V1'?V?8?180?1341360（m3/a） （3）高峰无菌空气耗量：

Vman?10V?6V'?52164（m3/h）

（4）车间无菌空气年耗量：

4m3/a） Vt?10V1?6V1?5216（

'（5）单耗：V0?Vt?G?9211（m3/h）

年产30000吨味精无菌空气衡算表： 发酵罐公称单罐通气量种子罐耗气高峰空气耗年空气耗量空气单耗容积（m3） （m3/h） 量（m3/h） 量（m3/h） （m3/h） （m3/h） 200 4658 931.5 52164 2.76?108 9211 2.4 设备设计与选型 2.4.1 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97%纯度的味精100t，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)。

每天产纯度为97%的味精100t，每吨100%的味精需糖液8.22m3 则每天需糖液体积为V：

V糖?8.22?100?97%?797.34m3

设发酵罐的填充系数υ=75%；则每天需要发酵需要发酵罐的总体积为V（发0酵周期为48h）。

797.34V0?V糖/υ??1063?m3?

0.75③发酵罐个数的确定：公称体积为200m3的发酵罐，总体积为230 m3

??N1?V0τ797.34??9.25?个?

V总?24230?0.75?24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：

230?0.75?5?300?32451.7?t/a?

8.22?97%富裕量

32451.7?30000?8.2%

30000

12

能满足产量要求

（3）主要尺寸的计算：取高径比 H：D=2：1

V全?V筒?2V封?230m3；

则有：

V全?0.785D2?2D?π3D?2?23024 H=2D；

解方程得：

1.57D3?0.26D3?230

D?3230?5.004?m?1.83

取D=5m H=2D=10m；

封头高：

?mm? H封?ha?hb?1300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：

‘VV封?197?2?16.4?229.8m3全?V筒?2??

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)。

采用竖式蛇管换热器，取经验值K=4.18×500 kJ/(m3·h·℃)。 平均温差Δtm：

Δtm?Δt1?Δt2Δtln1Δt2

32℃ 32℃ 20℃ 27℃

12 5

代入

13

Δtm?12?5?8℃ln125

对公称容量200 m3的发酵罐，每天装5罐，每罐实际装液量为

775.175?155?m3?换热面积

F?QKΔt?4.18?6000?155.18?500?8?232.5?m3?m4

（5）搅拌器计算 选用六弯叶涡轮搅拌器。

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

DD5i?3?3?1.67?m?取d=1.7（m）

叶宽 ：

B?0.2d?0.2?1.7?0.34?m?

弧长：

l?0.375d?0.375?1.7?0.64?m?

底距：

C?D53?3?1.7?m?盘踞 ：

di?0.75Di?0.75?1.7?1.28?m?

叶弦长：

L?0.25Di?0.25?1.7?0.43?m?

叶距 ：

Y?D?5?m?

弯叶板厚：

δ=12（mm）

取两挡搅拌，搅拌转速N2可根据50m3罐，搅拌直径1.05m，转速N1=110r/min。以等P0/V为基准[6]放大求得：

2/3N??D?1?2?N1?D?2??2/3

?110???1.05??1.7???80?r/min?

14

（6）搅拌轴功率的计算

淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。 ①计算Rem[8]

D2NρRem?μ

式中 D——搅拌器直径，D=1.7m N——搅拌器转速，

N?80?1.33?r/s?60

ρ——醪液密度，ρ=1050 kg/m3

μ——醪液粘度， μ=1.3×10-3N·s/m2 将数代入上式：

1.72?1.33?105064Rem??3.1?10＞101.3?10?3

视为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7

②计算不通气时的搅拌轴功率P0：

P0?NPN3D5ρ

式中 Np——在湍流搅拌状态时其值为常数4.7 N——搅拌转速，N=80r/min=1.33r/s D——搅拌器直径，D=1.7m

ρ——醪液密度，ρ=1050kg/m3 代入上式：

P0'?4.7?1.333?1.75?1050

3?88.2?10W?88.2kW两挡搅拌：

P0?2P0'?176.4kW

③计算通风时的轴功率Pg

?P02ND3??3?Pg?2.25?10???Q0.08???0.39?kW?

224P?176.4?3.1?100式中 P0——不通风时搅拌轴功率（kW），

N——轴转速，N=80r/min

D——搅拌器直径（cm），D3=1.73×106=4.9×106 Q——通风量（ml/min），设通风比VVm=0.11~0.18，取低限，如通风量变大，Pg会小，为安全。现取0.11；

则Q=155×0.11×106=1.7×107（ml/min）

Q0.08?1.7?107代入上式：

??0.08?3.79

15