【文章內容簡介】 強的菌體，培養(yǎng)基組成以少含糖分，多含有機氮為主，培養(yǎng)條件從有利于長菌考慮。 二級種子 于種子罐中進行培養(yǎng)。為了獲得發(fā)酵所需要的足夠數量的菌體，在一級種子培養(yǎng)的基礎上進而擴大到種子罐的二級種子培養(yǎng)。種子罐容積大小取決于發(fā)酵罐大小和種量比例。 （ 9）發(fā)酵 好氧發(fā)酵 將 連消 后 的培養(yǎng)基 和經擴大培養(yǎng)的菌種引入經嚴格 滅菌的發(fā)酵罐。通入無菌空氣，進行好氧發(fā)酵?？刂茰囟龋?30— 40℃ pH： 。 厭氧發(fā)酵 當殘?zhí)墙抵良s 2%時，停止供氧，補充營養(yǎng)，使耐高滲壓酵母菌開始后期的厭氧發(fā)酵。當殘?zhí)菨舛冉档偷?%左右，即可終止發(fā)酵。整個發(fā)酵周期為 72小時。 （ 10） 絮凝 發(fā)酵結束后， 發(fā)酵液中除含有粒徑細小的酵母細胞和細胞碎片外，還含有蛋白質和其他膠狀物。這些雜質如不被分離，將會影響后續(xù)的甘油提取。用傳統(tǒng)過濾除菌法，效率低、勞動強度大，有時甚至出現過濾分離形成的粘膠狀濾餅堵塞濾布，使過 濾操作無法順利進行。用離心法除菌，盡管能夠取得預期的除菌效果，但設備投資大、能耗高，導致工廠生產成本過高。絮凝技術具有促使固形顆粒結合成團，容易沉降、過濾、離心、提高固液分離速度和液體澄清度等優(yōu)點。本設計采用 殼聚糖作為發(fā)酵液的絮凝劑。殼聚糖是一種陽離子聚電解質 ,對固體懸浮物有很好的凝聚作用 ,殼聚糖本身無毒性 ,所以可作為絮凝劑應用。絮凝條件：酸 17 性。絮凝劑濃度： 200mg/L。 [8] （ 11） 過濾 對經絮凝預處理的發(fā)酵液進行過濾，得濾液和酵母泥 副產品。酵母 泥 副產品經干燥后可用作飼料。 （ 12） 蒸發(fā)濃縮 對濾液進 行蒸發(fā)濃縮處理。一般采用減壓濃縮，真空度為 ，蒸發(fā)溫度為 65℃ 70℃ ，一般濃縮至 45— 50%左右 。 （ 13） 減壓蒸餾 對甘油進行提取。 將濃縮的甘油原液再經減壓蒸餾處理便可得成品甘油。在蒸餾過程中，首先根據沸點的不同，分別對乙醛、乙醇進行分餾處理并回收。收率分別為被蒸餾液的 1%。由于甘油與水的親和性能阻止乙醇和水進行共沸。因此，可以從混合物中 蒸餾出無水乙醇。蒸餾壓力一般為 ，溫度為 130℃158℃，最高不得高于 170℃ .在蒸餾過程中，要特別注意溫度的控制 。溫度過高 不但影響成品的質量，更為重要的是造成分解和聚合甘油的產生，從而降低了產率。經過此工序，可得含量 96%的甘油。 （ 14） 離交 甘油的純化。 稀甘油溶液粗品經離子交換法可制得純度較高的甘油。離子交換法比蒸餾法精制甘油可節(jié)約大量能源、降低成本；較蒸餾法減少甘油損失 40%；較蒸餾法制得的甘油質量高，因為免除了高溫對甘油易發(fā)生分解和聚合反應生成新的雜質的影響。離子交換法所使用的樹脂為苯乙烯與二乙烯苯共聚物再引入磺酸基團的強酸型（ 011 7 型）陽離子交換樹脂和強堿型（ 201 7 型）陰離子交換樹脂。其使用方法與離子交換水 處理方法相同。經離子交換樹脂處理后的甘油可除去 Ca2+、 Mg2+、 Pb+、 Fe2+、 SO4 Cl、 SiO32+和部分有機色素等雜質。 （ 15） 脫色 脫色是使甘油的灰分和色澤達到標準。于脫色缸內，將離交后甘油加熱至 80— 90℃左右，加入粉狀活性炭（食用級），其用量約為甘油重的 %，攪拌 1h— 2h，使活性炭盡可能吸附甘油中的雜質和色素。也可同時加入少量的硅藻土作為助濾劑，過濾，除去活性炭，即得精制甘油 ，收率為甘油發(fā)酵液的 7%— 10%。用過的活性炭用清水洗滌，含甘油 2%以下，進行蒸發(fā)回收，洗滌后的活性炭 經 18 700℃ — 800℃的活化后再用。 [9] （ 16） 甘油成品 執(zhí)行國家《 GB1320691》標準， 質量規(guī)格為 一等品的精甘油。 注： 防雜菌污染措施 ① 菌種培養(yǎng)過程中要對培養(yǎng)基滅菌采用 121℃ /15min， 留 意排空氣和維持壓力的時間，如果三角瓶培養(yǎng)液不新鮮，雜菌較多，滅菌時間要延長到 20min。 ② 超凈接種臺、接種室、培養(yǎng)箱、搖床室等要定期用紫外燈或甲醛熏蒸進行滅菌。接種時，要穿潔凈工作服、帶工作帽和口罩，嚴格按無菌操作規(guī)范程序進行。 ③ 在整個發(fā)酵過程中，菌種培養(yǎng)是基礎，搖瓶發(fā)酵液中只要有極少數雜菌，也會導致種 子罐培養(yǎng)菌種的失敗。因此，在三角瓶取樣鏡檢時，除小心仔細外，要多取幾個樣品進行檢驗，做到萬無一失。 ④ 發(fā)酵液料液采用薄板換熱器進行連續(xù)滅菌。 ⑤ 空氣系統(tǒng)和發(fā)酵系統(tǒng)的徹底滅菌是保證發(fā)酵成功的先決條件之一。發(fā)酵前，采用對整系統(tǒng)進行一次性滅菌蒸汽 121℃ /h。 全面考慮閥門、死角和彎頭等部位，保證滅菌的效果。 ⑥ 接種時除了保證菌種絕對無雜菌污染外，在接種口的外管道被取下棉紗套后，一定要用酒精燃燒 10— 15min，保證絕對無菌時才能接種。 ⑦ 甘油發(fā)酵過程中，發(fā)酵罐一般維持 — 的正壓，這樣可以防止外界雜 菌對發(fā)酵系統(tǒng)的侵入。 停電時， 20— 30min 后整個空氣供應系統(tǒng)和發(fā)酵系統(tǒng)的壓力降到零，加之發(fā)酵罐溫度（ 31℃）和空氣壓縮機系統(tǒng)溫度較高，發(fā)酵罐系統(tǒng)的軸封 和閥門等有一定的空隙，停電時產生負壓，外界空氣侵入發(fā)酵系統(tǒng)，使發(fā)酵失敗。因此，本設計甘油廠采用雙電源供電，并自備應急發(fā)電機，以保證發(fā)酵的順利進行。 [10] 本工藝流程特點： 原料簡單，工藝流程短，物料循環(huán)使用，生產效率高。 物料衡算 （采用倒推法） 19 根據設計任務，甘油的年生產能力為 5000 噸 /年（質量分數為 98%甘油），折算為 100%（質量分數，以下同）則甘油年生產能力為 4900 噸 /年。 全年 365 天，除去大、中修理及放假等共 45 天。則 年工作日 = 365－ 45 =320 天 每晝夜生產能力為： 4900247。 320 = 噸 /天（ 100%甘油） 本發(fā)酵屬于間歇生產過程，發(fā)酵周期為 3 天，加上前后處理時間 1 天，每個生產過程周期 平均 為 4 天。 即全年生產 320247。 4=80 個周期。 每個生產周期生產能力為： 4 = 噸 /周期（ 100%甘油） 每晝夜 24 小時連續(xù)生產，則每小時生產能力為： 1000 247。 24=638kg/h（ 100%甘油） 以此作為物料衡算的基準。 (1)脫色 過濾 經活性炭脫色過濾后，用過的活性炭用清水洗滌，含甘油 2%以下（取 %） 。根據資料，活性炭加入量約為甘油重的 %，助濾劑硅藻土加入量為甘油重的1%。 成品精甘油 （ 98%甘油） 輸出量 =638247。 =651kg/h 精甘油 （ 98%甘油） 輸入量 =651247。 =過濾掉甘油量 （ 98%甘油） ==（經蒸發(fā)可回收） 活性炭加入量 ： =硅藻土 加入量 ： =(2)離子交換柱 經過減壓蒸餾后的 96%甘油經離子交換樹脂柱 精制成 98%的甘油。則， 精甘油（ 98%甘油）輸出量： 粗甘油 （ 96%甘油） 進入量： ( ) 247。 =其中 Ca2+、 Mg2+、 Pb+、 Fe2+、 SO4 Cl、 SiO32+和部分有機色素等雜質為： 輸出量： = 20 (3)減壓蒸餾塔 經減壓濃縮至 45— 50%左右的甘油（ 取中間值 48%）經減壓蒸餾至 96%的甘油。 蒸餾收率為 90%， 則 ： 粗甘油（ 96%甘油）輸出量： 稀甘油 （ 48%甘油） 輸入量： （ 247。 ） 247。 =由于分別對乙醛、乙醇進行分餾處理并回收，收率分別為被蒸餾液的 1%。則： 乙醇輸出量 = 1%=乙醛輸出量 = 1%=蒸餾出 甘油 水 ==(4)減壓濃縮塔 根據實際經驗，甘油發(fā)酵液經絮凝過濾 后，可得到 %左右的甘油（取%）。經減壓濃縮至 48%甘油。 稀甘油（ 48%甘油）輸出量： 過濾后甘油液（ %甘油）輸入量： 247。 =濃縮出水的量為： = /h (5)絮凝過濾 發(fā)酵液甘油含量為 %， 經絮凝后過濾， 過濾后可得到 %左右的甘油。過濾損失甘油 %。參考文獻知，絮凝劑加入濃度為 200mg/L，約為發(fā)酵液的%。 過濾后甘油液（ %甘油）輸出量： 發(fā)酵液（含 %甘油）輸入量： 247。 247。 =5708kg/h 過濾損失掉甘油量（含 %甘油）： 5708 =過濾后酵母泥（含殘余糖分、酵母和其他固形物等）輸出量： =1510kg/h 絮凝劑加入量： 5708 =（ 6） 發(fā)酵罐 根據生產經驗， 發(fā)酵用耐高滲壓酵母菌 （采用 ICM15 酵母菌） 接種量為 物料總量的 %。 葡萄糖起始發(fā)酵濃度為 25%，發(fā)酵完成后殘?zhí)菨舛葹?%。 糖 21 到甘油轉化率一般為 45%左右（取 45%），理論轉化率 51%。 發(fā)酵液（含 %甘油）輸出量： 5708kg/h 葡萄糖液（ 25%）輸入量： 5708 247。 247。 =ICM15酵母菌 接種量為： =（ 7） 配料罐 脫色過濾后的葡萄糖溶液（ 約為 %） 進入配料罐 配制為濃度為 25%左右的發(fā)酵料液。同時加入尿素 %，含磷總量約為 80 微克 /毫升的玉米漿 %。 葡萄糖液（ 25%）輸出量： 脫色過濾 后的葡萄糖溶液（約為 %）輸入量： 247。 =尿素輸入量： %=13kg/h 玉米漿輸入量： %=配料水的輸入量 約 為： =（ 8） 脫色過濾 糖化后中溶液中葡萄糖濃度 %， DE 值為 98%。加入干物質 %硅藻土作為助濾劑， 經過濾為 %葡萄糖溶液。 脫色用活性炭添加量約為葡萄糖重的%設過濾損失葡萄糖 %。 過濾后葡萄糖溶液（ %）輸出量為： 糖化后葡萄糖液（ %）輸入量為： 247。 247。 =過濾損失葡萄糖液（ %）量為 =過濾掉淀粉渣等不溶性 物質量為 =由 公式 %1 0 0?? 干物質含量還原糖含量DE 干物質含量 =247。 100%=% 硅藻土 的加入量為： = 22 脫色用活性炭添加量約為葡萄糖重的 % 即活性炭用量為： =（ 9） 淀粉轉糖 根據生產經 驗，調降階段淀粉加水調成 34%— 40%淀粉乳（取 36%）， 加入淀粉干重 ‰耐高溫α 淀粉酶（液化酶）和淀粉干重 1%的葡萄糖淀粉酶（糖化酶）， 經雙酶法制成葡萄糖溶液（ %）。 淀粉轉化糖實際 收 率為 105%— 108%（取106%），理論 收 率為 111%。 淀粉轉化率可達 98%。 糖化后葡萄糖液（ %葡萄糖 ）輸出量為： 淀粉 乳（ 36%淀粉 ）的輸入量為 ： 247。 247。 247。 =未轉化的淀粉（ 36%淀粉）量為 ： =耐高溫α 淀粉酶（液化酶）輸入量 = =葡萄糖淀粉酶（糖化酶）輸入量 = =（ 10） 淀粉 調漿 根據產品信息，工業(yè)淀粉水分含量為 13%— 14%（取中間值 %） ，于調漿罐中調成 34%— 40%淀粉乳（ 36%淀粉）。 淀粉乳（ 36%淀粉）的輸出量為： 工業(yè)淀粉（含水 %）的輸入量為： 247。（ ） =調漿用水量為： =（ 11） 原料 — 產物 工業(yè)淀粉（含水 %）的輸入量為： 產品甘油（ 98%甘油）的輸出量為： 638247。 =651kg/h 原料：產物 =： 651= 即年生產 5000 噸甘油（ 98%甘油）用工業(yè)淀粉（含水 %） 14100 噸。 考慮到實際生產過程中，各處理步驟都會有一定的產品損失。 為保證足夠生產量，實際生產中原料：產物取 3:1，即年生產 5000 噸甘油（ 98%甘油）用工業(yè)淀粉（含水 %） 15000 噸。 物料衡算匯總列表 23 淀粉發(fā)酵 年產 5000 噸的甘 油物料衡算 見下表 （ 1）物料輸入表 表 年產 5000 噸的 甘 油 物料輸入表 物料名稱 物料量 /噸 周期 物料量 /噸 工業(yè) 淀粉 調漿水 液化酶 糖化酶 配料水 尿素 玉米漿 ICM15 酵母菌 絮凝劑 活性炭 硅藻土 （ 2） 物料輸出表 表 年產 5000 噸的甘油物料輸出表 物料名稱 周期物料輸出量 /噸 物料輸出量 /噸 98%甘油 5000 無水酒精 乙醛 淀粉渣 酵母泥 水、電、 煤 的用量計算 [11] （ 1） 水的計算 根據查閱各種資料知 ，生產 1t 甘 油過程中調漿、 配料 、設備容器清洗、鍋爐用水及衛(wèi)生用水等約消耗水資源 192t。年產量 5000 噸甘 油則需消耗水 1925000=96 萬噸 。 （ 2） 電的計算 24 根據查閱各種資料知，生產 1t 甘油過程中各種動力耗電、生活用電等方面約耗電 2020 度。則年產量 5000 噸甘油則需消耗電 2020 5000=1000 萬 度 。 （ 3） 煤 的計算 甘油 發(fā)酵過程中 煤 的使用主要是 供熱 、 鍋爐蒸汽等方面 。根據資料及經驗，生產 1t 甘 油約耗 煤 。則年產 5000 噸甘油需耗煤 5000= 萬噸 熱量衡算 本工藝發(fā)酵溫度為 30— 40℃ ，經連消后進入發(fā)酵罐的料液約為 35℃ 。 海南省年平均氣溫 27℃，夏季最高溫度 36℃，對發(fā)酵影響不是很大。 本工藝設計熱量衡算主要在 蒸汽噴射液化