毕业论文诚信声明
本人郑重声明：
所呈交的毕业论文《20000L味精发酵罐的设计》是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。
本声明的法律结果由本人独自承担。
毕业论文作者签名： 2014年 5月 12日
成 绩： 江西科技师范大学
毕业设计（论文）
题目（中文）： 2000L味精发酵罐的设计 （外文）：The design of 2000L MSG fermenter 院（系）： 生命科学学院
专 业： 生物工程 学生姓名： 学 号： 指导教师：
2014年5月11日
目录
1.引言 .................................................................................................................................................. 1 2.生产工艺设计及说明 ...................................................................................................................... 1
2.1 味精生产工艺 ........................................................................................................................ 1 3.发酵罐主体设计计算 ...................................................................................................................... 4
3.1 发酵罐主要条件及主要技术指标 ........................................................................................ 4 3.2罐体选型、几何尺寸的确定、罐体主要部件尺寸的设计计算 ......................................... 4 3.3 冷却装置的设计 .................................................................................................................... 5 3.4 罐体选料 ................................................................................................................................ 6 3.5 挡板的设计 ............................................................................................................................ 7 3.6 搅拌器的设计 ........................................................................................................................ 7 3.7 管道设计 ................................................................................................................................ 9 3.8 仪表接口 .............................................................................................................................. 11 4.其他附件选型 ................................................................................................................................ 11 5.总结 ................................................................................................................................................ 12 参考文献 ............................................................................................................................................ 12
2000L味精发酵罐的设计
摘要：本设计设备是2000L全容积的机械搅拌生物反应器，用来发酵生产谷氨酸，进而生产味精。此反应器内部结构简单，包括进气装置，搅拌装置和取样装置。外部结构包括：夹套、支座、电动机、减速机以及种类管道的进出口等。设计本着结构简单，制造方便、拆选方便、经济效益高的特点而设计的。本设计查阅了多方面的资料，还运用了多方面的知识，采用了许多方法和技巧，使得整个设计合理。
关键词：机械搅拌生物反应器；发酵；谷氨酸；味精
1.引言
味精是一种调味料的，谷氨酸钠是它的主要成分。味精的主要作用是增加食品的风味，可用在汤和菜中。味精是L-谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物。味精的生产是以工业淀粉为原料，生产方法包含低温浓缩、等电提取等。生产天数为300天每年。其中发酵设备为间歇操作，灭菌设备为连续操作[1]。
2.生产工艺设计及说明
2.1 味精生产工艺
2.1.1 发酵菌株
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[2]。 2.1.2 生产原料
发酵原料的选择原则是[3]：首先考虑菌体生长繁殖的营养；考虑到能大量积累谷氨酸；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。目前以尿素为氮源生产谷氨酸，使用分批流加的方法，生长因子则是生物素。国内大多数厂家的原料是淀粉，主要有玉米、小麦、甘薯、等，其中最常用的是甘薯的淀粉。较少厂家的发酵原料是糖蜜，包含：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜等。 2.1.3 培养基制备
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%、KH2PO4 0.1%、MgSO4?7H2O 0.04%、玉米浆2.3~3.0ml、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、KH2PO4 0.1~0.2%、
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MgSO4?7H2O 0.04%、pH7.0。
发酵培养基：水解糖12~14、尿素0.5~0.8%、玉米浆0.6ml、MgSO4?7H2O 0.06%、KCl 0.05%、Na2HPO4 0.17%、pH7.0。 2.1.4 味精发酵生产影响条件
（1）氧，谷氨酸产生菌是好氧菌。在长菌阶段，若供氧过量，在生物素限量的情况下，抑制菌体生长，表现为耗糖慢，长菌慢，所以发酵前期以低通风量为宜。在发酵阶段，若供氧量不足，发酵的主产物由谷氨酸变为乳酸，所以发酵中，后期以高通风量为宜。
（2）温度，菌种生长的最适温度为30～32℃。当菌体生长到稳定期的时候，如果适当地提高温度则有利于产酸，所以，在发酵后期，可适当的将温度升高4～7℃。
（3）pH，谷氨酸产生菌发酵的最适pH在7.0～8.0。然而，在发酵过程中，随着营养物质的消耗，代谢产物的累积，培养液的pH值是不断变化的。比如随着氮源的消耗，产生氨，pH会上升；糖消耗生成有机酸的话，pH则会下降。
（4）磷酸盐，即使是谷氨酸发酵过程中所必需的，但浓度却不能过高，不然会转向缬氨酸的发酵。等发酵结束后，通常采用的是离子交换树脂法进行提取。
（5）生物素，如果生物素缺乏，菌种生长会十分缓慢；如果生物素过量，则会转为乳酸的发酵。所以，一般要将生物素控制在亚适量的条件，这样才能有可能得到高产量的谷氨酸。 2.1.5 味精生产工艺概述
味精生产全过程主要有四个工艺阶段[4]：(1)预处理原料和制备淀粉水解糖；(2)种子的扩大培养和谷氨酸的发酵；(3)谷氨酸的提取；(4)用谷氨酸来制出味精及对味精成品的加工。厂家一般都会设置糖化车间、发酵车间、提取车间以及精制车间作为主要生产车间。而且，为了保证生产过程中蒸汽量的充足，还需要设置动力车间，利用锅炉燃烧来产生出蒸汽，并通过供气管路输送到各个有需求要部位。为了保障全厂生产用水，还需要设置供水站。所供的水必须经过消毒、过滤系统的处理，通过供水管路输送到各个生产有需要用到的部位。
总工艺流程图如下：
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