年產(chǎn)6萬噸味精廠畢業(yè)設計說明書（論文）

1、年產(chǎn)6萬噸味精廠畢業(yè)設計說明書（論文）緒論 氨基酸的制造是從1820年水解蛋白質(zhì)開始的。味精俗名又叫味素，英文為mono sodium glutamte 簡稱msg。其化學名稱是a_氨基戊二酸.1950年在實驗室用化學方法合成氨基酸.以前1866年德國人ritthansen利用硫酸水解小麥面筋.最先分離出谷氨酸.1872年dittener推斷出氨基酸的結構。1908年日本人因菊君與鈴木合作從海帶中提取谷氨酸成功,并開始制造味之素產(chǎn)品.1910年日本味之素公司用水解發(fā)生生產(chǎn)谷氨酸.1936年美國人從甜菜中提取谷氨酸,直到1956年和協(xié)發(fā)酵公司開始以淀粉糖蜜為原料采用發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸成功.1957

2、年發(fā)酵法味精投入工業(yè)化生產(chǎn).1966年采用醋酸發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸.60年代后期各國味精工業(yè)興起,均用發(fā)酵法生產(chǎn)味精.我國味精生產(chǎn)開始于1923年,由吳蘊初先生創(chuàng)辦了上海天廚味精廠.該廠首先采用鹽酸水解面筋生產(chǎn)味精.同年沈陽味精廠開始用豆粕水解生產(chǎn)味精.從1958年開始我國的味精生產(chǎn)進入轉(zhuǎn)換期.開始研究發(fā)酵法制glu的工藝.1964年上海天廚味精廠以黃色短桿菌617為生產(chǎn)菌株,采用發(fā)酵法生產(chǎn)glu中型實驗,獲得成功,接著投入工業(yè)化生產(chǎn).杭州味精廠與中科院微生物研究所等單位協(xié)作進行北京短棒桿菌as,2pp發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸發(fā)酵實驗1965年獲得成功并投入工業(yè)生產(chǎn).由發(fā)酵法生產(chǎn)味精并獲得成功.原料由原來

3、的植物性蛋白改變?yōu)榈矸圪|(zhì)原料.我國淀粉資源豐富,為我國味精工業(yè)的發(fā)展開拓奠定了廣闊的前景,并使得我國的味精工業(yè)迅速發(fā)展起來,產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的35.1%,我國成為世界上產(chǎn)味精最多的國家之一. 當前我國味精行業(yè)提高經(jīng)濟效益的發(fā)展對策是:合理利用原料,采用高產(chǎn)酸新品種,采用新工藝,新技術,新設備,提高生產(chǎn)水平,防止噬菌體傳染防止染雜菌,節(jié)能降耗,逐步實現(xiàn)自動化控制提高勞動生產(chǎn)率,全面降低成本,參與國際競爭,同時搞好廢水處理,提高環(huán)境與社會效益. 味精分子式與l型,分子量187.13比重1.65無色晶體,有特殊鮮味,味精作為調(diào)味品除了能增加食物的美味外,它在人體中具有特別的生理作用,活躍蛋白質(zhì)代謝,

4、維持細胞機能降低血液中的氨,防止氨中毒等作用國內(nèi)味精規(guī)格有數(shù)種.以谷氨酸鈉的含量分類有99%,95%,90%,80%四種.其中三種分別加如了景致的食鹽以外觀形狀可分為結晶味精與粉狀味精環(huán)境，環(huán)境問題是不可忽略的，味精行業(yè)是高污染的行業(yè)，廢液的排出可能會對環(huán)境造成污染，污染類型可分為自然環(huán)境，生物環(huán)境和社會環(huán)境，環(huán)境是人類和生物賴以生存和發(fā)展的所有要素及條件的綜合。人類與其它生物一樣，通過新陳代謝與周圍環(huán)境不斷的進行物質(zhì)和能量的交換，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展雖然創(chuàng)造了巨大的物質(zhì)財富，同時人類的環(huán)境又為之付出了相當大的代價。人類的自然環(huán)境是由生物圈所構成并保持著動態(tài)平衡物質(zhì)世界，人類是環(huán)境的產(chǎn)物，又是環(huán)境的

5、制造者，要把生產(chǎn)觀點與生態(tài)觀點有機結合起來，控制環(huán)境污染，保護和改善環(huán)境，認真執(zhí)行“綜合防治，以防為主”的青工環(huán)保方針最后,本設計是經(jīng)過檢閱了大量的參考資料，結合所學知識與在山東 味精集團實習所的實踐經(jīng)驗。并在阮南老師的精心指導下，歷時5個月完成的。本設計根據(jù)我國的實際情況，盡量適當采用工業(yè)生產(chǎn)中的先進工藝和高科技成果，并結合運用所學理論知識有所創(chuàng)新。第一部分 設計總論畢業(yè)設計課題“年產(chǎn)6萬噸味精廠初步設計”重點車間：發(fā)酵車間一.設計任務和要求1.年產(chǎn)99%規(guī)格的味精占年產(chǎn)量的80%,80%的占20%.采用84%的工業(yè)淀粉為原料,生產(chǎn)天數(shù)為每年320天,連續(xù)生產(chǎn).2.氣候條件;在極端情況下,最

6、高42 最低-23 ,一般氣溫條件下10-25 .主導風向,西北較多.3.主要工藝流程的選擇輿論正尤其是新工藝要有重點的論證全廠的物料衡算,工藝設計計算,水電氣耗用量的計算及安全防火,經(jīng)濟核算.二.設計要求,技術經(jīng)濟指標.(一) 本設計根據(jù)不也設計中的任務要求進行的,在設計注意對畢業(yè)實習中縮減的新工藝新設備的合理采用.(二) 對廠址的選擇1.選擇依據(jù)廠址選擇得當與否,直接關系到投資費用和投資后的生產(chǎn)成本等,還直接影響工農(nóng)關系,城鄉(xiāng)關系并影響基建速度等.對于職工的勞動環(huán)境,廠區(qū)衛(wèi)生條件,產(chǎn)品質(zhì)量也都有影響,所以選擇廠址時應全面考慮,慎重仔細.廠址選擇應在當?shù)亟ㄎ统墙ㄒ?guī)劃部門的統(tǒng)籌安排下,由建設

7、單位負責并組織力量進行;也必須嚴格遵守黨和國家的基本建設方針政策,服從全國的工業(yè)布局.應考慮以下幾點;(1) 建廠盡量靠近原料產(chǎn)地和交通方便的地方,廠址選擇應積極利用坡地,瘠地,不占或盡量少占良田,同時要留有廠區(qū)進行擴建的余地.(2) 根據(jù)味精廠的生產(chǎn)特點,廠址應選在周邊的自然環(huán)境良好,大氣的含塵量低的地區(qū),同時盡可能選在城市主導風向的上風側.(3) 廠址盡量靠近電廠或電線輸送網(wǎng),以保證生產(chǎn)用電.(4) 要有充足的水源,水質(zhì)必須符合生產(chǎn)飲水標準.(5) 要有合理的三廢處理設施.(6) 除生產(chǎn)協(xié)作外,一般應考慮以下協(xié)作項目;修理,動力,給排水,運輸,施工,消防,公共倉庫,公共福利,場地工程準備,

8、設施,費料的堆存和處理設施.三.生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品規(guī)格;(一) 生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)兩萬噸商品味精工廠 其中99%的味精占80%,80%的味精占20%(二)產(chǎn)品規(guī)格99%的味精占80%,質(zhì)量符合gb8967-88.80%的味精占20%,質(zhì)量符合gb1500-92四.生產(chǎn)方法.工作制度,工作車間組成,工作時間.1.生產(chǎn)方法采用玉米淀粉為原料(1)制糖車間:采用一次噴射,雙酶法制糖工藝.(2)發(fā)酵車間:亞適量流加糖發(fā)酵工藝.(3)提取車間:去除菌體,低溫等電,離子交換法.(4)精制車間:采用管式結晶罐進行真空濃縮結晶.(二).工作制度全年生產(chǎn)320天,三班作業(yè),連續(xù)液化.(三) 工作組成 1.糖化車間:a.液

9、化 b 糖化 c 過濾2.發(fā)酵車間:a 種子 b 連消 c 發(fā)酵 d 空氣凈化 3.提取車間:a 等電點提取 b 離心分離 c 離子交換4.精制車間:a 中和脫色,除鐵過濾 b 結晶 c 干燥篩分 d 包裝5.輔助車間:動力車間,修理車間,水渠,泵房,化驗室,凈化系統(tǒng).6.包裝形式:現(xiàn)選用塑料袋塑料袋的材料有聚乙烯.bopp多膜聚乙烯符合qb4456-84規(guī)定.現(xiàn)選用機械包裝;包裝規(guī)格;10g, 25g, 100g, 250g, 1kg, 10kg, 25kg.允許偏差符合 gb88967-88和qb1500-92規(guī)定.第二部分 全廠工藝計算設計方案選擇論證第一章 制糖工藝一、 制糖的作用目前

10、為止,所發(fā)現(xiàn)的谷氨酸產(chǎn)生菌都不能直接利用淀粉,也不能利用糊精作為碳源.因此,以淀粉為原料時,必須先將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖,才能供發(fā)酵使用.在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過程稱為淀粉的糖化,所得的糖液稱為淀粉水解糖.淀粉水解糖液中,主要的糖類是葡萄糖,此外根據(jù)水解的條件不同,尚有數(shù)量不等的麥芽糖及其他一些二糖,低聚糖等復合糖類.除此之外,原料帶來的物質(zhì)如蛋白質(zhì),脂肪等在發(fā)酵中易被谷氨酸產(chǎn)生菌利用,而一些復合糖類雜質(zhì)不能被利用,它們的存在不僅降低了淀粉的利用率,增加糧耗,而且常影響到糖液的質(zhì)量,降低糖液的可發(fā)酵營養(yǎng)成分,在谷氨酸發(fā)酵中,淀粉糖濃度的高低,往往直接關系到谷氨酸產(chǎn)生菌的生長速度及在味精的

11、生產(chǎn)中谷氨酸的積累.如何保證谷氨酸的質(zhì)量以滿足發(fā)酵產(chǎn)酸的要求,是一個不可忽視的重要環(huán)節(jié).二 制糖的方法目前制糖的方法有四種;酸法 酶酸法 酸酶法 雙酶法,其基本原理為：在催化劑的作用下淀粉的顆粒結構被破壞r-1.4及r-1.6糖苷鍵被切斷,轉(zhuǎn)變成葡萄糖(一) 酸解法酸解法又稱酸糖化法，它是以酸（無機酸或有機酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方法。用酸解法生產(chǎn)葡萄糖，具有生產(chǎn)簡易，由淀粉逐步水解為葡萄糖的整個化學過程僅僅在一個高壓容皿中進行，對設備要求簡單，水解時間短，設備生產(chǎn)能力大等特點。 由于水解作用是在高溫高壓及一定酸濃度條件下進行的，因此酸解法要求有耐腐、耐高溫、高壓的設

12、備，況且淀粉在酸水解過程中所發(fā)生的化學變化是很復雜的，除了淀粉的水解反應外，尚有副反應的發(fā)現(xiàn)，這將造成葡萄糖的損失而使淀粉轉(zhuǎn)化率降低，酸水解法對淀粉原料要求嚴格，淀粉顆粒不易過大，大小要均勻，顆粒大，易造成水解不徹底。淀粉乳濃度也不易過高，濃度高，轉(zhuǎn)化率低。（二）酸酶法即事先將淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶將其水解為葡萄糖的工藝。 用酸酶水解淀粉制糖，具有酸液化速度快，切糖化是由酶來進行的，對液化液要求不高，可采用較高淀粉乳濃度，提高生產(chǎn)效率。此法用酸量較少，產(chǎn)品顏色淺，糖液質(zhì)量高。（三）酶酸法 是將淀粉先用-淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖的工藝，能采用粗原料淀粉，淀粉濃

13、度較酸純高，生產(chǎn)較易控制，時間短，而且酸水時ph稍高，可以減少淀粉水解副反應的發(fā)生，糖液色澤較淺。 總之酶酸法也存在不足之處。（四）雙酶法 雙酶法是用淀粉酶將淀粉水解為葡萄糖，雙酶法制葡萄糖可分為二步：第一步是利用-淀粉酶將淀粉液化轉(zhuǎn)為糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加，這個過程稱為“液化”。第二步是利用糖化酶將糊精或低聚糖進一步水解，轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑倪^程。在生產(chǎn)上稱為“糖化”，淀粉的“液化”和“糖化”都是在微生物酶的作用下進行的，故也稱為雙酶水解法。優(yōu)點：（1）淀粉水解是在酶的作用下進行的，酶解的反應條件溫和，因此耐高溫高壓耐腐蝕的設備，便于就地取材，易上馬。（2）微生物酶作用的專一性強，淀粉的

14、水解副反應少，而且水解的糖液純度高，淀粉轉(zhuǎn)化率高。（3）可在較高淀粉乳濃度下水解30-23be，可用粗原料。（4）由于微生物酶制劑中菌體細胞的自溶，糖液營養(yǎng)物質(zhì)豐富，可使發(fā)酵培養(yǎng)基簡化。（5）用酶法制的糖液顏色淺，較純凈，無苦味，質(zhì)量高，有利于糖液的精制。缺點：時間長，社別多，易造成過濾困難。本設計工藝制糖采用的是雙酶法制糖，由下表可知雙酶法制糖的優(yōu)越性。項目 糖化方法雙酶法酶酸法酸法糖液de值989590葡萄糖含量（%干基）979386灰分（%）0.10.41.6蛋白質(zhì)（%）0.10.080.08羥甲基糠醛（%）0.030.080.3顏色（在2be濃度下）0.20.310.0淀粉對糖轉(zhuǎn)化率（

15、%）989590工藝條件/能耗溫和/少加壓高溫/多加壓高溫/多副產(chǎn)物少中多生產(chǎn)周期長中短設備規(guī)模/防腐要求大/一般中/中小/較高原料適應情況各種淀粉，大米大米淀粉是否有利于發(fā)酵和提取有利中差三、工藝選擇現(xiàn)在綜合考慮水解糖液的質(zhì)量及降低糖耗，提高原料利率等方面考慮，則是雙酶法最好，故本設選用雙酶法制糖工藝。2節(jié)、工藝流程及工藝控制一 、工藝流程淀粉+水+-淀粉酶調(diào)漿罐一次噴射層流維持罐閃蒸罐糖化罐滅酶壓濾糖化液貯罐發(fā)酵車間二、工藝控制1、 調(diào)漿 淀粉乳濃度調(diào)為17be，ph=6.-6.2（加碳酸鈉），ca2+超過50mg/l不再加cacl2，加入-淀粉酶。2、 一次噴射 105 0.4mpa（表

16、）蒸汽3、 層流維持 100 維持90min4、 滅酶 130 25min5、 閃蒸 906、 糖化 57-607、 滅酶 858、 過濾 用板框過濾機正壓過濾，然后到糖貯罐中，應保持在60-70，防止糖液變 壞 ，及時用完。9、 糖液含湯量28.5kg/l第二章 發(fā)酵工藝第一節(jié) 工藝選擇選用亞適量生物素流加糖發(fā)酵工藝，該工藝具有產(chǎn)酸高，轉(zhuǎn)化率高，周期短，糖耗速率快等特點。第二節(jié) 菌種選擇（選用fm-415，備用菌s9114）fm-415的優(yōu)點：1、 產(chǎn)酸率高，糖酸轉(zhuǎn)化率高，轉(zhuǎn)化率達45以上。2、 耐高溫，前期控制在32-34，中后期可控制在36-38。3、 脲酶活力強，一般初尿為0.5-0.

17、6。4、 發(fā)酵周期短，對營養(yǎng)要求粗放。5、 生物素用量低第三節(jié) 菌種的擴大培養(yǎng)國內(nèi)谷氨酸發(fā)酵種子擴大培養(yǎng)普通采用二級種子擴大培養(yǎng)的流程：斜面培養(yǎng)一級培養(yǎng)二級培養(yǎng)發(fā)酵罐一、菌種的培養(yǎng)1、 培養(yǎng)基：葡萄糖0.1，蛋白胨1.0，牛肉膏1.0，nacl0.5，瓊脂2.0-2.5，ph=7.0-7.22、 培養(yǎng)（1） 每支試管中裝培養(yǎng)基4-5ml，滅菌冷卻55-60。（2） 斜面凝固后防于37下恒溫48h，檢查無雜菌繁殖。（3） 經(jīng)分離后，并活化至第三代的斜面菌種，在無菌情況下接種。（4） 32-33，恒溫培養(yǎng)22-26h作生產(chǎn)用培養(yǎng)48h保存。二、一級種子培養(yǎng)1、 培養(yǎng)基：glucose 2-5，尿素

18、0.5，mgso4 0-0.4，k2hpo4 0.1，玉米漿2.5-3.5，feso4 2ppm，mnso4 2ppm ph7.02、 培養(yǎng)條件：用1000ml三角瓶裝入培養(yǎng)基200ml，滅菌后置于沖程33-34，培養(yǎng)時間7-8h，通風量1：0.2，攪拌轉(zhuǎn)數(shù)80r/min。第四節(jié) 谷氨酸生物合成途徑第五節(jié) 合成glu1、 glu：-酮戊二酸+nh3+nadh-glu+h2o+nadp2、 轉(zhuǎn)氨酶催化：-酮戊二酸+-氨基酸glu+-酮酸3、 glu合成酶：-酮戊二酸+ glu2 glu第六節(jié) 菌種選育模型1、 生物素缺陷型2、油酸缺陷型3、甘油缺陷型4、溫度敏感突變株第七節(jié) 發(fā)酵工藝1、一次性高

19、糖發(fā)酵2、亞適量生物素流加糖發(fā)酵工藝3、高生物素加青霉素流加糖工藝4、溫度敏感型 本設計采用亞適量生物素流加糖發(fā)酵工藝第8節(jié) 工藝控制一、 微生物發(fā)酵動力學1、 分批培養(yǎng)：是一種非恒態(tài)的培養(yǎng)法。2、 補料分批培養(yǎng)：是粉皮培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)之間的一種過度培養(yǎng)方式，間歇或連續(xù)地補加新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法。優(yōu)點：（1）解除底物的抑制，產(chǎn)物反饋抑制和葡萄糖分解阻遏效應（2）減少菌體生成長量，提高有用產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率。3、 連續(xù)培養(yǎng)本設計選用補料分批培養(yǎng)二、 工藝控制（一） 初糖、接種量和生物素采用較高的初糖14.5，生物素用量較高，接種量大10，使菌種快速成長，無度空話子在32-34，ph值前期7.0-7.1，

20、8h后提高到7.2-7.3，放罐時降為ph=6.5-6.6。風量一般前期，后期小，中間大，提高溶氧效果。（二） 流加糖流加糖一般在發(fā)酵10h后補加，濃度為28.5第9節(jié) 滅菌與空氣凈化一、 滅菌原理：加熱使微生物本身蛋白質(zhì)在高溫下凝固變性（一） 無菌室1、 接種前，先把接種瓶皿，吸管等用75酒精滅菌，打開紫外燈消毒20-30min。2、 操作前必須先洗手，換上無菌衣帽和鞋子，戴上口罩，用75酒精擦雙手。3、 操作不得隨便講話，行動要作到輕手輕腳。4、 接種要充分利用火焰滅菌，盡可能保持在焰口操作，動作迅速，時間不宜過長。5、 進入無菌室前后，打開紫外燈消毒20-30min。6、 室內(nèi)無菌空氣檢

21、查，每周一次，方法采取在接種操作的同時打開平板10min，經(jīng)37無菌培養(yǎng)24h，菌落不超過2個。影響因素1） 溫度：開始溫度33-34，不超過35h，并超過od，12h以后 36-37為宜，28h后可提高到37-38。2） ph值：發(fā)酵前期控制ph=7.0-7.1，8h后提高到7.2-7.3，以保持一定的nh4+/ga比，放罐時ph=6.5-6.6，以利于提取。3） 通風量和od值的控制：采用梯形控制通風，兩頭小，中間大。4） 定容控制：開始時定容45-50，以便留出較大的流加糖室間，最后定容755） co2的控制6） 泡沫控制：加消泡劑進行控制，加入量與時間以產(chǎn)生泡沫量為依據(jù)。7） 糖耗控制

22、：谷氨酸發(fā)酵過程中前期糖耗不宜過快，進入產(chǎn)酸期后，其他因素控制能跟的上，轉(zhuǎn)化率達50以上，可加快它的糖耗速率。（二） 發(fā)酵罐滅菌（三） 種子罐滅菌三 空氣除菌1、 加熱滅菌2、介質(zhì)過濾除菌3、靜電除塵現(xiàn)介紹介質(zhì)過濾除菌第10節(jié) 工業(yè)發(fā)酵染菌防治一、 染菌的危害（一） 種子培養(yǎng)期染菌：染菌后將造成發(fā)酵罐染菌。（二） 發(fā)酵前期染菌：與生產(chǎn)菌爭奪營養(yǎng)成分和養(yǎng)分，嚴重干擾生產(chǎn)菌的生長繁殖和產(chǎn)物生成。（三） 發(fā)酵中期染菌：將嚴重干擾生產(chǎn)菌的代謝，影響產(chǎn)物的生成（四） 發(fā)酵后期染菌：影響產(chǎn)量，產(chǎn)物提取和產(chǎn)品質(zhì)量。二、 防治（一） 原因：1、培養(yǎng)基滅菌不徹底2、菌種在移接過程中受污染3、菌種在培養(yǎng)過程或保藏

23、過程中受污染4、無菌空氣帶菌5、培養(yǎng)基和設備滅菌不徹底6、設備滲漏引起染菌以及防治7、操作問題。（二） 解決方法：1、種子培養(yǎng)期染菌：棄去，并對種子罐，管通進行檢查和徹底滅菌。2、發(fā)酵前期染菌：應迅速重新滅菌，補充必要的營養(yǎng)成分，重新接種進行發(fā)酵。3、發(fā)酵中期染菌：可加大風量，加速產(chǎn)酸，降低ph值4、發(fā)酵后期染菌：提前放罐。 第11節(jié) 廢液和尾氣處理1、 廢氣因生產(chǎn)中使用的工藝過程中產(chǎn)生的hcl、h2s、nh3、hoho、h2so4等氣體通過使設備密閉，使用液體石蠟與空氣隔離等措施防止其逸出，對于泄露的少量廢氣通過機械排風和風筒高空排放。2、 廢液味精企業(yè)的廢水分為低，中，高三種濃度，其中谷氨

24、酸母液屬高濃度有機廢水是味精廠主要污染源，冷卻水是低濃度廢水，其它為濃度有機廢水。第三章 提取提取工藝選擇一. 目的谷氨酸酸是發(fā)酵的目的產(chǎn)物,但它溶解在發(fā)酵液當中,在發(fā)酵液中有多種副產(chǎn)物,因此要想提取,必須采取適宜的工藝.二 提取方法論證提取谷氨酸方法;等電點法.離子交換法.鋅鹽法.鹽酸法.滲透膜分離法.溶劑提取法.1 等電點法將發(fā)酵液和硫酸調(diào)ph值到glu的等電點,使其析出其收率可達50%-80%,一般有常溫等電法,低溫等電法及濃縮等電法.其特點;工藝簡單,操作方便,設備簡單,環(huán)境污染不大,利于三廢處理.2離子交換法根據(jù)谷氨酸與發(fā)酵液中其它同性離子的性質(zhì)不同,樹脂對這些離子的吸附能力的差別,

25、采用不同樹脂進行選擇性吸附,再用洗脫劑洗脫以達到收縮的目的.其特點:工藝操作難度大,需耐酸的設備,上柱不易控制,收率高.3鋅鹽法 谷氨酸與zn²+作用生成難溶于水的沉淀,酸性條件可溶解,ph值為2.4時,谷氨酸溶解度最小,以晶體析出,鋅鹽法有兩條途徑:1是在發(fā)酵液中直接投鋅鹽,使生成谷氨酸鋅,再把谷氨酸鋅用鹽酸轉(zhuǎn)化成谷氨酸,即所謂一步鋅鹽法;二是等電提取后,以上清夜加入鋅.特點:工藝簡單,操作方法提取收率穩(wěn)定,但對環(huán)境不利.4鹽酸法谷氨酸在濃冷hcl中溶解度小,易生成晶體,可提純再加堿中只至等電點,使其析出特點:此工藝收率高,但流程長而復雜,堿酸耗量大,設備要求勞動強度大.5滲透膜分

26、離法根據(jù)滲透膜對各種離子的選擇滲透性不同,將谷氨酸分離.如電析法,要求滲析液清,耗電多,且滲透膜質(zhì)量不穩(wěn)定.6溶劑抽提方法谷氨酸在有機劑中溶解度小,可在除菌的glu中加某種有機劑而提純glu但此法對有機劑的選擇和產(chǎn)品食用的安全性尚在研究中.三 提取方法選擇綜上所述聯(lián)系實際,現(xiàn)選用一次等電點,離子交換,全母回流洗脫工藝.本工藝操作簡單,設備要求不高.提取收率高,對環(huán)境污染小優(yōu)點,所以 選擇此新工藝,產(chǎn)生廢水少,改變了以從沖工藝中產(chǎn)生大量廢水的弊端.2節(jié) 工藝流程及工藝控制 一. 工藝流程敘述二. 工藝控制1除菌體采用碟片式離心機,處理量為每臺15m³/h,4臺一組,洗水量4m³

27、;/h,菌體分離濃度50%.2等電液離心后的發(fā)酵液打入等電罐中,先使用高流分調(diào)ph約為5.0后,緩慢調(diào)酸至3.0-3.2,維持穩(wěn)定,攪拌10h以上,靜止7-8h后放料3上柱母液用硫酸將上清液調(diào)到ph為1.5,準備上柱.4上柱上柱量10m³/h,29.4 m³/h.5水洗用45-60水正洗樹脂可除去部分雜質(zhì)和升高樹脂溫度.6反沖用等電母液從下部反沖樹脂使樹脂稀疏.7洗脫劑配置洗脫劑使用液氨+水+后流分配制,調(diào)ph值約為11.512,洗脫時10m³/h,29.4 m³/h.8洗脫劑的處理前流:泵回到等電罐或上清液儲罐,以備下次重新上柱.高流:調(diào)phwei 1

28、.5以供下次等電液調(diào)酸使用.9上柱廢液的處理廢液泵到廢水處理廠,經(jīng)處理后可制氮肥.10離心機離心機處理量8-10m³/h,采用4臺并聯(lián)法,每次加glu體積20%的洗水,清洗麩酸. 第四章精制工藝工藝流程:1中和-2脫色除鐵-3 k-15炭柱脫色,4結晶濃縮,5干燥分離 工藝說明及論證從發(fā)酵液中提取到的谷氨酸,僅僅是味精生產(chǎn)中的半成品,谷氨酸與適量的堿進行中和反應,生產(chǎn)谷氨酸鈉,其溶液經(jīng)過脫色,除鐵,除去部分雜質(zhì),最后經(jīng)過減壓,濃縮,結晶及分離,得到較純的 谷氨酸鈉的警惕,不僅酸味消失,而且有很強的鮮味,谷氨酸鈉的商業(yè)名是味精或味之素.1節(jié) 工藝論證一. 中和 glu+naoh glu

29、na+h2o在glu的中和操作中，先把谷氨酸加如入水中，成為飽和溶解液ph為3.2，然后加堿進行中和，溶液的ph逐漸升高谷氨酸的電離平衡逐漸發(fā)生移動。當絕大部分谷氨酸都變成ga的形式時，即為中和生成谷氨酸鈉的等電點。當中和液ph超過7后，隨著ph的升高，溶液中ga離子逐漸變多，生成的谷氨酸二鈉也越多，但它是無鮮味的，因此避免此物質(zhì)的生成，同時中和液 ph值超過7后，還會促進l-谷氨酸鈉變成dl-谷氨酸鈉的消旋反應 ，使的成品質(zhì)量下降。谷氨酸在常溫下溶解度很小，因此中和時先底水，加熱到65堿液加入在谷氨酸之后；如果先加堿后加谷氨酸，若中和溫度高會影響谷氨酸鈉的形成，故必須嚴格控制條件。二. 脫色

30、，除堿味精中含鐵離子過量，不符和食品規(guī)定標準，味精含鐵量高時，影響成品色澤，99%成品味精含鐵量控制在5ppm以下。生產(chǎn)原料原因，特別是設備腐蝕游離出較多的鐵離子，此外中和液中還含有錳，鋅等離子，一同除去。淀粉制糖，培養(yǎng)基滅菌，發(fā)酵液濃縮過程中產(chǎn)生色素，類黑素，帶入glu使中和液色澤較深，因此需脫色處理。硫化堿的加入要適量，不能過多或過少。一般可稍過量，加硫化堿的溫度要控制在50以下，因為溶液在偏酸或高溫時有硫化氫氣體逸出，其密度比空氣大，是以引起嚴重中毒。除鐵檢測方法：a. 取加過量的硫化鈉的中和液滴加硫化鈉溶液，若無黑色沉淀說明鐵已除凈。b. 取加過量的硫化鈉的中和液滴加硫酸，若有黑色沉淀

31、說明鐵已除凈。中和除鐵液泵入板框過濾機，經(jīng)過濾除去雜質(zhì)及沉淀以達到除鐵的目的。三.k-15碳粒脫色經(jīng)過濾的濾液打入碳柱，進行第二次脫色，活性炭具有很大的表面積，其吸附作用分為物理和化學兩種，活性炭表面和色素分子之間范德華引力為物理吸附作用。此種吸附特點速度快，吸附量與溫度成正比，吸附熱小，容易吸附，另一種化學吸附，吸附速度慢，其速度與溫度成正比，吸附熱大，吸附具有選擇性。每一次脫色用粉末狀活性炭，碳粒里裝顆粒碳作最后一次脫色。四 濃縮結晶結晶是提取的有效方法，只有同類分子或離子才能結合成晶體。由于水合作用，溶液中溶質(zhì)以一定晶形水合體析出，商品味精帶一個結晶水，溶液到晶體生成的過程中，形成飽和溶

32、液，晶核形成，晶體形成。結晶原理：固體物質(zhì)溶于溶液中達到飽和，就處于一個相平衡。結晶是一個固相形成過程。不僅包括物質(zhì)分子的凝結，而且包括這些分子有規(guī)律的排列成晶格，這種排列與分子表面化學鍵力有關，即要結晶就要有表面張力作功，當溶液濃度達到一定飽和度時，使得溶質(zhì)能相互吸引自然聚在一起形成一種微細顆粒，即晶核，晶核表面吸附溶質(zhì)分子。本設計采用較先進完善的真空結晶工藝，為了形成飽和溶液，蒸發(fā)部分溶劑，但為了防止谷氨酸鈉在高溫下形成焦谷氨酸鈉，使成品味精易吸潮，變質(zhì)。因此采用減壓真空濃縮法。濃縮時，真空度越高，料液沸點越低，不僅加快了濃縮速度，也使產(chǎn)品質(zhì)量提高。本設計采用晶種起晶法這種起晶法可以控制晶

33、體數(shù)目和大小。而且溶液受晶種刺激后，晶核可以提早形成，所需過飽和度較自然起晶的過飽和度低。作為晶種投入溶質(zhì)不會被溶解，也不會產(chǎn)生刺激起晶，全部作為晶核而不產(chǎn)生新晶核，從而達到控制晶體數(shù)量的目的。五 干燥分離本設計采用三足式離心機，進行味精分離，可以以味精的大小控制分離時間和含水量采用震動床，具有設備簡單，生產(chǎn)連續(xù)化，效率高等優(yōu)點，而且產(chǎn)品不易破碎，光澤度好，適用于大量結晶干燥，使用硫化床干燥可以控制溫度不超過80為宜。粗頭大片，8目粉碎，制晶種或打粉摻入80%味精8-12目 作晶種 粉碎成12-30目12-30目 成品 99%msg30目以上 作為晶種或用結晶鍋重新結晶生產(chǎn)工藝采用直接混合，加

34、食鹽得80%msg2節(jié).工藝控制一. 中和1.ph的控制操作中，先將glu加到升溫至65的底水中，成為飽和溶液，酸度接近3.2，溶液中的谷氨酸大部分以glu的形式存在，加堿中和，隨著堿的不斷加入，溶液的ph升高，電離平衡移動glu減少，glu¯逐漸增加，全部成為上述離子時，即為中和生成谷氨酸鈉的等電點。若ph超過7，glu¯逐漸增多，即ph越高，生成谷氨酸鈉越多，而谷氨酸鈉有很強的鮮味，谷氨酸二鈉卻沒有，此時ph超過7后，還會促進消旋反應的發(fā)生，l-gluna向dl-gluna轉(zhuǎn)變，若ph低于7，則溶液中的glu¯+離子百分率高，造成glu溶液不徹底，影響精制收率

35、，還造成過濾困難，使后面操作不易進行。所以ph的控制在中和中很重要。2中和的速度中和的速度不應太快，要緩慢進行。用碳酸鈉中和會產(chǎn)生二氧化碳，若中和太快，會產(chǎn)生大量泡沫，可能會導致料液外逸，造成損失。而且加堿過快，導致局部ph過高，發(fā)生消旋反應，影響收率和產(chǎn)品質(zhì)量。3中和溫度中和溫度應控制在70以下溫度高時，除會發(fā)生消旋反應外，谷氨酸還會脫水發(fā)生環(huán)化，生成焦谷氨酸，對收率和品質(zhì)極為不利。環(huán)化反應如下：4中和加水中和過程加水過多，中和液濃度低，給結晶帶來困難。加水不足，濃度太高，黏度增加，脫色效果差，過濾困難，故一般控制在中和液濃度21-23ºbe¹，且最好菜鹽式鹽較少的水。二

36、脫色1粉碳脫色控制操作：溫度在一定范圍內(nèi)，溫度升高，分子運動加快，溶液黏度降低，有利于吸附，當溫度高時分子運動加劇，反而使解析色素速度增大，綜合溫度對吸附解吸的影響，一般控制在65左右。ph值ph對脫色效果影響很大，ph在4.5-5.0脫色效果較好，但在此ph范圍內(nèi)溶液尚有40%的谷氨酸來生成谷氨酸鈉，glu溶解不完全，既影響收率又影響質(zhì)量，生產(chǎn)上一般控制在ph6.6-6.8，當控制在6.0-6.2時，脫色較好，但脫色后需加堿調(diào)ph值。時間色素分子向活性炭表面擴散及吸附均需一定量時間，只有充分接觸，才能充分發(fā)揮脫色效力。但達一定時間后，隨時間延長脫色并不增加。那樣就影響了設備的利用率，生產(chǎn)中控

37、制加碳后攪拌30分鐘達脫色飽和。2顆粒碳脫色進料速度碳的吸附量與進料速度密切相關，顆粒碳吸附色素需一定時間，流量大，物料停留時間短。吸附效果差，經(jīng)驗認為進料為碳體積的2-3倍，效果好，速度2-3m³料/ m³碳.h上柱液質(zhì)量對碳柱影響若透光率低，色素雜質(zhì)多，碳交換量顯著下降，因此一般先粉碳脫色除去大部分雜質(zhì)，透光率達60%以上再上柱。顆粒碳再生用氫氧化鈉水溶液作洗脫劑解吸吸附的色素，用鹽酸解析鐵離子作再生劑。洗脫劑和再生劑濃度低時，效果增加不明顯，造成浪費。由實踐經(jīng)驗，可采用3% naoh和hcl溶液再生較為理想。溫度溫度適當提高，有利于攪拌，有利于脫色，過高，吸附效果反而

38、下降，同時顆粒碳易粉碎，若溫度太低，黏度大，影響流速，同時易結柱，生產(chǎn)一般控制在40-50ph值同粉狀碳，控制在6.0-6.8三真空濃縮結晶1濃縮：選用真空度200-250mhg，溫度70.2結晶：結晶原理：谷氨酸鈉在不同溫度下水中的溶解度可按經(jīng)驗式計算：scl=35.30+0.098t+0.0012t²scl-gluna g/100g 溶液t-溫度含結晶水的可按下式：sc=39.18+0.109t+0.0013 t²sc-msgg/100g溶液 t-溫度可用飽和曲線表示由實驗得關系圖可分為三個區(qū)但關系不明顯結晶與影響結晶的因素a結晶過程包括形成飽和溶液，晶核形成（本設計采

39、用加晶種）和晶體成長三階段。晶核形成有三種方法：自然起晶法，刺激起晶法，晶種起晶法b影響結晶速度的因素：過飽和度，液膜厚度，溶液黏度，溶液濃度，溫度，真空度；稠度，晶種質(zhì)量結晶工藝條件控制投入結晶罐內(nèi)一定量脫色液進行濃縮，達到濃度后，加入晶種。結晶過程不斷補充物料，控制適宜的過飽和度，盡量避免假晶。當出現(xiàn)假晶時加溫水殺晶。真空度200mmhg溫度60-70，底料55-65%，取3m²（60%），濃縮液濃度 29.5-30.5ºbe¹，時間 2-4h.投種溫度 65-70.投種后整晶，蒸汽操作壓力 0.25-0.35mpa。補料：應使蒸發(fā)速度，結晶速度協(xié)調(diào)一致，使?jié)?/p>

40、度控制在介穩(wěn)區(qū)。放罐濃度：放罐前用結晶水調(diào)整29.5-30.5ºbe¹，成品得率50%第五章 空氣凈化系統(tǒng)glu發(fā)酵液態(tài)深層好氣性發(fā)酵,產(chǎn)生菌是好氧性微生物,在培養(yǎng)過程中需要大量無菌壓縮空氣,一般工業(yè)生產(chǎn)以大氣中空氣作氧源,但空氣中喊有多種微生物及灰塵,泥土等,在適宜條件下,其中的雜菌也會大量繁殖,消耗大量營養(yǎng)物質(zhì),產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物,影響發(fā)酵正常進行,因此凈化是一相當重要的環(huán)節(jié).一般考慮以下幾條:1減少進口空氣雜菌數(shù)目:采風口應設在主導風上方;空壓站與發(fā)酵車間盡可能遠些,防止染菌,同時原理提取車間; 采用進空壓機前粗過濾手段; 采風口位置一般高于30m2設計安裝除菌效果交好

41、的過濾器3保證過濾介質(zhì)在干燥情況下過濾4合理設計空氣過濾系統(tǒng)流程第三部分 全廠物料衡算一 物料衡算物料衡算是根據(jù)質(zhì)量守恒定律而建立起來的。物料衡算是進入系統(tǒng)的全部物料重量等于離開該系統(tǒng)的全部物料重量，即f = d + w式中 f進入系統(tǒng)物料量（kg）d離開系統(tǒng)的物料（kg）w損失的物料量生產(chǎn)過程中總物料衡算（一） 生產(chǎn)能力年產(chǎn)6萬噸msg，99%的msg占80%，80%的msg占20%，工作日為320天1折合100%的味精6000080%99%+6000020%80%=57120t/年2日產(chǎn)商品msg60000320=187.5t/d 其中99%的msg187.580%=150t/d80%的m

42、sg187.520%=37.5t/d 3日產(chǎn)100%的msg： 57120/320=178.5t/d（二） 總物料衡算1. 1000kg純淀粉理論上產(chǎn)100%的msg的量：淀粉111%葡萄糖81.7%谷氨酸127.2%msg（理論值）1000111%81.7%127.2%=1153.5kg2. 1000kg純淀粉實際產(chǎn)100%的msg參數(shù)確定：糖酸轉(zhuǎn)化率：58%；粉糖轉(zhuǎn)化率：98%；提取收率；95%；精制收率：95.5%；10001.1198%58%95%127.2%95.5%=728.10kg3. 1000kg工業(yè)淀粉（含量84%的玉米淀粉）產(chǎn)100%的msg：728.1084%=616.6

43、0kg4. 淀粉單耗1000kg100%的msg實際消耗純淀粉量1000/728.10=1.395t1000kg100%的msg實際消耗工業(yè)淀粉量1000/616.60=1.622t1000kg100%的msg理論上消耗純淀粉的量1000/115305=0.8669t1000kg100%的msg理論上消耗工業(yè)淀粉量0.8669/0.84=1.032t5.總收率 728.10/1153.5100%=63.12%6淀粉利用率 1.0321.622100%=63.12%7.生產(chǎn)過程中總損失： 100%-63.12%=36.88%8.原料及中間品計算淀粉用量 日產(chǎn)量 178.5t/d1.622=289

44、.53t/d糖化液量a：純糖量：289.5384%1.1198%=264.56t/db：折算成28.5%的糖液 264.56/28.5%=928.28t/d發(fā)酵液量a純glu量：264.5658%=153.44t/db折算成90%的glu量：153.44/10.5%=1461.38m³c28.5%的糖液的相對密度：查附表41 p=1.108提取giu量a純glu量：153.4495%=145.77t/db折算成90%的glu的量：145.77/90%=161.96t/dglu費母液量（153.44-145.77）0.2%=3835m³/d總物料衡算結果，原料/項目淀粉質(zhì)原料

45、（玉米淀粉）生產(chǎn)兩萬噸100%msg（t）t/d工業(yè)原料（t）9.26104289.53糖液（28.5%）（t）2.97105928.28glu（90%）（t）5.18104161.96msg（100%）（t）5.71105178.50排出含0.2%glu廢液m1.231063835.06二. 制糖工序的物料衡算1淀粉漿量及加水量淀粉乳濃度為17ºbe¹，由附表3可得其干基淀粉濃度為30.209%，則1000kg工業(yè)淀粉產(chǎn)淀粉乳：100084%/30.209%=2780.63kg設淀粉與水比為x則 100（1+x）=2780.63kg x=1.78即淀粉加水比例為1：1.7

46、8 加水量為2780.63-1000=1780.63kg2加酶量（1） 選高溫-淀粉酶，活力20000u/g 用量為12u/g干淀粉100084%100012/20000=504g中溫液化酶：活力4000u/g ，用量1.25u/g干淀粉100084%10001.25/4000=262.5g2）糖化酶，活力100000u/g用量115u/g干淀粉100084%1000115/100000=966g3糖化液產(chǎn)量 100084%1.1198%/28.5%=3206.15kg28.5%的糖液的相對密度為1.108，糖液體積為：3206.15/1.108=2893.64l4.生產(chǎn)過程中進入的蒸汽和洗水

47、量3206.15-2708.63-（504+262.5+966）10¯³-2.1-1.6+14.4770%=430.22kg5.氯化鈣的用量：100084%0.25%=2.1kg6純堿用量：按1.6kg/1t純糖計7加珍珠巖量：為糖液的0.15%，2893.640.15%=4.34kg8濾渣產(chǎn)量：含水70%的廢珍珠巖，4.34/1-0.7=14.47kg制糖工序物料衡算匯總表進入系統(tǒng)離開系統(tǒng)項目物料比例（kg）日投料量（kg）項目物料比例（kg）日產(chǎn)料量（kg）工業(yè)淀粉1000289530糖液3206.15928276.6配料水1780.63515545.8濾渣14.474

48、189.5糖化酶0.966279.69液化酶0.7665221.9氯化鈣2.1608.01珍珠巖4.341256.6洗水和蒸汽434.56125818累計3223.36933260.15累計3220.62932466.1三.發(fā)酵工序和連續(xù)滅菌的物料衡算1. 發(fā)酵培養(yǎng)基數(shù)量1000kg工業(yè)淀粉中，用于種子生長的為14.5kg，那么用于發(fā)酵產(chǎn)酸的工業(yè)淀粉：1000*1000/（1000+14.5）=985.71kg則其利用率為98.571%，可理解為其所選用淀粉為來發(fā)酵產(chǎn)酸的部分放罐時發(fā)酵液量1000*84%*1.11*98%*58%/10.5%=5048.34l發(fā)酵液含glu為10.5%的相對密

49、度p=1.067kg/l質(zhì)量為5048.34*1.067=5416.87kg發(fā)酵過程中從排風中帶走的水分進風25，相對濕度=70%，水蒸氣分壓18mmhg，排風32，相對濕度=100%，水蒸氣分壓27mmhg，進罐空氣的壓力為1.5大氣壓（表壓0，排器0.5大氣壓（表壓），出進空氣的濕含量差 x出 x進 =0.622*27*100%/（1.5*760-27*100%）-0.622*18*70%/（2.5*760-18*70%）=0.01094kg水/kg干空氣通風比 1：0.2，帶走水量 ： 4975.26*0.2*60*36*1.157*0.001*0.01094=27.60kg2設1000

50、kg玉米淀粉能得到最終發(fā)酵液的體積為v升，其中設處糖v 升，流加糖 v升產(chǎn)酸為10.5%，糖酸轉(zhuǎn)化率為58%最終糖液濃度：10.5%/58%=18.10% 1000kg玉米淀粉制成純糖為：1000*84%*1.11*98%=913.74kg轉(zhuǎn)化成28.5%的糖液質(zhì)量：913.75/28.5%=3206.15kg18.10%*v=913.75 v=5048.3418.10%的糖液密度p=1.073kg/l m=5048.34*1.073=5416.87kg甘蔗糖蜜：0.3% v 液氨：5048.34*2.8%=141.35kg純生物素：0.00001% v 液氨容重為0.62kg/l無機鹽：0.

51、2% v 141035/0.62=227.96l接種量：10% v 消泡劑：0.05%v放罐殘留及其他損失為0.9%v 即： 14.5% v+28.5%/1.12 v=913.751.058 v +1.108 v+0.05%v+2.8%v-0.9%v-27.21=5416.87以上兩式聯(lián)立可解得 v=3204.68l v=1764.25l 即初糖 3204.68*14.5%=464.68kg 流加糖 1764.52*28.5%/1.12=449.07 kg14.5%的糖液質(zhì)量：464.68/14.5%*1.058=3390.56 kg449.07/28.5%*1.108*1.12=1955.3

52、6 kg3加水量（1） 底料中加入31%的糖為 （913.75-1764.52*28.5%/1.12）/31%=1499.17l1499017*1.1166=1673.97（2） 加水量（包括滅菌蒸汽） 3204.68*1.058-3204.68*（0.3%+10%+0.2%+0.00001%）-1673.97=1379.77kg（3） 實際加水量：v+0.12 v=3214.68 v=2861.32l2861.32*0.12=343.36l 即343.364種子耗量，接種量10% 水解糖2.5%計 3204.68*10%*2.5=8.01kg 需31%的糖液： 8.01/31%=25.84k

53、g玉米漿：1.2% 3204.68*10%*1.2%=3.85kg 磷酸氫二鉀：0.15%計 3204.68*10%*0.15%=0.4807kg硫酸鎂 0.05%計 3204.68*10%*0.05%=0.1602 kg尿素 0.35%計 3204.68*10%*0.35%=1.1216 kg所需水量 種子液 p=1.01計 3204.68*10%*1.01-28.85-3.85-0.4807-0.1602-1.1216=289.21kg連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序物料衡算匯總表進入系統(tǒng)離開系統(tǒng)項目1t工業(yè)淀粉匹配物料（kg）t/d項目1t工業(yè)淀粉匹配物料（kg）t/d發(fā)酵過程28.5%糖液3206.

54、15928.28發(fā)酵液5416.871568.3液氨141.3540.93帶走水量27.607.99消泡劑2.520.7296濾渣及其他損失45.43513.15甘蔗糖蜜9.6142.784無機鹽6.4091.856純生物素0.00329.25*104加水量（包括滅菌蒸汽）1379.77399.5實際加水量343.3699.4種子培養(yǎng)玉米漿3.851.115接種量10% v320.46892.79磷酸氫二鉀0.48070.139硫酸鎂0.16020.0464尿素1.12160.3247所需水量289.2183.73需31%黏液25.857.48四 提取車間物料衡算 現(xiàn)以一天為基準進行物料衡算（一） 除菌體1. 發(fā)酵液526.845t/d或491m/d，其中glu含量10.5%，含菌體量8%2除菌體 現(xiàn)采用碟式離心機，4臺一組，處理量15 m/h，洗水量4 m/h，菌體分離濃度50%（1） 除菌體過程所需洗水量：419/15*4=130.93 m/d（2） 菌體含水量和菌體總體積：41