杂质可能影响2一KLG的质量。此外，该方法所使用的化学絮凝剂也可能对环境造成污染。超滤法是一种新兴的膜处理技术。由于该方法在提高2一KLG收率、改善生产环境、减少离子交换树脂损耗、实现自动化连续化生产等方面具有明显优势，因此本设计采用超滤法分离提纯2一KLG 。
第二节 物料衡算
1. 培养基的配料
碳源 氮源 微量元素 及无机盐 消泡剂
泡敌
乳化硅油
葡萄糖 尿素 KH2PO4
山梨醇 玉米浆 MgSO4
酵母浸膏 CaCO3
2. 计算过程
维生素C发酵工艺技术指标：生产规模为5000t/y ,年生产天数为300d。维生素C的发酵时间为76h,加上发酵罐的清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间,故生产周期为80h。一步发酵生黑醋酸杆菌对山梨醇的的转化率为92%。二步发酵对山梨糖的的转化率为98%,2-酮基-L-占龙酸转化生成维生素C得率为90% ,则维生素C总得率为92%(98%×90%)=0.81 。 （1）原料的用量
每天产维生素C成品量为：5000/300=16.7t/d ,维生素C得率为81%,每天发酵液中需含维生素C：16.7/0.81=20.6t ,维生素C生产菌对山梨醇的转化率为92%,则发酵培养基中山梨醇的添加量为20.6/0.92=22.39t/d 。
若发酵培养基的配方山梨醇添加量为4.87%,则发酵培养基量为22.39/(4.87%)=459.34m3/d 。 发酵培养基其他物质的量： 山梨醇： 459.34×18%=82.68 t/d
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玉米浆：459.34×0.25%=1.15t/d 尿素： 459.34×0.5%=2.30t/d KH2PO4：459.34×0.01%= 4.59t/d MgSO4：459.34×0.02%=0.09 t/d CaCO3：459.34×0.01%=0.046t/d
二级种子液量：459.34×10%=45.93m3/d（8%为接种量） 按种子培养基的配方得原料用量： 山梨醇：45.93×16%=7.35 t/d 玉米浆：45.93×0.25%=0.12 t/d 酵母膏：45.93×0.3%=0.14t/d 葡萄糖：45.93×0.01%=0.005 t/d KH2PO4：45.93×0.5%=0.24 t/d MgSO4：45.93×0.01%=0.005 t/d CaCO3：45.93×0.01%=0.005t/d 则各原料的用量为二者之和,即 山梨醇：82.68+7.35=90.03 t/d 玉米浆：1.15+0.12=1.27 t/d 酵母膏：0+45.93×0.3%=0.14t/d 葡萄糖：45.93×0.01%=0.005 t/d 尿素： 0+459.34×0.5%=2.30t/d KH2PO4：4.59+0.24=4.83 t/d MgSO4：0.09+0.005=0.095 t/d CaCO3：0.046+0.005=0.051 t/d （2）消泡剂的用量：
泡敌的添加量按0.2%计算,每天用量：0.2%×459.34=0.919m3 。
乳化硅油的加入量为1%（质量浓度）,则用量：5000/0.9×1%=55.56t（即每天用量0.1852t）。 （4）酒精用量：
发酵液经浓缩后多糖的质量分数由原来的2%～3%提高到8%～10%,可按浓缩倍数3计算,则浓缩后发酵液的体积为459.34×(1/3)=200m3,酒精的总添加为发酵液的1.2倍,即200×1.2=240m3。分离后进行酒精回收,酒精回收率为98%,则每天需补加酒精为(1-98%)×240=4.8m3,一年的补加量为4.8×300=1440m3,第一年的用量为1440+240=1680m3。
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3.计算结果
5000t/y维生素C工厂物料衡算
物料名称 发酵液（m3） 二级种液（m3） 发酵用玉米浆（t） 种子用玉米浆（t） 山梨醇（t） 玉米浆总量（t） 葡萄糖（t） 酵母膏（t） KH2PO4（t） MgSO4（t） FeSO4（t） CaCO3（t） 尿素（t） 95%食用酒精（m3）
5000t/y维生素C物料量
137802 13779 345 36 27009 381 1.5 42 1449 39 28.5 15.3 690 1680
每日物料量 459.34 45.93 1.15 0.12 90.03 1.27 0.005 0.14 4.83 0.13 0.095 0.051 2.30 240
第三节 设备及相关管道选型配套明细表
一、设备的选型与设计 1. 项目主要的生产设备 （1）生化反应器 a.发酵罐
发酵罐设计为气升型发酵罐,材质选用不锈钢板,取罐的径高比为5,即H=5D。 b.种子罐
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（2）换热器：罐外冷却夹套； （3）过滤设备：真空转鼓过滤机； （4）离子交换罐：离子交换柱； （5）转化罐；
（6）干燥设备：真空干燥； （7）结晶罐； （8）离心泵； （9）空压机。 2.设备的选型 （1）种子罐
每次培养的种子供一次发酵周期14罐用,接种量按10%计,需种子液体积：150×0.75×14×10%=157.5 m3,种子罐装液系数0.75,则种子罐体积为：157.5/0.75=210 m3,故选30 m3的种子罐10个。实际产量验算为30×0.75×10=225＞210,富裕量足够使用。 （2）发酵罐
每天发酵液量459.34 m3,发酵罐装液系数0.70,生产周期80h,故发酵罐总体积459.34×80/(0.70×24)=2187.33m3,可选用150m3的发酵罐15个。维生素C生产粘度较大,材质为不锈钢,控温精确,容氧合适。 （3）发酵液贮罐
每天生产的发酵液体积为459.34 m3,要求提取处理量为600 m3/d,所以发酵液贮罐可选择150 m3的4个、100 m3的1个。 （4）板框过滤机
提取过程为连续进行,每天只需处理发酵出的量,过滤能力：600/24=25.0 m3/h,故选用生产能力为10 m3/h的过滤机4台。 （5）中空纤维式超滤机
过滤得率为98%,对于较大的发酵液体积期间少量可忽略不计。生产能力为：459.34/24=19.14 m3,故选用生产能力为8 m3/h的中空纤维式超滤机3台。 （6）萃取罐
超滤浓缩后体积为：459.34×(1/3)=153.11 m3,加入酒精的量为1:1,总体积400 m3 ,
装液90%,罐体积400/90%=444 m3,萃取周期为6h,罐可循环使用,每次需发酵罐体积444/4=111 m3,故选15 m3萃取罐8个。 （7）洗脱罐
沉淀得到的维生素C量为18.6t左右,体积大约为：18.6×103/1000=18.6 m3,
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