生产工艺基本计算

1、 TOC o 1-5 h z 前言3,主要工艺参数的选择,6一、工艺计算,6、发酵罐容积,6、菌种及发酵车间设计,71、菌种扩大培养流程,72、流加培养流程,7、物料计算,81、发酵罐耗糖,82、发酵罐耗玉米浆量,83、发酵罐耗氮（NH4）2SO4）量,94、发酵罐耗碱液量,95、发酵罐耗磷量（KH 2PO4以P2O5计）,96、二级种子罐耗糖量,107、种子培养消耗的计算,10、热量衡算,101、糖液灭菌耗汽量,112、空罐灭菌,113、冷却用水,11、种子罐计算,11、二级种子罐的过滤器计算,131、求滤层厚度,132、求压力降,133、求分滤器的直径,144、总过滤器工艺设计,15、酵母

2、干燥,16二、设备选型,16三、设计心得,16我国的酵母工业化生产始于1922 年，由上海大华利卫生食料厂首家生产压榨面包酵母，至今已有80 多年的历史。（一）高活性干酵母产业我国活性干酵母的研究和开发始于20 世纪 70 年代。 1974 年上海酵母厂首先试制和生产了面包活性干酵母，改革开放的国策则大大加快了高活性酵母产业的发展速度。20 世纪 80 年代中期， 广东率先引进了国外先进的高活性干酵母的生产技术和设备，建成了两家大型的具有当代国际先进水平的高活性干酵母生产企业，即广东丹宝利酵母公司和广东梅山一马利酵母公司。目前，我国生产高活性干酵母的国有企业主要有湖北安琪酵母公司、广东丹宝利酵

3、母公司，中澳合资的梅山一马利酵母公司和哈尔滨一马利酵母公司等数家。（二）食用酵母抽提物生产从 20 世纪 70 年代起，我国多家研究机构就开始研究和开发利用活性酵母生产食用酵母抽提物， 作为食用营养调味品。由于我国的饮食习惯和消费结构与欧美国家不同，鲜味剂以味精为主， 味精在我国鲜味剂市场上占据绝对的主导地位。酵母抽提物产品作为食用调味品不仅具有鲜味，同时因含有20 余种氨基酸和肤类物质，因而具有营养价值高，味道醇厚、抗氧化性等优点。目前，酵母抽提物主要应用在加工食品行业。（三）活性酵母产品目前，我国市场上商品活性酵母的主要品种有以下几类。1）面包酵母是指以糖蜜、淀粉质原料，经发酵法通风培养的

4、酿酒酵母（Saccharomyces cere- visia ） ，制得的有发酵活性的用于发面的面包酵母。根据其生产工艺、活性高低和含水分的不同又分为:（ l ）鲜酵母产品具有强的发酵活性，由新鲜酵母菌体所组成的块状产品，含水分70 一 73 % ，俗称压榨酵母（Compressed yeast ） 。（2 ）活性干酵母该类产品是将具有强壮发酵活性的鲜酵母，经过低温脱水后制成的有发酵活性的干酵母菌体，产品呈颗粒状，含水分为7.0一8. 5 。（ 3 ）高活性干酵母该产品是将鲜酵母经过低温脱水后制得的具有高活性的干酵母菌体，活性大大高于普通的活性干酵母，且发酵速度快，溶解性能好。产品呈细小颗粒状

5、，含水分为5.0 一 6.0 % ，采用真空包装。2 ）酿酒活性干酵母该产品是以糖蜜、淀粉质原料，发酵通风培养得到的酿酒酵母( Saccharomyces cerevisiae) 、葡萄汁酵母(S. uvarum ) 、贝酵母(S. bayanus )等制得的有发酵产生酒精能力的活性干酵母菌体。根据酵母生产工艺和用户的不同要求，主要有两种商品:( 1 )酿酒鲜酵母产品具有强的发酵酒精活性的酵母菌体，其产品含水分71 一 73 % ，俗称酿酒鲜酵母( brewing Compre 、 sed yeast ) 。( 2 )酿酒高活性干酵母将酿酒鲜酵母经过脱水干燥制得的高活性干酵母菌体，它可以用于糖

6、类或淀粉质原料发酵生产酒精。它具有发酵速度快，出酒率高，含水分低，保存期长的特点。(四)我国主要的酵母生产企业1)湖北安琪酵母股份公司该公司于1989 年建成投人生产，目前是我国生产高活性干酵母产量最大、品种最多、国内市场占有率(30 以上)最高的企业，也是亚洲最大的酵母生产企业公司的主要产品有：面包、白酒、黄酒、酒精、葡萄酒等高活性干酵母；酵母味素(酵母抽提物)；营养酵母；生物饲料添加剂等系列产品。安琪酵母股份公司于1993 年初开始酵母抽提物的研究工作，与中国食品发酵工业研究院共同承担了“九五”科技攻关项目“酵母味素的开发”。 1997 年，公司建成了年产IO00t 酵母抽提物生产线，生产

7、出高质量的酵母抽提物。2003 年，该公司又建成了国内最大的酵母抽提物生产线年产 5OO0t 酵母抽提物生产线，引进欧洲的工艺技术和关键设备，产品卫生标准可达到欧盟的卫生标准，能满足出口的各种要求。2)广东丹宝利酵母公司该公司建于20 世纪 80 年代，是我国最早生产高活性面包酵母的厂家，投产时年产2000t高活性干酵母。该公司全套引进欧洲先进的酵母生产技术和设备，生产高质量的面包高活性干酵母。3)梅山-马利酵母有限公司该公司是国内首家中外合资的高活性干酵母生产企业，1985 年建成投人生产，当时生产规模为年产2000t 面包用高活性干酵母。目前， 该合资企业已在黑龙江、吉林、河北和山东等地建

8、设了5-6 家合资酵母生产厂，在国内总的生产能力约6000t 以上。(五)活性酵母市场的竞争与研发方向随着我国活性酵母市场的扩大，除了国内活性酵母生产企业的产品，如丹宝利、梅山、安琪等品牌的高活性干酵母大量在国内市场销售外，国外的酵母产品也先后进人中国市场，如法国、澳大利亚、土耳其、美国、英国等；另一方面，国内几家较大规模的企业也大力拓展国外市场。因此，活性酵母产品在国内、国际市场上的竞争非常激烈。但是从总体来看，我国高活性干酵母的出口量大于进口量。目前， 活性酵母企业正在加强技术开发，如研究开发和储备新的生产用高活性酵母菌种；开发行业清洁生产和保护环境的新技术；大力拓展国内外市场；因地制宜进

9、行环保治理，使废物的排放达到国家的标准等，这些措施都为产业的持续发展奠定了基础。目前，活性酵母的国际市场具有较大的潜力，尤其是非洲、南美洲、伊斯兰等国家都有很大的发展空间。在对环保要求日益严格的今天活性干酵母工业中，回收酒精应当作为一项研发方向在有规定的素质要求，额定的消耗标准，法定的环保标准条件下，调和产品的矛盾要求，并且产品合于保健卫生，则人们还该做许多工作才能过关，这应当是未来的研究开发方向。生产工艺基本计算设计依据：产品：鲜酵母、活性干酵母主要生产原料:葡萄糖废糖蜜（含总糖量51%）主要工艺参数的选择和计算：商品酵母发酵周期28 小时接种量10%一代酵母接种量：10%二级种子罐接种量：

10、5%一级种子罐接种量：2%商品干酵母含水量：5%发酵液干酵母含量：60g/L发酵周期：28小时活性干酵母含水量：5%一、工艺计算（一）发酵罐容积干酵母：1000 330 0.06=50.5m 3鲜酵母：50.5 3=151.5m 3发酵罐的填充系数为0.6初步设定罐内冷却水盘管体积为15%总容积：V（1 0.15） =151.5 0.6V=297.05m3。设计每 24 小时出一罐料，考虑到应有一个罐与之轮流工作，以便该罐进行出料、刷洗、消毒等。故设计三个个发酵罐。则每个发酵罐的体积是：297.05 3=99.02m3取每个发酵罐体积100m3。有课本 281 表 25 可知发酵罐尺寸.（二）

11、菌种扩大培养流程卡氏罐 级种子罐二级种子罐发酵罐种子罐培养基：葡萄糖液、培养基同时补充N、 P、 Mg 等无机盐及生物素， 其中可发酵性糖含量为50-70g/L， 氮含量为1.5 g/L 左右,P2O5含量为0.5g/L 左右培养条件：33左右，pH4.2-5.4通风情况：开始时不通风，当发酵罐开始自然升温时，微量通风培养时间：28 小时左右级间接种量：一级2%，二级5%3 酵母收获量：车间纯种培养，由于采用了微量通风，其酵母产率比静止培养时高。考虑到在对数生长期接种，一般当酵母种子达25 g/L 左右时， 即接入下一级发酵培养。流加培养流程间歇培养种子 一代酵母 分离洗涤商品酵母（二代）该流

12、程每十罐进行一次纯种培养，种子仅冷藏几天，污染机会少，产品质量较高。1 接种量:一代酵母接种量5%,二代10%2培养时间：一代28小时，二代23小时发酵温度:33发酵pH:4.5-5.0压力：常压（三）物料计算二代商品酵母接种量10%年工作 330 天，每天产量为：1000 3=9.1 吨330发酵罐耗糖（以每天消耗的葡萄糖计算）量：公式：Wg= P F Cx 98%YX/S其中Wg：培养酵母所需糖量P：酵母每天产量产F：接种量Cx：酵母产品干固物含量（%）YX/S：酵母干固物对糖得率（%）98%:糖原料损耗率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.废糖蜜的消耗量：W 糖蜜 =7.03 （51% 80%）=17.23t （糖蜜中可利用糖比例80%）.发酵罐耗玉米浆量取玉米浆用量1%（以葡萄糖废糖蜜计算）：则 W m =17.23 1%=0.17t.发酵罐耗氮（NH4） 2SO4）量公式： W N =PC N （1.0+0.07）-F F N C X式中 ：W N= 培养酵母每天所需氮量C N：酵母干固物含氮量C N =7.5%F N：种子酵母干固物含氮量，F N =8.5%W m ：玉米浆量因此WN= 9.1 32% 0.075 （1.0+0.07）-0.91 32% 0.

14、085=0.21t硫酸铵的消耗量：021 132W（ NH4） 2SO4= W N/M= 0.21 132 =0.99t14 24.发酵罐耗碱液量酵母发酵过程中总酸度增酸1.0，取发酵终了时鲜酵母浓度180g/L则最终发酵醪体积：9.1/0.18=50.5m3100mL 发酵醪消耗NaOH 量 :1N 0.001L=0.001mol50.5 m3发酵醪消耗Na2CO3摩尔数:50.5 10000.001 =505mol0.1其质量为：106 505=53.53Kg.发酵罐耗磷量（KH 2PO4以 P2O5计 ）公式： W p =PC pC X（1.0+0.3）-F Fp C X式中W p：每天

15、培养酵母所需的P2O5量C p：酵母干固物P2O5含量, C p =3%F p：种子酵母干固物P2O5含量, F p =3.2%则 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.二级种子罐耗糖量二级种子罐产量P=9.1 35%=151.7糖蜜用量：151.7/51%=296kg.种子培养消耗的硫酸铵、玉米浆、磷酸二氢钾、碳酸钠等均按酵母生产消耗的1%计算即：硫酸铵： 0.99 1%=9.9 玉米浆：0.17 1%=1.7 碳酸钠：53.53 1%=0.54 （

16、四） 、热量衡算1、糖液灭菌耗汽量蒸汽压力0.2MPa， 温度 126。 查表知， 此时冷凝热2195KJ/Kg ,每小时加热的糖浆的质量为4.47t，其比热按水的比热计，由20加热至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、空罐灭菌查表知，水蒸气密度 =12.96Kg/m3水蒸气充满二级种子罐、发酵罐时的用量为：m 蒸汽 2=m 蒸汽 2=V=1.296 (130+010)=401.8Kg/d3、冷却用水：放热量按每克酵母固性物的放热量为14.65KJ,计算

17、流加培养过程中，酵母固性物的最大增长速率为5.0Kg/ m3h ，则酵母生产过程中的最大发热量为58.6 103KJ/ m3h冷却管管壁较薄，对冷却水进行强制循环时，总传热系数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主发酵期发酵液每小时放出最大热量 58.6 100027=1582200KJ/h,传热面积A=KQ总 tm=4.181658820200012.3=38.4m2冷却水量W=CQ冷却水量W=CQ总 p (t2 t1)58.6

18、10 274.18 (26 16)=37851Kg/h=0.010514 m3/s=0.00355 m2,取冷却水流速3m/s，则冷却管截面积S=WV =0.00355 m2,d=6cm,选无缝钢管?65 3,冷却管长度L= A = 38.4 =188md 0.065(五) 、种子罐的计算取 发 酵 罐 一 代 酵 母 接 种 量 5%， 则 二 级 种 子 管 鲜 种 子 产 量4000 5%=200Kg考虑到接入下一级发酵培养时，种子浓度25g/L,则种子罐体积为：3200 1033200 10325=8000L=8m3取填充系数为80%，则种子罐容积8/0.8=10 m3H 4md 1.

19、8H 4md 1.8取D 2H104一级种子罐产量10Kg，接入下一级种子罐时，种子浓度25g/L,则培3养液体积在接入二级种子罐时为：V= 10 10 =400L=0.4m325取装料系数为80%，则容积0.4/0.8=0.5m3=500LD 0.60mH 1.1mH/D D 0.60mH 1.1m取 D 2H0.54种子罐规格表公称容 积 (M3)筒体直径 (Dgmm)筒体高 度 H(mm)换热面 积 M2搅拌轴转速 r.p.m搅拌轴 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则选取一级种子罐一个，公称容积为0.5m

21、3，二级种子罐两个，公称容积为5.0m3。、总过滤器工艺设计选超细玻璃纤维过滤器，工作温度30，公式： P=LC2 V2 m lgN2=-K L dfN1其中 =8%， df=14 m查表得20时，空气密度 =1.205Kg / m330时,空气粘度 =18.6 10-6取过滤器中空气流速Vs=0.15m/s查表得Vs=0.15m/s时，K =0.252cm-11、求滤层厚度：发酵周期按一代种子周期28 小时计算空气中微生物的个数比取8000/ m3N1=8000546028=7.26 108个N2=10-3个lg(N2过滤层厚度L=N1lg(N2过滤层厚度L=N110lg(8)=7.26 1

22、080.252=51.4cm取 L=52cm TOC o 1-5 h z 2 、求压力损失：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、过滤器直径：进入过滤器中的空气压力为P 滤 =2.3171.01 105+6585=2.41 大气压（绝压）滤气中空气体积流量P0 T滤98070 （273 30）

23、3V 滤 =V 空气 0 滤 =（0.9+0.27）5=0.49 m /sP滤 T02.317 1.01 105 （273 20）22 d Vs=V 滤 d 0.15=0.4944 d=2m则对风机要求：风量70 m3/min风压2.41 10339=24917mmH2O=3.13Kg/cm2选 IEP100-3.7型离心压缩机，性能规范如下：输送介质空气进口流量100 m3/min 需用功率380Kw进口压力（Kg/cm2绝）出口压力（Kg/cm2绝）主轴转速14096r/min外形尺寸（长宽 高）1600 1750 1140 重量 3500Kg电动机： 型号 JK134-2 功率 440K

24、w 电压 6000V 重量 4300Kg、酵母干燥酵母干燥设备厂提供的经验数据，1000t/年活性酵母的干燥流化床需要蒸汽量：W 干燥 3=0.28t/h。根据流化床干燥器规格表，则机型流化床面积2 m进风温 度出风温 度蒸法水分能力kg/h振动电机型号功率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