【正文】 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 會小，為安全。247。 1. 35 1050 = 71900 W = 72 kW 兩擋攪拌： P0 = 2 P039。 = 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。s/m 178。 D 2﹚ 2/3 = 110 ﹙ 247。 3= (m )， 取 d=（ m） 葉寬 B = = 1. 3 = (m ) 弧長 l = = 1. 3 = (m ) 底距 C= D／ 3 = 4247。） 換熱面積 F= Q／ K tm = 6000 247。 Δt 2﹚ Δt m =﹙ 12－ 5﹚247。 采用豎式 列管 換熱器，取經(jīng)驗值 K=500 kJ/(m 179。= 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。4 0300247。 具體計算結(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(shè)備設(shè)計與選型 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，因此采用機械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐進行生產(chǎn)。 味精的干燥過程，國內(nèi)許多廠家還采用箱式烘房干燥，設(shè)備簡單，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。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 ” 。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。排氣 ： CO 2控制 ， 谷氨 酸發(fā)酵在菌體呼吸充足時顯示最大產(chǎn)量，必須供給菌體充足氧氣，氧的滿足程度要求達到 11 制二氧化碳 13％左右，發(fā)酵開始 45 小時排氣中 ， 二氧化碳迅速由 0 升至 13％以上，此時應(yīng)加大通風(fēng) ， 以保持在 13％；小于 13％ 時，降低通風(fēng)。目前國內(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，更要加大接種量，以達到高產(chǎn)酸、高轉(zhuǎn)化率、高設(shè)備利用率及控制發(fā)酵周期在 3032 小時的目的。一般一級種子種齡 9 — 12 小時，二級種子種齡 7— 8 小時。發(fā)酵前期若 pH 值偏低 ， 菌體生長旺盛，消耗營養(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 ， 糖代謝緩慢，發(fā)酵時間延長。發(fā)酵產(chǎn)酸的最適溫度為 3438℃ 。 發(fā)酵培養(yǎng)基的組成 谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基 ：水解糖 15％，糖蜜 %，玉米漿 %， MgSo4 %,KCl %,Na2HPO4 %,尿素 4%，消泡劑 %。由此可見谷氨酸發(fā)酵 是 一個復(fù)雜的生化過程。 培養(yǎng)時間 ：培養(yǎng)時間不宜太長，以 7~8h 為好，掌握對 數(shù)生長期作為種子接入發(fā)酵罐。溶解氧 ： 長菌階段對氧的要求比發(fā)酵時低，溶氧水平過高，抑制長菌 。 含有豐富的氮源，足夠的生物素，少量的碳源，以利于菌體生長。種子擴大培養(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擴大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。 要使微生物在數(shù)十小時的較短時間內(nèi)完成如此巨大的發(fā)酵轉(zhuǎn)化的任務(wù) ,那就必須具備數(shù)量巨大的微生物細胞群體才行 。 然后料液經(jīng)板式換熱器冷卻至 70℃ 以下，進入糖化罐。 液化工藝流程：淀粉 → 調(diào)漿 → 配料 → 一次噴射液化 → 液化保溫 → 二次噴射 → 高溫維持 → 二次液化 → 冷卻。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，在短時間 內(nèi)達到要求的溫度，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。再加熱 100℃ 滅酶 15min。 淀粉的液化 淀粉液化的方法很多，有間歇液化法、連續(xù)進出料液法、噴射液化法、分段液化法等。每 100 份淀粉能得到 108 份葡萄糖，已接近理論產(chǎn)率 111 份葡萄糖 。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。其酸用量少，產(chǎn)品顏色淺，糖液質(zhì)量高，但是適用于淀粉顆粒緊密的原料。采用酸解法生產(chǎn)的糖液，一般 DE 值只 90%左右。由于谷氨酸生產(chǎn)菌不能直接利用淀粉或者糊精做碳源，因而必須將淀粉水解為葡萄糖，才能供發(fā)酵菌使用。盤磨機廣泛用于磨碎大米、玉米、豆類等物料，而錘式粉碎機應(yīng)用于薯干等脆性原料的中碎和細碎作用，輥式粉碎機主要用于粒狀物料的中碎和細碎。淀粉來自糧食 原料，通常利用各種各樣的淀粉，如北方常用玉米淀粉，南方常用番 薯淀粉等。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。由于廢水中含有有機物，屬于中等濃度的有機廢水，故 適合用生物處理法，使用厭氧 好氧二段生物處理法，建立廢水車間，降低廢水的 COD，達標后可以循環(huán)使用。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。味精生產(chǎn)全過程可分為四個工藝階段：原料的預(yù)處理和淀粉水解糖的制備， 種子的擴大培養(yǎng)與谷氨酸的發(fā)酵，谷氨酸的提取，谷氨酸制取味精以及味精成品加工 . 廠址選擇及規(guī)模 廠址選在大連開發(fā)區(qū)， 距開發(fā)區(qū) 7 海里 就是大連港 ，始建于 1899 年，是中國第三大港，也是中國最大的對外貿(mào)易口岸之一 ，港闊水深，不淤不凍 ， 距開發(fā)區(qū)中心區(qū)約 8 公里 即大窯港灣 ，是中國北方最大的集裝箱運輸中轉(zhuǎn)基地。設(shè)計工作應(yīng)加強計劃性，各階段工作要有明確的進度 。設(shè)計必須結(jié)合實際，因地制宜，體現(xiàn)設(shè)計的通常性和獨立性相結(jié)合的原則。 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)險能力 。加強廢水治理和綜合利用，提高環(huán)境效益 ， 味精廢 水排放標準已頒布，各廠應(yīng)達標排放，提高環(huán)境效益。發(fā)酵罐的大型化、自動化，達到穩(wěn)定生產(chǎn)水平，提高效率，降低動力消 耗和操作費用。采用新工藝、新技術(shù)、提高技術(shù)水平降低成本，增加經(jīng)濟效益的關(guān)鍵是提高技術(shù)水平。發(fā)酵法制造味精的生產(chǎn)技術(shù)進步較大 ， 尤其近幾年進展更快，無論菌種還是工藝方法及裝備水平都在逐步縮小與國際間的差距。 根據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計的數(shù)據(jù) ， 2020 年前 8 個月，我國味精制造行業(yè)的總資產(chǎn)達到 億元 ， 同比增長 %，總銷售收入為 5 億元，同比增長了 %。 我國味精工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 我國味精 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。 80 年我國味精產(chǎn)量只有 萬噸到 91 年已經(jīng)發(fā)展到 200 多家企業(yè)，味精產(chǎn)量達到 萬噸。它是既能增加人們的食欲，又能提供一 定營養(yǎng)的家常調(diào)味品。它還能與血氨結(jié)合，形 成對機體無害的 谷氨酰胺，解除組織代謝過程中所產(chǎn)生的氨的毒性作用。此外還含有少量食鹽、水分、脂肪、糖、鐵、磷等物質(zhì)。味精是鮮味 調(diào)味品類烹飪原料，以小麥、大豆、玉米等含蛋白質(zhì)較多的原料經(jīng)水解法制得或 以淀粉為原料經(jīng)發(fā)酵法加工而成的一種粉末狀或結(jié)晶狀的調(diào)味品，也可用甜菜、 蜂蜜等通過化學(xué)合成制作。又能參 與腦蛋白質(zhì)代謝和糖代謝，促進氧化過程，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常活動起良好的 作用。 相對分子質(zhì)量： ， 味精是無色無味至百色的柱狀結(jié)晶 或白色的結(jié)晶性粉末。年發(fā)展速度達到 %。 1991 年我國的味精總產(chǎn)量為 27 萬噸，是 1965 年的 倍。現(xiàn)狀近年來，由于國家產(chǎn)業(yè)政策不斷地調(diào)整、清潔生產(chǎn)及排污標準的實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。盡管我國味精工藝技術(shù)指標水平進步很快，但與國際先進水平仍有較大差距 。改進發(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，菌體生長快，添加青霉素后，產(chǎn)算快，產(chǎn)算高，周期短。發(fā)酵過程中應(yīng)事先自動控制，避免人工操作誤差，這是穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其是溫度、 pH、風(fēng)量、風(fēng)量、罐壓、流加糖等計數(shù)操作應(yīng)自動控制。廢液制酵母已 有成功經(jīng)驗，要推廣應(yīng)用。 發(fā)展高科技 如： 用重組 DNA 技術(shù)選育高產(chǎn)優(yōu)良菌種；電子計算機和各種傳感器控制發(fā)酵生產(chǎn)過程；利用固定化微生物生產(chǎn)谷氨酸 ； 以 CO 2 和 N 2 為原料，酶法合成谷氨酸 等。工廠生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品品種的確定，要適應(yīng)國民經(jīng)濟的要求，要考慮資金來源，建廠地址、時間、三廢綜合利用等條件，并適當留有發(fā)展余地。 可行性分析與廠址選擇 產(chǎn)品需求初步預(yù)測 由于我國人民的生活水平不斷提高，對味精的需求量也在不斷增加，我國自 2020 年味精產(chǎn)量突破百萬噸，工業(yè)總產(chǎn)值達到 150 億元之后，味精產(chǎn)量 和銷售收入一直呈線性增長。距開發(fā)區(qū)中心區(qū)約12 公里 即北 良港 ，在裝卸、轉(zhuǎn) 運、倉儲、計量、檢驗及糧情監(jiān)測等各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)了自動化控制，是迄今世界上最為先進，規(guī)模最為龐大，功能最齊全的現(xiàn)代化散糧進出口港之一 。而廠內(nèi) 將 設(shè)有鍋爐車間，可以保證集中供熱供汽。廢氣的處理 ： 大氣污染源主要是鍋爐房燃燒煤炭時釋放出來的 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家最高允許排放濃度。噪音污染及控制 ： 味精企業(yè)主要的噪音來源于發(fā)酵罐、空壓機、高速離心機、干燥機以及大功率的攪拌設(shè)備等。非糧淀粉原料主要指甜菜或甘蔗蜜糖、醋酸、乙醇、正烷烴等 。預(yù)處理的主要目的是為了降低生物素的含量，因為預(yù)處理主要是糖蜜的 處理，糖蜜中含有過量的生物素，會導(dǎo)致菌體不產(chǎn)谷氨酸的后果，從而影響谷氨酸的積累和提取。目前水解淀粉的方法有：酸解法，酸酶法，酶酸法和雙酶法。而且對淀粉原料要求嚴格，不能 受用 粗淀粉，而要求純度較高的精制淀粉。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。雙酶法可分為兩步：第一步是液化過程，用 α — 淀粉酶將淀粉液化，轉(zhuǎn)化為糊精及低聚糖 ， 使淀粉的可溶性增加。 現(xiàn)國內(nèi)許多味精廠采用的雙酶法制糖工藝。間歇液化法：液化是在密閉的液化鍋內(nèi)進行，把 調(diào)節(jié) 淀粉乳濃度，用純堿溶液調(diào) pH 至 ~，加入適量氯化鈣 ， 使鈣離子濃度為 。連續(xù)進出料液法：設(shè)備要求簡單，一般在開口的裝有小攪拌器的液化管的液化鍋中進行。采用該法液化均勻，完全，可實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。 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℃ 。從板式換熱器出來的熱水供配料和洗濾渣用。 菌種的擴大培養(yǎng)就是要為每次發(fā)酵提供相當數(shù)量的代謝旺盛的種子。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。如果糖分過多，菌體代 謝活動旺盛，產(chǎn)生有機 酸 ，使 pH 降低，菌種容易衰老。 接種量 ： 接種量過少，菌體增長緩慢，適應(yīng)期長 ， 培養(yǎng)時間，影響種子活力。 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。它是建立在容易變動的代謝平衡上的，經(jīng)常收到環(huán)境條件的影響。 發(fā)酵條件的控制 谷氨酸發(fā)酵過程可分為三個階段，長菌階段、長菌型細胞向產(chǎn)酸型細胞的轉(zhuǎn)移階段與產(chǎn)酸階段。在谷氨酸發(fā)酵前期長菌階段采用與種子擴大培養(yǎng)時相應(yīng)的溫度，以滿足菌體生長最適溫度。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，為了后工序提取谷氨酸， pH 值 ~ 為好。種量 ： 是指培養(yǎng)好的種子液數(shù)量占接人發(fā)酵培養(yǎng)基數(shù)量的百分比。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。發(fā)酵中期至后期，通風(fēng)需下降，才能保持排氣中二氧化碳在 13％ 左右，發(fā)酵后期可降到 10％，最后放罐前控制在 8％以上，絕不能降到 0，以免后期通風(fēng)過大而影響產(chǎn)酸。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(yīng)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