【正文】 高壓蒸汽通過(guò)噴嘴，使噴射器的內(nèi)腔形成真空，混有а 淀粉酶的淀粉乳，在此力的引吸和泵的推動(dòng)力作用下，成薄膜狀進(jìn)入噴射器內(nèi)腔，隨即與蒸汽混合形成湍流，料溫劇升至 100~120℃，瞬間完成了糊化、液化，淀粉糊粘度迅速下降，形成流 體從噴射器下部出料口排至保溫系統(tǒng)，恒溫90℃維持 30~60min，達(dá)到需要的液化程度。 工藝流程 工藝參數(shù) A）調(diào)漿： 17176。 86%/2800179。 %=7kg CaCL2 用量： 2800179。 86%179。 %=% 濾渣產(chǎn)量（含水 70%廢珍珠巖）： 247。 24= 加水量為 1:， 每小時(shí)的粉漿量為： 1012（每小時(shí)投工業(yè)淀粉）179。 100%=% （ 3）粉漿比熱 C可按下式計(jì)算： C=COX/100+C 水（ 100X） /100 式中 CO—— 淀粉質(zhì)比熱容，取 （ kg179。 ()/100=(kg179。 = （ 2）日產(chǎn) 30%的糖化液為 68t/d，即 68/（糖液的相對(duì)密度） =179。 75%）179。填充系數(shù)為 75%，則所需糖化罐數(shù)為： {（ 50179。 90%）179。 6 噴射液化器 830m179。 2 1Cr18Mi9/BR20 糖化罐 50 m179。 2 FBMS/Y4481030 第四章 發(fā)酵車間 一、發(fā)酵工藝的選擇 工藝流程 菌種選擇 根據(jù)生產(chǎn)檸檬酸所用原料為玉米粉和選擇的工藝為深層液化發(fā)酵法，所以選用的菌種為黑曲霉 不但能利用淀粉，而且還對(duì)蛋白質(zhì)、纖維素、果膠物質(zhì)等 均有一定分解能力，性能粗放能在較高溫度下正常發(fā)酵，能適應(yīng)南方持續(xù)高溫天氣。 ②、在察氏培養(yǎng)基生長(zhǎng)較慢，菌落邊緣整齊，分生孢子梗短，分生孢子著生較密。直徑 50~72um。 ②耐藥性高濃度葡萄糖，能產(chǎn)生和分泌大量的酸性 a淀粉酶和酸化糖化酶。 ③能抗微量金屬離子，尤其能抗較高濃度的錳離子、鋅離子、銅離子。 ⑥在生長(zhǎng)，繁殖期，細(xì)胞內(nèi)具有較高水平的氨基酸、銨，即銨庫(kù)水平高。 ⑩具有很強(qiáng)的側(cè)系呼吸鏈活性，此側(cè)系呼吸鏈不產(chǎn)生 ATP。它是一個(gè)比較完善的流程，可適應(yīng)各種氣候條件，能充分地分離空氣中含有的水分和油霧，使 空氣再低的相對(duì)濕度下進(jìn)入過(guò)濾器，保證干過(guò)濾效率。將上述富集液點(diǎn)布于培養(yǎng)皿中的滅菌濾紙上，在 35~37℃下培養(yǎng)，待長(zhǎng)出菌落，挑到麥芽汁培養(yǎng)7~8d。 孢子直接接種的優(yōu)點(diǎn)： 孢子直接接種即所謂的一級(jí)接種工藝。 我國(guó)現(xiàn)用菌種，種子罐與發(fā)酵罐培養(yǎng)配方基本一致，一級(jí)接種從孢子開始一直處于同一生長(zhǎng)條件，生長(zhǎng)環(huán)境隨孢子的成長(zhǎng)而變化，即始終為菌體生長(zhǎng)創(chuàng)造一個(gè)有利的環(huán)境。同時(shí)節(jié)約了相應(yīng)設(shè)備的投資及能耗 。 檸檬酸生產(chǎn)菌的擴(kuò)大培養(yǎng)和種子質(zhì)量的要求 : (1)擴(kuò)培流程：國(guó)內(nèi)檸檬酸生產(chǎn)的菌種擴(kuò)大培養(yǎng)普遍采用 原種→斜面培養(yǎng)→三角麩曲培養(yǎng)→直接接入發(fā)酵罐發(fā)酵 （ 2）斜面菌種的培養(yǎng) :麥芽汁斜面制備，取麥芽粉加 4 倍質(zhì)量的水，在 55~60℃下保溫糖化 3h 左右，時(shí)常攪拌，以碘液檢查黃色為終點(diǎn)。 （ 3）麩曲三角瓶培養(yǎng) A、麩曲培養(yǎng) 取新鮮麩皮，用 60 目篩子去細(xì)粉，以減少常數(shù)含量。用 8層紗布封扎瓶口，在 表壓下滅菌 40~60min，趁熱搖散，冷卻至 35℃，培養(yǎng) 1d。待長(zhǎng)出的黑子孢子布滿豐盛后，即可使用。下床測(cè)定費(fèi) （ 4）孢子懸浮液的制備： 將上述符合質(zhì)量要求的三角瓶麩曲，在無(wú)菌操 作下，每瓶加入 500~600ml 無(wú)菌水，搖勻，切勿將棉塞打濕，在火焰下并美工或并入接種罐中。關(guān)于碳源的最適濃度，目前都認(rèn)為高糖濃度是檸檬酸發(fā)酵的一大特征。玉米培養(yǎng)基上 NH4NO3 是最好的氮源，在無(wú)機(jī)氮中，生理酸性氮比堿性氮好，這是因?yàn)樯硭嵝缘械匿@離子被利用后，使培養(yǎng)基變酸，可以使發(fā)酵中的黑曲霉生長(zhǎng)階段 結(jié)束，轉(zhuǎn)入產(chǎn)酸階段， pH 下降到較低水平有籃球檸檬酸的積累。 無(wú)機(jī)鹽：無(wú)機(jī)鹽是構(gòu)成微生物生命活動(dòng)不可缺少的物質(zhì)，在檸檬酸發(fā)酵中，有的構(gòu)成菌體，有的促進(jìn)代謝，有的促進(jìn)產(chǎn)酸，因此對(duì)黑曲霉的生長(zhǎng)和檸檬酸發(fā)酵具有重要的作用。 黑曲霉對(duì)無(wú)機(jī)鹽及微量元素的要求 要求 KH2PO4 含量 /% KCL 含量 MgSO4178。在正常情況下發(fā)酵過(guò)程中，發(fā)酵 24h 左右，草酸積累達(dá) %左右，隨著檸檬酸的積累， pH逐步下降，而草酸逐步被轉(zhuǎn)化，至發(fā)酵結(jié)束 時(shí)，總雜酸量為 5~7g/L。這時(shí)候會(huì)有少量的檸檬酸產(chǎn)生，但是由于發(fā)酵醪液固形物較多，原料成分繁雜，其中金屬離子含量較多， 緩沖作用大，再加上檸檬酸是三個(gè)羧基的有機(jī)酸。當(dāng)生物量過(guò)低，雖然溶氧較高，但檸檬酸的合成速度也較緩慢。當(dāng)發(fā)酵進(jìn)入產(chǎn)酸期只要有幾分鐘的缺氧時(shí)間，就會(huì)對(duì)發(fā)酵造成嚴(yán)重影響，甚至完全失敗。如事故發(fā)生在發(fā)酵液 pH＞ 時(shí)，恢復(fù)期較快，產(chǎn)酸稍 有影響，如發(fā)生在 pH小玉 時(shí)，恢復(fù)期會(huì)拖長(zhǎng)到 10 余小時(shí)，甚至難以恢復(fù)。通風(fēng)量過(guò)大菌體過(guò)早進(jìn)入衰亡期，也不利于 CO2 的固定，且動(dòng)力浪費(fèi)過(guò)多。 防、治染菌措施：解決發(fā)酵工業(yè)的染菌問題，不言而喻，應(yīng)以防為主。 （ 2） 搶救染病措施： ①細(xì)菌污染醪的處理：發(fā)酵前期污染細(xì)菌，可加大通風(fēng)量，使發(fā)酵迅速轉(zhuǎn)入產(chǎn)酸階段，當(dāng) pH下降至 以下時(shí)，細(xì)菌可被抑止或自溶死亡（含米曲霉菌）。 早期發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)基稍有異味而總糖消耗不多，最好把 pH 下調(diào)至 ~后，間接加熱至 90℃重新滅菌，一級(jí)接種繼續(xù)發(fā)酵。 ③污染曲霉及青霉的處理：如污染米曲霉，當(dāng) pH＜ 危害不大。25+2545} 247。12+ 解得： D= H= 橢圓封頭的體積： V=πD2（ hb+D247。 (2105)=24mm 查表得，封頭重量為： 3128kg 內(nèi)壓圓筒厚度： δ=PDi247。1000） =708m 查表得，鋼管的重量為 列管的重量為 7264kg 200m3lCr18Ni9 的發(fā)酵罐體重 7264kg lCr18Ni9 的比熱容 (),用 蒸汽滅菌，使發(fā)酵罐在 下，由 20℃ 升到 125℃ ，其蒸氣量為： （ 42597+7264） （ 12520） 247。(2718125)=236kg （ 4）罐壁附著洗滌水升溫的蒸氣消耗： 2391000（ 12520） 247。24=四、水平衡 培養(yǎng)液冷卻水量 120℃ 熱料通過(guò)與生料交換，降至 95℃ ，再用冷水冷到 50℃ ，冷卻水由 20℃ 升到 50℃ ，計(jì)算冷卻水量（ W） : W=20390 （ 9550 ）247。 Q=[(30%(%+37%)247。2] =68924618kj 菌體燃燒熱： Q=[5%247。24=五、連消器的確定（根據(jù)最大流量定） 連消器的直徑計(jì)算： 發(fā)酵車間每批要連消的培養(yǎng)液為 m3 ，連消時(shí)間為 3h,培養(yǎng)液在塔中線速 度u=d=(4V/) 式中 v 為培養(yǎng)基流量 m3 /s U為培養(yǎng)液在器中的線速度 m/s 連消器的高計(jì)算： H=U*τ=25= 式中： τ為培養(yǎng)液在塔中停留時(shí)間 25s 六、維持罐的確定（根據(jù)最大流量定 ） 維持罐容積 V總 =（ G*r） /60Φ=(10)/(6090%)=5? 式中： G 為培養(yǎng)基流量 ? /s r 為維持時(shí)間 min Φ 為充滿系數(shù)，取 90% 維持罐的直徑計(jì)算 設(shè) Ha=,則 V總 =（ JID2） /4*He=() /4=5? 七、 空氣過(guò)濾系統(tǒng)的確定 采用兩級(jí)冷氣、分離、加熱空氣除菌流程：粗過(guò)濾器 → 壓縮機(jī) → 貯罐 → 一級(jí)冷卻器 → 旋風(fēng)分離器 → 二級(jí)冷卻器 → 絲網(wǎng)分離器 → 加熱器 → 總過(guò)濾器 → 發(fā)酵罐、種子罐 第五章 提取車間 一、提取工藝的選擇 為了改革檸檬酸傳統(tǒng)的提取工藝，采用新型提取工藝是‘電滲析 —— 吸交法’代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝，吸附去除雜質(zhì)，濃縮成品。我國(guó)人將此工藝用于從檸檬酸發(fā)酵液中提取檸檬酸，但所得檸檬酸產(chǎn)品易炭化物含量較高，其含量?jī)H符合工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。每生產(chǎn) 1 噸檸檬酸，就需運(yùn)行 1 噸多碳酸鈣，運(yùn)出 2 噸多的膏狀硫酸鈣。 2 提高了檸檬酸的收得率 原‘鈣鹽法’提取工藝，由于工藝本身的缺憾，如中和時(shí)溶液中所含有的檸檬酸不能完全被中和或不能完全在短時(shí)間內(nèi)生成檸檬酸鈣而分離出來(lái)，提取收率不高，“中和酸解”收得率一般在 88%左右； 總提取收率最高在 %。新工藝副產(chǎn)品是硫酸銨 。 、降低了個(gè)人的勞動(dòng)強(qiáng)度 原“鈣鹽法”工藝半成品是固體檸檬酸鈣，需要工人從檸檬酸鈣抽濾槽中鏟出，送入檸檬酸分解罐，生成的硫酸鈣又需要從硫酸鈣抽濾槽中鏟出，運(yùn)送到垃圾場(chǎng)，耗費(fèi)大量人力、物力，特別是北方漫長(zhǎng)的冬季夜班卸渣困難。 （ 2）電滲析設(shè)備裝置： 電滲析機(jī)組大體上是由整流器、電滲析器、操作容器、泵、計(jì)量裝置和儀表等所組成。和弱堿性陰離子交換樹脂相比，強(qiáng)酸性陰離子交換樹脂對(duì)比檸檬酸性更強(qiáng)的硫酸、鹽酸、草酸等酸根陰離子的吸交更顯著， 而弱酸性陰離子交換樹脂對(duì) OH、檸檬酸根吸交更好，且洗脫亦容易。然后用堿（ NaOH或 NH4OH）解析和檸檬酸（或檸檬酸銨）液，再用陽(yáng)離子交換樹脂轉(zhuǎn)型獲得 純凈的檸檬酸液。 發(fā)酵液中的檸檬酸根離子在通過(guò)弱堿性 OH型離子交換柱時(shí)，其吸交過(guò)程為： （ 1） 檸檬酸根離子從溶液中向樹脂擴(kuò)散，并通過(guò)樹脂表面液膜或邊界層，到達(dá)樹脂表面： （ 2） 檸檬酸根離子樹脂表面向樹脂孔道中擴(kuò)散，并到達(dá)有效位置上（ OH位置上） （ 3） 在吸交點(diǎn)上，檸檬酸根離子和樹脂交換基團(tuán) RN(CH3)2+、 OH上的 OH離子進(jìn) 行吸交反應(yīng)； （ 4） OH離子從樹脂內(nèi)部擴(kuò)散到樹脂表面； （ 5） OH離子穿過(guò)樹脂表面進(jìn)入水溶液中。包圍樹脂的薄薄的液膜的厚度是假設(shè)的，無(wú)法直接測(cè)量，但從測(cè)量交換速度的試驗(yàn)中已證明確實(shí)存在此膜。而影 響離子擴(kuò)散的因素主要有： ① 溶液流速：膜擴(kuò)散隨溶液流過(guò)柱的速度（或靜態(tài)攪拌速度）的增加而增加，而粒內(nèi)擴(kuò)散基本不受流速或攪拌影響。一般樹脂交聯(lián)度增大，柱內(nèi)擴(kuò)散速度降低。 一般來(lái)說(shuō)被檸檬 酸根交換下為的 OH擴(kuò)散到溶液中，經(jīng)吸交后前期的流出液的 pH 較高，維持 pH8~，交換柱中可交換的 OH逐漸減少，流出液的 PH 也會(huì)逐漸下降。 （四）全離子減緩的化學(xué)反應(yīng)： 吸交反應(yīng)（入柱的檸檬酸發(fā)酵液的 左右） 3R— N(CH3)2OH+H3C6H5O7→ 3R— N(CH3)2C6H5O7+3H2O 洗脫反應(yīng) （ 1）堿洗脫（以 NaOH、 NH4OH 為洗脫劑） R— N(CH3)2C6H5O7+3NH4OH→ R— N(CH3)2OH+(NH4)3C6H5O7 （ 2）強(qiáng)酸洗脫（以 HCl、 H2SO4為洗脫劑） 3R— N(CH302C6H5O7+3HCl→ 3R— N(CH3)2Cl+H3C6H5O7 （ 3）熱水洗脫 3R— N(CH3)2C6H5O7+3H2O→ 3R— N(CH3)2OH+H3C6H5O7 轉(zhuǎn)型反應(yīng) 3RSO3H++(NH4)3C6H5O7→ 3RSO3NH4+H3C6H5O7 樹脂再生 （ 1）弱堿性 OH型陰離子交換樹脂吸交檸檬酸后，用堿液或熱水洗脫后恢復(fù)初始的 OH型，無(wú)需再生，連續(xù)使用。帶鈉電荷的 Cl、SO4草酸等有機(jī)雜酸根及部分 帶負(fù)電荷的色素，膠體物仍有可能和檸檬酸一起吸交。 用熱水洗脫，可省去酸堿，減少法郎，但檸檬酸濃度較低，且純度不高。但在離子遷移過(guò)程中非檸檬酸的其他陰離子如： SO4 Cl和其他有機(jī)雜酸以及因膜的孔隙作用而有少量的糖類物質(zhì)也伴隨著檸檬酸 根 (Ci3)一起進(jìn)入濃縮室而并未與檸檬酸分離。 ②啟動(dòng)料泵，調(diào)節(jié)流量 先打開操作箱上的淡水、濃水、極水與回流閥后，啟動(dòng)料泵，調(diào)節(jié)回流泵壓在 左右，在調(diào)節(jié)淡水、濃水至流量計(jì)所需要的刻度。通電后注意淡、濃水出現(xiàn)的變化情況，要隨時(shí)調(diào)節(jié)。但弱堿性 OH陰樹脂吸交檸檬酸后溶脹較大，為了延 長(zhǎng)樹脂的壽命，以逆流上柱為好。因此將發(fā)酵過(guò)濾液再經(jīng) DJ— 40 型或 PAC— 5 型微孔過(guò)濾機(jī)進(jìn)行復(fù)濾，除去在職和可溶性大分子蛋白質(zhì)膠體物質(zhì)，以防污染樹脂。使樹脂疏松、均勻，截面“不斷柱”，洗至 pH8~9 時(shí)備用。 上柱液流速的控制： 上柱流速的控制應(yīng)根據(jù)交換柱大小，上柱方式（ 正交換還是反交換等具體情況而定）根據(jù)實(shí)際操作，一般流速為 SV（單位時(shí)間通過(guò)每立方米樹脂液體體積），以 m3/（ m3*h）表示。天冷時(shí)，最好用溫?zé)o離子水沖洗。繼續(xù)通入無(wú)離子水，至堿液全部流出。洗脫時(shí)流出 pH 會(huì)逐步下降，當(dāng) pH 降至 時(shí)開始收集。 洗脫流速的控制： 一般說(shuō)洗脫流速要比上柱流速慢，使檸檬酸高峰集中，拖尾少。 (179。 710 kwh 式中 Wn年電能消耗量 Z全年產(chǎn)品總量 Wo 單位產(chǎn)品耗電量，味精廠一般為 4000—— 4200kw/t 查表選擇電站鍋爐型號(hào)為： 三、空氣站及空壓機(jī)的選擇及核算 全發(fā)酵車間有 5 臺(tái)發(fā)酵罐，沒臺(tái)裝液量為 150m179。 =179。 )=179。 (300179。 四、冷凍站的選擇 制冷記的選擇：發(fā)酵工廠普遍使用的制冷劑為氨，因?yàn)榘钡膯挝蝗莘e產(chǎn)冷量比較大，價(jià)格低廉