【正文】 除菌系統(tǒng)一般常用兩臺(tái)總過(guò)濾器（便于交叉使用）和分過(guò)濾器（每個(gè)發(fā)酵罐一臺(tái)）相結(jié)合的二級(jí)過(guò)濾裝置，以確?？諝獾摹盁o(wú)菌”。 淀粉的液化和糖化： 色氨酸發(fā)酵過(guò)程中用的是葡萄糖，而所采用的發(fā)酵菌種沒(méi)有分解淀粉的功能，所以在微生物發(fā)酵之前必須將淀粉分解成葡萄糖。目前采用的是噴射液化法和雙酶法葡萄糖生產(chǎn)工藝。工藝流程包括調(diào)漿、液化、糖化和過(guò)濾。 調(diào)漿： 攪拌速度為10 – 20 r/min，加入工藝水和淀粉原料到淀粉濃度為25%，升溫到5055 ℃，加入耐高溫的α淀粉酶，用量為10 U/(g淀粉）。 液化： 通入蒸汽到噴射器和維持柱中，預(yù)熱到9095 ℃后，將淀粉乳泵入噴射器，調(diào)節(jié)物料與蒸汽的壓力，保持平衡。保持出口的溫度在100105 ℃之間，液化的淀粉乳由噴射器下方卸出，引入維持罐。維持過(guò)程的溫始終要控制在9598 ℃之間，持續(xù)時(shí)間為30分鐘，最終淀粉乳的碘反應(yīng)呈棕紅色，且能迅速擴(kuò)散。 淀粉乳經(jīng)糖化后，通過(guò)螺旋版換熱器降溫，降至6062 ℃，然后進(jìn)入糖化罐，用10%，再加入糖化酶，其用量為100 U/(g淀粉）。糖化時(shí)間約為2448小時(shí)，終點(diǎn)前DE值達(dá)到最高，提前1520 min升溫至85 ℃，滅酶510 min. 過(guò)濾： 由于糖化過(guò)程中的條件比較溫和，所以脂肪、蛋白質(zhì)基本沒(méi)發(fā)生變化，可以用板框壓濾機(jī)配上1216滌綸過(guò)濾布加以過(guò)濾。 發(fā)酵工藝： 色氨酸發(fā)酵采用大腸桿菌深層發(fā)酵的方式 工藝流程 斜面培養(yǎng) → 三角瓶麩曲→孢子懸浮液→種子罐→發(fā)酵罐→升溫絮凝蛋白→發(fā)酵液貯罐 培養(yǎng)基成份原料a : 斜面培養(yǎng)基（g/l） 牛肉膏 3g , 蛋白胨 10g , Nacl 10g , 瓊脂 15～20g , ～ b : 麩曲培養(yǎng)基 麩曲：水 = 1：1 C : 種子培養(yǎng)基（g/l) (NH4)2SO4 50, 淀粉糖 50，玉米漿 4ml，豆餅水解液2ml，MgSO47H2O 4, KH2PO4 ,，F(xiàn)eSO47H2O ， ， PH ~d : 發(fā)酵培養(yǎng)基 （g/l) 淀粉糖 50 ，玉米漿 22ml，(NH4)2SO4 40 ，Phe ，Tyr ，MgSO47H2O ，MnSO4H2O ，F(xiàn)eSO47H2O ，VB1 100181。g 工藝條件： ?制備孢子懸液：在1000 ml三角瓶?jī)?nèi)裝入麩皮40 g和水40 ml，混勻，121 ℃滅菌30 min。然后接種，再放入30 ℃培菌室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)34 d，前2天每天混勻2次，孢子完全成熟時(shí)就不用混勻。使用前用無(wú)菌水將麩曲中的孢子洗去，倒入接種瓶，接入種子罐。 ? 種子罐：滅菌條件121 ℃、10 min。 ℃接入孢子懸浮液。培養(yǎng)條件： 風(fēng)量 m3/(m3min) 攪拌轉(zhuǎn)速 200r/min 溫度 ℃ 罐壓 MPa移種條件： 培養(yǎng)時(shí)間為18 h；，產(chǎn)酸50 g/l ；鏡檢菌絲，保證生長(zhǎng)良好，無(wú)孢子、無(wú)雜菌③ 發(fā)酵罐：先投料，再間接用蒸汽加熱，等罐溫升至8090 ℃后，改用3路直接蒸汽，85 ℃保持10 min， ℃接入種子，接種量4%。培養(yǎng)條件： 風(fēng)量 m3/（m3min) 攪拌轉(zhuǎn)速 8090 r/min 培養(yǎng)溫度 ℃ 罐壓 MPa放罐條件： 發(fā)酵后期進(jìn)行兩次產(chǎn)酸測(cè)定，如果相近或有下降趨勢(shì)即可；且還原糖基本耗完（ g/l)或者不再消耗還原糖。 生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)： 糖化過(guò)程中淀粉糖轉(zhuǎn)化率（%） ：108 發(fā)酵周期（h) ： 45 發(fā)酵糖酸轉(zhuǎn)化率（%） ：1215 發(fā)酵液產(chǎn)酸量（g/l） ：80 提取收率 （%） ： 85 精制純度（%） ： 99 每噸成品消耗淀粉量（噸） ： 生產(chǎn)工作制度：全年按300天工作日計(jì)算，連續(xù)生產(chǎn)。 提取工藝 工業(yè)上通常采用三效濃縮的方法來(lái)提取色氨酸。三效濃縮是通過(guò)蒸發(fā)過(guò)程中二次蒸汽的利用減少蒸汽的消耗和減少二次蒸汽量，相應(yīng)地節(jié)約大量的冷卻水，從而提高了蒸發(fā)裝置的經(jīng)濟(jì)效益。[5]（圖35）總工藝流程圖： 沙土管 玉米淀粉 空氣斜面菌種 預(yù)處理 空氣壓縮器 三角瓶麩曲 水解 冷卻 孢子懸浮液 過(guò)濾 氣液分離種子罐 淀粉水解酶 過(guò)濾除菌 配料 發(fā)酵 板框過(guò)濾 三效濃縮 結(jié)晶 離心 烘干第4章 物料衡算 物料衡算是根據(jù)質(zhì)量守恒定律而建立起來(lái)的。物料衡算是進(jìn)入系統(tǒng)的全部物料衡算重量等于離開(kāi)系統(tǒng)的全部物料重量，即∑F=∑D+W式中：F——進(jìn)入系統(tǒng)的物料重量（kg） D——離開(kāi)系統(tǒng)物料重量（kg） W——損失的物料重量（kg）：生產(chǎn)規(guī)模：1000噸/年（產(chǎn)品含量以95%計(jì)）生產(chǎn)天數(shù)：300天生產(chǎn)能力=生產(chǎn)規(guī)模/生產(chǎn)天數(shù)=1000/300=： （C6H10O5）n+nH2O→nC6H12O6 162 180 則淀粉水解為葡萄糖理論糖化率=180247。162100%=111%。但在實(shí)際生產(chǎn)發(fā)酵中，要考慮實(shí)際情況，取糖化率為95%。 ：2C6H12O6+2NH3+1/2O2→C11H12N2O2+CO2+9H2O 2180 204理論上，葡萄糖轉(zhuǎn)化為色氨酸，轉(zhuǎn)化率=204247。(2180)100%=%:表45 色氨酸生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)一覽表生產(chǎn)指標(biāo)名稱(chēng)生產(chǎn)指標(biāo)參數(shù)生產(chǎn)指標(biāo)名稱(chēng)生產(chǎn)指標(biāo)參數(shù)實(shí)際糖化率95%提取率85%糖酸轉(zhuǎn)化率15%發(fā)酵周期45h糖化罐糖化周期30h產(chǎn)品純度95%發(fā)酵產(chǎn)酸濃度5%倒灌率1%淀粉原料含淀粉80%發(fā)酵單位30mg/L發(fā)酵罐裝料系數(shù)75%發(fā)酵初糖150 kg/m3接種量10%二級(jí)種子含糖量25 kg/m3清糖液含量300g/L發(fā)酵液相對(duì)密度 首先我們要明確發(fā)酵單位的概念，發(fā)酵單位是衡量發(fā)酵液中目標(biāo)產(chǎn)物的含量高低的指標(biāo)，屬于技術(shù)指標(biāo)。此次項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，生產(chǎn)色氨酸發(fā)酵單位為30mg/L。首先計(jì)算1000kg色氨酸需要的原料及其他物料量。注：培養(yǎng)基無(wú)機(jī)鹽配比(g/L)：，，，玉米漿:[20]。a)發(fā)酵液量V1=1000247。(15015%85%99%)= (m3)式中 150——發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度（kg/m3）15%——糖酸轉(zhuǎn)化率 85%——色氨酸提取率99%——除去倒罐率1%后的發(fā)酵成功率b)發(fā)酵液配制需水解糖量：以純糖算Ga=V1150=(kg)c)種液量V2=10%V1= (m3)d) 種子培養(yǎng)液所需水解糖量Gaa=25V2=(kg)式中 25——二級(jí)種液含糖量e) 生產(chǎn)1000kg色氨酸需水解糖總量為G=Ga+Gaa=(kg)f) 耗用淀粉原料量理論上，100kg淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄糖量為111kg，故理論上耗用淀粉量為：G淀粉=247。（80%95%111%）=（kg）式中80%——淀粉原料含淀粉量，95%——淀粉糖化轉(zhuǎn)化率.g)硫酸銨用量G1= V1=h) 磷酸氫二鉀G2=磷酸二氫鉀G3==i) 硫酸鎂（） V1= kgj) 消泡劑耗用量==k)玉米漿用量==l）色氨酸量發(fā)酵液色氨酸含量=Ga15%(11%）=實(shí)際生產(chǎn)的色氨酸（提取率為85%）為：85%= 糖化車(chē)間部分物料衡算（以1000kg玉米計(jì)算）本車(chē)間物料平衡圖是： 水 淀粉 液化酶+氧化鈣+硫酸 蒸汽 液化液 糖化液（糖化酶+燒堿） 消糖液 糖濾渣圖47 糖化車(chē)間物料平衡圖a)設(shè)淀粉：水=1:，則1000kg玉米產(chǎn)淀粉漿=1000（1+）=2500kg，加水量=1000=1500kg。b)粉漿濃度=100080%247。2500100%=32%c)糖化液（300g/L）=100080%95%247。=d)α淀粉酶=糖化酶=2500%=5kge)硫酸用量=氯化鈣量=2500%=5kgf)助濾劑=%=g)濾渣產(chǎn)量（含水量按70%計(jì)算）=247。（170%）=h)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)入系統(tǒng)的蒸汽=8%=227kgi）洗水量：+=衡算結(jié)果用表格表示：表47 糖化車(chē)間部分物料衡算結(jié)果一覽表進(jìn)入系統(tǒng)量離開(kāi)系統(tǒng)量項(xiàng)目物料比例kg日產(chǎn)量kg項(xiàng)目物料比例kg日產(chǎn)量kg玉米原料1000糖液配料水1500濾渣酶用量10氯化鈣5硫酸5助濾劑蒸汽227洗水累計(jì)累計(jì)注：最后的累計(jì)結(jié)果有點(diǎn)差距，是因?yàn)樵谟?jì)算過(guò)程中小數(shù)點(diǎn)舍取造成的。對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果沒(méi)有影響。 1000t色氨酸工廠發(fā)酵車(chē)間的物料衡算表 有上述生產(chǎn)1000kg色氨酸（95%純度）的物料衡算，可求得1000t/a色氨酸廠發(fā)酵車(chē)間的物料平衡計(jì)算，具體計(jì)算結(jié)果如下：物料名稱(chēng)生產(chǎn)1t色氨酸物料量1000t色氨酸的物料量每日物料量發(fā)酵液 （m3）52820二級(jí)種液（m3）5282發(fā)酵水解用糖（kg)7922360二級(jí)種培養(yǎng)用糖（kg）132050水解糖總量（kg)8054410淀粉 （kg)9547660硫酸銨（kg)132050磷酸氫二鉀（kg)13205磷酸二氫鉀13205硫酸鎂（kg)2641泡敵（kg)52820色氨酸（kg)100010000003340第5章 熱量衡算： 加熱蒸汽消耗量（D）可按式：D=GC（T1T2）/(Iλ)計(jì)算，其中G是淀粉漿量（kg/h），C是淀粉漿比熱容[kJ/()]，T1為漿料初溫（50+273=323K），T2為液化溫度（378K），I為熱蒸汽焓（2738K/kg，），λ是加熱蒸汽結(jié)水的焓，在378K時(shí)為442KJ/kg。 淀粉漿量 G=247。242500=，粉漿干物質(zhì)濃度=247。24100080%247。100%=32%； 粉漿比熱 取C0=()，C水= kJ/()，X=32%， 則C=C0X+C水（1X）/100=32%+(132%)= kJ/()： 代入數(shù)據(jù)，得每小時(shí)蒸汽用量D=GC（T1T2）/(Iλ)=： 滅酶活時(shí)，將液化液由105℃加熱至115℃，在115℃時(shí)λ為485 KJ/kg，則 D滅=（115105）/（2738485）= kg/h； 要求在10min內(nèi)使液化液由105℃加熱至115℃，則蒸汽高峰量為： 60247。10= kg/h。故有：平均用量=+= kg/h 高峰用量=+= kg/h 每日用量=24=（糖化液滅酶通過(guò)板式換熱器在液化液降溫時(shí)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需額外蒸汽） 熱交換器設(shè)計(jì)： 實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)中可以充分考慮循環(huán)經(jīng)濟(jì)而用不同料液的熱交換達(dá)到節(jié)省蒸汽的目的，實(shí)現(xiàn)熱循環(huán)。此項(xiàng)目中熱交換器流程設(shè)計(jì)為：圖51 本次工程所用交換器設(shè)計(jì)圖（注：圖中2為螺旋式熱交換器）[10]上圖中的工藝可以實(shí)現(xiàn)如下結(jié)果：經(jīng)過(guò)閃蒸后的液化料溫度為95100℃，糖化終了料液溫度為5560℃。一方面液化料進(jìn)入糖化罐需要降溫（從95100℃降到5560℃）。另一方面糖化終了料液需要升溫滅酶活（溫度從5560℃升至8085℃）。所以可以用一臺(tái)交換器實(shí)現(xiàn)熱交換，而不要外加能源。： 5. 噴射器 6. 換熱器 圖