目录
第一章设计任务与设计依据 (1)
1.1设计任务 (1)
1.2设计基本依据 (1)
第二章谷氨酸简介 (2)
1.1概述 (2)
1.2理化性质 (2)
1.2.1 物理性质 (2)
1.2.2 谷氨酸的化学性质 (4)
1.3应用 (5)
1.4谷氨酸的生物合成途径 (7)
第三章发酵法生产谷氨酸的工艺流程 (9)
3.1发酵法概述 (9)
3.2原料的预处理及糖化 (9)
3.2.1 原料的种类 (9)
3.2.2 原料处理 (10)
3.3.谷氨酸发酵工艺 (11)
3.3.1 发酵培养基 (11)
3.3.2 培养基灭菌 (12)
3.3.3 发酵控制 (12)
3.4谷氨酸的提取 (14)
3.4.1 原理 (14)
3.4.2 工艺流程 (14)
第四章工艺计算 (16)
4.1生产要求 (16)
4.2工艺计算 (16)
4.2.1总物料平衡的计算 (16)
4.2.2发酵工段物料平衡计算 (18)
第五章总结与体会 (22)
致谢 (23)
参考文献 (23)
引言
谷氨酸是一种酸性氨基酸，是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义。不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。
谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。食品工业上，味精是常用的仪器增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。过去生产味精主要用小麦面筋（谷蛋白）水解法进行，现改用微生物发酵法来进行大规模生产。不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。
谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，有增香作用。甘氨酸具有甜味，和味精协同作用能显着提高食品的风味。谷氨酸作为风味增强剂可用于增强饮料和食品的味道，不仅能增强食品风味，对动物性食品有保鲜作用。
本次设计为年产10万吨谷氨酸生产的发酵工段，，因此对谷氨酸的发酵介绍较为详细。
第一章设计任务与设计依据
1.1 设计任务
（1）设计题目：100kt/a谷氨酸钠车间发酵工段设计
（2）目的与意义：
本题目根据生物工程专业的培养方向选择。谷氨酸是是本专业中一个具有代表性的产品，生产工艺涉及种子培养、发酵、提取等重要的单元操作和工程概念，通过对谷氨酸的工艺设计，进一步巩固加深并应用所学的《生物工艺学》、《身无分离工程》、《发酵设备与工厂设计概论》和《化工原理》等专业基础和专业课的理论知识，使之系统化、综合化。培养综合运用基础知识和专业理论，解决工程实际能力，为毕业设计打下基础。
1.2 设计基本依据
（1）于信令.味精工业手册[M],第二版.中国轻工业出版社，2009
（2）HG20559-93标准。
（3）俞文和.新编生物工艺学[M]，第二版。中国建材工业出版社，2002 （4）吴思方.生物工程工厂设计概论[M], 第二版.中国轻工业出版社,2002
第二章谷氨酸简介
1.1 概述
谷氨酸一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。食品工业上，味精是常用的仪器增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。过去生产味精主要用小麦面筋（谷蛋白）水解法进行，现改用微生物发酵法来进行大规模生产。
谷氨酸是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义。L－谷氨酸是蛋白质的主要构成成分，谷氨酸盐在自然界普遍存在的。多种食品以及人体内都含有谷氨酸盐，它即是蛋白质或肽的结构氨基酸之一，又是游离氨基酸，L型氨基酸美味较浓。
L－谷氨酸又名“麸酸”或写作“夫酸”，发酵制造L－谷氨酸是以糖质为原料经微生物发酵，采用“等电点提取”加上“离子交换树脂”分离的方法而制得。
1.2 理化性质
1.2.1 物理性质
㈠谷氨酸的立体异构体
⑴谷氨酸分为L型、D型、DL型三种。
⑵谷氨酸具有一般氨基酸的性质，其分子具有不对称的碳原子，所以有旋光性。它的氨基在不对称碳原子右方的称为D型（或右型），在不对称碳原子左方的称为L型（或左型），在化学命名中以前左旋用“l”表示，右旋用“d”表示，消旋体用“dl”表示。现在化学才统一用D型、L型和DL型表示光学异构体，而左旋和右旋则用（-）与（+）表示。所以L型谷氨酸旧的命名为1-谷氨酸，因为它的水溶液中是右旋，故沃尔—罗登宝命名法叫做L-(+)-谷氨酸，现在统称L-谷氨酸，又名d-α-氨基戊二酸。同样D型谷氨酸旧的命名为1-谷氨酸，因为它的水溶液为左旋，故称为D-（-）-谷氨酸，又名1-谷氨酸，又名1-α-氨基戊二酸。而 DL型谷氨酸即消旋异构体。
⑶在动植物和微生物等生物机体中天然存在的，都是L型谷氨酸，L-谷氨酸是味精的前体。
㈡谷氨酸结晶的特征
⑴谷氨酸结晶体是有规则晶形的化学均一体其晶形结构是以原子、分子或离子在晶格结合点上呈对称排列。谷氨酸在不同的结晶条件下，其晶格形状、大小、颜色是不同，通常分为α型结晶和β型结晶。α型的密度为1.535g/cm3,β型的密度为1.570g/cm3.
⑵α型和β型结晶的外观和X射线衍射图形均不同。
表2-1 谷氨酸两种结晶型比较
结晶型α型β型
光学显微镜下的晶体形态多面棱柱形的六面晶体，
呈颗粒分散，横断面为三
或四边形、边长与厚度相
近
针状或薄片状凝聚结集，
其长和宽比厚度大得多
晶体特点晶体光泽，颗粒大，纯度
高，相对密度大，沉降快，
不易破碎薄片状，性脆易碎，相对密度小，浮于液面和母液中，含水量大，纯度低
晶体分离离心分离不碎，抽滤不阻
塞，易洗涤，纯度高离心分离困难，易碎，抽滤易阻塞，洗涤困难，纯度低
母液中晶形的显微镜观
察
颗粒状态小晶体分散的针状结晶
㈢谷氨酸的溶解度
⑴谷氨酸在水中的溶解度
表2-2
温度/℃溶解度/(g/100g) 温度/℃溶解度/(g/100g)
0 0.341 45 1.816
5 0.411 50 2.186
10 0.495 55 2.632
15 0.596 60 3.160
20 0.717 65 3.816
25 0.864 70 4.594
30 1.040 75 5.532
35 1.250 80 6.660
40 1.508 100 14.00
⑵谷氨酸对酸、碱的溶解度谷氨酸在水中的溶解度除温度外，还与pH有关，且随着pH变化，影响很大。
⑵谷氨酸在乙醇中的溶解度
表2-3
乙醇浓度/% 在25℃时的溶解
度/(g/100ml) 乙醇浓度在25℃时的溶解
度/(g/100ml)
24.5 0.292 74.35 0.037
50.75 0.131 95.14 0.0094
1.2.2 谷氨酸的化学性质
⑴谷氨酸可以与酸作用
⑵谷氨酸与碱作用
①与氢氧化钠反应生成谷氨酸单钠和水
②与碳酸钠反应生成氨酸单钠和水，放出二氧化碳
⑶加热谷氨酸长期加热，经脱水后生成焦谷氨酸（无鲜味）。
⑷谷氨酸与亚硝酸作用谷氨酸与亚硝酸反应生成羟基酸，释放出氮气
⑸谷氨酸的脱羧作用在谷氨酸脱羧酶的催化下，谷氨酸生成γ-氨基丁酸和二氧化碳
⑹谷氨酸在氨的存在下，通过谷氨酰胺合成酶的催化能生成谷氨酰胺
⑺谷氨酸与茚三酮反应谷氨酸或其它α-氨基酸在pH 2.5-5.0与茚三酮共热，能显示蓝色或蓝紫色，按其显色的深淡度可作为α-谷氨酸定性或定量分析的依据。
⑻甲醛反应氨基酸与甲醛反应后，碱性的氨基被遮盖，用标准NaOH溶液滴定羧基
1.3 应用
1.下游产品开发
将有一定反应活性的双功能基试剂氯乙醇和L—谷氨酸直接酯化保护羧基，用三光气活化成其相应的N—羧酸酐，可直接得到侧链具有一定反应活性的聚L—氯乙基谷氨酸酯。
谷氨酸的结构中有一个氨基和两个羧基，在光气的作用下，羧基和氨基会形成环状N—羧酸酐，由于羧基也较为活泼，可能会参与成环反应，因此在成环反应之前，通常用苄醇将羧基进行保护，这样得到的聚合物的侧链活性极低，一般需经进一步氢化脱苄或胺解脱苄，才能得到有反应活性的侧链，我们选用双功能基试剂氯乙醇作保护基因，在聚合之后可直接得到有反应活性的侧链，可有效地简化合成路线。
侧链酯化过程是一个可逆反应，随着体系内水含量的不断增加，反应速度会降低，导致产率不高。在形成谷氨酸苄酯时，采用分子筛脱水，操作大大简化。新型的聚合氨基酸，含有氨基的药物或靶向基因，可以方便的接入聚谷氨酸的分子中，形成大分子前药或靶向大分子载体，接入特异性的基因，可进行特殊的分离或提纯，这一聚合物在医药领域会有很广泛的应用前景。
谷氨酸可生产许多重要下游产品如L—谷氨酸钠、L—苏氨酸、聚谷氨酸等。
2. 食品业
氨基酸作为人体生长的重要营养物质，不仅具有特殊的生理作用，而且在食品工业中具有独特的功能。构成蛋白质的氨基酸主要有20多种。在食品工业中应用较多的氨基酸有谷氨酸、赖氨酸、半胱氨酸、胱氨酸、苏氨酸、精氨酸、缬氨酸、色氨酸、丙氨酸等。各种氨基酸都有自己独特的呈味效应，其中应用较多的有谷氨酸钠和甘氨酸。
谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，有增香作用。在食品中浓度为0.2%-0.5%，每人每天允许摄入量(ADl)为0—120微克/千克(以谷氨酸计)。在食品加工中一般用量为0.2—1.5克/公斤。
甘氨酸具有甜味，和味精协同作用能显着提高食品的风味。谷氨酸作为风味增强剂可用于增强饮料和食品的味道，不仅能增强食品风味，对动物性食品有保鲜作用。
3. 日用化妆品等
谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药物可用于皮肤和毛发。用于生发剂，能被头皮吸收，预防脱发并使头发新生，对毛乳头、毛母细胞有营养功能，并能扩张血管，增强血液循环，有生发防脱发功效。用于皮肤，对治疗皱纹有疗效。
N—酰基谷氨酸钠系列产品是由谷氨酸缩合而成的性能优良的阴离子
表面活性剂，广泛用于化妆品、香皂、牙膏、香波、泡沫浴液、洗洁净等产品中。生物表面活性剂N—酰基谷氨酸钠不同于化学法合成的表面活性剂，它不但性能优良，并且具有良好的生物降解性和安全性，在人体内能分解为氨基酸和脂肪酸而吸收利用。
N—酰基谷氨酸钠耐硬水，能在碱性、中性和弱酸条件下使用。这种表面活性剂具有明显的发展优势，其新的使用性能包括具有良好的洗净力和发泡力，对人体无毒无害，无异味，性质柔和无刺激，能稳定酶的活性，是高档香波和浴液的主要原料，能牢固地吸附在头发和皮肤上，增加和保持头发的柔软、蓬松、光泽，使皮肤舒适光洁，对毛发角质损伤有保护和修复作用。
N—酰基谷氨酸钠可用于肥皂的改性剂，在香皂中加入N—酰基谷氨酸钠可缓和对皮肤的刺激，提高香皂在硬水中的钙皂分散性，使泡沫细腻持久，提高发泡性和洗净力，易于被皮肤吸收，使皮肤保持滋润光滑。
N—酰基谷氨酸钠具有抑菌效果，由于无刺激性常可用于儿童洗涤制品和皮肤病患者，N—酰基谷氨酸钠溶液，具有突出的发泡能力和稳泡力，常可与其它表面活性剂复配，具有协同增效作用。
谷氨酸为天然植物成分，由世界上最先进的生物酶工程技术制取，以护发生发、护肤类化妆品为日用化妆品的发展方向，用谷氨酸合成生物表面活性剂具有大的市场。
聚谷氨酸是一种出色的环保塑料，可用于食品包装、一次性餐具及其它工业用途，可在自然界迅速降解，不污染环境。
随着科学的进步，研究的深入，谷氨酸新的应用领域将越来越广。
4. 医药行业
谷氨酸还可用于医药，因为谷氨酸是构成蛋白质的氨基酸之一，虽然它不是人体必须的氨基酸，但它可作为碳氮营养与机体代谢，有较高的营养价值。谷氨酸被人体的吸收后，易与血氨形成谷酰氨，能解除代谢过程中氨的毒害作用，因而能预防和治疗肝昏迷，保护肝脏，是肝脏疾病患者的辅助药物。脑组织只能氧化谷氨酸，而不能氧化其它氨基酸，故谷酰胺可作为脑组织的能量物质，改进维持大脑机能。谷氨酸作为神经中枢及大脑皮质的补剂，对于治疗脑震荡或神经损伤、癫痫以及对弱智儿童均有一定疗效。用谷氨酸制成的成药有药用谷氨酸内服片，谷氨酸钠（钾）注射液，谷氨酸钙注射液，乙酰谷氨酸注射液等。
1.4 谷氨酸的生物合成途径
⑴谷氨酸合成方式
许多研究者利用不同的谷氨酸产生菌对其合成方式和途径进行了研究。这些研究表明，谷氨酸产生菌菌体内形成谷氨酸的方式主要有两种，即氨基酸的转移作用和还原性氨基化作用。
①氨基转移作用在氨基转移酶的催化下，除甘氨酸以外，任何氨基酸都可以与α—酮戊二酸变成谷氨酸。同样谷氨酸与其他α—酮酸之间在转氨酶的催化下，也能生成α—酮戊二酸和新的氨基酸。
②还原性氨基化作用在NH+和供氢体（还原型辅酶Ⅱ，即NADPH2)存在的条件下，α—酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化下形成谷氨酸。
⑵谷氨酸合成途径
谷氨酸生物合成途径主要有糖酵解途径（EMP途径）、磷酸己糖途径（HMP 途径）、三羧酸循环（TCA)、乙醛酸循环体、二氧化碳固定和还原氨基化反应等。生成谷氨酸的有关酶类主要有苹果酸酶、丙酮酸羧化酶、异柠檬酸脱氢酶、异柠檬酸裂解酶、酮戊二酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶等。
第三章发酵法生产谷氨酸的工艺流程3.1 发酵法概述
谷氨酸的发酵生产全过程可划分为三个工艺阶段:(1)原料的预处理及糖
化;(2)种子扩大培养及谷氨酸发酵;(3)谷氨酸的提取
与这三个工艺阶段相对应的生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提
取车间等作为主要生产车间。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。
原理：
谷氨酸的生物合成包括酵解途径（EMP）、磷酸乙糖途径（HMP途径）、三
的固定反应等）。
羧酸（TCA途径）、乙醛羧酸循环、伍德—沃克曼反应（CO
2
谷氨酸产生菌的α-酮戊二酸氧化能力微弱，尤其在生物素缺乏条件下，三
羧酸循环到达α-酮戊二酸时，即受到阻挡。把糖代谢流阻止在α-酮戊二酸的堰
上，导向谷氨酸形成具有重要的意义。在氨离子存在下，α-酮戊二酸因谷氨酸
脱氢酶的催化作用，经还原氨基化反应生成谷氨酸。
在谷氨酸的生物合成中必须有谷氨酸脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶的共轭反应。
在氨离子存在下，两者非常密切的偶连起来，形成强的氧化还原共轭系，不与
NADPH
的末端的氧化系相连接，是α-酮戊二酸还原氨基化生成谷氨酸。谷氨酸2
又因为生产菌需要氧化型NADP，以供异柠檬酸氧化作用。生成的还原型NADPH
2
α-酮戊二酸的还原氨基化而在生为NADP。由于谷氨酸产生菌的谷氨酸脱氢酶比
其他微生物强大得多，所以由三羧酸循环所得的柠檬酸的氧化中间物，就不再往
下氧化，而以谷氨酸的形式积累起来。
3.2 原料的预处理及糖化
3.2.1 原料的种类
发酵生产谷氨酸的原料主要是淀粉，其次还有非粮食淀粉原料。淀粉来自粮
食原料，通常利用各种谷类或薯类淀粉，如北方常用玉米，南方常用番薯淀粉等。非粮淀粉原料主要指甜菜或是甘蔗糖蜜﹑醋酸﹑乙醇﹑正烷烃（如液体石蜡）等。
3.2.2 原料处理
非粮食原料除糖蜜外，一般不需要预处理，可直接用来配制培养基；而糖蜜中生物素含量过高，虽然生产菌可以良好生长，但采用一般谷氨酸的生产方法，则不积累谷氨酸，故在采用糖蜜为主要原料时，常对糖蜜进行预处理。大多数谷氨酸发酵菌种都不能直接利用淀粉和糊精，因此用淀粉质原料进行谷氨酸生产时，必须先将淀粉水解成葡萄糖，才能供其发酵。
在工业上，淀粉的处理主要是指糖化，值得的水解糖叫淀粉糖。可以用来制备淀粉水解糖的原料很多，主要有薯类、玉米、小麦、大米等。我国多数味精生产厂是利用酸水解法莱进行淀粉的水解
淀粉
水调浆糖化冷却中和脱色过滤除杂糖液盐酸
（1）调浆首先将原料淀粉、水、和工业盐酸调成均匀的淀粉乳，为便于操作控制，生产上加盐酸量常以淀粉浆pH值为指标，控制在pH在1.5左右。
（2）糖化在水解锅内加入一定量的水，然后将水解罐顶预热至
100-105℃，蒸汽压力为9.8-19.6kPa，随后将淀粉乳用泵送至水解罐内进行水解，水解蒸汽压力控制在0.25-0.4MPa之间，水解时间控制在10-20min。淀粉的糖化工艺及其条件是根据淀粉水解反应和葡萄糖的缩合与分解反应，但实际上不可能达到此目的。在水解过程中，酸的浓度，水解的温度和时间，以及淀粉乳的浓度都会对淀粉的水解产生影响。为了提高淀粉水解成葡萄糖的收得率以及水解糖液的质量，必须合理地选择淀粉水解的工艺条件，以限制缩合反应和分解反应的发生。
（3）中和采用酸化糖化淀粉需要用碱中和酸。一般淀粉水解完毕，水解糖液中葡萄糖含量约为16%-18%左右，其中还含有多余的酸，必须要用碱中和。中和剂通常为纯碱。当中和桶中糖液的冷却至80℃左右，加入中和剂，中和时生成大量的二氧化碳，呈现剧烈的沸腾状态，所以中和桶容积应为糖化液体积的3-4倍，以防糖化液溢出桶外，中和时的pH应控制在4.0-5.0左右。此时有利于蛋白质、氨基酸、色素和其他杂质的凝聚沉淀。
（4）脱色过滤糖化液中杂质的存在对糖液质量影响很大，通过调节pH，将水解糖液调至等电点时，蛋白质和谷氨酸的溶解度最小，便于沉淀过滤，色素则可用活性炭吸附法除去。中和结束后，添加活性炭脱色，控温在60℃，活性炭用量相当于淀粉量的0.6%-0.8%左右。最后让经过中和脱色的水解糖液静置
1-2h，使其充分沉淀，待液温降至45-50℃时，用泵打入过滤器过滤，过滤后的糖液送贮糖桶备用。
糖蜜的预处理
谷氨酸生产上使用的糖蜜进行预处理的目的是为了降低生物素的含量。因为糖蜜中含有大量的生物素，因此不宜用与谷氨酸发酵，降低生物素含量的方法有：活性炭处理法、水解、活性炭处理法、树脂处理法、亚硝酸处理法、糖蜜原料添加青霉素法，此外，还可以采用表面活性剂，或采用非生物素缺陷型突变株的方法，以解除糖蜜中过量生物素对谷氨酸积累的影响。
3.3. 谷氨酸发酵工艺
3.3.1 发酵培养基
谷氨酸发酵培养基主要成分有碳源、氮源、生长因子和无机盐等。
⑴碳源大多数谷氨酸生产菌可以利用葡萄糖、蔗糖、果糖等，极少数可以直接利用淀粉。除这些糖质原料外还可以利用醋酸、酒精、石蜡油等为碳源生产谷氨酸由葡萄糖生成谷氨酸的总反应式如下:
C2H12O6+NH3+1/2O2→C5H9NO4+CO2+3H2O
上面反应式表示，一克分子葡萄糖产生一克分子谷氨酸，两者之间存在着定量关系。其原理转化率等于89.7%，因此从理论上讲，糖浓度越大，谷氨酸产量越高。但实际上糖的浓度越过一定限度时，反而不利于细菌细胞的增值和谷氨酸的合成。反之，培养基葡萄糖浓度过低，虽能提高糖酸转化率，但谷氨酸总量上不去。所以，在配制培养基时，应综合考虑以上问题，选择适当的浓度。
⑵氮源谷氨酸产生菌细胞中的蛋白、核酸、磷脂、某些辅酶及其他主要产物（谷氨酸）等均为含氮化合物，为了合成这些化合物，在培养基中必须添加氮源物质。谷氨酸发酵所采用的氮源数量要比一般发酵大很多，通常工业发
酵所用培养基碳和氮的比值（C/N）为100/（0.5-2），而谷氨酸发酵所要求的
C/N为100/（20-30）。实际生产中，一般用尿素或氨水作为氮源
⑶无机盐它们是构成细胞和调节菌体生命活动的营养物质。如镁、磷、钾、锰、铁等，是代谢中辅酶或辅基的组分，是培养基不可缺少的。在谷氨酸发酵中，常应用K+、Mg2+、Fe3+、Mn2+等阳离子和PO43-、SO42-、Cl-等阳离子作为无机盐。他们通常用量是：磷酸氢二钾（或磷酸氢二钾）0.05%-0.2%,硫酸镁0.005%-0.1%硫酸亚铁0.0005%-0.01%，硫酸锰0.0005%-0.005%。
⑷生长因子凡是微生物生长不可缺少，而其自身又不能合成的微量有
机物质都称为生长因子。生物素是当前谷氨酸身长菌的重要生长因子。其含量
多少，对促进谷氨酸菌的生长、繁殖和积累谷氨酸有着密切的关系。除生物外，谷氨酸产生菌还需要维生素B1 (硫胺素)等。一般生产原料中（如玉米浆、麸
皮水解液）都含B族维生素，因此谷氨酸发酵常以这些物质提供生长因子。
⑸发酵培养基营养成分的配比常因菌种、设备和工艺不同而异，此外
与原料来源和质量不同有关。
3.3.2 培养基灭菌
谷氨酸发酵培养基一般采用淀粉水解糖为主要碳源，实罐灭菌条件是
105-110℃保温6min。连续灭菌所采用的灭菌条件是，连消塔灭菌温度为
110-115℃，维持罐温105-110℃，约6-10min。培养基灭菌后冷却至30℃左右，
即可接入种子进行发酵。
3.3.3 发酵控制
主要指发酵条件的管理，包括温度、通气、PH值与泡沫的控制。
要获得谷氨酸发酵的产品率，除了选用优良菌种外。在发酵条件控制和严格
无菌操作方面是极其重要的。
⑴温度对发酵的影响在发酵中，谷氨酸产生菌的生长繁殖与谷氨酸合成都
是在酶的催化下进行的。不同酶促反应所需的温度各异。谷氨酸发酵分前期和后
期两个阶段。前期（0-12h）主要是合成细胞物质，菌体大量增殖阶段。而控制这
些合成反应的最适温度为30-32℃；在发酵中后期，是谷氨酸大量积累阶段，而
催化谷氨酸合成的谷氨酸脱氢酶的最适温度为32-36℃，故在发酵中后期应适当提高罐温，以利谷氨酸形成和积累。不同菌种对温度的敏感性也不一样，故应视菌种进行温度控制。
⑵ PH值对发酵的影响在发酵中，发酵液PH值的变化是微生物代谢过程的综合标志。主要是通过培养基配比及发酵条件的控制，使其适宜于生产菌的PH 值。发酵前期，应创造有利于谷氨酸产生菌生长的最适pH(偏碱性)，通常控制pH 在7.5-8.0左右。发酵中后期，应满足催化谷氨酸合成的酶对pH的要求（中性或弱碱性），故将其发酵pH控制在7.0-7.5
⑶通风量与搅拌对发酵的影响谷氨酸产生菌（谷氨酸棒杆菌）属兼性好气菌，在供氧充足与不足的条件下都可生成，但其代谢产物不同。通风量小，供氧不足时，进行不完全氧化，葡萄糖进入菌体后经糖酵解途径产生丙酮酸，丙酮酸则还原成乳酸。如果通气量过大，葡萄糖在菌体内被氧化成丙酮酸。继而进一步氧化成乙酶辅酶A，进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸，但由于供氢体（NADPH2）在氧气充足的条件下经呼吸链被氧化成水，而没有氢的供给，谷氨酸合成受阻，α-酮戊二酸大量积累；只有在供氧适当时还原性辅酶Ⅱ大部分不经呼吸链被氧化成水，在充足的NH+条件下，才有利于谷氨酸脱氢酶的催化，还原氨基化反应，大量形成并积累谷氨酸。
通风的实质除了供氧外，还使菌体培养基密切结合，保证代谢产物均匀扩散，以及维持罐内正压的作用。
搅拌可以提高通风效果，使空气变成小气泡，增加气液接触面积，提高溶解氧量。因为微生物呼吸时只能利用溶解于培养集中的氧气，而空气进入发酵罐后，其氧分子并不是全部被发酵液吸收，所以在讨论通气量时，必须考虑氧的溶解系数（以K d表示），K d表示摩尔分子氧/（毫升·分钟·大气压）,在通气搅拌条件相同时，K d值大即表示设备通气效果好，反之则差。
在谷氨酸发酵过程中，通风量的控制应掌握前期比后期小的原则。一般发酵前期以低通风量为宜【K d为（4-6）×10-7mol/(mL·min·大气压)】；中后期以高通风量为宜【K d为（1.5-18）×10-6mol/(mL·min·大气压)】。实际生产上，用气体转子流量计来检查通气量即每分钟单位体积的通气量表示通气强度。发酵时搅拌速度与通气量常因发酵罐大小不同而异。
⑴泡沫的控制在谷氨酸发酵中，由于强烈的通风与菌体代谢所产生的二氧化碳，使培养液产生大量的泡沫，泡沫的存在往往给发酵造成危害和损失，在泡沫过多时，会使培养液溶解氧减少，气体交换受阻，影响菌的呼吸和代谢。同时，泡沫过多不仅影响装料系数，降低发酵设备使用率，而且还能使发酵液外溢，增加污染机会，通常，当泡沫多时，必须及时消除泡沫，才能保证发酵正常进行。
⑵消泡的方法有两种。一是机械消泡法。包括采用靶式消泡器或离心式、刮板式、蝶形等消泡器。另一种是化学消泡法，即采用化学消泡机进行消泡，一般发酵中采用天然油脂、聚酯类、醇类、硅酮等消泡剂。
⑶不同谷氨酸产生菌对糖浓度的要求不同，其发酵时间也有所差异。一般低糖（10%-12%）发酵，其发酵时间在36-38h。中糖（14%）发酵为45h.
3.4 谷氨酸的提取
发酵结束后，发酵液中积累了大量的谷氨酸，将谷氨酸从发酵液中分离出来的过程，称为谷氨酸的提取。谷氨酸提取方法有五种：等电点法、离子交换法、锌盐法、渗透膜法和溶剂抽提法。目前我国大多数采用等电点法提取谷氨酸。
3.4.1 原理
谷氨酸子等电点pH 时，发酵中正负离子（电荷）相等，总静电荷等于零，形成偶极离子，此时谷氨酸溶解度最小，被析出呈结晶状态。谷氨酸的等电点时pH 为3.0-3.2.
3.4.2 工艺流程
等电点法提取谷氨酸的工艺流程如下：
盐酸
发酵液调酸停酸育晶等电搅拌静置沉降离心分离谷氨酸（pH4.5-4.0）（2h）（pH3.0-3.2）
1．调节等电点
将发酵结束的醪液引入等电点桶或等电点池，待液温降至30℃加盐酸调pH，
约2h左右将发酵液pH调至4.0-4.5左右时，观察晶核有否形成，如已形成晶核，应停止加酸，育晶1-2h，使晶核增大，然后缓慢地将pH调节至3.0-3.2为止，此时继续搅拌20h。
2．谷氨酸分离
停止搅拌后，静置分离4h，关闭冷却水，放出上清液，除去谷氨酸沉淀表层菌体及细麸酸（放入另一缸中回收利用）。底部谷氨酸结晶取出送离心机分离，所得湿谷氨酸供精制用。
第四章工艺计算
4.1 生产要求
年产100kt/a的谷氨酸生产
4.2 工艺计算
4.2.1总物料平衡的计算
物料衡算是根据质量守衡定律而建立起来的。物料衡算是进入系统的全部物料质量等于离开系统的全部物料质量，即
∑∑+
F
D
=W
式中 F－进入系统物料量，㎏
D—离开系统的物料量，㎏
W—损失的物料量，㎏
一、生产过程的总物料衡算
（一）生产能力
年产谷氨酸钠100kt，即为商品味精为100kt/a，换算为99%的味精99kt/a。（二）计算指标（以淀粉质为原料）
表4-1 计算指标见表
淀粉糖化转化率98.5%
发酵产酸率（浓度）11%
发酵对糖转化率60%
培养菌种耗糖为发酵耗糖 1.5%
谷氨酸提取收率96%
精制收率95%
玉米中淀粉含量86%
发酵周期（含辅助时间）40h
全年工作日330d
（三）物料衡算（以单位1t 的玉米计算） ⑴ 1000㎏玉米产谷氨酸钠量：
1000×（1+11%）×98.5%×60%×（100%－1.5%）×96%×95%×1.272×86%
= 644.7㎏
11%—发酵产酸率 98.5%—淀粉糖化转化率 60%—发酵对糖的转化率
1.5%—培养菌种耗糖为发酵耗糖的百分数 96%—谷氨酸提取收率 95%—精制收率 86%—玉米中淀粉含量 1.272—
272.1147
187
==纯谷氨酸相对分子质量纯味精相对分子质量
⑵ 淀粉单耗
1t 谷氨酸钠实耗玉米量：
t t /5511.17
.6441000
= ⑶ 总收率： %98.64%100%
7.81%
95%96%)5.11(%60%5.98=???-??
81.7%—谷氨酸对糖的理论转化率 ⑷ 原料及中间品计算
① 1t 谷氨酸钠实耗商品淀粉量：
t t /5511.17.6441000
=
所以生产100kt 谷氨酸钠实耗商品淀粉量： 100kt ×1.5511t/t=155.11kt ② 淀粉浆量：1551.1×（1+2.5）=5429kg 淀粉加水比例为1：2.5
③ 纯糖量：5.1458%5.9811.1%861551.1=???kg ④ 糖化液量：
4862%
305
.1458=kg 将纯糖转为30%或34g/dL 糖液 ⑤ 发酵液量：发酵液中纯谷氨酸量：
862%)5.1%100(%605.1458=-??kg 折算为含谷氨酸11g/dl 的发酵液量：
783611
862
=L
5.838407.17836=?kg （1.07为发酵液相对密度） ⑥ 产味精量：
产谷氨酸: 52.827%96862=?kg 折算为99%味精：88.835%99/52.827=kg （四）总物料衡算结果
表4-2 总物料衡算结果汇总表
原料 规格 玉米淀粉原料 生产1t 谷氨酸钠
玉米淀粉/t 86% 1.5511 糖液/t 30% 4.862 谷氨酸/t 100% 0.862 味精/t
100%
1.0
4.2.2发酵工段物料平衡计算
发酵配料、连续灭菌和发酵工序的物料衡算
(一)发酵培养基和用糖量 1000kg 商品淀粉，可产100%糖量：
()kg 940%5.9811.1%861000=???
其中初始发酵定容用糖占53%，即940?53%=498kg （100%糖）；流加补料用糖占47%，即940?47%=442kg （100%糖）。初糖用30%的糖液配料：
kg 1660%
30498
=，即
L dL g kg 1465/34498= 初唐配13g/dL ，初定L dL
g kg
V 3831/13498==，13g/dL 糖液相对密度1.05，则
3831?1.05=4023kg
流加补糖用60g/dL 浓糖浆（相对密度1.223），则
L dL
g 737/60442
=，737?1.223=901kg
(二)发酵配料 每吨商品淀粉产100%糖940kg ，发酵配料用各种营养物质比例见
液态发酵年产10000吨米醋厂生产工艺设计
年产5000吨食醋设计说明书1 设计任务书 设计项目：液态发酵年产10000吨米醋厂生产工艺设计 设计规模：33.34吨 生产工艺：液态深层发酵 工作制度：全年工作发酵日300天，三班作业，连续生产 主要原料：玉米 辅助原料：谷糠，麸皮 成品：4度酿造米醋 理化指标：总酸（以乙酸计）：g/100ml≥3.50 不挥发酸（以乳酸计）：无 可溶性无盐固形物：g/100ml≥0.50 微生物指标：菌落总数：（个/ml）≤10000 大肠菌群：（MPN/100ml）≤3 致病菌（系指肠道治病菌）；不得检出 产品相关标准：要符合GB2719-1996《米醋卫生标准》，GB18187-2000《酿 造米醋》，ZBX66004-86《米醋质量标准》 感官指标：具有正常的米醋色泽，气味和滋味，不涩，无其他不良气味和 异味，无悬浮物，不浑浊，无沉淀，无异物，无醋鳗，醋 虱。 2 产品方案 2.1 生产规模 醋厂年产量为5000t，厂设计采取统一的规划布局，规范化建设，科学化管理，规模化生产。一体化经营，完全采用现代化企业管理模式 将逐渐形成规模。 2.2主要原料的规格 粮食：应符合GB2715的规定 酿造用水：应符合GB5749的规定 食用盐：应符合GB5461的规定 食用酒精：应符合GB10343的规定 糖类：应符合相应国家标准或行业标准规定 食品添加剂：应选用GB2760中允许使用的添加剂，还应符合 相应的食品添加剂的产品标准 2.3 工期设定 生产品种为4度酿造米醋，年产量5000t，采用瓶装生产，设
计日产 量为16.7t 2.4 产品质量及标准 GB/T601-1988 化学试剂滴定分析（容量分析）用标准溶液的 制备 GB2715-1981 粮食卫生标准 GB2719-1996 米醋卫生标准 GB2760-1996 食品添加剂使用卫生标准 GB4789.22-1994 食品卫生微生物检验调味品检验 GB/T5009.41-1996食品卫生标准分析方法 GB5461—2000 食用盐 GB5749—1985 生活饮用水卫生标准 GB/T6682—1992 分析实验室用水规格和试验方法 GB7718—1994 食品标签通用标准 GB10343—1989 食用酒精 3 生产工艺流程设计 3.1工艺流程选择论证 3.2 工艺流程图
年产1000吨色氨酸发酵工厂的设计毕业论文 第一章绪论 色氨酸的分子式为:C11H12N2O2分子量为214.21,含氮13.72%,仅一氨基氮6.86%。色氨酸有三种光学异构体,L-色氨酸呈绢丝光泽、六角片状自色晶体,无臭,有甜味,水中溶解度1.14 g/l(25℃),溶于稀酸或稀碱,在碱液中较稳定,强酸中分解,微溶于乙醇,不溶于氯仿、乙醚。 色氨酸具有重要的生理作用。它是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育和新代谢起着重要的作用。被称为第二必需氨基酸。广泛应用于医药、食品和饲料等方面。在生物体从L-色氨酸出发可合成4 一羟基色胺等激素以及色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质。可预防和治疗糙皮病。同时具有消除精神紧、改善睡眠效果等功效。另外，由于色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸。用它强化食品和傲饲料添加剂对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作用。它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。 1.1 设计项目概述 （1）设计课题：年产1000t色氨酸工厂初步设计 （2）厂址：皖南地区 （3）重点车间：提取车间 （4）重点设备：发酵罐 （5）需要完成的设计图纸：全厂工艺流程图、全厂平面布置图、重点车间平面布置图，重点车间侧视图。 1.2 设计依据 （1）学校下达的毕业设计任务书和相关可行性报告，以及可靠的设计资料； （2）我国现行的有关设计和安装设计的规与标准； （3）其他氨基酸的发酵工艺及色氨酸的特性发酵。 1.3 设计围 （1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）； （2）产品的生产方案、生产流程、及技术条件的制定； （3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算； （4）全厂物料、能量衡算； （5）车间布置和说明； .专业.专注.
课程设计 设计题目搅拌式反应釜设计 学生姓名 学号 专业班级过程装备与控制工程 指导教师
“过程装备课程设计”任务书 设计者姓名：班级：学号： 指导老师：日期： 1.设计内容 设计一台夹套传热式带搅拌的反应釜 2.设计参数和技术特性指标 3.设计要求 （1）进行罐体和夹套设计计算；（2）选择接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架结构；（5）设计凸缘及选择轴封形式；（6）绘制配料反应釜的总装配图；（7）绘制皮带轮和传动轴的零件图 1罐体和夹套的设计 1.1 确定筒体内径
当反应釜容积V 小时，为使筒体内径不致太小，以便在顶盖上布置接管和传动装置，通常i 取小值，此次设计取i ＝1.1。 一般由工艺条件给定容积V 、筒体内径1D 按式4-1估算：得D=1084mm. 式中 V －－工艺条件给定的容积，3m ； i ――长径比，1 1 H i D = （按照物料类型选取，见表4-2） 由附表4-1可以圆整1D ＝1100，一米高的容积1V 米＝0.953m 1.2确定封头尺寸 椭圆封头选取标准件，其形式选取《化工设备机械基础课程设计指导书》图4-3，它的内径与筒体内径相同，釜体椭圆封头的容积由附表4-2 V 封＝0.1983m ，（直边高度取50mm ）。 1.3确定筒体高度 反应釜容积V 按照下封头和筒体两部分之容积之和计算。筒体高度由计算 H1==（2.2-0.198）/0.95=0.949m ，圆整高度1H ＝1000mm 。按圆整后的1H 修正实际容积由式 V=V1m ×H1+V 封=0.95×1.000+0.198=1.1483m 式中 V 封m --3封头容积，； 1V 米――一米高的容积3m /m 1H ――圆整后的高度，m 。 1.4夹套几何尺寸计算 夹套的结构尺寸要根据安装和工艺两方面的要求。夹套的内径2D 可根据内径1D 由
第一章绪论 1.1引言 目前，全世界的医药产品生产已有一半以上由生物技术合成，其中，抗生素、维生素、激素这三大类药物主要由微生物发酵生产。抗生素在世界范围内的应用十分广泛，从而有效地控制了许多传染疾病，同时也促进了发酵工业的发展。 1.1.1土霉素化学式及性状 土霉素(Terramycin)又称地霉素、氧四环素(Oxytetracycline)，化学名：(4s,4аR,5S,5аR,6S,12аS)-N-4-二甲胺基-1,4,4а,5,5а,6,11,12а-八氢,5, 6,10,12,12а-六羟基-6-甲基-1,11-二氧代并四苯-2-甲酰胺，是四环素类抗生素的一种，因结构上含有四并苯基的母核而得名。化学式如下： 本品为灰白色至黄色的结晶粉末，无臭，味苦，熔点是180℃，在空气中性质稳定，在日光下颜色变暗在碱性溶液中易破坏失效。土霉素的盐酸盐为黄色结晶，味苦，熔点190～194℃，有吸湿性，但水分和光线不影响其效价，在室温下长期保存不变质，不失效。盐酸盐易溶于水，溶于甲醇，微溶于无水乙醇，不溶于三氯甲烷和乙醚，在酸性条件下不稳定。添加到饲料中，在室温下保存四个月，效价下降4%～9%，制粒时效价下降5%～7%。 1.1.2作用机理 本品为广谱抑菌剂，能特异性地与细菌核糖体30S亚基的A位置结合，抑制肽链的增长和影响细菌蛋白质的合成，能抑制动物肠道内的有害微生物，激活大肠中有利于营养物质合成的微生物。可使动物肠壁变薄，更有利于营养物质的
吸收和利用，从而提高肠道吸收效率。许多立克次体属、支原体属、衣原体属、螺旋体、阿米巴原虫和某些疟原虫也对本品敏感。肠球菌属对其耐药。其他如放线菌属、炭疽杆菌、单核细胞增多性李斯特菌、梭状芽孢杆菌、奴卡菌属、弧菌、布鲁菌属、弯曲杆菌、耶尔森菌等对本品敏感。 1.1.3土霉素的应用 土霉素为四环类抗生素，生产工艺简单、生产成本较低，可作为生产其它新型抗生素的原料。 土霉素价格低廉，可以作为饲料添加剂用于养殖业。实践表明：土霉素用于饲料添加剂，可以改善饲料转化效率，促进畜禽生长，提高畜禽抗疾病能力。 土霉素对多数革兰氏阳性菌(如肺炎球菌，溶血性链球菌，草绿色链球菌以及部分葡萄糖球菌，炭疽杆菌)和革兰氏阴性菌(如大肠杆菌，产气杆菌，破伤风，肺炎杆菌，流感杆菌，百日咳杆菌等)均有抗菌作用。临床上主要用于肺炎、败血症、斑疹、伤寒了、淋巴肉芽肿、砂岩及其他细菌性感染等，对伤寒有效，也可用于阿米巴痢疾和阴道滴虫病患者。此外还能抑制立克次体和砂岩病毒及淋巴肉芽肿病毒。 作为抗生素，上世纪六七十年代时，土霉素曾在抗菌药市场上占重要地位，但伴随着其它多种高效抗生素的诞生与发展，土霉素市场快速走向衰落。目前，土霉素已经极少用于临床了。 1.1.4 土霉素的生产 土霉素通常由龟裂链丝菌(streptomyces rimosus)发酵得到，目前国内提取工艺一般以草酸(或部分盐酸替代草酸)作酸化剂调节发酵液pH值，利用黄血盐钠和硫酸锌作净化剂生成普鲁士蓝沉淀协同去除Fe3+及高分子杂质，再经122-2树脂脱色，调节pH至4.6晶得干燥到土霉素成品[1]。
发酵工程设备设计 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
发酵罐设计说明书 题目：设计生产红霉素机械搅拌通风发酵罐 2009年5月 任务书 一、题目 题目：机械搅拌通风发酵罐的设计 二、设计依据、条件 1、应用基因工程菌株发酵生产红霉素，此产物是次级代谢产物。 2、发酵罐体积：503M 3、高径比为2，南方某地，蛇管冷却。 4、初始水温20℃，出水温度28℃。 5、非牛顿型流体，三级发酵。 三、设计项目、要求 （1）确定工艺参数几何尺寸，以及主要设备工作部件尺寸的设计，如：罐体封头的壁厚、冷却面积及用水量、搅拌轴功率等。
（2）对整个设计方案进行分析、拟定 （3）一定情况下结合具体的图形来解释说明 （4）考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚 （5）对整个发酵罐的设计进行总结，得出规范的说明书 目录 1 设计条件（设计方案的分析） (5) 2 机械通风发酵罐设计 (6) 夹套反应釜的总体结构 (6) 几何尺寸的确定 (6) 主要部件尺寸的设计计算 (8) (8) (8) (9) 挡板 (9) 搅拌器 (10) 人孔和视镜 (10) 接口管 (11) 冷却装置设计 (12) (12) (12) (13)
搅拌轴功率的计算 (14) (14) (15) 3设计小结 (18) 4参考文献 (18) 摘要此为我设计的发酵罐说明书，我设计的是一台503M的机械搅拌通风发酵罐，发酵生产红霉素，发酵罐主要由罐体和冷却蛇管，以及搅拌装置，传动装置,轴封装置，人孔和其它的一些附件组成。这次设计就是要对机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸进行计算，再确定主要设备工作部件尺寸的设计，如：罐体封头的壁厚、冷却面积及用水量、搅拌轴功率。本说明书结合了个人所学知识绘制出装配图，让机械搅拌通风发酵罐具体形象的展现在眼前，一目了然。通过精细的计算和设计绘制，使此次设计的发酵罐能达到生产最优标准，应用并服务于生产实践。 关键词机械搅拌通风发酵罐红霉素设计绘制生产 第一章设计方案的分析、拟定 我设计的是一台50M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产红霉素。经查阅资料得知生产红霉素的菌种有红色链霉菌、红霉素链霉菌、红色糖多孢菌，综合最适发酵温度、PH、等因素选择红霉素链霉菌，该菌种最适发酵温度为31℃，pH
发酵工艺课程设计 2013年12月5日 目录
1. 设计目的 (1) 2. 设计原理 (1) 2.1 国内乙醇生产工艺的发展概况 (1) 2.2 玉米秸秆和玉米淀粉混合原料的乙醇发酵的提出 (2) 3. 实验方法 (2) 3.1 实验材料 (2) 3.2 培养基 (2) 3.3 仪器 (2) 3.4菌株发酵及保藏 (3) 3.5混合原料发酵生产燃料乙醇 (3) 4. 实验预期结果 (4) 4.1玉米秸秆与玉米淀粉配比的确定 (4) 4.2 料液比的确定 (4) 4.3 硫酸浓度对玉米秸秆水解的确定 (4) 4.4 纤维素酶用量的确定 (5) 5. 燃料乙醇的工艺流程设计 (5) 5.1 流程概况 (5) 5.2 溶氧条件的控制 (6) 5.3 pH条件的控制 (6) 5.4 温度的控制 (6)
1. 设计目的 燃料乙醇是一种重要的生物质能源，由于其清洁、可再生等诸多优势受到了越来越多的关注，已经成为国内外能源领域的研究热点，并有望成为“后石油时代”中新能源的主力军。然而,燃料乙醇的产业化依然面临许多挑战。目前，工业生产燃料乙醇主要使用粮食淀粉（玉米、小麦等）、甘蔗以及其它富含糖类的原料，处于“与人争粮”的窘境之中,从长远角度来看难以实现可持续的发展。在备选的生产原料中，木质纤维素不但来源广泛，而且其生产燃料乙醇的过程本身可有效地缓解环境污染，从而倍受全球能源研究领域的关注。在我国，玉米秸秆纤维素原料的来源非常丰富，通过纤维素酶催化生产燃料乙醇的研究具有广阔的应用前景。本文设计针对目前木质纤维素生产燃料乙醇过程中存在的生产成本过高以及纤维素原料到燃料乙醇的转化率较低等问题，对玉米秸秆生产燃料乙醇的工艺流程进行选择优化，在利用玉米秸秆生产燃料乙醇的同时，充分考虑其它副产物资源的利用，并对此生产过程进行了技术经济分析；此后，在原料成分分析的基础上，进一步探讨了木质纤维素原料玉米秸秆及玉米芯与玉米淀粉混合作为原料的新型发酵工艺，并分别对其进行了初步的实验优化和技术经济分析，以期为木质纤维素燃料乙醇工艺提供科学指导与技术支撑。 2. 设计原理 2.1 国内乙醇生产工艺的发展概况 目前，木质纤维素类生产燃料乙醇的步骤主要包括原料预处理、纤维素水解、乙醇的发酵及分离等单元操作，木质纤维素预处理方法主要包括物理法、化学法、生物法和综合法等。其中使用稀酸进行化学水解是研究最多且使用最为广泛的方法之一，在经济和技术上都有较好的可行性。以淀粉和纤维素为原料生产燃料乙醇的工艺存在一定的区别，在前者工艺中，淀粉原料经粉碎、蒸煮、液化、糖化，再发酵、蒸馏、精馏、脱水，制得无水乙醇，木质纤维素乙醇的生产主要包括原材料的预处理、酶法糖化、发酵和乙醇的分离纯化等工艺过程。如果能将这两种原料混合使用，如玉米秸秆经预处理酶解后再加入些玉米淀粉糖浆，这样就能节省淀粉质原料前处理过程中外加的水，提高纤维素原料的糖浓度，继而提高发酵液中乙醇浓度，降低蒸馏的能耗。 种玉米播种，灌溉施肥，除收获玉米杆 运输
《化工设备机械基础》 塔设备设计 课程设计说明书 学院：木工学院 班级：林产化工0 8 学号： 姓名：万永燕郑舒元 分组：第四组 目录
前言 摘要 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便 关键字 塔体、封头、裙座、。 第二章设计参数及要求 符号说明 Pc ----- 计算压力，MPa； Di ----- 圆筒或球壳内径，mm； [Pw]-----圆筒或球壳的最大允许工作压力，MPa； δ ----- 圆筒或球壳的计算厚度，mm； δn ----- 圆筒或球壳的名义厚度，mm； δe ----- 圆筒或球壳的有效厚度，mm；
目录 前言 (1) 第一章、概述 (2) 1.1、柠檬酸 (2) 1.2、柠檬酸的生产工艺 (2) 1.3、机械搅拌通风发酵罐 (3) 1.3.1、通用型发酵罐的几何尺寸比例 (3) 1.3.2、罐体 (3) 1.3.3、搅拌器和挡板 (3) 1.3.4、消泡器 (4) 1.3.5、联轴器及轴承 (4) 1.2.6、变速装置 (4) 1.3.7、通气装置 (4) 1.3.8、轴封 (5) 1.3.9、附属设备 (5) 第二章、设备的设计计算与选型 (5) 2.1、发酵罐的主要尺寸计算 (5) 2.1.1、圆筒体的内径、高度与封头的高度 (5) 2.1.2、圆筒体的壁厚 (7) 2.1.3、封头的壁厚 (7) 2.2、搅拌装置设计 (8) 2.2.1、搅拌器 (8) 2.2.2、搅拌轴设计 (8) 2.2.3、电机功率 (10) 2.3、冷却装置设计 (10) 2.3.1、冷却方式 (10) 2.3.2、冷却水耗量 (10) 2.3.3、冷却管组数和管径 (12) 2.4零部件 (13) 2.4.1 人孔和视镜 (13) 2.4.2 接管口 (13) 2.4.3、梯子 (15) 2.5发酵罐体重 (15) 2.6支座的选型 (16) 第三章、计算结果的总结 (16) 设计总结 (17) 附录 (18) 符号的总结 (18) 参考文献 (19)
生物工程设备课程设计任务书 一、课程设计题目 “1000m3的机械搅拌发酵罐”的设计。 二、课程设计内容 1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质，工作参数的确定。 2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。 3、动力消耗、设备结构的工艺设计。 三、课程设计的要求 课程设计的规模不同，其具体的设计项目也有所差别，但其基本内容是大体相同，主要基本内容及要求如下： 1、工艺设计和计算 根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。主要包括： （1）工艺设计 ①设备结构及主要尺寸的确定（D，H，H L ，V，V L ，Di等） ②通风量的计算 ③搅拌功率计算及电机选择 ④传热面积及冷却水用量的计算 （2）设备设计 ①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套） ②搅拌器及搅拌轴的设计 ③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔及进出口接管等） ④冷却装置的设计(包括冷却面积、列管规格、总长及布置等) 2、设计说明书的编制 设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。 3、绘制设备图一张 4、设备图绘制，应标明设备的主要结构与尺寸。
http://docin/p-84516378.html 年产17吨青霉素发酵车间工艺设计 第一部分青霉素的发酵工艺 1．菌种 最早发现产生青霉素的原始菌种得英国科学家茀莱明分离的点青霉，合成能力低下，沉没培养时只能产生2U/mL，远远不能满足工业生产的要求。后来找到另一种生产能力较强且适合液体深层培养的产黄青霉菌种，并再经X射线、紫外线诱变处理，得到生产能力较高的菌种，生产能力可达1000一1500U/mL。顾名思义，产黄青霉容易产生大量的黄色素，且分离时不易除去，故再将此菌进一步诱变处理，使其产生黄色素的能力丧失后，才成为世界通用的生产菌种。现代分子生物学方法的发展，为青霉素菌种的改进提供了新的契机，结合基因工程技术和发酵工艺的改进，使当今世界青霉素工业发酵水平已达85000U/mL以上。 国内大多数生产厂都采用绿孢子丝状菌。细胞生长发育分为6期：Ⅰ－Ⅲ长菌丝为主；Ⅲ－Ⅴ合成产物为主；Ⅵ放罐。 青霉素生产中，菌种是活的灵魂，对菌种的保藏至关重要。国内生产厂家一般在真空干燥状态下保存其分生孢子。也可用甘油或乳糖溶液作悬浮剂，在一70℃冰箱或液氮中保存孢子悬浮液或营养菌丝体。由于分生孢子在保存过程中较营养菌丝体更易变异，故保存营养菌丝是青霉素生产菌种保存的首选。 2．青霉素发酵工艺流程、工艺要点及过程控制 （1）丝状菌三级发酵工艺流程 冷冻管（25°C，孢子培养，7天）——斜面母瓶（25°C，孢 子培养，7天）——大米孢子（26°C，种子培养56h,1:1.5vvm） ——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二 级种子培养液（27~26°C,发酵,7天,1:0.95vvm）——发酵液。
（建筑工程管理）第五章第三节发酵工程简介
第五章第三节发酵工程简介 教学目标 1．知识方面 （1）发酵工程的概念（知道）。 （2）发酵工程中培养基的配制、菌种选育、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离、提纯等相关内容（知道）。 （3）有关发酵工程在医药工业和食品工业中应用的内容（知道）。 2．态度观念方面 （1）通过学习发酵工程的有关内容，培养学生理论联系实际的科学态度。 （2）通过学习有关发酵工程在医药工业和食品工业中应用的知识激发学生学习生物学的兴趣，提高学生把所学知识转化为技术，且服务于社会的STS意识。 3．能力方面 通过对发酵过程中菌种选育、发酵条件控制等相关内容的讨论，培养学生综合运用知识去解决实际问题的能力。 重点、难点分析 1．教学重点： （1）通过对谷氨酸发酵实例的分析、讨论，使学生了解发酵工程的概念，了解菌种选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离、提纯等内容是本节的重点。（2）让学生收集有关发酵工程应用的资料，且相互交流、讨论，使学生了解发酵工程在医药工业、食品工业中的应用知识也是本节的教学重点之壹。 2．教学难点： 有关发酵工程的内容是本节教学的难点，因为这些内容中涉及了细胞工程、基因工程、杂菌污染对发酵工业造成的危害以及发酵条件对菌种代谢途径的影响等多点知识，比较繁杂，学生较难理解。 教学模式 启发讲解和学生讨论相结合。 教学手段 谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的代谢途径及发酵的的示意图的投影片，影响谷氨酸代谢途径的因素表格及谷氨酸发酵所用培养基的成分的表格。 课时安排二课时。 设计思路 1．前期知识准备： （1）复习有关谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径及其人工控制的内容。 （2）复习有关微生物群体生长的规律及影响微生物生长的环境因素的内容。 （3）复习有关微生物的营养、培养基、代谢产物等内容。 2．通过讨论谷氨酸发酵过程，使学生了解从菌种选育、培养基配制到产品生成等简要的发酵生产过程，了解发酵生产的主体设备发酵罐及其控制部分，且了解发酵工程的概念。3．通过分析、讨论有关发酵过程的内容，使学生了解培养基的配制、菌种选育、灭菌、扩大培养接种、发酵过程和产品的分离、提纯等相关知识。 4．通过学生讨论、交流等活动，总结出发酵工程在医药工业和食品工业上的应用的知识。第壹课时 壹、设疑引出新课题 前面我们学习了有关微生物的代谢的内容，我们知道了微生物的代谢是指微生物细胞内所发生的全部的化学反应。在微生物的代谢过程中，会产生多种多样的代谢产物，如氨基酸、维
生物工程设备课程设计任务书 -----年产X吨糖化酶发酵车间工艺设计一、课程教学目标 生物工程课程设计是生物工程专业学生在毕业设计（论文）前进行的一次综合训练。通过本课程设计培养学生综合运用所学知识解决工程问题的能力，为毕业设计（论文）打好应有的理论基础。通过生物工程课程设计的训练，学生要达到的基本要求如下： 1、进一步巩固加深所学《生物工艺学》、《生物工程设备》、《生物分离工程》、《生物工程设备及工厂设计》、《机械制图》、《化工原理》等专业课程的基本理论和知识，使之系统化、综合化。树立正确的设计思想，掌握生物工程设备及工厂设计的基本方法和步骤，为今后创造性设计生物工程设备和相关技术改造工作打下一定的基础。 2、培养学生综合运用基础理论和专业知识解决工程实际问题的能力。 3、培养学生熟悉、查阅并综合运用各种有关的设计手册、规范、标准、图册等设计技术资料；进一步培养学生识图、制图、运算、编写设计说明书等基本技能；完成作为工程技术人员在机械设计方面所必备的设计能力的基本训练。二、课程设计题目（任选一） 年产X吨味精发酵车间设计：2000吨、3000吨、4000吨、5000吨、6000吨 三、课程设计任务： 1、根据设计任务，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和论证，确定工艺过程的重要参数。 2、工艺流程图，按工艺流程图绘制要求完成有一定控制工点的流程详图，包括设备、物料管线、主要管件、控制仪表等内容。 3、发酵罐主要结构尺寸、搅拌装置及冷却装置计算，根据工艺要求选取相应发酵罐类型，进行发酵罐种子罐数量计算，发酵罐几何结构尺寸计算，同时完成发酵罐搅拌装置及冷却装置的选型和计算。 4、根据计算结果按相应比例尺寸绘制发酵罐及冷却装置示意图,并完成发酵
发酵工厂中空气净化工艺的合理选择 无菌空气是通气发酵过程中的关键流体。它用于细菌的培养、发酵液的搅拌、液体的输送以及通气发酵罐的排气。在通气发酵过程中,空气系统的染菌一直被列为发酵生产的第一污染源。据报道,由于空气系统纰漏而导致发酵染菌,在总染菌数中比率高达19.96%,而我国的生产现状还远远高出这一数据。为了防止压缩空气染菌给发酵液造成污染,进入发酵罐的空气必须达到(0.5μm)100级净化标准,即每立方英尺空气中含有≥0.5μm的微粒数应≤100个。目前,空气净化的主要方法是通过介质过滤达到除菌目的。为了保证过滤后的空气达到净化标准,过滤前的空气要进行降温、除水、除油、减湿的预处理。据文献记载,只有当压缩空气的相对湿度φ≤60%,高效过滤器内的过滤介质保持干燥时,空气通过高效过滤方能达到过滤的期望值。因此,发酵空气净化实际上包括两部分:一是空气的预处理;二是选择性能优良的过滤介质和过滤设备。怎样使科学合理、经济实用的工艺与完善的工程设计有机地结合,使空气系统在优化条件下运行,是发酵行业工程设计者不懈努力的目标。 1 发酵工厂常用的空气预处理路线 1.1 标准路线(流程1) 该流程系80年代初由华东化工学院等单位提出。其工艺成熟,操作方便,适应各种气候条件,不受大气的绝对湿含量和相对湿度的影响。 随着科学技术的进步,传统理论和处理方法不断完善,特别是近年来空压机的技术有了突飞 猛进的发展。由于空压机选型不同,空气预处理的流程也不同。传统的活塞式机型容量小,规模生产时需要多台组合,且要用空气贮罐来消除排气产生的脉冲。目前发酵工厂多选用出气稳定、容量大的涡轮式或螺杆式机型,不必设置空气贮罐。改进后的流程增加丝网除沫器,加强了除雾滴能力。 1.2 混合型路线(流程2) 此流程适用于中等湿含量的地区,其特点是将部分来自空压机的热空气不经冷却,而直接 与大部分经降温除水的冷空气混合进入过滤器,可省去加热器;气体进过滤器的控制指标与 流程1相同;流程比较简单,冷却水用量相对节省。流程控制的关键是:空气的冷却温度和空气分配比的关系会随采风口所吸取空气的参数而变化。 该流程的特点是经降温除水的冷空气进换热器与来自空压机的热空气进行热交换,将冷空气温度提至30~35℃后去过滤器过滤,省去加热蒸汽;热空气经换热后降低了进冷却器的温度,节省了冷却水用量。其不足是空气的传热系数小,传热面积需要很大。 1.4 热空气路线(流程4)
杨淑芳 （天津市农业信息中心，天津 ３００２０１） 摘 要： 发酵工程技术在农产品加工方面的应用越来越广泛，该文阐述了发酵工程的概念；论述了发酵工程在农产品加工方面的应用，提出了与生产实践相结合的实例；展望了发酵工程技术在农产品加工领域中的美好发展前景。 关键词：发酵工程；农产品加工 收稿日期：２００８－０４－０３ 作者简介：杨淑芳（１９５６－），女，高级工程师，研究方向为农业信息。 发酵工程是现代生物技术的组成部分，是采用现代发酵设备，使经优选的细胞或经现代技术改造的菌株进行放大培养和控制性发酵，获得工业化生产预定的产品。基因工程和细胞工程是生物技术的主要领域，是发酵工程、酶工程的基础；发酵工程和酶工程又是基因工程、细胞工程研究成果的实际应用，其中发酵工程占有重要位置。从生物工程的过程看，只有通过发酵工程，才能使由基因工程或细胞工程获得的某种目的菌种实现工业化生产，获得经济效益。可见，发酵工程是生物技术产业化的基础。生物技术中的基因工程、酶工程、单克隆抗体、生物量的转化等研究成果为发酵工程注入新的内容，使传统的发酵工艺焕发“青春”，赋予微生物发酵技术新的生命力，使微生物发酵制品不断增加，也使发酵工 程在制药业、食品工业和农产品加工业显示出强大的生命力。该文主要介绍发酵工程在农产品加工方面的应用。 １ 发酵工程在甜高粱茎秆加工上的应用 随着经济和社会的高速发展，能源的需求量越来越大。在国际国内石油价格不断上涨的情况下，世界各国都在积极探索利用可再生能源发展可再生的石油替代燃料。甜高粱茎秆发酵制取燃料乙醇是目前生物质能领域的研究热点之一。试验研究表明，甜高梁每年的乙醇产量为６１０６Ｌ／ｈｍ２，而号称太阳能最有效转化器的甘蔗只有４６８０Ｌ／ｈｍ２，玉米为２３９０Ｌ／ｈｍ２。甜高梁光合效率为大豆、甜菜和小麦等作物的２￣３倍。在生物能源系统中，甜高粱是第一位竞争者，是世界公认的高能作物。甜高粱同普通高粱一样，每亩地也能产出２００￣５００ｋｇ的粮食籽粒，但甜高粱的精华在于它亩产４０００￣５０００ｋｇ、富含１８％￣２４％糖分的茎秆。巴西政府自１９７５年开始用甜高粱发酵生产酒精，并提出一项以甘蔗、木薯、红薯、甜高粱为原料发酵生产酒精替代汽油的计划。美国从１９７８年开始进行甜高粱发酵生产酒精的研究，美国能源部还将甜高梁列为制取酒精的主要作物，他们计划用甜高粱逐渐取代玉米生产酒精。从１９８２年开始，欧洲开展了甜高梁的研究，首先估价了甜高粱作为一种有潜力的工业和能源作物的可能性，并于１９９１年在欧共体内成立了甜高粱网，在不同国家分工开展甜高梁研究。Ｗｙｍａｎ ［１］就中国北方的 发酵工程在农产品加工上的应用
摘要 发酵罐是化工生产中实现化学反应的主要设备。其作用：①使物料混合均匀； ②使气体在液相中很好分散；③使固体颗粒在液相中均匀悬浮；④使不均匀的另一液相均匀悬浮或充分乳化。目前已广泛地用于制药、味精、酶制、食品行业等。它的主要组成部分包括釜体、搅拌装置、传热装置、轴封装置。还根据需要加其他的附件，如装焊人孔、手孔和各种接管(为了便于检修内件及加料、排料)，安装温度计、压力表、视镜、安全泄放装置(为了操作过程中有效地监视和控制物料的温度、压力)等。釜体是由简体和两个封头组成，它的作用是为物料进行化学反应提供一定的空间。搅拌装置是由传动装置，搅拌轴和搅拌器组成，它的作用是参加反应的各种物料均匀混合，使物料很好地接触而加速化学反应的进行。搅拌装置可以分为非潜水型(仅驱动机和减速机及传动系统露在液体外面和潜水型(从驱动机至搅拌器全部潜入液体内)两种类型。传热装置是在釜体内部设置蛇管或在釜体外部设置夹套，它的作用是使控制物料温度在反应所需要范围之内。 本发酵罐的设计容积是63立方米，属于大型罐设计，采用蛇管传热，三级搅拌。 关键词：搅拌罐；搅拌器；釜体；传热装置；轴封装置；人孔
Abstract Fermentation is a chemical reaction to achieve the production of major equipment. Its role is:①to mixed materials; ②the gas is well dispersed in the liquid phase; ③ making uniform solid particles suspended in liquid;④souneven suspension or other liquid emulsified in uniform。For the uniform reaction, now is widely used in pharmaceutical, monosodium glutamate, enzyme system and food industries. Its main components include the reactor body, mixing equipment, heat transfer equipment and seal device. Also add other accessories needed, such as assembly and welding manhole, hand hole and all over (in pieces for ease of maintenance and feeding, nesting), install thermometers, pressure gauges, mirrors, safety relief device (for operation effectively monitor and control the material temperature, pressure) and so on. Mixing device is a gear, shaft and agitator stirring composition, its role is to participate in a variety of materials, reaction mixed evenly, so that good contact material to accelerate the chemical reaction. Mixing devices can be divided into non-diving type (only driven machines and gear and transmission system disclosed in the liquid outside and dive type (from the driving machine to sneak into a liquid blender all) types. Heat transfer device is set in the interior of reactor body coil or external tank set up in the jacket, its role is to control the materials needed in the reaction temperature range. The design of the fermentation tank volume is 63 cubic meters,and this is a large tank design with coil heat transfer and three mixings. Key words:mixing tank；mixer；kettle body；heat transfer equipment；seal device；manhole.
23讲发酵工程简介 一、应用发酵工程的生产实例 1．谷氨酸的产生菌有_________________、__________________ 。 2．所使用的培养基从物理性质上看属于_________ 培养基，从组成成分上看属于_____________培养基。 3、发酵罐搅拌器的作用： 二、发酵工程的概念和内容 （一）发酵工程的概念：采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用产品或直接把微生物应用于工业生产过程的新技术。 （二）发酵工程的内容 1．菌种的选育：生产用菌种的获得方法有____________________________ 2．培养基的配制： 3．灭菌：防止杂菌污染的方法是在发酵前用高温、高压的方式对__________和_______ 进行严格的灭菌处理，从而杀死所有杂菌的_____ 、________和________。 若青霉素生产过程中出现杂菌污染，结果是什么 4．扩大培养和接种： 注：扩大培养是将培养到对数期的菌种分开，在分别培养，以促进菌体数量快速增加，在短时间内获得大量菌种；发酵生产过程的培养是为了获得代谢产物；它们培养目的不同，条件也就可能不同：如酒精发酵过程中，在有氧条件下快速增殖，就是说酵母菌扩大培养必须有充足的氧气；酵母菌在无氧的条件下才能产生酒精，所以酒精发酵的条件必须缺氧。 5．发酵过程——发酵的中心阶段，此阶段的主要工作有： （1）随时取样检测培养液中的________________——了解发酵进程； （2）及时添加必需的___________________——延长菌种生长稳定期的时间； （3）严格控制_________ 、______________、____________以及通气量和转速等发酵条件。在谷氨酸发酵过程中ph值的变化对产物的影响是什么 6．分离提纯： 两类产物： 提取方法是什么： 三、发酵工程的应用 1．在医药工业上的应用： （1）发酵工程能生产人们所需要的药品。如：通过青霉发酵能生产。（2）通过发酵工程能生产基因药品。如：将人工合成的人的胰岛素基因转移到大肠杆菌细胞内构建成“工程菌”，即先通过______工程再通过________ 工程培养工程菌就可获得人的胰岛素。 2．在食品工业上的应用：（1）生产丰富优质的传统发酵产品；（2）生产各式各样的食品添加剂；（3）发酵工程能为解决人类粮食缺问题开辟新途径。如通过发酵工程可获得大量的微生物菌体 四、课后练习 1．对谷氨酸发酵叙述正确的是 Ａ．菌体是异氧厌氧型微生物Ｂ．培养基属于液态的合成培养基 Ｃ．谷氨酸的形成与搅拌速度无关Ｄ．产物可用离子交换法提取 2．关于菌种的选育不正确的是 Ａ．自然选育的菌种不经过人工处理Ｂ．诱变育种原理的基础是基因突变 Ｃ．通过有性杂交可形成工程细胞Ｄ．采用基因工程的方法可构建工程菌 3．用于谷氨酸发酵的培养基需添加的生长因子是 Ａ．氨基酸Ｂ．碱基Ｃ．核苷酸Ｄ．生物素 4．谷氨酸棒状杆菌扩大培养时，培养基应该是 Ａ．C∶N为4∶1 Ｂ．C∶N为3∶1 Ｃ．隔绝空气Ｄ．加大氮源、碳源的比例 5．大量生产酵母菌时，不正确的措施是 Ａ．隔绝空气Ｂ．在对数有获得菌种 Ｃ．过滤沉淀进行分离Ｄ．使菌体生长长期处于稳定期 6．连续培养酵母菌的措施中不正确的是 Ａ．及时补充营养物质Ｂ．以青霉素杀灭细菌 Ｃ．以缓冲液控制pH在5.0-6.0之间Ｄ．以酒精浓度测定生长状况 7．用发酵工程生产的产品，如果是菌体，则进行分离提纯可采用的方法是 Ａ．蒸馏过滤Ｂ．过滤沉淀Ｃ．萃取离子Ｄ．沉淀萃取 8．下列物质中，不能为异养生物作碳源的是 Ａ．蛋白胨Ｂ．含碳有机物Ｃ．含碳无机物Ｄ．石油、花生饼 9．培养生产青霉素的高产青霉素菌株的方法是 Ａ．细胞工程Ｂ．基因工程 Ｃ．人工诱变Ｄ．人工诱变和基因工程 10．以下发酵产品中不属于微生物代谢产物的是 Ａ．味精Ｂ．啤酒Ｃ．“人造肉”Ｄ．人生长激素 11．利用酵母菌发酵生产酒精时，投放的最适原料和产生酒精阶段要控制的必要条件是Ａ．玉米粉和有氧Ｂ．大豆粉和有氧Ｃ．玉米粉和无氧Ｄ．大豆粉和无氧 12．关于单细胞蛋白叙述正确的是 Ａ．是微生物细胞中提取的蛋白质Ｂ．通过发酵生产的微生物菌体 Ｃ．是微生物细胞分泌的抗生素Ｄ．单细胞蛋白不能作为食品 13．基因工程培育的工程菌通过发酵工程生产的产品有①石油、②人生长激素、③紫草素、④
塔设备设计说明书 Prepared on 24 November 2020
《化工设备机械基础》 塔设备设计 课程设计说明书 学院：木工学院 班级：林产化工0 8 学号： 姓名：万永燕郑舒元 分组：第四组 目录
前言 摘要 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相
在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便 关键字 塔体、封头、裙座、。 第二章设计参数及要求 符号说明 Pc ----- 计算压力，MPa； Di ----- 圆筒或球壳内径，mm； [Pw]-----圆筒或球壳的最大允许工作压力，MPa； δ ----- 圆筒或球壳的计算厚度，mm； δn ----- 圆筒或球壳的名义厚度，mm； δe ----- 圆筒或球壳的有效厚度，mm； t] [δ----- 圆筒或球壳材料在设计温度下的许用应力，MPa； t δ ------ 圆筒或球壳材料在设计温度下的计算应力，MPa； φ ------ 焊接接头系数； C ------- 厚度附加量，mm；
年产15万吨木薯干酒精工厂的设计 附：设计依据及设计范围 （1）、设计依据原始数据如下： 生产要求：年产150，000吨医药酒精，酒精含量%（V） 生产原料：木薯干片年生产天数：300天 厂址选择：南方某城市（符合建厂条件） 气候条件：良好 最高气温：38℃最低气温：4℃平均气温：20℃最高湿度：95% 平均湿度：78% 主导风向：冬季东北风夏季东南风 河水温度：最高30℃最低10℃ 深井水温度：最高25℃最低：20℃ 自来水温度：最高31℃最低：14℃ （2）、设计范围： ○1. 工艺流程的选取与论证 ○2. 全厂水、电、汽及原料耗用量的平衡计算 ○3. 设备的设计与计算 ○4. 安全防火、经济核算、三废处理途 ○5. 绘制重点车间设计施工图 ○6. 编写设计说明书 设计说明书前有中、英文摘要各一份。 重点车间：原料蒸煮车间 重点设备：糖化罐 绘图内容： ○1.重点车间工艺、设备流程图（带自动控制点） ○2．重点车间设备平面布置图 ○3.重点设备装配图
目录 1 工艺流程的选取与论证 2 物料及热量衡算 3 酒母制造 4 液化罐与糖化罐设计 5 安全防火、三废处理
1 工艺流程的选取与论证 1.（1）原料预处理：木薯干片原料较大块，不易在一次粉碎达到要求，故采用二次粉碎以提高粉碎度[4]。 （2）调浆：采用一个冲量计进行粉水自动化调浆，实现了自动化生产过程，减轻了工人劳动强度。 （3）蒸煮工艺：采用带喷雾转盘的锅式低温常压连续蒸煮方法，生产条件温和，操作安全、简便，热利用率高，节省了蒸汽、能耗，提高了淀粉利用率和设备利用率。 （4）糖化酶的利用：该酶活性高，用量少，配制成溶液即可投入使用，不用进行高温蒸煮，节约了资金、能源，且快速、易操作。 （5）糖化工艺：采用真空前冷却的连续糖化法，使冷却用水用量大大减少，可将醪液在瞬间降低到相应的温度，冷却好的醪液连续进入糖化锅，锅内有搅拌器，冷却器，使糖化温度得以保证。 （6）发酵工艺：采用连续发酵，缩短了发酵周期，提高设备利用率，便于实现自动化、连续化，降低了生产成本。 （7）精馏工艺：采用两塔式蒸馏，粗馏塔采用泡罩塔，精馏塔采用浮阀塔，二塔间用气相过塔，从而节省加热蒸汽、冷却水，但要注意成品质量控制。 2.工艺及设备计算 （1）根据工艺流程草图逐步地进行物料衡算与热量衡算。 （2）计算单位基本是以每小时计，并尽量采用国际单位。 （3）计算中的物理化学参数基本来源一致。 （4）对于标准设备，直接根据生产能力进行选型，而对于非标准设备，则进行设计计算。 （5）对重点设备——糖化罐进行详细地设计计算。 （6）对于其他内容，如经济核算、安全防火、综合处理费用进行估算。