生产工艺基本计算.docx

1、生产工艺基本计算生产工艺基本计算作者： 日期: 前言3主要工艺参数的选择6一、工艺计算6(一）、发酵罐容积(二）、菌种及发酵车间设计 1、菌种扩大培养流程 7、流加培养流程 （三)、物料计算1、发酵罐耗糖 82、发酵罐耗玉米浆量8、发酵罐耗氮（H）2SO4)量94、发酵罐耗碱液量 95、发酵罐耗磷量(K2PO4以2O5计）96、二级种子罐耗糖量、种子培养消耗的计算1（四）、热量衡算101、糖液灭菌耗汽量12、空罐灭菌113、冷却用水11(五)、种子罐计算11(六）、二级种子罐的过滤器计算131、求滤层厚度132、求压力降33、求分滤器的直径144、总过滤器工艺设计5(七)、酵母干燥16 二、设

2、备选型 16三、设计心得 16 前言 我国的酵母工业化生产始于122 年，由上海大华利卫生食料厂首家生产压榨面包酵母，至今已有80 多年的历史。（一）高活性干酵母产业我国活性干酵母的研究和开发始于 世纪7 年代。1974年上海酵母厂首先试制和生产了面包活性干酵母，改革开放的国策则大大加快了高活性酵母产业的发展速度。20 世纪0 年代中期，广东率先引进了国外先进的高活性干酵母的生产技术和设备，建成了两家大型的具有当代国际先进水平的高活性干酵母生产企业,即广东丹宝利酵母公司和广东梅山一马利酵母公司。目前，我国生产高活性干酵母的国有企业主要有湖北安琪酵母公司、广东丹宝利酵母公司，中澳合资的梅山一马利

3、酵母公司和哈尔滨一马利酵母公司等数家。（二)食用酵母抽提物生产从2 世纪70 年代起，我国多家研究机构就开始研究和开发利用活性酵母生产食用酵母抽提物,作为食用营养调味品。由于我国的饮食习惯和消费结构与欧美国家不同，鲜味剂以味精为主,味精在我国鲜味剂市场上占据绝对的主导地位。酵母抽提物产品作为食用调味品不仅具有鲜味，同时因含有2 余种氨基酸和肤类物质，因而具有营养价值高，味道醇厚、抗氧化性等优点。目前，酵母抽提物主要应用在加工食品行业。(三）活性酵母产品目前，我国市场上商品活性酵母的主要品种有以下几类。1）面包酵母是指以糖蜜、淀粉质原料,经发酵法通风培养的酿酒酵母(Sacharomce cere

4、 - visi ），制得的有发酵活性的用于发面的面包酵母。根据其生产工艺、活性高低和含水分的不同又分为： ( )鲜酵母产品具有强的发酵活性，由新鲜酵母菌体所组成的块状产品,含水分70 一73 ，俗称压榨酵母(Copssedyes）。( 2 )活性干酵母该类产品是将具有强壮发酵活性的鲜酵母，经过低温脱水后制成的有发酵活性的干酵母菌体,产品呈颗粒状，含水分为7.一85 。( ）高活性干酵母该产品是将鲜酵母经过低温脱水后制得的具有高活性的干酵母菌体，活性大大高于普通的活性干酵母,且发酵速度快，溶解性能好。产品呈细小颗粒状，含水分为5 %一6.0 % ，采用真空包装。 ）酿酒活性干酵母该产品是以糖蜜、

5、淀粉质原料,发酵通风培养得到的酿酒酵母(Sacchamycscervisiae）、葡萄汁酵母(S. uum）、贝酵母(. bayaus ）等制得的有发酵产生酒精能力的活性干酵母菌体。根据酵母生产工艺和用户的不同要求,主要有两种商品： ( )酿酒鲜酵母产品具有强的发酵酒精活性的酵母菌体，其产品含水分71%一% ，俗称酿酒鲜酵母(bwg Compre、deat )。( 2)酿酒高活性干酵母将酿酒鲜酵母经过脱水干燥制得的高活性干酵母菌体，它可以用于糖类或淀粉质原料发酵生产酒精。它具有发酵速度快,出酒率高,含水分低，保存期长的特点。（四）我国主要的酵母生产企业1)湖北安琪酵母股份公司该公司于1989

6、年建成投人生产,目前是我国生产高活性干酵母产量最大、品种最多、国内市场占有率（30%以上)最高的企业，也是亚洲最大的酵母生产企业公司的主要产品有:面包、白酒、黄酒、酒精、葡萄酒等高活性干酵母；酵母味素（酵母抽提物);营养酵母;生物饲料添加剂等系列产品。安琪酵母股份公司于93 年初开始酵母抽提物的研究工作，与中国食品发酵工业研究院共同承担了“九五”科技攻关项目“酵母味素的开发”。97 年,公司建成了年产IO0t 酵母抽提物生产线，生产出高质量的酵母抽提物。0年,该公司又建成了国内最大的酵母抽提物生产线年产5OO0t 酵母抽提物生产线,引进欧洲的工艺技术和关键设备,产品卫生标准可达到欧盟的卫生标准

7、,能满足出口的各种要求。 )广东丹宝利酵母公司该公司建于2 世纪80年代,是我国最早生产高活性面包酵母的厂家，投产时年产2000t 高活性干酵母。该公司全套引进欧洲先进的酵母生产技术和设备,生产高质量的面包高活性干酵母。3）梅山-马利酵母有限公司该公司是国内首家中外合资的高活性干酵母生产企业,85 年建成投人生产，当时生产规模为年产2000t面包用高活性干酵母。目前，该合资企业已在黑龙江、吉林、河北和山东等地建设了5-6 家合资酵母生产厂,在国内总的生产能力约6000t 以上。（五)活性酵母市场的竞争与研发方向随着我国活性酵母市场的扩大，除了国内活性酵母生产企业的产品，如丹宝利、梅山、安琪等品

8、牌的高活性干酵母大量在国内市场销售外，国外的酵母产品也先后进人中国市场，如法国、澳大利亚、土耳其、美国、英国等；另一方面,国内几家较大规模的企业也大力拓展国外市场。因此，活性酵母产品在国内、国际市场上的竞争非常激烈。但是从总体来看,我国高活性干酵母的出口量大于进口量。目前，活性酵母企业正在加强技术开发，如研究开发和储备新的生产用高活性酵母菌种；开发行业清洁生产和保护环境的新技术；大力拓展国内外市场;因地制宜进行环保治理，使废物的排放达到国家的标准等,这些措施都为产业的持续发展奠定了基础。目前，活性酵母的国际市场具有较大的潜力，尤其是非洲、南美洲、伊斯兰等国家都有很大的发展空间。在对环保要求日益

9、严格的今天活性干酵母工业中,回收酒精应当作为一项研发方向在有规定的素质要求，额定的消耗标准，法定的环保标准条件下,调和产品的矛盾要求，并且产品合于保健卫生，则人们还该做许多工作才能过关,这应当是未来的研究开发方向。 生产工艺基本计算设计依据：1产品:鲜酵母、活性干酵母主要生产原料:葡萄糖废糖蜜（含总糖量51%)主要工艺参数的选择和计算：商品酵母发酵周期8小时接种量10%一代酵母接种量:10%二级种子罐接种量：5%一级种子罐接种量:2%商品干酵母含水量:5%发酵液干酵母含量:60gL发酵周期：8小时活性干酵母含水量：5%1、工艺计算 (一)发酵罐容积 干酵母:10030060.m3 鲜酵母:0.

10、=15.m3 发酵罐的填充系数为0. 初步设定罐内冷却水盘管体积为15% 总容积：V（015)=15.50.6 =297.05m。设计每2小时出一罐料，考虑到应有一个罐与之轮流工作,以便该罐进行出料、刷洗、消毒等。故设计三个个发酵罐。则每个发酵罐的体积是:2970=9.0m3 取每个发酵罐体积100m3。有课本281表25可知发酵罐尺寸 （二）菌种扩大培养流程卡氏罐级种子罐二级种子罐发酵罐种子罐培养基:葡萄糖液、培养基同时补充N、P、Mg等无机盐及生物素,其中可发酵性糖含量为50-g/L,氮含量为1.5 g/L左右,P2含量为0.5gL左右培养条件：33左右，pH4.2-54通风情况:开始时不

11、通风，当发酵罐开始自然升温时，微量通风培养时间:28小时左右级间接种量：一级2%，二级5%3 酵母收获量:车间纯种培养,由于采用了微量通风,其酵母产率比静止培养时高。考虑到在对数生长期接种，一般当酵母种子达2 g左右时,即接入下一级发酵培养。流加培养流程间歇培养种子 一代酵母 分离洗涤 商品酵母(二代)该流程每十罐进行一次纯种培养，种子仅冷藏几天，污染机会少,产品质量较高。1接种量:一代酵母接种量5%，二代102培养时间：一代小时，二代3小时发酵温度：334发酵H:4.5-5.5压力：常压（三)物料计算二代商品酵母接种量0年工作30天，每天产量为：3=9.1吨 发酵罐耗糖（以每天消耗的葡萄糖计

12、算）量:公式:WCx98%其中 Wg：培养酵母所需糖量 P：酵母每天产量产 ：接种量 x:酵母产品干固物含量(%)YX:酵母干固物对糖得率(%） 98%:糖原料损耗率/S=0，x =168=32F10%9.1=.91因此W=030.8 =7.0.废糖蜜的消耗量：W糖蜜=73（1%0%） =17.23 （糖蜜中可利用糖比例80%)2.发酵罐耗玉米浆量取玉米浆用量(以葡萄糖废糖蜜计算）:则W m =1723%=0.73发酵罐耗氮（NH4）SO4）量公式：W N PC（.0+0.0）-FF NC X 式中 :W N=培养酵母每天所需氮量 C N：酵母干固物含氮量C 75 F N：种子酵母干固物含氮量

13、，F N =.5 m:玉米浆量 因此W=9.132%0.7(1.0+0.7)-0.12%.085 =0.2t硫酸铵的消耗量:W(NH)SO4 = N/0.99t4.发酵罐耗碱液量酵母发酵过程中总酸度增酸.0,取发酵终了时鲜酵母浓度180g/则最终发酵醪体积:9.1/.8=50.m3100mL发酵醪消耗NOH量：10.001=.00mol50.5 m发酵醪消耗Na23摩尔数: 001=505m 其质量为：106553.3g5.发酵罐耗磷量(KH2P4以P2O5计) 公式：Wp =P pC X(1.+0.3)FF X式中W ：每天培养酵母所需的P2O5量 Cp:酵母干固物2O5含量, C p %F

14、 p：种子酵母干固物2O5含量， F p =3.%则W =9.1.030.32（1.0+0.)-0.90.020.32=0.104tW KHO4=012t6.二级种子罐耗糖量二级种子罐产量 P=915%=151.7糖蜜用量:15.75%9kg7.种子培养消耗的硫酸铵、玉米浆、磷酸二氢钾、碳酸钠等均按酵母生产消耗的1%计算即：硫酸铵：09919.9 玉米浆:011%=.7 碳酸钠:3.531=0.54(四）、热量衡算1、糖液灭菌耗汽量蒸汽压力0.2Pa,温度126。查表知,此时冷凝热1KJK，每小时加热的糖浆的质量为.47,其比热按水的比热计,由 2加热至10 。查表知,=4.8KJ/KgK蒸汽

15、=糖液p(tt1）/m蒸汽1=0.7/h2、空罐灭菌查表知，水蒸气密度=196Kg/3水蒸气充满二级种子罐、发酵罐时的用量为:m蒸汽2=129(10310)=01.8g/d、冷却用水：放热量按每克酵母固性物的放热量为14.65J，计算流加培养过程中,酵母固性物的最大增长速率为5.0/m3h ,则酵母生产过程中的最大发热量为86 K/m3h冷却管管壁较薄，对冷却水进行强制循环时,总传热系数K=4.16800KJ m3h取冷却水进口16,出口6 发酵液前期温度较低34-36,取T=34则tm =12.3主发酵期发酵液每小时放出最大热量58.60007=58200KJ/,传热面积A=8.42冷却水量

16、W= 3Kg/h0.01014 m3/s取冷却水流速m/,则冷却管截面积S=0.00355 2,冷却管内径d6cm,选无缝钢管653, 冷却管长度L=8(五)、种子罐的计算取发酵罐一代酵母接种量5,则二级种子管鲜种子产量400%=200Kg考虑到接入下一级发酵培养时,种子浓度25g/L,则种子罐体积为:0L=83取填充系数为0%，则种子罐容积8/.8=10 m3取一级种子罐产量10Kg,接入下一级种子罐时,种子浓度2/L,则培养液体积在接入二级种子罐时为:=4L=.4m3取装料系数为80%，则容积0.4/0.8=.m3=500取种子罐规格表公称容积 (M3)筒体直径(Dg)筒体高度（m) 换热

17、面积 M2 搅拌轴转速 r.pm搅拌轴功率 KW005 00 00400300350.55 0.1 40000030-350 0.75-1.1 50 1000 60080-340 075-1.0.3 50 20 50 280-3401.11.5 .60 65070280-30 1.52.20.8 001690020080 2.25.51200280 2.25.5.2 00 80 10000280 3-7. 1.90220 100020028375 2.0 120020 0 4-1 300200-60 5-1.01300000 1002002 755 50 10-220 7.51.5 则选取一级

18、种子罐一个，公称容积为0.m3,二级种子罐两个,公称容积为50m。（六）、总过滤器工艺设计选超细玻璃纤维过滤器，工作温度30，公式：PLC lg-L其中=8，f1m查表得20时,空气密度1.205/ 3 0时,空气粘度1861-取过滤器中空气流速s=.ms查表得s=0.15m/时,=.5c-1、求滤层厚度：发酵周期按一代种子周期8小时计算空气中微生物的个数比取00/ m380560=7.6108个N2=1-3个过滤层厚度L=51.4m取L52m2 、求压力损失： c=5Re,V=0.m=14P=LC=L=683、过滤器直径: 进入过滤器中的空气压力为滤=2.371.005+55 =2.4大气压

19、(绝压)滤气中空气体积流量V滤=V空气=(0.+0.2) =.49 m3sd2Vs=V滤 d215=0.9d=2则对风机要求:风量0m3in风压2.4110339=2917mHO=3.13gcm2选IE100-3.7型离心压缩机，性能规范如下:输送介质空气 进口流量00 m/min需用功率380Kw进口压力(Kgc2绝)出口压力(g/cm绝)主轴转速19rmin外形尺寸(长宽高）1600750140 重量50Kg电动机：型号J134-2 功率440w 电压60V 重量300K（七)、酵母干燥酵母干燥设备厂提供的经验数据,10t/年活性酵母的干燥流化床需要蒸汽量：W干燥3=02t/h。根据流化床

20、干燥器规格表,则机型流化床面积2进风温度出风温度蒸法水分能力k振动电机型号功率ZG3030.70-404-70-35ZDS-0.75LG0.04.51.3571400-7035-0DS10-60.752ZLG0.454.50257014040-7050-0ZDS0-.1220.02.77-440-707-80ZDS0112ZLG.462.770-404-70010ZDS1-61.2ZLG6.0-14040-70100-130ZDS261.2ZLG0.564.57-14040-7012-170ZDS25.5ZLG.965.470-14040014070S0-622ZL0.6.54.5701404

21、0-0130-150ZDS-2LG.57.562570-1400-5-180Z4-6.02G0.75.7570-1404001621DS0302ZG1.2.57-4040-780270DS5-3.72ZL1.5511250-1404000-30DS50-63.72选择ZLG1.57.5型号的流化床干燥器。2、设备选型名称数量尺寸(型号)备注发酵罐310.084包括裙座计量罐520.68二级种子罐23.21.4(53)一级种子罐116(00L)空气总过滤器2内填充超细玻璃纤维,滤层厚0m空气分过滤器12滤层厚2mm空气压缩机11001501430KW空气贮存罐2.31空气冷却器1.508电机1J

22、K34-流化床干燥器1ZLG17.5蒸发能力20050k/h3、设计心得回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，在这段日子里,可以说得是枯燥的,但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询,只要认真钻研，动脑思考,动手实践，就没有弄不懂的知识,收获颇丰。