1、 TOC o 1-5 h z 前言3,主要工藝參數(shù)的選擇,6一、工藝計(jì)算,6、發(fā)酵罐容積,6、菌種及發(fā)酵車間設(shè)計(jì),71、菌種擴(kuò)大培養(yǎng)流程,72、流加培養(yǎng)流程,7、物料計(jì)算,81、發(fā)酵罐耗糖,82、發(fā)酵罐耗玉米漿量,83、發(fā)酵罐耗氮（NH4）2SO4）量,94、發(fā)酵罐耗堿液量,95、發(fā)酵罐耗磷量（KH 2PO4以P2O5計(jì)）,96、二級(jí)種子罐耗糖量,107、種子培養(yǎng)消耗的計(jì)算,10、熱量衡算,101、糖液滅菌耗汽量,112、空罐滅菌,113、冷卻用水,11、種子罐計(jì)算,11、二級(jí)種子罐的過濾器計(jì)算,131、求濾層厚度,132、求壓力降,133、求分濾器的直徑,144、總過濾器工藝設(shè)計(jì),15、酵母

2、干燥,16二、設(shè)備選型,16三、設(shè)計(jì)心得,16我國的酵母工業(yè)化生產(chǎn)始于1922 年，由上海大華利衛(wèi)生食料廠首家生產(chǎn)壓榨面包酵母，至今已有80 多年的歷史。（一）高活性干酵母產(chǎn)業(yè)我國活性干酵母的研究和開發(fā)始于20 世紀(jì) 70 年代。 1974 年上海酵母廠首先試制和生產(chǎn)了面包活性干酵母，改革開放的國策則大大加快了高活性酵母產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度。20 世紀(jì) 80 年代中期， 廣東率先引進(jìn)了國外先進(jìn)的高活性干酵母的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，建成了兩家大型的具有當(dāng)代國際先進(jìn)水平的高活性干酵母生產(chǎn)企業(yè)，即廣東丹寶利酵母公司和廣東梅山一馬利酵母公司。目前，我國生產(chǎn)高活性干酵母的國有企業(yè)主要有湖北安琪酵母公司、廣東丹寶利酵

3、母公司，中澳合資的梅山一馬利酵母公司和哈爾濱一馬利酵母公司等數(shù)家。（二）食用酵母抽提物生產(chǎn)從 20 世紀(jì) 70 年代起，我國多家研究機(jī)構(gòu)就開始研究和開發(fā)利用活性酵母生產(chǎn)食用酵母抽提物， 作為食用營養(yǎng)調(diào)味品。由于我國的飲食習(xí)慣和消費(fèi)結(jié)構(gòu)與歐美國家不同，鮮味劑以味精為主， 味精在我國鮮味劑市場(chǎng)上占據(jù)絕對(duì)的主導(dǎo)地位。酵母抽提物產(chǎn)品作為食用調(diào)味品不僅具有鮮味，同時(shí)因含有20 余種氨基酸和膚類物質(zhì)，因而具有營養(yǎng)價(jià)值高，味道醇厚、抗氧化性等優(yōu)點(diǎn)。目前，酵母抽提物主要應(yīng)用在加工食品行業(yè)。（三）活性酵母產(chǎn)品目前，我國市場(chǎng)上商品活性酵母的主要品種有以下幾類。1）面包酵母是指以糖蜜、淀粉質(zhì)原料，經(jīng)發(fā)酵法通風(fēng)培養(yǎng)的

4、釀酒酵母（Saccharomyces cere- visia ） ，制得的有發(fā)酵活性的用于發(fā)面的面包酵母。根據(jù)其生產(chǎn)工藝、活性高低和含水分的不同又分為:（ l ）鮮酵母產(chǎn)品具有強(qiáng)的發(fā)酵活性，由新鮮酵母菌體所組成的塊狀產(chǎn)品，含水分70 一 73 % ，俗稱壓榨酵母（Compressed yeast ） 。（2 ）活性干酵母該類產(chǎn)品是將具有強(qiáng)壯發(fā)酵活性的鮮酵母，經(jīng)過低溫脫水后制成的有發(fā)酵活性的干酵母菌體，產(chǎn)品呈顆粒狀，含水分為7.0一8. 5 。（ 3 ）高活性干酵母該產(chǎn)品是將鮮酵母經(jīng)過低溫脫水后制得的具有高活性的干酵母菌體，活性大大高于普通的活性干酵母，且發(fā)酵速度快，溶解性能好。產(chǎn)品呈細(xì)小顆粒狀

5、，含水分為5.0 一 6.0 % ，采用真空包裝。2 ）釀酒活性干酵母該產(chǎn)品是以糖蜜、淀粉質(zhì)原料，發(fā)酵通風(fēng)培養(yǎng)得到的釀酒酵母( Saccharomyces cerevisiae) 、葡萄汁酵母(S. uvarum ) 、貝酵母(S. bayanus )等制得的有發(fā)酵產(chǎn)生酒精能力的活性干酵母菌體。根據(jù)酵母生產(chǎn)工藝和用戶的不同要求，主要有兩種商品:( 1 )釀酒鮮酵母產(chǎn)品具有強(qiáng)的發(fā)酵酒精活性的酵母菌體，其產(chǎn)品含水分71 一 73 % ，俗稱釀酒鮮酵母( brewing Compre 、 sed yeast ) 。( 2 )釀酒高活性干酵母將釀酒鮮酵母經(jīng)過脫水干燥制得的高活性干酵母菌體，它可以用于糖

6、類或淀粉質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精。它具有發(fā)酵速度快，出酒率高，含水分低，保存期長的特點(diǎn)。(四)我國主要的酵母生產(chǎn)企業(yè)1)湖北安琪酵母股份公司該公司于1989 年建成投人生產(chǎn)，目前是我國生產(chǎn)高活性干酵母產(chǎn)量最大、品種最多、國內(nèi)市場(chǎng)占有率(30 以上)最高的企業(yè)，也是亞洲最大的酵母生產(chǎn)企業(yè)公司的主要產(chǎn)品有：面包、白酒、黃酒、酒精、葡萄酒等高活性干酵母；酵母味素(酵母抽提物)；營養(yǎng)酵母；生物飼料添加劑等系列產(chǎn)品。安琪酵母股份公司于1993 年初開始酵母抽提物的研究工作，與中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院共同承擔(dān)了“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“酵母味素的開發(fā)”。 1997 年，公司建成了年產(chǎn)IO00t 酵母抽提物生產(chǎn)線，生產(chǎn)

7、出高質(zhì)量的酵母抽提物。2003 年，該公司又建成了國內(nèi)最大的酵母抽提物生產(chǎn)線年產(chǎn) 5OO0t 酵母抽提物生產(chǎn)線，引進(jìn)歐洲的工藝技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備，產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)到歐盟的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，能滿足出口的各種要求。2)廣東丹寶利酵母公司該公司建于20 世紀(jì) 80 年代，是我國最早生產(chǎn)高活性面包酵母的廠家，投產(chǎn)時(shí)年產(chǎn)2000t高活性干酵母。該公司全套引進(jìn)歐洲先進(jìn)的酵母生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，生產(chǎn)高質(zhì)量的面包高活性干酵母。3)梅山-馬利酵母有限公司該公司是國內(nèi)首家中外合資的高活性干酵母生產(chǎn)企業(yè)，1985 年建成投人生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)2000t 面包用高活性干酵母。目前， 該合資企業(yè)已在黑龍江、吉林、河北和山東等地建

8、設(shè)了5-6 家合資酵母生產(chǎn)廠，在國內(nèi)總的生產(chǎn)能力約6000t 以上。(五)活性酵母市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)與研發(fā)方向隨著我國活性酵母市場(chǎng)的擴(kuò)大，除了國內(nèi)活性酵母生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品，如丹寶利、梅山、安琪等品牌的高活性干酵母大量在國內(nèi)市場(chǎng)銷售外，國外的酵母產(chǎn)品也先后進(jìn)人中國市場(chǎng)，如法國、澳大利亞、土耳其、美國、英國等；另一方面，國內(nèi)幾家較大規(guī)模的企業(yè)也大力拓展國外市場(chǎng)。因此，活性酵母產(chǎn)品在國內(nèi)、國際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。但是從總體來看，我國高活性干酵母的出口量大于進(jìn)口量。目前， 活性酵母企業(yè)正在加強(qiáng)技術(shù)開發(fā)，如研究開發(fā)和儲(chǔ)備新的生產(chǎn)用高活性酵母菌種；開發(fā)行業(yè)清潔生產(chǎn)和保護(hù)環(huán)境的新技術(shù)；大力拓展國內(nèi)外市場(chǎng)；因地制宜進(jìn)

9、行環(huán)保治理，使廢物的排放達(dá)到國家的標(biāo)準(zhǔn)等，這些措施都為產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。目前，活性酵母的國際市場(chǎng)具有較大的潛力，尤其是非洲、南美洲、伊斯蘭等國家都有很大的發(fā)展空間。在對(duì)環(huán)保要求日益嚴(yán)格的今天活性干酵母工業(yè)中，回收酒精應(yīng)當(dāng)作為一項(xiàng)研發(fā)方向在有規(guī)定的素質(zhì)要求，額定的消耗標(biāo)準(zhǔn)，法定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)條件下，調(diào)和產(chǎn)品的矛盾要求，并且產(chǎn)品合于保健衛(wèi)生，則人們還該做許多工作才能過關(guān)，這應(yīng)當(dāng)是未來的研究開發(fā)方向。生產(chǎn)工藝基本計(jì)算設(shè)計(jì)依據(jù)：產(chǎn)品：鮮酵母、活性干酵母主要生產(chǎn)原料:葡萄糖廢糖蜜（含總糖量51%）主要工藝參數(shù)的選擇和計(jì)算：商品酵母發(fā)酵周期28 小時(shí)接種量10%一代酵母接種量：10%二級(jí)種子罐接種量：

10、5%一級(jí)種子罐接種量：2%商品干酵母含水量：5%發(fā)酵液干酵母含量：60g/L發(fā)酵周期：28小時(shí)活性干酵母含水量：5%一、工藝計(jì)算（一）發(fā)酵罐容積干酵母：1000 330 0.06=50.5m 3鮮酵母：50.5 3=151.5m 3發(fā)酵罐的填充系數(shù)為0.6初步設(shè)定罐內(nèi)冷卻水盤管體積為15%總?cè)莘e：V（1 0.15） =151.5 0.6V=297.05m3。設(shè)計(jì)每 24 小時(shí)出一罐料，考慮到應(yīng)有一個(gè)罐與之輪流工作，以便該罐進(jìn)行出料、刷洗、消毒等。故設(shè)計(jì)三個(gè)個(gè)發(fā)酵罐。則每個(gè)發(fā)酵罐的體積是：297.05 3=99.02m3取每個(gè)發(fā)酵罐體積100m3。有課本 281 表 25 可知發(fā)酵罐尺寸.（二）

11、菌種擴(kuò)大培養(yǎng)流程卡氏罐 級(jí)種子罐二級(jí)種子罐發(fā)酵罐種子罐培養(yǎng)基：葡萄糖液、培養(yǎng)基同時(shí)補(bǔ)充N、 P、 Mg 等無機(jī)鹽及生物素， 其中可發(fā)酵性糖含量為50-70g/L， 氮含量為1.5 g/L 左右,P2O5含量為0.5g/L 左右培養(yǎng)條件：33左右，pH4.2-5.4通風(fēng)情況：開始時(shí)不通風(fēng)，當(dāng)發(fā)酵罐開始自然升溫時(shí)，微量通風(fēng)培養(yǎng)時(shí)間：28 小時(shí)左右級(jí)間接種量：一級(jí)2%，二級(jí)5%3 酵母收獲量：車間純種培養(yǎng)，由于采用了微量通風(fēng)，其酵母產(chǎn)率比靜止培養(yǎng)時(shí)高。考慮到在對(duì)數(shù)生長期接種，一般當(dāng)酵母種子達(dá)25 g/L 左右時(shí)， 即接入下一級(jí)發(fā)酵培養(yǎng)。流加培養(yǎng)流程間歇培養(yǎng)種子 一代酵母 分離洗滌商品酵母（二代）該流

12、程每十罐進(jìn)行一次純種培養(yǎng)，種子僅冷藏幾天，污染機(jī)會(huì)少，產(chǎn)品質(zhì)量較高。1 接種量:一代酵母接種量5%,二代10%2培養(yǎng)時(shí)間：一代28小時(shí)，二代23小時(shí)發(fā)酵溫度:33發(fā)酵pH:4.5-5.0壓力：常壓（三）物料計(jì)算二代商品酵母接種量10%年工作 330 天，每天產(chǎn)量為：1000 3=9.1 噸330發(fā)酵罐耗糖（以每天消耗的葡萄糖計(jì)算）量：公式：Wg= P F Cx 98%YX/S其中Wg：培養(yǎng)酵母所需糖量P：酵母每天產(chǎn)量產(chǎn)F：接種量Cx：酵母產(chǎn)品干固物含量（%）YX/S：酵母干固物對(duì)糖得率（%）98%:糖原料損耗率Y X/S=0.38， Cx =1-68%=32%F=10% 9.1=0.91因此

13、Wg= 9.1 0.91 0.32 0.980.38=7.03t.廢糖蜜的消耗量：W 糖蜜 =7.03 （51% 80%）=17.23t （糖蜜中可利用糖比例80%）.發(fā)酵罐耗玉米漿量取玉米漿用量1%（以葡萄糖廢糖蜜計(jì)算）：則 W m =17.23 1%=0.17t.發(fā)酵罐耗氮（NH4） 2SO4）量公式： W N =PC N （1.0+0.07）-F F N C X式中 ：W N= 培養(yǎng)酵母每天所需氮量C N：酵母干固物含氮量C N =7.5%F N：種子酵母干固物含氮量，F(xiàn) N =8.5%W m ：玉米漿量因此WN= 9.1 32% 0.075 （1.0+0.07）-0.91 32% 0.

14、085=0.21t硫酸銨的消耗量：021 132W（ NH4） 2SO4= W N/M= 0.21 132 =0.99t14 24.發(fā)酵罐耗堿液量酵母發(fā)酵過程中總酸度增酸1.0，取發(fā)酵終了時(shí)鮮酵母濃度180g/L則最終發(fā)酵醪體積：9.1/0.18=50.5m3100mL 發(fā)酵醪消耗NaOH 量 :1N 0.001L=0.001mol50.5 m3發(fā)酵醪消耗Na2CO3摩爾數(shù):50.5 10000.001 =505mol0.1其質(zhì)量為：106 505=53.53Kg.發(fā)酵罐耗磷量（KH 2PO4以 P2O5計(jì) ）公式： W p =PC pC X（1.0+0.3）-F Fp C X式中W p：每天

15、培養(yǎng)酵母所需的P2O5量C p：酵母干固物P2O5含量, C p =3%F p：種子酵母干固物P2O5含量, F p =3.2%則 W p =9.1 0.03 0.32 （ 1.0+0.3）0.91 0.032 0.32=0.104tW kh2po4 W kh2po4 =0.104 136 2142=0.12t.二級(jí)種子罐耗糖量二級(jí)種子罐產(chǎn)量P=9.1 35%=151.7糖蜜用量：151.7/51%=296kg.種子培養(yǎng)消耗的硫酸銨、玉米漿、磷酸二氫鉀、碳酸鈉等均按酵母生產(chǎn)消耗的1%計(jì)算即：硫酸銨： 0.99 1%=9.9 玉米漿：0.17 1%=1.7 碳酸鈉：53.53 1%=0.54 （

16、四） 、熱量衡算1、糖液滅菌耗汽量蒸汽壓力0.2MPa， 溫度 126。 查表知， 此時(shí)冷凝熱2195KJ/Kg ,每小時(shí)加熱的糖漿的質(zhì)量為4.47t，其比熱按水的比熱計(jì)，由20加熱至110 。查表知，Cp=4.187KJ/Kg Km 蒸汽 =M 糖液 Cp (t2-t1)/ m蒸汽 1= 4.47 4.187 (110 20) =0.77t/h 21952、空罐滅菌查表知，水蒸氣密度 =12.96Kg/m3水蒸氣充滿二級(jí)種子罐、發(fā)酵罐時(shí)的用量為：m 蒸汽 2=m 蒸汽 2=V=1.296 (130+010)=401.8Kg/d3、冷卻用水：放熱量按每克酵母固性物的放熱量為14.65KJ,計(jì)算

17、流加培養(yǎng)過程中，酵母固性物的最大增長速率為5.0Kg/ m3h ，則酵母生產(chǎn)過程中的最大發(fā)熱量為58.6 103KJ/ m3h冷卻管管壁較薄，對(duì)冷卻水進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)時(shí)，總傳熱系數(shù)K=4.186 800KJ/ m3hK 取冷tm=(Tmt1)(T(Tt1)tm=(Tmt1)(T(Tt1)t2)T t2(34 16) (34 26) =123m (34 16)=12.334 26主發(fā)酵期發(fā)酵液每小時(shí)放出最大熱量 58.6 100027=1582200KJ/h,傳熱面積A=KQ總 tm=4.181658820200012.3=38.4m2冷卻水量W=CQ冷卻水量W=CQ總 p (t2 t1)58.6

18、10 274.18 (26 16)=37851Kg/h=0.010514 m3/s=0.00355 m2,取冷卻水流速3m/s，則冷卻管截面積S=WV =0.00355 m2,d=6cm,選無縫鋼管?65 3,冷卻管長度L= A = 38.4 =188md 0.065(五) 、種子罐的計(jì)算取 發(fā) 酵 罐 一 代 酵 母 接 種 量 5%， 則 二 級(jí) 種 子 管 鮮 種 子 產(chǎn) 量4000 5%=200Kg考慮到接入下一級(jí)發(fā)酵培養(yǎng)時(shí)，種子濃度25g/L,則種子罐體積為：3200 1033200 10325=8000L=8m3取填充系數(shù)為80%，則種子罐容積8/0.8=10 m3H 4md 1.

19、8H 4md 1.8取D 2H104一級(jí)種子罐產(chǎn)量10Kg，接入下一級(jí)種子罐時(shí)，種子濃度25g/L,則培3養(yǎng)液體積在接入二級(jí)種子罐時(shí)為：V= 10 10 =400L=0.4m325取裝料系數(shù)為80%，則容積0.4/0.8=0.5m3=500LD 0.60mH 1.1mH/D D 0.60mH 1.1m取 D 2H0.54種子罐規(guī)格表公稱容 積 (M3)筒體直徑 (Dgmm)筒體高 度 H(mm)換熱面 積 M2攪拌軸轉(zhuǎn)速 r.p.m攪拌軸 功率 KW0.05300700400300-3500.550.1400800500300-3500.75-1.10.25001000600280-3400.

20、75-1.50.35501200650280-3401.1-1.50.56001650700280-3201.5-2.20.88001600900200-2802.2-5.51.08001900900200-2802.2-5.51.290018001000200-2803-7.51.590022001000200-2803-7.52.0100025001100200-2600 4-113.0120026001300200-2605.5-114.0130030001400200-2207.5-155.0140032001500180-2207.5-18.5則選取一級(jí)種子罐一個(gè)，公稱容積為0.5m

21、3，二級(jí)種子罐兩個(gè)，公稱容積為5.0m3。、總過濾器工藝設(shè)計(jì)選超細(xì)玻璃纖維過濾器，工作溫度30，公式： P=LC2 V2 m lgN2=-K L dfN1其中 =8%， df=14 m查表得20時(shí)，空氣密度 =1.205Kg / m330時(shí),空氣粘度 =18.6 10-6取過濾器中空氣流速Vs=0.15m/s查表得Vs=0.15m/s時(shí)，K =0.252cm-11、求濾層厚度：發(fā)酵周期按一代種子周期28 小時(shí)計(jì)算空氣中微生物的個(gè)數(shù)比取8000/ m3N1=8000546028=7.26 108個(gè)N2=10-3個(gè)lg(N2過濾層厚度L=N1lg(N2過濾層厚度L=N110lg(8)=7.26 1

22、080.252=51.4cm取 L=52cm TOC o 1-5 h z 2 、求壓力損失：52Vs0.15c=52/Re=,V= s =0.16d fV 11 8%m=1.45P=LC2 V2 m=L52 2V2 mP=LC2 V2 m=L52 2V2 m104L V mdfd fVdfd f2=104 0.52 18.6 10 6 0.16 0.081.45 =6585Pa (14 10 6)2 TOC o 1-5 h z 3、過濾器直徑：進(jìn)入過濾器中的空氣壓力為P 濾 =2.3171.01 105+6585=2.41 大氣壓（絕壓）濾氣中空氣體積流量P0 T濾98070 （273 30）

23、3V 濾 =V 空氣 0 濾 =（0.9+0.27）5=0.49 m /sP濾 T02.317 1.01 105 （273 20）22 d Vs=V 濾 d 0.15=0.4944 d=2m則對(duì)風(fēng)機(jī)要求：風(fēng)量70 m3/min風(fēng)壓2.41 10339=24917mmH2O=3.13Kg/cm2選 IEP100-3.7型離心壓縮機(jī)，性能規(guī)范如下：輸送介質(zhì)空氣進(jìn)口流量100 m3/min 需用功率380Kw進(jìn)口壓力（Kg/cm2絕）出口壓力（Kg/cm2絕）主軸轉(zhuǎn)速14096r/min外形尺寸（長寬 高）1600 1750 1140 重量 3500Kg電動(dòng)機(jī)： 型號(hào) JK134-2 功率 440K

24、w 電壓 6000V 重量 4300Kg、酵母干燥酵母干燥設(shè)備廠提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，1000t/年活性酵母的干燥流化床需要蒸汽量：W 干燥 3=0.28t/h。根據(jù)流化床干燥器規(guī)格表，則機(jī)型流化床面積2 m進(jìn)風(fēng)溫 度出風(fēng)溫 度蒸法水分能力kg/h振動(dòng)電機(jī)型號(hào)功率ZLG0.3030.970-14040-7020-35ZDS10-60.75 2ZLG0.30 4.51.3570-14040-7035-50ZDS10-60.75 2ZLG0.45 4.52.02570-14040-7050-70ZDS10-61.1 22ZLG0.60 4.52.770-14040-7070-80ZDS10-61.1 2ZLG0.4562.770-14040-7080-100ZDS10-61.1 2ZLG0.663.670-14040-70100-130ZDS25-61.52ZLG0.7564.570-14040-70