《活性干酵母的生產(chǎn)工藝設(shè)計及投資估算》11000字【論文】

活性干酵母的生產(chǎn)工藝設(shè)計及投資估算目錄TOC\o"1-2"\h\u953第一章總論 12124第一節(jié)活性干酵母簡介 131162第二節(jié)生產(chǎn)方法概述 123085第三節(jié)可行性論述 217424第二章生產(chǎn)工藝 210336第一節(jié)原料處理 22678商品酵母罐各級種子罐 46224第二節(jié)酵母擴培 428382第三節(jié)產(chǎn)品制備 621907第三章工藝計算 725159第一節(jié)工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 714819第二節(jié)物料衡算 827105第四章設(shè)備選擇 1218055第一節(jié)原料處理設(shè)備 1213543第二節(jié)酵母擴培設(shè)備 1212096第三節(jié)產(chǎn)品制備設(shè)備 1614453第四節(jié)成品包裝設(shè)備 166660第五章清潔生產(chǎn)與廢液處理 163070第六章廠址選擇 171932（2）應(yīng)避開地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，如強地震帶，泥石流滑坡區(qū)等。 178221（5）附近應(yīng)有供生產(chǎn)生活所需的水源電源。 1730121第七章安全措施 178712第八章人員安排 188700第九章投資估算與經(jīng)濟效益分析 1813402第十章總結(jié) 19第一章總論第一節(jié)活性干酵母簡介活性干酵母是利用現(xiàn)代生物技術(shù)和設(shè)備，將酵母干燥成干物質(zhì)95％以上，含水量5％以下的產(chǎn)品，成品通常使用真空包裝，架上壽命為一到兩年，通過復(fù)水活化后即可恢復(fù)活性?；钚愿山湍副粡V泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域與釀酒領(lǐng)域。在食品工業(yè)中，主要用于面包，饅頭，餅干等食品的加工，主要作膨松和改善風(fēng)味的作用。在釀酒領(lǐng)域，除生產(chǎn)酒精外，還被用于生產(chǎn)各風(fēng)味白酒，如麩曲白酒，液態(tài)白酒，小曲酒等，不同生產(chǎn)所需酵母的具體要求性質(zhì)也不相同，但都具有高發(fā)酵安全性與穩(wěn)定性，可以提高出酒率的優(yōu)點。隨著生產(chǎn)理念和技術(shù)的不斷改進與發(fā)展，活性干酵母的產(chǎn)量逐漸增加，酵母收率提高，對原料的利用率也有了一定提升，酵母產(chǎn)品的分類也越來越多元，在醫(yī)藥，化妝品，飼料等領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揮作用。第二節(jié)生產(chǎn)方法概述對于本次活性干酵母的生產(chǎn)，將以廢糖蜜為主要原料，配以硫酸銨，P2O5等化學(xué)物質(zhì)，在將原料處理后進行種子培養(yǎng)，并逐級擴大，發(fā)酵完成后收集酵母進行產(chǎn)品制備。工藝流程如下，原料選取與處理→實驗室培養(yǎng)→車間培養(yǎng)→二級流加培養(yǎng)→產(chǎn)品分離洗滌→過濾→干燥→包裝。第三節(jié)可行性論述自二十世紀八十年代多家酵母公司投產(chǎn)以來，國內(nèi)活性干酵母產(chǎn)業(yè)開始與世界水平接軌，隨著食品工業(yè)，釀酒工業(yè)與其他行業(yè)的發(fā)展，活性干酵母的應(yīng)用也逐漸多元廣泛起來，創(chuàng)造了龐大的社會效益數(shù)額。活性干酵母的使用量以每年約15％左右的速度增長，21世紀初，進行投產(chǎn)的公司越來越多，產(chǎn)量逐漸增加?；谀壳扒把厣a(chǎn)方式，高端生產(chǎn)設(shè)備以及對產(chǎn)品的硬性質(zhì)量要求，國內(nèi)活性干酵母的生產(chǎn)也已經(jīng)可以達到國際水準，逐年增長的高使用和高出口量可以持續(xù)產(chǎn)生可觀經(jīng)濟效益。除去經(jīng)濟方面，曾經(jīng)令人頭疼的治污問題在如今也得到了極大改善，有多種方案可以處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液，既避免了污染，還能從中回收利用資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟回流。綜上所述，活性干酵母的生產(chǎn)是具有廣闊發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)，面對著目前市場巨大的發(fā)展?jié)摿?，若能緊跟先進生產(chǎn)工藝，使用先進設(shè)備，則高質(zhì)量高數(shù)量年產(chǎn)也可以成為現(xiàn)實。生產(chǎn)工藝原料處理一、原料選取傳統(tǒng)上對于酵母產(chǎn)品的生產(chǎn)會選用糖蜜或淀粉質(zhì)原料作為主要原料，本次制備釀酒用活性干酵母選擇使用糖蜜，糖蜜同時又分為甘蔗糖蜜與甜菜糖蜜，對于兩種糖蜜，其性質(zhì)略有不同，甘蔗糖蜜中的可發(fā)酵性糖為40％左右，略低于甜菜糖蜜，且氮素含量少于甜菜糖蜜，盡管如此，酵母對其氮的利用率也僅只有20％左右，除此之外，甘蔗糖蜜中的磷素高于甜菜糖蜜，甜菜糖蜜中的磷素?zé)o法滿足酵母的需要，綜合考慮之下，本次工藝選取甘蔗糖蜜作為主要生產(chǎn)原料。二、糖蜜處理要求（1）糖蜜中含糖量濃度較高，干物質(zhì)濃度可以達到80-90錘度，酵母不易生長，因此需要對糖蜜進行稀釋處理。（2）由于糖蜜是良好的培養(yǎng)基，因此大概率會被污染，存在很多雜菌，所以需要添加一定防腐劑來幫助稀釋后的正常發(fā)酵。（3）糖蜜中有含有一定量黑色素的膠體物，這些膠體物的存在會使發(fā)酵產(chǎn)生大量泡沫，從而降低發(fā)酵罐的利用率，除此之外這些膠體物還會吸附在酵母表面，影響酵母的發(fā)酵。所以在流加發(fā)酵前進行澄清操作以除去這些膠體物，則可以使設(shè)備利用更加高效。（4）原料中存在的有機酸會抑制酵母細胞的繁殖，所以必須及時通風(fēng)以去除揮發(fā)性酸的影響。（5）由于糖蜜中含有一定量的灰分，一般含量在10％左右，會影響發(fā)酵性能且使罐體和管道結(jié)垢，所以也應(yīng)當去除原料中的灰分。（6）原料之中含有一定量的重金屬離子，其本身含量并不算高，出現(xiàn)重金屬離子抑制酵母生長的情況多是因為生產(chǎn)過程中原料與含重金屬離子的設(shè)備進行接觸所導(dǎo)致，但鑒于目前生產(chǎn)多使用不銹鋼等材料，所以忽略重金屬離子這一影響。三、糖蜜處理方法（1）糖蜜稀釋：糖蜜的稀釋一般會將其稀釋至40左右的錘度，該過程是為了降低黏度和相對密度，且稀釋之后對固體顆粒之間的啊分離有幫助，所以為了便于輸送和分離雜質(zhì)且利于酵母生長從而選擇對糖蜜進行稀釋，另因稀釋后比熱容會變大，對傳熱較為有利，也能同時利于滅菌的處理。此次對糖蜜的稀釋選擇間歇稀釋法。間歇稀釋分批在稀釋罐中進行，將糖蜜打入高位槽稱重后流入稀釋罐，同時添加水和添加劑，即能得到所需濃度的醪液。（2）糖蜜澄清除雜：糖蜜中含有揮發(fā)酸，膠體，色素，金屬鹽和二氧化硫等雜質(zhì)，會影響酵母產(chǎn)品外觀顏色及質(zhì)量，故需進行除雜處理。由于此次使用的原料是甘蔗糖蜜，其溶液的ph為5左右，所以無需調(diào)酸來沉淀膠體和色素等，可以直接進行加熱通風(fēng)處理，既可沉淀蛋白質(zhì)膠體等物，也可以去除揮發(fā)酸等物。除此操作外，使用機械分離法，對糖液進行稀釋后加熱至95℃使用糖蜜分離機進行連續(xù)澄清除雜，這樣處理的溶液損耗更小，效果也更好。（3）滅菌：由于原料中存在多種產(chǎn)酸微生物，為了徹底殺死芽孢，防止造成后續(xù)生產(chǎn)污染，選擇在進行澄清除雜后采用連消，高溫瞬時滅菌。四、生產(chǎn)用水酵母生產(chǎn)中諸多過程都需要水的參與，如原料稀釋處理，乳液洗滌處理等。除此之外為了避免設(shè)備結(jié)垢，所以直接參與生產(chǎn)的用水需達到硬度較低的符合生活飲用的標準。五、空氣除菌空氣中含有大量微生物及沙塵等雜物，需要進行空氣除菌以免使發(fā)酵受到污染。常用的空氣除菌方法有輻射除菌，熱殺菌，靜電除菌和過濾除菌。目前工業(yè)生產(chǎn)中最常用的是過濾除菌法，其流程為：高空采風(fēng)↓前置過濾器（粗過濾，選擇滌綸無紡布，可重復(fù)使用）↓鼓風(fēng)機↓（超細纖維過濾器）總過濾器→分過濾器（超細纖維過濾器）↓↓商品酵母罐各級種子罐一般而言，高空中的微生物及顆粒雜質(zhì)含量會較低，所以選擇從10m之上進行高空采風(fēng)，而后使用上述各種過濾儀器進行操作。第二節(jié)酵母擴培一、擴培工藝流程酵母通常需要經(jīng)過多級擴大培養(yǎng)后可以制為成品酵母，其中擴培通常分為三個階段，即實驗室培養(yǎng)，車間培養(yǎng)和流加培養(yǎng)。（1）實驗室培養(yǎng)：實驗室培養(yǎng)采取二級培養(yǎng)，其流程為：斜面菌種→三角瓶→卡氏罐斜面菌種原菌應(yīng)是經(jīng)過純種分離的優(yōu)良酵母，培養(yǎng)基斜面使用麥芽汁，瓊脂，30℃接種后培養(yǎng)3-5d；三角瓶中的一級種子培養(yǎng)采用麥芽汁培養(yǎng)基，接入菌體后搖勻靜置培養(yǎng)；二級種子培養(yǎng)采用麥芽汁培養(yǎng)基，經(jīng)0.1MPa，15-30min滅菌后培養(yǎng)24h。兩級間接種量為1-5％。培養(yǎng)溫度：耐高溫酒酵母34℃通風(fēng)：靜置或間歇搖動Ph：4.4-5.4培養(yǎng)時間：一，二級液體培養(yǎng)24h（2）車間培養(yǎng)：車間培養(yǎng)采取二級培養(yǎng)，其流程為：卡氏罐→一級種子罐→二級種子罐使用糖蜜培養(yǎng)基，補加無機鹽及生物素，采用實消，0.1MPa，30min滅菌，培養(yǎng)12-36h，級間接種量為1-5％。培養(yǎng)溫度：常溫酒酵母30℃，耐高溫酒酵母34℃Ph：4.2-5.4通風(fēng)：開始時不通風(fēng)，當罐體開始升溫時少量通風(fēng)培養(yǎng)時間：24h（3）流加培養(yǎng)：流加培養(yǎng)采取二級培養(yǎng)，其流程為：間歇培養(yǎng)種子→一代酵母→分離洗滌→商品酵母（二代）對比于三級培養(yǎng)，二級培養(yǎng)所需培養(yǎng)的純種批次較多，總糖消耗也較多，但種子冷藏時間短，受污染的概率也較低。酵母在流加培養(yǎng)過程中分三階段：適應(yīng)期，積累期與成熟期（1）適應(yīng)期：該時期是酵母開始大量繁殖前的階段，時間約為2h，在此過程中細胞數(shù)目沒有增加，但體積開始增大，貯藏物消失，原生質(zhì)更均勻，代謝活躍，會進行出芽生殖。（2）積累期：適應(yīng)期之后，酵母進入對數(shù)生長期，細胞會大量繁殖，糖液和營養(yǎng)鹽需要連續(xù)流加，同時通入一定空氣。隨著細胞增殖速度的加快，糖液和營養(yǎng)鹽的流加速率也要相應(yīng)增加，直至到發(fā)酵后期，通風(fēng)量達到最大，O2受到限制，糖液和營養(yǎng)鹽流加速率不再增加，酵母就進入了相對穩(wěn)定的高速生長期，在這個階段細胞的濃度較高，但生長速率會逐步下降，細胞的擴倍時間變長，此時的發(fā)酵液含有最高值的酒精。在酵母積累期的后期，不再進行營養(yǎng)鹽的流加，細胞增加速率也隨之降低，所以糖液的流加速率也相應(yīng)降低，此時的糖濃度低于糖對酵母抑制濃度，酒精濃度下降，氧溶解分壓上升。一般而言，在積累期一代流加培養(yǎng)可以擴大20-40倍，二代流加培養(yǎng)可以擴大10-20倍。（3）成熟期：積累期之后，由于存在好幾代細胞，細胞之間的狀態(tài)不盡相同，一部分細胞貯藏物少，一部分細胞死亡，這些細胞不符合產(chǎn)品的最終質(zhì)量要求，所以需要一段時間使細胞成熟，貯藏物有所積累且出芽數(shù)量要低，這個階段被稱為成熟期。在該階段內(nèi)需要減少通風(fēng)量，并根據(jù)培養(yǎng)液中剩余物質(zhì)添加各項成分。如剩余一部分未利用氮，則應(yīng)加入一定量糖液，可以消耗氮素并使芽孢脫落。成熟期內(nèi)很少再有細胞的增加，但重量卻有一定增加。二、培養(yǎng)條件及控制（1）溫度：對耐高溫釀酒活性干酵母的發(fā)酵溫度最適為34℃（2）PH：為了防止雜菌污染及滿足酵母的生長，發(fā)酵初始選擇控制PH在4.2-4.5，發(fā)酵劇烈時提升PH至4.5-5.0。但需注意，低PH條件會使酵母吸附原料中的色素，會使產(chǎn)品顏色加深，為了避免該情況發(fā)生，通常再略微提高PH范圍至4.8-5.2。一般情況下，在使用硫酸銨作為補充氮源時，會使PH降低，這時通過添加NH4OH進行中和，以此達到控制PH的目的。（3）O2：由于酵母生長的需要，在發(fā)酵過程中需要不斷通風(fēng)來保證氧的含量，通風(fēng)程度根據(jù)酵母生長中不同時期的不同狀態(tài)進行調(diào)整。（4）CO2：CO2會對酵母生長產(chǎn)生抑制作用，通常情況下CO2含量的增加是因為氧含量不足導(dǎo)致酵母進行酒精發(fā)酵，或是糖濃度過高導(dǎo)致酵母進行有氧發(fā)酵，此時可以通過測定CO2與O2的濃度來控制糖液流加及通風(fēng)程度。（5）消泡：酵母生產(chǎn)所用的糖蜜發(fā)泡性較強，酵液中的蛋白質(zhì)等成分會產(chǎn)生大量泡沫，若泡沫長時間無法消去，則會影響酵母的正常生長。對于泡沫的處理，選擇使用有機硅油或聚醚類消泡劑。三、染菌防治為了防止在發(fā)酵過程中受到雜菌污染，需要對各個可能受污染的原料，設(shè)備和有關(guān)管路進行滅菌處理。（1）空氣除菌：對于空氣選用過濾除菌的方法，即通過使用可以阻截空氣中微生物的定期滅菌的介質(zhì)，如活性炭，有機玻璃纖維等。（2）培養(yǎng)基及設(shè)備的滅菌：對培養(yǎng)基需嚴格控制0.1MPa，120℃，15-30min滅菌處理；對于易積垢的設(shè)備，如罐體會有殘留液，難以清除，需要使用清洗劑及高壓水流進行處理。（3）減少滲漏：罐體及管路的滲漏難以察覺，應(yīng)在操作前進行檢查和修復(fù)，另需注意防止排出高壓蒸汽時產(chǎn)生負壓從而抽取了外界空氣引起的污染。同樣的操作在種子罐接種時也需注意，除事先管路滅菌外，還需隨時保持無菌部位的正壓，防止壓差法接種時壓差波動過大導(dǎo)致抽吸外界空氣造成污染。第三節(jié)產(chǎn)品制備一、分離與洗滌發(fā)酵過程結(jié)束，需要進行分離操作以使酵母分離出酵母醪，經(jīng)過分離的酵母乳和固形物有更高的濃度，而通過洗滌則可以洗去細胞表面殘存的雜菌，色素和消泡劑。本次分離采用酵母分離機進行連續(xù)分離洗滌操作，其流程如下，第三次廢液作二次離心洗滌液↓↑發(fā)酵→離心機1→離心機2→離心機3→酵母乳↓↓↑廢液廢液清水通過該方法的分離，使第三次分離的廢液可以作第二次分離的洗液，可以減少洗滌水用量，同時酵母乳可以與清水在管道中混合，減少分離時間。二、過濾經(jīng)過分離機分離洗滌后的酵母乳還具有流動性，在冷卻至4℃后進行過濾。經(jīng)過過濾之后，產(chǎn)品不再具有流動性，便于后續(xù)成品包裝以及貯藏。本次過濾使用真空轉(zhuǎn)鼓過濾機進行操作。真空轉(zhuǎn)鼓過濾機為連續(xù)性操作，避免產(chǎn)品與人接觸造成污染。同時，若在過濾前將0.3％-0.6％的氯化鈉溶液（根據(jù)酵母乳重量）加入酵母乳液中，可以除去細胞分子內(nèi)的水分，這時經(jīng)過真空轉(zhuǎn)鼓過濾機，再噴淋洗滌水代替細胞內(nèi)鹽溶液，隨著水被吸入細胞內(nèi)會很快達到滲透壓平衡，可以使酵母固形物含量有效降至34％，使其不再具有流動性，保證酵母產(chǎn)品的質(zhì)量。三、干燥隨著生產(chǎn)技術(shù)的成熟，對活性干酵母的產(chǎn)品制備選擇使用氣流干燥法，該方法使酵母顆粒懸浮于熱空氣中，可以與熱空氣均勻接觸，干燥過程平穩(wěn)，傳熱效果提升，干燥效果更好，使產(chǎn)品的活性損失更低。四、添加劑在活性干酵母產(chǎn)品中使用添加劑，可以有效保護產(chǎn)品活性，降低其活性損失。產(chǎn)品所用的添加劑共有三種，分別為增加滲透壓的添加劑，乳化劑及抗氧化劑。（1）增加滲透壓的添加劑：由于干燥過程會使酵母迅速脫水，基于滲透壓的作用，過高濃度的細胞內(nèi)物質(zhì)破壞會細胞膜并大量流失，影響產(chǎn)品活性。若加入可以增加滲透壓的添加劑，則可以增加胞外的滲透作用，使細胞適應(yīng)迅速脫水的環(huán)境，有效保護細胞膜和酵母的活性。但基于目前選擇的氣流干燥法，整個干燥過程較為平穩(wěn)，對酵母的沖擊性不強，所以需要根據(jù)實際情況選擇添加與否。（2）乳化劑：作為表面活性劑也是對酵母保護最好的添加劑，在酵母乳液和酵母塊中添加都被允許，但要注意必須充分混合才可以發(fā)揮作用。對于活性干酵母中的添加可以使用山梨醇單硬脂酸酯，使用量為酵母干重的1％-3％。（3）抗氧化劑：抗氧化劑的添加是為了防止產(chǎn)品在貯存期間內(nèi)遭到氧化而使產(chǎn)品質(zhì)量降低?？寡趸瘎┛梢允褂昧碛捎诨钚愿山湍负康陀?％，受到氧化的影響較小，故根據(jù)實際情況選擇添加與否。五、成品包裝對活性干酵母產(chǎn)品選擇進行真空包裝，產(chǎn)品架上保質(zhì)期約為1年。六、復(fù)水活化生產(chǎn)的釀酒用活性干酵母若要使用，其復(fù)水活化也有一定的條件。通常情況下選擇使用自來水或生產(chǎn)過程中的糖化醪液（前提未被污染），此過程不僅方便經(jīng)濟，且若選擇添加醪液，則其中含有酵母所需的營養(yǎng)物質(zhì)可以幫助酵母的生長。對于復(fù)水活化液的用量，最低使用量為產(chǎn)品的四倍，若需要長時間進行活化，則用量也要相應(yīng)增加。對于復(fù)水的溫度通常在原酵母種類耐受溫的基礎(chǔ)上增加4℃，如耐高溫活性干酵母可以選擇在38℃左右，在復(fù)水完成后即為活化階段，若不立刻投入使用則需對其進行降溫以防止酵母老化從而影響生產(chǎn)能力。第三章工藝計算第一節(jié)工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)規(guī)模：15000t/a活性干酵母生產(chǎn)方法：二級流加培養(yǎng)生產(chǎn)天數(shù)：320d發(fā)酵周期：24h活性干酵母日產(chǎn)量：47t主原料：甘蔗糖蜜，含40％可發(fā)酵性糖產(chǎn)品質(zhì)量：QB/T2074-1995級別項目釀酒高活性干酵母優(yōu)等品一等品合格品色澤淺黃至淺棕色形狀顆?；驐l狀氣味酵母的特殊氣味，無異味雜質(zhì)無異物水分，％≤5.05.56.5致病菌（沙門氏菌）不得檢出物料衡算一、原料處理工段（1）糖蜜用量計算：設(shè)酵母單罐產(chǎn)量為P，接種量為F，則所需可發(fā)酵性糖為：所需糖蜜量為：其中Wg——培養(yǎng)一罐酵母所需的可發(fā)酵性糖量，kgP——酵母單罐產(chǎn)量，kgF——接種量，kgCx——酵母產(chǎn)品固形物含量，％Yx/s——酵母產(chǎn)品固形物對糖得率，％Wm——培養(yǎng)一罐酵母所需糖蜜量，kgMg——糖蜜中可發(fā)酵性糖含量，％流加培養(yǎng)時，酵母固形物對糖得率為35％-46％，采取二級流加培養(yǎng)時，一代種子的Yx/s值取0.35-0.4，培養(yǎng)二代商品酵母時，Yx/s值取0.4-0.47。生產(chǎn)用甘蔗糖蜜中可發(fā)酵性糖含量按40％計，損耗按2％計，一代接種量按2％計，酵母固形物對糖得率取0.4，二級流加培養(yǎng)罐產(chǎn)量為9.5t，接種量按10％計，酵母固形物對糖得率取0.45，酵母固形物含量按95％計，處理糖液中可發(fā)酵性糖含量按20％計，車間純種培養(yǎng)酵母固形物對糖得率取0.15，產(chǎn)品收得率按97.5％計。則罐產(chǎn)量：接種量：所需純糖量為：需20％糖液：培養(yǎng)1t商品酵母需一代種子為：培養(yǎng)100kg一代種子需純種培養(yǎng)種子：即培養(yǎng)1t商品酵母所耗總糖為：收率按97.5％計，則生產(chǎn)中生產(chǎn)1t酵母的實際糖耗為：則生產(chǎn)1t活性干酵母糖蜜所用量為：單罐糖蜜用量為：（2）氮源計算：在生產(chǎn)過程中，所供氮必須滿足酵母組成需要及生長需要，而其中酵母生長所消耗的氮及最終發(fā)酵液中的殘氮共占酵母含氮總量的7％左右。釀酒用活性干酵母中氮含量為5.5％-7％（取6％），種子酵母含氮量比商品酵母高0.5％-1.5％（取1％），糖蜜中可發(fā)酵性氮含量取0.5％，即培養(yǎng)一罐酵母所需的可發(fā)酵性氮總量為：則每噸投氮量為：其中Wn——培養(yǎng)一罐酵母所需投氮量，kgCn——酵母固形物含氮量，％Fn——種子酵母固形物含氮量，％Mn——糖蜜中可發(fā)酵性氮含量，％P——酵母單罐產(chǎn)量，kgCx——酵母產(chǎn)品固形物含量，％F——接種量，kgWm——培養(yǎng)一罐酵母所需糖蜜量，kg（3）磷源計算：以P2O5為基準，其中釀酒用活性干酵母含量為2.3％-2.7％（取2.5％），種子酵母的含量高出商品酵母0.3％-0.5％（取0.5％），磷的損耗也來源于酵母代謝與發(fā)酵液殘留，共占30％。糖蜜中可發(fā)酵性P2O5取0.2％，則培養(yǎng)一罐酵母所需磷（P2O5）投量為：則每噸投磷量為：其中Wp——培養(yǎng)一罐酵母所需P2O5的量，kgCp——酵母固形物中P2O5的量，kgFp——種子酵母固形物P2O5的量，kgMp——糖蜜中可發(fā)酵性P2O5的量，kgP——酵母單罐產(chǎn)量，kgCx——酵母產(chǎn)品固形物含量，％F——接種量，kgWm——培養(yǎng)一罐酵母所需糖蜜量，kg（4）用水量計算：稀釋糖蜜用水：糖蜜含糖量40％計，配水比1:1，1000kg糖蜜加1000kg水，稀糖液含糖量為，由前述知生產(chǎn)每噸活性干酵母配糖水用量為5612kg。則生產(chǎn)每噸活性干酵母稀糖液用量為11224kg。稀糖液密度約1.12，則配置稀釋糖液后的體積為配氮配磷用水：由前述生產(chǎn)每噸活性干酵母所需氮，磷量分別為27kg與17kg。氮，磷都以15％質(zhì)量濃度配制，則所需用水量分別為及?；河盟菏褂?20m3發(fā)酵罐，裝料系數(shù)0.8，最終酵母固形物濃度為45g/L，則每罐產(chǎn)固形物95％的活性干酵母產(chǎn)量為：每罐需要的稀糖液為：每噸活性干酵母配制基液所用水量為：二、酵母擴培工段采取二級流加培養(yǎng)。一代流加培養(yǎng)接種量按鮮酵母計為2％-4％，按發(fā)酵液為5％-10％，二代酵母流加培養(yǎng)，按鮮酵母計接種量為5％-10％。對于收獲量，一代酵母固形物一般為40g/L或之上，固形物對糖收得率為40％左右，對于商品酵母，酵母固形物濃度一般為40-50g/L，固形物對糖得率一般為40％-46％?，F(xiàn)以120m3鼓泡式發(fā)酵罐進行生產(chǎn)。發(fā)酵罐有效容積：一代流加培養(yǎng)酵母固形物產(chǎn)量（按對糖得率40％-46％，固形物濃度45g/L計）折算為濃度為720g/L酵母乳液的量為：折算為鮮酵母量（固形物以30％計）為：則所需接種的鮮酵母量（按10％計）為：二代流加培養(yǎng)活性干酵母產(chǎn)量（固形物按95％計）為：物料 數(shù)量每小時數(shù)量/kg每天數(shù)量/t每年數(shù)量/t活性干酵母19584715360甘蔗糖蜜1099026384405硫酸銨531.2406P2O5340.8256表二——主要原輔料消耗制備階段耗冷量計算生產(chǎn)每噸活性干酵母所需耗冷量為：（2）酵母乳液冷卻：假設(shè)分離后需將酵母乳液的溫度從34℃降至5℃，酵母乳液濃度為720g/L，則耗冷量為其中V——酵母乳液的體積，酵母固形物取0.3γ——酵母乳液的密度（1.06kg/L）C——酵母乳液的比熱容[（2.96kJ/（kg·℃）]第四章設(shè)備選擇第一節(jié)原料處理設(shè)備本次原料處理選用的是糖蜜分離機，該設(shè)備可以進行連續(xù)自動化處理，節(jié)省生產(chǎn)時間，不易受污染，且分離產(chǎn)品質(zhì)量高。主要方式是通過高速離心將固體顆粒從高度分散的懸浮液中沉降至轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，達到一定量時，分離機會自動進行排渣，然后繼續(xù)進行分離。需要注意的是:該設(shè)備不可分離強腐蝕性液體及高溫高密液體，且要嚴格按照說明書安裝轉(zhuǎn)鼓，以防重心偏移；轉(zhuǎn)鼓一定要在安裝完成后啟動；要經(jīng)常檢查其腐蝕度；注意分離機的震動，防止出現(xiàn)安全事故；分離機未完全停止前，不可以松動任何部件及接口；由于處理糖蜜時是高溫操作，也要小心防止燙傷。第二節(jié)酵母擴培設(shè)備本次設(shè)計選取的發(fā)酵罐為120m3鼓泡式發(fā)酵罐。發(fā)酵周期為24h，單罐產(chǎn)量為4.5t。罐體由圓柱體，平底下封頭及碟形上封頭組成，罐壁厚度取決于罐徑及罐壓，對于該罐的設(shè)計，取高徑比為2:1，裝料系數(shù)取0.8，對于碟形封頭使用標準碟形封頭內(nèi)容積計算，采取裙式支座。生產(chǎn)每噸活性干酵母所需稀糖液10m3，則生產(chǎn)15000噸所需的糖液：則每天所需糖液體積：則每天所需發(fā)酵罐總?cè)萘繛椋好刻煨枰l(fā)酵罐：共所需的罐數(shù)：每天應(yīng)有5個罐出料，每年工作320天實際產(chǎn)量驗算：（t/a）設(shè)備富裕量為，能滿足生產(chǎn)需求。主要尺寸：由前述得H/D=2:1得D=4.2m，則H=8.4m發(fā)酵罐壁厚度：使用計算法確定發(fā)酵罐壁厚，（cm）其中P——設(shè)計壓力，取最高工作壓力的1.05倍，取P=0.4MPaD——發(fā)酵罐內(nèi)徑——發(fā)酵罐材料的許用壓力，=127MPa——焊縫系數(shù)，范圍0.5-1，現(xiàn)取0.7C——壁厚附加量（cm）C=C1+C2+C3其中C1——鋼板負偏差，范圍0.13-1.3，現(xiàn)取0.9mmC2——腐蝕裕量，雙面腐蝕取2mmC3——加工減薄量，現(xiàn)取0則選14mm厚A3板制作，查表得每米高重1455kg，冷卻面積：在工程計算時，實際測得每1m3發(fā)酵液在每1h傳給冷卻器的最大熱量。對于酵母發(fā)酵過程的產(chǎn)熱，單罐生產(chǎn)傳給冷卻器的最大熱量為：采用蛇管換熱，K取4.18×500kJ/（m3·h·℃）進水溫度取20℃，出水溫度取30℃，發(fā)酵液保持在34℃則平均溫差：==8℃則傳熱面積：==335m3即耗水量為：==1.34×105（kg/h）=37（kg/s）其中Cp——冷卻水的比熱容，4.18kJ/（kg·K）冷卻水的體積流量為W=3.7×10-2m3/s冷卻水流速v取1m/s則冷卻管總截面積：==3.7×10-2（m3）進水管總直徑：==0.2（m）設(shè)冷卻管的組數(shù)為n，已知S=n·0.785d02，取n=12，則得管徑：==0.063（m）查表選取φ73×3無縫管，g=5.18kg/m，d內(nèi)=67mm＞d0認為可滿足要求，d平均=70mm已知冷卻管總傳熱面積F=335m3，現(xiàn)取無縫鋼管φ73×3，每米長冷卻面積為：則==1523（m）冷卻管占有體積：每組管長L0和管組高度：==127（m）另需連接管3m，設(shè)發(fā)酵罐附件占0.5m3，則筒體液面為：==6.9（m）豎蛇管總高H管=6.9（m），取管間距0.5m取兩端彎管總長，兩端彎管總高1m一圈管長為：每組管圈數(shù)n0=7.6，取8圈＞1523（m）取管間距，豎蛇管與管壁最小距離0.15m校核冷卻管實際傳熱面積：＞335（m3）排料口：現(xiàn)設(shè)該罐實裝96m3，2h之內(nèi)排空，排料時物料體積流量：=0.013（m3/s）取發(fā)酵醪液流速v=1m/s，排料管截面積：==0.013（m3）=0.785d2，則管徑=0.13（m）,取無縫管φ140×4.5，管內(nèi)徑＞130（mm），滿足需求?，F(xiàn)假設(shè)發(fā)酵結(jié)束時發(fā)酵液的體積為96m3，酵母固形物濃度為45，發(fā)酵時間為24h，平均供氧速率為=180（kgO2/h）高峰期時供氧速率按2倍計算，則高峰期時供氧速率為180×2=360（kgO2/h）空氣中含氧量為0.3kg/m3，鼓泡式發(fā)酵罐對氧的利用率取20％，則高峰期通風(fēng)量為：=100（m3/min）1.67（m3/s）取風(fēng)速為25m/s，則風(fēng)管截面積為：=0.07（m3）=0.785d氣2，則氣管直徑=0.28（m），取φ299×7無縫管由于本罐為鼓泡式發(fā)酵罐，選擇使用羅茨風(fēng)機配合通風(fēng)供氧。因筒內(nèi)液面為6.9m＜9.5m，靜壓未超過98kPa，可以選擇單級工作形式，除此之外還應(yīng)盡量選擇低噪型號。由于該設(shè)備會高速運轉(zhuǎn)，需要注意安裝牢固，且不可缺少必要的冷卻和潤滑，防止突然停機。在操作過程中還需要嚴格謹慎，不可超過規(guī)定的壓力。已知發(fā)酵罐平均每天上5罐，種子罐生產(chǎn)周期為24h，選擇取6個種子罐。高徑比選擇H/D=2:1，接種量按5％計，則，，得D=1.5m，H=3.0m通過校核實際V=6.1＞6m3可滿足設(shè)計需求。產(chǎn)品制備設(shè)備產(chǎn)品制備階段選擇使用酵母離心機，真空轉(zhuǎn)鼓過濾機，流化干燥床。（1）酵母離心機：酵母分離機是利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓，通過慣性將不相溶的液-液或液-固分離開。在選用設(shè)備時根據(jù)實際通過分離機噴嘴的流量來確定噴嘴的直徑，從而確定選型。需要注意該設(shè)備不能用來分離高腐，高密和高溫液體；安裝時要嚴格依照說明書；需要特別注意運轉(zhuǎn)情況，防止非正常高速作業(yè)造成事故。（2）真空轉(zhuǎn)鼓過濾機：通過對已加入鹽溶液處理的酵母乳液進行真空吸濾洗滌，利用壓差為推動力抽出酵母中的水分。需要注意的是該設(shè)備轉(zhuǎn)鼓表面是由很細的金屬網(wǎng)組成，要防止將其損壞影響性能；另要注意防止轉(zhuǎn)鼓刮刀割傷。（3）流化干燥床：該設(shè)備是利用干燥空氣流向控制酵母顆粒的流向，通過氣流將水分帶出，當達到干燥要求時，酵母會被吹入振蕩篩，從而將大顆粒篩出，剩余合格產(chǎn)品將被送入儲罐。在設(shè)計流化干燥床時，要考慮氣速，濕度，顆粒直徑等要素。為了防止氣速過大產(chǎn)生尾粉需考慮內(nèi)網(wǎng)板和干燥床頂部氣速，通?？拷W(wǎng)板的氣速為1.4m/s，頂部氣速為0.35m/s為宜。為了配合干燥，進料顆粒需要在0.5mm左右，空氣濕度需在6g/kg以下。另還需考慮到干燥床的分區(qū)，隨著風(fēng)區(qū)的后移，其進風(fēng)溫度逐漸降低，物料室的溫度應(yīng)在36℃為宜。除這些條件外，在選用溫度傳感器時不應(yīng)帶有護套，以防降低傳感器靈敏度。第四節(jié)成品包裝設(shè)備選擇使用全自動真空包裝機進行真空包裝。全自動真空包裝機擁有完整的稱量，制袋，自動切袋，自動灌裝，整型，抽真空及打印系統(tǒng)，高度的一體化使所有步驟在一臺設(shè)備完成，包裝效率高，質(zhì)量穩(wěn)定。第五章清潔生產(chǎn)與廢液處理清潔生產(chǎn)是指通過使用新型工藝，用不污染環(huán)境的生產(chǎn)原料和先進設(shè)備進行高效生產(chǎn)并防止產(chǎn)出過多污染物的生產(chǎn)過程，為了實現(xiàn)資源的循環(huán)利用和污染物的無害化處理，清潔生產(chǎn)是必要的過程。對于酵母生產(chǎn)廠來說，其生產(chǎn)酵母所產(chǎn)生的廢水主要來自于發(fā)酵過程，即便是經(jīng)過分離機分離的廢水也有很高的COD值，對于甘蔗糖蜜來說，COD的值可以達到80000mg/L，遠遠超過了正常值，考慮到環(huán)境保護及能源利用，生產(chǎn)的廢液一定需要經(jīng)過處理。對廢液的處理通常有以下方法：（1）農(nóng)灌法；此法意為將生產(chǎn)過程中的廢水進行稀釋之后作為農(nóng)田灌水，廢水中所含有的除植物生長必要的氮磷鉀外，還有其他所必須的微量元素，對作物生長有一定幫助，但需考慮土壤的耐受度，以防不正確的稀釋量及添加量燒死作物。（2）物理處理：目前已知酵母生產(chǎn)的廢水含有豐富的各種元素，所以在處理時可以選擇將其濃縮干燥為肥料等副產(chǎn)品，該種方法即為物理處理，以用來生產(chǎn)有機-無機復(fù)合肥料。過程可以采取多效蒸發(fā)濃縮干燥，但基于干燥設(shè)備性能的問題，也可采取濃縮燃燒后再從爐灰中回收鉀的方式。（3）生化法：該方法是采用厭氧及好氧微生物處理以達到處理目的。對于厭氧生物處理，該做法是將有機物通過厭氧處理轉(zhuǎn)化為沼氣，這個過程需要多種微生物的共同參與。這種技術(shù)很好的實現(xiàn)了能源的回收利用，在達到生態(tài)友好的同時還兼顧了經(jīng)濟效益，但是經(jīng)過此法處理的廢水卻仍然無法將COD降至到可直接排放的濃度值，仍需進行后處理。對于好氧生物處理，該處理工藝現(xiàn)通常作為厭氧處理的后處理模式來處理高濃度廢水及污泥問題。第六章廠址選擇對于廠址的選擇應(yīng)遵循基本原則：（1）所在地地形應(yīng)整體平坦，略微有坡為宜，便于工廠布置，運輸，排水等。（2）應(yīng)避開地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，如強地震帶，泥石流滑坡區(qū)等。（3）搜集當?shù)氐臍鉁?，雨?/p>