現代工業發酵工程（簡體書）

《現代工業發酵工程》分兩篇，共10章。第一篇主要介紹工業發酵的基礎與背景、開展課程設計前需要掌握的設備設計與選型、工業發酵工程工藝流程設計三個部分內容，都是專業課程設計的基礎知識；第二篇主要介紹工業發酵工程典型產品的設計與生產，先後講解了酒精工業的發酵生產、有機酸工業的發酵生產、味精工業的發酵生產、啤酒工業的發酵生產、白酒工業的發酵生產、土黴素工業的發酵生產和硫酸小諾米星工業的發酵生產。
《現代工業發酵工程》可作為生物類、輕化工程、生物製藥、環境科學、生命科學、食品、農業、化學工程與工藝等專業的教材，也可供相關人員參考使用。

楊立，武漢工商學院，副院長，2009.10至今武漢工商學院
2013～2015年主持校科研項目“農產品安全影響和質量快速檢測體系”；2010～2012年主持湖北科亮生物工程有限公司橫向科研項目“利用生物帶生物法處理垃圾滲濾液”；2017年至今主持校級教研項目“發酵工程與酶工程學科體系試題庫的建立”；2015～2018年參與完成湖北省教育廳教育科學規劃課題“基於CDIO理念的生物工程專業綜合實踐教學體系的改革與實踐”。2016年主持校級專業核心課程建設項目“生物製藥工藝學”。2015年主持校級專業實訓課程建設項目“發酵工程課程設計”。2015年主持校級專業實訓課程建設項目“生化工程課程設計”。作為*一指導老師指導學生在*三屆、*四屆、*五屆、*十一屆全國大學生節能減排及科技作品競賽中分別獲得全國二、三等獎。

第一篇工業發酵工程理論1

第1章我國工業發酵工程行業介紹2

1.1發酵工程在食品工業中的應用2

1.1.1傳統的食品加工工藝的改造2

1.1.2單細胞蛋白的生產2

1.1.3大型真菌的開發2

1.1.4γ-亞麻酸的製備3

1.1.5微生態製劑的製備3

1.1.6有機形式的微量元素的製備3

1.1.7超氧化物歧化酶（SOD）的製備3

1.1.8L-肉堿的製備4

1.2我國食品發酵工業的研究現狀4

1.2.1我國食品發酵工業的發展現狀4

1.2.2我國食品發酵工業研究及應用的重點及方向4

1.2.3食品發酵工業提升產品質量及產值的相關要點5

1.3現代固態發酵技術在食品工業中的應用5

1.3.1現代固態發酵技術常用的菌種和基質5

1.3.2固態發酵技術在傳統食品工業中的應用6

1.3.3食品用酶製劑6

1.4我國發酵工業的現狀7

1.4.1發酵工程在各領域的發展現狀7

1.4.2我國發酵工程的發展趨勢與展望8

1.4.3我國發酵工業存在的問題及改進的意見8



第2章工業發酵工程設備設計與選型10

2.1設備的分類與設計步驟10

2.1.1設備的分類10

2.1.2設備設計與選型原則11

2.1.3設備設計步驟11

2.2設備工藝設計11

2.2.1定型設備工藝設計12

2.2.2非定型設備工藝設計12

2.3設備裝配圖13

2.3.1設備裝配圖主要內容13

2.3.2設備裝配圖的表達特點16



第3章工業發酵工程工藝流程設計19

3.1概述19

3.2生產方法的選擇19

3.2.1生產方法的選擇19

3.2.2工藝流程圖的設計原則21

3.3工藝流程的設計步驟21

3.3.1生產工藝流程示意圖21

3.3.2生產工藝流程草圖的設計23

3.4生產工藝流程圖的設計24

3.4.1生產工藝流程設計24

3.4.2物料流程圖25

3.4.3帶控制點工藝流程圖27

參考文獻32



第二篇工業發酵工程典型產品的設計與生產33

第4章酒精工業的發酵生產34

4.1全廠工藝論證34

4.1.1木薯的主要成分34

4.1.2木薯原料的特點34

4.2酒精發酵工藝35

4.2.1原料的預處理35

4.2.2原料輸送35

4.2.3原料蒸煮工藝35

4.2.4糖化醪的發酵37

4.3全廠物料衡算39

4.3.1原料消耗量計算39

4.3.2糖化醪與發酵醪的計算40

4.3.3成品與發酵醪量的計算40

4.3.460000t/a澱粉原料酒精廠總物料衡算42

4.3.5發酵工段的物料衡算和熱量衡算42

4.4酒精發酵設備的計算與設計44

4.4.1發酵設備的計算與選型44

4.4.2主要尺寸的計算45

4.4.3冷卻面積和冷卻裝置主要結構尺寸46

4.4.4冷卻面積和主要尺寸47

4.4.5設備材料的選擇48

4.4.6發酵罐壁厚的計算48

4.4.7接管設計49

4.4.8支座選擇49

4.4.9泵的選用49

參考文獻50



第5章有機酸工業的發酵生產51

5.1簡介與應用51

5.2檸檬酸的生產工藝51

5.2.1生產工藝概述51

5.2.2工藝流程52

5.2.3基本步驟52

5.3國內外檸檬酸生產情況及展望53

5.4物料衡算54

5.4.1工藝技術指標及基礎數據54

5.4.2原料消耗計算54

5.4.3發酵醪量的計算55

5.4.4接種量55

5.4.5液化醪量計算55

5.4.6成品檸檬酸56

5.4.7總物料衡算56

5.5熱量衡算56

5.5.1液化熱平衡計算56

5.5.2發酵過程中的蒸汽耗量的計算57

5.6水量衡算及其他58

5.6.1發酵過程中的冷卻水耗量計算58

5.6.2發酵過程中的無菌空氣耗用量的計算59

5.7發酵罐選型與計算60

5.7.1生產能力、數量和容積的確定60

5.7.2主要尺寸的計算60

5.7.3換熱冷卻裝置64

5.7.4傳動攪拌裝置65

5.7.5溶氧速率和溶氧係數66

5.7.6軸封裝置、聯軸器和軸承68

5.7.7附屬部件69

5.8其他設備選型與計算70

5.8.1種子罐70

5.8.2粉碎機70

5.8.3調漿罐70

5.8.4噴射液化器70

5.8.5層流罐71

5.8.6高溫維持罐71

5.8.7噴射液化系統71

5.8.8板框壓濾機71

5.8.9真空轉鼓過濾機71

5.8.10陰離子交換柱71

5.8.11加熱脫色罐72

5.8.12陽離子交換柱72

5.8.13蒸發濃縮器72

5.8.14結晶設備72

5.8.15離心機73

5.8.16振動流化床乾燥機73

5.8.17空氣壓縮機73

5.8.18鍋爐73

5.9總投資估算73

5.10經濟效益評價74

5.10.1產品成本估算74

5.10.2副產品收入估算74

5.10.3收益估算74

參考文獻75



第6章味精工業的發酵生產76

6.1味精的主要性質76

6.1.1味精的物理性質76

6.1.2味精的化學性質77

6.2味精的產品規格77

6.3味精工廠的設計原則77

6.4味精生產預採用的工藝流程78

6.5物料衡算79

6.5.1工藝技術指標及基礎數據79

6.5.2谷氨酸發酵車間的物料衡算80

6.5.3年產36000t味精廠發酵車間的物料衡算結果81

6.6設備設計與選型82

6.6.1等電點罐選型與計算82

6.6.2其他設備選型與計算87

6.6.3發酵車間設備一覽表88

6.7水電氣用量估算89

6.7.1熱量衡算89

6.7.2發酵車間的用水估算93

6.7.3全廠的用電估算94

6.8工藝設計計算結果匯總及主要符號說明95

參考文獻96



第7章啤酒工業的發酵生產98

7.1啤酒工業的發展和概況98

7.1.1啤酒產業背景及發展趨勢98

7.1.2設計選題的目的及意義98

7.1.3實地考察分析99

7.1.4設計內容及要求99

7.1.5建設規模及設計方案99

7.2廠區平面設計100

7.2.1廠址選擇100

7.2.2總平面設計100

7.3啤酒工藝選擇與論證101

7.3.1啤酒原料101

7.3.2工藝流程103

7.3.3麥芽製備103

7.3.4麥汁製備103

7.3.5啤酒發酵105

7.3.6後處理及包裝105

7.4工藝計算106

7.4.1年產16萬噸啤酒廠物料衡算106

7.4.2糖化車間熱量衡算110

7.4.3麥汁冷卻耗冷量的計算114

7.4.4糖化車間耗水量計算115

7.5主要設備計算116

7.5.1麥芽粉碎機116

7.5.2大米粉碎機116

7.5.3糊化鍋117

7.5.4糖化鍋117

7.5.5煮沸鍋119

7.5.6過濾槽119

7.6環境保護及三廢處理120

7.6.1主要設計依據120

7.6.2主要污染物120

7.6.3三廢治理120

7.7節能與節水121

7.7.1啤酒工業節能與節水的迫切性121

7.7.2單項節能工程121

7.8效益分析122

7.8.1項目總投資預算122

7.8.2生產成本123

7.8.3銷售總額與利潤124

7.8.4投資回收期124

7.8.5經濟分析124

7.8.6社會效益分析124

7.9生產安全管理124

7.9.1機械設備安全125

7.9.2防火安全125

參考文獻125



第8章白酒工業的發酵生產127

8.1引論127

8.1.1白酒起源127

8.1.2白酒的綜述127

8.1.3白酒的經濟地位127

8.1.4行業的前景127

8.1.5兼香型白酒128

8.1.6固態發酵128

8.1.7濃香型白酒生產工藝特點128

8.2設計概述128

8.2.1設計廠址選擇128

8.2.2設計可行性129

8.3全廠工藝論證129

8.3.1原料129

8.3.2原料預處理129

8.4大麯酒生產工藝130

8.4.1工藝特點及流程130

8.4.2出窖130

8.4.3配料、拌和130

8.4.4蒸酒蒸糧131

8.5濃香型制曲流程134

8.6車間各項指標衡算136

8.6.1發酵車間的物料衡算136

8.6.2整廠的熱量衡算138

8.6.3水平衡計算141

8.7車間主要設備計算142

8.7.1甑桶的設計142

8.7.2冷凝器設計144

8.7.3窖池的設計及建造145

8.7.4晾糟設備145

8.7.5酒醅出入窖運輸設備146

8.7.6車間主要設備表（每車間）146

8.8整個工廠的設置147

8.8.1發酵車間規模設計147

8.8.2整個車間設備安排147

8.8.3車間人員安置和車間的佈置147

8.8.4整體車間的設計148

8.9廢物的處理148

8.9.1如何合理利用酒糟148

8.9.2底鍋水149

8.9.3黃水149

8.10投資經濟分析150

8.10.1經濟的收益150

8.10.2原料的消耗量150

8.10.3水費、電費、煤費的計算150

8.10.4員工工資的計算151

8.10.5白酒包裝費用的計算151

8.10.6維修和折舊151

8.10.7車間的管理和工廠的管理151

8.10.8三廢的處理152

8.10.9技術開發的費用152

8.10.10銷售的費用152

8.10.11經濟的效益分析152

8.10.12投資回收期的計算152

8.11白雲邊工廠實地考察調研153

8.11.1工廠簡介153

8.11.2品牌分析153

8.11.3產品消費特徵153

參考文獻153



第9章土黴素工業的發酵生產155

9.1土黴素簡介155

9.2設計目標任務參數155

9.2.1以年產100t（成品含量：99%）土黴素工廠設計為例155

9.2.2設計相關內容156

9.3工藝流程設計157

9.3.1土黴素生產工藝流程簡介157

9.3.2土黴素生產總工藝流程圖157

9.3.3發酵工藝流程157

9.3.4酸化過濾工藝流程158

9.4物料衡算159

9.4.1總物料衡算159

9.4.2乾燥工序物料衡算159

9.4.3脫色結晶工序物料衡算159

9.4.4酸化稀釋過濾工序物料衡算160

9.4.5發酵工序物料衡算161

9.5設備選型162

9.5.1發酵罐162

9.5.2二級種子罐164

9.5.3一級種子罐166

9.5.4氨水儲罐168

9.5.5補料罐168

9.5.6酸化罐169

9.5.7結晶罐169

9.5.8乾燥器169

9.6車間設備一覽表170

參考文獻171



第10章硫酸小諾米星工業的發酵生產172

10.1硫酸小諾米星簡介172

10.2設計的目的、任務及特點173

10.2.1設計的目的173

10.2.2設計的任務173

10.2.3設計的指導思想和原則173

10.2.4設計特點174

10.2.5設計的可行性研究報告174

10.3生產規模及產品方案174

10.3.1生產規模：年產8t符合衛生部標準的硫酸小諾米星174

10.3.2產品方案175

10.3.3主要原輔料的標準規格176

10.3.4車間組成與生產制度178

10.3.5車間平面佈置原則179

10.3.6廠址選擇180

10.3.7綜合利用和“三廢”處理181

10.3.8全廠平面佈置圖、管路佈置原則建築要求181

10.3.9工廠平面圖181

10.3.10管路佈置原則181

10.4工藝流程選擇及論證182

10.4.1生產方案及工藝流程圖182

10.4.2工藝選擇原則182

10.4.3種子部分184

10.4.4發酵部分186

10.4.5提煉部分189

10.5生產控制和技術檢查（包括中間體檢驗）191

10.6工藝流程論證193

10.6.1菌種保藏及復壯方式193

10.6.2菌種量與培養液量之比193

10.6.3發酵方法193

10.6.4物料傳送與運輸194

10.6.5滅菌方法194

10.6.6提取方法195

10.6.7精製方法195

10.6.8脫色及去熱原方法195

10.6.9發酵液預處理195

10.6.10不過濾提取195

10.6.11乾燥196

10.6.12柱層析196

10.7物料平衡及計算196

10.7.1發酵車間物料衡算196

10.7.2提煉車間物料衡算198

10.8提煉車間設備選型及計算200

10.8.1酸化桶200

10.8.2濃縮塔201

10.8.3確定傳熱面積201

10.8.4確定蒸發器的主要工藝尺寸201

10.8.5輔助裝置201

10.8.6層析柱202

10.8.7離交罐202

10.9重點設備――噴霧乾燥塔203

10.9.1物料衡算203

10.9.2求噴嘴孔徑203

10.9.3熱量衡算203

10.10水、電、蒸汽、氣、冷估算（提煉部分）205

10.10.1水205

10.10.2電206

10.10.3蒸汽206

10.10.4製冷206

10.10.5無菌空氣206

參考文獻207