年產5000噸發(fā)酵食醋發(fā)酵車間設計

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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、食醋的生產工藝-錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。5、液態(tài)法食醋質量標準-錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。一、設計任務一、設計任務-3二、生產方案和流程的確定二、生產方案和流程的確定-3（一）生產方案的確定-3（二）生產流程的確定-31. 菌種選擇-32. 原料預處理-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）生產工藝流程示意圖-6三、工藝設計及計算三、工藝設計及計算-7（一）工藝技術指標及基礎數據-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、 設備設計與選型設備設計與選型-11（一）液化車間 -111. 生產能力的計算-112. 液化罐數量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. 生產能力的計算-112. 糖化罐數量N2的確定-113. 主要尺寸計算-11（三）酒精發(fā)酵車間 -111. 生產能力的計算-112. 酒精發(fā)酵罐數量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. 生產能力的計算-112. 醋酸發(fā)酵罐數量N4的確定-113. 主要尺寸的計算-114. 冷卻面積的計算-115. 轉子與定子的確定-116. 設備結構工藝設計-117. 壁厚計算-118. 接管設計-119. 支座設計-1110. 種子罐-11（5）. 車間設備一覽表-11五、五、 總結與謝辭總結與謝辭-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)酵車間布置設計-錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。4. 主要設備圖-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 頁年產年產 5000 噸發(fā)酵食醋發(fā)酵車間設計噸發(fā)酵食醋發(fā)酵車間設計一、設計任務一、設計任務年產 5000 噸發(fā)酵食醋發(fā)酵車間設計二、生產方案和流程的確定二、生產方案和流程的確定（一）生產方案的確定（一）生產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、淀粉質原料經液化糖化、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，生產周期短（8d） ，產品質量穩(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，長江以南習慣以大米為原料，且大米制出來的醋口感較好。（二）生產流程的確定（二）生產流程的確定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%。該菌產酸高達 11.5%，對醋酸沒有進一步的氧化作用。2. 原料預處理原料預處理（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，大多數情況下先粉碎，然后再進行蒸煮、糖化。粉碎常用設備是：錘式粉碎機、刀片軋碎機、鋼磨。第 4 頁 共 28 頁技術要點：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，即使微生物適應于生產的要求，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；而在培養(yǎng)的后階段，多采用接近于生產要求的工藝參數。2.醋酸發(fā)酵技術要點：酒液酒度 5%6%；醋酸

8、發(fā)酵液酸度 4.5%5.5%。工藝參數：接種溫度 2830；發(fā)酵溫度 3234，最高不超過 36；前期通風量 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品質量，但分割法去醪應注意無菌操作。6. 壓濾壓濾技術要點：濾渣水分70%；酸度0.2%。工藝參數：發(fā)酵醪預處理，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5000 個/ml。工藝參數：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日曬夜露陳釀數

10、月；二是將成品醋封壇陳釀。陳釀過程中，因美拉德反應等，食醋的色澤加深；因氧化反應，食醋中的乙醇含量降低，而乙醛含量有所升高；因酯化反應，食醋中的酯含量明顯升高；因締合作用，食醋的風味變得醇和，醋酸的刺激性減弱。第 7 頁 共 28 頁（三）生產工藝流程示意圖（三）生產工藝流程示意圖圖 2、醋酸生產工藝流程示意圖三、工藝設計及計算三、工藝設計及計算（一）工藝技術指標及基礎數據（一）工藝技術指標及基礎數據1. 生產規(guī)模：年產食醋 5000t（醋酸含量 4% 質量分數）2. 生產工藝：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. 食醋日產量：17

11、t5. 食醋年產量：5100t6. 副產品年產量：次級食醋占食醋總量的 2%。7. 產品質量：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 300/8 = 38。技術參數技術參數：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的總方程式為基礎：612625

13、222C H OC H OHCO180 246881g 0.51g理論上 1g 葡萄糖能生產 0.51g 酒精，但由于酵母菌的生長繁殖、中間代謝產物的生成、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的總方程式為基礎25232C H OHOCH COOHH O4660 181g1.30g根據總方程式計算得到：理論上 1g 酒精能生產 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 1g 左右的醋酸。由上述計算得知，用淀粉質原料釀醋時，1g 純淀粉能生成 0.888g 葡萄糖，經酒精發(fā)酵得到 0.385g 酒精，再經醋酸發(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 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

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生產實踐，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 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 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)。粉漿中干物質的質量分數： = 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 1t 食醋的糖化醪量：605 + 28 = 633kg 糖化醪干物質質量分數： = 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）實際產酒精量 = 原料量淀粉含量實際產酒率 = 148.40.70.385 = 39.9 kg（2）發(fā)酵中 CO2產量：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 （酒精 d420=0.7893）：酒精體積分數= = 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)酵醪質量 (含醋母醪量) 發(fā)酵時添加蛋白質水解液（d420=1.2）50Kg/t：594 + 50 = 644kg（2）醋酸發(fā)酵醪體積：600 + 50/1.2 = 641.7L（3）原料產醋量（轉化

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）成熟醪醋酸的質量分數：43.57/667.2 = 6.53%（8）配兌消毒后成品中醋酸量 按經驗數據：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量：41.3/0.04 = 1032.5kg 1t ， 所以

23、符合生產要求第 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量為 m1 = 605 Kg液化醪比容熱為 c1c1=0100100100cc水式中：c0淀粉質比熱容為 1.55kJ/(kg.K)液化醪中干物質含量（%）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 1t 食醋過程中產生酒精 39.9kg，以葡萄糖為碳源酵母發(fā)酵每生產 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，糖化醪干物質質量分數 ：=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 1t 食醋過程中產生醋酸 43.57kg，以酒精發(fā)酵每生產 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理論產酸速度，g/minb=13.10g/min339.9*10

31、 *1.366*60理論通風量(a)：a= a/0.21式中 0.21O2的含量實際通風量(a”)：a”=2.5a式中 2.5經驗數據a”=4.44b= 58.16L/min四、四、 設備設計與選型設備設計與選型（一）液化車間（一）液化車間1. 生產能力的計算生產能力的計算每生產 1t 食醋需粉漿量：594.57Kg液化后醪液量：605kg每生產 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每天生產食醋 17t，液化罐填充量 80%，則每天需要液化罐的總容積：17*0.556/0.8 =11.82m32. 液化罐

32、數量液化罐數量 N1的確定，發(fā)酵周期的確定，發(fā)酵周期 8 天：天：現取公稱容積 20m3的液化罐，實際容積為 22m3.N1 = = 4.3 （個）11.82*822現取公稱容積 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. 生產能力的計算生產能力的計算每生產

33、 1t 食醋需糖化醪量：633kg每生產 1t 食醋需糖化醪體積（糖化醪密度 1.05kg/L）：633/1.05=603L=0.603m3每天生產食醋 17t，糖化罐填充量 80%，則每天需要糖化罐的總容積：170.603/0.8 =12.8m3第 20 頁 共 28 頁2. 糖化罐數量糖化罐數量 N2的確定，發(fā)酵周期的確定，發(fā)酵周期 8 天：天：現取公稱容積 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現取公稱容積 50m3糖化罐 2 個3. 主要尺寸計算（設上封頭的容積與下封頭相等）：主要尺寸計算（設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. 生產能力的計算生產能力的計算每生產 1t 食醋需糖化成熟醪體積：600 L=0.6m3每天生產食醋 17t，酒精發(fā)酵罐填充量 85%，則每天需要酒精發(fā)酵罐的總容積：170.6/0.85 = 12

35、m32. 酒精發(fā)酵罐數量酒精發(fā)酵罐數量 N3的確定：的確定：現取公稱容積 20m3的發(fā)酵罐，實際容積為 22m3.N2 = = 4.36 （個）12*822現取公稱容積 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)酵罐的總容積 m310%接種量（2）種子罐數量的確定種子罐與發(fā)酵罐對應上料，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，生產周期約 2030 小時。（3）主要尺寸的確定設 H/D=2/1，則種子罐總容積 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校核種子罐總容積： V總=2 V封+ V筒 = 2.39 m3 比需要的種子罐容積大，滿足設計要求。第 22 頁 共 28 頁（四）醋酸發(fā)酵車間（四）醋酸發(fā)酵車間1. 生產能力的計算生產能力的計算每生產 1t 食醋需酒精發(fā)酵成熟醪體積：641.7L = 0.642m3每天生產食醋 17t，醋酸發(fā)酵罐填充量 70%，則每天需要醋酸發(fā)酵罐的總容積：170.642/0.70 = 15.59m32. 醋酸發(fā)酵罐數量醋酸發(fā)酵罐數

38、量 N4的確定：的確定：現取公稱容積 20m3的自吸式醋酸發(fā)酵罐，實際容積為 22m3.N4 = = 5.66 （個）15.59*822現取公稱容積 20m3發(fā)酵罐 6 個年產醋酸醪液質量：204/0.0653 = 3124t式中 0.0653成熟醋酸醪液醋酸含量年產醋酸醪液體積：V醪 = 3124/1.01 = 3093m3式中 1.01醋酸醪液密度實際產量驗算：=3465m3 3093m322*0.7*6*3008富裕量為： = 12%，能滿足產量要求。34653093*100%30933. 主要尺寸的計算主要尺寸的計算現按公稱容積 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，取經驗值 k=4.18500KJ/（m3.h.）生產 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. 轉子與定子的確定轉子與定子的確定實踐表明，三棱葉轉子的特點是轉子直徑較大，在較低轉速時可獲得較大的吸氣量，當罐壓在一定范圍內變化時，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導輪內徑：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導輪外緣高：h2=h1+2b=0.202m6. 設備結構工藝設計設備結構工藝設計發(fā)酵設備的材質選擇，優(yōu)選考慮的是滿足工藝要求，其次是經濟性。本設備采用 A3鋼制作，以降低設備費用。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設備公稱直徑 240cmP設計壓力，P=0.4MPaA3鋼許允應力 =127 MPa焊縫系數 0.51 之間,取=0.7C壁厚附加量，C= C1+ C2+ C3=0. 8+2+0=2.8mm=0.28cm帶入數據得：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. 接管設計接管設計（1）接管長度 h 設計：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 結果大，則相應流速比為 P=0.7（倍） ，排料時間0.00860.0123*1QFvt=300.7=21min9. 支座設計支座設

44、計本設計選用支撐式支座。10. 種子罐種子罐（1）種子罐容積和數量的確定 V種=V總10%=2210%=2.2 m3式中V總為發(fā)酵罐的總容積 m310%接種量（2）種子罐數量的確定種子罐與發(fā)酵罐對應上料，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，生產周期 28 小時。（3）主要尺寸的確定設 H/D=2/1，則種子罐總容積 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校核種子罐總容積： V總=2 V封+ V筒 = 2.39 m3 比需要的種子罐容積大，滿足設計要求。（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要求發(fā)酵產生的總熱量：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）壁厚設計對帶夾套的容器,應按外壓容器計算壁厚.考慮到冷卻水壓力與容器內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,m=3 E金屬的強性模量,E=200000MPa P設計壓力, 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系： D套=D內+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）. 車間設備一覽表車間設備一覽表表 2、 5000t/a 食醋廠深層發(fā)酵車間主要設備序號設備名稱臺數規(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、 總結與謝辭第 28 頁 共 28 頁通過本次設計我對醋酸的發(fā)酵工藝、各項技術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和幫助，感謝他及時的指正我在設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對我的指導和幫助；設計工作的完成，也離不開學校給予提供的廣闊的信息資源和先進的設備。在此我也要對我的學校表示衷心的感謝