年产5000吨糖化酶发酵车间设计
空气 空气压缩空气过滤系分过滤种子瓶斜面孢子 32℃，3d 种子摇瓶 32℃，24h α─淀粉酶 一级种子罐 34℃，15h 无 菌 空 气 配料 料水=1：7 粉碎 糊化 85—95℃ 液化 二级种子罐 32℃，12h 三级种子罐 32—34℃ 发酵液 120h 成品 浓缩 冷冻干燥 液体糖化酶 压滤 透析除收 回收液
图2.1 糖化酶发酵生产工艺流程图
2.3.3物料衡算
1. 首先计算生产1000kg活度为20000u/ml的糖化酶，产品需要耗用的原材料及其他物料量：
（1）放罐成熟发酵液放罐单位为12000u/ml，生产1000kg产品发酵液量为：
VO=1000*20000*1000/12000*1000*1000*8%*98%=2.13 m3 式中
- 10 -
年产5000吨糖化酶发酵车间设计
80%──糖化酶总提取率
98%──除去倒灌率2%的发酵成功率 （2）房管成熟发酵液量Vo分为三部分组成：
底料 V1=Vo*80%=1.70 m3 种液量 V2=Vo910%=0.213 m3 底料物料用量：发酵培养基配方*V1 种液的物料用量：种子培养基配方*V2 （3）配制发酵液底料所需黄豆粉量
M1=20V1=34.02kg (4)种子培养液所需黄豆粉量
M2=20V2=4.26kg
（5）生产1000kg糖化酶共需黄豆粉量
M=M1+M2=38.28kg
依此类推，可以计算出生产1000kg糖化酶所需要其他无聊的量 （6）玉米粉的用量 M3=50V1+60V2=97.83kg （7）玉米浆的用量
M4=20（V1+V2）=38.28kg （8）KNO3的用量
M5=3V2=0.64kg （9）MgSO4?7H2O的用量
M6=1.2V2=0.26kg (10)KH2PO4的用量
M7=2.7V2=0.58kg （11）麸皮的用量
M8=30V1=51.03kg （12）淀粉酶耗用量
应用酶活度为20000U/g的α—淀粉酶，淀粉酶用量50U/g： M9=（M+M3）*50/20000=0.34kg 2.5000t/a糖化酶发酵车间的物料衡算
由上述生产1000kg活度为20000u/ml的糖化酶产品，需要耗用的原材料
及其他物料衡算结果，可求得5000t/a该糖化酶发酵车间的物料衡算，计算结果具体如下：
表2—2 5000t/a糖化酶发酵车间的物料衡算表
- 11 -
年产5000吨糖化酶发酵车间设计
物料名称 生产1t糖化酶 的物料量
生产5000t/a糖化酶 的物料量 5000000 8500 650 191400 489150 191400 255150 3200 1300 2900 1700
每日物料量
糖化酶/kg 发酵液量/ m
3
1000 1.70 0.213 38.28 97.83 38.28 51.03 0.64
16666.67 28.33 2.17 638 1630.5 638 850.5 10.67 4.33 9.67 5.67
种液量/ m
3
黄豆粉量/kg 玉米粉量/kg 玉米浆/kg 麸皮/kg KNO3/kg
MgSO4?7H2O/kg 0.26 KH2PO4/kg
0.58
α—淀粉酶/kg 0.34
2.3.4热量衡算
现已生产1000kg糖化酶来计算此工艺过程中的热量衡算。 1.用水耗热量So
根据工艺，糊化锅加水量为：M1=（38.28+97.83+51.03）*7=1310kg 38.28──黄豆粉用量 97.83──玉米粉用量 51.03──麸皮用量
故糊化锅用水量为M1=1310kg自来水平均温度取t1=18℃，而配料用水温为50℃，故耗热量:So=CwM1(t2-t1)
=4.18*1310*32 =175000KJ
有糖化工艺流程可知：Q=Q’+Q”+Q”’ 糊化锅内玉米醪由初温to加热至100℃耗热Q’ Q’=M玉米醪C玉米醪（100-to）
（1） 计算玉米醪的比热容C玉米醪，根据经验公式，C谷物=0.0.1[(100-ω)+4.18
ω]进行计算，式中ω为含水量百分率,Co为谷物比热容，取Co=1.55KJ/(kg/k)
C玉米粉=0.01[(100-13)*1.55+4.18*13]=1.89 KJ/(kg*k)
- 12 -
年产5000吨糖化酶发酵车间设计
C黄豆粉=0.01[(100-8)*1.55+4.18*8]=1.76 KJ/(kg*k) C麸皮=0.01[(100-6)*1.55+4.18*6]=1.71 KJ/(kg*k) C玉米浆=0.01[(100-30)*1.55+4.18*30=2.34 KJ/(kg*k)
C玉米醪= C玉米粉M玉米粉+ C黄豆粉M黄豆粉+ C麸皮M麸皮+M1Cw M玉米粉+M黄豆粉+M麸皮+M1
=3.885 KJ/ (kg*k)
（2）设玉米醪的初温to，设原料的初温为18℃，热水为50℃，则：
（C玉米粉M玉米粉+ C黄豆粉M黄豆粉+ C麸皮M麸皮）*18+M1Cw50
To= C玉米醪M玉米醪
= 48.12℃
式中 M玉米醪=1497.12kg
（3） 把上述结果代回Q’= C玉米醪M玉米醪（100-to） Q’=1497.12*3.885*51.88 =302000KJ
（4 ）煮沸过程蒸汽带出的热量Q”
设煮沸时间为30min，蒸汽量为每小时5%，则蒸发量为： MV1=M玉米醪*5%*30/60=37.43kg
Q”=-MV1=37.43*2258.2=84500KJ
式中 I──煮沸温度下水的汽化热（KJ/kg） （4） 热损失
（5） 玉米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前二次耗热量的15%，即： Q’”=15%（Q’+ Q”） =58000KJ （6） 有上述结果得Q
Q=1.15（Q’+ Q”） =445000KJ 2.计算灭菌时的耗热量Q1 Q1=Q玉米醪 +Q玉米浆
- 13 -