酵母工厂设计说明书资料

设 计 文 件 年产10000吨鲜面包酵母 项目 设 计 说 明 书 山 东 轻 工 业 学 院 1 设 计 文 件 年产10000吨鲜面包酵母 项目 工程编号2003-6 设 计 说 明 书 山 东 轻 工 业 学 院 二OO三年八月 2 目 录 第一章 总 论 1 第二章 设计基本理论依据14 基本工艺计算26 第三章第四章 总图布置及运输 33 第五章 工 艺 38 第六章 自动控制测量仪表 46 第七章 建筑结构 52 第八章 供 电 57 第九章 给水排水 66 第十章 电 信 69 第十一章 供 热 70 第十二章 采暖通风 71 第十三章 制冷空压 73 第十四章 检测中心 75 第十五章 环境保护与综合利用 77 第十六章 节约能源 81 第十七章 消 防 82 第十八章 职业卫生 83 设备清单88 3 第一章 酵母的营养要求 1.1 营养物质的供应 糖液、氮源(NH)SO、磷源(KHPO)及调节pH所用的42424碱液均采用流加的方法分别加入。为了获得较高的产率,糖的供应速率必须严格控制。发酵过程中可发酵性糖的浓度一般控制在0.1左右。

如果培养液中的含氮量太低,则生长速率缓慢,且容易产生较多的酒精,影响细胞收得率。若培养液中氮含量丰富,则成品细胞的含氮量随之升高,不利于干燥和贮存。为了解决这一矛盾,在商品酵母的流加培养过程中在发酵后期采用氮饥饿培养。氮源提前流加,在整个发酵周期的60左右时间内,氮源、磷源都流加完毕,随后40左右时间只流加糖和NaCO。

32含氮量较高的酵母,PO含量也高,在细胞生长过程中。培养液52中丰富的磷含量,有利于细胞利用培养液中的氮素。因此在控制氮源流加时,同时控制磷的流加量。

2、流加培养过程 酵母的流加培养过程分3个周期,即适应期、积累期和成熟期。适应期内,细胞原生质内发生复杂的生物化学过程,细胞数目并不增加,但每个细胞体积增大,原生质更加均匀,贮藏物质逐渐消失,代谢机能非常活跃,然后开始出芽繁殖。一代酵母的培养,所接种子为扩大培养种子,对数期接种时,适应期较短,较高的糖浓度,会促进 4 这个过程。适应期内耗氧不多,因此采用很小的通风量。二代酵母的培养,所接种子为经离心分离的冷冻后的种子,酵母细胞完全处于休眠状态,直接进入流加培养时,适应期延长。因此在正式流加培养前进行活化。活化时,培养基采用较低的pH(4.2-4.5),较高的糖浓度(4Bx),不通风,同时补加磷源和无机盐积累和激活细胞合成酶系所需的营养物质。培养液中开始产生酒精味时,活化即结束,活化时间一般为30-60min。活化后的细胞个大、体壮,有利于抑制发酵初期的杂菌污染。

适应期结束后,酵母细胞即进入迅速生长繁殖的对数生长期,糖液和营养盐连续流加,同时通入大量空气。对数生长期开始时,由于培养液中细胞浓度较低,因而糖液和营养盐的流加速度也较低,通风量亦较小。随着流加培养过程的进行,细胞迅速繁殖,3hr左右可增殖一倍,培养液中的细胞浓度及培养液体积增加,发酵罐内单位体积细胞增加越来越快,因而糖液和营养盐的流加速率也应不断增加。至发酵中期,通风量已达最大,随之进入比较稳定的高速生长期。此时,培养液中细胞浓度保持较高的速率稳定增长,但比生长速率开始下降,细胞的倍增时间逐渐从4hr下降至6hr。进入氮饥饿培养阶段倍增时间为7-8小时。积累期的后期,营养盐一般不再流加,酵母的增加速率可能逐渐有所减小,因而糖液的流加速率也应适当的逐渐减小。整个酵母积累期,酵母细胞繁殖3-5代,即扩大8-32倍。一般一代流加培养的扩大倍数20-40倍,二代10-20倍。积累期时间10-30 hr ,依培养条件和繁殖倍数而定。

5 积累期结束后,由于积累了好几代的细胞,细胞大小不尽均匀,有的个体小,有的未同母细胞分离。而有的刚出芽的细胞,细胞内贮藏物质很小,容易在其后的冷藏、干燥和贮存中死亡。最终的商品酵母必须是相当成熟的细胞,要求细胞内贮藏物质多,而出芽细胞的数量相当低。为了实现,需要有一个适当的酵母成熟期。在此期间,不流加营养物质,且减少通风量 。在营养缺乏的情况下,通风过量会加强细胞成份的分解过程,影响成品质量。若培养液中氮源等营养物质还未利用完,而含糖量已接近零,则应在小量通风的同时,适当补充一定的糖液,使氮素耗尽并使芽孢脱落。成熟期的时间一般为0.5-2小时,视细胞状况和培养基中残存营养物质的情况而定,在成熟期,酵母细胞数增加很少,但细胞重量有所增加。

3、温度和pH 一般酵母菌能在28-36℃温度下正常的生长繁殖,但一般认为最适的生长温度为30℃. ①温度与生长速率的关系每一酵母菌种,都有其最适生长的温度范围,超出最适温度培养,酵母的生长速率随温度的上升或下降而降低。

②温度与收得率的关系许多研究表明,酵母的生长得率随温度的升高而下降。因此,尽管一般酵母的最适生长的范围在28-36℃之间,但在发酵生产中选择的培养温度并不是有利于冷却传热的35-36℃,而是30℃左右。在高于最适温度条件下培养时,有部分活的细胞不能繁殖,但仍消耗一定的基质,以维持生命活动,这部分不增殖细胞的比例随温度上升而增大,基质中碳源用于维持这部分细胞的比例上 6 升,因而细胞对基质的得率随之下降。

③温度对产品特性的影响较高的培养温度可使菌体内干物质增加,特别是对碳水化合物中的海藻糖积累有利,使酵母的耐糖性和耐贮存性增加。因此对商品酵母的培养一般在发酵前期采用较低的培养温度30-32℃(耐高温34-36℃),以利于获得较高的生长得率,在发酵后期逐渐提高至34-36℃(耐高温酵母38-40℃),这样结合氮源的控制有利于海藻糖的积累。同时在较高温度下培养时,酵母细胞内水分较低,便于分离压榨后使酵母细胞干固物浓度达到32-34,有利于鲜酵母的保藏。

④pH对酵母的生命活动有显著的影响。当培养液中 pH 不同时,细胞原生质膜所带电荷也不同。原生质膜具有胶体性质,在一定 pH值内带正电荷,而在另一种pH值带负电荷。这种电荷的变化引起原生质膜对某些离子的渗透性变化,从而影响酵母细胞对营养物质的吸收。酶的形成及其活力,代谢途径和细胞膜透性的变化。过高或过低的pH则会使酵母蛋白变性、细胞死亡和分解。不同的酵母菌种对pH要求有所不同,酿酒酵母所适应的pH范围为3.6-6.0,最适生长的pH范围为pH4.5-5.0。在酵母生产中,为把杂菌污染减小到最低程度,在生产中,长采用较低的pH。一般在发酵的开始阶段采用pH4.2-4.5 ,有时甚至采用4.0-4.2。只是当酵母浓度较高和生长旺盛时,才采用最适的pH4.5-5.0。

4、氧和二氧化碳 当培养液中溶解氧浓度较低时,酵母菌的比生长速率与氧浓度的 7 c 关系用Monod方程来表示max ck0由方程知,当氧浓度很低时,比生长速率μ随氧浓度的上升正比的增大,随后增长速率逐渐减慢,当氧浓度达一定值时,即达临界溶氧浓度时,比生长速度不再增加。当酵母菌在培养液中充分分散时,3。

,即0.1-1.0g/m其临界溶氧浓度的大致范围为0.1-1.0ppm 发酵生产中,为了不影响酵母细胞的呼吸,使细胞的生长不受氧浓度的限制,应使溶氧浓度维持在其临界溶氧浓度之上。发酵罐中,实际的饱和溶氧浓度一般为 7-10ppm,罐中控制的溶氧浓度一般为0.5-1.5ppm,约为饱和溶氧浓度的5-20 。发酵中期供氧速率以达最大,这是发酵后期比生长速率下降的主要原因之一。溶氧效果较好的发酵罐可延缓酵母比生长速率的下降和提高最终发酵液的酵母浓度,提高设备的生产能力。

代谢产物CO对酵母生长有抑制作用,对细胞的形态也有影响, 2 CO50 以上时,抑制作用明显,当发酵排气中的CO含量上升时2 2 葡萄糖中的碳转化为细胞中的碳的比例下降,也即酵母的得率下降。在耗氧发酵中,排气中的CO浓度上升,是由于进行了耗氧发酵产2 生了大量乙醇所引起的,因而酵母产率下降。造成排气中CO含量2 上升的原因有二,一是由于供氧不足促使酵母酒精发酵,二是由于糖浓度较高促使酵母进行有氧发酵。

5、乙醇乙醇的生成损失了糖分,是酵母得率下降。发酵液中乙醇含量在0.05以内时,表明通风发酵性能令人满意;
当0.1以上时,酵母得率会有所下降。

8 对于分批式流加培养,在发酵开始时的适应期,有意加入过量糖液,且小量通风,结果在发酵前期产生较多酒精。酒精含量最1.0-1.5,这样做的目的一是有利于防止杂菌污染,二是有利于积累海藻糖。

在供氧较好的条件下,乙醇的产生是由于供糖速率过快,发酵液中的含糖量较高的结果。

五、半成品的技术标准 最终酵母干物质浓度达40-50g/L,即鲜酵母浓度140-175g/L。

发酵过程中,比生长速率逐渐下降,最终导致酵母固性物的浓度极限只能达5左右。

生产工艺基本计算 设计依据 1产品鲜酵母、活性干酵母 2主要生产原料葡萄糖废糖蜜含总糖量51 3厂址邹平 4规模鲜酵母10000吨/年(其中2000吨干酵母) 主要工艺参数的选择和计算 ㈠二代商品酵母发酵周期15小时接种量10 一代酵母接种量10 二级种子罐接种量5 一级种子罐接种量2 商品鲜酵母含水量68 9 发酵液鲜酵母含量190g/L 发酵周期16小时 活性干酵母含水量6 ㈡ 发酵罐容积 3/d )0.19 160m(10000330 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)1600.6 3。313.7m V总容积设计每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 3 3104.6m313.73。

取每个发酵罐体积110m二代商品酵母接种量10,故每十一次发酵周期有十次为二代商品酵母。

100001133.3吨 天,每天产量为330年工作 10330 生产过程主要环节的物料衡算、热量衡算3 一、物料衡算一代为一带商品酵母,生产过程如下(二代表示二代商品酵母 以及为一级种子培养,依此类推) 10 共十次 一代 一代 二代 二代二代二代 卡氏罐 一级 二级 由图知,对原料处理车间糖液需求量最大时为二代商品酵母与二级种子同时培养之时,㈠下面分别计算其耗糖量、