋酸量： = 41.3kg43.57*(1 4% 1.2%)（9）配兌成 4%醋酸含量的成品醋的質(zhì)量：41.3/0.04 = 1032.5kg 1t ， 所以

23、符合生產(chǎn)要求第 14 頁 共 28 頁（10）4%成品醋的體積（成品醋密度 1.01Kg/L）：1032.5/1.01= 1032.5L（11）原料出醋率：1032.5/148.4=6.96（Kg/Kg）（三）熱量衡算（三）熱量衡算1. 液化過程中的熱量衡算液化過程中的熱量衡算粉漿質(zhì)量 m = 593.6 +0.594 +0.15 + 0.225 = 594.57kg；粉漿比熱容 c=3.72KJ/Kg.K；液化過程總耗熱量為 Q1粉漿由初溫 T0加熱至 88總耗熱量為 Q2。（1）設(shè)粉漿初溫取 T0=20，流加法液化漿溫為 88，耗熱量為 Q2。則 Q2 = mc(88-To) = 594.

24、573.72(88-20) = 150402 KJ（2）加熱過程中蒸汽帶出的熱量為 Q2加熱時間為 40min，蒸發(fā)量為每小時 5%。則蒸發(fā)水量為：V水 = m5%40/60 = 594.575%40/60 = 19.8 KgQ2 = V水 I = 19.82257.2= 44693KJ式中 I 為水的汽化潛熱（KJ/Kg）（3）熱損失 Q2熱損失為耗熱量的 15%：Q2= 15% （Q2+ Q2）（4）則總耗熱量為：Q2 = 1.15（Q2+ Q2）第 15 頁 共 28 頁 = 1.15（150402+ 44693） = 224360KJ再次升溫煮沸到 100后所需熱量為 Q3此時液化醪的

25、質(zhì)量為 m1=605KgQ3 = m1c(100-88)= 6053.7212= 27007.2KJ液化過程中總耗熱量為 Q1Q1 = Q2+ Q3 = 224360+27007.2= 251367.2KJ2. 糖化過程熱量衡糖化過程熱量衡算算液化醪質(zhì)量為 m1 = 605 Kg液化醪比容熱為 c1c1=0100100100cc水式中：c0淀粉質(zhì)比熱容為 1.55kJ/(kg.K)液化醪中干物質(zhì)含量（%）c水水的比熱容為 4.18kJ/(kg.K)所以， c1= 3.62 kJ/(kg.K)21.2810021.281.55*4.18*100100（1）糖化過程加曲前，要將液化醪降溫到加曲溫度

26、 64，所放出的熱量為 Q4Q4 = m1c1（100-64） = 6053.62（100-64） = 78843.6 KJ（2）加曲后，開始糖化的溫度為 60，該過程發(fā)出的熱量為 Q5加曲后糖化醪的質(zhì)量為 m2=5275.2 KgQ5 = m1c1（64-60）= 6053.62(64-60)= 8760.4 KJ第 16 頁 共 28 頁（3）糖化過程放出熱量 Q6Q6 = Q4+ Q5= 78843.6+8760.4= 87604KJ （4）冷卻水初始溫度為 17，最終溫度為 35，則糖化階段冷卻水耗用量為W： W=612()wwQctt水 =876041164.3kg4.18 （35-

27、17）3. 酒精發(fā)酵過程熱量衡酒精發(fā)酵過程熱量衡算算（1）酒母接種溫度為 28，糖化醪降溫到酒精發(fā)酵溫度放出熱量為 Q7 糖化醪（含酒母醪）質(zhì)量 m2= 633KgQ7 = m2c1（60-28）= 633 3.62（60-28）= 73326.72 KJ（2）酒精發(fā)酵溫度為 33，升溫到酒精發(fā)酵溫度所需熱量為 Q8Q8 = m2c1（33-28）= 6333.62（33-28）= 11457.3 KJ（3）產(chǎn) 1t 食醋過程中產(chǎn)生酒精 39.9kg，以葡萄糖為碳源酵母發(fā)酵每生產(chǎn) 1Kg酒精放出的熱量約為 1170KJ，則發(fā)酵和酵母培養(yǎng)每小時放出的熱量為：Q9 =1170*39.9= 4668

28、3 KJ（4）冷卻水初始溫度為 17，最終溫度為 35，酒精發(fā)酵階段冷卻水用量為W1W1 =712wwQc水（t-t）=73326.729754.18 (35 17)kg第 17 頁 共 28 頁（5）酒精發(fā)酵階段蒸汽耗用量為 D11. 因為投入的是液體曲，糖化醪干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù) ：=20.54%148.4*(1 0.13)0.5940.150.225*100%6332. 糖化醪的比熱容 c2 ：c2 =10020.5410020.541.254.18100100100100cc水 =3.56 kJ/(kg.K)3. 蒸汽耗用量 D1為D1 =8QI=11457.34.942738419kg4.

29、 醋酸發(fā)酵過程熱量衡算醋酸發(fā)酵過程熱量衡算（1）醋母接種溫度為 28，酒精發(fā)酵醪降溫到醋酸發(fā)酵溫度放出熱量為 Q10 酒精發(fā)酵成熟醪質(zhì)量 m3= 600 KgQ10 = m3c1（33-28）= 600 3.625= 10860 KJ（2）醋酸發(fā)酵溫度為 33，升溫到醋酸發(fā)酵溫度所需熱量為 Q11Q11 = m3c1（33-28）= 6003.62（33-28）= 10860 KJ（3）生產(chǎn) 1t 食醋過程中產(chǎn)生醋酸 43.57kg，以酒精發(fā)酵每生產(chǎn) 1Kg 醋酸放出的熱量約為 7458.5KJ，則發(fā)酵罐每小時放出的熱量為（醋酸發(fā)酵時間 66h）：Q12 =7458.5*43.57/66= 4

30、923.74KJ/（t.h）（4）冷卻水初始溫度為 17，最終溫度為 35，酒精發(fā)酵階段冷卻水用量為W2W2 =1012wwQc水（t-t）第 18 頁 共 28 頁=10860144.344.18 (35 17)kg（5）醋酸發(fā)酵階段蒸汽耗用量為 D2D2 =11QI=108604.682738419kg（四）無菌壓縮空氣消耗量計算（四）無菌壓縮空氣消耗量計算深層發(fā)酵法的通風(fēng)量計算如下：理論需氧量： 25232C H OHOCH COOHH O22.4(L)60(g)a ba=22.4b/60式中 a理論需氧量，L/ min b理論產(chǎn)酸速度，g/minb=13.10g/min339.9*10

31、 *1.366*60理論通風(fēng)量(a)：a= a/0.21式中 0.21O2的含量實際通風(fēng)量(a”)：a”=2.5a式中 2.5經(jīng)驗數(shù)據(jù)a”=4.44b= 58.16L/min四、四、 設(shè)備設(shè)計與選型設(shè)備設(shè)計與選型（一）液化車間（一）液化車間1. 生產(chǎn)能力的計算生產(chǎn)能力的計算每生產(chǎn) 1t 食醋需粉漿量：594.57Kg液化后醪液量：605kg每生產(chǎn) 1t 食醋需粉漿體積（粉漿密度 1.07kg/L）：第 19 頁 共 28 頁594.57/1.07=556L=0.556m3每天生產(chǎn)食醋 17t，液化罐填充量 80%，則每天需要液化罐的總?cè)莘e：17*0.556/0.8 =11.82m32. 液化罐

32、數(shù)量液化罐數(shù)量 N1的確定，發(fā)酵周期的確定，發(fā)酵周期 8 天：天：現(xiàn)取公稱容積 20m3的液化罐，實際容積為 22m3.N1 = = 4.3 （個）11.82*822現(xiàn)取公稱容積 22m3液化罐 5 個；3. 主要尺寸計算：主要尺寸計算：3=V +2V =22mV全全全H=2D；則有23V =0.785D *2*2=2224DD全解方程得： 1.57D3+0.26D3=22D = = 2.29m 取 2.4m3221.83H = 2D = 4.8m查表得封頭高：=600+25=625mm ; 封頭容積 1.93m3abHhh全（二）糖化車間（二）糖化車間1. 生產(chǎn)能力的計算生產(chǎn)能力的計算每生產(chǎn)

33、 1t 食醋需糖化醪量：633kg每生產(chǎn) 1t 食醋需糖化醪體積（糖化醪密度 1.05kg/L）：633/1.05=603L=0.603m3每天生產(chǎn)食醋 17t，糖化罐填充量 80%，則每天需要糖化罐的總?cè)莘e：170.603/0.8 =12.8m3第 20 頁 共 28 頁2. 糖化罐數(shù)量糖化罐數(shù)量 N2的確定，發(fā)酵周期的確定，發(fā)酵周期 8 天：天：現(xiàn)取公稱容積 50m3的糖化罐，底封頭為橢圓形封頭，實際容積為 58m3.N2 = = 1.76 （個）12.8*858現(xiàn)取公稱容積 50m3糖化罐 2 個3. 主要尺寸計算（設(shè)上封頭的容積與下封頭相等）：主要尺寸計算（設(shè)上封頭的容積與下封頭相等）

34、：3=V +2V =58mV全全全糖化罐罐體不能太高或太矮取 H:D=1.5; H=1.5D；則有23V =0.785D *1.5*2=5824DD全解方程得： 1.18D3+0.26D3=59D = = 3.43m 取 3.4m3581.44H = 1.5D = 5.1m 取 5m查表得封頭高：=850+50=900mm ; 封頭容積 5.60m3abHhh全（三）酒精發(fā)酵車間（三）酒精發(fā)酵車間1. 生產(chǎn)能力的計算生產(chǎn)能力的計算每生產(chǎn) 1t 食醋需糖化成熟醪體積：600 L=0.6m3每天生產(chǎn)食醋 17t，酒精發(fā)酵罐填充量 85%，則每天需要酒精發(fā)酵罐的總?cè)莘e：170.6/0.85 = 12

35、m32. 酒精發(fā)酵罐數(shù)量酒精發(fā)酵罐數(shù)量 N3的確定：的確定：現(xiàn)取公稱容積 20m3的發(fā)酵罐，實際容積為 22m3.N2 = = 4.36 （個）12*822現(xiàn)取公稱容積 20m3發(fā)酵罐 5 個第 21 頁 共 28 頁3. 主要尺寸計算：主要尺寸計算：3=V +2V =22mV全全全H=2D；則有23V =0.785D *2*2=2224DD全解方程得： 1.57D3+0.26D3=59D = = 2.29m 取 2.4m3221.83H = 2D = 4.8m查表得封頭高：=600+25=625mm ; 封頭容積 1.93m3abHhh全4. 種子罐種子罐（1）種子罐容積和數(shù)量的確定 V種=

36、V總10%=2210%=2.2 m3式中V總為發(fā)酵罐的總?cè)莘e m310%接種量（2）種子罐數(shù)量的確定種子罐與發(fā)酵罐對應(yīng)上料，發(fā)酵罐平均每天上 1 罐則需種子罐 1 個，種子培養(yǎng)時間 1220 小時，取 12 小時，輔助操作時間 810 小時，生產(chǎn)周期約 2030 小時。（3）主要尺寸的確定設(shè) H/D=2/1，則種子罐總?cè)莘e V總為：V總=V筒+2V封； V總= 0.785D22 D+D32/24=2.2 算得 D=1.06m 取 D=1.1 m 則 H=2D=2.2 m查相應(yīng)表得封頭高 H封=250+25=275mm罐體總高 H罐= H筒+2H封=2200+2275=2750mm單個封頭容量

37、V封=0.151 m3圓筒容積 V筒= 0.785D22 D=1.571.13=2.09 m3不計上封頭容積 V有效= V筒+V封 = 2.09 + 0.151 =2.24 m3校核種子罐總?cè)莘e： V總=2 V封+ V筒 = 2.39 m3 比需要的種子罐容積大，滿足設(shè)計要求。第 22 頁 共 28 頁（四）醋酸發(fā)酵車間（四）醋酸發(fā)酵車間1. 生產(chǎn)能力的計算生產(chǎn)能力的計算每生產(chǎn) 1t 食醋需酒精發(fā)酵成熟醪體積：641.7L = 0.642m3每天生產(chǎn)食醋 17t，醋酸發(fā)酵罐填充量 70%，則每天需要醋酸發(fā)酵罐的總?cè)莘e：170.642/0.70 = 15.59m32. 醋酸發(fā)酵罐數(shù)量醋酸發(fā)酵罐數(shù)

38、量 N4的確定：的確定：現(xiàn)取公稱容積 20m3的自吸式醋酸發(fā)酵罐，實際容積為 22m3.N4 = = 5.66 （個）15.59*822現(xiàn)取公稱容積 20m3發(fā)酵罐 6 個年產(chǎn)醋酸醪液質(zhì)量：204/0.0653 = 3124t式中 0.0653成熟醋酸醪液醋酸含量年產(chǎn)醋酸醪液體積：V醪 = 3124/1.01 = 3093m3式中 1.01醋酸醪液密度實際產(chǎn)量驗算：=3465m3 3093m322*0.7*6*3008富裕量為： = 12%，能滿足產(chǎn)量要求。34653093*100%30933. 主要尺寸的計算主要尺寸的計算現(xiàn)按公稱容積 20m3的發(fā)酵罐計算。V全=V筒+2V封=22m3；封頭

39、折邊忽略不計，以方便計算。H=2D ； 第 23 頁 共 28 頁則有V全= 1.57D3+0.26D3=221.83 D3=22 D=2.29m 取 D=2.4m3221.83 H=2D=4.8m查表得封頭高：=600+25=625mm ; 封頭容積 1.93m3abHhh全V全=V筒+2V封 = 1.57D3 + 1.932 = 25.56 m34. 冷卻面積的計算冷卻面積的計算mQFK t平均溫差=30.431212lnmttttt332833ln28采用豎直列管換熱器，取經(jīng)驗值 k=4.18500KJ/（m3.h.）生產(chǎn) 1t 食醋每小時放出熱量 Q12 = 4923.74KJ/（t.

40、h）對公稱容積 20m3的發(fā)酵罐=1.2m24923.74*22*70%4.18*500*30.43F 5. 轉(zhuǎn)子與定子的確定轉(zhuǎn)子與定子的確定實踐表明，三棱葉轉(zhuǎn)子的特點是轉(zhuǎn)子直徑較大，在較低轉(zhuǎn)速時可獲得較大的吸氣量，當罐壓在一定范圍內(nèi)變化時，其吸氣量也比較穩(wěn)定，吸程也較大，但所需的攪拌功率也較高。三角葉葉輪直徑：D = 0.35D罐= 0.352.4 = 0.84m 取 0.8m葉輪外徑：d=D=0.8m漿液長度：e=0.45m916D交點圓徑：=0.3m38D葉輪高度：h=0.2m14D擋水口徑：2= 0.56m710D導(dǎo)輪內(nèi)徑：3=1.2m32D第 24 頁 共 28 頁簧葉角：=45間隙

41、：=2mm葉片厚：b=5mm葉輪外緣高：h1=h+2b=0.201m導(dǎo)輪外緣高：h2=h1+2b=0.202m6. 設(shè)備結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計設(shè)備結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計發(fā)酵設(shè)備的材質(zhì)選擇，優(yōu)選考慮的是滿足工藝要求，其次是經(jīng)濟性。本設(shè)備采用 A3鋼制作，以降低設(shè)備費用。7. 壁厚計算壁厚計算（1）計算法確定發(fā)酵罐的壁厚 S：S=2 PDCP 式中D設(shè)備公稱直徑 240cmP設(shè)計壓力，P=0.4MPaA3鋼許允應(yīng)力 =127 MPa焊縫系數(shù) 0.51 之間,取=0.7C壁厚附加量，C= C1+ C2+ C3=0. 8+2+0=2.8mm=0.28cm帶入數(shù)據(jù)得：S=0.82cm 取 10mm240*0.40.282*

42、127*0.70.4查表知直徑 2.4m 厚 10mm 筒高 4.8m，每米高重 596kgC筒 = 5964.8 = 2861kg（2）封頭壁厚計算，標準橢圓封頭的厚度計算公式如下：S=2 PDCp 式中P=0.4MPaD=400cm=127MPaC=0.08+0.2+0.1=0.38cm=0.7S=0.92cm取 10mm240*0.40.382*127*0.70.48. 接管設(shè)計接管設(shè)計（1）接管長度 h 設(shè)計：第 25 頁 共 28 頁不保溫接管長 h=150 mm（2）接管直徑的確定：該罐實裝醪量 220.7=15.4m3，30min 之內(nèi)排空則物料體積流量 Q=0.0086m3/s

43、15.430*60發(fā)酵醪流速取 v=1m/s.則排料管截面積為： F物= Q/V =0.0086/1=0.0086m2管徑 d = （F物/0.785）1/2 =（0.0086/0.785）1/2 = 0.105 m取無縫鋼管 1334，125mm105mm,認為適用。進料管同排料管取無縫鋼管 1334排料時間復(fù)合：物料流量 Q=0.0086m3/s，流速 v=1m/s；管道截面積 F=0.7850.1252=0.0123m2，在相同流速下，流過物料因管徑較原來 結(jié)果大，則相應(yīng)流速比為 P=0.7（倍） ，排料時間0.00860.0123*1QFvt=300.7=21min9. 支座設(shè)計支座設(shè)

44、計本設(shè)計選用支撐式支座。10. 種子罐種子罐（1）種子罐容積和數(shù)量的確定 V種=V總10%=2210%=2.2 m3式中V總為發(fā)酵罐的總?cè)莘e m310%接種量（2）種子罐數(shù)量的確定種子罐與發(fā)酵罐對應(yīng)上料，發(fā)酵罐平均每天上 1 罐則需種子罐 1 個，種子培養(yǎng)時間 24h，輔助操作時間 4 小時，生產(chǎn)周期 28 小時。（3）主要尺寸的確定設(shè) H/D=2/1，則種子罐總?cè)莘e V總為：V總=V筒+2V封； V總= 0.785D22 D+D32/24=2.2第 26 頁 共 28 頁 算得 D=1.06m 取 D=1.1 m 則 H=2D=2.2 m查相應(yīng)表得封頭高 H封=250+25=275mm罐體總

45、高 H罐= H筒+2H封=2200+2275=2750mm單個封頭容量 V封=0.151 m3圓筒容積 V筒= 0.785D22 D=1.571.13=2.09 m3不計上封頭容積 V有效= V筒+V封 = 2.09 + 0.151 =2.24 m3校核種子罐總?cè)莘e： V總=2 V封+ V筒 = 2.39 m3 比需要的種子罐容積大，滿足設(shè)計要求。（4）冷卻面積的計算當罐容積小于 5m3時用夾套冷卻可滿足生產(chǎn)要求發(fā)酵產(chǎn)生的總熱量：同前發(fā)酵罐Q=10869.06（kj/h）4940.48*2.2夾套傳熱系數(shù)K=4.18220kJ/(m2.h.)平均溫差：發(fā)酵溫度 32；水初溫 2023,取 23

46、；水終溫 27，則平均溫差tm=7952需冷卻面積 F：F=1.7（m2）mQK t10869.064.18*220*7S夾 = S筒+S封 = 3.8m2 F , 可滿足工藝要求（5）壁厚設(shè)計對帶夾套的容器,應(yīng)按外壓容器計算壁厚.考慮到冷卻水壓力與容器內(nèi)的壓力有不同的存在情況取水壓容器外壓.用計算法求夾套內(nèi)的壁厚:S=D(mpL)/(2.6ED)0.4 +C=110(30.4150)/(2.6200000110)0.4+0.18=0.64+0.18=0.82cm 取 9mm式中 D公稱直徑,110cm m外壓容器穩(wěn)定系數(shù),m=3 E金屬的強性模量,E=200000MPa P設(shè)計壓力, P=0

47、.4 MPa C壁厚附加值,C=C1+C2+C3=0.08+0.1+0=0.18 cm L筒體長度,L=150 cm封頭厚度： 對上封頭，查表 封=10mm第 27 頁 共 28 頁 對下封頭，查表 封=10mm冷卻外套壁厚：由夾套直徑與筒體直徑關(guān)系： D套=D內(nèi)+100 =1100+100 =1200mm查表確定外套壁厚：套=5 mm外套封頭壁厚：查表， 取 套封=6 mm（6）攪拌器：種子罐采用六彎葉渦輪攪拌器，它有公認的尺寸標準：直徑 Di=0.30.35D. 取 Di=0.3D=0.31100=330 mm 葉片寬度 h=0.2Di=0.2330=66mm 盤徑 =0.75Di=0.7

48、5330=248mm 弧長 r=0.35Di=0.35330=116 mm 葉弧長 l=0.25 Di=0.25330=83mm 攪拌器間距 =Di=330 mm 底距 b=D/3=330/3=110mm（5）. 車間設(shè)備一覽表車間設(shè)備一覽表表 2、 5000t/a 食醋廠深層發(fā)酵車間主要設(shè)備序號設(shè)備名稱臺數(shù)規(guī)格與型號材料1錘式粉碎機21t/hCS（碳鋼）2螺旋輸送器11.5t/hCS（碳鋼）3調(diào)漿罐1V=2mCS（碳鋼）4粉漿高位槽1V=2mCS（碳鋼）5液化罐5V=20m3CS（碳鋼）6糖化罐2V=50m3CS（碳鋼）7補糖罐1V=1mCS（碳鋼）8酒母罐1V=2.2mCS（碳鋼）9酒精發(fā)

49、酵罐5V=20m3CS（碳鋼）10醋酸種子罐1V=2.2mCS（碳鋼）11鼓風(fēng)機3CS（碳鋼）12空氣過濾器3A=0.785CS（碳鋼）13自吸式醋酸發(fā)酵罐6V=20m3CS（碳鋼）14板框壓濾機2KP-629CS（碳鋼）15濾液配兌池1SS16貯存罐20V=30mSS五、 總結(jié)與謝辭第 28 頁 共 28 頁通過本次設(shè)計我對醋酸的發(fā)酵工藝、各項技術(shù)指標都有了很深刻的認識。更加鍛煉了自己查閱文獻的能力和 CAD 軟件繪圖的能力，由于去年的課程設(shè)計是酒精發(fā)酵因此這次的醋酸發(fā)酵做起來感覺還是很輕松的。這里我要感謝陶老師對我的精心輔導(dǎo)和幫助，感謝他及時的指正我在設(shè)計過程中存在的錯誤并幫我提出解決方法，同時也要感謝多位同學(xué)對我的指導(dǎo)和幫助；設(shè)計工作的完成，也離不開學(xué)校給予提供的廣闊的信息資源和先進的設(shè)備。在此我也要對我的學(xué)校表示衷心的感謝