精品【畢業設計】年產1萬噸維生素C發酵車間設計

精品【畢業設計】年產1萬噸維?素C發酵車間設計-定

年產1萬噸維?素C發酵車間設計

?錄

中?摘要 (Ⅰ)

英?摘要 (Ⅱ)

1 緒論 (1)

1.1 維?素C簡介 (1)

1.2 維?素C主要作? (1)

1.3?址選擇 (2)

1.4 市場需求分析 (3)

1.5 可?性研究結論 (3)

2 ?藝流程設計 (5)

2.1 空?除菌過程 (5)

2.2 第?步發酵過程 (5)

2.3 第?步發酵過程 (6)

2.4 2-酮基-L-古龍酸的提取分離過程 (6)

2.5 堿轉化法合成Vc (7)

2.6 發酵?藝條件的優化 (7)

3 物料衡算及能量衡算 (8)

3.1 物料衡算 (8)

3.2 能量衡算 (9)

4 核?設備設計 (10)

4.1 選擇設備的原則 (10)

4.2 主要設備選型與計算 (10)

4.3 輔助設備選型 (17)

4.4 提取?序設備選型 (18)

4.5 包裝 (21)

5 環境評價與保護 (22)

5.1 三廢產?情況 (22)

5.2 治理?案 (22)

5.3 開發清潔?產?藝 (22)

6 ?產組織、勞動定員和?員培訓 (23)

6.1 ?產組織 (23)

6.2 勞動定員 (23)

6.3 ?員培訓 (23)

7 經濟核算 (25)

7.1 項?總投資估算 (25)

7.2 ?產成本和銷售收?估算 (25)

7.3 財務評價 (25)

7.4 國民經濟評價 (26)

致謝 (27)

參考?獻 (28)

1

年產1萬噸維?素C發酵車間設計

年產10000噸維?素C??設計

摘要

維?素C是?體必不可少的?種營養素，每天每?需要量標準為60毫克，壞?病就是由于維?素C的缺乏?引起的。維?素C

?具有較強的解毒作?，并可以治療??壓、?管硬化、增強?體免疫?、促進傷?愈合等，同時還具有美?抗衰?的作?，

在?品、?料、醫藥、化妝品等領域應??泛。

維?素C產業符合中國健康產業發展?勢，具有極?的發展潛?，因此本?論述了年產1萬噸維?素C的??設計，并制定產

品?案，設計?藝，進?車間平?設計，對維C發酵?產過程中物料平衡、熱量平衡進?計算，設備選型，?電汽平衡，勞動

?平衡，設定企業管理組織架構，實施環境保護規劃并進?污?處理，并進?經濟核算。

關鍵詞維?素C/??設計/?步發酵法

I

年產1萬噸維?素C發酵車間設計

10,000 TONS OF VITAMIN C PLANT DESIGN

ABSTRACT

Vitamin C is an esntial human nutrient requirement per person per day standard of 60 mg, scurvy is due to a lack of vitamin

C caud. Vitamin C also has strong detoxification and to treat high blood pressure, hardening of the arteries, enhance

immunity, wound healing, but also has a whitening anti-aging role in the food, foodstuffs, pharmaceuticals, cosmetics and

other fields are widely ud .

Vitamin C industry in line with the development trend of China's health industry, has great development potential, this article

discuss the annual output of 10,000 tons of vitamin C in plant design, and develop product solutions, design technology,

graphic design for the workshop, Victoria C fermentation of Process material balance, heat balance calculations, equipment

lection, water, steam balance, the labor balance, t corporate management structure, implementation plan and the

wage treatment environmental protection and economic accounting.

Key words Vitamin C / Plant Design / two-step fermentation

II

年產1萬噸維?素C發酵車間設計

1 緒論

1.1 維?素C簡介

維?素C（Vitamin C，Ascorbic Acid）是—種?溶性維?素，?溶液具有—定的酸性?抗壞?病，所以?叫抗壞?酸。分?

式：C6H8O6；分?量：176.13。結構式：

由于維C分?中存在兩個不對稱碳原?，決定了維C有四個同分異構體，其中L （+）—VC的抗壞?病效?最強。維?素C分

?中的烯?醇結構不穩定容易被氧化，并且氧化作?隨著熱、光、重?屬的催化作?和溶液堿性的增加?增強。

?類不能??合成維C，只能從?物中攝取。其中?果和蔬菜中含有較多的維?素C，維?素C通常被?腸上段吸收，然后分

布于?體的所有?溶性結構中，正常?體內維?素C代謝活性池中約有1500mg維?素C，最?儲存峰值為3000mg維?素C。

正常情況下，維?素C在體內經代謝分解成草酸或與硫酸結合?成抗壞?酸-2-硫酸由尿排出。有時也會有少量的維C直接由尿

排出體外。

1.2 維?素C主要作?

1.2.1 維?素C?于治療壞?病

維?素C能促進膠原蛋?的合成，膠原蛋??參與細胞的連接。當維?素C缺乏時，膠原不能正常合成，導致細胞連接障礙，

微?管容易破裂，?液流到鄰近組織，?體各部位易出?，呼吸惡臭，?齦脫落，?膚表?易產?瘀斑和紫斑，關節脹痛，嚴

重時可導致死亡。可通過補充維?素C加以治療。

1.2.2 維?素C的解毒作?

維?素C具有強還原性、酸性，能與體內氧化性有毒物質發?氧化還原反應，堿性有毒物質發?中和反應降低物質毒性。維?

素C能有效抑制體內的氧化作?，還能輔助淋巴單核細胞及??球對?醛、磺胺、普魯卡因、巴?妥、?楊酸等藥物的解毒作

?，此外維?素C還能對重?屬鉛、鎘、貢等具有較強解毒作?。

1

年產1萬噸維?素C發酵車間設計

1.2.3 維?素C能增強免疫?

具測定，?體在患病狀態維?素C的含量會急劇減少；維?素C可提?CI補體酯酶活性，增加補體CI的產?，促進?擾素的產

?，?擾病毒mRNA的轉錄，抑制病毒的增?；維?素C可參與免疫球蛋?的合成，調節?體物質代謝和能量代謝的平衡，增

強?體??球的吞噬能?，提?機體免疫?。

1.2.4 維?素C具有治療??管病的作?

維?素c有降低?中?油三酯和膽固醇的作?。它可促進膽固醇在肝臟轉移，從?降低?中膽固醇含量并減少動脈粥樣斑塊的

形成。實驗觀察到維?素c可增加?肌收縮?、增加?排?量、增強?室舒張性能，抑制?律失常等。

1.2.5 維?素C具有治療腫瘤的作?

有?獻報道維?素C能影響腫瘤凋亡相關基因p53、c-myc及Bcl-2的表達[1]，抑制腫瘤細胞內DNA復合物合成，?擾腫瘤細胞

代謝周期，誘導腫瘤細胞的分化，限制腫瘤細胞的?長，促進腫瘤細胞凋亡。

1.2.6 維?素C在?品領域的應?

維?素C在腌?中的作?抗壞?酸鈉應?于?腸制品和傳統?制品的加?中，能促進腌??素的合成，擬制?毒桿菌?長和亞

硝基胺的合成；維?素C在?果和蔬菜中的作?因為維?素C易被空?中的氧氧化，所以對含有空?的密封包裝產品具有特殊

意義，維?素C含量低的?果和蔬菜添加抗壞?酸后，可以有效的阻?氧化作?，保持?果的顏?和風味；維?素在釀造制品

中的作?啤酒在儲藏期間易產?渾濁，產品的顏?、?味和滋味都會有變化，維?素C是?種合乎要求的?品添加劑，在啤酒

中?作抗氧化劑，提?啤酒的澄清度。

1.2.7 維?素C還被?泛應?于?料和化妝品領域

維?素C對畜禽、魚類的?長發育起著?常重要的作?，在應?中我們?定要選擇穩定性、緩釋性好，利?率?的維?素C添

加劑產品，使養殖業獲得最佳收益。維?素C?于化妝品中具有抗衰?、美?的作?。還有祛斑美?的效果。

1.3 ?址選擇

項?位于鄭東新區夏莊村，北臨連霍?速、西鄰G107交通便利，鄭州鐵路樞紐位于國家鐵路交通?動脈京?鐵路、隴海鐵路

的中央?臟位置，幅員全國。市內公路

2

年產1萬噸維?素C發酵車間設計

?絡四通?達，交通條件優越。本項?擬以XXX糖業有限責任公司為依托，既可以該公司?產的?砂糖為原料，制得D—葡萄

糖然后加H制得D-?梨醇，?產產品，?可以以省內?泛種植的?麥為原料，制得初步原料D—葡萄糖，從??產產品維?素

C。具有就地取材的優點，原料運輸費?低。省內公路?絡四通?達，必要時可從周邊地區取材，交通便利。

1.4 市場需求分析

從全球范圍看，1974年到2006 年，包括維?素在內的保健產品市場已經達到3500多億美元。??占世界五分之—的中國，保

健品市場份額僅占全球市場的2％。隨著國民經濟的發展，健康產業的后續發展空間將?常之?。第三次全國營養狀況調查表

明：中國?普遍存在“潛在饑餓”，即缺乏各種微量營養元素，市場需求很普遍。美國的3億??，有1億?每天在吃多維元素

?，市場份額在100億美元以上。中國13億??，具有維?素消費能?的??遠遠超過美國，這個市場空間是?法想象的，市

場的上限到底在哪??誰也?法準確估計。

健康與每個?都息息相關，消費者對健康類產品重視的程度和期望值都很?。健康產業的發展必定更科學、更專業、更?眾。

維?素產品對?藝、質量、療效都有?常嚴格的要求和標準。?先維?素產品更科學。維?素和礦物質的應?，已經積累了

100 多年的研究經驗。有17 位科學家，因為研究維?素?獲得諾貝爾獎。其次維?素產品更專業，維?素類產品，不是什么

企業都能?產，它的配?和?藝，都有嚴格的規定。最后維?素產品更?眾。維?素類產品—旦實現規模化?產，成本并不

?，遠低于保健品的價格，很容易引導?眾的常規保健。?如21 ?維他，每天不到8分錢，這樣的價格策略，?乎可以攻?任

何市場。?起針對性特別強的單—產品，如補鐵、補鈣類，優勢是很明顯的。

維?素C是?前全球維?素?產?競爭最激烈、產銷量最?和應?范圍最?泛的維?素產品，也是我國最主要的出?創匯原料

藥之—。?前，全球維?素C消費量每年10萬t以上，消費去向主要是醫藥、?品及飲料、動物飼料等三?領域，其中以?品

飲料?業維?素C需求量最?，?動物飼料是近年發展起來的新領域，潛?很?。綜上所述，維?素C是適應中國健康產業發

展?勢的，在中國市場的潛??疑是巨?的。

1.5 可?性研究結論

3

年產1萬噸維?素C發酵車間設計

?1983年以來，國際VC 的市場價格波瀾起伏，期間伴隨國外、國內?商的整合與進出。期間經歷了四次VC 價格?戰來描

述，?2007 年初的長期市場價格低迷之后VC市場價格開始攀升，國內有很多?商開始、和準備開始進?VC市場，由于市場

需求量?，?且整個中原區，尤其是河南地區沒有專們的維?素C?產企業，所以產品的銷售將不是問題。原料供應及技術?

?，以XXX糖業有限責任公司為依托，由該公司?產的?砂糖制得D-葡萄糖，采?兩步法?產維?素C，由于河南存在極??

積的?麥種植基地，所以制糖業也不存在原料隱患，故維?素C?產原料供應穩定。

?產規模??，?前準備投產或擴產的企業年產量均在3000～35000 噸，如東北制藥總?（28000t/a）、?藥維?藥業

(35000t/a)、牡丹江?科（VC復產擴建項?基本建成，正在等政府部門驗收，3000t /a），本項???中原地區，擬初步建成

年產10000噸的維?素C?產線。如前所述，產品維?素C功效顯著，符合國家重點發展計劃中的“重點發展天然和綠?的醫

藥、保健?品”的要求，本地區?專門維?素C?產企業，市場潛?巨?，符合現代消費觀念，兩段發酵法?藝技術先進，處

于國際領先?平。?前VC售價普遍在100元/千克，經濟效益可觀，社會效益顯著因此，本項?建設具有很強烈的必要性和可

?性。

4

年產1萬噸維?素C發酵車間設計

2 ?藝流程設計

我國兩步發酵?藝是20世紀70年代由中國科學院微?物研究所和北京制藥?共同建?的，包括2個發酵步驟，故稱兩步發酵

法。第?步是在醋酸桿菌作?下將D-?梨醇氧化為L-?梨糖，俗稱醇糖轉化；第?步是在混合菌系的作?下將L-?梨糖進?步

氧化為2-酮基-L-古龍酸，俗稱糖酸轉化。我國Vc混合菌發酵技術具有很?的優勢和潛?，其突出優勢就是第?步糖酸轉化效

率?常?。混合菌發酵法在國內的成功應?也引起了國外的?泛關注，并與上世紀80年代向瑞?Hoffmann La—Roche公司進

?了技術轉讓[2]。此法切實可?，整個過程的?藝流程：

D-?梨醇→L-?梨糖→2-酮基-L-古龍酸→L-抗壞?酸

說明：第?步發酵：D-?梨醇由微?物氧化成L-?梨糖；

第?步發酵：L-?梨糖由?菌、?菌轉化為2-酮基-L-古龍酸；

然后把2-酮基-L-古龍酸通過化學?法合成維?素C。

2.1 空?除菌過程

維?素C的發酵過程屬于好氧發酵，因此需要?量的?菌空?。本設計采?兩級冷卻、分離、加熱的空?除菌流程：

空?→粗過濾器→空壓機→儲罐→冷卻器→旋風分離器→冷卻器→絲?分離器→加熱器→過濾器→（滅菌空?）

這種流程的特點：2次冷卻、2次分離、適當加熱。2次冷卻、2次分離油?的主要優點是可節約冷卻??，油和?污分離除去

?較完全，保證?過濾。經過第?級冷卻后，?部分的?油都已結成較?的霧粒，且霧粒濃度?較?，故適宜于?旋風分離器

分離。第?級冷卻器使空?進?步冷卻后析出較?的霧粒，易采?絲?分離器分離，這類分離器可分離較?直徑霧粒且分離效

果?。經2次分離后，空?帶的霧沫就較?，兩級冷卻可以減?油膜污染對傳熱的影響[3]。

2.2 第?步發酵過程

2.2.1 菌種

??葡萄糖酸桿菌R-30[4]，細胞橢圓?短桿狀，G+，?芽孢，顯微鏡下淺褐?；最適培養溫度34℃，pH 5.0～5.2，經擴?

培養，接?發酵罐。

2.2.2 培養基

5

年產1萬噸維?素C發酵車間設計

種?和發酵培養基成分?致，主要包括D-?梨醇、??漿、酵母膏、碳酸鈣等成分，添加適量維?素B增加產量。D-?梨醇濃

度過?容易產?抑制，?般控制在20%，超過250g/L產?抑制。

2.2.3 發酵過程

控制溫度34℃，pH 5.0～5.2。該反應耗氧?較?，同??要求1:1。10h后發酵結束，發酵液經80℃10min低溫滅菌，移?第

?步發酵罐作原料。D-?梨醇轉化L-?梨糖的?物轉化率達98%以上。

2.3 第?步發酵過程

2.3.1 菌種

由?菌【氧化葡萄糖酸桿菌(Gluconobacter oxydans)】和?菌【巨?芽孢桿菌(Bacillus rnegaterium)】組成的混合菌株進?發

酵?產。其中?菌為產酸菌，單獨培養時?長微弱，產酸較少；?菌為伴?菌，不產酸，但促進?菌?長或產酸。??菌之間

是?種協同共?關系，即?茵促進?菌?長和產酸，?菌也使?菌?長加快。2.3.2 培養基

種?培養基和發酵培養基成分類似，主要有L-?梨糖、??漿、尿素、碳酸鈣、磷酸?氫鉀等，pH值為6.8。L-?梨糖初始濃

度對產物?成影響較?，?般初糖濃度控制在30～50g/L。超過80g/L產?抑制。

2.3.3 發酵過程

由于?菌、?菌最適培養條件不同[5]，如?菌25～30℃，?菌28～37℃，所以發酵過程要兼顧兩種菌的最適條件。通常操作

溫度為30℃，pH值為6.8左右，溶氧濃度控制30%。混合菌種經?級種?擴?培養，接?含有第?步發酵液的發酵罐中，通?

?菌空?攪拌，初始8～10h菌體快速增長[6]。當作為伴?菌的?菌開始形成芽孢時，?菌開始產酸。在20～24h開始補加培

養L-?梨糖，總濃度達到140g/L[7]。當?菌完全形成芽孢后，產酸達到?峰，發酵結束[8]。?約72h左右，L-?梨糖?成2-酮

基-L-古龍酸的轉化率可達70%～80%。

2.4 2-酮基-L-古龍酸的提取分離過程

經過兩次發酵以后，發酵液中2-酮基-L-古龍酸含量僅約6%～8%，殘留的菌絲體、蛋?質和懸浮微粒等雜質存在于發酵液中

[9]，需要將Vc前體——2-酮基-L-古龍

6

年產1萬噸維?素C 發酵車間設計

7

酸提取出來。?藝流程（圖2-1）：

發酵液

離?洗滌圖2-1 2-酮基-L-古龍酸提取純化?藝流程圖

2.5 堿轉化法合成Vc

將2-酮基-L-古龍酸與甲醇反應?成2-

酮基-L-古龍酸甲酯，該酯在NaHCO 3的作?下內酯化?成VC 鈉鹽，該鈉鹽經陽離?交換柱酸化后轉變為VC ，再經脫?、濃

縮、結晶等?序得到純VC [10]。?藝流程（圖2-2）：

2-酮基-L-古龍酸

2-酮基-L-古龍酸甲酯

NaHCO 、轉化

陽離?交換樹脂

活性炭、草酸脫?圖2-2 堿轉化法合成維?素C?藝流程圖

過濾、結晶、?燥

2.6 發酵?藝條件的優化

對于任何?種發酵產品，肯定存在著抑制該物質?量積累的影響因素[11]。除了從代謝調控、微?物?理等?度研究這些因素

對產酸積累的影響規律外，在發酵?藝的設計中我們還可以從加速底物消耗，縮短發酵時間，降低能耗，降低?產成本的?度

來提??產效率[12]。進?提出相應的控制?法或策略，可望實現產品的?產量、?產率和??產強度的相對統?。

年產1萬噸維?素C發酵車間設計

3 物料衡算及能量衡算

3.1 物料衡算

根據維?素C的?產?藝:維?素C的年產量為10000噸，因此?產維?素C的原料使?量(以最?使?量計)如下:

倒灌率：1%；

D-?梨醇（M=182）到L-?梨糖轉化率[4]：98%；

L-?梨糖轉化率到2-酮基-L-古龍酸（M=194）轉化率：80%；

2-酮基-L-古龍酸到維?素C（M=176）的轉化率：95%；

則D-?梨醇到維?素C的理論轉化率為：η=98%*80%*95%=74.48%

D-?梨醇的年需求量：X=[(1/176)*182]/ η=1.3884wt;

D-?梨醇的?需求量：1.384*10000/300=46.28t;（?年按300個?作?計算）

表3-1 投料清單

8

年產1萬噸維?素C發酵車間設計

3.2 能量衡算

3.21 殺菌系統消耗冷?量:

2-酮基-L-古龍酸在發酵液中的濃度：6%；

每天2-酮基-L-古龍酸（M=194）的產量：[(46.28*98%*80%)/182]*194=38.68t；

每天處理發酵液總量：36.68t/6%=644.60t；

第?步發酵完成后發酵液經80℃，10分鐘低溫滅菌，然后冷卻到30℃進?第?步發酵，因此菌種系統冰??耗量計算如下:

發酵液的?熱：3.82KJ/Kg；冷??熱容4.20 KJ/Kg，冷卻前后溫度變化20℃-50℃。Q=CM△T；Q冰?=Q發酵液

3.82*64

4.60t*(80-30)=4.2*M*（50-20）；M=977.1t

3.22 CIP系統蒸汽消耗量

每天清洗需要加熱清洗介質，根據清洗?管式換熱器的設計數據，但是基本上不會同時消耗蒸汽，因此可以按照70%，進?計

算，即平均消耗蒸汽5000Kg/天。

3.23其他電?、壓縮空?等耗量

電耗和壓縮空?的耗量與設備的?產能?有關，將設備清單中設備的消耗量累計，即可得到能源的消耗，由于??不會所有設

備同時運轉，因此根據經驗以該數據總量的70%對其進?計算。

9

年產1萬噸維?素C 發酵車間設計

10

4 重點設備設計

4.1 選擇設備的原則

從設備的設計選型上，可以反映出所設計??的先進性和?產的可靠性。因此在設備的?藝設計和選型時應考慮如下原則:

(1)保證?藝過程實施的安全可靠。 (2)經濟上合理，技術上先進。 (3)投資省，耗材料少。 (4)運?費?低，?電汽消耗少。

(5)操作清洗?便，耐?易維修，備品配件供應可靠，減輕??勞動強度，實施機械化和?動化?便。

(6)結構緊湊，盡量采?經過實踐考驗證明確實性能優良的設備。 (7)考慮?產波動與設備平衡，留有?定余量。 (8)考慮設備

故障及檢修的備?。

4.2 主要設備選型與計算

4.2.1 發酵罐選型

發酵罐?疑是本設計最為關鍵的設備,?前國內?般使?機械渦輪攪拌通風發酵罐，具有技術成熟可靠、穩妥且成功率?等特

點。?物反應發酵罐?般有20m 3、30m 3、50m 3、60m 3、75m 3、150m 3、200m 3等，國內?般為100-500m 3，?國外

則都在400-500m 3，最?可能為1000m 3以上。?般

單罐體積越?則可以縮短?產周期提?產效，但同時也增?了風險以及加?了對設備系統、動?系統的要求。本設計預計使?

公稱體積200m 3的發酵罐。 圖4-1 發酵罐圖 4.2.1.1 發酵罐個數與基本尺?

有前?運算知單次周期內需發酵2000m 3液體，?罐的填充系數為φ=0.75

，故所

年產1萬噸維?素C 發酵車間設計

11

需總體積為： V 1=

V

=2000/0.75=2700m 3

查表知公稱容積為200m 3發酵罐總容積為230m 3 從?需要n=

0V 24Va τ

其中，V 0——晝夜需要加?的發酵液量，m 3 τ——?產周期,h Va ——罐的總體積，m 3 φ——填充系數

由于 V 0=2000324/96 τ=96

所以 n=2000/（23030.75)=11.59 圖4-2發酵罐結構圖 取整12個，由于是?步發酵共取24個 從?可保證?產量 發酵罐主要尺

?計算

V=V 筒+2V 封 由于上封?體積可忽略 V 封= V 封=3

4R 6π=

3

2D 24

π V=2H D 4π+32D 24

π

?200m 3的徑??為2

故V=22D D 4

π+32D 24π=230 m 3 D=5009mm

取D=5m H=10m

根據《發酵??設計概論》通?發酵罐系數表查得封頭?H=300mm 從?定容積 V=V 筒+2V 封

=22D D 4

π+3

2D 24π

=0.78532353+3.14353/12

=229 m 3 ≈230m 3 從?滿?設計 4.2.1.2 發酵罐的冷卻?積

年產1萬噸維?素C 發酵車間設計

12

由于為保證發酵在最旺盛、微?物消耗基質最多及環境溫度也最?時計算冷卻下的發酵熱。對于每罐實際裝液量 V 液=V 全

2φ=23030.75=172.5m 3

查閱相關經驗值表抗菌素類 ψ=冷卻?積㎡/發酵液體積 在1-1.5間 為保證?夠換熱?積 ψ=1.5

從? A=V 全ψφ=23030.7531.5=258.8㎡

或對于維?素C 酶1m 3發酵液每1h 傳給冷卻器最?熱量約為4.1833300 KJ/(m 32h),?K 值約為4.183500

26 → 26 20 → 23 -----—- 6 3

△tm=(6-3)/㏑(6/3)=4.33℃ 從?A=

Q K tm =4.1833002300.75

4.18500 4.33

=262.9㎡ 與258.8㎡較為接近 4.2.1.3 發酵罐的攪拌器計算

采?六彎葉渦輪攪拌器

攪拌器葉徑 D 1=D/3=1.67m D=5m 擋板寬度 B=0.2D=1m 攪拌葉間距 S=2D 1=3.74m 攪拌葉距罐底距離 C=D 1=1.67m ?

C+2S=9.15<10 取3層攪拌器 同時 10-9.15=0.85>D1/2

即滿??業上要求最上層攪拌槳葉到液?距離在0.5D1-2D1之間 對于發酵液 ρ=1050Kg/m 3 μ=0.1Pa 2S ?根據查資料知

N=100 r/min

對雷諾數 Re=2D NP μ

=21.671001050

600.1=4.883104>104

從?為湍流，查閱《發酵設備》知攪拌功率準數Np=4.7 ①不通?時攪拌功率

年產1萬噸維?素C 發酵車間設計

13

Pr=Np 2N 32D 52ρ=4.73(100/60) 331.67531050 =2.9683105 W =296.8 Kw

?3層功率 Po=P[1+0.63(3-1)]=652.96 Kw ②通?時軸功率P 2

P 2=2.25310-33(P 123N 3D 3/Q 0.08) 0.39 其中，N=100r/min D ——5m

Q ——通風量，mL/min. 通風?VVm=0.08-0.15mL/min,取0.10若風速增?，P2會減?

Q=172.530.1=17.25m 3/min

P 2=2.25310-3

3[2370.08

652.961001671.72510（）

]0.39

=504.2 Kw

4.2.2 種?罐選型

種?罐作為?級發酵設備是負責將?級種?進?擴?培養并隨后接?三級發酵罐中進?發酵，故?般為便于?產?個三級發酵

罐配套?個?級發酵罐，由前?運算知應需要12個三級發酵罐，故種?罐則也需要12個。?般種?罐有5m 3、20m 3、50m 3

等。

由前?描述知種液接種量為發酵液的15%，同時罐的填充系數為0.6，因此需要的種?罐容積為： 15%3230/0.6=57.5m 3

取整為60m 3。 種?罐主要尺?計算 V=V 罐+2V 封

2H D 4π+3

2D 24

π =60 取徑??為2

從? 3D 2

π+32D 24π=60 ，D=3.2m

年產1萬噸維?素C 發酵車間設計

14

從? H=6.4m 實際容積為

V=0.7853233.23+3.1233.23/12 =60.02m 3>57.5m 3 故滿??業設計要求

?對于種?罐的換熱?積根據前?描述及查閱相關資料種?罐φ=1.2 從? A=V 全2φ2Φ =6030.631.2 43.2㎡

?關于種?罐的攪拌器尺?計算 攪拌器葉徑 D 1=D/3=1.067≈1.07m 擋板寬度 B=0.2D=0.64m 擋板葉間距 S=2D 1=2.14m 攪

拌葉距罐底距離 C=D 1=1.07m ?C+2S=5.35<6.4

同時， 6.4-5.35=1.05>D 1/2 故滿??業上要求（D 1/2-2D 1）

4.2.3 配料罐

配料罐?名攪拌罐、配料桶，為上開啟式，下斜底三層結構，具有可加熱?動控溫、保溫、攪拌功能；傳熱快、適應溫差?、

清洗?便等優點。?泛應?于?(乳)品、制藥、?化、飲料、油脂、化?、顏料等?業做為中間緩沖、儲液、攪拌、調配設備

(在物料?須加熱可調配均勻的的狀態下，該設備為最經濟實?)、加熱、混合調

配或

殺菌處理。特別適合于?蒸汽熱源的單位與科研機構的?、中試使?。并可按?藝需要采?全封閉式結構、保溫結構。

配液罐是在夾套內由蒸汽進?加熱，熱量通過罐體內壁傳熱給物料，保持所需溫度，同時靠磁?攪拌器的攪拌轉動，不斷翻滾

物料?使藥液達到混

圖4-3 配料罐

年產1萬噸維?素C發酵車間設計

合均勻的?的。有節能、耐蝕、?產能?強、清洗?便，結構簡單等特點，是制造乳品、飲料、制藥?家不可缺少的設備。

結構：本設備由罐體、夾套、內膽、封頭、磁?攪拌裝置及公?系統管道組成。主體材質為進?不銹鋼，按GB741-80技術條

件進?，罐體內外拋光，罐內有攪拌槳，?作時起攪拌作?；上蓋有溫度計，顯?罐內溫度；頂部有擺線針輸?星減速器，帶

動攪拌槳；并可裝拆與清洗，并是?扇可開式罐蓋供清洗?，另加兩個進料?，可與管道連接，便于連接進各種配料，下?帶

有出料?，并裝上旋塞閥?等攪拌均勻后、旋轉旋塞閥?柄90°即可放料，放料完畢關閉，達到攪拌均勻?的；可配有液位計

或稱重設備，對罐內的物料體積或重量進?計量。

配料罐有以下?種類型：1上活動蓋、下斜底結構

2上活動蓋、下錐底(或橢圓、蝶形封頭)結構

3上下錐形封頭結構(封閉式）

4上下橢圓(或蝶形)封頭結構

配料罐的主要性能及結構性能：

1、容積：50L、100L、200L、300L、500L、600L、1000L～5000L。

2、加熱?式：采?電熱棒插?夾套內，加熱均勻?冷區。夾套內注?導熱油或?為加熱介質，產?熱能對罐內物料進?加

熱。

3、物料加熱溫度：≤100℃；物料加熱時間：10min(視?藝需要)。

4、溫度控制：采?電熱偶測量溫度與溫控儀連接進?測控溫度(溫差±≤1°C)，并可調節物料溫度的?低。溫控儀安裝在電控

箱內，溫度傳輸桿直插?罐內底部，使料液?到最低位置也能指?出溫度。

5、罐體：內表?鏡?拋光處理，粗糙度Ra≤0.4μm。

6、上蓋：為兩扇可開式活動蓋，便于清洗，內外表?鏡?拋光處理(粗糙度Ra ≤0.4μm)。

7、內罐底結構：經旋壓加?成R?，與內罐體焊接、拋光后?死?，并向出料??向呈5°傾斜，便于放凈物料?滯留。

8、夾套形式：全夾套，?于加?導熱油或?，使?作時達到最佳升溫和降溫的?的。

9、保溫材料：采?填充珍珠棉、巖棉或聚氨酯澆注發泡，保持與外界的溫差，達到隔熱保溫效果。

15

年產1萬噸維?素C發酵車間設計

10、外殼體表?處理?式：鏡?拋光或2B原?亞光或2B磨砂?亞光處理。

11、攪拌裝置：頂部中?攪拌，減速機輸出軸與攪拌槳軸采?活套連接，?便拆裝與清洗。

12、攪拌轉速：15～120r/min(定速)；攪拌槳形式：框式、錨式、槳葉式、渦輪式等(按?藝要求)。

13、設備配置：電?控制箱、溫度儀、料液進出?、介質進出?(進、排油)、放空?(溢油孔)等。

14、材質：內罐體SUS304或SUS316L；夾套為Q235－B或SUS304；外保護殼體為SUS304。

15、各進出管??藝開孔與內罐體焊接處均采?翻邊?藝圓弧過渡，光滑易清洗?死?，外表美觀。

表4-1 配料罐相關參數

容量(L) L=300 L=500 L=800 L=1000

真空度(MPa) < - 0.09 < - 0.09 < - 0.09 < - 0.09

?作壓?(MPa) 常壓常壓常壓常壓

?作溫度(℃) 0~100 0~100 0～100 0～100

電機功率(KW) 3 4 5.5 5.5

攪拌轉速(r/min) 35-51 35-51 35-51 35-51

外型尺?(mm) Φ1100 X2050Φ1200 X2390Φ1400 X2650Φ1500 X2750

4.2.4 補料罐

在?般抗?素藥品、?品、酒類等發酵?產過程中，給發酵液補充多種營養劑是?產過程中不可缺少的?藝步驟，我中?研制

的定量補料罐與“連續脈沖流加補料”的?法共同應?可使發酵罐內菌絲?產環境保持穩定，維持適當的營養平衡，利于菌株?

長。通過視窗可直觀地顯?補料過程。本產品安裝?便、動作可靠、對導電和?導電介質均可計量。

補料罐的特點包括：

1. 耐腐蝕不染菌

2. 耐蒸汽消毒

16