【正文】 下跌，比細胞裂解所造成的 OD 下 降可早 24 小時，這樣就可以幫助我們及早采取措施防治噬菌體的感染，以減少損失。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。發(fā)酵開始 0~8h 或 0~10h，此段時間細胞主要是長菌型細胞，細胞渡過適應期 開始繁殖，很快進入對數(shù)生長期，菌體大量繁殖， OD 直線增長， 耗糖加快、代 謝旺盛，溫度上升，產(chǎn)生 CO 2 ，此時 8~16h 或 10~18h，此階段的細胞為轉移期細胞，生物素含量有 “ 豐富轉向貧乏 ” ，細胞開始伸長、膨大，細胞形態(tài)急劇變化，由長菌型細胞轉化成產(chǎn)酸型細胞；菌體細胞數(shù)量在此階段達到最大值，并保持穩(wěn) 定； 8~12h 的△ OD 反映有細胞數(shù)量增加， 12h 以后的 △ OD 主要是細胞繼續(xù)伸長膨大的反映，此階段要完成谷氨酸非積累型向谷氨酸積累型細胞的轉移，是非常重要的，此階段通風量達到最大值， OD 達到最大值并保持穩(wěn)定，放熱也達最大 值，開始產(chǎn)酸并逐漸加快產(chǎn)酸；一般來說，加大通風量對菌體細胞伸長、膨大有 促進作用。發(fā)酵 16~30h 或 18~32h，此階段為產(chǎn)酸細胞，菌體細胞完成谷氨酸非積累型向谷氨酸積累型細胞的轉化后，細胞形態(tài)幾乎都伸長、膨大，伸長拉大 2~4 倍，細胞邊緣大量積累谷氨酸，耗糖、耗氨與產(chǎn)酸相適應，產(chǎn)酸、產(chǎn)酸速率轉化率達最高值；發(fā)酵后期細胞較長，多呈現(xiàn)有 橫隔的多節(jié)細胞，產(chǎn)酸高，轉化率告示尤甚；后期逐步降風，當 RG 降到 1%，根據(jù)發(fā)酵情況，可將風量降到最低，以 促進中間產(chǎn)物轉化為谷氨酸。 谷氨酸的提取 從谷氨酸發(fā)酵液中提取谷氨酸制成味精要經(jīng)過以下工藝過程：谷氨酸加水溶解，用碳酸鈉或氫氧化鈉中和，經(jīng)脫水，除鐵、鈣、鎂等離子，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮、結晶、分離、干燥、篩選等單元操作，得到高純度的晶體粉末或粉末味精。這個生產(chǎn)過程稱為“ 制造味精 ” ，精制得到的味精稱為 “ 散味精 ” 。 谷氨酸制取味精及味精成品加工 精制車間加工的谷氨酸產(chǎn)品為谷氨酸單鈉，即味精。粗品經(jīng) 提純、加工、包裝，得到成品。味精中和液的脫色過程，除使用碳柱外 ， 還可使用離子交換柱，利用離子交換 樹脂的吸附色素。 味精的干燥過程，國內(nèi)許多廠家還采用箱式烘房干燥，設備簡單，投資低，但操作條件差，生產(chǎn)效率低，不適應大規(guī)模生產(chǎn)的要求。也有的廠家使用氣流干燥技術，生產(chǎn)量大，干燥速度快，干燥時間短，但干燥過程對味精光澤和外 形有影響，同時廠房建筑要求較高，這樣均不如振動式干燥床應用效果更好些 12 精生產(chǎn)流程 第三章 物料衡算 工藝技術指標及基礎指標 指標名稱 單位 指標數(shù) 指標名稱 單位 指標數(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，一次等電點提取 發(fā)酵周期 h 40 年生產(chǎn)數(shù) d/a 300 淀粉糖化轉化率 % 98 產(chǎn)品日產(chǎn)量 t/d 27 糖酸轉化率 % 56 產(chǎn)品質(zhì)量 純度 99% 谷氨酸提取率 % 92 倒灌率 % 味精對谷氨酸的精制率 % 112 主要原材料質(zhì)量指標 原料淀粉的含量 86% 13 二級種子培養(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） 二級種液量 V 2 V 2 =2%*V 1 =*=（ m 3 ） 二級種子培養(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%－ → 淀粉糖轉化率 尿素耗用量 二級種液耗尿素量為 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 7H 2 O）耗量為 G 7 14 G 7 =*V1 =（ kg） 硫酸鎂（ MgSO4 7H 2 O）耗量為 G 8 G 8 =*V 2 =*=（ kg） 消泡劑耗用量 G 11 二級種液耗用糖蜜量 G 9 =* V 1 =*=（ kg） 發(fā)酵培養(yǎng)基耗糖蜜量 G 10 = *V2 = *=（ kg） G 11 = G 9 + G 10 =+=（ kg） 谷氨酸理論量 G 12 G12=G1*56%（ %） = （ kg） 實際生產(chǎn)的谷氨酸（提取率 92%） G 13 為： G 13 =G12 *92%=（ kg） 玉米漿用量 G 15 二級種液耗用糖蜜量 G 13 =10* V 1 =10*=（ kg） 發(fā)酵培養(yǎng)基耗糖蜜量 G 14 = 2*V2 = 2*=（ kg） G 15 = G 3 + G 14 =+=（ kg） 年產(chǎn) 8000 噸味精廠發(fā)酵車間的物料衡算結果 由上述生產(chǎn) 1000kg 味精（ 100%純度）的物料結果，可求得 8000t/a 味精發(fā)酵車間的物料平衡計算。 具體計算結果如表 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 二級種液 （ m 3） 1840 發(fā)酵水解用糖 （ kg） 13933600 二級種用糖（ 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 設備設計與選型 發(fā)酵車間設備選型 發(fā)酵罐 谷氨酸發(fā)酵屬于好氣性，因此采用機械渦輪攪拌通風發(fā)酵罐進行生產(chǎn)。利用機械攪拌，主要能使空氣和發(fā)酵液充分混合，提高發(fā)酵液的溶解氧，供微生物生長、繁殖和代謝的需求。 發(fā)酵罐容積的確定 選用 100m3罐 生產(chǎn)能力的計算 每天生產(chǎn) 99%純度的味精 27t，谷 氨酸的發(fā)酵周期為 40h（包括發(fā)酵罐清洗、 滅菌、進出物料等輔助操作時間），則每天需糖液體積為 V 糖。每噸 100%的味精 需發(fā)酵液 m3 V 糖 ＝ 2799%= m3 設發(fā)酵罐的填充系數(shù) ф=7 5%；則每天需要發(fā)酵罐的總體積為 V 0 （發(fā)酵周期為 40h） Vα =*48/2/40= V 0= Vα σ /24φ =*40/(24*)= m3 發(fā)酵罐個數(shù)的確定 公稱體積為 100m3的發(fā)酵罐，總體積 為 V 總 為 118m3 N 1 = V 0σ /V 總 24φ = 4 0/(24**118) = 個 即 N 1 =8 取公稱體積為 100m3發(fā)酵罐 8 個，留 1 個備用 實際產(chǎn)量驗算： 118 5 824247。4 0300247。1 247。99%= （ t/a） 富裕量： （ 8000） /8000 =21%， 能滿足產(chǎn)量要求 主要尺寸的計算 取高徑比 H： D=2： 1 V 全 = V 筒 + 2V 封 = 118 m 3 則有 : V 全 = D 2 2 D + π 2247。 24D179。= 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 ) 驗算全容積 V 全 ： V‘ 全 = V 筒 + 2V 封 = + + = m 179。 V 全 =V’ 全 ， 符合設計要求，可行 16 冷卻面積的計算 對谷氨酸發(fā)酵，每 1m 發(fā)酵液、每 1h 傳給冷卻器的最大熱量約為 6000kJ/(m 179。h) 。 采用豎式 列管 換熱器，取經(jīng)驗值 K=500 kJ/(m 179。h ℃ ) 平均溫差 Δt m： Δt m =﹙ Δt 1－ Δt 2﹚／ ln﹙ Δt 1247。 Δt 2﹚ Δt m =﹙ 12－ 5﹚247。 ln﹙ 12247。 5） =8℃ 對公稱容量 100 m 179。的發(fā)酵罐，每天裝 5 罐 ， 每罐實際裝液量為 V 液 =（ m 179。） 換熱面積 F= Q／ K tm = 6000 247。﹙ 500 8﹚ = m 178。 攪拌器計算 選用六彎葉渦輪攪拌器。其示意圖如圖所示 該攪拌器的各部分尺寸與罐徑 D 有一定比例關系 ： 攪拌器葉徑 Di = D／ 3 = 4247。 3= (m )， 取 d=（ m） 葉寬 B = = 1. 3 = (m ) 弧長 l = = 1. 3 = (m ) 底距 C= D／ 3 = 4247。 3= (m ) 盤踞 d i = Di = 1. 3 = (m ) 葉弦長 L = Di = 1. 3 =(m ) 葉距 Y=D=4（ m） 彎葉板厚 δ=12 （ mm） 取兩擋攪拌，攪拌轉速 N2 可根據(jù) 50m 179。罐，攪拌直徑 ，轉速 N1=110r/min。以等 P0/V 為基準放大求得： N 2 = N1﹙ D 1247。 D 2﹚ 2/3 = 110 ﹙ 247。 ﹚ 2/3=95 r/min 攪拌軸功率的計算 淀粉水解糖液低濃度細菌醪，可視為牛頓流體 計算 Rem Re m = D 178。 Nρ ／ μ 式中 D—— 攪拌器直徑， D= N—— 攪拌器轉速， N= 95／ 60 = (r / s ) ρ —— 醪液密度， ρ=1050 kg/m 179。 μ —— 醪液粘度， μ=10 3Ns/m 178。 17 將數(shù)代入上式： Re m = 178。 1. 58 1050 247。 10 ﹣179。 = 106 ＞104視為湍流，則攪拌功率準數(shù) Np= 計算不通氣時的攪拌軸功率 P0 P0 = N P N 179。 D 5ρ 式中 ： Np—— 在湍流攪拌狀態(tài)時其值為常數(shù) N—— 攪拌轉速， N=95r/min=D—— 攪拌器直徑， D= ρ —— 醪液密度， ρ=1050kg/m 179。 代入上式： P039。 = 1. 58179。 1. 35 1050 = 71900 W = 72 kW 兩擋攪拌： P0 = 2 P039。 = 144 kW 計算通風時的軸功率 Pg Pg = 10 179。 (P0 178。ND179。247。 Q ﹚ (kW ) 式中 ： P 0—— 不通風時攪拌軸功率（ kW） P0 178。= 104 N—— 軸轉速， N=95r/min D—— 攪拌器直徑（ cm） D179。=179。10 6=10 6 Q—— 通風量（ ml/min），設通風比 VVm=～ ，取低限，如通風量變大，Pg 會小，為安全。現(xiàn)取 ；則 Q=10 6=10 6（ ml/min） Q = 10 6 = 代入上式： Pg = (kW )