年产三万吨谷氨酸的发酵罐设计与选型

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

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，但它参与许多代过程，因而具有较高的营养价值，在人体，谷氨酸能与血氨结合生成谷氨酰胺，解除组织代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和糖代，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：①结构严密，经得起蒸汽的反复灭菌，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；②有良好的气-液-固接触和混合性能以及高效的热量、质量、动量传递性能；③在保持生物反应要求的前提下，降低能耗；④有良好的热量交换性能，以维持生物反应最是温度；⑤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

第三章谷氨酸的生产工艺流程

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：①酸解法；②酶解法；③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10-11˚Bx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。

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15˚Bx，pH6.0，加细菌α-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——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—高浓度糖液

↑—液氨

第四章年产3万吨谷氨酸的总物料衡算

4.1

4.1.1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/a 30000（味精）

生产方法 中糖发酵，一次等电点提取 年生产天数 d/a 300 产品日产量 t/a 100 产品质量 纯度% 99 倒灌率 % 1.0 发酵周期 h 48 发酵初糖 Kg/m 3

150 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

%

112

4.1.2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5~10，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V 1

()()

3

122.8%110%7.99%90%562201000m

V =⨯⨯⨯⨯÷=

式中 220——发酵培养基初糖浓度（kg/m 3

） 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