年产60000吨味精工厂项目可行性论证报告.doc

第一章 项目建议书
项目名称：年产60000吨味精的工厂设计
承办单位：鲁东大学生命科学学院
拟建地点：山东省烟台市高新技术开发区
项目负责人：胡顺鑫
1.1．项目建设的背景和意义
味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%)，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。根据我国目前味精市场的情况，欲建一个年产量在6万吨左右的味精厂。
我们建的工厂实行自行研发的技术，包括生产工艺、标准设备选型，非标准设备的工艺设计，厂房设备的布置、生产规模及产品、原料的检测方法，培训企业技术及生产员工、企业提供资金、场地及管理、工作人员。
公司建成以后要在现有产品的基础上不断开发新产品，新工艺，销售模式及产品的推广的要不断的扩大。投资风险及成本由于以玉米淀粉等副产品为主发酵原料，成本小，风险相对较小。
1.2 项目提出的必要性、市场需求和依据
味精的主要成分为谷氨酸钠，味精除了是调味的好助手外，它在消化过程中能分出谷氨酸，后者在脑组织中经酶催化，可转变成一种抑制性神经递质。香港和日本人均年消费味精都超过1000克，我国内地仅为500克。目前在家庭消费市场上国外的鸡精对味精取代率超过60％，而中国的取代率不到10％。未来五年，国内市场鸡精对味精取代率也不会超过30％。鸡精市场虽然有较大的市场潜力，但味精产品的市场份额在今后很长的时期内会一直大于鸡精产品，味精企业还有很大的发展前景。不断升级味精产品，提炼全新的产品概念，进行精准的品牌传播是味精生产厂家未来的营销方向。
1.3．产品方案及拟建规模
1.3.1产品方案
味精生产全过程可划分为四个工艺阶段:(1)原料的预处理及淀粉水解糖的制备;(2)种子扩大培养及谷氨酸发酵;(3)谷氨酸的提取;(4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。年产味精60000吨，一条生产线，每年工作日为300天，实行三班制发酵周期为40小时。
1.3.2 味精生产工艺流程
味精生产全过程可划分为四个工艺阶段:(1)原料的预处理及淀粉水解糖的制备;(2)种子扩大培养及谷氨酸发酵;(3)谷氨酸的提取;(4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。
与这四个工艺阶段相对应味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。为保障全厂生产用水，还要设置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理，通过供水管路输送到各个生产需求部位 。
味精发酵法生产的总工艺流程见图1。

菌种

斜面培养

空气
淀粉
摇瓶扩大培养

除铁
发酵
配料

除菌装置

预处理
过滤
种子罐扩大培养

淀粉水解糖
无菌空气
脱色

浓缩结晶

离心

等电点调节

大结晶
小结晶
过滤
干燥
干燥

沉淀

离心

拌盐粉碎

粗谷氨酸
母液

粗谷氨酸
粉状味精

颗粒味精

溶解
离子交换处理

粗谷氨酸溶液
中和制味精

图1 味精生产总工艺流程图
1.3.3技术来源
由科研机构或学校获得。
1.4.厂址选择
 厂址选在烟台市高新技术开发区，占地面积30000平方米。采用先进工艺技术及设备，年产60000吨味精。山东是农业大国玉米尤其丰富，在玉米基础上，山东发展了玉米淀粉，快速形成了许多玉淀粉厂家，在此基础上，我将利用当地的有利条件在本地与玉米淀粉厂家合作购买其产品作为味精的原料。
1.5产品的销售
销售方向：产品的销售主要面对全国市场及日本和韩国
销售方式：经过这几年的发展，我国的味精市场已经发展成熟，建立了比较完全的销售制度。所以味精的销售方式主要是批量销售。
1.6主要原料、燃料、动力的供应
1.6．1 原料供应
山东是农业大国玉米尤其丰富，在玉米基础上，山东发展了玉米淀粉快速形成了许多玉淀粉厂家，在此基础上，我将利用当地的有利条件在本地与玉米淀粉厂家合作购买其产品作为味精的原料。
1.6.2 水、电、热供应
该区毗邻发电厂，电力供应充足；厂内设有锅炉房，基本实现集中供热；该区紧挨水库，为该厂的生产需要提供丰富的水资源。
1.7 工厂组织及劳动定员
董事长
副总经理
副总经理
总经理
1.7.1组织结构

副总经理

财管部
运输部
营销部
检测中
技术部
研发中
采购部
后勤部
生产部

1.7.2劳动定员

表1-1劳动定员
名称
生产部
营销部
采购部
技术部
运输部
财管部
后勤部
研发
中心
产品检测中心
董事会
总计
人数
60
26
10
7
16
5
16
10
10
5
165

1.8 项目实施进度预测
 该项目计划在23个月内完成，前半阶段主要进行工地规划、厂房设计及筹建、设备的购买；后半阶段主要进行设备的调试及招收员工。具体进度如下：
 2011.6-2012.2   进行工地规划、工厂设计并筹集资金
2012.2-2012.8   开始进行土建工程并考察订购设备  
2012.8-2013.1   进行设备的安装调试
 2013.1-2013.2  招聘员工进行培训并安排岗位
2013.2-2013.5 试生产
2013.5 正式生产
1.9.环境保护及三废处理
对于发酵结束后产生的下脚料，可以经过杀菌，杀死存活的菌体之后卖给当地的菌体蛋白加工工厂，可对资源重新利用。
对于生产谷氨酸的废水（主要来源于制糖工段的压榨冲洗水，发酵工段的发酵冲洗水，以及少量的生活污水），由于其COD和NH—N都较高，直接排放会造成极大的污染，所以要采用蒸氨塔提除氨，水解酸化，接触氧化法后再排放。也可以用于灌溉，有利于水资源的再利用，并且水中含有大量的营养物质。
对于本厂噪声控制主要通过车间内壁隔音，吸音装置。采用了精细设备仪器，提高装配质量，从而确保自根本上降低噪声。空气除菌车间装有隔音墙。员工进入车间操作一律配戴封闭式耳塞。而锅炉产生的烟尘，通过除尘设备处理。生活垃圾 放入厂内密闭垃圾箱内后，由当地环卫部门定期统一收集。
1.10投资估算及资金筹措方案
本项目总投资8000万元人民币，其中征地费780万元，建筑工程和其他工程1500万元，设备购买及安装费用4500万元，不可预见费600万元，流动资金620万元。
资金筹措方案：通过银行贷款获得4000万元，自筹4000万元。
1.11 经济效益和社会效益的初步估计
 项目建成后，年销售收入4.8亿元左右，交纳税金15840万元左右，利润总额21263.32万元左右。回收期近2年。
 该项目建成后，不但可以增加当地的淀粉销售问题、劳动就业问题，还可以促进种植、机械、轻工、交通运输、商业等行业的发展。
1.12 结论
 本项目生产技术成熟，投资风险小，投资回收期短，此项目切实可行。投资结构较合理。厂子建成后可以提供一定的就业岗位，缓解就业压力，还可以带动其他服务行业的发展， 具有很好的经济效益和社会效益。
我国有丰富的淀粉资源，具有良好的原料保障和占有得天独厚的发展优势。从综合利用考虑，对淀粉进行深度开发，可增加附加值，符合我国国情，能大大增加农业生产的经济效益和提高企业的经济效益。本项目合理可行。
第二章  厂址选择
本厂建在烟台市高新技术开发区，该区近几年发展迅速，交通便捷，通讯便利，水资源丰实，能源充足，基础设施配套，投资政策优惠，具有良好的投资环境。
烟台是山东省产玉米大市，在玉米基础上，烟台发展了玉米淀粉，快速形成了许多玉米淀粉厂家，在此基础上，我将利用当地的有利条件在本地与玉米淀粉厂家合作购买其产品作为味精的原料。
2.1建厂条件分析
（1）自然条件：烟台高新区地势平坦,地质结构稳定。自然地耐力在12吨以上。地下水埋深一般在1.7米以上，西部在2.8米左右。
高新区四季分明，气候宜人。年平均气温为12.5℃，极端最低气温－13.1℃，极端最高气温38℃；最冷月（１月）平均气温－4.7℃，最热月（８月）平均气温27.2℃。年平均降雨量为737毫米，相对湿度为64% 。非常适合建设发酵厂。
（2）交通条件：烟台高新区地处中国山东半岛黄海之滨，位于北纬37°32'、东经121°14'，北与北京、大连隔海相望，南与上海、青岛陆路相通，东与韩国、日本一衣带水，是21世纪中国重点开发的环渤海经济圈内的重要生长点。毗连烟台市中心区，距烟台港6公里，距烟台火车站6公里，距烟台国际机场只有30分钟路程。交通非常方便.
（3）通讯条件：烟台市邮电通讯发展迅速，程控电话、移动通讯、无线寻呼、国际传真、因特网、特快专递构成了覆盖全国、沟通世界的现代化信息网络。
（4）电力条件：烟台市高新区电力充足，现有的单座220kV变电站，新港输变电工程，有配置180兆伏安变压器2台，220kV出线4回，110kV出线8回；10kV出线15回。
（5）供水条件：全市地下水理论蕴藏量为12亿立方米，每年可采量0.88亿立方米，总产水量28亿立方米。二期供水量日产5万吨工程也即将开始投用.
2.2环境影响评价
生产、生活废水经公司污水处理站处理后，出水水质可满足国家《污水排入城市下水道水质标准》排放标准，经管道排入污水处理厂,对周围居民的生活不会造成影响。
工艺废气发酵工段产生的二氧化碳、水和发酵气味。对非厌氧的污水处理池充分通风和曝气，来减少厌氧物质的存在；对厌氧池加集气罩收集，经液碱喷淋塔吸收。经处理后，可明显减轻恶臭气体的排放，通过大气扩散稀释，浓度可明显降低。
由于厂址地势平坦开阔，空气的扩散能力较强，再加上距离最近的居民区远，所以发酵异味和污水处理站恶臭气体一般不会影响人们的正常生活。固体废物采用焚烧、堆肥等处理办法。
噪声采取合理布置空间、提高厂房维护结构的隔声效果、对需要单独放置的高噪声设备设置隔声房间、采购低噪声设备等措施。
2.3厂址最后选择
 厂址最后选在烟台市高新区，占地面积30000平方米。
第三章 总平面设计
3.1厂区总平面设计原则
（1）总平面设计必须符合生产流程的要求；
（2）总平面设计应当将占地面积较大的生产主厂房布置在厂区的中心地带，以便其他部门为其提供配合服务
（3）总平面设计应充分考虑地区主风向的影响，以此合理布置各建筑物厂房及厂区位置，主风向由各地风玫瑰图决定；
（4）全厂的货流、人流、原料、管道等的输送应有各自线路，力求避免交叉，合理地加以组织安排。
（5）厂区建筑物间距应按有关规范设计。
3.2厂内建筑及技术经济指标
整个厂区有四个门，东门、西门、北门（两个），内设有生活区，办公区，主生产区。生活区有宿舍楼、运动场、浴室、矩形人工湖，便于职工的娱乐休闲。
办公区有办公楼（一楼设有展厅），试验楼。
主生产区有原料储存库，糖化车间、发酵车间、提取车间、精制车间、包装车间、成品储存库等。
辅助建筑有废水处理站、锅炉房、变电所、机修车间等。
另外，工厂中有中心花坛绿化带等。

表3-1 厂区建筑物形状面积一览表
序列
建筑物
形状[长×宽（m）×层数]
占地面积（㎡）
1
原料储存库
30× 20× 1
600
2
糖化车间
45× 20× 1
900
3
发酵车间
50× 30× 1
1500
4
种子培养室
10× 10× 1
100
5
种子发酵车间
20×10× 1
200
6
监控室
10× 10× 1
100
7
提取车间
30× 20× 1
400
8
精致车间
30× 20× 1
600
9
包装车间
30× 20× 1
600
10
成品库
30× 20× 1
600
11
备用设备库
20× 16× 1
320
12
CIP清洗车间
20× 10× 1
200
13
生产办公室
20× 10× 1
200
14
变电所
10× 10× 1
100
15
供水站
30× 10× 1
300
16
锅炉房
30× 10× 1
300
17
煤炭库
20×20 × 1
400
18
空气除菌室
20× 10× 1
200
19
机修车间
30× 20× 1
600
20
警卫室
5×5× 1×4个
100
21
污水处理站
20×20 × 1
400
22
停车厂
50×20× 1
1000
23
办公楼
30×20×6
600
24
宿舍楼
30×20×6
600
25
食堂
30×10×1
300
26
浴室
20×10×1
200
27
运动场
40×20×1
800
28
公厕
16×5×1
80
29
总计

11800

总土地使用面积及建筑系数
总土地使用面积：30000平方米；
建筑系数：11800÷30000=40%
表3-2技术经济一览表
1
厂区占地面积
30000
2
全厂建筑面积
11800

3
建筑物覆盖率
40%
4
绿化面积
6124
5
绿化率
21%
根据以上计算，绘制厂区布置图，厂区内还建有人工湖等。
厂区总平面布置图见附图一 
第四章 味精工厂工艺设计
4.1 产品方案及班产量确定
味精生产全过程可划分为四个工艺阶段:(1)原料的预处理及淀粉水解糖的制备;(2)种子扩大培养及谷氨酸发酵;(3)谷氨酸的提取;(4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。年产味精60000吨，两条条生产线，每年工作日为300天，实行三班制，发酵周期为40小时。
4.2 生产工艺流程
1味精生产工艺概述
味精生产全过程可划分为四个工艺阶段:(1)原料的预处理及淀粉水解糖的制备;(2)种子扩大培养及谷氨酸发酵;(3)谷氨酸的提取;(4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。
与这四个工艺阶段相对应味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。为保障全厂生产用水，还要设置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理，通过供水管路输送到各个生产需求部位 。
2 淀粉水解糖制备
在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖。由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，因而必须将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。目前，国内许多味精厂采用双酶法制糖工艺。
3 种子扩大培养及谷氨酸发酵
种子扩大培养为保证谷氨酸发酵过程所需的大量种子，发酵车间内设置有种子站，完成生产菌种的扩大培养任务。从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。
谷氨酸发酵开始前，首先必须配制发酵培养基，并对其作高温短时灭菌处理。用于灭菌的工艺除采用连消塔—维持罐一喷淋冷却系统外，还可采用喷射加热器—维持管—真空冷却系统或薄板换热器灭菌系统。但由于糖液粘度较大，流动性差，容易将维持管堵塞，同时真空冷却器及薄板加热器的加工制造成本较高，因而应用较少。
发酵设备，国内味精厂大多采用机械搅拌通风通用式发酵罐，罐体大小在50m3到500m3之间。对于发酵过程采用人工控制，检测仪表不能及时反映罐内参数变化，因而发酵进程表现出波动性，产酸率不稳定。
由于谷氨酸发酵为通风发酵过程，需供给无菌空气，所以发酵车间还有一套空气过滤除菌及供给系统。 空气经两级冷却两级分离加热除菌装置制得无菌空气送至发酵罐使用。
4 谷氨酸的提取
谷氨酸的提取一般采用等电点—离子交换法，国内有些味精厂还采用等电点—锌盐法、盐酸水解—等电点法及离子交换膜电渗析法提取谷氨酸。但存在废水污染大，生产成本高，技术难度大等问题，应用上受到限制 。
5 谷氨酸制取味精及味精成品加工
精制车间加工的谷氨酸产品为谷氨酸单钠，即味精。粗品经提纯、加工、包装，得到成品。
味精中和液的脱色过程，除使用碳柱外，还可使用离子交换柱，利用离子交换树脂的吸附色素。味精的干燥过程，国内许多厂家还采用箱式烘房干燥，设备简单，投资低，但操作条件差，生产效率低，不适应大规模生产的要求。也有的厂家使用气流干燥技术，生产量大，干燥速度快，干燥时间短，但干燥过程对味精光泽和外形有影响，同时厂房建筑要求较高，这样均不如振动式干燥床应用效果好 。
生产工艺流程图见附图二。
4.3 物料衡算
1味精发酵工艺技术指标
（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 ，选用主要指标如表4-1
表4-1 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
60000（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
200
产品质量
纯度%
99
倒灌率
%
0.2
发酵周期
h
40
发酵初糖
Kg/m3
150
淀粉糖转化率
%
108
糖酸转化率
%
60
麸酸谷氨酸含量
%
90
谷氨酸提取率
%
90
味精对谷氨酸产率
%
122

（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8% 。
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
设发酵初糖和流加高浓度糖最终发酵终糖浓度为220 kg/m3，则发酵液量为：

式中 220——发酵培养基终糖浓度（kg/m3）
60%——糖酸转化率
90%——谷氨酸提取率
99.8%——除去倒灌率0.2%后的发酵成功率
122%——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 50——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
108%——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278.34kg
（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38.7kg
（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90%）为：

由上述生产1000kg味精（100%纯度）的物料衡算结果，可求得60000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计算。
具体计算结果如表4-2
表4-2 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算
物料名称
生产1t味精（100%）的物料量
60000t/a味精生产的物料量
每日物料量
发酵液（m3）
6.91
4.146×105
1382
二级种液（m3）
0.553
3.318×104
110.6
发酵水解用糖（kg）
1520
9.12×107
3.04×105
二级种培养用糖（kg）
27.65
1.659×106
391.5
水解糖总量（kg）
1547.65
9.2859×107
3.0953×105
淀粉(kg)
1613.75
9.6825×107
3.2275×105
尿素（或液氨）（kg）
278.34
1.67×107
5.5668×104
糖蜜（kg）
38.7
2.322×106
7740
氯化钾（kg）
5.53
3318×105
1106
磷酸氢二钠（kg）
1.382
8.2920×104
276.4
硫酸镁（kg）
4.48
2.688×105
896
泡敌（kg）
6.91
4.146×105
1382
植物油（kg）
10.37
6.222×105
2074
谷氨酸（kg）
910.18
5.461×107
1.82×105

4.4设备生产能力计算及选型
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300m3罐
②生产能力的计算：每吨100%纯度的味精需要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)。V1 =6.91m3；生产60000t/a味精需要4.146×105 m3 ；每年工作300天，每天需糖液体积V糖 ：

设发酵罐的填充系数φ=80%；则每天需要发酵需要发酵罐的总体积为V0（发酵周期为40h）。

现选用公称容量为300 m3 机械搅拌通风发酵罐，其全容量为330 m3 。
③发酵罐个数的确定：公称体积为300m3的发酵罐，总体积为330 m3
每天需要330 m3 发酵罐N0个：
N0 =1727.5÷330=6个
共需要的发酵罐数：

取公称体积300 m3 发酵罐12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

则有：

H=2D；
解方程得：

取D=5.65m
H=2D=11.3m；
封头高：

封头容积 ：
V封=23.60（m3）
圆柱部分容积：
V筒=283.17 m3
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·℃) 。
平均温差Δtm：

32℃ 32℃
20℃ 27℃
12 5
代入

对公称容量330 m3的发酵罐，每罐实际装液量为
330×80%=264 m3
换热面积

（5）搅拌器计算 由于谷氨酸发酵过程有中间补料操作，对混合要求较高，因此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

叶宽 ：

弧长：

底距：

盘踞 ：

叶弦长：

叶距 ：

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：

（6）搅拌轴功率的确定
搅拌轴功率可按单位体积搅拌轴功率相等的计算方法和经验式进行计算确定。
通常谷氨酸发酵按1kW/ m3发酵醪；对于330 m3发酵罐，装液量264 m3则应选取功率≥264kW的电机。
（7）设备结构的工艺计算
①空气分布器：本罐采用单管进风，风管直径φ133×4mm。
②挡板：本罐因有扶梯和竖式冷却蛇管，故不设挡板。
③密封方式：本罐采用双面机械密封方式，处理轴与罐的动静问题。
④冷却管布置：采用竖式蛇管。
Ⅰ 最高负荷下的耗水量W

式中 Q总——每1m3醪液在发酵最旺盛时，1h的发热量与醪液总体积的乘积

cp——冷却水的比热容，4.18kJ/（kg·K）
t2——冷却水终温，t2=27℃
t1——冷却水初温，t1=20℃
将各值代入上式

冷却水体积流量为0.1m3/s，取冷却水在竖直蛇管中的流速为1m/s，根据流体力学方程式，冷却管总截面积S总为：

式中 W——冷却水体积流量，W=0.1m3/s
V——冷却水流速，v=1m/s
代入上式：

进水总管直径 ：
,取Dg350×9
Ⅱ 冷却管组数和管径：设冷却管总表面积为S总，管径d0，组数为n，则：
取n=12，求管径。由上式得：

查金属材料表选取φ108×4mm无缝管[9]， ，，认为可满足要求，。
现取竖蛇管圈端部U型弯管曲径为250mm，则两直管距离为500mm，两端弯管总长度为：

Ⅲ 冷却管总长度L计算： 由前知冷却管总面积F=396 m2 现取无缝钢管φ108×4，每米长冷却面积为

则:

冷却管占有体积：

Ⅳ 每组管长L0和管组高度：

另需连接管4.2m：

可排竖式直蛇管的高度设为静液面高度，下部可伸入封底300mm。设发酵罐内附件占有体积为0.8m3，则：总占有体积为

则筒体部分液深为：

竖式蛇管总高
；
又两端弯管总长，两端弯管总高为500mm，
则直管部分高度：

则一圈管长：

Ⅴ 每组管子圈数n0：
；取6圈。
L实=（22.970×6×12）＋（4.2×12）=1704.24>1577.69
现取管间距为，竖蛇管与罐壁的最小距离为0.15m，则可计算出搅拌器的距离在允许范围内（不小于200mm）。
Ⅵ.校核布置后冷却管的实际传热面积：

而前有F=396m2，，可满足要求。
（8）设备材料的选择[10]
选用A3钢制作，以降低设备费用。
（9）发酵罐壁厚的计算
①计算法确定发酵罐的壁厚S
（cm）
式中 P——设计压力，取最高工作压力的1.05倍，现取P=0.4MPa
D——发酵罐内经，D=565cm
〔σ〕——A3钢的应用应力，〔σ〕=127MPa
φ——焊接缝隙， φ=0.7
C——壁厚附加量（cm）

式中 C1——钢板负偏差，现取C1=0.8mm
C2——为腐蚀余量，现取C2=2mm
C3——加工减薄量，现取C3=0

选用16mm厚A3钢板制作。
②封头壁厚计算：标准椭圆封头的厚度计算公式[5]如下：
（cm）
式中 P=0.4MPa
D=565cm
〔σ〕=127MPa
C=0.08+0.2+0.1=0.38（cm
φ=0.7

（10）接管设计
①接管的长度h设计：各接管的长度h根据直径大小和有无保温层，一般取100～200mm。
②接管直径的确定：
按排料管（也是通风管）计算：该罐实装醪量264m3，设2h之内排空，则物料体积流量

管径：

取无缝管φ245×12mm，221mm〉217mm，认为合适。
按通风管计算，压缩空气在0.4MPa下，支管气速为20~25m/s。现通风比0.1~0.18vvm，为常温下20℃，0.1MPa下的情况，要折算0.4Mpa，30℃状态。风量Q1取大值，。
利用气态方程式计算工作状态下的风量Qf[8]

取风速v=25m/s，则风管截面积Ff为

则气管直径d气为：

因通风管也是排料管，故取两者的大值。取φ245×12mm无缝管，可满足工艺要求。
排料时间复核：物料流量Q=0.0367m3/s，流速v=1m/s；
管道截面积：
，
在相同的流速下，流过物料因管径较原来计算结果大，则相应流速比为

排料时间：

（11）支座选择选用裙式支座

2 种子罐
发酵所需的种子从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。种子罐冷却方式采用夹套冷却。
(1)种子罐的选型 种子罐选型同发酵罐，采用机械搅拌通风罐。
（2）二级种子罐容积和数量的确定
①二级种子罐容积的确定：接种量为8%计算，则种子罐容积V种2为：

式中 V总——发酵罐总容积（m3）
② 二级种子罐个数的确定：种子罐与发酵罐对应上料。发酵罐平均每天上6罐，需二级种子罐7个。种子罐培养8h，辅助操作时间8~10h，生产周期16~18h，因此，二级种子罐6个已足够，其中一个备用。
③主要尺寸的确定 种子罐仍采用几何相似的机械搅拌通风发酵罐。
H：D=2：1，则种子罐总容积量V'总为：

简化方程如下：

整理后

解方程得
D=2.43m
则
H=2D=2×2.43=4.86（m）

查得封头高H'封

罐体总高H'罐：

单个封头容量：
V'封= 2.718（m3）
封头表面积：
S封=12.971m2
圆筒容量 ：

不计上封头容积 ：

校核种子罐总容积V'总：

比需要的种子罐容积25.248 m3大 ，可满足设计要求。
（2）一级种子罐
① 一级种子罐的选型
选用机械搅拌通风发酵罐
② 一级种子罐容积和数量的确定
种子罐容积的确定：接种量按8%计算，则种子罐容积V种1为

故选用公称体积为3 m3的发酵罐，发酵罐的主要尺寸为：罐内径1180mm，圆柱高2360mm，封头高350mm，罐体总高3060mm，封头容积21.5L，圆柱部分容积2980L，不计上封头的容积 2958.5L，全容积3000L。冷却选用夹套冷却[10]。
一级种子罐个数的确定：一级种子罐与二级种子罐对应上料。二级种子罐平均每天上5罐，需一级种子罐6个。种子罐培养8h，辅助操作时间8~10h，生产周期16~18h，因此，一级种子罐6个已足够，其中一个备用。
3 味精厂发酵车间设备一览表
表4-3 味精发酵车间设备
设备名称
规格型号
生产能力
数量/台
外形尺寸（长×宽×高）（cm×cm×cm）
厂家
一级种子罐
GB-3
3 m3
6
φ100×200
温州市利宏轻工机械有限公司生产的FJ系列种子罐
二级种子罐
GB-30
30 m3
6
φ243×486
温州市利宏轻工机械有限公司生产的FJ系列种子罐
发酵罐
GB-300
300 m3
11
φ565×1130
上海联环生物工程设备有限公司的SGZ系列光合不锈钢反应罐
发酵液储罐
GB-300
300 m3
11
φ565×1130
上海联环生物工程设备有限公司的SGZ系列光合不锈钢反应罐
配料罐
GB-100
500m3
2

无锡志成生化公司
液化罐

5 m3
8
200 ×195 ×412
温州亚力轻工机械厂
上悬离心机
DRY400
2t/h