2 发酵罐及种子罐的设计与选型
2.1 味精工厂发酵车间的物料衡算
2.1.1 工艺技术指标及基础数据
（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［5］，选用主要指标如表1
表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 15000（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 50
产品质量纯度% 99
倒灌率% 1.0
发酵周期h 48
发酵初糖Kg/m3 150
糖酸转化率% 48
麸酸谷氨酸含量% 90
谷氨酸提取率% 80
味精对谷氨酸产率% 112
（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2% 。
2.1.2 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
式中150——发酵培养基初糖浓度（kg/m3）
48%——糖酸转化率
电容器组
80%——谷氨酸提取率
99%——除去倒灌率1%后的发酵成功率
112%——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25——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
95%——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627.5kg
（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69.9kg
（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80%）为：
2.1.3 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果
由上述生产1000kg味精（100%纯度）的物料衡算结果，可求得15000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计
算。
具体计算结果如表2
铂钛催化剂物料名称生产1t味精（100%）的物料量15000t/a味精生产的物料量每日物料量
发酵液（m3）15.66 2.35×105 783
二级种液（m3）0.313 4695 15.65
发酵水解用糖（kg）2349 3.52×107 1.17×105
二级种培养用糖（kg）7.83 1.18×105 391.5
声音定位
水解糖总量（kg）2356.8 3.53×107 1.18×105
淀粉(kg) 2793.7 4.19×107 1.40×105
尿素（或液氨）627.5 9.41×106 3.14×104
糖蜜（kg）69.9 1.05×106 3495
氯化钾（kg）12.53 1.88×105 626.5
磷酸氢二钠（kg）3.13 4.70×104 156.5
硫酸镁（kg）9.58 1.44×105 479
泡敌（kg）9.4 1.40×105 470
植物油（kg）23.5 3.53×105 1175
谷氨酸（kg）893 1.34×107 44650
表2 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算
2.2 设备设计与选型
2.2.1 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99%纯度的味精50t，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)。则每天需糖液体积为V糖。每天产纯度为99%的味精50t，每吨100%的味
精需糖液15.66m3
设发酵罐的填充系数φ=70%；则每天需要发酵需要发酵罐的总体积为V0（发酵周期为48h）。
③发酵罐个数的确定：公称体积为200m3的发酵罐，总体积为230 m3
金属工艺品制作取公称体积200 m3 发酵罐11个，其中一个留作备用。
实际产量验算：
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[6]
则有：
H=2D；
解方程得：
取D=5m
H=2D=10m；
封头高：
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：
V全=V’全
车载mp3驱动
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?℃) [8]。
平均温差Δtm：
32℃32℃
20℃27℃
12 5
代入
对公称容量200 m3的发酵罐，每天装5罐，每罐实际装液量为
换热面积
（5）搅拌器计算选用六弯叶涡轮搅拌器[6]。
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
取d=1.7（m）
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]
式中D——搅拌器直径，D=1.7m
N——搅拌器转速，
瓶嘴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：
视为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7
