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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘要 普鲁兰多糖是一种新型的微生物多糖、目前已广泛的应用于医药、食品、轻工、化工等行业中、本设计的题目为年产100吨普鲁兰多糖生产车间工厂设计。为满足生产任务的要求，通过查阅相关的书刊文献，收集普鲁兰多糖发酵生产、提取资料，进而设计出经济合理的普鲁兰多糖发酵生产路线。随后对工艺流程中所涉及的物料和水电汽等进行了衡算，同时完成对主要生产设备和辅助设备的合理选型以及对公用系统和三废处理提出正确可行的设计方案。此外，本设计还绘制出了厂区总平面布置图、发酵车间的平面布置图、全厂的工艺流程图、发酵罐的结构图和精馏塔的结构图，本项目以玉米淀粉为原料，采用出芽短梗霉发酵法，运用乙醇
2、沉淀、超滤、流化床干燥等技术可使普鲁兰糖转化率达65%。关键词：普鲁兰多糖；发酵；车间设计AbstactPullulan polysaccharides is a new kind of microbial polysaccharide which has been widely used in medicine, food, light industry, chemical industry, etc, the topic of this graduation projectis anannual output of100 tons of pullulan polysaccharides f
3、ermentation plant design. To meet the requirements of the production tasks.by consulting related books and documents, after fermentation production, extraction of pullulan polysaccharides information collection, and then design a economic and reasonable pullulan polysaccharide fermentation productio
4、n line. Involved in the subsequent process of the material and water vapor to the balance, and completed the rational selection main production equipment and auxiliary equipment as well as to the utility system and three wastes treatment feasible design scheme is put forward. In addition, this desig
5、n also draw out of the factory general layout, the fermentation workshop flat 65 % Key words:pululan polysaccharides；fermentantion；plant design第1章 绪论1.1设计内容与要求1.1.1课题来源 本设计为齐鲁工业大学大学生工学院下达的任务，年产100吨普鲁兰糖生产车间的设计。1.1.2 设计内容 收集资料，进行建厂的可行性论证，对产品进行工艺设计和论证，确定生产工艺流程及参数。进行物料衡算，确定原辅材料和包装材料的用量进行设备选型和计算，对车间的水、电、
6、汽进行计算，对公用系统和污水处理提出设计方案。绘制全厂总平面布置图，工艺流程图,说明书一份。1.2普鲁兰多糖简介 普鲁兰多糖是一种以玉米淀粉为原料发酵而成的胞外水溶性粘质多糖，又名短梗霉多糖、茁霉多糖，英文名Pulullan，它是1938年由R Bauer发现的一种特殊的微生物多糖。该多糖主要是由麦芽三糖通过-1， 6糖苷键连接而成。由于该多糖独特的结构和性质，在医药、食品、石油、化工等行业具有广泛的应用前景。因其在自然界可被微生物降解利用，不会引起环境污染，故被誉为无公害塑料。2006年5月19日国家卫生部发布了第8号公告，普鲁兰多糖为新增四种食品添加剂产品之一，可在糖果、巧克力包衣、膜片、
7、复合调味科和果蔬汁饮料中用作被膜剂和增稠剂。CAS号 9057-2-7分子式 (C37H62O30)n1.2.1普鲁兰多糖的性质 普鲁兰多糖是无色、无味、无臭的高分子物质，非晶体的白色粉末，是非离子性、非还原性多糖，性质可以表现于以下几个方面。1.2.1.1无毒性、安全性 根据普鲁兰多糖的急性、亚急性和慢性毒性试验、变异源性试验结果，即使普鲁兰多糖的投用量达到LD50(半致死剂量)的界限量15gkg，普鲁兰多糖都不会引起任何生物学毒性和异常状态的产生，所以用于食品和医药工业十分安全。1.2.1.2溶解性 普鲁兰多糖能够迅速溶解于冷水或温水，溶解速度比羧甲基纤维素、海藻酸钠、聚丙烯醇、聚乙烯醇等
8、快二倍以上，溶液中性，不离子化、不凝胶化、不结晶。可与水溶性高分子如羧甲基纤维素、海藻酸钠和淀粉等互溶，不溶于乙醇、氯仿等有机溶剂。但其酯化或醚化后，其理化性质将随之改变。根据置换度不同，可分别溶于水和丙酮、氯仿、乙醇及乙酸乙酯等有机溶剂。1.2.1.3稳定性 普鲁兰多糖的分子呈线状结构，因此与其他多糖类相比，普鲁兰多糖水溶液粘性较低，不会形成胶体，是粘附性强的中性溶液。不易受pH值或各种盐类影响，尤其对食盐维持稳定的粘度。此外， pH值在 3以下时若长时间加热，会与其他多糖一样，部分分解，从而导致溶液粘度下降。1.2.1.4润滑性 普鲁兰多糖是一种牛顿流体，尽管粘度低，但是具有优良的润滑性。
9、用于食品时具有勾芡作用 (做汤做菜时加上芡粉使汁变稠)，最适合用于佐料汁、调味剂等产品中。1.2.1.5粘合性、凝固性 普鲁兰多糖具有非常强的粘合力，在喷涂后风干，稳定粘合食品 (特别是干燥食品)。同时，也具有较强的凝固力，在制成药片或制成颗粒时最适合作为粘合剂使用。1.2.1.6覆膜性 普鲁兰多糖具有优良的覆膜性，容易在食品、金属等表面涂层。同时，可由普鲁兰多糖水溶液形成易溶水性、五色透明、强韧的薄膜。它具有阻气性、保持芳香性、耐油性、电绝缘性等特性，用于食品可在食品表面增添光泽并保鲜。1.2.1.7分解性 据体内酶的消化试验或白鼠的成长试验结果证实，普鲁兰多糖与纤维素、琼脂等相同，是一种难
10、消化的多糖类。普鲁兰多糖在动物消化器宫内的消化酶作用下，几小时之内接近不分解，利用普鲁兰多糖的这种低消化性，可制造低热量的特殊食品和饮料。另一方面，普鲁兰与淀粉相同，在达到250左右时开始分解，其后被碳化，燃烧时不产生有毒气体和高热。1.2.1.8改善物性，保持水分 添加少量普鲁兰多糖，对于改善物性、保持水分等发挥效果。可用于改良食感、改善质量、防止老化以及提高成品率。1.2.1.9成型性、纺纱性只需在普鲁兰多糖中添加一定量的水，进行加热加压成型和纺纱处理，即可加工出具有可食性和溶水性的成型物或纤维1.3普鲁兰多糖的生产制备1.3.1菌种普鲁兰多糖是由出芽短梗霉作为主要发酵菌种在生长繁殖过程中
11、利用蔗糖或可溶性淀粉等多糖物质为碳源转化而来。Bauer在1938年首次报道，但化学组成成分不详。Benier在1959年也发现了这种粘性多糖，并证实为右旋葡萄糖聚合物。Wallenfens在benier发现的基础上确认该多糖是一种由2个1,4糖苷键连接的麦芽三糖经-1,6-糖苷键聚合而成的直链多糖。普鲁兰多糖为无定型多糖，分子量取决于聚合度的，聚合度受菌株类型、培养时间、碳源种类及浓度等因子制约，普鲁兰多糖相对分子质量的大小及分子质量分布决定普鲁兰多糖的生物活性及免疫调节活性。目前普鲁兰多糖的研究主要集中在高产、低色素优良菌株的选育、培养及后提取工艺条件的优化、普鲁兰多糖合成机理探究等方面。
12、1.3.2培养基出芽短梗霉发酵法生产普鲁兰多糖常用的培养基：以葡萄糖或蔗糖为碳源、精制氮源提供氮素来源和包括磷酸二氢钾、硫酸铵、硫酸镁等在内的无机盐及微量元素1.3.3工艺流程可大致分为三个阶段:1.原料预处理及淀粉水解糖的制备2.种子的扩大培养和普鲁兰多糖的发酵3.普鲁兰多糖的后序工艺提取与这三个工艺阶段相对应普鲁兰多糖生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取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
13、需求部位普鲁兰多糖发酵生产的总工艺流程见下图1.3.3.1原料预处理及淀粉水解糖制备1.3.3.1.1原料的预处理此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，以便提高原料的利用率，同时除掉固体杂质，以防机器损坏。用于除杂的装置为筛选机，常用的是转筒筛和振动筛，其中振动筛结构较为简单，使用方便。用于原料粉碎的设备除锤式粉碎机之外，还有盘磨机和辊式粉碎机。盘磨机主要应用于磨碎玉米、大米、豆类等物料，而锤式粉碎机广泛应用于薯干等脆性原料的细碎及中碎作用，辊式粉碎机常常用于粒状物料的细碎及中碎。1.3.3.1.2淀粉水解糖制备在工业生产上将淀粉转化为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所得到的糖液称为淀粉水解糖。由
14、于普鲁兰多糖生产菌即出芽短梗霉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。1.3.3.2种子扩大培养及普鲁兰多糖发酵种子扩大培养为保证普鲁兰多糖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、二级种子罐培养，最终为发酵罐提供足够数量的健壮的液体生产菌种。普鲁兰多糖发酵伊始，须先配制发酵培养基，并对其作高温短时灭菌处理。用于灭菌的主要工艺除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外，还可采用连消塔维持罐一喷淋冷却系统。但是由于溶液粘度较大，流动性较差，易使维持管发生堵塞，同时薄
15、板加热器和真空冷却器的加工制造成本昂贵，因而实际应用并不广泛。至于主要发酵设备，国外如日本林原公司普鲁兰多糖生产厂家采用的是机械搅拌通风通用式发酵罐，罐体大小在15m3到50m3两者之间。对于发酵过程往往采用人工把控，检测仪器不能及时反映发酵罐内参数实时的变化，因而发酵的整个过程表现出明显的波动性，产糖率极不稳定。由于普鲁兰多糖发酵为通风发酵过程，需要给予一定量的无菌空气，所以发酵车间还配备有一套完整的空气过滤除菌及供给系统。首先由高空采气塔搜集足够多的高空新鲜空气，通过空气压缩机压缩后排入冷凝器，再由油水分离器作两级处理，然后导入贮气罐中，进而经瓷环填充、焦炭的纤维分过滤器以及主过滤器除菌后
16、，输送至生产所需部位。在北方地区由于空气温度低、湿度小、较干燥，还可使用空气压缩、冷却过滤流程，省去一级冷却装置。1.3.3.3普鲁兰多糖的后提取普鲁兰多糖的提取一般采用沉淀法和直接干燥法，沉淀法中最成熟的当属醇沉淀和盐沉淀，其中醇沉淀常用的醇沉淀剂有甲醇、异丙醇、乙醇等，而盐沉淀中最常见的盐沉剂主要有氯化铝、氢氧化钙、氯化钙等，在碱性条件下，高价阳离子或有机阳离子如季铵盐等可与多聚阴离子多糖结合形成沉淀，盐沉淀多适用于多聚阴离子多糖，盐沉淀的优点表现为用醇量少于醇沉淀的2至3倍，但其得到的产品质量略差，直接干燥法是将发酵液的水分蒸发而直接干燥获得固体产品。在实验室中冷冻干燥室达到这一目的的最
17、理想方法，工业上常见的由喷雾干燥、鼓风干燥、转筒烘烤等方法得到的产品都是粗制品，其中含有大量的菌体、小分子无机盐、类黑色素以及其他有机余物等杂质，因此产品的水溶性差、色泽深、流变性也不好，应用范围受到限制。微生物多糖主要提取步骤有预处理、脱色、脱蛋白和脱盐等。多糖的脱色方法主要有活性炭吸附法、氧化脱色、金属络合物法、离子交换法。而多糖出蛋白的方法主要有savage法、三氯乙酸法、鞣酸法、蛋白酶法等，经过脱色素、去蛋白等工艺处理的多糖可采用乙醇分级沉淀分离再通过膜分离技术除去溶液中带有的无机盐和其他小分子第二章 生产工艺基本计算2.1设计依据：产品：普鲁兰多糖主要生产原料:淀粉、蔗糖生产规模：1
18、00吨a生产方法：菌体发酵 醇沉淀膜分离2.2主要工艺参数的选择和计算：指标名称 单位 指标数年生产天数 d 300产品质量 0.98发酵周期 h 72发酵得率 % 65接种量 % 8发酵初糖 kgm3 5分离得率 % 99倒罐率 % 22.3物料衡算：2.3.1总物料衡算：生产100ta所需淀粉质量为：G1=1000.980.990.65=156t每天实际普鲁兰多糖产量：G2=1000.980.99300=0.3436t每天实际发酵液体积：V=G20.03=11.45m3设发酵罐装料系数为0.8，则发酵罐体积为V=V0.8=14.3125m3查通用式发酵罐系数表可取公称体积为15m3的发酵罐
19、发酵液配制需水解糖液量：以纯糖：m1=52V=595.4kg52发酵培养基终糖浓度（kgm3）种子培养液量：V2=8%V=0.916m3种子培养液所需水解糖量：m2=4V=411.45=45.8kg4种子液含糖量kgm3生产100吨普鲁兰多糖需要的水解糖总量：45.8+595.4=541.2kg尿素或氨水耗用量：1%5V1=0.5725kg5流加5次精制氮源耗用量：种子液耗用精制氮源量为0.2V2=0.1832kg发酵初始培养基耗用精制氮源量为0.5V=5.725kg合计耗用量为0.1832+5.725=5.9082kg磷酸二氢钾耗用量：0.8（V+V）=9.8928kg硫酸铵耗用量：0.2（
20、V+V）=2.4732kg硫酸镁耗用量：0.8（V+V）=9.8928kg发酵复加液耗用量：20V =229kg发酵液普鲁兰多糖含量：m10.65（10.2%）=386.2kg实际生产的普鲁兰多糖为（提取率0,99）386.20.99=382.6kg2.3.2普鲁兰多糖提取工序的物料衡算：发酵液体积为V=11.45m3活性炭耗用量：5V1%=0.5725kg5发酵液稀释倍数乙酸锌耗用量：8%V0.6=0.5496kg亚铁氢化钾耗用量：8%V0.4=0.3664kg过氧化氢耗用量：2.5%V=0.2863kg酒精用量：4V=45,8m3查得95%酒精密度为804kgm3对沉淀过程进行初步估算：沉
21、淀分离后，酒精浓度为：C估=95%0.8=0.76由0.954V804=Cp5V得C=305.5p即cp=611.04kgm3表2-5酒精浓度与密度关系表质量分数%（200C）相对密度67.830.8727768.94 0.8701570.060.8674971.19 0.8648072.330.86207试差得C=70.68%是酒精浓度为864.46kgm3代入cp=611.04kgm3验算恰好符合。故沉淀分离后酒精浓度为C=70.68%2.3.2.1干燥物料衡算：普鲁兰多糖适用于流化床干燥，普鲁兰多糖干基湿含率20%，所以干燥过程酒精蒸发量为10020%（3000.98）=0.6803td
22、2.4热量衡算：2.4.1发酵车间热量衡算：2.4.1.1空消过程空消排放出121的水蒸气，查表得Cp=4.232KJkg.c，p=942.6kgm3。以及20比热容为Cp=4.181KJkg.c，p=998.2kgm3求算空罐发酵罐灭菌蒸汽耗用量：发酵罐容积为15立方米，是由比热容为0.5KJkg.k的不锈钢1cr18ni9ti制造而成，此时罐体重量为25.8t冷却排管重0.45t，用0.1Mpa的表压灭菌，使发酵罐由20 升温至121，其蒸汽耗用量为：W1=（450+2580）0.5（12120）（2709.2493.7）=62.2275kg。冷却水耗用量为W2=1.8105（2010）4
23、.181=4.38th每日投入使用发酵罐数：30.7=2.1个高峰耗用水量：4.382.1=9.2th日耗用水量：9.20.824=176.55th0.8发酵罐发热状况均衡系数均用水量：176.5524=7.36th2.4.1.2实消过程假使每罐灭菌时间为3小时，那么需求的输料流量为11.45105024=0.501th灭菌所耗用的蒸汽量为W3=0.50110004.181（12120）（2209.2493.7）=86.04kgh日蒸汽灭菌耗用量：W4=86.0431=258.12kg罐实消过程释放出的热量为Q=GCp=258.1234.232121=3.97105KJ假设冷却水出口温度为45
24、，进口温度为20，则冷却水耗用量为W5=3.97105（4520）4.181=3.97103kgh高峰耗用水量：3.971032.1=7.98103kgh日耗用水量为7.981030.824=1.54105kgh均用水量：1.5410524=6.42103kgh2.4.2提取车间热量衡算：发酵液过滤后经过阴离子交换树脂，洗脱后所得解脱液常压下加热煮沸60min，解脱液中普鲁兰多糖的浓度约为16%,则解脱液的量：11.4516%=71.5625kg加热煮沸60min，设温度从15升至100，所耗热量：Q1=71.56253.98(100-25)=21361.40625KJ煮沸时间60min，蒸发
25、量为每小时6%，则蒸发水量：71.56256%16=0.kg故蒸发带走热量：Q2=0.2269.1=1623.82KJ2269.1-煮沸温度100下的饱和蒸汽的汽化潜热，KJKg由上述计算得总热量Q=1.15(Q1+Q2)=22985.231KJ2.4.2.1干燥过程热量衡算：浓度为70.68%的酒精中乙醇含量：Gc=70.68%0.6803=0.4808t，含水量：G水=0.68030.4808=0.1995t干燥温度80，查手册得乙醇汽化潜热Rs=2258KJkg，比热容Cc=3,63KJkg.则干燥过程需热量：Q=GcCct+GsCst+GcRc+GsRs=1.064106KJ提取工段所
26、耗总热量为：22985.231+1.064106=.231KJ2.4.3提取车间冷却水耗用量：工艺要求在30min内，将解脱液的温度由100降至25，所用的冷冻介质是2的自来水。所耗热量：Q1=71.56253.98(100-25)=21361.40625KJ所需冷却介质量：21361.40625（4.18（70-2）=75.15kg提取车间其他用水主要包括设备冲洗水等，约18吨。锅炉用水：蒸汽用量：4387.9kg，按产蒸汽率95%计算，则用水量：4387.995%=4618.75kg其他用水主要包括管道冲洗水、地面冲洗水及设备冲洗水等，按每吨普鲁兰多糖5t计。2.5发酵车间无菌空气耗用量的
27、计算：2.5.1发酵罐个数的确定：实际发酵液的体积为V=11.450.8=14.3125m3故选取公称体积为15立方米的发酵罐，每天放一罐，每罐发酵周期为72h，则发酵罐的个数为7224=3个所以N=3+1=4个，其中一个备用。2.5.2发酵无菌空气耗用量：发酵罐通气量为0.5vvm，单罐发酵过程的耗用量V=150.80.560=360m3h单罐年用气量：每年单罐发酵批次为3003=100次年单罐年用气量Va=V60100=m32.5.3种子培养基及其他无菌空气耗用量：发酵种子的培养都是在种子罐中进行的，因此可根据接种量、培养条件、空气流量、通气速率等求算，已知种子培养通气量为1vvm，接种量
28、为5%，培养48h，假设种子罐的装料系数是70%，则种子罐的体积为Vg=11.455%70%=0.818m3，查通用式发酵罐系数可选用公称体积为1立方米的种子罐。单罐用气量：Vd=10.760=42m3h单罐年用气量：Vd=Vd48150=m3发酵车间高峰无菌空气耗用量：V=3（Vd+Vd）=1206m3h发酵车间年耗无菌空气量：Vt=3Va+Va=m3a发酵车间无菌空气单耗：根据设计，实际普鲁兰多糖产量为G=17.50.8300（11.45300）100）=122.27ta，又由公式V0=VtG则可导出V0=m3t2.6电量衡算2.6.1糖化车间 （1）斗式提升机 每吨普鲁兰多糖需要玉米1.
29、56t，斗式提升机生产能力29t/h，电机功率17kw，则耗电量：1.56/29*17=1kw/h (2)粉碎机 每吨普鲁兰多糖需要玉米1.56t，粉碎机生产能力7t/h,电机功率74kw，则耗电量：1.56*75=14.24kw/h (3)胶带输送机 每吨普鲁兰多糖需要玉米粉1.42t，胶带输送机生产能力62t/h,电机功率19kw，则耗电量：1.42/62*19=0.45kwh (4)玉米浆液化系统： 每吨普鲁兰多糖需要玉米浆7.88t，玉米液化系统生产能力19t/h,电机功率84kw，则耗电量：7.88/20*19=33.41kw/h2.6.2发酵车间（1）发酵罐每吨普鲁兰多糖需要0.3
30、436t，发酵罐体积15m3，电机功率22kw，则耗电量：0.3436/15*22*72=36.2kw/h (2)种子罐每吨普鲁兰多糖需要种子液0.03436t，种子罐体积1m3电机功率2.2kw，则耗电量：0.03436/1*2.2*72=5.44kw/h2.6.3提取车间（1）离心机 每吨普鲁兰多糖需要离心溶液的量为0.34t，离心机生产能力0.5kg/h，电机功率2.5kw，则耗电量：1.2/0.5*2.5=6kw/h（2）流化床干燥器 每吨普鲁兰多糖需要干燥的水分量为0,04t，流化床干燥器生产能力是0.2t/h,电机功率为7.4kw，则耗电量：0.04*7.4/0.2=1.48kw/
31、h (3)锅炉 燃气锅炉：每吨普鲁兰多糖产生的废水处理后可产生27.15m3的沼气，沼气作为燃料可生成347.4kg的蒸汽，锅炉的生产能力是5kg/h，配用电机功率是2kw则耗电量：347.4/5*2=138.96kw/h 燃煤锅炉：每吨普鲁兰多糖需要燃烧煤产生的蒸汽量是4.825kg锅炉生产能力是140kg/h,电机功率是3kw,则耗电量：4.825/140*3=0.103kw/h（4）制冷系统、污水处理系统、沼气处理系统、供气系统 每生产1吨普鲁兰多糖制冷系统、污水处理系统、沼气处理系统、供气系统耗电量约为55kw/h（5）其他生产用电 每生产1吨普鲁兰多糖照明、检测等其他用电量80kw/
32、h。（6）生活用电 每生产1吨普鲁兰多糖生活用电约30kw/h(7)总用电量每吨普鲁兰多糖总耗电量：6+1.48+138.96+0.103+55+80+30+14.24+1+0.45+33.41+36.2+5.44=2158.323kw/h第三章 设备计算与选型食品工厂设计的加工品种很多，不同的产品在加工的过程中对设备的要求不一样，所以在设计计算以及选型中，就有很大的差异，应当是在对加工产品的生产全过程充分认识的基础上进行设计，首先要考虑产品的主要特点、生产类型、原料性质、现阶段生产水平能达到的技术经济指标、有效生产天数、各个生产环节的生产周期等因素。 输送设备 一般分为固体输送设备和液体输送
33、设备两种 固体输送设备由于其用途和功能不同，又分为带式输送机、斗式输送机、螺旋输送机、气力输送和液力输送等，其中带式输送机是食品厂中最常用的一种连续运送机械，它常用于块状、颗粒状等物料或整件物料进行水平或倾斜运送。同时，还可用于拣选工作台、清洗和预处理操作台灯。 清洗设备 CIP清洗系统 自20 世纪80年代以来，对设备的清洗工作，开始为机械所取代。特别是采用管道连续化作业的工厂。在许多乳品工厂中采用自动就地清洗，即用来冲洗的水和洗涤液，是在设备的管道及生产线中笔录循环进行的，无须将设备拆开。这种技术就称为就地清洗。就地清洗是使洗涤剂和洗涤水以高数液流冲洗设备的内部表面，形成机械作用而吧污垢冲
34、走。这种作用用于管道、泵、换热器、离心泵、分离器及阀门等的清洗是有效的。 对于大的储罐、储桶等，采用手工洗刷，在我国较为普遍的。目前在我国已有相当一部分工厂采用了就地清洗技术。就地清洗系统，可分为集中和分散两种。集中清洗形的系统是在乳品厂中建立的一个CIP中心站，由该站将清洗水、热的洗涤液及热水通过管道网送到各分会路中去，然后将用过的液体，经管道送中心站的各自储罐中，用这种方法，清洗液容易控制到正确的浓度，并重复使用。分散的清洗系统，其安装位置是接近于被清洗工艺的设备。一般用手工按所需要的浓度，配置洗涤液。当前在我国盛行起来的CIP多为分散型系统，在加工车间交集中的中小型工厂，宜采用集中型的C
35、IP清洗系统中心站。在这中心站中，设供冷却水、碱加热的热交换器，水、酸、碱以及冲出系统的牛奶储罐缸，此外还有用来维持洗涤液浓度的计量设备及用来中和废弃酸碱液的储液缸，这种形式的中心站，通常都是高度自动化的。各个储液罐里装有高低液位监测电极，清洗液的循环由一用来车辆液体导电率或其他方式的传感器来控制。 成品包装机械设备 常用的成品包装机械包括贴标机、装箱机、金属探测机、捆扎机等。3.1发酵车间3.1.1机械搅拌发酵罐选型及概述机械搅拌发酵罐是生物工程工厂常用类型之一，其主要部分是一圆柱形容器，其结构形式与传热型式，罐内装蛇管、盘管等传热形式，电加热形式等。载热体一般用热水、蒸汽等。若反应过程需要
36、冷却，一般利用冷却水。搅拌反应器由于受结构形式和尺寸的限制，换热面积有一定的局限性。若工艺条件需要较大的换热面积则可联合几种传热形式。根据工艺要求罐体上需要安装多种工艺接管，如进出料管和仪表、控制接管等，由此可见，罐体设计的主要内容包括：罐体结构型式和尺寸的确定，传热结构和形式的确定，以及多种工艺接管的安设等。3.1.2生产能力、数量、容积的确定搅拌罐内筒的基本尺寸是Di和高度H，筒体的集合尺寸，首先要满足化工反应所需空间的要求。对于机械搅拌发酵罐来说，容积V为主要决定参数。由于搅拌所需消耗的功率在一定条件下与搅拌器直径5次方程正比，而搅拌器的直径往往随罐体直径的增大而增大，因此，在同样容积下
37、，罐体直径太大不经济的。从筒体的强度和稳定性考虑，筒体的直径也不宜太大。对于发酵类物料的反应器，为了使通入罐内的空气与发酵物料充分接触，需要一定的液面高度，故筒体的高度不能太低。若采用夹套结传热构，单从传热角度考虑，也一般要求筒体高一些。根据长期的使用经验，对于一般的机械搅拌发酵罐。此外，在确定筒体高度和直径时，还应根据操作时允许的装满程度装料系数等，予以综合考虑。通常装料系数一般可取0.6-0.85.如果物料在反应过程中要产生泡沫或呈沸腾状态，装料系数应取低值，一般取0.6-0.7，若物料反应比较平稳，装料系数可取0.80.85，物料黏度大，可取大值。根据生产任务及计算，本设计发酵罐选用机械
38、涡轮搅拌通风发酵罐。为满足年产100t普鲁兰多糖的生产设计任务，查阅化工工艺设计手册选用公称体积15立方米的发酵罐，其相关参数：公称直径mmD440=，直高度mmH1000=，27.2/DH,直筒容积315.2mV，总高mh0.517。能力、数量和容积的的确定发酵罐容积的确定：选用15立方米罐生产能力的计算：普鲁兰多糖年产量为100t，发酵操作周期为72小时（包括发酵罐的清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间），每天需要的实际发酵液量为:G2=100（0.980.99300）0.3436t实际发酵液体积为：vG20.0311.45立方米选取发酵罐的填充系数为80%，则需要发酵罐的总体积为：vv0.
39、814.3125m33.1.3发酵罐个数的确定:计算发酵过程中所需的发酵罐个数：72243个,防止在生产过程中出现突发情况，保留一个发酵罐留作备用，故发酵罐的个数为：N3114个3.1.4主要尺寸的计算V(筒)=0.785D2H=0.78545=15.7m3V(封)=24D32=2.1m3H封=700+50=750mm验算全容积：V全（1）=15.7+812+0.78580.07=18.23m3 V全=2.1+15.7=17.8m3 V全（1）V全故公称体积为15m3的发酵罐符合要求装液量：对于公称体积为15立方米的发酵罐，每天装三罐，每罐装液量为V1=11.4510003003=12.722
40、m3计算下封头的装液体积：V柱=V1下封头体积=V10.25D2(h16D)=12.7221.20=11.522m3装液高度：h1=4V柱D2=4.95m对于普鲁兰多糖发酵，每一立方米的发酵液，每一小时传给冷却器的最大热量为4.186000kJm3h，采用竖式列管换热器，取经验值K=4.18500kJm3h。 2828发酵温度 冷却水温度 2025出水口温度8 3平均温差tm=t1t2ln（t1t2）=5.1m3h冷却水耗用量：由实际选用的进出口水温分别为20、25，则W=Q总Cp（t2t1）=4.18600012.7224.1875=15240.96kgh=4.24kgs冷却水体积流量为4.
41、241000=4,24103m3s,取冷却水在竖直蛇管中的流速为1ms，根据流体力学方程式，冷却管总截面积S总=WVW冷却水体积流量V冷却水流速代入上式得S总=4.24103m3s进水总管直径为d总=（S总0.785）0.5=0.07m3.1.5冷却面积的计算:A=Q总Ktm=4.18600012.7224.85005.1=26.06m2冷却管组数、管径、总长度和总高度L=Ad=26.060.05=127.39m圆整取120m，分为四组，每组长L0=3om其中d=外径壁厚每圈蛇管长度l=(Dp)2+Hp2)2=9.3mDp蛇管圈直径，3mHp蛇管圈之间的距离，取0.15m每组蛇管圈数Np=L0
42、l=3圈，则总圈数为12圈蛇管总高度H=（Np1）Hp=1.65m人孔和窥镜:人孔的设置是为了便于安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置本次设计只设置了一个人孔，查阅文献，选取标准号HG2059397，公称压力为2.5pa，直径为500mm，高度为393mm的人孔视镜用于观察发酵罐内部的情况。本次设计设置了2个视镜，选取标准号HG2059397，直径为DN=100mm，高度为52mm法兰型号：管式平焊钢制管型HG20593973.1.6搅拌器类型选择及尺寸设计搅拌器的作用安装搅拌器的作用是使两种或两种以上的物料混合均匀，接触良好。它能强化罐内传质和传热的效果，改善操作情况。传质增强可以促进化学反
43、应，强化传热。对于放热反应可以使反应放出的热量通过夹套传热结构的冷却器顺利带走，对于吸热反应，同样可以使载热体顺利供热。当反应器里的液体含有悬浮的固体使，如不进行搅拌，这些固体就会沉降下来，使操作难以进行。也有一些聚合过程，反应的结果可以尝试一些粘稠的物料这些物料会粘着在筒壁上，叫做挂料。挂料对筒壁的传热由不利影响，因此也要进行搅拌，以防止或减少这种挂料的产生。搅拌器型式的选择由于影响搅拌过程的因素十分复杂，故搅拌器的选型资料也较多，而且各自实验的重点各不相同，结论也不尽相同。选型既要考虑搅拌效果，也应该考虑动力消耗问题，在达到同样搅拌效果时，不希望消耗过多的功率，而有时需要给搅拌过程较大的能
44、量时，某些搅拌器又不能达到。另外，选型还须考虑到搅拌结构。所以一个完整的选型方案需要满足效果、安全和经济等各方面的要求。搅拌器的型式桨式搅拌器 桨式搅拌器是一种结构比较简单的搅拌器，一般以扁钢制成。材料可以采用碳钢、合金钢、有色金属等。由平直叶式和折叶式两种形式。折叶式除了能让液体做圆周运动外，还能使液体上下运动，起到充分搅拌作用。桨式搅拌器 的直径D约取筒体内经的0.8左右，其中D/B=5 ，搅拌桨的转速比较慢，一般取40r/min,桨式搅拌器外源线速度的范围为3m/s。在料液层比较高时，为了将物料搅拌均匀，常常装有及层桨叶，相邻的两层桨叶常常交错成90度安装。涡轮式搅拌器 涡轮式搅拌器实际
45、上有多种型式，实际上开启式涡轮搅拌器和桨式搅拌器并无严格区别。习惯上把桨叶数少于4，圆周速度小于3m/s的开启式涡轮搅作拌器称桨式搅拌器。搅拌器的设计应使发酵液有足够的径向流动和适度的轴向运动。搅拌叶轮大多采用涡轮式，最常用的是六直叶圆盘涡轮搅拌器、六弯叶圆盘涡轮搅拌器、六箭叶圆盘涡轮搅拌器，圆盘作用是避免底部通入的空气从罐中心上升走短路。为了强化轴向混合，可采用涡轮式和推进式叶轮共用的搅拌体系。3.1.7单只涡轮搅拌器不通风时的搅拌功率计算式中 Po-不通风时搅拌器输入的功率（W）n-涡轮转数（r/min）D-搅拌器直径（m） -醪液密度（kg/m3）Np-功率准数D 涡轮直径，m若Po单位为kW，n单位为r/min。则：P0=31.6kw计算RemRem=D2NP=1.310610000 -醪液密度（kg/m3）=1050kgm3D -搅拌器直径，D=0.7mN 搅拌转速，N=200rmin 发酵谬黏度，=1.310-3因为Rem大于一万所以发酵系统充分湍流状态，既有对于多层搅拌器的轴功率可按下式估算：Pm=P0（0.4+0.6m）=69.52kwM搅拌器层数通风时搅拌功率（）计算.(kW) -（a）