发酵课程设计精编版Word文档下载推荐.docx

1、二、研究方案（主要研究内容、研究方法和技术路线）研究内容：1 了解味精的性质及定义； 2 了解味精的历史过程，经济价值； 3 详细了解味精的制备菌体； 4 了解制备的工艺和生产中所注意的问题； 5 明白发酵罐体的结构； 6 明白制备时防止其他的杂菌的污染和防范措施； 7 体会发酵罐体的设计； 8 绘制一幅发酵罐体，体会和思考设计中发现的问题。研究方法：1 细心查找各类的网上资料； 2 实地勘察，参观生物制药企业工厂，罐体； 3 可以向工厂的工人，学者，研究人员等询问； 4 亲手制作发酵罐的准备计划或者研究菌体等。 技术路线： 1 了解发酵罐的结构； 2 认识发酵罐的注意事项； 3 制定所设计的

2、发酵罐的种类； 4 查找发酵罐体的参考数值； 5 计算罐体的准确数值； 6 参考其他的发酵罐，在图纸上画出自己的发酵罐体表明发酵罐 的体系。三、预期的结果和创新性 结果：按照所操作的流程，生产中注意杂菌的污染，和培养菌体的保存确定准确的数值使的细胞培养和产物分泌处于最佳的状态，使菌体在生长代谢过程中产生最大量，最优质的所需的产物，发酵生产谷氨酸，进而生产味精，满足大众的需要，为当前的社会创造的巨大的经济价值。 创新：以淀粉或大米为原料首先要制备葡萄糖，采用灌流式培养方法，提取工艺（浓缩连续等电点法），分离采用多步浓缩，步步检测，生产过程也是随时抽样调查，提高发酵的环境，严格进行消毒，严格监控发

3、酵的参考数。1根据代谢工程原理，定向选育获得稳定遗传的L 谷氨酸高产菌；2产酸高，杂酸少，培养粗放；3采用清洁生产工艺，氨氮废水减少50%以上。四、导师的评语及评分签字： 2014 年 6 月 日味精发酵罐的设计一 定义：味精是调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠。味精是人们熟悉的鲜味剂，是L谷氨酸单钠盐（Monosodiumglutamate）的一水化合物，具有旋光性，有D型和L型两种光学异构体。注意的是如果在100以上的高温中使用味精，谷氨酸钠会转变成对人体有致癌性的焦谷氨酸钠。由于炒菜时油温在150-200，这会使味精变成有毒性的焦化谷氨酸钠，所以，对于加入味精的半成品配菜的烹饪，应以蒸煮为

4、妥。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，所以要适当的使用和存放。二 味精生产全过程可划分为四个工艺阶段:原料的预处理及淀粉水解糖的制备;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。1原料的预处理此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，以便提高原料的利用率，同时去除固体杂质，防止机器磨损。用于除杂的设备为筛选机，常用的是振动筛和转筒筛，其中振动筛结构较为简单，使用方便。用于原料粉碎的设备除盘磨机外，还有锤式粉碎机和辊式粉碎机。盘磨机广泛用于磨碎大米、玉米、豆类等物料，而锤式粉碎机应用于薯干等脆性原料的中碎和细碎作用，辊式粉碎机主要

5、用于粒状物料的中碎和细碎。2淀粉水解糖制备在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖。由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，因而必须将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。目前，国内许多味精厂采用双酶法制糖工艺。3种子扩大培养及谷氨酸发酵种子扩大培养为保证谷氨酸发酵过程所需的大量种子，发酵车间内设置有种子站，完成生产菌种的扩大培养任务。从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种。子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。谷氨酸发酵开始前，首先必须配制发酵培养基，并对其作高温短时灭菌处理。用于灭菌的工艺除采用连消塔维持罐一喷淋冷却

6、系统外，还可采用喷射加热器维持管真空冷却系统或薄板换热器灭菌系统。但由于糖液粘度较大，流动性差，容易将维持管堵塞，同时真空冷却器及薄板加热器的加工制造成本较高，因而应用较少。4谷氨酸制取味精及味精成品加工精制车间加工的谷氨酸产品为谷氨酸单钠，即味精。粗品经提纯、加工、包装，得到成品。三 味精发酵生产影响条件：现有谷氨酸生产菌分属于棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属氧。谷氨酸产生菌是好氧菌，通风和搅拌不仅会影响菌种对氮源和碳源的利用率，而且会影响发酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在发酵后期，加大通气量有利于谷氨酸的合成。温度，菌种生长的最适温度为3032。当菌体生长到稳定期，适当提高温度有利

7、于产酸，因此，在发酵后期，可将温度提高到3437。pH，谷氨酸产生菌发酵的最适pH在7.08.0。但在发酵过程中，随着营养物质的利用，代谢产物的积累，培养液的pH会不断变化。如随着氮源的利用，放出氨，pH会上升；当糖被利用生成有机酸时，pH会下降。磷酸盐，它是谷氨酸发酵过程中必需的，但浓度不能过高，否则会转向缬氨酸发酵。发酵结束后，常用离子交换树脂法等进行提取。生物素，当生物素缺乏时，菌种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳酸发酵。因此，一般将生物素控制在亚适量条件下，才能得到高产量的谷氨酸。四 发酵罐体的计算1公称直径的确定：发酵罐的公称容积V，一般系指筒身容积V0与底封头容积Vb之和。底

8、封头容积Vb近似地用下式计算。2封头的主要尺寸：曲面高度为800mm，直边高度为50mm,内表面积为11.6m2，容积4.69m3,壁厚22mm。3发酵罐计算容积：V实=V筒+2V封=3.144D2H2V封发酵罐的设计容积为70M3，所以取筒体高度为6m。高径比取1：1.875.所以实际体积:71.4m2实际装液液面高度：V液=46.2m3 L液=5.2m罐灭菌压力为2atm，罐设计受压4atm（表压），材料：不锈钢D罐体直径（D=3200mm）；P耐受压强（取P=4）；焊缝系数，双面焊取0.8； 设计温度下的许用应力（kgf/c）（取 =35/4）；C腐蚀裕度，当C10mm时，C3mm；S=

9、10.9mm11mm4标准碟形封头:11.18mm本设计采用六弯叶涡轮搅拌器搅拌器叶径d320031066.67mm1067mm叶宽B220mm弧长I412mm底距C1100mm盘径d1825mm叶弦长L275mm叶距Y3200mm弯叶板厚S12mm转速校正:102.5rmin迈凯尔搅拌功率:式中：搅拌速率 N1.71rs搅拌器直径，D=1.1m醪液密度:1050kgm醪液粘度:1.310-3（Ns）m不通气时的搅拌轴功率P0:搅拌器档数Ni 2所以po59.7kw通气时的轴功率PgPg49.3kw电机功率电P电采用三角带转动效率：10.92滚动轴承效率：20.99故P电54.7kw5 轴径计

10、算：发酵罐竖直安装，皮带轮直接装于支座边旁，无弯曲载荷影响，仅考虑扭转作用，轴径计算主要以扭转强度和扭转刚度。轴上最大剪应力 轴材料允许的剪应力轴传递功率（马力）d214.4轴的转速（r/min）n=102.5A=12.21所以d15.6cm按扭转刚度计算应满足轴上最大扭转角度 许用的扭转角度。d：所求的轴径（cm）N：轴转动转速（马力），N=214.4n：轴的转速（r/min）n=102.5B：传动系数，该传动系数为一般传动，取 2/1 查得B=10 综上所述，设计轴径为120mm。6热能 热负荷q=生物合成热1q+搅拌热2q-汽化热3q-辐射热4q（1）生物合成热1q根据实际测定，每立方米

11、发酵液每小时最大发热量为40004.18kjhq1772464kjh搅拌热的计算q2根据经验公式：q2p8604.187576131kjh7 汽化热的计算G:工作状态下通入发酵罐的空气质量流量（Kg绝干空气/h）1I:发酵罐空气进口热焓（KJ/Kg）1I：发酵罐空气出口热焓（KJ/Kg）空气比容计算0.5774kg干空气流量计算960kgh出罐空气状态：所以出罐空气绝对湿度X8=0.0186水kg热焓计算进罐空气热焓I138.95kjkg出罐空气热焓I279.75kjkg辐射热计算4q计算79093kjh热负荷总q计算711845kjh传热面积F3的计算冷却水用自来水，进口温度15，经设计校核

12、，确定出口温度为222.428th发酵液3530 冷却水1520T18T213传热面积F33.06冷却管截面计算0.02369sd o0.081m查表，取893.5无缝钢管作为冷却蛇管D85.5mm8 冷却管长度设计取竖直蛇管U型曲径为150mm，则两管距离为300mm冷却管长度L=403.1m。管组高度H计算：蛇管排布要求：上不露液面，下不低于封头直边，可排蛇管高度即圆柱部分静液面高度。则直管部分高h=5500-300=5200mm。管子圈数=9t：管子的中心距，t=0.2D：冷却蛇管外径=0.075mH=2,0m9 换热面积验算=105.7平d：冷却蛇管平均直径（m）0n：每组冷却蛇管圈数冷却蛇管管组数L：一圈蛇管长度10 灭菌后冷却要求计算：设计冷却时间为8小时，发酵液冷却热量q