食品发酵工程课程设计

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1、 食品发酵工程课程设计食品发酵工程课程设计班级：食品班姓名： 学号：200指导老师：1目录目录1 设计任务书：.12 设计概述与设计方案简介：.2 2.1 味精生产工艺概述 .3 2.2 味精工厂发酵车间的物料衡算.3 2.21 工艺技术指标及基础数据.3 2.22 谷氨酸发酵车间的物料衡算.4 2.3 机械搅拌通风发酵罐.4 2.31 通用型发酵的几何尺寸比例.4 2.32 罐体.5 2.33 搅拌器和挡板.5 2.34 消泡器.5 2.35 联轴器及轴承.6 2.36 变速装置.6 2.37 空气分布装置.6 2.38 轴封.6 2.4 气升式发酵罐.7 2.5 自吸式发酵罐.7 2.6

2、高位塔式生物反应器.7 3 工艺及主要设备、辅助设备的设计计算.7 3.1 发酵罐 .7 3.11 发酵罐的选型 .7 3.12 生产能力、数量和容积的确定 .7 3.13 主要尺寸的计算：.8 3.14 冷却面积的计算 .8 3.2 搅拌器计算 .9 3.21 搅拌轴功率的计算 .10 3.3 设备结构的工艺计算 .11 3.4 设备材料的选择10.13 3.5 发酵罐壁厚的计算 .13 3.6 接管设计 .14 3.7 支座选择 .14 4 设计结果汇总表 .14 5 设计评述.15 6 参考资料.15 致谢.1621 1 设计任务书：设计任务书：食品发酵工程课程设计任务书食品发酵工程课程

3、设计任务书学生姓名班级指导教师 题目机械搅拌通风发酵罐的设计 设计基本参数设计基本参数 发酵罐体积：100m3 生产能力：年产 2 万吨味精（99%） 原料：淀粉含量 86%的工业淀粉 生产日：全年 320 天 操作条件：发酵时间：3436h，发酵温度：32 发酵冷却水：入口温度：20 ，出口温度：26 设计要求及内容设计要求及内容 1、设计方案简介； 对选定的工艺流程、主要设备的形式进行简要论述。 2、总物料衡算 3、发酵罐的主要尺寸计算 4、搅拌功率及搅拌转速的计算 5、冷却面积及冷却水用量计算 6、发酵罐壁厚计算 7、局部尺寸及辅助设备的确定 8、编写设计说明书将设计所选定的工艺流程方案

4、、主要步骤及计算结果汇集成工艺设计 说明书。应采用简练、准确的文字图表，实事求是的介绍设计计算过程和结 果。设计说明书要求在 6000 字以上，A4 纸打印。 设计说明书内容： （1） 封面（课程设计题目、学生班级、姓名、指导教师、时间） （2） 目录 （3） 设计任务书 （4） 概述与设计方案简介 （5） 工艺及设备设计计算 （6） 辅助设备的计算及选型 （7） 设计结果汇总表 （8） 设计评述 （9） 参考资料 （10） 主要符号说明 （11） 致谢 各阶段时间安排（以天为单位计算）各阶段时间安排（以天为单位计算）用一周时间集中进行 1. 设计方案选定：0.5 天 2. 主要设备的设计计算

5、：2 天 3. 辅助设备的选型：0.5 天 4. 编写设计说明书：2 天32 2 设计概述与设计方案简介：设计概述与设计方案简介： 味精又称味素，是调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠。要注意的是如果 在 100以上的高温中使用味精，鲜味 剂谷氨酸钠会转变为对人体有致癌性的 焦谷氨酸钠。还有如果在碱性环境中，味精会起化学反应产生一种叫谷氨酸二 钠的物质。所以要适当地使用和存放。谷氨酸钠是一种氨基酸谷氨酸的钠盐。 是一种无嗅无色的晶体，在 232C 时解体熔化。谷氨酸钠的水溶性很好，在 100 毫升水中可以溶解 74 克谷氨酸钠。它是 L谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一

6、水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONaH20)，具有旋光性，有 D 型和 L型两种光学异构体。味精具有很强的鲜味(阈值为 0. 03%)，现已成为 人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。1987 年 3 月，联合 国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议，宣布取 消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂1。早期味精是 由酸法水解蛋白质进行制造的，自从 1956 年日本协和发酵公司用发酵法生产以 后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。 谷氨酸发酵是通气发酵2，该生产工艺和设备具有很强的典型性，本设计 对味精发酵生产工艺

7、及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和 主要设备的有关知识。2.12.1 味精生产工艺概述味精生产工艺概述味精发酵法生产的总工艺流程味精发酵法生产的总工艺流程 味精生产全过程可划分为四个工艺阶段:(1)原料的预处理及淀粉水解糖的4制备;(2)种子扩大培养及谷氨酸发酵;(3)谷氨酸的提取;(4)谷氨酸制取味精及 味精成品加工。 与这四个工艺阶段相对应味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、 提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需 求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到 各个生产需求部位。为保障全厂生产用水，还要设置供水站

8、。所供的水经消毒、 过滤系统处理，通过供水管路输送到各个生产需求部位4。2.22.2 味精工厂发酵车间的物料衡算味精工厂发酵车间的物料衡算 2.212.21 工艺技术指标及基础数据工艺技术指标及基础数据 （1）查发酵工厂工艺设计概论味精行业国家企业标准5，选用主要 指标如表 1 表 1 味精发酵工艺技术指标指标名称单位指标数 生产规模t/a10000（味精） 生产方法中糖发酵，一次等电点提取 年生产天数d/a320 产品日产量t/d31.25 产品质量纯度%99 倒灌率%1.0 发酵周期h3436h 发酵初糖Kg/m3150 淀粉糖转化率%95 糖酸转化率%48 麸酸谷氨酸含量%90 谷氨酸提

9、取率%80 味精对谷氨酸率%1122.222.22 谷氨酸发酵车间的物料衡算谷氨酸发酵车间的物料衡算 首先计算生产 1000kg 纯度为 100%的味精需耗用的原辅材料及其他物料量。 （1）发酵液量 V1 3 166.15%112%99%80%481501000mV式中 150发酵培养基初糖浓度（kg/m3）48%糖酸转化率80%谷氨酸提取率99%除去倒灌率 1%后的发酵成功率112%味精对谷氨酸的精制产率 （2）发酵液配制需水解糖量 G1 5以纯糖算， )(234915011kgVG（3）耗用淀粉原料量 理论上，100kg 淀粉转化生成葡萄糖量为 111kg，故理论上耗用的淀粉 量 G 为：

10、 G=2349/(86%95%111%)=2590.2kg 式中 86%淀粉原料含纯淀粉量95%淀粉糖转化率2.32.3 机械搅拌通风发酵罐机械搅拌通风发酵罐机械搅拌发酵是目前使用最多的一种发酵罐，使用性好、适应性好、放大 容易，从小型直至大型的微生物培养过程都可以应用。缺点：罐内的机械搅拌 剪切力容易损伤娇嫩的细胞，造成某些细胞培养过程减产。2.312.31 通用型发酵的几何尺寸比例通用型发酵的几何尺寸比例H/D2.5-4 公称体积：罐的圆柱体积和底封头体积的和。2.322.32 罐体罐体 要求罐体设计的使用压力达到 0.3MPa 以上。小型发酵罐罐顶和罐身用法兰 连接，上设手孔用于清洗和配

11、料。2.332.33 搅拌器和挡板搅拌器和挡板 搅拌器可以使被搅拌的液体产生轴向流动和径向流动，其作用为混合和传 质，它使通入的空气分散成气泡并与发酵液充分混合，使气泡破碎以增大气 液界面，获得所需的溶氧速率，并使细胞悬浮分散于发酵体系中，以维持适当 的气液固（细胞）三相的混合与质量传递，同时强化传热过程。 搅拌叶轮大多采用涡轮式，涡轮式搅拌器的叶片有平叶片、弯叶片、箭叶 式三种。平叶式功率消耗较大，弯叶式较小，箭叶式又次之。涡轮式搅拌器轴 向混合较差，搅拌强度随搅拌轴距离增大而减弱。此外还有其他新型搅拌器： Scaba 搅拌器其叶片的特殊形状消除了叶片后面的气穴，从而使通气功率下降 较小，因此可将电机的设计功率几乎全部用于气-液分散及传质。Prochem 轴向 流搅拌器，其通气功率下降较小。Lightnin 公司的 A315 轴向流桨，比较适合 高粘度非牛顿物系。Intermig 搅拌器有较低功率准数，通气功率值较小，在黄 原胶发酵中有较好的混合性能，但存在不稳定性问题。 挡板：防止液面中央形成漩涡流动，增