【正文】 t m =﹙ Δt 1－ Δt 2﹚／ ln﹙ Δt 1247。其示意圖如圖所示 該攪拌器的各部分尺寸與罐徑 D 有一定比例關(guān)系 ： 攪拌器葉徑 Di = D／ 3 = 4247。 μ —— 醪液粘度， μ=10 3N = 1. 58179。=179。 Q ﹚ (kW ) 式中 ： P 0—— 不通風(fēng)時(shí)攪拌軸功率（ kW） P0 178。 D 5ρ 式中 ： Np—— 在湍流攪拌狀態(tài)時(shí)其值為常數(shù) N—— 攪拌轉(zhuǎn)速， N=95r/min=D—— 攪拌器直徑， D= ρ —— 醪液密度， ρ=1050kg/m 179。 ﹚ 2/3=95 r/min 攪拌軸功率的計(jì)算 淀粉水解糖液低濃度細(xì)菌醪，可視為牛頓流體 計(jì)算 Rem Re m = D 178。﹙ 500 8﹚ = m 178。1 247。也有的廠家使用氣流干燥技術(shù)，生產(chǎn)量大，干燥速度快，干燥時(shí)間短，但干燥過程對(duì)味精光澤和外 形有影響，同時(shí)廠房建筑要求較高，這樣均不如振動(dòng)式干燥床應(yīng)用效果更好些 12 精生產(chǎn)流程 第三章 物料衡算 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)指標(biāo) 指標(biāo)名稱 單位 指標(biāo)數(shù) 指標(biāo)名稱 單位 指標(biāo)數(shù) 生產(chǎn)規(guī)模 t/a 8000 發(fā)酵初唐 Kg/m3 150 生產(chǎn)方法 中糖發(fā)酵，一次等電點(diǎn)提取 發(fā)酵周期 h 40 年生產(chǎn)數(shù) d/a 300 淀粉糖化轉(zhuǎn)化率 % 98 產(chǎn)品日產(chǎn)量 t/d 27 糖酸轉(zhuǎn)化率 % 56 產(chǎn)品質(zhì)量 純度 99% 谷氨酸提取率 % 92 倒灌率 % 味精對(duì)谷氨酸的精制率 % 112 主要原材料質(zhì)量指標(biāo) 原料淀粉的含量 86% 13 二級(jí)種子培養(yǎng)基（ g/L） 種子培養(yǎng)基 ：水解糖 25，糖蜜 20，玉米漿 10， MgSo4 , K2HPO4 1,尿素 ，消泡劑 發(fā)酵培養(yǎng)基（ g/L） 發(fā)酵培養(yǎng)基 ：水解糖 15，糖蜜 3，玉米漿 2， MgSo4 ,KCl ,Na2HPO4 ,尿素 40，消泡劑 谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算 首先計(jì)算生產(chǎn) 1000kg，純度為 99%的味精需消耗用的原輔材料及其他物料量 發(fā)酵液量 V 1 V 1 =1000/(150*56%*92%*%*112%) =(m 3 ) =( m 3) 式中： 150－ → 發(fā)酵培養(yǎng)基的初糖濃度（ Kg/m 3 ） 52%－ → 糖酸轉(zhuǎn)化率 90%－ → 谷氨酸提取率 %－ → 除去倒灌 %后的發(fā)酵成功率 112%－ → 味精對(duì)谷氨酸 的精制產(chǎn)率 發(fā)酵液配制需水解糖量 G 1 以純糖算： G 1 =V1 *150=*150=（ Kg） 二級(jí)種液量 V 2 V 2 =2%*V 1 =*=（ m 3 ） 二級(jí)種子培養(yǎng)液所需水解糖量 G 2 G 2 =25 V 2 =25*=（ Kg） 式中 25－ → 二級(jí)種液含糖量（ kg/m 3 ） 生產(chǎn) 1000Kg100%味精需水解糖總量 G 為 G=G1+G2=（ Kg） 耗用淀粉原料量 理論上， 100kg 淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄糖量為 111kg，故理論上耗用的淀粉量為 G 淀粉 為： G 淀粉 =G/（ 86%*98%*111%） =1868 kg 式中 86%－ → 淀粉原料含純淀粉量 98%－ → 淀粉糖轉(zhuǎn)化率 尿素耗用量 二級(jí)種液耗尿素量為 G 3 =*G2 =*=（ kg） 發(fā)酵培養(yǎng) 基耗尿素為 G 4 = 40*G1 =40*=（ kg） 故共耗尿素量為 : G 尿素 = G 3 +G 4 =（ kg） 甘蔗糖蜜 G 用量 二級(jí)種液耗用糖蜜量 G 5 =20* V 2 =20*=（ kg） 發(fā)酵培養(yǎng)基耗糖蜜量 G 6 = 3*V1 = 3*=（ kg） G 糖蜜 =G 5 +G 6 =（ kg） 氯化鉀耗量 G kcl G kcl =*V 1 =*=（ kg） 磷酸氫二鈉（ Na 2 HPO4 發(fā)酵開始 0~8h 或 0~10h，此段時(shí)間細(xì)胞主要是長(zhǎng)菌型細(xì)胞，細(xì)胞渡過適應(yīng)期 開始繁殖，很快進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，菌體大量繁殖， OD 直線增長(zhǎng)， 耗糖加快、代 謝旺盛，溫度上升，產(chǎn)生 CO 2 ，此時(shí) 8~16h 或 10~18h，此階段的細(xì)胞為轉(zhuǎn)移期細(xì)胞，生物素含量有 “ 豐富轉(zhuǎn)向貧乏 ” ，細(xì)胞開始伸長(zhǎng)、膨大，細(xì)胞形態(tài)急劇變化，由長(zhǎng)菌型細(xì)胞轉(zhuǎn)化成產(chǎn)酸型細(xì)胞；菌體細(xì)胞數(shù)量在此階段達(dá)到最大值，并保持穩(wěn) 定； 8~12h 的△ OD 反映有細(xì)胞數(shù)量增加， 12h 以后的 △ OD 主要是細(xì)胞繼續(xù)伸長(zhǎng)膨大的反映，此階段要完成谷氨酸非積累型向谷氨酸積累型細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，是非常重要的，此階段通風(fēng)量達(dá)到最大值， OD 達(dá)到最大值并保持穩(wěn)定，放熱也達(dá)最大 值，開始產(chǎn)酸并逐漸加快產(chǎn)酸；一般來說，加大通風(fēng)量對(duì)菌體細(xì)胞伸長(zhǎng)、膨大有 促進(jìn)作用。泡沫控制 ： 在谷氨酸發(fā)酵中 ， 由于通氣攪拌與菌體代謝產(chǎn)生的二氧化碳，使培養(yǎng)液產(chǎn)生大量泡沫。故谷氨酸發(fā)酵在正常情況下，為了保證足夠的氮源，滿足谷氨酸合成的需要，發(fā)酵前期控制 pH 值 7． 5左右，發(fā)酵中期 pH 值 7． 2左右，發(fā)酵后期 pH 值 7． 0，在將近放罐時(shí)，為了后工序提取谷氨酸， pH 值 ~ 為好。 發(fā)酵條件的控制 谷氨酸發(fā)酵過程可分為三個(gè)階段，長(zhǎng)菌階段、長(zhǎng)菌型細(xì)胞向產(chǎn)酸型細(xì)胞的轉(zhuǎn)移階段與產(chǎn)酸階段。 10 谷氨酸的發(fā)酵與控制 以淀粉、大米水解糖為原料，發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸的基本要素，是采用優(yōu)良的菌株和控制合適的環(huán)境條件。如果糖分過多，菌體代 謝活動(dòng)旺盛，產(chǎn)生有機(jī) 酸 ，使 pH 降低，菌種容易衰老。 菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)就是要為每次發(fā)酵提供相當(dāng)數(shù)量的代謝旺盛的種子。 在配料罐內(nèi)， 調(diào)節(jié) 粉漿乳，用 Na2 CO3 調(diào)至 pH ~，并加入 %~%氯化鈣，作為淀粉酶的保護(hù)劑和激活劑，最后加入耐高溫 α 淀粉酶 ,淀粉料液攪拌均勻后用泵把粉漿打入噴射液化器，在噴射器中粉漿和蒸汽直接相遇，出料溫度 95~105℃ 。連續(xù)進(jìn)出料液法：設(shè)備要求簡(jiǎn)單，一般在開口的裝有小攪拌器的液化管的液化鍋中進(jìn)行。 現(xiàn)國(guó)內(nèi)許多味精廠采用的雙酶法制糖工藝。酸酶法工藝主要是將淀粉乳先用 α — 淀粉酶液化，然后用酸水解成葡萄糖的工藝。目前水解淀粉的方法有：酸解法，酸酶法，酶酸法和雙酶法。非糧淀粉原料主要指甜菜或甘蔗蜜糖、醋酸、乙醇、正烷烴等 。廢氣的處理 ： 大氣污染源主要是鍋爐房燃燒煤炭時(shí)釋放出來的 CO2 及生產(chǎn)中的原料氨氣，輔料 HCl， H2SO 4 副產(chǎn)物 H2S 等有害氣體，不能直接排入大氣層，需要經(jīng)過相關(guān)處理后，使有害氣體排放量低于國(guó)家最高允許排放濃度。距開發(fā)區(qū)中心區(qū)約12 公里 即北 良港 ，在裝卸、轉(zhuǎn) 運(yùn)、倉儲(chǔ)、計(jì)量、檢驗(yàn)及糧情監(jiān)測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，是迄今世界上最為先進(jìn)，規(guī)模最為龐大，功能最齊全的現(xiàn)代化散糧進(jìn)出口港之一 。工廠生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品品種的確定，要適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的要求，要考慮資金來源，建廠地址、時(shí)間、三廢綜合利用等條件，并適當(dāng)留有發(fā)展余地。廢液制酵母已 有成功經(jīng)驗(yàn)，要推廣應(yīng)用。改進(jìn)發(fā)酵工藝，提高發(fā)酵水平 ， 采用高生物素添加青霉素流加糖工藝，重量大 ， 生物素豐富，菌體生長(zhǎng)快，添加青霉素后，產(chǎn)算快，產(chǎn)算高，周期短。現(xiàn)狀近年來，由于國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策不斷地調(diào)整、清潔生產(chǎn)及排污標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施和科技水平不斷的提升，使得味精的生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量都得到了不斷的完善。年發(fā)展速度達(dá)到 %。又能參 與腦蛋白質(zhì)代謝和糖代謝，促進(jìn)氧化過程，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常活動(dòng)起良好的 作用。此外還含有少量食鹽、水分、脂肪、糖、鐵、磷等物質(zhì)。它是既能增加人們的食欲，又能提供一 定營(yíng)養(yǎng)的家常調(diào)味品。 我國(guó)味精工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)味精 產(chǎn)業(yè)的 產(chǎn)量發(fā)展很快， 1985 年為 1975 年的 倍，而 1990 年為 1980 年的八倍。發(fā)酵法制造味精的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步較大 ， 尤其近幾年進(jìn)展更快，無論菌種還是工藝方法及裝備水平都在逐步縮小與國(guó)際間的差距。發(fā)酵罐的大型化、自動(dòng)化，達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)水平，提高效率，降低動(dòng)力消 耗和操作費(fèi)用。 跳出單一產(chǎn)品模式，開發(fā)多種類產(chǎn)品，提高企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力 。設(shè)計(jì)工作應(yīng)加強(qiáng)計(jì)劃性，各階段工作要有明確的進(jìn)度 。水源和電力供應(yīng)都充足 ， 大連開發(fā)區(qū)內(nèi)供電自給有余，電網(wǎng)與東北電網(wǎng)相聯(lián)，華能大連電廠年供給量140 萬 KW，開發(fā)區(qū)熱電廠兩座，年供給量共 萬 KW。廢渣粉塵 及處理 ： 味精廠的廢渣來自于鍋爐爐灰渣、粉煤灰和發(fā)酵后的渣，前者可以用于鋪路和做建筑保溫材料，后者可售出做飼料。盤磨機(jī)廣泛用于磨碎大米、玉米、豆類等物料，而錘式粉碎機(jī)應(yīng)用于薯干等脆性原料的中碎和細(xì)碎作用，輥式粉碎機(jī)主要用于粒狀物料的中碎和細(xì)碎。采用酸解法生產(chǎn)的糖液，一般 DE 值只 90%左右。雙酶法 ， 也稱酶解法， 它是通過淀粉酶液化和糖化酶糖化將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖的工藝。 淀粉的液化 淀粉液化的方法很多，有間歇液化法、連續(xù)進(jìn)出料液法、噴射液化法、分段液化法等。連續(xù)噴射法：是利用噴射器將蒸汽直接噴射入淀粉乳薄層，在短時(shí)間 內(nèi)達(dá)到要求的溫度，經(jīng)層流罐保溫、再經(jīng)滅酶，使之迅速完成淀粉的糊化、液化。 然后料液經(jīng)板式換熱器冷卻至 70℃ 以下，進(jìn)入糖化罐。種子擴(kuò)大培養(yǎng)是指將 保存在砂土 管、冷凍干燥管中處于休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后 ， 再經(jīng)過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。溶解氧 ： 長(zhǎng)菌階段對(duì)氧的要求比發(fā)酵時(shí)低，溶氧水平過高，抑制長(zhǎng)菌 。由此可見谷氨酸發(fā)酵 是 一個(gè)復(fù)雜的生化過程。發(fā)酵產(chǎn)酸的最適溫度為 3438℃ 。一般一級(jí)種子種齡 9 — 12 小時(shí)，二級(jí)種子種齡 7— 8 小時(shí)。排氣 ： CO 2控制 ， 谷氨 酸發(fā)酵在菌體呼吸充足時(shí)顯示最大產(chǎn)量，必須供給菌體充足氧氣，氧的滿足程度要求達(dá)到 11 制二氧化碳 13％左右，發(fā)酵開始 45 小時(shí)排氣中 ， 二氧化碳迅速由 0 升至 13％以上，此時(shí)應(yīng)加大通風(fēng) ， 以保持在 13％；小于 13％ 時(shí)，降低通風(fēng)。這個(gè)生產(chǎn)過程稱為“ 制造味精 ” ，精制得到的味精稱為 “ 散味精 ” 。 具體計(jì)算結(jié)果如表 物料名稱 生產(chǎn) 1t 味精 100%的物料量 8000t/a 味精 生產(chǎn)的物料量 每日物料量 發(fā)酵液（ m 3） 92880 二級(jí)種液 （ m 3） 1840 發(fā)酵水解用糖 （ kg） 13933600 二級(jí)種用糖（ kg） 46800 水解糖總量（ kg） 13980240 淀粉用量 （ kg） 1868 14944000 尿素（ kg） 3721680 糖蜜（ kg） 315440 氯化鉀（ kg） 111440 磷酸二氫鈉（ kg） 148640 硫酸鎂（ kg） 37920 消泡劑 （ kg） 37600 玉米漿（ kg） 204160 谷氨酸（ kg） 7142720 15 第四章 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 發(fā)酵車間設(shè)備選型 發(fā)酵罐 谷氨酸發(fā)酵屬于好氣性，因此采用機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐進(jìn)行生產(chǎn)。= 118； 解方程得： D=， 取 D=4m H=2D=8m； 查表可得 封頭高： H 封 = ha + hb = 1000+50=1050(mm ) 驗(yàn)算全容積 V 全 ： V‘ 全 = V 筒 + 2V 封 = + + = m 179。 Δt 2﹚ Δt m =﹙ 12－ 5﹚247。 3= (m )， 取 d=（ m） 葉寬 B = = 1. 3 = (m ) 弧長(zhǎng) l = = 1. 3 = (m ) 底距 C= D／ 3 = 4247。s/m 178。 1. 35 1050 = 71900 W = 72 kW 兩擋攪拌： P0 = 2 P039。10 6=10 6 Q—— 通風(fēng)量（ ml/min），設(shè)通風(fēng)比 VVm=～ ，取低限，如通風(fēng)量變大，Pg 會(huì)小，為安全。247。 = 106 ＞104視為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù) Np= 計(jì)算不通氣時(shí)的攪拌軸功率 P0 P0 = N P N 179。 D 2﹚ 2/3 = 110 ﹙ 247。） 換熱面積 F= Q／ K tm = 6000 247。 采用豎式 列管 換熱器，取經(jīng)驗(yàn)值 K=500 kJ/(m 179。4 0300247。 味精的干燥過程，國(guó)內(nèi)許多廠家還采用箱式烘房干燥，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資低，但操作條件差，生產(chǎn)效率低，不適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的要求。菌體形態(tài)變化與 OD 的變化 ： OD 值是谷氨酸發(fā)酵過程中菌數(shù)多少，菌體大小和發(fā)酵液色素深淺的綜合表 示。目前國(guó)內(nèi)一次低中糖發(fā)酵，接種量為 1％ 2％ 左右；應(yīng)加大接種量到 10％左右為好，尤其是采用高生物素添加青霉素流加糖的發(fā)酵工藝時(shí)，更要加大接種量，以達(dá)到高產(chǎn)酸、高轉(zhuǎn)化率、高設(shè)備利用率及控制發(fā)酵周期在 3032 小時(shí)的目的。發(fā)酵前期若 pH 值偏低 ， 菌體生長(zhǎng)旺盛，消耗營(yíng)養(yǎng)成分快，菌體轉(zhuǎn)正常代謝，繁殖菌體而不產(chǎn)酸；若 pH 值過高，抑制菌體生長(zhǎng) ， 糖代謝緩慢，發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)。