【正文】 酸發(fā)酵業(yè)生產(chǎn)、發(fā)展概況之后，通過分析、比較，初步確定了設計方案。 硫酸銨貯罐 按前計算，硫酸銨總量按對接種量質量比 %，得硫酸銨用量： G=， 流加硫酸銨溶液為 40%，最終重度為 5kg/m3。 （ 3）排料實踐復核：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，流國物料因管徑較原料計算結果大，則相應流速比為： P=Q/FV= 102247。 （ 2 ） +0. 5= 選取 11mm 厚不銹耐酸鋼。 24+ 2 = 則管筒體部分液深為：（ V 總 V 封 ） /S 截 =（ ） 247。 ①求最高熱負荷下的好水量 W：21()QW Cp t t? ?總 式中： Q 總 每 1 m3醪液在發(fā)酵最旺盛時， 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。＝ kW ③計算通風時的軸功率 Pg： Pg＝ 2 33 0 .3 90 .2 5 * 1 0 * ( )NDQP? kW 式中： PO－不通氣時的攪拌軸功率， P02 ==105 N－攪拌器轉速，為 80r/min D－攪拌器直徑 (cm)， D3 = 106= 106 Q－通風量 (ml/min)，通風比為 vvm=，取低限，如通風量變大， Pg會小，為安全，現(xiàn)取 ，則： Q=400 106= 107 ＝ ( 710 ) ＝ Pg= 103 ( 105 106/)= ④求電機功率 P電 ： P 電 ＝ Pg247。 平均溫差為： tttttm2121ln ??????? 35℃ ? 35℃ 15℃ ? 28℃ 20 7 14 代入得： mt? =? ? ? ?20 7 / ln 20 / 7 12 .4??℃ 對公稱體積 200 m3的發(fā)酵罐，每次放 4 罐，每罐實際裝液量為： 247。 （ 2）驗算全容積 全V ： V’全 =V 簡 +2V 封 = 2D+(π 247。 查表知公稱容積為 400 m3的發(fā)酵罐，總容積為 453m3，則： 13 每臺罐的產(chǎn)量為： 400 13% 95% 98%= 發(fā)酵罐所需個數(shù) = *24日 產(chǎn) 量 操 作 周 期每 臺 設 備 產(chǎn) 量= 43 75 24?= 取公稱容積 400 m3發(fā)酵罐 11 個； 每日投（放）罐次： 162247。 發(fā)酵罐容積和臺數(shù)的確定 （ 1）發(fā)酵初糖濃度： 由前面的計算可知，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 可計算出葡萄糖量為： 180247。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，成功率高。 ） 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。 ） 100%=% 淀粉濃度為：（ 247。 98%= 則日產(chǎn)總量為： 162+= 實際年產(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)以上計算，將物料衡算結果列于表 31。 工藝計算 : 干物質含量 B0=70%的薯干原料比熱容為 : 0C=1. 55 C 8 1 70% =2 .13 18k J / ( kg ? K)? ? ? ?（ ） 粉漿的干物質濃度為 B1=% 7 液化醪的比熱容為： C1=B1C0+( B1)Cw =% +(%) =(kg α 淀粉酶用量按 8u/g 原料計算；有： 103 8247。 干燥與包裝 從離心機分離出來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行干燥，排空經(jīng)濕式旋風分離器處理排放，干燥后的檸檬酸晶粒通過傳送裝置運到篩選機，不合格顆粒被篩分出來，溶解后返回到結晶系統(tǒng)，檸檬酸成品進行定量、包裝，存放 [11]。 醪液處理工序 檸檬酸發(fā)酵完成后，應即時進行熱處理，以滅活發(fā)酵，絮凝蛋白、提高收率，為提高設備利用率，增設醪液貯罐，通過熱交換器，及時將醪液加熱至 80℃后進入醪液熱貯罐，再經(jīng)泵壓入過濾機，除掉固形物及菌體殘渣，將清醪液泵入下道工序 [7]。然后進入粗粉碎機，將薯干先軋成 1— 3cm 大小的小塊，以提高磨粉機的效率，便于物料的輸送。全國有近 90 家檸檬酸生產(chǎn)企業(yè)，年生產(chǎn)能力達近 50萬噸，占世界總量的 40%多。 1893 年德國微生物學者 Wehmer 發(fā)現(xiàn)一種青霉能夠積累檸檬酸，但未能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 檸檬酸在化學技術上可作化學分析用試劑，用作實驗試劑、色譜分析試劑及生化試劑；用作 絡合劑 ，掩蔽劑；用以配制 緩沖溶液 。Aspergillus 。薯干原料中含有鐵、鎂、鉀、鈣等的無機鹽，選用的黑曲霉 C0527 對這些成分不敏感 ,故不必對原料做這方面的預處理。薯干原料中的蛋白質可作為氮源供菌體生長。 deep aerobic fermentation。 檸檬酸具有宜人風味、高的水溶性和強的金屬螯合力，長 期以來占據(jù)食用酸味劑 70%左右的市場份額，除可口可樂和純果汁以外，幾乎所有的飲料（包括固體和液體）都使用檸檬酸 作為酸味劑，通常的添加量為 %%（ m/m）。直到 20 世紀初，檸檬酸主要是從檸檬中提取產(chǎn)量很低，主要應用于食品工業(yè)和洗滌劑，主要產(chǎn)地 以意大利的西西里島為主。在 20 世紀 80 年代，由于出口的需要，我國的檸檬酸生產(chǎn)發(fā)展速度，已成為世界上檸檬酸生產(chǎn)量最大的國家。 圖 11 檸檬酸生產(chǎn)工藝流程示意圖 操作工藝 原料的處理 根據(jù)發(fā)酵的要求，對薯干原料，采用直接粉碎、磨粉、調漿、液化、連續(xù)滅菌的處理方法；以薯干原料生產(chǎn)時，根據(jù)我國薯干粗料的特征，發(fā)酵工藝要求將薯干從平倉運至備料車間，經(jīng)過磁選裝置除去原料中含鐵雜質，以保護設備。在發(fā)酵或培種過程的定期檢測中，若發(fā)現(xiàn)異常情況，如染菌等，應針對具體情況及時處理，對中、前期染菌，可加大種量形成主菌群生長優(yōu)勢，或及時罐實消，補入適當營養(yǎng)源重新接種發(fā)酵；后期時可加強監(jiān)控，提前放罐；對倒罐等應予滅菌排放處理，并認真查找原因，進一步 強化滅菌操作中的各個環(huán)節(jié) [5]。以確定產(chǎn)品 (一水產(chǎn)品或無水產(chǎn)品 )，再經(jīng)分離將檸檬酸晶粒從液相中分離出來，液相 (母液 )在分離后分別放至各級母液貯罐，根據(jù)其雜質離交濃 度情況，送往重新蒸發(fā)式回流到前工序處理提純，晶體送往干燥機 [10]。 70%= （ 5） α 淀粉酶的消耗量：應用酶活力為 20210u/g 的 α 淀粉酶使淀粉液化。 調漿及液化滅菌時產(chǎn)生的泡沫可用少量泡敵消泡。 （ 1）檸檬酸成品 日產(chǎn)食用 % 無水檸檬酸量為 ，取整數(shù)為 162t 日產(chǎn)副產(chǎn)品為： 162 2%247。℃ ) 由前面的計算可知，日耗薯干粉量為 日耗淀粉量為 日耗薯干漿量為 則日耗調漿用水量為： = t/d 日耗淀粉漿量為： +=淀粉 漿中含水量為：（ 247。 10 加熱發(fā)酵醪所用的蒸汽量 D6： 檸檬酸水溶液的比熱容可按下式近似計算： C=( +) 式中： —— 比熱容 kJ/kg?℃ ω —— 檸檬酸質量分數(shù)， ω =（ 247。 表 34 發(fā)酵車間無菌空氣用量衡算表 設備 名稱 單罐每小時用氣量 (m3/h) 單罐每日用 氣量 (m3/d) 每罐每年用 氣量 (m3/a) 年總用 氣量 m3/a 發(fā)酵罐 311040 3421440 種子罐 77760 855360 總用量 54 1296 388800 4276800 發(fā)酵罐的選型 當前，我國檸檬酸發(fā)酵占統(tǒng)治地位的發(fā)酵罐仍是機械渦輪攪拌通風發(fā)酵罐，即通常所說的通用罐。 現(xiàn)以此類發(fā)酵罐進行設計選型。 90%= （ 3）發(fā)酵罐個數(shù)的確定： 現(xiàn)選擇公稱容積為 400m3的六彎葉機械攪拌通風發(fā)酵罐為例，則需要發(fā)酵罐的個數(shù)為1N 。 24 D3 2＝ 460 解方程得： D＝ （ m） 取 D=， H=2D=； 根 據(jù) 《 發(fā)酵 工 廠設 計概 論 》通 用 發(fā)酵 罐 系數(shù) 表 ，查 得 封頭 高為 H 封 ＝ha+hb==1250+50=1300(mm)?！?)。＝ 1050＝ 四檔功率則為： PO＝ 4 PO180。 （ 4）冷卻管布置 豎式蛇管冷卻裝置。設發(fā)酵 罐內(nèi)附件占有體積為 1m3，則總占有體積： V 總 =V 液 +V 容 +V 附件 =++1= 由前可知， V 封頭 =п D3/24+ = 247。 D— 發(fā)酵罐內(nèi)徑， 6300mm [? ]— 不銹耐酸鋼的許用應力； φ — 焊封系數(shù)，由 D=5000mm800mm，雙面對接焊局部探傷，取 φ =； C 壁厚附加量； C=C1+C2+C3 其中： C1 鋼板負偏量，視鋼板厚度查表確定，其范圍為 ，取 C1= C2為腐蝕余量， 單面腐蝕取 1mm，雙面對接焊局部探傷，取 C2=0 C3加工減薄量，對冷加工 C3=0，熱加工封頭 C3=So 10%，現(xiàn)取 C3=0 C=+0+0= 則： S= 6300247。 (273+20)= Ff=Q/V=取風速 V=25m/s，則風管直徑： D 氣 = F= =，取無縫鋼管 Φ 133 4 工藝要求。 24=1164， D= 取整 D=9m，則 H=2D=18m， V 實 = 93+ 93=V1，滿足要求。 其他設備都作為輔助設備要根據(jù)生產(chǎn)能力，按物料衡算結果進行選型。每天培養(yǎng)基滅菌用蒸汽量為 ，檸檬酸水溶液的比熱容為 kJ/kg K?