【正文】 ]Papagianni, . Mattey, and B. Kristiansen. 1994. Morphology and citric acid production of Aspergillus niger PM1. Biotechnol. Lett. 16:929– 934. [11] Yigitoglu, B. McNeil. 1992. Ammonium and citric acid supplementation in batch cultures of Aspergillusniger B60. Biotechnol. Lett. 14:831– 836. 23 附錄 1 工藝流程圖 24 附錄 2 發(fā)酵罐25 課 程 設(shè) 計(jì) 教 師 評(píng) 語(yǔ) 教師（簽名）： 年 月 日 。其中發(fā)酵時(shí)間 66h，發(fā)酵操作時(shí)間 75h。每年培養(yǎng)基滅菌消耗蒸汽量為 ；每年加熱發(fā)酵醪需要 蒸汽量為，空罐滅菌用蒸汽量為 。年 耗淀粉 ，每年消耗α 淀粉酶 ，每年發(fā)酵醪量為 ，每年接種量為?，F(xiàn)將發(fā)酵車(chē)間所選設(shè)備結(jié)果見(jiàn)表 5： 21 結(jié)論 ： 本設(shè)計(jì)在了解國(guó)內(nèi)外檸檬酸發(fā)酵業(yè)生產(chǎn)、發(fā)展概況之后，通過(guò)分析、比較，初步確定了設(shè)計(jì)方案。 3= （ 3）滅菌所需熱量由內(nèi)列管提供。 硫酸銨貯罐 按前計(jì)算，硫酸銨總量按對(duì)接種量質(zhì)量比 %，得硫酸銨用量： G=， 流加硫酸銨溶液為 40%，最終重度為 5kg/m3。 則有： V=m/ρ =247。 （ 3）排料實(shí)踐復(fù)核：物料流量 Q= 102m/s 流速 V=1m/s 管道截面積 F= = 102m2 在相同流速下，流國(guó)物料因管徑較原料計(jì)算結(jié)果大，則相應(yīng)流速比為： P=Q/FV= 102247。 （ 2）接管直徑的確定 該管實(shí)裝醪量 m3，設(shè) 5h 空，則物料體積流量： Q=247。 （ 2 ） +0. 5= 選取 11mm 厚不銹耐酸鋼。 發(fā)酵罐設(shè)備材料的選擇 發(fā)酵設(shè)備的材料選擇，優(yōu)先考慮的是滿足工藝的要求，其次是經(jīng)濟(jì)性。 24+ 2 = 則管筒體部分液深為：（ V 總 V 封 ） /S 截 =（ ） 247。由上式得： do= n= *10*8? = 查金屬材料表選取 476?? 無(wú)縫管， d內(nèi) ＝ 68 mm d0 ， d平均 ＝ 72 mm，現(xiàn)取豎蛇管圈端部 U型彎管曲 徑為 200 mm，則兩直管間距離為 400 mm，總長(zhǎng)度： l0 ＝ D? ＝ 400＝ 1256 mm 17 ③ 長(zhǎng)度 L 的計(jì)算： 冷卻管總面積 F＝ m2，無(wú)縫鋼管為 476?? ，每米的冷卻面積為 Fo= 1=(m2)，則 L=F/Fo=247。 ①求最高熱負(fù)荷下的好水量 W：21()QW Cp t t? ?總 式中： Q 總 每 1 m3醪液在發(fā)酵最旺盛時(shí)， 1h 的發(fā)酵量與醪液總體積的乘積： Q 總 = 6000= 106 CP 冷卻水的比熱容， t2 冷卻水出溫， 15℃ 代入 上式得： W= 106247。 （ 2）檔板 檔板的作用是加強(qiáng)攪拌強(qiáng)度，促使液體上下翻動(dòng)和控制流型，防止產(chǎn)生旋渦而降低混16 合與溶氧效 果 [4]。＝ kW ③計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率 Pg： Pg＝ 2 33 0 .3 90 .2 5 * 1 0 * ( )NDQP? kW 式中： PO－不通氣時(shí)的攪拌軸功率， P02 ==105 N－攪拌器轉(zhuǎn)速，為 80r/min D－攪拌器直徑 (cm)， D3 = 106= 106 Q－通風(fēng)量 (ml/min)，通風(fēng)比為 vvm=，取低限，如通風(fēng)量變大， Pg會(huì)小，為安全，現(xiàn)取 ，則： Q=400 106= 107 ＝ ( 710 ) ＝ Pg= 103 ( 105 106/)= ④求電機(jī)功率 P電 ： P 電 ＝ Pg247。 ①計(jì)算 Rem ： Rem ＝ 2 /ND ?? 式中： D －攪拌器直徑，為 N －攪拌器轉(zhuǎn)速，為 N ＝ ＝ (r/s) ? －醪液密度， ? ＝ 1050kg/ m3 ?－醪液粘度， ? ＝ 3?? N 平均溫差為： tttttm2121ln ??????? 35℃ ? 35℃ 15℃ ? 28℃ 20 7 14 代入得： mt? =? ? ? ?20 7 / ln 20 / 7 12 .4??℃ 對(duì)公稱體積 200 m3的發(fā)酵罐，每次放 4 罐，每罐實(shí)際裝液量為： 247。采用豎式列管換熱器。 （ 2）驗(yàn)算全容積 全V ： V’全 =V 簡(jiǎn) +2V 封 = 2D+(π 247。 =； 富裕量： () 247。 查表知公稱容積為 400 m3的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為 453m3，則： 13 每臺(tái)罐的產(chǎn)量為： 400 13% 95% 98%= 發(fā)酵罐所需個(gè)數(shù) = *24日 產(chǎn) 量 操 作 周 期每 臺(tái) 設(shè) 備 產(chǎn) 量= 43 75 24?= 取公稱容積 400 m3發(fā)酵罐 11 個(gè)； 每日投（放）罐次： 162247。 每天產(chǎn)純度為 %的檸檬酸 162t，每噸 100%的檸檬酸需糖液 m3； V 糖 = 162= 設(shè)發(fā)酵罐的填充系數(shù) ? 90%? ，則每天需要發(fā)酵罐的總?cè)莘e為 Vo(發(fā)酵周期為 48h）。 發(fā)酵罐容積和臺(tái)數(shù)的確定 （ 1）發(fā)酵初糖濃度： 由前面的計(jì)算可知，發(fā)酵液中檸檬酸的含量為 t/d，則根據(jù)： 6 12 6 6 8 7C H O C H O? 180 192 可計(jì)算出葡萄糖量為： 180247。其攪拌功率，比相同容積的通用發(fā)酵罐降低約 10%。選用這種發(fā)酵罐的 原因主要是：歷史悠久，資料齊全，在比擬放大方面積累了較豐富的成功經(jīng)驗(yàn)，成功率高。 h， 400 m3 的發(fā)酵罐一般裝料量為 360 m3（填充系數(shù)為 ），則 21QC)W tt? ?酵水（ = 6000 (28 15)???? =已知 25 m3的種子罐（填充系數(shù) ），裝料量為 m3 W 種子 = 6000 247。 ） 100%=% t —— 溫度，℃ 代入上式，得： C=（ %+ 35） =? 那么由此可得 D6為： D6= GC(t1t2)/(Iλ )η = （ 8535）247。 每罐滅菌時(shí)間 3h，輸料流量 247。 ） 100%=% 淀粉濃度為：（ 247。℃ )； 水的比熱容為 (kg 98%= 則日產(chǎn)總量為： 162+= 實(shí)際年產(chǎn)量為：食用檸檬酸量為： 162 300=48600t/a 副產(chǎn)物為： 300=993 t/a 總產(chǎn)量為： 49593 t/a （ 2）主要原料薯干用量 日耗量： 10－ 3 = 年耗量： 300= （ 3）根據(jù)以上計(jì)算，將物料衡算結(jié)果列于表 31。 300=即結(jié)晶液中檸檬酸的含量為： 162t/d 需精制液中檸檬酸含量為： 162247。 工藝計(jì)算 : 干物質(zhì)含量 B0=70%的薯干原料比熱容為 : 0C=1. 55 C 8 1 70% =2 .13 18k J / ( kg ? K)? ? ? ?（ ） 粉漿的干物質(zhì)濃度為 B1=% 7 液化醪的比熱容為： C1=B1C0+( B1)Cw =% +(%) =(kg =% 蒸煮直接蒸汽加熱 ,采用連續(xù)液化工藝 : 操作流程 : 混合后粉漿溫度為 50℃，應(yīng)用噴射液化器迅速使粉漿升溫至 100℃。 α 淀粉酶用量按 8u/g 原料計(jì)算；有： 103 8247。 =（ 1）生產(chǎn)無(wú)水檸檬酸的 總化學(xué)反應(yīng)式： 6 10 5 2 2 6 8 7 2( ) 3 / 2 2nC H O n H O n O n C H O n H O? ? ? ? 192 X 1000 6 （ 2）生產(chǎn) %無(wú)水檸檬酸所需的理論淀粉消耗量： X=1000（ 162247。 干燥與包裝 從離心機(jī)分離出來(lái)的濕檸檬酸晶粒被送到流化床干燥器，根據(jù)生產(chǎn)品種控制干燥空氣、溫度及冷卻空氣量進(jìn)行干燥，排空經(jīng)濕式旋風(fēng)分離器處理排放，干燥后的檸檬酸晶粒通過(guò)傳送裝置運(yùn)到篩選機(jī)，不合格顆粒被篩分出來(lái)，溶解后返回到結(jié)晶系統(tǒng)，檸檬酸成品進(jìn)行定量、包裝，存放 [11]。 精制工段 離子交換與脫色 檸檬酸液從暫貯灌 中泵送離交純化工序，經(jīng)由陽(yáng)離于交換塔，陰離子交換塔和活性炭脫色塔，離交脫色除去色澤及影響成品質(zhì)量加速設(shè)備腐蝕的陰陽(yáng)離子，陰陽(yáng)樹(shù)脂需經(jīng)過(guò)酸洗、堿洗再生處理，離交后的檸檬酸精制母液送入蒸發(fā)工序 [9]。 醪液處理工序 檸檬酸發(fā)酵完成后，應(yīng)即時(shí)進(jìn)行熱處理，以滅活發(fā)酵，絮凝蛋白、提高收率，為提高設(shè)備利用率，增設(shè)醪液貯罐，通過(guò)熱交換器，及時(shí)將醪液加熱至 80℃后進(jìn)入醪液熱貯罐，再經(jīng)泵壓入過(guò)濾機(jī)，除掉固形物及菌體殘?jiān)?，將清醪液泵入下道工?[7]。 發(fā)酵工序 由備料車(chē)間提供的經(jīng)連續(xù)滅菌并冷卻的料液，通過(guò)滅菌管道泵入已空消滅菌待料的發(fā)酵罐 (或種子罐 )，通過(guò)差壓法或零磅火焰倒種法，接入已培養(yǎng)好的檸檬酸菌種，在通風(fēng)、凈化 空氣 菌種 種子 發(fā)酵 消泡劑 過(guò)濾 廢渣處理 中和 鈣鹽 干燥 濕檸檬酸 純水 分離 次品回溶 蒸發(fā)結(jié)品 過(guò)濾 廢渣處理 酸解 酸液 活性炭 酸解液 離子交換處理 滅菌 配料 篩選 淀粉糖 4 攪拌情況下，進(jìn)行發(fā)酵或培養(yǎng)。然后進(jìn)入粗粉碎機(jī)，將薯干先軋成 1— 3cm 大小的小塊，以提高磨粉機(jī)的效率，便于物料的輸送。 生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)方法