181.3=60.4(t/h) 3消毒灭菌用蒸汽量(D)： D=
60400?3.97?3.53?(120?75)=4844(kg/h)≈4.8(t/h)
2743?120?4.12式中：3.97为糖液的比热容， [KJ/(kg·°C)] 每天用蒸汽量： 4.8×3×5=72(t/d) 高峰用蒸汽量：4.8(t/h) 平均用蒸汽量：
72÷24=3(t/h)
4.3.2 培养液冷却用水量
由120°C热料通过与生料热交换，降至80°C，再用水冷却至35°C，冷却水由20°C升至45°C，计算冷却水量(W)：
W=
60400?3.97?（80?35）=103257(kg/h)=103(t/h)
（45?20）?4.18全天用水量：
103×3×5=1545(t/d) 4.3.3 发酵罐空罐灭菌蒸汽量
（1）发酵罐体加热：
300m3，1Cr18Ni9的发酵罐体重51.5t，冷却排管重9t，1Cr18Ni9的比热容0.5 kJ/（kg·℃），使用0.2 MPa蒸汽（表压）灭菌，发酵罐罐压保持在0.15MPa（表压）下，由20℃升至127℃，维持1h。其蒸汽用量为：
（51500?9000）?0.5?(127?20) =14800(kg)
2718?535.4式中 2748.5——0.4 MPa（表压）蒸汽热焓，kJ/kg
535.4——0.15MPa，127℃时蒸汽凝结水热焓，kJ/kg
（2）填充发酵罐空间的蒸汽量：
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因300 m3发酵罐的全容积大于300m3，考虑到罐内之排管，搅拌器等所占的空间罐的自由空间仍按300 m3计算，填充空间需蒸汽量：
D空=Vρ=300×1.622=1102.3(kg) 式中 ： V—发酵罐全容积(m3)
ρ—加热蒸汽的密度(kg/ m3)0.2 mPa(表压)时为1.622 （3）灭菌过程的热功当量损失：
辐射与对流联合给热系数α，罐外壁温度70°C。
α=33.9＋0.19×(70－20)=43.4[kg/(m3·h·°C)] 300m3发酵罐的表面积为310㎡，耗用蒸汽量： D损=
310?43.4?(70?20)=308(kg)
2718?127?4.18（4）罐壁附着洗涤水升温的蒸汽消耗：
310?0.001?1000?(70?20)?4.18=63(kg)
2718?127?4.18 式中： 0.001—附壁水平均厚度(1mm) 1000—水密度 (kg/m3)
（5）灭菌过程蒸汽渗漏，取总汽消耗量的5%，空罐灭菌蒸汽消耗量;
1480?487?308?63=2461(kg/h)
1?0.05每空罐灭菌1.5 h，用蒸汽量： 2461×1.5=3961(kg/罐) 每日用蒸汽量：
3961×5=19805(kg/d)=19.8（t/d） 平均用蒸汽量：
19805 =825(kg/h) 24高峰用量：
2461?6=14.8（t/d）
（6）发酵过程产生的热量及冷却用水量：
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发酵过程的热量计算有下列几种方法： ① 通过计算生化反应来计算发酵热Q总
Q总=生物合成热+搅拌热-汽化热 生物合成热可通过下列方程计算：
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2813KJ
C6H12O6+NH3+1.5O2→C5H9O4N+CO2+1.5H2O+890KJ 搅拌器=860×4.18×P(P—搅拌功率，KW) 汽化热=空气流量(m3/h)×(I出－I进)ρ
式中：I出，I进—进出之空气热焓(KJ/Kg干空气)
ρ—空气密度
② 通过燃烧热进行计算：
Q总=?Q作用物燃烧??Q产物燃烧
有关物料的燃烧热：
葡萄糖：15633KJ/Kg 谷氨酸：15424KJ/Kg 玉米浆：12289KJ/Kg 菌 体：20900KJ/Kg
以发酵6—20小时耗糖速率最快，为放热高峰。
③ 通过冷却水带走的热量进行计算：
在最热季节，发酵放热高峰期，测定冷却水量及进出口温度，然后即可算出最大发热量Q最大， [KJ/(m3·h)]
Q最大=
4.18?冷却水(Kg/h)?t出?进?发酵液总体积(m)3
④ 通过发酵液温度升高进行计算：
关闭冷却水观察罐内发酵液温度升高，用下式计算Q最大 Q最大=
4.18(GCt?G1C1t1)V[KJ/(m3·h)]
式中： G—发酵液重量(kg)
C—发酵液比热容[KJ/(kg·°C) t—1h内发酵液温度升高数(°C) G1—设备筒体的重量(kg)
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C1—设备筒体的比热容[KJ/(m
3
·h)]
V—发酵液体积(m3)
以上四种方法，以(3)(4)比较简单使用。根据部分味精厂的实测和经验数，谷氨酸的发酵热高峰值约3.0×104 KJ/(m3·h)
300 m3发酵罐，装料量210 m3使用新鲜水，冷却水进口温度10°C，出口温度20°C，冷却水用量(W)：
3.0?104?210W==150718(kg/h)=151(t/h)
(20?10)?4.18日运转6台，高峰用水量：
151×6=906(t/h) 日用水量：
906×0.8×24=17395(t/d) 平均用水量：
17395=724.8(t/h) 24式中： 0.8—各罐发热状况均衡系数
5 主要设备的选型计算
发酵工厂所涉及的设备分为专业设备、通用设备和非标准设备。专业设备系指发酵罐、糖化锅等专业性强、仅为发酵工厂使用的设备；通用设备指泵、风机等各行业都可以使用的设备；非标准设备是指生产车间中除专业设备和通用设备之外的用于与生产配套的贮藏、池子等设施。
确定设备的容量、数量、主要的外形尺寸。 5.1 发酵罐
发酵罐设备的材质选择，优先考虑的是满足工艺的要求，其次是经济性。谷氨酸发酵可以选用碳钢制作发酵设备，精制时用除铁树脂出去铁离子，也可以使用不锈钢制作发酵设备。为了降低设备费用，选用A3钢制作该发酵罐。
（1）罐的公称容积
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罐的公称容积公式：
V0?V筒?V封??4D2H0?0.13D3??1??D2?H0?(hb?D)? 46??发酵罐的公称容积式300m3
300=
??×2D3+0.13D3=(×2+0.13)D3=1.72D3，D=5.58m 44（2）罐的全容积 罐的全容积公式：
V全?V筒?2V封??4D2H0?0.26D3??1??D2?H0?2(hb?D)? 46??即V全?1.87D3?325m3
V封=
?2?Dhb?D2ha=0.13D3=22.6 m3
64式中：hb——直边高度(m)，参考取值为50 求得ha=1.3m （3）罐壁厚
受内压的壁厚可用下式计算：
S?PD内2[?]??P?C
式中：P—耐受压强罐压mPa，表压0.4mPa D内—管径，748cm
[?]—材料为A3钢板时许用应力，127MPa ?—焊缝系数，0.8 C—壁厚附加量，取0.3cm 则S?0.4?558?0.3=1.4cm=14mm取20mm
2?127?0.8?0.4（4）罐的数量计算
所需设备台数=
日产量t操作周期h?
每台设备产量t24h式中：操作周期=运转时间h+辅助时间h
发酵罐720m3，装料系数0.8，每罐产100%谷氨酸量： 300×0.7×11%×94%×95%×1.272=26.24t
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