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味精发酵罐的设计

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(Mono sodium glutamate)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30～32℃。当菌体生长到稳定期，适当提高温度有利于产酸，因此，在发酵后期，可将温度提高到34～37℃。

pH，谷氨酸产生菌发酵的最适pH在7.0～8.0。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=3.14÷4×D^2×H﹢2V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)；

φ－焊缝系数，双面焊取0.8 ；

[δ]－设计温度下的许用应力（kgf/c ）（取[δ]=35/4）；

C －腐蚀裕度，当δ－C<10mm时，C＝3mm；

S=10.9mm ≈11mm

4标准碟形封头:

δ＝11.18mm

本设计采用六弯叶涡轮搅拌器

搅拌器叶径d＝3200／3＝1066.67mm≈1067mm

叶宽B＝220mm

弧长I＝412mm

底距C＝1100mm

盘径d1＝825mm

叶弦长L＝275mm

叶距Y＝3200mm

弯叶板厚S＝12mm

转速校正:

＝102.5r／min 迈凯尔搅拌功率:

式中：搅拌速率N＝1.71r／s

搅拌器直径，D=1.1m

醪液密度:ρ＝1050kg／m³

醪液粘度:υ＝1.3×10^-3(N•s)／m²

不通气时的搅拌轴功率P0:

搅拌速率N＝1.71r／s

搅拌器直径，D=1.1m

醪液密度:ρ＝1050kg／m³

搅拌器档数Ni＝2

所以po＝59.7kw

通气时的轴功率Pg

Pg＝49.3kw

电机功率电P电

采用三角带转动效率：η1＝0.92

滚动轴承效率：η2＝0.99

故P电＝54.7kw

5 轴径计算：

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）d＝214.4

轴的转速（r/min）n=102.5

A=12.21

所以d＝15.6cm

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=214.4

n：轴的转速（r/min）n=102.5