味精发酵课程设计

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1、课程名称:生物工程设备课程设计题目名称:100m³味精发酵一、课程设计的内容1、通过查阅机械搅拌通风发酵罐的有关资料，熟悉基本工作原理和特点。2、进行工艺计算3、主要设备工作部件尺寸的设计4、绘制装配图5、撰写课程设计说明书二、设计要求与数据1.设备结构及主要尺寸的确定（D、H、HL、V、VL、Di等）；2.通风量的计算；3.搅拌功率计算与电机的选择；4.传热面积及冷却水用量的计算。三、发酵生产工艺及流程（发酵菌株、生产条件、原料、工艺流程等）4.1味精生产工艺4.1.1发酵菌株[3]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。目前工

2、业上应用的谷氨酸产生菌有谷氨酸棒状杆菌、乳糖发酵短杆菌、散枝短杆菌、黄色短杆菌、噬氨短杆菌等。目前国内各味精厂所使用的谷氨酸生产菌主要有（1）纯齿棒状杆菌AS1.542及其诱变株B9、B9-17-36、F-263等菌株；（2）天津短杆菌T613、及其诱变株FM-415、CMTC6282、S9114等菌株；（3）北京棒杆菌AS1.229及其诱变株D110等菌株。4.1.2生产原料谷氨酸生产时发酵原料的选择原则[4]：首先考虑菌体生长繁殖的营养；考虑到有利于谷氨酸的大量积累；还要考虑原料丰富，价格便宜；发酵周期短，产品易提取等因素。目前谷氨酸生产上多采用尿素

3、为氮源，采用分批流加，以生物素为生长因子。国内大多数厂家用淀粉为发酵原料，主要有玉米、小麦、甘薯、大米等，其中甘薯的淀粉最为常用。少数厂家用糖蜜为发酵原料，主要有甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜。4.1.3培养基制备[5]斜面培养基：葡萄糖0.1%、牛肉膏0.5%、蛋白胨1.0%、氯化钠0.5%、琼脂2.0%、PH7.0~7.2。一级种子培养基：葡萄糖2.5%、尿素0.6%、KH2PO40.1%、MgSO4•7H2O0.04%、玉米.3~3.0ml、pH7.0。二级种子培养基：水解糖12~14%、尿素0.5~0.8%、玉米浆0.5~0.6ml、KH2PO40.1~0.

4、2%、MgSO4•7H2O0.04%、pH7.0。发酵培养基：水解糖12~14、尿素0.5~0.8%、玉米浆0.6ml、MgSO4•7H2O0.06%、KCl0.05%、Na2HPO40.17%、pH7.0。4.1.4味精发酵生产影响条件（1）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。（2）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℃。（3）pH，谷氨酸产生菌

5、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。（4）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。（5）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。4.1.5味精生产工艺概述[6]味精生产全过程可划分为四个工艺阶段:(1)原料的预处理及淀粉水解糖的制备；(2)种

6、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。与这四个工艺阶段相对应味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。为保障全厂生产用水，还要设置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理，通过供水管路输送到各个生产需求部位。味精发酵法生产的总工艺流程5、发酵罐主要设计条件（发酵罐主要部件尺寸的设计计算结果）5、罐体几何尺寸的确定、罐体主要部件尺寸的设计计算5.1发酵罐主要设计条件

7、及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，内壁光滑，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。5.2罐体选型、几何尺寸的确定、罐体主要部件尺寸、生产能力的设计计算5.2.2.1发酵罐容积的确定：初步选用公称容积为100m3的发酵罐。公称体积V－－罐的筒身（圆柱）体积和底封头体积之和

8、全体积V0－－公称体积和上封头体积之和。封头体积近似公式：假设，根据设计条件发酵