《发酵工程课程设计》指导书

《发酵工程课程设计》实习指导书主编：邵威平甘肃农业大学食品科学与工程学院二OO七年八月前言《发酵工程课程设计》是生物工程专业的一门实用性和技术性很强的专业课程，属于专业实践教学环节。

通过这个实习环节的学习和锻炼，使学生在掌握了生物工程专业基础理论、专业理论和专业知识的基础上，初步掌握发酵工程工厂设计的基本原则、发酵工艺参数的设计及检测方法的建立，培养学生具备发酵工厂工艺、工程设计的能力，使学生得到生物工程专业技术人员的综合性基本训练。

本指导书主要叙述了课程设计的目的与要求、课程设计的任务、课程设计的内容、课程设计报告的要求、考核方法与评分办法等内容，其中课程设计的内容为本书重点，阐明了啤酒、酒精、味精和酶制剂工厂设计要求等指导性内容。

编写本指导书的目的，旨在指导学生掌握微生物发酵工厂设计工作的原理、步骤和方法，培养正确的辨证的工程设计观点，提高综合运用专业理论与基础理论知识及技能，分析解决发酵工程实际问题的能力。

尽管作者力图在编写过程中注重系统性、实践性和指导性，但限于作者能力和水平，书中难免存在纰漏和不足，望读者批评指正。

目录一、课程设计的目的与要求 (3)二、课程设计的任务 (4)（一）课程设计的基本环节 (4)（二）课程设计具体任务 (4)三、课程设计的内容 (6)（一）啤酒发酵车间（工厂）设计 (6)（二）酒精发酵车间（工厂）设计 (8)（三）味精发酵车间（工厂）设计 (10)（四）糖化酶发酵车间（工厂）设计 (14)（五）其他参考选题 (15)四、课程设计报告要求 (16)五、考核方法与评分办法 (18)六、参考资料 (19)附一：课程设计报告撰写指南 (20)附二：课程设计报告样式与格式规范要求 (23)一、课程设计的目的与要求课程设计是专业课教学的重要组成部分，是理论学习的深化和应用。

通过课程设计，培养学生自觉树立精心设计的思想和理论联系实际的学风，使学生在学习了生物工程专业基础理论、专业理论和专业知识的基础上，尤其是在学完《发酵工程》这门课程后，能够综合运用发酵工程的理论知识，并结合发酵产品生产工艺学，初步掌握发酵工程工厂设计的程序、方法和步骤，培养学生具备发酵工厂工艺设计和工程设计的能力。

通过设计，使学生了解和熟悉发酵工程领域的新技术、新工艺和新设备，熟悉国家和行业的有关规定和技术措施，学会使用有关的技术手册和设计资料，提高计算和绘图技能，提高对实际工程问题的分析和解决能力，从而得到对生物工程专业技术人员的综合性训练，提高学生的综合素质，为学生完成以后的毕业设计做准备。

通过课程设计，训练学生提高以下几方面的能力：1.查阅、熟悉技术文献资料和搜集生产工艺数据的能力。

2.合理设计工艺路线，准确进行工程计算和设备选型设计计算的能力。

3.用简洁的文字、清晰的图表表达个人设计思想和设计结果的能力。

4.树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，同时兼顾生产操作时的安全、劳保、环保等要求的设计思想，并在此设计思想指导下提高分析和解决实际问题的能力。

二、课程设计的任务（一）课程设计的基本环节1.设计动员、发题、介绍设计题目的实际工业背景。

2.阅读设计指导书，查阅资料，拟定设计程序和进度计划。

3.调查、收集有关数据，了解设备制造，安装和操作的有关知识，奠定设计基础。

4.设计计算，绘图和编制设计说明书。

即，在一周时间内，学生由指导教师指导进行文献资料的查询，系统了解发酵工艺过程及基本工艺参数，了解发酵工程生产中某一行业的新技术、新工艺。

在此基础上，学生完成课程设计方案，进行必要的工艺计算，最后写出课程设计报告（说明书）并绘制完成图纸。

（二）课程设计具体任务1．撰写简要设计说明书，主要内容包括物料衡算、设备衡算与选型以及生产工艺等。

具体任务如下：1)设计方案选择，对给定或选定的设计方案进行简要论述。

2)设计工艺流程论证，按确定的设计方案设计出合理可行的工艺流程路线，对该工艺流程进行阐述论证，确定工艺过程的重要参数。

3)工艺计算，应完成工艺流程各过程的物料衡算，能量衡算，主要设备的工艺条件、工艺参数计算。

4)主要设备设计，在满足工艺条件的前提下，进行主要设备的机械设计，包括强度设计、刚度计算、稳定性计算和结构设计。

5)典型辅助设备设计选型，包括典型设备主要结构尺寸计算和设备型号规格的选定。

6)工艺流程图，按工艺流程图绘制要求完成有一定控制点的流程详图，包括设备、物料管线、主要管件、控制仪表等内容。

7)主体设备结构详图，按化工设备结构图的要求绘制完成。

8)典型辅助设备工艺条件图或小样图，包括设备的主要工艺尺寸和主要特点要求。

2．绘制产品工艺方案流程图一张或车间平面布置图（或立剖图、或管路图、或全厂平面布置图、或设备图）一张。

要求：1)按工艺流程图绘制要求完成有一定控制点的流程详图，包括设备、物料管线、主要管件、控制仪表等内容。

2)主体设备结构详图，按化工设备结构图的要求绘制完成。

3)典型辅助设备工艺条件图或小样图，包括设备的主要工艺尺寸和主要特点要求。

三、课程设计的内容（一）啤酒发酵车间（工厂）设计1．设计题目年产5万吨啤酒车间（工厂）设计（重点为糖化、发酵车间）2．生产基础数据1)产品规格：11度淡色啤酒2)生产天数：300天/年3)原料配比：麦芽：大米=70：304)原料利用率：98%5)麦芽水分：6%6)大米水分： 12%7)无水麦芽浸出率：80%8)无水大米浸出率：90%9)啤酒损失率（对热麦汁）：冷却损失6%；发酵损失1.5%；过滤损失1.5%；灌装损失2%10)空瓶损失：1.0%11)瓶盖损失 1.0%12)商标损失 0.1%13)麦芽清净及磨碎损失： 0.1%14)总损失：10%15)糖化次数：生产旺季（160天）8次/天；生产淡季（150天）4次/天其他工艺指标由具体指导老师下达。

3．设计内容1)根据以上设计任务。

查阅有关资料、文献、搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与论证。

2)工艺计算：全厂的物料衡算；糖化和发酵车间的热量衡算（即蒸汽耗量的计算）、用水量计算以及耗冷量计算。

3)糖化车间和发酵车间设备的选型计算：包括设备的容量、数量、主要的外形尺寸。

（供选择）4)选择其中某一重点设备进行单体设备的详细化工计算与设计。

（供选择）4．设计要求1)根据以上设计内容，撰写设计说明书。

2)完成图纸1张（2号图纸）：全厂工艺流程图（或重点单体设备总装图）。

（二）酒精发酵车间（工厂）设计1．设计题目年产2万吨食用酒精车间（工厂）设计（重点为蒸煮、糖化、发酵车间）2．生产基础数据1)产品规格：食用酒精2)生产方法：以薯干为原料，双酶糖化，连续蒸煮，间歇发酵。

三塔蒸馏。

3)副产品：次级酒精（成品酒精的3%）；杂醇油（成品酒精的0.6%）4)原料：薯干（含淀粉68%，水分12%）5)酶用量：高温淀粉酶（20,000U/mL）为10U/g原料；糖化酶（100,000U/mL）为150U/g原料（糖化醪）和3000U/g原料（酵母醪）6)硫酸铵用量：7kg/吨酒精7)硫酸用量：5kg/吨酒精8)蒸煮醪粉料加水比：1：2.59)发酵成熟醪酒精含量：11%（V）10)使用活性干酵母，使用量为1.5kg /吨原料11)活料干酵母的复活用水：10倍于活性干酵母质量的2%的葡萄糖水12)发酵罐洗罐用水：发酵成熟醪的2%13)生产过程淀粉总损失率：9%14)蒸馏效率：98%15)全年生产天数：320天其他工艺指标由具体指导老师下达。

3．设计内容1)根据以上设计任务。

查阅有关资料、文献、搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定与论证。

2)工艺计算：全厂的物料衡算；连续蒸煮及蒸馏蒸汽耗量的计算；蒸馏车间水用量的衡算。

3)蒸煮、糖化、发酵车间(或蒸馏车间)的生产设备选型计算：包括设备的选型、容量、数量及主要的外形尺寸。

（供选择）4)选择一重点设备进行单体设备的详细化工设计与计算。

（供选择）4．设计要求1)根据以上设计内容，书写设计说明书。

2)完成图纸1张（2号图纸）：蒸煮、糖化、发酵、蒸馏车间（任选其中之一）工艺流程图（或重点单体设备总装图）。

（三）味精发酵车间（工厂）设计1．设计题目年产1万吨味精车间（工厂）设计（重点为发酵车间）2．生产基础数据1)生产规格：纯度为99％的味精2)生产方法：以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发酵、低温浓缩、等电提取3)生产天数：300天/年4)倒罐率：0.5%5)发酵周期：40-42小时6)生产周期：48-50小时7)种子发酵周期：8-10小时8)种子生产周期：12-16小时9)发酵醪初糖浓度：15% (W/V)10)流加糖浓度：45% (W/V)11)发酵谷氨酸产率：10%12)糖酸转化率：56%13)淀粉糖转化率：98%14)谷氨酸提取收率：92%15)味精对谷氨酸的精制收率：112%16)原料淀粉含量：86%17)发酵罐接种量：10%18)发酵罐填充系数：75%19)发酵培养基(W/V)：水解糖15%，糖蜜0.3%，玉米浆0.2%，MgSO40.04%，KCl 0.12%，Na2HPO4 0.16%，尿素4%，消泡剂0.04%20)种子培养基(W/V)：水解糖2.5%，糖蜜2%，玉米浆l%，MgSO4 0.04%，K2HPO40.1%，尿素0.35%，消泡剂0.03%3．设计内容1)根据设计任务查阅有关文献，收集必要的技术资料与工艺数据，进行生产方法的选择比较，生产工艺流程与工艺条件的确定与论证。

2)工艺计算：全厂的物料衡算；发酵车间的热量衡算，并计算蒸汽耗量；无菌空气耗量的计算。

3)发酵车间（包括糖液连消）生产设备的选型（包括设备的容量、数量、主要外形尺寸）计算。

（供选择）4)选择一重点设备进行单体设备的详细化工设计与计算。

（供选择）4．设计要求根据以上设计内容，书写设计说明书。

完成图纸1张（2号图纸）：发酵车间工艺流程图（包括糖液连消），或重点单体设备总装图。

味精生产流程图：、和淀粉酶）→ 喷射液化 → 保温灭菌 → 过淀粉、水 → 调浆（加NaCO3滤 → 层流罐 → 贮罐 → 冷却 → 糖化（先调pH再加糖化酶）→ 灭酶 → 离心过滤 → 得葡萄糖液 → 冷却 → 发酵罐发酵 → 冷却 → 等电点中和 → 谷氨酸晶体 → 加水溶解 → 二次中和 → 得谷氨酸钠溶液 → 活性炭脱色 → 过滤 → 离子交换脱金属离子 → 浓缩 → 蒸发结晶 → 分离出湿味精 → 干燥 → 得晶体味精 → 筛选 → 分装糊化糖化工序：糊化工序：调浆时淀粉浓度为35%，调浆罐进入盘管的蒸气温度控制在30℃，用NaCO3调pH6.4。

料液经泵输送和蒸汽一起进行喷射液化，也就是糊化过程，蒸汽的温度为120℃，喷射液化器出口温度为100～105℃，喷射液化时间为1h。