【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 C 水 ： 水的 比熱容 kJ/(kg K) 得 : 粉漿比熱 C= 247。 100+ (100 ) 247。 100= kJ/(kg K) 每小時(shí)蒸汽用量：由公式： D=GC（ T1T2） 247。 （Ｉ－λ） 得 D= 3 .62 （ 10550） 247。 （ 2738 442） = kg/h 滅酶時(shí)將液化液由 105℃加熱至 115℃，在 115℃時(shí)，λ為 485KJ/kg； 由公式 D=GC（ T1T2） 247。 （Ｉ－λ）， 得： D 滅 = 3. 62 （ 115105） 247。 （ 2738485） =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 以上兩項(xiàng)合計(jì)，平均量為： +=高峰用量： +=每日用量： 24=（糖化液滅酶通過板式換熱器在液化液降溫時(shí)實(shí)現(xiàn)，無需蒸汽） 15 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)到不用蒸汽的目的。 交換器流程設(shè)計(jì)為： 液 化 料糖 化 終 了 液降 溫 后液 化 料滅 酶 后糖 化 料1 2 降 溫 后糖 化 料糖 化 罐中 和 脫色 罐冷 卻 水 進(jìn)冷 卻水 出冷 卻 塔圖中 2為螺旋式熱交換器 上圖中 的工藝 可以實(shí)現(xiàn) 如下結(jié)果 ：經(jīng)過閃蒸后的液化料液溫度為 95－ 100℃ ，糖化終了料液溫度為 55－ 60℃ 。一方面液化料進(jìn)入糖化罐需要降溫（從 95－ 100℃降到 55－ 60℃ ）。另一方面糖化 終了料液需要升溫滅酶（溫度從 55－ 60℃ 升到 80－ 85℃ ）。所以可以用一臺(tái)交換器實(shí)現(xiàn)熱的交換，而不需要外加能源。 （二）水平衡計(jì)算 配料用水量：日投淀粉 ，加水比 1: = 液化液冷卻用水（使用二次水） 液化液滅酶后，溫度達(dá) 115℃，用糖化液降至 85℃（糖化液滅酶），然后用水降溫，有85℃降至 60℃。冷卻水進(jìn)水溫度為 20℃，出水溫度為 58℃，需冷卻水量： W=（ +） （ 8560） 247。 （（ 5820） ） = 糖化工序熱量衡算 日產(chǎn) 300g/L 糖液 ，即 247。 = 30h，其中糖化時(shí)間為 25h，糖化罐 100m3， 裝填系數(shù)為 75%，需糖化罐： 247。（ 100 75%）（ 30247。 24） =，取 7臺(tái) 使用板式換熱器，使糖化液（經(jīng)滅酶后）由 85℃降至 60℃。使用二次水，冷卻水進(jìn)水溫度為 20℃，出水溫度為 50℃，平均用水量： （ +） （ 8560）247。（（ 5020） ） =要求 2h把 75 m3糖液冷卻至 60℃，高峰用水量： 16 247。（ +） 75000 247。 2=每日糖化罐同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)： 25247。 30= 罐 每日冷卻水用量： 2 = 17 第五章 發(fā)酵車間 工藝流程： 葡萄糖液 配料罐 定容罐 定容罐 配料罐 液氨 二級(jí)種子罐 蒸汽混合器 實(shí)消 維持罐 降溫 換熱器 斜面 一級(jí)種子 培養(yǎng) 發(fā)酵罐 2. 工藝簡(jiǎn)述 1）糖化車間制備的糖化液和其他營(yíng)養(yǎng)成分 ：工業(yè)淀粉、 生物素等按要求配制成培養(yǎng)基，定容。經(jīng)連消系統(tǒng)滅菌，降溫至接種溫度后進(jìn)行接種。 2）接種：菌種先經(jīng)過一級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)，再經(jīng)過二級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)后菌種量達(dá)到要求后再進(jìn)入發(fā)酵罐進(jìn)行接種，發(fā)酵。 3）發(fā)酵時(shí)間為 32h，輔助時(shí)間為 8h，發(fā)酵過程中通過流加液氨控制 pH，通過冷卻系統(tǒng)（冷卻 塔和冷機(jī)）控制溫度，流加糖液控制殘?zhí)橇浚ㄟ^無菌空氣控制通氣量 。 4）發(fā)酵結(jié)束后，經(jīng)泵進(jìn)入發(fā)酵液貯罐，供提取車間用。殘?zhí)橇靠刂圃?－ 。 3. 空氣制備：空氣進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮，溫度升高，壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油進(jìn)入壓縮空氣中形成油霧，需進(jìn)行冷卻，大部分的水，油結(jié)成顆粒較大，濃度較高的霧粒，冷卻后又會(huì)析出大量的冷卻水，先用棉花過濾除油霧和冷凝水， 再 用膜過濾器進(jìn)行除菌，提高空氣的無菌程度，制備的壓縮空氣供發(fā)酵和培養(yǎng)種子， 分別進(jìn)入發(fā)酵罐和種子罐。 一般采用以下流程制備無菌空氣： 1234567891 0 采用黃色短桿菌 T613菌株，由于該菌株較其他菌株的性能粗放，并能在較高的溫度下正常發(fā)酵， 全國(guó) 各廠普遍用于生產(chǎn)，是目前生產(chǎn)上使用較廣的一 種 優(yōu)良菌株。 1） 形態(tài)： 消泡劑 高濃度糖液 液氨 消泡劑 水 無機(jī)鹽 糖蜜 玉米漿 純維生素 消泡劑 水 無機(jī)鹽 糖蜜 玉米漿 純維生素 18 T613 菌株細(xì)胞典型的短，兩端鈍圓，大小為（ ~） x（ ~）微米，屬革蘭氏陽性菌，不形成芽孢而且不運(yùn)動(dòng)。 ： ㈠ 普通肉汁瓊脂斜面：劃線培養(yǎng) 24小時(shí)，呈中度生 長(zhǎng)，菌苔線狀隆起，沒黃色，隨培養(yǎng)時(shí)間而顏色加深，表面濕潤(rùn)光滑，有光澤，不透明，不產(chǎn)生色素?cái)U(kuò)散。 ㈡ 肉汁瓊脂斜面：菌落圓形，黃色，表面光滑，邊緣整齊。 ： ⑴溫度： 26～ 37℃生長(zhǎng)良好，發(fā)酵時(shí)能耐較高溫度，發(fā)酵前期溫度達(dá) 32～ 34℃，發(fā)酵后期達(dá) 36～ 40℃，產(chǎn)酸理想。 ⑵ PH： PH 6～ 8，生長(zhǎng)良好， PH 5較弱， PH 4或 PH 11均可能生長(zhǎng)。 ⑶對(duì)氧要求：好氧或兼性厭氧。 ⑷其他特征：脲酶活力強(qiáng)，需生物素作為生長(zhǎng)因子但不需促進(jìn)因子，對(duì)于氯化銨，硫酸銨，磷酸銨，尿素 均能利用，在 5%NaCL的肉汁培養(yǎng)基中生長(zhǎng)良好。在含 2%尿素的普通肉汁瓊脂培養(yǎng)基上生長(zhǎng)良好，淀粉可水解。過氧化氫酶屬于陽性，可產(chǎn)生硫化氫和吲哚， VP 試驗(yàn)呈陽性反應(yīng)。脲酶反應(yīng)呈強(qiáng)陽性，液氨濃度 %：能強(qiáng)烈利用醋酸產(chǎn) L谷氨酸，產(chǎn)率在 5%以上，對(duì)醋酸轉(zhuǎn)化率為 50%以上。 c. 菌種選擇、分純，保存 （ 1）選菌： 通過誘變劑進(jìn)行育種，篩選優(yōu)良菌種。 （ 2）分離純化： 分兩步操作：第一步進(jìn)行平板劃線分離：第 2步挑選菌落，移接于試管斜面培養(yǎng)基上，分別用三角瓶進(jìn)行搖瓶發(fā)酵試驗(yàn)（初篩，復(fù)篩），比較產(chǎn)酸，選擇產(chǎn)酸高的菌 株供生產(chǎn)使用。 （ 3）保藏： 菌種移接于斜面后，于 31℃ 下培養(yǎng) 20~24h，待長(zhǎng)滿黑褐色孢子后，放在 2~4℃冰箱中保藏，此法可保藏 1~2 個(gè)月。如果要長(zhǎng)期保藏則必須定期進(jìn)行移種或采用沙土罐等載體吸附法進(jìn)行菌種長(zhǎng)期保藏。 擴(kuò)培流程：斜面菌種 一級(jí)種子搖床培養(yǎng) 二級(jí)種子培養(yǎng) 發(fā)酵大罐 菌種室 發(fā)酵車間 1） 斜面菌種的培養(yǎng)： 斜面培養(yǎng)基必須有利于菌種生長(zhǎng) ,以多含有機(jī)氮而不含或少含糖為原則 。 斜面菌種要求絕對(duì)純 ,不得混有任何雜菌和噬菌種 ,培養(yǎng)條件應(yīng)有利于菌種繁殖 。 (1)斜面培養(yǎng)基組成 葡萄糖 % 蛋白胨 % 牛肉膏 % 氯化鈉 % 瓊脂 ~% ~（傳代和保藏斜面不加葡萄糖） (2)培養(yǎng)條件 谷氨酸斜面菌種一般在 30~32℃ 培養(yǎng) 18～ ，要仔細(xì)觀察菌苔生長(zhǎng)情況、菌苔顏色和邊緣等特征，確認(rèn)正常后存入冰箱備用。 2） 一級(jí)種子培養(yǎng) ： 一級(jí)種子接著的目的在于大量繁殖活力強(qiáng)的菌體，培養(yǎng)基組成應(yīng)以少含糖分、多含有機(jī)氮為主，培養(yǎng)條件從有利于菌體生長(zhǎng)考慮。 (1)培養(yǎng)基組成 葡萄糖 % 尿素 % 硫酸鎂 % 磷酸氫二鉀 % 玉米漿 ~%（按質(zhì)增減） 硫酸亞鐵，硫酸錳各 2ppm （培養(yǎng)基成分可因菌種不同酌情增減） (2)培養(yǎng)條件 200mL培養(yǎng)基 19 、頻率 100次 /min左右的往復(fù)式搖床上振蕩 32~330C振蕩培養(yǎng) 9~10h。 (3)一級(jí)種子質(zhì)量要求 種齡 9~10h； pH凈增 OD650值 ；殘?zhí)亲笥遥粺o噬菌體污染；鏡檢要求菌體生長(zhǎng)均勻、粗壯，排列整齊，革蘭氏陽性反應(yīng)。 (4)通常將每批培養(yǎng)好的一級(jí)種子液取樣倒雙層平板進(jìn)行染菌檢查，以便生產(chǎn)跟蹤分析，為下批一級(jí)種子培養(yǎng)的預(yù)防染菌工作提供參考。 3） 二級(jí)種子培養(yǎng) (1)培養(yǎng)基組成 玉米漿 ~% 水解糖 % 磷酸氫二鉀 % 尿素 % 硫酸鎂 % 二價(jià)鐵離子 2mg/l (2)培養(yǎng)條件 接種量： % 培養(yǎng)溫度： 31~330C 攪拌轉(zhuǎn)速：攪拌轉(zhuǎn)速 150r/min，通風(fēng)量為 ~（ m3/min） 培養(yǎng)時(shí)間：培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)短根據(jù)生產(chǎn)中采用的培養(yǎng)工藝與培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分及濃度而定。采用流加液氨作為氮源的工藝，只要生物素的濃度和殘留的葡萄 糖 濃度足夠，可適當(dāng)延長(zhǎng)培養(yǎng)時(shí)間，以爭(zhēng)取更大菌體濃度，有利于提高二級(jí)種子量，目前生產(chǎn)上通常在 10~14小時(shí)。 培養(yǎng) pH ：一般控制 pH ~，初始 pH 左右，在培養(yǎng)過程中通過流加液氨來維持 pH ~，同時(shí)供給菌體生長(zhǎng)所需的氮源，通常在培養(yǎng)基 殘?zhí)墙档椭?～ %時(shí)結(jié)束培養(yǎng)。 (3)二級(jí)種子的質(zhì)量要求 種齡：視培養(yǎng)工藝而定，一般在 10h以上； OD值：視培養(yǎng)工藝而定 ，一般凈增 pH ： ； 殘?zhí)牵?% ； 噬菌體檢查：無； 鏡檢：菌體生長(zhǎng)均勻、粗壯，排列整齊，革蘭氏陽性反應(yīng)。 1） 培養(yǎng)基： （ 1） 碳源：采用淀粉水解糖液作為碳源，根據(jù)發(fā)酵初糖要求配制成為適當(dāng)葡萄糖含量的培養(yǎng)基。由于滅菌過程中蒸汽冷凝水和接種后成熟種子液的加入，會(huì)使培養(yǎng)基的各成分濃度降低，所以，在培養(yǎng)基配制時(shí)，應(yīng)充分 使培養(yǎng)基在定容后的葡萄糖含量適當(dāng)并能滿足發(fā)酵初糖濃度的要求。根據(jù)流加糖液是高濃度的糖液，為了避免淀粉水濃縮出來的糖液不再特意滅菌，對(duì)發(fā)酵無影響，且可明顯減少葡萄糖液的加熱損失。 （ 2） 氮源：氮源是合成菌體蛋白質(zhì)、核酸等含氮物質(zhì)和合成谷氨酸氨基的來源。谷氨酸的碳氮比為 100：（ 13~30）， 當(dāng)碳氮比在 100： 11 以上才開始累積谷氨酸。碳氮比對(duì)谷氨酸發(fā)酵的影響很大，一般情況下，發(fā)酵工序生產(chǎn) 1t 谷氨酸耗用液氨量是 260~300kg. 玉米漿 、 生物素和液氨是本設(shè)計(jì)的主要氮源 . （ 3） 無機(jī)鹽 ： ① 磷酸鹽：磷是某些蛋白 質(zhì)和核酸的組成成分，參與一系列的代謝反應(yīng)， ADP、 ATP 是重要的能量傳遞者。微生物對(duì)于磷的需要量一般為 ~② 硫酸鎂：鎂是某些細(xì)菌和葉綠素的組成成分，它的離子狀態(tài)是許多重要的酶的激活劑。 20 如果鎂離子含量太少，就會(huì)影響基質(zhì)的氧化。一般革蘭氏陽性菌對(duì) Mg2+的最低要求量是 25mg/L。 ③ 鉀鹽 ： 它是許多酶的激活劑。菌體生長(zhǎng)需 K+約為 ~，谷氨酸生成需 K+約~。 ④ 微量元素 ： 錳是某些酶的激活劑， 羧化反應(yīng)必需酶。 （ 4） 生長(zhǎng)因子 ： 凡是微生物生長(zhǎng) 不可缺少的微量的有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、 維生素等均稱為生長(zhǎng)因子。本設(shè)計(jì)采用純生物素、玉米漿、糖蜜三者作為谷氨酸發(fā)酵用生物素，具體比列要視情況而調(diào)整。 為了保證連續(xù)滅菌時(shí)每批發(fā)酵液定容體積準(zhǔn)確，將配料水與培養(yǎng)基料液分別單獨(dú)進(jìn)行滅菌再混合。 滅菌采用生熟料用交換器互換流程， 可以大大降低蒸汽和冷卻水用量。具體料液循環(huán)見下： 定 容 罐維 持 罐1 ＃ 交換 器2 ＃ 交換 器蒸 汽冷 卻 水 箱冷 卻 水 塔去 發(fā) 酵 罐 發(fā)酵罐發(fā)酵條