年產(chǎn)1萬噸維生素c發(fā)酵工藝設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-12 09:50 本頁(yè)面
【正文】 傳熱的影響[3]。 第一步發(fā)酵過程 菌種生黑葡萄糖酸桿菌R30[4]，細(xì)胞橢圓至短桿狀，G+，無芽孢，顯微鏡下淺褐色；最適培養(yǎng)溫度34℃，pH ～，經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)，接入發(fā)酵罐。 培養(yǎng)基 種子和發(fā)酵培養(yǎng)基成分一致，主要包括D山梨醇、玉米漿、酵母膏、碳酸鈣等成分，添加適量維生素B增加產(chǎn)量。D山梨醇濃度過高容易產(chǎn)生抑制，一般控制在20%，超過250g/L產(chǎn)生抑制。 發(fā)酵過程 控制溫度34℃，pH ～。該反應(yīng)耗氧比較大，同氣比要求1:1。10h后發(fā)酵結(jié)束，發(fā)酵液經(jīng)80℃ 10min低溫滅菌，移入第二步發(fā)酵罐作原料。D山梨醇轉(zhuǎn)化L山梨糖的生物轉(zhuǎn)化率達(dá)98%以上。 第二步發(fā)酵過程 菌種由小菌【氧化葡萄糖酸桿菌(Gluconobacter oxydans)】和大菌【巨大芽孢桿菌(Bacillus rnegaterium)】組成的混合菌株進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。其中小菌為產(chǎn)酸菌，單獨(dú)培養(yǎng)時(shí)生長(zhǎng)微弱，產(chǎn)酸較少；大菌為伴生菌，不產(chǎn)酸，但促進(jìn)小菌生長(zhǎng)或產(chǎn)酸。大小菌之間是一種協(xié)同共生關(guān)系，即大茵促進(jìn)小菌生長(zhǎng)和產(chǎn)酸，小菌也使大菌生長(zhǎng)加快。 培養(yǎng)基 種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基成分類似，主要有L山梨糖、玉米漿、尿素、碳酸鈣、磷酸二氫鉀等。L山梨糖初始濃度對(duì)產(chǎn)物生成影響較大，一般初糖濃度控制在30～50g/L。超過80g/L產(chǎn)生抑制。 發(fā)酵過程 由于大菌、小菌最適培養(yǎng)條件不同[5]，如小菌25～30℃，大菌28～37℃，所以發(fā)酵過程要兼顧兩種菌的最適條件。通常操作溫度為30℃，溶氧濃度控制30%?；旌暇N經(jīng)二級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)，接入含有第一步發(fā)酵液的發(fā)酵罐中，通入無菌空氣攪拌，初始8～10h菌體快速增長(zhǎng)[6]。當(dāng)作為伴生菌的大菌開始形成芽孢時(shí)，小菌開始產(chǎn)酸。在20～24h開始補(bǔ)加培養(yǎng)L山梨糖，總濃度達(dá)到140g/L[7]。當(dāng)大菌完全形成芽孢后，產(chǎn)酸達(dá)到高峰，發(fā)酵結(jié)束[8]。大約72h左右，L山梨糖生成2酮基L古龍酸的轉(zhuǎn)化率可達(dá)70%～80%。 2酮基L古龍酸的提取分離過程經(jīng)過兩次發(fā)酵以后，發(fā)酵液中2酮基L古龍酸含量?jī)H約6%～8%，殘留的菌絲體、蛋白質(zhì)和懸浮微粒等雜質(zhì)存在于發(fā)酵液中[9]，需要將Vc前體——2酮基L古龍酸提取出來。工藝流程（圖21）： 堿轉(zhuǎn)化法合成Vc將2酮基L古龍酸與甲醇反應(yīng)生成2酮基L古龍酸甲酯，該酯在NaHCO3的作用下內(nèi)酯化生成VC鈉鹽，該鈉鹽經(jīng)陽離子交換柱酸化后轉(zhuǎn)變?yōu)閂C，再經(jīng)脫色、濃縮、結(jié)晶等工序得到純VC[10]。工藝流程（圖22）： 發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化對(duì)于任何一種發(fā)酵產(chǎn)品，肯定存在著抑制該物質(zhì)大量積累的影響因素[11]。除了從代謝調(diào)控、微生物生理等角度研究這些因素對(duì)產(chǎn)酸積累的影響規(guī)律外，在發(fā)酵工藝的設(shè)計(jì)中我們還可以從加速底物消耗，縮短發(fā)酵時(shí)間，降低能耗，降低生產(chǎn)成本的角度來提高生產(chǎn)效率[12]。進(jìn)而提出相應(yīng)的控制方法或策略，可望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高產(chǎn)量、高產(chǎn)率和高生產(chǎn)強(qiáng)度的相對(duì)統(tǒng)一。第 19 頁(yè) 共 19頁(yè)3 物料衡算及能量衡算 物料衡算根據(jù)維生素C的生產(chǎn)工藝:維生素C的年產(chǎn)量為10000噸，因此生產(chǎn)維生素C的原料使用量(以最高使用量計(jì))如下:倒灌率：1%；D山梨醇（M=182）到L山梨糖轉(zhuǎn)化率[4]：98%；L山梨糖轉(zhuǎn)化率到2酮基L古龍酸（M=194）轉(zhuǎn)化率：80%；2酮基L古龍酸到維生素C（M=176）的轉(zhuǎn)化率：95%；則D山梨醇到維生素C的理論轉(zhuǎn)化率為：η=98%*80%*95%=%D山梨醇的年需求量：X=[(1/176)*182]/ η=。D山梨醇的日需求量：*10000/300=。（一年按300個(gè)工作日計(jì)算）表31 投料清單物料名稱每周期原料消耗量全年原料消耗量/t山梨醇玉米漿2632硫酸銨1980磷酸氫二鉀680磷酸二氫鉀1127蛋白胨酵母膏28463可溶性淀粉20348尿素179。7360m179。 能量衡算 殺菌系統(tǒng)消耗冷水量2酮基L古龍酸在發(fā)酵液中的濃度：6%；每天2酮基L古龍酸（M=194）的產(chǎn)量： [(*98%*80%)/182]*194=；每天處理發(fā)酵液總量：；第一步發(fā)酵完成后發(fā)酵液經(jīng)80℃，10分鐘低溫滅菌，然后冷卻到30℃進(jìn)行第二步發(fā)酵，因此菌種系統(tǒng)冰水日耗量計(jì)算如下:發(fā)酵液的比熱：； KJ/Kg，冷卻前后溫度變化20℃50℃。Q=CM△T；Q冰水=Q發(fā)酵液**(8030)=*M*（5020）；M= CIP系統(tǒng)蒸汽消耗量每天清洗需要加熱清洗介質(zhì)，根據(jù)清洗用管式換熱器的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，但是基本上不會(huì)同時(shí)消耗蒸汽，因此可以按照70%，進(jìn)行計(jì)算，即平均消耗蒸汽5000Kg/天。、壓縮空氣等耗量電耗和壓縮空氣的耗量與設(shè)備的生產(chǎn)能力有關(guān)，將設(shè)備清單中設(shè)備的消耗量累計(jì)，即可得到能源的消耗，由于工廠不會(huì)所有設(shè)備同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以該數(shù)據(jù)總量的70%對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。4 重點(diǎn)設(shè)備設(shè)計(jì) 選擇設(shè)備的原則從設(shè)備的設(shè)計(jì)選型上，可以反映出所設(shè)計(jì)工廠的先進(jìn)性和生產(chǎn)的可靠性。因此在設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)和選型時(shí)應(yīng)考慮如下原則:(1)保證工藝過程實(shí)施的安全可靠。(2)經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上先進(jìn)。(3)投資省，耗材料少。(4)運(yùn)行費(fèi)用低，水電汽消耗少。(5)操作清洗方便，耐用易維修，備品配件供應(yīng)可靠，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)施機(jī)械化和自動(dòng)化方便。(6)結(jié)構(gòu)緊湊，盡量采用經(jīng)過實(shí)踐考驗(yàn)證明確實(shí)性能優(yōu)良的設(shè)備。(7)考慮生產(chǎn)波動(dòng)與設(shè)備平衡，留有一定余量。(8)考慮設(shè)備故障及檢修的備用。 主要設(shè)備選型與計(jì)算 發(fā)酵罐選型發(fā)酵罐無疑是本設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的設(shè)備,目前國(guó)
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