年產(chǎn)_1_萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì).wps

生物與化學(xué)工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題目 年產(chǎn) 題目 年產(chǎn) 1 1 萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì)萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 王曉燕王曉燕 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 生物工程生物工程 2011010501 班班 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 1101815043 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 羅建成羅建成 設(shè)計(jì)時(shí)間：設(shè)計(jì)時(shí)間： 201 4 .5.20201 4 .5.26 生物反應(yīng)工程與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)生物反應(yīng)工程與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 學(xué)學(xué) 院院生化學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)專(zhuān)業(yè)班級(jí)11 生物1班 姓姓 名名 王曉燕所在組別所在組別第二組 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目年產(chǎn) 1 萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 完成時(shí)間完成時(shí)間2014.5.12-2014.5.16（13周） 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 內(nèi)容內(nèi)容 及要求及要求 1設(shè)計(jì)題目 年產(chǎn) 1 萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 2生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （1） 生產(chǎn)規(guī)格：純度為 99%的味精 （2）生產(chǎn)方法：以工業(yè)淀粉為原料、 雙酶法糖化、 流加 糖發(fā)酵、低溫濃縮、等電點(diǎn)提取。 （3） 生產(chǎn)天數(shù)：300 天/年 （4） 倒罐率：0.5% （5） 發(fā)酵周期：40-42 小時(shí) （6） 生產(chǎn)周期：48-50 小時(shí) （7） 種子發(fā)酵周期：8-10 小時(shí) （8） 種子生產(chǎn)周期：12-16 小時(shí) （9） 發(fā)酵醪初糖濃度：15 % （ w/v）； （10）流加糖濃度：45 % （ w/v） （11）發(fā)酵谷氨酸產(chǎn)率：10-12% （12）糖酸轉(zhuǎn)化率：56 % （13） 淀粉糖轉(zhuǎn)化率：98% （14） 谷氨酸提取收率：92% （15） 味精對(duì)谷氨酸的精制收率：112 % （16） 原料淀粉含量：86 % （17） 發(fā)酵罐接種量：10 % （18） 發(fā)酵罐填充系數(shù)：75 % （19） 發(fā)酵培養(yǎng)基 w/v：水解糖 15，糖蜜 0.3，玉米 漿 0.2，mgso40.04，kcl0.12，na2hpo4 0.16，尿素 4，消泡劑 0.04 （20） 種子培養(yǎng)基 w/v：水解糖 2.5，糖蜜 2，玉米漿 l，mgso4 0.04，k2hpo4 0.1，尿素 0.35，消泡劑 0.03。 3設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1） 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)查閱有關(guān)文獻(xiàn)，收集必要的技術(shù) 資料與工藝數(shù)據(jù)，進(jìn)行生產(chǎn)方法的選擇比較，生產(chǎn)工 藝流程與工藝條件的確定與論證。 （2） 工藝計(jì)算：全廠的物料衡算；發(fā)酵車(chē)間的熱量 衡算，并計(jì)算蒸汽耗量；無(wú)菌空氣耗量的計(jì)算。 （3） 發(fā)酵車(chē)間（包括糖液連消）生產(chǎn)設(shè)備的選型 （包括設(shè)備的容量、數(shù)量、主要外形尺寸）計(jì)算（供選 擇）。 （4） 選擇一重點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行單體設(shè)備的詳細(xì)化工設(shè)計(jì) 與計(jì)算（供選擇）。 4設(shè)計(jì)要求 根據(jù)以上設(shè)計(jì)內(nèi)容，書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 完成圖紙 1 張：發(fā)酵車(chē)間工藝流程圖（包括糖液連消），或重 點(diǎn)單體設(shè)備總裝圖。 工作工作 進(jìn)度進(jìn)度 及安排及安排 1、查閱資料1 天 2、工藝計(jì)算2 天 3、結(jié)構(gòu)圖和工藝圖設(shè)計(jì)、繪制1 天 4、編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)1 天 指導(dǎo)教師 羅建成 2014年 5月10 日 i 教師評(píng)語(yǔ)教師評(píng)語(yǔ) 教師簽名：教師簽名： 年年 月月 日日 報(bào)告成績(jī)：報(bào)告成績(jī)： ii iii 年產(chǎn) 1 萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 年產(chǎn) 1 1 萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì)萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 摘 要：設(shè)計(jì)一個(gè)味精工廠，以工業(yè)淀粉（純度 80）為原料，采用雙酶法進(jìn)行 糖化生產(chǎn)，谷氨酸純度為 99。 本設(shè)計(jì)從全工藝流程，物料、 能量衡算、 設(shè)備選型、 工藝布置、車(chē)間設(shè)計(jì)、主要設(shè)備工藝設(shè)計(jì)幾個(gè)方面對(duì)發(fā)酵車(chē)間進(jìn)行設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：味精；谷氨酸；發(fā)酵；設(shè)計(jì) iv 年產(chǎn) 1 萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) the process design of the fermentation and extraction of 10000 tons per year of monopodium glutamate abstract: the design is to establish a monopodium glutamate factory. its raw material is starch that the purity is 80%; the technique method is double-enzyme saponification production; the purity of glutamates is 99%. the whole design includes plant technological process, metrical and energy balance, equipment selection, technological layout, workshop design and the main equipment technological process, which are to design an efficient fermentation workshop. keywords: magmatic acid; monopodium glutamate; fermentation; design. i 目目 錄錄 1 . 引言1 1.1 味精工業(yè)發(fā)展歷程1 1.2 我國(guó)味精工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1 1.3 我國(guó)味精行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)1 1.4 設(shè)計(jì)的任務(wù)及主要設(shè)計(jì)內(nèi)容2 1.5 工藝技術(shù)參數(shù)2 1.6 生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2 2 .味精生產(chǎn)工藝3 2.1 味精生產(chǎn)工藝概述3 2.2 味精發(fā)酵總流程3 2.3 原料及其預(yù)處理4 2.3.1 原料的種類(lèi)4 2.3.2 原料預(yù)處理4 2.4 淀粉水解糖制備5 2.5 工藝操作流程5 2.5.1 糊化工序5 2.5.2 糖化工序5 2.5.3 發(fā)酵工序5 2.6 種子擴(kuò)大培養(yǎng)5 2.6.1 總體情況5 2.6.2 影響種子質(zhì)量的主要因素6 2.7 谷氨酸發(fā)酵6 2.8 谷氨酸提取工序7 2.9 谷氨酸制取味精及味精成品加工7 3 . 物料衡算 7 3.1 谷氨酸發(fā)酵車(chē)間的物料衡算7 3.2 熱量衡算9 3.2.1 淀粉液化工序熱量計(jì)算10 3.2.2 糖化過(guò)程中的熱量衡算11 3.2.3 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算11 3.3 過(guò)程水的衡算12 3.3.1 糖化工序用水量12 ii 年產(chǎn) 1 萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 3.3.2 連續(xù)滅菌過(guò)程用水量12 3.3.3 發(fā)酵工序的用水量12 3.4 無(wú)菌空氣消耗量的計(jì)算13 3.4.1 單罐發(fā)酵空氣無(wú)菌空氣的消耗量13 3.4.2 種子培養(yǎng)等其他無(wú)菌空氣耗量13 3.4.3 發(fā)酵車(chē)間高峰無(wú)菌空氣消耗量13 4 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型13 4.1 發(fā)酵罐13 4.1.1 發(fā)酵罐的選型13 4.1.2 生產(chǎn)能力、 數(shù)量和容積的確定14 4.1.3 主要尺寸的計(jì)算14 4.1.4 冷卻面積的計(jì)算14 4.1.5 攪拌器的計(jì)算15 4.1.6 攪拌器功率的計(jì)算16 4.1.7 設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝計(jì)算 17 4.1.8 發(fā)酵設(shè)備的材質(zhì)選擇 18 4.2 冷卻裝置的設(shè)計(jì)18 4.2.1 最高負(fù)荷下的耗水量18 4.2.2 冷卻管組數(shù)和管徑18 4.2.3 冷卻管總長(zhǎng)度19 4.2.4 每組管長(zhǎng)和管組高度19 4.2.5 每組管子圈數(shù)19 4.2.6 校核布置后冷卻管的實(shí)際傳熱面積20 4.2.7 接管設(shè)計(jì)20 4.3 支座選擇21 4.3.1 車(chē)間布置21 4.3.2 環(huán)境保護(hù)21 5 參考文獻(xiàn)22 6 附錄22 7 課程設(shè)計(jì)體會(huì)23 1 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 1 引言 味精，化學(xué)名稱(chēng)為 l-谷氨酸鈉(sodium l-glutamate),全稱(chēng)為 l 谷氨酸單鈉一水化 物或 l-氨基戊二酸單鈉一水化物(monopodium l-glutamate monohydrate,msg),分 子式 c5h6o4nnah2o,具有旋光性,又稱(chēng)谷氨酸,麩酸鈉,味素等.它是增強(qiáng)食品風(fēng)味的增味 劑,主要呈現(xiàn)鮮味,也稱(chēng)鮮味劑.味精呈無(wú)色或白色柱狀結(jié)晶性粉末，無(wú)臭，有特殊鮮味。 易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚。無(wú)吸濕性，對(duì)光穩(wěn)定，水溶液加溫也較穩(wěn)定.水 中溶解度為 64.1%(0).于 100的溫度下加熱 3h,分解率為 0.6%,在 120時(shí)失去結(jié)晶 水,155-160或長(zhǎng)時(shí)間受熱,失水而味力降低. 1.1 味精工業(yè)發(fā)展歷程 味精不但是人民生活中的主要調(diào)味品，而且是食品工業(yè)中的一種高利稅產(chǎn)品，尤 其是受原材料市場(chǎng)充裕，價(jià)格便宜的誘發(fā),自 80 年代以來(lái)，它吸引著國(guó)內(nèi)許許多多生 產(chǎn)者，整個(gè)行業(yè)呈現(xiàn)突飛猛進(jìn)的勢(shì)態(tài)。80 年我國(guó)味精產(chǎn)量只有 3.1 萬(wàn)噸到 91 年已經(jīng)發(fā) 展到 200 多家企業(yè)，味精產(chǎn)量達(dá)到27.16萬(wàn)噸。 年發(fā)展速度達(dá)到 121.81%。 在以味精、 啤 酒、 白酒、 糖、 卷煙、 五項(xiàng)農(nóng)產(chǎn)品為原種的工業(yè)品中，味精發(fā)展速度最快。 最近幾年隨著社 會(huì)主義經(jīng)濟(jì)由計(jì)劃向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)變一方面，由于原材料供應(yīng)納入市場(chǎng)調(diào)節(jié)，原材料 價(jià)格翻番上漲，導(dǎo)致味精生產(chǎn)成本價(jià)格急劇上升；另一方面，由于同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈， 致使市場(chǎng)疲軟，產(chǎn)品嚴(yán)重積壓，從而給整個(gè)味精行業(yè)帶來(lái)嚴(yán)峻考驗(yàn)，一些規(guī)模較小， 效益較低的味精廠面臨停產(chǎn)、轉(zhuǎn)產(chǎn)的危機(jī)。 1.2 我國(guó)味精工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 21 世紀(jì)是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要時(shí)代，隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的進(jìn)程的加快，我國(guó)味 精生產(chǎn)企業(yè)既要面對(duì)國(guó)內(nèi)因近幾年盲目建設(shè)，產(chǎn)品供過(guò)于求，市場(chǎng)出現(xiàn)過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn) 已全面進(jìn)入微利時(shí)代的巨大壓力；同時(shí)也要應(yīng)對(duì)技術(shù)國(guó)際化、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)全球化的嚴(yán)峻挑 戰(zhàn)。面對(duì)如此環(huán)境，各企業(yè)必須從戰(zhàn)略角度、持續(xù)發(fā)展角度，積極探索新途徑，采取新 舉措，優(yōu)化資源配置，全面提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，縮短與國(guó)際上的差距。下面我從生 產(chǎn)技術(shù)角度談?wù)勎毒袠I(yè)發(fā)展思路。一、我國(guó)味精技術(shù)進(jìn)展情況 從1923年我國(guó)開(kāi)始生 產(chǎn)味精以來(lái)，至今已有 80 年歷史。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，味精生產(chǎn)技術(shù)也在不斷 變革，由創(chuàng)建之初的以面筋、豆粕為原料水解法生產(chǎn)工藝改變?yōu)楝F(xiàn)在以糖質(zhì)為原料發(fā)酵 法生產(chǎn)工藝。發(fā)酵法制造味精的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步較大，尤其近幾年進(jìn)展更快，無(wú)論菌種還 是工藝方法及裝備水平，逐步縮小與國(guó)際間的差距。 1.3 我國(guó)味精行業(yè)發(fā)展趨勢(shì) 通過(guò)分析可以明顯感覺(jué)到，近幾年，我國(guó)味精行業(yè)通過(guò)技術(shù)改造，內(nèi)部挖潛以及 新工藝，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)確實(shí)有了很大程度的提高。但我們也應(yīng)該 清楚的看到目前我國(guó)味精生產(chǎn)企業(yè)總體技術(shù)水平、生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備性能以及自動(dòng)化水平 與外國(guó)或臺(tái)灣等味精生產(chǎn)企業(yè)相比仍存在很大差距。這些差距所在也就是潛力所在，潛 力一旦得到挖掘就可以轉(zhuǎn)換成為生產(chǎn)力，就意味著生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，在這方面，國(guó)內(nèi)許 多味精廠已經(jīng)積極探索，有的通過(guò)廠際聯(lián)合；有的與科研單位搞聯(lián)營(yíng)；有的還希望通 過(guò)合資的路子來(lái)解決。比如：蘭溪味精廠與韓國(guó)味元公司合資；武漢味精廠與臺(tái)灣味全 合資等等?？梢哉f(shuō)，幾乎國(guó)外比較有實(shí)力的味精廠都在國(guó)內(nèi)找到了合作伙伴通過(guò)合資合 2 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 作或技術(shù)經(jīng)營(yíng)聯(lián)營(yíng)，國(guó)內(nèi)的技術(shù)管理水平將會(huì)得到實(shí)質(zhì)性的提高，甚至趕超國(guó)外的先 進(jìn)水平。 1.4 設(shè)計(jì)的任務(wù)及主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 味精的生產(chǎn)全過(guò)程可劃分為四個(gè)工藝階段：（1）原來(lái)的預(yù)處理及淀粉水解糖的制 備；（2）種子擴(kuò)大培養(yǎng)級(jí)谷氨酸發(fā)酵；（3）谷氨酸的提??；（4）谷氨酸制取味精及 味精成品加工。 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì)一個(gè)年產(chǎn)一萬(wàn)噸的味精廠前兩個(gè)階段的工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要是 谷氨酸發(fā)酵階段的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括工藝流程；物料能量衡算；設(shè)備計(jì)算及選型； 工藝設(shè)置及車(chē)間設(shè)計(jì)；主要設(shè)備工藝設(shè)計(jì)等等。 1.5 工藝技術(shù)參數(shù) 設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)一萬(wàn)噸味精的發(fā)酵提取工段，成品為99%的味精。 1.6 生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （1） 生產(chǎn)規(guī)格：純度為 99%的味精 （2）生產(chǎn)方法：以工業(yè)淀粉為原料、 雙酶法糖化、 流加糖發(fā)酵、 低溫濃縮、 等電點(diǎn)提 取。 （3） 生產(chǎn)天數(shù)：300 天/年 （4） 倒罐率：0.5% （5） 發(fā)酵周期：40-42 小時(shí) （6） 生產(chǎn)周期：48-50 小時(shí) （7） 種子發(fā)酵周期：8-10 小時(shí) （8） 種子生產(chǎn)周期：12-16 小時(shí) （9） 發(fā)酵醪初糖濃度：15 % （ w/v）； （10）流加糖濃度：45 % （ w/v） （11）發(fā)酵谷氨酸產(chǎn)率：10-12% （12）糖酸轉(zhuǎn)化率：56 % （13） 淀粉糖轉(zhuǎn)化率：98% （14） 谷氨酸提取收率：92% （15） 味精對(duì)谷氨酸的精制收率：112 % （16） 原料淀粉含量：86 % （17） 發(fā)酵罐接種量：10 % （18） 發(fā)酵罐填充系數(shù)：75 % （19） 發(fā)酵培養(yǎng)基 w/v：水解糖 15，糖蜜 0.3，玉米漿 0.2，mgso40.04，kcl 0.12，na2hpo4 0.16，尿素4，消泡劑0.04 （20） 種子培養(yǎng)基 w/v：水解糖 2.5，糖蜜 2，玉米漿 l，mgso40.04，k2hpo4 0.1，尿素 0.35，消泡劑 0.03。 2 味精生產(chǎn)工藝 2.1 味精生產(chǎn)工藝概述 3 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 利用淀粉為原料，雙酶水解制糖后，通過(guò)微生物發(fā)酵、等電點(diǎn)沉淀提取生產(chǎn)味精的 工藝使用目前最成熟、最典型的生產(chǎn)工藝。其味精生產(chǎn)工藝流程圖如下： 淀粉 調(diào)漿水（加 naco3 和淀粉酶）噴射液化保溫滅菌過(guò)濾層流罐 貯罐 卻 糖化（先調(diào) ph 再加糖化酶）滅酶離心過(guò)濾得葡萄糖液冷卻發(fā) 酵罐發(fā)酵冷卻等電點(diǎn)中和谷氨酸晶體加水溶解二次中和得谷氨酸鈉溶液 活性炭脫色過(guò)濾離子交換脫金屬離子濃縮蒸發(fā)結(jié)晶分離出濕味精干燥 得晶體味精篩選分裝 味精生產(chǎn)全過(guò)程課劃分為四個(gè)工藝階段: （1）原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制 備；（2）種子擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵；（3）谷氨酸的提取；（4）谷氨酸制取味精及 味精成品加工。 與上述工藝階段相對(duì)應(yīng)的味精生產(chǎn)工廠一般都設(shè)置了糖化車(chē)間、 發(fā)酵車(chē)間、 提取車(chē) 間和精制車(chē)間作為主要生產(chǎn)車(chē)間。另外，為保障生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)蒸汽的需求，同時(shí)還設(shè)置 了動(dòng)力車(chē)間，利用鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽，并通過(guò)供氣管路輸送到各個(gè)生產(chǎn)需求部位。為保 障全廠生產(chǎn)用水，還要設(shè)置供水站。所供的水經(jīng)消毒、過(guò)濾系統(tǒng)處理，供水管路輸送到 各個(gè)生產(chǎn)需求部位。對(duì)于廢水，應(yīng)該進(jìn)行一定的處理之后再排掉。 本文只是做前兩個(gè)步驟，即（1）原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制備；（2）種子 擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵。因此，相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)車(chē)間的工藝分別為：糖化車(chē)間和發(fā)酵車(chē)間。 2.2 味精發(fā)酵總流程（見(jiàn)下頁(yè)圖1） 4 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 2.3 原料及其預(yù)處理 2.3.1 原料的種類(lèi) 發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的原料主要是淀粉，其次還有非糧食淀粉原料。淀粉來(lái)自糧食原料， 通常利用各種各樣的淀粉，如北方常用玉米淀粉，南方常用番薯淀粉等。非糧淀粉原料 主要指甜菜或甘蔗蜜糖、醋酸、乙醇、正烷烴等。 2.3.2 原料預(yù)處理 非糧食原料除蜜糖外，一般均不需要預(yù)處理，可直接用來(lái)配制培養(yǎng)基；而蜜糖中 色素含量過(guò)高，雖然生產(chǎn)菌可以良好生長(zhǎng)，但采用一般谷氨酸，在采用蜜糖為原料進(jìn) 行谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，常要對(duì)蜜糖進(jìn)行預(yù)處理。大多數(shù)谷氨酸發(fā)酵菌種都不能直接利用 淀粉和糊精，因此用淀粉質(zhì)原料進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，必須先將淀粉水解成葡萄糖， 才能供發(fā)酵使用。 用于原料粉碎的設(shè)備除盤(pán)磨機(jī)外，還有錘式粉碎機(jī)和輥式粉碎機(jī)。此工藝操作的目 的在于初步破壞原料結(jié)構(gòu)，以便提高原料的利用率，同時(shí)去除固體雜質(zhì)，防止機(jī)器磨 損。 2.4 淀粉水解糖制備 低聚糖進(jìn)一步水解成葡萄糖的方法，稱(chēng)為酶水解法。這里我們主要介紹酶水解法。 淀粉的水解方法有：酸水解法、酶水解法和酸酶水解法等3 種。在工業(yè)生產(chǎn)上，淀粉的 處理主要是指糖化，制得的水解糖叫淀粉糖。可以用來(lái)制備淀粉糖的原料很多，主要有 薯類(lèi)、 玉米、 小麥、 大米等。 我國(guó)味精生產(chǎn)廠有的是采用酸水解法進(jìn)行淀粉水解，既是以 無(wú)機(jī)酸為催化劑，在高溫高壓下使淀粉快速水解成葡萄糖，還有的更多的再生產(chǎn)上采 用了酶水解法對(duì)淀粉進(jìn)行水解。 2.5 工藝操作流程 2.5.1 糊化工序 調(diào)漿時(shí)淀粉濃度為 35%，調(diào)漿罐進(jìn)入盤(pán)管的蒸氣溫度控制在 30，用 naco3調(diào) ph 6.4。 料液經(jīng)泵輸送和蒸汽一起進(jìn)行噴射液化，也就是糊化過(guò)程，蒸汽的溫度為120， 噴射液化器出口溫度為 100105，噴射液化時(shí)間為 1h。液化好的料液經(jīng)管道過(guò)濾除 去大的顆粒后進(jìn)入緩沖罐，緩沖罐的溫度為 95100。這一工序中包括流體輸送，傳 熱，過(guò)濾，特別說(shuō)明管道過(guò)濾不用計(jì)算只是增加阻力。 2.5.2 糖化工序 經(jīng)高溫糊化的淀粉糊有離心泵泵至層流罐，層流罐的溫度為 95100。進(jìn)入糊化 罐前料液要求冷卻到 60，用 hcl 調(diào)節(jié) ph 值至 4.04.4，采取酶解法糖化，糊化溫 度 60，時(shí)間 48h。糖化率為 90，即1克淀粉生成0.9 克葡萄糖。糊化好的料液經(jīng)蒸汽 滅酶，滅酶溫度為8085，然后離心過(guò)濾除去濾渣，得到糖化液。 這一工序中包括流 體輸送，傳熱（三次），過(guò)濾。 2.5.3 發(fā)酵工序 過(guò)濾的濾液冷卻到 32，進(jìn)入發(fā)酵罐發(fā)酵，用冷卻水調(diào)溫，每隔 12小時(shí)升溫 1 2，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間接近 34h 時(shí)，溫度升至 37。加水使糖化液濃度為 14，發(fā)酵時(shí)間為 34h，發(fā)酵菌種的產(chǎn)酸量與葡萄糖量之比為 50。發(fā)酵完的料液進(jìn)行離心分離后進(jìn)入谷 5 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 氨酸提取工序。這一工序中包括傳熱，離心分離。 2.6 種子擴(kuò)大培養(yǎng) 2.6.1 總體情況 種子擴(kuò)大培養(yǎng)為保證谷氨酸發(fā)酵過(guò)程所需的大量種子，發(fā)酵車(chē)間內(nèi)設(shè)置有種子站， 完成生產(chǎn)菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)任務(wù)。從試管斜面出發(fā)，經(jīng)活化培養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴(kuò)大至一級(jí) 乃至二級(jí)種子罐培養(yǎng)，最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的健壯的生產(chǎn)種子。 谷氨酸發(fā)酵開(kāi)始前，首先必須配制發(fā)酵培養(yǎng)基，并對(duì)其作高溫短時(shí)滅菌處理。用于 滅菌的工藝除采用連消塔維持罐一噴淋冷卻系統(tǒng)外，還可采用噴射加熱器維持管 真空冷卻系統(tǒng)或薄板換熱器滅菌系統(tǒng)。但由于糖液粘度較大，流動(dòng)性差，容易將維持 管堵塞，同時(shí)真空冷卻器及薄板加熱器的加工制造成本較高，因而應(yīng)用較少。 發(fā)酵設(shè)備，國(guó)內(nèi)味精廠大多采用機(jī)械攪拌通風(fēng)通用式發(fā)酵罐，罐體大小在 50m3到 200m3 之間。 對(duì)于發(fā)酵過(guò)程采用人工控制，檢測(cè)儀表不能及時(shí)反映罐內(nèi)參數(shù)變化，因而發(fā)酵進(jìn) 程表現(xiàn)出波動(dòng)性，產(chǎn)酸率不穩(wěn)定。 由于谷氨酸發(fā)酵為通風(fēng)發(fā)酵過(guò)程，需供給無(wú)菌空氣，所以發(fā)酵車(chē)間還有一套空氣 過(guò)濾除菌及供給系統(tǒng)。首先由高空采氣塔采集高空潔凈空氣，經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后導(dǎo)入 冷凝器、油水分離器兩級(jí)處理，再送入貯氣罐，進(jìn)而經(jīng)焦炭、瓷環(huán)填充的主過(guò)濾器和纖 維分過(guò)濾器除菌后，送至發(fā)酵罐使用。在北方地區(qū)由于空氣濕度小、溫度低，還可采用 空氣壓縮、冷卻過(guò)濾流程，省去一級(jí)冷卻設(shè)備。 2.6.2 影響種子質(zhì)量的主要因素 種子培養(yǎng)基的氮源、 生物素和磷鹽的含量要適當(dāng)高些，而葡萄糖的含量必須限制在 2.5%左右， 這樣可以得到活力強(qiáng)的種子，避免由于糖多產(chǎn)酸，引起 ph 下降而引起種子老化。 (1)種子對(duì)溫度變化敏感。因此，在培養(yǎng)過(guò)程中溫度不宜太高和波動(dòng)過(guò)大，以免種子老化。 (2)在種子培養(yǎng)過(guò)程中通風(fēng)攪拌要恰當(dāng)。 溶氧水平過(guò)高，菌體生長(zhǎng)受抑制，糖的消耗十分緩慢， 在一定的培養(yǎng)時(shí)間里，菌體數(shù)達(dá)不到所需求的數(shù)量，氧不足菌體生長(zhǎng)緩慢，為了達(dá)到發(fā)酵所需菌體 數(shù)，必須延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間。 (3)正處在對(duì)數(shù)期的細(xì)胞，其活力最高，一般以此階段的細(xì)胞做種子，因此這就需要掌握好種 子的培養(yǎng)時(shí)間。種齡過(guò)短，種子稚嫩，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力差；種齡過(guò)長(zhǎng)細(xì)胞的活力已下降， 當(dāng)接入發(fā)酵培養(yǎng)基后會(huì)出現(xiàn)調(diào)整期延長(zhǎng)現(xiàn)象。 2.7 谷氨酸發(fā)酵 谷氨酸發(fā)酵開(kāi)始前，首先必須配制發(fā)酵培養(yǎng)基，并對(duì)其作高溫短時(shí)滅菌處理。用于 滅菌的工藝除采用連消塔維持罐一噴淋冷卻系統(tǒng)外，還可采用噴射加熱器 維持管真空冷卻系統(tǒng)或薄板換熱器滅菌系統(tǒng)。但由于糖液粘度較大，流 動(dòng)性差，容易將維持管堵塞，同時(shí)真空冷卻器及薄板加熱器的加工制造成本較高，因 而應(yīng)用較少。發(fā)酵設(shè)備，國(guó)內(nèi)味精廠大多采用機(jī)械攪拌通風(fēng)通用式發(fā)酵罐，罐體大小在 50m3 到 200m3之間。 對(duì)于發(fā)酵過(guò)程采用人工控制，檢測(cè)儀表不能及時(shí)反映罐內(nèi)參數(shù)變化， 因而發(fā)酵進(jìn)程表現(xiàn)出波動(dòng)性，產(chǎn)酸率不穩(wěn)定。 由于谷氨酸發(fā)酵為通風(fēng)發(fā)酵過(guò)程，需供給無(wú)菌空氣，所以發(fā)酵車(chē)間還有一套空氣 過(guò)濾除菌及供給系統(tǒng)。首先由高空采氣塔采集高空潔凈空氣，經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后導(dǎo)入 冷凝器、油水分離器兩級(jí)處理，再送入貯氣罐，進(jìn)而經(jīng)焦炭、瓷環(huán)填充的主過(guò)濾器和纖 6 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 維分過(guò)濾器除菌后，送至發(fā)酵罐使用。在北方地區(qū)由于空氣濕度小、溫度低，還可采用 空氣壓縮、 冷卻過(guò)濾流程，省去一級(jí)冷卻設(shè)備。 2.6谷氨酸提取工序 發(fā)酵液進(jìn)入等電 點(diǎn)中和罐，進(jìn)入罐前使溫度降為22。谷氨酸的等電點(diǎn)為ph 3.2。加硫酸調(diào)節(jié)ph 值，該過(guò)程要先以較快的速率加酸，將 ph 先調(diào)整至 5.0，停止加酸與攪拌 1.5h，保證 晶體增長(zhǎng)。然后繼續(xù)緩慢加酸調(diào)整，直至 ph 降為 3.2，溫度冷卻至 8，使之達(dá) 到等電點(diǎn)，停止中和及攪拌。谷氨酸沉淀后用離心泵送到離心分離機(jī)進(jìn)行分離，得到谷 氨酸的凝稱(chēng)物。 然后進(jìn)入二次中和罐加水加純堿中和成谷氨酸鈉，加水溶解溫度為40 60，碳酸鈉調(diào)ph5.6，中和溫度控制在70以內(nèi)。得到谷氨酸鈉的溶液再 進(jìn)入精制工序。這一工序中包括流體輸送，傳熱，離心分離等。 2.8 谷氨酸提取工序 發(fā)酵液進(jìn)入等電點(diǎn)中和罐，進(jìn)入罐前使溫度降為22。 谷氨酸的等電點(diǎn)為 ph 3.2。 加硫酸調(diào)節(jié) ph 值，該過(guò)程要先以較快的速率加酸，將 ph 先調(diào)整至 5.0，停止加酸與 攪拌 1.5h，保證晶體增長(zhǎng)。然后繼續(xù)緩慢加酸調(diào)整，直至 ph 降為 3.2，溫度冷卻至 8，使之達(dá)到等電點(diǎn)，停止中和及攪拌。谷氨酸沉淀后用離心泵送到離心分離機(jī)進(jìn)行 分離，得到谷氨酸的凝稱(chēng)物。然后進(jìn)入二次中和罐加水加純堿中和成谷氨酸鈉，加水溶 解溫度為 4060，碳酸鈉調(diào) ph5.6，中和溫度控制在 70以內(nèi)。 得到谷氨酸鈉的溶液 再進(jìn)入精制工序。這一工序中包括流體輸送，傳熱，離心分離等。 2.9 谷氨酸制取味精及味精成品加工 精制車(chē)間加工的谷氨酸產(chǎn)品為谷氨酸單鈉，即味精。粗品經(jīng)提純、加工、包裝，得到成品。 味精中和液的脫色過(guò)程，除使用碳柱外，還可使用離子交換柱，利用離子交換樹(shù)脂的吸附色 素。味精的干燥過(guò)程，國(guó)內(nèi)許多廠家還采用箱式烘房干燥，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資低，但操作條件差，生 產(chǎn)效率低，不適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的要求。也有的廠家使用氣流干燥技術(shù)，生產(chǎn)量大，干燥速度快，干 燥時(shí)間短，但干燥過(guò)程對(duì)味精光澤和外形有影響，同時(shí)廠房建筑要求較高，這樣均不如振動(dòng)式干燥 床應(yīng)用效果更好些。 3 物料衡算 3.1 谷氨酸發(fā)酵車(chē)間的物料衡算 首先計(jì)算生產(chǎn) 1000kg 純度為 100%的味精需耗用的原輔材料及其他物料量。 （1）發(fā)酵液量 v1 式中 150發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度（kg/m3） 56%糖酸轉(zhuǎn)化率 92%谷氨酸提取率 99.5%除去倒灌率 1%后的發(fā)酵成功率 112%味精對(duì)谷氨酸的精制產(chǎn)率 （2）發(fā)酵液配制需水解糖量 g1 以純糖算， 3 1 61.11 %112%5 .99%92%561501000 m v 7 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) （3）二級(jí)種液量 v2 式中 10%接種量 （4）二級(jí)種子培養(yǎng)液所需水解糖量 g2 式中 25二級(jí)種液含糖量（kg/m3） （5）生產(chǎn) 1000kg味精需水解糖總量 g 為： （6）耗用淀粉原料量 理論上，100kg淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄糖量為 111kg，故理論上耗用的淀粉量 g淀粉為： 式中 86%淀粉原料含純淀粉量 98%淀粉糖轉(zhuǎn)化率 （7）尿素耗用量 二級(jí)種液耗尿素量為 v3 式中 3.5 為尿素含量（kg/m3） 發(fā)酵培養(yǎng)基耗尿素為 v4 故共耗尿素量為 468.46kg （8）甘蔗糖蜜耗用量 )(5 .1741150 11 kgvg 3 12 m16. 1%1061.11%10vv kgmkgvg00.292516. 1/25 3 22 kgggg5 .177000.295 .1741 21 kgg55.189211. 1%98%865 .1770）（ 淀粉 kg06. 45 . 3 23 vv kgvv4 .46440 14 8 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 二級(jí)種液耗用糖蜜量 v5 發(fā)酵培養(yǎng)基耗糖蜜量 v6 合計(jì)耗糖蜜 58.03 kg （9）氯化鉀耗量 gkcl （10）磷酸氫二鈉（na2hpo47h2o）耗量 g3 （11）硫酸鎂（mgso47h2o）用量g4 （12）消泡劑（泡敵）耗用量 g5 （13）植物油耗用量 g6 （14）谷氨酸（麩酸）量 kgvv2 .2320 25 kgvv83.343 16 kgvgkcl932.132 . 1 1 kgvg61.111 13 kgvvg108. 5)(4 . 0 214 kgvvg992. 43 . 04 . 0 215 kgvg576.186 . 1 16 9 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 發(fā)酵液谷氨酸含量為 玉米漿用量 表 1 年產(chǎn) 10000 噸味精廠發(fā)酵車(chē)間的物料衡算結(jié)果 物料名稱(chēng)生產(chǎn) 1t 味精 100%的物 料量 10000t/a 味精生產(chǎn)的 物料量 每日物料量 發(fā)酵液（m 3）11.61116100.000387.000 二級(jí)種液（m 3）1.1611600.00038.667 發(fā)酵水解用糖 （kg）1770.5017705000.00059016667 二級(jí)種用糖（kg）29.00290000.000966.667 水解糖總量（kg）1770.517705000.00059016.667 淀粉用量（kg）1892.551892550.0006308.500 尿素（kg）468.464684600.00015615.333 糖蜜（kg）58.03580300,0001934.333 氯化鉀（kg）13.932139320.000464.400 磷酸二氫鈉（kg）11.61116100.000387.000 硫酸鎂（kg）5.10851080.000170.267 消泡劑（kg）4.99249920.000166.400 玉米漿（kg）34.82348200.0001160.667 谷氨酸（kg）970.369703600.00032345.333 3.2熱量衡算 熱量衡算是根據(jù)能量守恒定律建立起來(lái)的，熱平衡方程表示如下： q1+q2+q3=q4+q5+q6 3.2.1.淀粉液化工序熱量衡算 （1）液化加熱蒸汽量 加熱蒸汽消耗量（d），可按下式計(jì)算： d= 式中 g-淀粉漿量（kg/h） c-淀粉漿比熱容（kj/（kgk） t1-漿料初溫（20+273=293k） t2-液化溫度（90+273=363k） i-加熱蒸汽焓，2738kj/kg（0.3mpa，表壓） -加熱蒸汽凝結(jié)水的焓，在363k 時(shí)為 377kj/kg 淀粉漿量g 根據(jù)物料衡算，日投工業(yè)淀粉 76.37t；24h 連續(xù)液化，76.37/24=3.182（t/h）。加水為 1：2.5，粉漿 量為：31823.5=11137（kg/h）。 粉漿比熱c 可按下式計(jì)算： c=c0 +c水 式中 c0-淀粉質(zhì)比熱容，取 1.55kj/（kgk） kgg36.970%5 . 01%56 1 15kgvvg82.34102 217 )() 12(ittcg h/kg6 .1165377-273820-9053. 311137 10 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) x-粉漿干物質(zhì)含量，24.6% c水-水的比熱容，4.18kj/（kgk） c=1.55 +4.18 =3.53（kj/（kgk） 蒸汽用量 d= （2）滅酶用蒸汽量 滅酶時(shí)將液化液由 90加熱至100，在 100時(shí)的 為419kj/kg。 d滅= （kg/h） 要求在20min 內(nèi)使液化液由 90升至100，則蒸汽高峰量為： （kg/h） 以上兩項(xiàng)合計(jì)，平均量 1165.5+169.5=1335（kg/h）；每日蒸汽平均用量 55.63（kg/d）。 高峰時(shí)用汽量： 1165.5+508.5=1674（kg/h） 液化液的冷卻水用量液化、 滅菌過(guò)程完成后，需將物料內(nèi) 100降溫至65。 假設(shè)冷卻水的進(jìn)口溫度 是20，出水溫度是58.7，那么需要的冷卻水用量即為：d=(kg/h） 每日的用水量為 3.2.2.糖化過(guò)程中的熱量衡算 年產(chǎn) 10000 噸味精工廠，按前面計(jì)算，日產(chǎn) 24%糖液 297.7t，按相對(duì)密度 1.09 計(jì)算，其體積為。 糖化操作周期為 30h，選用 100m3的糖化罐，裝填系數(shù) 75%，則需要糖化罐數(shù)量為： 取整數(shù)，需 5只罐 按生產(chǎn)上的流程使用板式換熱器，使糖化液由 85降至 60，用二次水冷水卻，冷卻水的進(jìn) 口溫度20。出口溫度45，其平均用水量為 式中的 12472 為糖化液量 生產(chǎn)上一般要求在 2h 內(nèi)把 75的糖液冷卻至 40，其高峰用水量為 由于每天同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的糖化罐有，每天冷卻水的用量為 3.2.3 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算 （1）培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量 發(fā)酵罐100m3裝料系數(shù) 0.75，每罐產(chǎn) 100%msg 量： 5 .169419-273890-10053. 3111375 .50820605 .169 6 .952518. 4)207 .58(6510053. 3133511137 )/ t7 .228246 .9525h（ 3 m27309. 17 .297 55. 4 24 30 75 273 hkg /10532 18. 420-45 60-8553. 312472 h/kg34517 2 09. 175000 12472 10532 罐79. 3302555. 4 t26179. 35 .342 11 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 1000.758%90%98%1.272=6.73（t） 每罐初始體積為 75m3 ，糖濃度是16,4g/100ml,滅菌前培養(yǎng)基的含糖量為 19%，起初數(shù)量應(yīng)為： 滅菌加熱過(guò)程中用 0.4mpa 蒸汽（表壓）i=2743kj/kg，分兩步加溫，先使用板式換熱器將物料由 20預(yù)熱至 75，再加熱至 120。冷卻水由 20升至 45。設(shè)每罐滅菌時(shí)間 3h，需要輸料流量 （t/h） 消毒滅菌用蒸汽量（d）： d = 式中 3.7 為糖液的比熱容（kj/（kgk） 這樣每日滅菌蒸汽用量：1.733=15.3（t/d）其中高峰量： 1.7t/h 平均用量： 15.324=0.64（t/h） （2）發(fā)酵罐空罐滅菌蒸汽用量 發(fā)酵罐空罐滅菌的蒸汽用量：由于發(fā)酵罐的體積是 100m3，假設(shè)發(fā)酵罐體是由不銹鋼 1cr18ni9 制造而成，發(fā)酵罐體重 34.3t，冷卻排管重 6t，1cr18ni9 的比熱容 0.5kj/（kgk），用 0.2mpa（表 壓）蒸汽滅菌，使發(fā)酵罐在 0.15 mpa（表壓）下，由 20升至 127。其蒸汽量為986（kg） 填充發(fā)酵罐空間所需的蒸汽量：因 100m3發(fā)酵罐的全容積大于 100m3，考慮到罐內(nèi)之排管、攪拌 器等所占之空間，罐之自由空間仍按 100m3計(jì)算。填充空間需蒸汽量： d空=v=1001.622=162.2（kg） 式中 v-發(fā)酵罐自由空間即全容積（m3） -加熱蒸汽的密度（kg/m3），0.2mpa 表壓時(shí)為 1.622 滅菌過(guò)程的熱損失：輻射與對(duì)流聯(lián)合給熱系數(shù) ，罐外壁溫度 70。 =33.9+0.19(70-20)=43.4(kj/(m2hk) 100m3發(fā)酵罐的表面積為201 m2，耗用蒸汽量： d損 =（kg） 罐壁附著洗滌水升溫的蒸汽消耗（kg）,其中 0.001-罐壁附著洗滌水的平均厚度（1mm) 滅菌過(guò)程蒸汽滲漏，取總汽消耗量的 5%，空罐滅菌蒸汽消耗量為：（kg/h） 每空罐滅菌1.5h，用蒸汽量： 15091.5=2264（kg/罐） 每日耗用的蒸汽量：24483=7344（kg/d），平均耗用蒸汽量734424=306（kg/h） 發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的熱量及冷卻水用量： 根據(jù)部分味精廠的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以知道谷氨酸的發(fā)酵熱約為 3.0 表2 空氣用量計(jì)算表 發(fā)酵罐體積 （m） 單罐空氣用量 （m/h) 高峰空氣用量 （m/h) 年空氣用量 （m/h) t64.7%19%4 .167567.2137 .64 hth/7 . 1/kg1727 18. 41202743 107751207 . 321670 18. 4127-2718 20-1275 . 0600034300 9 .99 18. 4127-2718 20-704 .43101 24 18. 41272718 18. 4201271000001. 0101 d 1509 05. 0-1 249 .99324986 w hkj 34 m/10 12 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 100 810 10125 1.7 3.3 過(guò)程水的衡算 3.3.1 糖化工序用水量 配料用水量 年產(chǎn)萬(wàn)噸味精的生產(chǎn)工廠日投工業(yè)淀粉量為 76.37t，配料時(shí)的加水比 例是 1:2.5，用水量 液化液冷卻用水量228.7（t/d) 糖化液冷卻水用量261（t/d) 3.3.2 連續(xù)滅菌工序的用水量 配料用水量由于糖化后的糖液含糖量是 24%，而培養(yǎng)基的含糖量是 19%，配成的糖 液有 120.8t，那么每罐料需要加水量是： 每天按3 罐計(jì)算，配料需要的水為（t/d) 滅菌后料液的冷卻水用量621（t/d)或26（t/d) 3.3.3 發(fā)酵工序的用水量 培養(yǎng)液冷卻水用量 由培養(yǎng)板式換熱器滅菌流程可知，120的熱料先通過(guò)與生料進(jìn)行熱交換， 降溫至80后，再用冷水冷卻至35，在此過(guò)程中用冷卻水由 20升溫至 45，所以冷卻水用量 為：d= 全天冷卻水用量為 100m 的味精發(fā)酵罐，一般裝料是 75m，使用新鮮的冷卻水進(jìn)行冷卻，冷卻水的進(jìn)口溫度是 10，出口溫度是 20，那么冷卻水的用量就可以按下式計(jì)算; w= 因?yàn)槊刻爝\(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)酵罐是 13.5 罐次，高峰用水量為 5313.5=715.5（t/h)，日用水量為 715.50.824=13737 （t/h)，（注：式中的 0.8 是各罐發(fā)熱狀況均衡系數(shù)），平均用水量為 1373725=549（t/h) 3.4 無(wú)菌空氣消耗量的計(jì)算 3.4.1 單罐發(fā)酵無(wú)菌空氣的消耗量 根據(jù)生產(chǎn)情況100m 規(guī)模的通氣攪拌發(fā)酵罐的通氣速度按 0.188vvm進(jìn)行計(jì)算。 v= 單罐年用量va= 8 10 dt /9 .1905 . 237.76 764 .253 hthkg/37/3704 18. 420-45 35-8097. 321670 dt /3333337 hth/53/kg53839 18. 410-20 75100 . 3 4 hm /8106018. 0%75100 3 3 m46170001503881015038v 13 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) 式中：38發(fā)酵周期（h）150每年單罐發(fā)酵批次。 3.4.2 種子培養(yǎng)等其他無(wú)菌空氣耗量 取無(wú)菌空氣消耗量 之 和等 于 發(fā)酵空氣消耗量的 25%。故無(wú)菌空氣的用量為 v1=202.5(m3/h) 3.4.3 發(fā)酵車(chē)間高峰無(wú)菌空氣消耗量 3.4.4 發(fā)酵車(chē)間年用量 4 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 4.1 發(fā)酵罐 4.1.1 發(fā)酵罐的選型 選用機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐 4.1.2 生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 （1）發(fā)酵罐容積的確定：根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和實(shí)用性，可以先選擇公稱(chēng)容積為選用 100 的六彎葉 機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。 （2）生產(chǎn)能力的計(jì)算：現(xiàn)每天生產(chǎn) 99%純度的味精 33.4t，谷氨酸的發(fā)酵周期為 48h(包括發(fā)酵 罐清洗、滅菌、進(jìn)出物料等輔助操作時(shí)間)。則每天需糖液體積為 v糖 。每天產(chǎn)純度為 99%的味精 33.4t，每噸100%的味精需糖液 13.36m3 v糖=13.3633.499%=442（m3） 設(shè)發(fā)酵罐的填充系數(shù) =75%；則每天需要發(fā)酵需要發(fā)酵罐的總體積為 v0（發(fā)酵周期為 48h）。 v0=v糖/=442/0.75=589.01568（m3） （3）發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定：公稱(chēng)體積為 100m3的發(fā)酵罐，總體積為 118 m3 ，則需要發(fā)酵罐的個(gè) 數(shù)為： n1= v0/（v總24）=44248/(1180.7524)=9.98(個(gè)) 取公稱(chēng)體積 100 m3 發(fā)酵罐10個(gè)。實(shí)際產(chǎn)量為： 1180.7524/（44248）300=10031.33（t） 富裕量 （10031.3310000）/10000=0.31% 能滿足產(chǎn)量要求 4.1.3 主要尺寸的計(jì)算 取高徑比 h：d=2：16 , 忽略封頭折邊不計(jì) 則有： max vhvv/m6075625. 046170008102 .20266 3 1 37 1t m103 . 28102 .20215061506vvv 3 m 4 .3310 3 m1182 封頭筒全 vvv 11824/2785. 0 32 dhdv 全 14 年產(chǎn)1萬(wàn)噸味精發(fā)酵工段設(shè)計(jì) h=2d； 解方程得： 1.57 求得 d=4.009m 取 d=4m h=2d=8m； 查表可知封頭高：=1000+50=1050(mm) 則全容積：= 4.1.4 冷卻面積的計(jì)算 對(duì)谷氨酸發(fā)酵，每 1m3發(fā)酵液、每 1h傳給冷卻器的最大熱量約為 4.186000kj/(m3h) 。 采用豎式蛇管換熱器，取經(jīng)驗(yàn)值 k=4.18500 kj/(m3h) 。 平均溫差 tm： 32 32 20 29 12 3 代入 對(duì)公稱(chēng)容量 100 m3的發(fā)酵罐，每天裝 5罐，每罐實(shí)際裝液量為 442/5=88.4（m3） 換熱面積 4.1.5 攪拌器計(jì)算 選用六彎葉渦輪攪拌器。其示意圖如圖 2所示 11826. 0 23 dd b hh a h封 1全 v 1全 v 封頭筒 vv2 3232 m44.118205. 0785. 024/2785. 0ddhd 全全 vv 1 2 1 21 m t t ln tt t 5