《年产三万吨谷氨酸的发酵罐设计与选型》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产三万吨谷氨酸的发酵罐设计与选型（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、年产3万吨谷氨酸发酵罐设计目录第一章 前言第二章 谷氨酸发酵罐的主要技术指标第三章 谷氨酸生产工艺流程及计算3.1谷氨酸生产原料及处理3.2谷氨酸生产工艺流程图第四章 谷氨酸发酵罐的总物料衡算 4.1谷氨酸生产的工艺技术指标 4.2谷氨酸发酵车间的物料衡算 4.3三万吨谷氨酸发酵车间的物料衡算结果表第五章 谷氨酸发酵罐的设计与选型 5.1谷氨酸发酵罐空管灭菌蒸汽用量 5.2发酵罐的选型 5.3生产能力、数量和容积的确定 5.4主要尺寸的计算 5.5冷却面积的计算 5.6搅拌器计算 5.7搅拌轴功率的计算 5.8设备结构的工艺计算 5.9设备材料的选择 5.10发酵罐壁厚的计算 5.11接管设计
2、 5.12支座选择选用裙式支座第六章 发酵罐的设计图第一章前言谷氨酸是一种氨基酸,其用途非常广泛,可用于食品、医学、化妆品等，它是非人体所必需氨基酸，但它参与许多代谢过程，因而具有较高的营养价值，在人体内，谷氨酸能与血氨结合生成谷氨酰胺，解除组织代谢过程中所产生的氨毒害作用，可作为治疗肝病的辅助药物，谷氨酸还参与脑蛋白代谢和糖代谢，对改进和维持脑功能有益。另外，众所周知的谷氨酸钠盐即味精有很强烈的鲜味，是重要的调味品。第二章谷氨酸发酵罐的主要技术指标根据常识，一个良好的发酵罐应满足下列要求：结构严密，经得起蒸汽的反复灭菌，内壁光滑，耐腐性好，以利于灭菌彻底和减小金属离子对生物反应的影响；有良好
3、的气-液-固接触和混合性能以及高效的热量、质量、动量传递性能；在保持生物反应要求的前提下，降低能耗；有良好的热量交换性能，以维持生物反应最是温度；有可行的管道比例和仪表控制，适用于灭菌操作和自动化控制。本论文设计原理是基于强化传质、传热等操作，将生物体活性控制在最佳状态，降低总的操作费用。另外，发酵罐内部状态也是不可忽视的影响因素。 初步确定主要技术指标如表1所示。表1主要技术指标指标名称单位指标数生产规模t/a30000(谷氨酸)生产方法采用淀粉原料，双酶法糖化，中初糖发酵流加高糖，等电点-离子交换法提取的工艺年生产天数d/a300产品日产量t/d100产品质量纯度99%第三章谷氨酸的生产工
4、艺流程3.1谷氨酸原料的处理3.1.1谷氨酸生产糖蜜预处理的目的是为了降低生物素的含量。因为糖蜜中特别是甘蔗糖蜜中含有过量的生物素，会影响谷氨酸积累。故在以糖蜜为原料进行谷氨酸发酵时，常常采用一定的措施来降低生物素的含量，常用的方法有以下几种。(1)活性炭处理法 用活性炭可以吸附掉生物素。但此法活性炭用量大，多达糖蜜的30%40%，成本高。在活性炭吸附前先加次氯酸钠或通氯气处理糖蜜，可减少活性炭的用量。(2)水解活性炭处理法 国内曾有人进行过用盐酸水解甘蔗糖蜜，再用活性炭处理的方法去除生物素的实验，并应用于生产。(3)树脂处理法 甜菜糖蜜可用非离子化脱色树脂除去生物素，这样可以大大提高谷氨酸对
5、糖的转化率。处理时先用水和盐酸稀释糖蜜，使其浓度达到10，pH达2.5，然后在120下加压灭菌20min，再用氢氧化钠调pH至4.0，通过脱色树脂交换柱后，将所得溶液调pH至7.0，用以配制培养基。3.1.2淀粉的糖化 淀粉水解的方法有三种：酸解法；酶解法；酸酶(或酶酸)结合法。淀粉的酸水解工艺1、调浆：干淀粉用水调成10-11Bx的淀粉乳，加盐酸0.5-0.8至pH1.5。2、糖化：蒸汽加热、加压糖化25min。3、中和：冷却至80，烧碱中和至pH4.0-5.0（避免产生焦糖又保证过滤，中和为沉淀胶体）。4、脱色：活性炭脱色和脱色树脂。活性炭用量为0.6-0.8，在70及酸性条件下搅拌后过滤
6、。淀粉的酶法糖化工艺 以大米或碎米为原料时采用大米浸泡磨浆，再调成15Bx，pH6.0，加细菌-淀粉酶在85 下液化30min，加糖化酶60 糖化24h，过滤后可供配制培养基。糖蜜原料 不宜直接用来作为谷氨酸发酵的碳源，因含丰富的生物素。 预处理方法：活性炭或树脂吸附和亚硝酸法破坏以减少糖蜜中的生物素。 也可以在发酵液中加入表面活性剂吐温60或添加青霉素。3.2谷氨酸的生产工艺流程图 淀粉 消泡剂 葡萄糖 消泡剂 水 水无机盐 配料罐定容罐 定容罐配料罐 无机盐 糖蜜 糖蜜玉米浆 二级种子罐 连消器 玉米浆纯生物素 纯生物素 实消 维持罐 斜面一级种子 降温 换热器 消泡剂 液氮 二级种培养
7、发酵罐 高浓度糖液 液氨第四章年产3万吨谷氨酸的总物料衡算4.14.1.1谷氨酸生产的工艺技术指标表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/a30000（味精）生产方法中糖发酵，一次等电点提取年生产天数d/a300产品日产量t/a100产品质量纯度%99倒灌率%1.0发酵周期h48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谷氨酸提取率%80味精对谷氨酸产率%1124.1.2主要原材料质量指标 淀粉原料的淀粉含量为80%，含水14%。 4.1.3二级种子培养基（g/L） 水解糖25，糖蜜20，尿素3.5，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆51
8、0，泡敌0.6，硫酸镁0.002，硫酸亚铁0.002。 4.1.4发酵培养基（g/L） 水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾0.8，磷酸氢二钠0.2，硫酸亚铁0.002，硫酸锰0.002，尿素（总尿）40，泡敌0.6，植物油1.0。4.1.5接种量为2%4.2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。4.2.1发酵液量V1 式中 220发酵培养基初糖浓度（kg/m3） 56%糖酸转化率 90%谷氨酸提取率 97%除去倒灌率0.3%后的发酵成功率 110%味精对谷氨酸的精制产率4.2.2发酵液配制需水解糖量G1 以纯糖算， 4.2.3
9、二级种液量 V2 4.2.4二级种子培养液所需水解糖量 G2 式中 25二级种液含糖量（kg/m3）4.2.5生产1000kg味精需水解糖总量G为： 4.2.6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淀粉为：式中 85%淀粉原料含纯淀粉量 98%淀粉糖转化率4.2.7尿素耗用量 二级种液耗尿素量为V3发酵培养基耗尿素为V4故共耗尿素量为331.68kg4.2.8甘蔗糖蜜耗用量 二级种液耗用糖蜜量V5发酵培养基耗糖蜜量V6合计耗糖蜜41.1kg4.2.9氯化钾耗量GKCl 4.2.10磷酸氢二钾（K2HPO4）耗量G3 4.2.11硫酸镁（MgS
10、O47H2O）用量G4 4.2.12消泡剂（泡敌）耗用量G5 4.2.13磷酸氢二钠耗用量G6 4.1.14谷氨酸（麸酸）量 发酵液谷氨酸含量为：实际生产的谷氨酸（提取率90%）为：4.2.15玉米浆用量4.3 30000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果 年产30000吨味精物料横算表物料名称生产1t味精（100%）的物料量15000t/a味精生产的物料量每日物料量发酵液（m3）8.22246.6822二级种液（m3）0.82282.2发酵水解用糖（kg）1809二级种培养用糖（kg）20.552055水解糖总量（kg）1829.55淀粉(kg)1978.7尿素（或液氨）331.68糖蜜（k
11、g）41.1氯化钾（kg）9.87987磷酸氢二钾（kg）0.82282.2硫酸镁（kg）3.62362泡敌（kg）3.54354第五章 谷氨酸发酵罐的设计与选型5.1谷氨酸发酵罐空管灭菌蒸汽用量5.1.1发酵罐体加热：200m3，1Cr18Ni9的发酵罐体重34.3t，冷却排管重6t，1Cr18Ni9的比热容0.5kJ/（kgK），用0.2Mpa（表压）蒸汽灭菌，使发酵罐在0.15 Mpa（表压）下，由20升至127。其蒸汽量为986（kg）5.1.2填充发酵罐空间所需的蒸汽量：因200m3发酵罐的全容积大于200m3，考虑到罐内之排管、搅拌器等所占之空间，罐之自由空间仍按200m3计算。填充空间需蒸汽量： D空=V=2001.622=324.4（kg）式中V-发酵罐自由空间即全容积（m3）-加热蒸汽的密度（kg/m3），0.2Mpa表压时为1.6225.1.3灭菌过程的热损失：辐射与对流联合给热系数，罐外壁温度70。=33.9+0.19(70-20)=43.4(kJ/(m2hK)200m3发酵罐的表面积为201 m2，耗用蒸汽量：D损= =199（kg）5.1.4罐壁附着洗涤水
