【正文】 消費(fèi)量在國內(nèi)外均呈上升趨勢。早期味精是由酸法水解蛋白質(zhì)進(jìn)行制造的，自從 1956 年日本協(xié)和發(fā)酵公司用發(fā)酵法生產(chǎn)以后，發(fā)酵法生產(chǎn)迅速發(fā)展，目前世界各國均以此法進(jìn)行生產(chǎn)。該生產(chǎn)工藝和設(shè)備具有 很強(qiáng)的典型性，本文對(duì)味精發(fā)酵生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備作簡要介紹，以期有助于了解通氣發(fā)酵工藝和主要設(shè)備的有關(guān)知識(shí)。 (2)種子擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵 。 (4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。另外，為保障生產(chǎn)過程中對(duì)蒸汽的需求，同時(shí)還設(shè)置 了動(dòng)力車間，利用鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽，并通過供氣管路輸送到各個(gè)生產(chǎn)需求部位。所供的水經(jīng)消毒、過濾系統(tǒng)處理，通過供水管路輸送到各個(gè)生產(chǎn)需求部位。用于除雜的設(shè)備為篩選機(jī)，常用的是振動(dòng)篩和轉(zhuǎn)筒篩，其中菌種 斜面培養(yǎng) 搖瓶擴(kuò)大培養(yǎng) 種子罐擴(kuò)大培養(yǎng) 原料 預(yù)處理 水解 過濾 淀粉水解糖 配料 發(fā) 酵 空氣 空氣壓縮機(jī) 冷卻 氣液分離 過濾除菌 等電點(diǎn)調(diào)節(jié) 沉淀 離心 粗谷氨酸 溶解 中和制味精 母液 離子交換處理 粗谷氨酸溶液 粗谷氨酸 除鐵 過濾 脫色 濃縮結(jié)晶 離心 小結(jié)晶 干燥 拌鹽粉碎 粉狀味精 大結(jié)晶 干燥 過濾 成品味精 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 4 振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)較為簡單，使用方便。盤磨機(jī)廣泛用于磨碎大米、玉米、豆類等物料，而錘式粉碎機(jī)應(yīng)用于薯干等脆性原料的中碎和細(xì)碎作用，輥式粉碎機(jī)主要用于粒狀物料的中碎和細(xì)碎。由于谷氨酸生產(chǎn)菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，因而必須將淀粉水解為葡萄糖，才能供發(fā)酵使用。 種子擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵 種子擴(kuò)大培養(yǎng)為保證谷氨酸發(fā)酵過程所需的大量種子，發(fā)酵車間內(nèi)設(shè)置有種子站，完成生產(chǎn)菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)任務(wù)。 谷氨酸發(fā)酵開始前，首先必須配制發(fā)酵培養(yǎng)基，并對(duì)其作高溫短時(shí)滅菌處理。但由于糖液粘度較大，流動(dòng)性差，容易將維持管堵塞，同時(shí)真空冷卻器及薄板加熱器的加工制造成本較高，因而應(yīng)用較少。對(duì)于發(fā)酵過程采用人工控制，檢測儀表不能及時(shí)反映罐內(nèi)參數(shù)變化，因而發(fā)酵進(jìn)程表現(xiàn)出波動(dòng)性，產(chǎn)酸率不穩(wěn)定。首先由高空采氣塔采集高空潔凈空氣，經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后導(dǎo)入冷凝器、油水分離 器兩級(jí)處理，再送入貯氣罐，進(jìn)而經(jīng)焦炭、瓷環(huán)填充的主過濾器和纖維分過濾器除菌后，送至發(fā)酵罐使用。 谷氨酸的提取 谷氨酸的提取一般采用等電點(diǎn) — 離子交換法，國內(nèi)有些味精廠還采用等電點(diǎn) — 鋅鹽法、鹽酸水解 — 等電點(diǎn)法及離子交換膜電滲析法提取谷氨酸。 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。 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。也有的廠家使用氣流干燥技術(shù)，生產(chǎn)量大，干燥速度快，干燥時(shí)間短，但干燥過程對(duì)味精光澤和外形有影響，同時(shí)廠房建筑要求較高，這樣均不如振動(dòng)式干燥床應(yīng)用效果好。 （ 3）二級(jí)種子培養(yǎng)基（ g/L） 水解糖 50，糖蜜 20，磷酸氫二鉀 ，硫酸鎂 ，玉米漿 5~10，泡敵 ，生物素 ，硫酸鎂 2mg， 硫 硫 酸亞鐵 2mg/L。 （ 5）接種量為 8% 。 （ 1）發(fā)酵液量 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 7 ? ?? ?31 %122%%93%602202100 mV? ?????? 式中 220—— 發(fā)酵培養(yǎng)基終 糖濃度（ kg/m3） 60%—— 糖酸轉(zhuǎn)化率 93%—— 谷氨酸提取率 %—— 除去倒灌率 %后的發(fā)酵成功率 122%—— 味精對(duì)谷氨酸的精制產(chǎn)率 （ 2）發(fā)酵液配制需水解糖量 G1 以純糖算， )( 4 7 122021 kgVG ??? （ 3）二級(jí)種液量 V2 ? ?312 5 3 %8 mVV ?? （ 4）二級(jí)種子培養(yǎng)液所需水解糖量 G2 ? ? 22 ?? VG 式中 50—— 二級(jí)種液含糖量（ kg/m3） （ 5）生產(chǎn) 1000kg 味精需水解糖總量 G 為： ? ?kgGGG 4 9 821 ??? （ 6）耗用淀粉原料量 理論上， 100kg 淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄糖量為 111kg，故理論上耗用的淀粉量 G 淀粉 為： ? ?? ? 93 %111%95% 56? ????淀粉G 式中 80%—— 淀粉原料含純淀粉量 95%—— 淀粉糖轉(zhuǎn)化率 （ 7）甘蔗糖蜜耗用量 二級(jí)種液耗用糖蜜量 V5 ? ?kgVV 25 ?? 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 8 發(fā)酵培養(yǎng)基耗糖蜜量 V6 ? ?kgVV 16 ?? 合計(jì)耗糖蜜 （ 8）氯化鉀耗量 GKCl ? ?kgVG K C l 1 ?? （ 9）磷酸耗量 G3 ? ?kgVG 13 ?? （ 10）硫酸鎂（ MgSO4 具體計(jì)算結(jié)果如 下 表 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 9 發(fā)酵過程中的熱量衡算 發(fā)酵熱 的 計(jì)算 estb ??? (KJ/h) 式中 , Qb 為生物合成熱 , 每 1m3 醪液在發(fā)酵最旺盛時(shí)， 1h 的發(fā)熱量與醪液總體積的乘積 ,即 : Qb= 6000 2091= 107(KJ/h) 而機(jī)械攪拌產(chǎn)生的熱量 Qst 為 : Qst = 3600ηPst (KJ/h) 式中 , η攪拌功熱轉(zhuǎn)換系數(shù) , 為 Pst 攪拌軸功率 ,為 即計(jì)算得 : ? ?hkJPQ stst /1 0 0 8 5 0 0 6 0 03 6 0 0 ????? ? 而 Qe 為排氣使發(fā)酵液水分汽化帶出的熱焓 ,根據(jù)經(jīng)驗(yàn) ,可取 : Qe== 107(KJ/h) 故發(fā)酵熱為 : Q=Qb+Qst－ Qe= 107＋ 1008504－ 107= 107(KJ/h) 物料名稱 生產(chǎn) 1t 味精（ 100%）的物料量 100000t/a 味精生產(chǎn)的物料量 每日物料量 發(fā)酵液（ m3） 105 103 種液（ m3） 53500 發(fā)酵水解用糖（ kg） 108 105 培 養(yǎng)用糖（ kg） 106 103 水解糖總量（ kg） 108 105 淀粉 (kg) 108 105 糖蜜（ kg） 106 104 氯化鉀（ kg） 105 磷酸 105 硫酸鎂（ kg） 105 泡敵（ kg） 105 谷氨酸（ kg） 820 107 105 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 10 培養(yǎng)液冷卻水用量 由培養(yǎng)液板式換熱器滅菌流程可知， 120℃ 的熱料先通過與生料進(jìn)行交換，降溫至80℃ 后，再用冷卻水冷卻至 35℃ 。 發(fā)酵過程無菌空氣 用量計(jì)算 發(fā)酵車間無菌空氣消耗量主要用于谷氨酸發(fā)酵過程通風(fēng)供氧，其次為種子培養(yǎng)的通氣以及培養(yǎng)基壓料輸送也需要壓縮空氣。 單罐發(fā)酵無菌空氣耗用量 根據(jù)資料可知， 500m3 規(guī)模的通氣攪拌發(fā)酵罐的通氣速率為 ～ ，取最高值 vvm 進(jìn)行計(jì)算。單通常的設(shè)計(jì)習(xí)慣，是把種子培養(yǎng)用氣、培養(yǎng)基壓送及管路損失等算作一次，一般取這些無菌空氣消耗量之和約等于發(fā)酵過程空氣耗量的 20％。39。m a x hmVVV ??????? 式中： 5―― 種子罐數(shù) 發(fā)酵車間無菌空氣消耗量 )/(102 2 3839。 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 12 100 000 t/a 味精無菌空氣用量衡算表 發(fā) 酵 罐 公稱 容 積（ m3） 單罐通氣量（ m3/h） 種子 培 養(yǎng)耗氧量（ m3/h） 高峰空氣耗量（ m3/h） 年空氣耗量（ m3/a） 空氣單耗 （ m3/ t 味精） 500 98175 108 5226 注：發(fā)酵罐裝料系數(shù) 85％，發(fā)酵周期 40h，年生產(chǎn)天數(shù) 320d，實(shí)際生產(chǎn)能力 105 t/a，公稱容積 500 m3 ，全容積 550 m3。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(yàn) ,成功率高。一般來說單罐容量越大 , 經(jīng)濟(jì)性能越好 , 但風(fēng)險(xiǎn)也越大 , 要求技術(shù)管理水平也越高。 發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定 生 產(chǎn) 能 力 的 計(jì) 算 , 每噸 99% 純 度 的 味 精 需 要 V=1000 247。 那么每天需要 550 m3 發(fā)酵罐個(gè)數(shù)為： 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 14 （個(gè)）5550/00 ?? VN 共需要的發(fā)酵罐數(shù)為： N1=V0 τ247。 =111808（ t） 設(shè)備富裕量為（ 111808100000） 247。 取公稱體積 500 m3 發(fā)酵罐 9 個(gè)，其中一個(gè)留作備用。 24=41（ m3） 圓柱部分容積： V 筒 = =468m3 驗(yàn)算全容積 V 全 ： ? ?3m5 5 04124 6 82 ?????? 封筒‘ 全 VVV V 全 =V’全 符合設(shè)計(jì)要求，可行。 h) [5]。 h 平均溫差Δ tm： 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 15 2121mtΔtΔlntΔtΔtΔ ?? 32℃ 32℃ 20℃ 27℃ 12 5 代入 ℃Δ 8512ln 512t m ??? 換熱面積 ? ? mtK QF m ??? ???? Δ 攪拌器 及攪拌軸功率 （ 1） 選用六彎葉渦輪攪拌器 該攪拌器的各部分 尺寸與罐徑 D 有一定比例關(guān)系 攪拌器葉徑 ? ?mDD i ??? 葉寬 ： ? ?mDB 4 5 i ???? 弧長： ? ?mdl 7 7 ???? 底距： ? ?mDC