我国柠檬酸的生产和研究经历了30多年的发展，取得了举世瞩目的成就。特别是柠檬酸深层发酵技术，以其独特的发酵生产工艺，跻身于世界先进行列，具有明显的地域适应性和高产酸率的技术优势。但发酵罐的搅拌装置和通气装置较为落后，不仅运行电耗高，而且，投资和维护费用也高。为使发酵罐能适应生化反应的要求，同时达到增产、节能降耗的目的，对100通用式发酵罐进行了深入的研究，将其改造为喷环式好氧发酵罐，使发酵罐的反应机理由传统的鼓泡传质转化为乳化传质。经过近3个月的生产性试验，节能、降耗效果显著，且生产运行稳定。
2试验材料与方法
2．1发酵罐的改造与制做我公司100通用式发酵罐(罐体尺寸~3800×8800)采用三级箭叶涡轮式搅拌器和单管通气装置，设置二档中间轴承和底轴承。见图2所示。改造制做为喷环式好氧发酵罐是在保留原罐体、换热系统、机械密封和传动装置的基础上。在罐底制做安装一套气液喷射混合搅拌装置和环流反应器。将三级箭叶改为二级弯叶涡轮式搅拌器。并在搅拌轴上安装两级轴稳定器。见图l。
2．2主要设备与仪器6调浆罐两台；无油润滑空气压缩机及其冷却除菌装置；25种子罐一台；改造制做的喷环式好氧发酵罐一台；电流表一块；以及电子显微镜和试管、滴定管等玻璃器皿。 2．3材料与方法
2．3．1材料玉米淀粉、淀粉含量≥81％，蛋白质含量≤0．5％。
玉米粉：淀粉含量≥65％，蛋白质含量≤65％，细度不小于60目。麸皮：蛋白质含量≥13．5％。d一淀粉酶：酶活单位2万u／g。
菌种：黑曲霉Co827，为本公司生产菌种。
试剂：0．1429NNaOH，1％葡萄糖溶液，费林氏甲乙液，酚酞，硫酸。
2．3．2分析方法产酸测定采用酸碱滴定法⋯；总糖测定先经6mol／L硫酸水解后，用费林氏法测定⋯；还原糖直接采用费林氏法测定⋯。
2．3．3试验方法本试验采用对照法。试验所用菌种及其接种量、种子罐培养条件和原料及其投料比例均与设备未改造之前的参数相同。发酵罐工艺条件的控制只对通风量进行了调整，其它控制条件均未变。指标分析测定方法均相同。
3结果与讨论
3．1发酵罐改造后运行电流的变化经过多次生产性试验，改造前后电流变化见表l。
△表示发酵罐接种前搅拌电流
★表示发酵罐接种后搅拌电流
从表1可以看出，发酵罐改造后较改造前电流下降显著，降低幅度为32．25,7／o一34．29％。3．2发酵罐改造后各项主要技术指标变化
在接种量、投料量及其比例与原生产相同的情况下，发酵工艺条件仅对通气量进行了调整和设定。经过9罐次连续生产性试验，结果见表2。表3为同期末改造罐发酵生产柠檬酸主要指标的平均值。
表2发酵罐改造后主要发酵技术指标
从表2可以看出，发酵罐改造后发酵生产柠檬酸各项主要技术指标稳定。与表3相比，产酸提高3．1％，转化率提高2．0％，周期延长4．7％，粮耗下降2．26％。
3．3发酵罐改造后效益情况
3．3．1电耗发酵罐改造前单罐电耗为13j：√3×380×160×74．43×0．75÷1000=5878．6度。
折为吨柠檬酸成品电耗为(提取收率以83％计)：(14．05×0．914—0．01)×80．73×83％=7．935吨，5878．6÷7．935=740．84度。
发酵罐改造后单罐电耗为：√3×380×110×77．9×0．75÷1000=4229.8度，折为吨柠檬酸成品电耗为(提取率同上)：(14．48×0．914—0．01)X80．1×83％=8．134吨．4229．8÷8．134=520度。即改造后吨成品柠檬酸电耗下降220.84度。若电价以0.33元／度计，那么柠檬酸成本下降62.3元／吨。
3．3．2粮耗发酵罐改造前吨柠檬酸成品淀粉耗量为l1．66÷7．935=1．469t。玉米粉耗量为4．39÷7．935=0．553t；改造后淀粉耗量为l1．75÷8．134=1．444t。玉米粉耗量为4．31÷8．134：0．550t。即改造后吨成品柠檬酸粮耗成本下降(1．469—1．444)×1554+(0．553—0．530)×1308=68．9元／t(淀粉价格以1554元／t计，玉米粉价格以1308元／t计)。
3．3．3维修费用及其它通常，单台通用式发酵罐年维修费用约为1．1万元。而改造后的喷环式好氧发酵罐，其改造装置全部与罐体钢性连接，与传动装置无直接磨损，该装置只受到物料冲蚀，其使用仅受到材质的影响，故此部分的维修费用几乎没有。除此之外，其它部件单罐年维修费用约为0．7万元。即改造后单罐车维修费用可降低36．0％。煤耗也有一定程度的下降，发酵罐的利用率有所提高，但效益不明显，故在此不作分析。
3．3．4发酵罐改造费用及其回收期情况发酵罐改造后，吨柠檬酸成本下降131．2元，其它(如维修费用下降等)不计。每台发酵罐改造费用约3万元。那么，单罐改造费用回收期(以静态计)为：3000÷(8．134×131．2×9)=3．1—4个月(9为单罐月生产次数)。
3．3．5100n4喷环式好氧发酵罐的制造较同规模通用式发酵罐制造节约投资情况100rY喷环式好氧发酵罐配75—90千瓦电机，较配ll5千瓦电机的同规模通用式发酵罐节省投资约0．4万元。经测算，喷环式好氧发酵罐通风搅拌系统较同规模通用式发酵罐相应系统的制做节省不锈钢材料约1吨，考虑加工费用，约可节省投资3．7万元。即制做喷环式好氧发酵罐较通用式发酵罐投资费用可降低约4万元。
4结语
(1)通用式发酵罐改造为喷环式好氧发酵罐，经过生产性试验表明：搅拌电流下降32．25％一34．29％，致吨成品柠檬酸电耗成本降低62．3元；吨成品柠檬酸主要粮耗下降2．26％，使得粮耗成本降低68．9元／吨，达到了节能降耗的目的。
(2)改造后发酵生产柠檬酸主要发酵技术指标较改造前均有不同程度的提高。但发酵周期略有延长。较改造前延长4．7％，通风量增加5％一10％。
(3)通用式发酵罐改造为喷环式好氧发酵罐投资费用低(单罐约需3万元)，投资回收期短(约4个月)。
(4)喷环式好氧好酵罐不仅在柠檬酸行业，同时在其它深层发酵制品行业中亦具有广泛的应用前景.
