年產(chǎn)3萬(wàn)噸味精工廠(chǎng)初步工藝的設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 . . . 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目： 年產(chǎn)2.2萬(wàn)噸味精工廠(chǎng)初步工藝設(shè)計(jì) 34 / 58畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：年產(chǎn)2.2萬(wàn)噸味精工廠(chǎng)初步工藝設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）容：味精生產(chǎn)工藝流程的物料衡算、熱量衡算、水衡算以與味精生產(chǎn)主要工藝流程工序的設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)味精生產(chǎn)的主要設(shè)備（發(fā)酵罐）的設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)題部分：味精生產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì)和發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)。起止時(shí)間： 2011年 3月-2011年 6月指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日教研主任： 簽字 年 月 日學(xué)院院長(zhǎng)： 簽字 年 月 日年產(chǎn)2.2萬(wàn)噸味精工廠(chǎng)初步工藝設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)2萬(wàn)噸味精工藝設(shè)計(jì)；以玉米淀粉為原料水解

2、生成葡萄糖、利用谷氨酸生產(chǎn)細(xì)菌進(jìn)行碳代、生物合成谷氨酸、谷氨酸與堿作用生成谷氨酸一鈉即味精為主體工藝，進(jìn)行物料衡算、熱量衡算、水衡算和發(fā)酵罐選型計(jì)算,并繪制了發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)圖，發(fā)酵流程圖，全廠(chǎng)平面布置圖糖化流程圖，提取與精制流程圖.設(shè)計(jì)的結(jié)果和目的主要是通過(guò)工藝流程與相關(guān)設(shè)備進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)出一個(gè)具有高產(chǎn)量，低能耗，污染小的現(xiàn)代化味精生產(chǎn)工廠(chǎng)。本次設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)味精生產(chǎn)的四個(gè)工藝流程的物料、熱量和水進(jìn)行了衡算和發(fā)酵罐選型計(jì)算，得到可行的數(shù)據(jù)，并且據(jù)此選取了合適的發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備以與合理的工藝流程進(jìn)行味精的工廠(chǎng)生產(chǎn)，從而提高味精生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)的成本,既為味精的工廠(chǎng)化生產(chǎn)的進(jìn)步提供合理的理論依據(jù)

3、,又為環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供重要的數(shù)據(jù)支持,因此此次味精工廠(chǎng)初步工藝設(shè)計(jì)是較為必要的.通過(guò)一系列計(jì)算,我們得出了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)所需的重要數(shù)據(jù):玉米淀粉為原料日產(chǎn)100% MSG 68.75噸，每日消耗的86%的玉米淀粉質(zhì)量為102.12噸，日運(yùn)轉(zhuǎn)糖化罐2罐，投放料2罐次。本次設(shè)計(jì)采用7臺(tái)公稱(chēng)容積為200立方米的機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵，日運(yùn)轉(zhuǎn)6臺(tái)。該發(fā)酵罐的具體技術(shù)參數(shù)為：高度為9.54m，罐體總高14.41m，罐身厚度14mm，封頭壁厚16 mm，選用六平葉渦輪式攪拌器，攪拌器轉(zhuǎn)數(shù)140r/min，攪拌軸功率2156kw，罐工作壓力0.15MPa?？傉羝?30.4t/d，平均量13.8t/

4、h，高峰時(shí)用量36.9t/h。日供給新鮮水12766.1t，二次水15413t/d，凝結(jié)水131.01t/d，每日排水15256t。從而完成了年產(chǎn)2.2萬(wàn)噸味精工廠(chǎng)初步工藝設(shè)計(jì)。由于此次味精工廠(chǎng)設(shè)計(jì)僅限于理論計(jì)算和模擬的運(yùn)行數(shù)據(jù),對(duì)于現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)只存在指導(dǎo)和借鑒意義,其實(shí)用性有待在生活生產(chǎn)中進(jìn)行進(jìn)一步可行性測(cè)試和研究.關(guān)鍵詞：味精；發(fā)酵；工藝設(shè)計(jì); 發(fā)酵罐;Annual production capacity of 22000 tonsof monosodium glutamate factory preliminary process designAbstractThe design is a

5、n annual output of 22,000 tons ofmonosodium glutamate for material balance calculation,heat balance calculation, water balance calculation and the selection calculation of fermentor, process design;To hydrolysis of corn starch as raw materials to generate glucose, glutamicacid producing bacteria to

6、use carbon metabolism, biosynthesis of glutamic acid, glutamic acid and alkali to form a sodium glutamate or MSG is the main process,for material balance calculation,heat balance calculation, water balance calculation and the selection calculation of fermentor, and mapped the structure of fermentati

7、on tank, fermentation process with control point map, the factory floor plan,saccharificationprocess map and the process map of extraction and purification . The result of the design and the destination of the process is to conceive a high yield, low energy consumption and the production of small po

8、llution MSG plant modernization. This design is to get the feasible data through the four phase calculation, including the material balance calculation,heat balance calculation, water balance calculation and the selection calculation of fermentor, based on which we chose the factory of suitable ferm

9、entation production equipment and the reasonable technological processes to produce, in order to improve the quality and output and to low the cost at the same time, both giving the reasonable theory base to the progress of factory production of monosodium glutamate and providing the data support to

10、 the environment protection and sustainable development .So, the factory preliminary process design is comparative necessary.After a series of calculation, we gain the following important data required for this design: the mass of the 100% MSG with corn starch as raw material is 68.75 t, the mass of

11、 86% corn starch is 102.12t, the number of tank needed to work is 2, which demands of 2 times of filling.This design adopts 7 mechanical agitated fermentor with the nominal of 200m to ferment, with 6 operating a day.This kind of fermentor technical parameters is as follow : The height is 9.54mm, the

12、 main height of can body is 14.41mm, the thickness is14 mm, the thickness of end socket is16 mm, the revolving speed is 140r/min, the shaft power is2156 kw, the working pressure inside the tank is 0.15MPa. The total quantity of steam is330.4 t/d, the average is 13.8t/h, peak consumption is36.9 t/h.

13、the fresh water is2766.1 t/d, secondary water is15413 t/d, condensed water130.1 is t/d, draining water a day is 15256t. Then, we accomplish the design.Because of being curbed by the theory calculation and the process data, this design is only to guide the actual production, its practical applicabili

14、ty is waited to being further test and research. Key Words： MSG; Fermentation ; Process Design ; Fermentor;目錄摘要Abstract引言21文獻(xiàn)綜述21.1 味精的理化性質(zhì)21.2 味精生產(chǎn)常用設(shè)備與常用菌種31.3 味精的生產(chǎn)方法31.3.1 蛋白質(zhì)水解法31.3.2 合成法31.3.3發(fā)酵法41.4 我國(guó)未經(jīng)發(fā)展現(xiàn)狀與方向41.5本設(shè)計(jì)的意義與目標(biāo)42全場(chǎng)設(shè)計(jì)概論62.1 味精的設(shè)計(jì)依據(jù)與主要技術(shù)參數(shù)62.1.1 味精的產(chǎn)品規(guī)格62.1.2 味精工廠(chǎng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)72.2 味精生產(chǎn)

15、預(yù)采用的工藝流程83.基礎(chǔ)恒算93.1 物料恒算93.1.1 生產(chǎn)過(guò)程的總物料衡算93.1.2 制糖工序的物料衡算113.1.3 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序的物料衡算133.1.4 谷氨酸提取工序的物料衡算153.1.5 精制工序的物料衡算163.2 熱量衡算183.2.1 液化工序熱量衡算183.2.2 糖化工序熱量衡算203.2.3 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算203.2.4 谷氨酸提取工序冷量衡算243.2.5谷氨酸鈉溶液濃縮結(jié)晶過(guò)程的熱量衡算253.2.6 干燥過(guò)程的熱量衡算273.2.7 生產(chǎn)過(guò)程耗用蒸汽衡算匯總294.水平衡304.1 糖化工序用水量304.2 連續(xù)滅菌工序用水量304.3

16、發(fā)酵工序用水量(使用新鮮水)304.4 提取工序用水量314.5中和脫色工序用水量314.6 精制工序用水量314.7 動(dòng)力工序用水量324.8用水量匯總325.發(fā)酵罐與其附屬設(shè)備345.1罐體345.1.1罐體主要尺寸比例345.1.2罐的容積計(jì)算355.2攪拌器和擋板375.2.1攪拌器375.2.2檔板395.3空氣分布裝置395.4罐的換熱裝置395.4.1罐的換熱裝置的形式395.4.2換熱面積的計(jì)算405.5軸封裝置，聯(lián)軸器和軸承415.5.2聯(lián)軸器和軸承425.6消泡裝置425.7傳動(dòng)裝置435.8溶氧速率和溶氧系數(shù)435.8.1溶氧系數(shù)的計(jì)算435.8.2溶氧系數(shù)的換算445.

17、9 發(fā)酵罐技術(shù)性能表45參考文獻(xiàn)致引言味精是調(diào)味劑的一種，主要成分為谷氨酸鈉。味精的主要作用是增加食品的鮮味，在中國(guó)菜里用的最多，也可用于湯和調(diào)味汁。味精又名”味之素”，學(xué)名”谷氨酸鈉”。成品為白色柱狀結(jié)晶體或結(jié)晶性粉末，是目前國(guó)外廣泛使用的增鮮調(diào)味品之一。其主要成分為谷氨酸和食鹽。 味精的生產(chǎn)歷史悠久,生產(chǎn)方法也不盡一樣,但是隨著社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)味精的需求量也在不斷上升,但是味精的生產(chǎn)必然會(huì)造成一定的環(huán)境壓力,為了調(diào)節(jié)好味精大批量生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)二者之間的關(guān)系,我們有必要探索一條既有較低的生產(chǎn)成本，從而實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，又能夠取得較好的環(huán)境保護(hù)效果的現(xiàn)代化味精生產(chǎn)之路,以滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)味精

18、的需求,實(shí)現(xiàn)可綠色的持續(xù)發(fā)展。 想要實(shí)現(xiàn)味精的低成本低污染，就必須實(shí)現(xiàn)規(guī)?；S(chǎng)生產(chǎn)，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，只有萬(wàn)噸級(jí)以上的味精工廠(chǎng)生產(chǎn)，才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，因此本設(shè)計(jì)進(jìn)行年產(chǎn)2.2萬(wàn)噸味精工廠(chǎng)初步工藝設(shè)計(jì)就是為了在理論上和對(duì)現(xiàn)實(shí)模擬的基礎(chǔ)上給出數(shù)據(jù)和理論支持，因此該設(shè)計(jì)具有一定的用價(jià)值和環(huán)保意義。 由于我們的水平有限，加之由于對(duì)先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的了解程度有限，本設(shè)計(jì)中有許多不盡如人意的地方懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)們批評(píng)指正。共同學(xué)習(xí)共同進(jìn)步。1文獻(xiàn)綜述盡管味精廣泛存在于日常食品中，但谷氨酸以與其它胺基酸對(duì)于增強(qiáng)食物鮮味的作用，在20世紀(jì)早期，才被人們科學(xué)地認(rèn)識(shí)到。 1907年，日本東京帝國(guó)大學(xué)的研究員池田菊苗

19、發(fā)現(xiàn)了一種，昆布湯蒸發(fā)后留下的棕色晶體，即谷氨酸。這些晶體，嘗起來(lái)有一種難以描述但很不錯(cuò)的味道。這種味道，田在許多食物中都能找到蹤跡，尤其是在海帶中。池田教授將這種味道稱(chēng)為“鮮味”，為大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸晶體的方法申請(qǐng)了專(zhuān)利1。 味精，學(xué)名谷氨酸鈉。其發(fā)展大致有三個(gè)階段： 第一階段：1866年德國(guó)人里德豪森博士從面筋中分離到氨基酸，他們稱(chēng)谷氨酸，根據(jù)原料定名為麩酸或谷氨酸(因?yàn)槊娼钍菑男←溊锾崛〕鰜?lái)的)。1908年,池田菊苗試驗(yàn)，從海帶中分離到L谷氨酸結(jié)晶體，這個(gè)結(jié)晶體和從蛋白質(zhì)水解得到的L谷氨酸是同樣的物質(zhì)，而且都是有鮮味的。 第二階段：以面筋或大豆粕為原料通過(guò)用酸水解的方法生產(chǎn)味精，在1965

20、年以前是用這種方法生產(chǎn)的。這個(gè)方法消耗大，成本高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)設(shè)備要求高，需耐酸設(shè)備。 第三階段：隨著科學(xué)的進(jìn)步以與生物技術(shù)的發(fā)展，使味精生產(chǎn)發(fā)生了革命性的變化。自1965年以后我國(guó)味精廠(chǎng)都采用以糧食為原料(大米、甘薯淀粉)、提取、精制而得到符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的谷氨酸鈉，為市場(chǎng)上增加了一種安全又富有營(yíng)養(yǎng)的調(diào)味品用了它以后使菜肴更加鮮美可口2。 1.1 味精的理化性質(zhì)主要成分為谷氨酸鈉。要注意的是如果在100C以上的高溫中使用味精，鮮味 劑谷氨酸鈉會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻构劝彼徕c，焦谷氨酸鈉雖然對(duì)人體無(wú)害，但是焦谷氨酸鈉沒(méi)有鮮味，會(huì)使味精鮮味喪失。還有如果在堿性環(huán)境中，味精會(huì)起化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一種叫谷氨酸二鈉的物質(zhì)。

21、所以要適當(dāng)?shù)厥褂煤痛娣?。谷氨酸鈉是一種氨基酸谷氨酸的鈉鹽。是一種無(wú)嗅無(wú)色的晶體，在232C時(shí)解體熔化。谷氨酸鈉的水溶性很好，溶解度為74克谷氨酸鈉4?；瘜W(xué)式為C5H8O4NNaH2O 摩爾質(zhì)量187.13g mol-1 1.2味精生產(chǎn)常用設(shè)備與常用菌種常用設(shè)備:(1) 糖化設(shè)備：水解鍋 糖化罐 連續(xù)液化噴射器(2) 培養(yǎng)基連消設(shè)備：維持罐 連消塔 熱交換器 (3) 空氣凈化除菌設(shè)備：空氣壓縮機(jī) 空氣換熱器 氣液分離器 空氣過(guò)濾器(4) 發(fā)酵罐(5) 等電點(diǎn)罐(6) 中和脫色槽 樹(shù)脂交換柱(7) 真空結(jié)晶罐(8)常用容器設(shè)備：整體玻璃鋼制容器41.3 味精的生產(chǎn)方法1.3.1 蛋白質(zhì)水解法以蛋

22、白質(zhì)水解法為例：以植物蛋白，如面筋等為原料，加入酸后進(jìn)行水解，使原料中的植物蛋白水解成多種氨基酸，然后分離出谷氨酸，再制成味精，此法為傳統(tǒng)工藝5。1.3.2 合成法主要包括以糠醛，丙烯晴和環(huán)戊二烯為原料的合成法等。該法的優(yōu)點(diǎn)是不用糧食，采用石油廢氣，但生產(chǎn)過(guò)程中需用高壓(200大氣壓)、高溫(120C以上)、有毒(氯氰酸)、易燃(溶劑)。設(shè)備投資大(比發(fā)酵法高1倍以上)，生產(chǎn)工藝復(fù)雜、危險(xiǎn)等。半成品消旋谷氨酸還要進(jìn)行分割，年產(chǎn)量少于5000t者不經(jīng)濟(jì)。故生產(chǎn)上很少使用6。1.3.3發(fā)酵法該原料來(lái)源廣闊，可利用各種淀粉或野生物淀粉、甘蔗、糖蜜、甜菜糖蜜、石油化工產(chǎn)品醋酸、乙醇等。而且設(shè)備一般，腐

23、蝕性低，勞動(dòng)強(qiáng)度小，可自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)、收率高、成本比水解法低3050%等優(yōu)點(diǎn)。因此，發(fā)酵法是目前生產(chǎn)味精的主要方法71.4 我國(guó)未經(jīng)發(fā)展現(xiàn)狀與方向我國(guó)味精生產(chǎn)歷史比較悠久，最早使用的生產(chǎn)工藝是谷脘水解法，但該法會(huì)產(chǎn)生大量廢水并對(duì)環(huán)境造成極大污染。上世紀(jì)50年代初日本率先發(fā)明用工業(yè)微生物發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸的新工藝，并以此取代了谷脘水解法老工藝8。我國(guó)直到1965年才實(shí)現(xiàn)谷氨酸的發(fā)酵法生產(chǎn)新途徑。我國(guó)作為世界第一糧食生產(chǎn)大國(guó)，淀粉在國(guó)不僅價(jià)格低廉而且能確保供應(yīng)，而且淀粉作為生產(chǎn)谷氨酸的起始原料，其價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于谷脘粉，因此，該新法在我國(guó)的普與還是有較大優(yōu)勢(shì)的9。 從全國(guó)味精產(chǎn)量來(lái)看，在1965年前

24、我國(guó)味精總產(chǎn)量不過(guò)區(qū)區(qū)幾千噸，而2005年我國(guó)味精總產(chǎn)量已達(dá)驚人的118萬(wàn)噸，40年間整整增長(zhǎng)了近300倍之多。即使在世界味精發(fā)祥地的日本也沒(méi)有這樣高的增長(zhǎng)速度。據(jù)國(guó)有關(guān)部門(mén)估計(jì)，至2005年，我國(guó)味精產(chǎn)量與谷氨酸發(fā)酵能力均占全球同類(lèi)產(chǎn)品產(chǎn)量的3/4的份額10。想要做精做強(qiáng),須另辟蹊徑，由于味精為微利產(chǎn)品，只有生產(chǎn)規(guī)模越大，廠(chǎng)家才能真正盈利，和產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，是我國(guó)味精生產(chǎn)更有競(jìng)爭(zhēng)力11。1.5本設(shè)計(jì)的意義與目標(biāo)意義基于味精需求量之大、前景之好，本畢業(yè)設(shè)計(jì)選題為年產(chǎn)2.2萬(wàn)噸味精生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì)。工藝是要不斷創(chuàng)新、不斷尋求更高效合理的生產(chǎn)途徑與更環(huán)保的生產(chǎn)方法的，而原有味精生產(chǎn)工藝在某些方面不

25、夠理想，因此在這里加以改進(jìn)，并在原有味精生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)結(jié)合新工藝、新技術(shù)，使味精的生產(chǎn)在某些方面達(dá)到一個(gè)突破，使整個(gè)流程更加完善12。目標(biāo)通過(guò)對(duì)上述研究容的探索與研究，達(dá)到對(duì)味精工廠(chǎng)初步工藝設(shè)計(jì)關(guān)于如下方面的了解：(1)原料粉碎、液化、糖化、擴(kuò)培、發(fā)酵、提取、精制、污水處理。(2)與上述工序配套的設(shè)備、自控、電氣、土建、給排水管道等13。2全場(chǎng)設(shè)計(jì)概論2.1 味精的設(shè)計(jì)依據(jù)與主要技術(shù)參數(shù)2.1.1味精的產(chǎn)品規(guī)格1 外觀(guān)和感觀(guān)要求味精為無(wú)色白色柱狀晶體或白色結(jié)晶性粉末，有光澤，無(wú)肉眼可見(jiàn)雜質(zhì)，具有特殊鮮味，無(wú)異味12。2 理化要求理化要求符合表1規(guī)定表1 味精理化要求項(xiàng)目指標(biāo)含量(%)99.

26、0透光率(%)98比旋光度D20+24.8+25.3氯化物(以Cl計(jì))0.1PH6.77.2干燥失重(%)0.5砷(As)(mg/kg)0.5重金屬(以Pb計(jì))(mg/kg)10鐵(Fe)(mg/kg)5鋅(Zn)(mg/kg)5硫酸鹽(以SO4計(jì))(%)0.033 味精衛(wèi)生國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 272084 產(chǎn)品規(guī)格味精按種類(lèi)可分為: 含鹽味精和特鮮(力)味精。味精按大小可分為:80目、50目、30目。2.1.2味精工廠(chǎng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)2.2萬(wàn)噸商品味精產(chǎn)品中，純度為99%味精占80%純度為80%味精占20%表2 味精工廠(chǎng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)序號(hào)生產(chǎn)工序參數(shù)名稱(chēng)指標(biāo)1制糖(雙酶法)淀粉糖化轉(zhuǎn)化率%9

27、62發(fā)酵產(chǎn)酸率 g/dl11.03發(fā)酵糖酸轉(zhuǎn)化率 %65.04谷氨酸提取提取收率 %945精制收率 %956發(fā)酵操作周期 h42-487發(fā)酵倒灌(發(fā)酵失敗)率 %0.52.2 味精生產(chǎn)預(yù)采用的工藝流程玉米淀粉水淀粉乳液化酶調(diào)漿一次噴射液化承受罐 閃冷 包裝 層流罐液化 過(guò)篩 冷卻 濕味精 糖化酶 三足分離機(jī)滅酶 助晶槽冷卻 待用 結(jié)晶母液 結(jié)晶罐過(guò)濾 脫色液葡萄糖液 反洗 一次脫色 調(diào)PH.6.77.0 KCl KH2PO4 MgSO4配料 玉米漿 糖蜜 生物素 正洗 顆粒炭柱滅菌 低流分 樹(shù)脂柱除鐵 液氨 無(wú)菌空氣 無(wú)菌濃縮糖 高流分 上氨水 前流分二次脫色發(fā)酵 二級(jí)種子 一級(jí)種子 斜面 上

28、柱吸附 去環(huán)保 一次脫色發(fā)酵液 5.6液雙效換熱 母液一步中和 上清 臥式離心機(jī) 晶種 沉降 谷氨酸育晶 谷氨酸 錐蘭分離機(jī) 母液 谷氨酸 5.6中和二步中和 降溫?cái)嚢?堿 蒸汽 水圖1 味精生產(chǎn)工藝流程示意圖3.基礎(chǔ)恒算3.1 物料恒算物料衡算是根據(jù)質(zhì)量守恒定律而建立起來(lái)的，物料衡算是進(jìn)入系統(tǒng)的全部物料重量等于離開(kāi)該系統(tǒng)的全部物料重量，即：F=D+W7式中 ：F進(jìn)入系統(tǒng)物料量 (kg)D離開(kāi)系統(tǒng)的物料量 (kg)W損失的物料量 (kg)3.1.1生產(chǎn)過(guò)程的總物料衡算 生產(chǎn)能力的計(jì)算本設(shè)計(jì)的要年產(chǎn)量為2.2萬(wàn)噸商品味精生產(chǎn)，折算為100%的MSG的量為：2.299%80%+2.280%20%=

29、2.09(萬(wàn)噸)全年生產(chǎn)日為320天，則的日產(chǎn)量為：22000/320 =68.75噸/天)日產(chǎn)100% MSG的量：2.09/32065.40(噸/天) 總物料衡算本設(shè)計(jì)以淀粉為主要原料進(jìn)行生產(chǎn)，以1000kg純淀粉為例進(jìn)行計(jì)算。 1000kg純淀粉理論上產(chǎn)100% MSG的量10001.1181.7%1.2721153.5(kg)其中：1.11淀粉水解理論轉(zhuǎn)化率 81.7%糖酸理論轉(zhuǎn)化率 1.272精制理論收率 1000kg純淀粉實(shí)際產(chǎn)100% MSG的量1000111%96%65%94%95%(0.005)1.272=747.42 (kg)其中：96%淀粉糖化轉(zhuǎn)化率 65%發(fā)酵糖酸轉(zhuǎn)化率

30、 94%谷氨酸提取率 95%精制收率0.5倒灌率 % 1000kg工業(yè)淀粉(86%玉米淀粉)生產(chǎn)100% MSG的量747.4286%642.78(kg) 淀粉單耗 生產(chǎn)1000kg100% MSG理論上消耗純淀粉量：10000.8669 (t) 生產(chǎn)1000kg100% MSG理論上消耗工業(yè)淀粉量：10001.0080(t) 生產(chǎn)1000kg100% MSG消耗純淀粉量：10001.3379(t) 生產(chǎn)1000kg100% MSG消耗工業(yè)淀粉的量：10001.557(t)總收率：總收率=100100%67.9%淀粉利用率：100%=64.8%生產(chǎn)過(guò)程總損失： 100%64.8%=35.2%物

31、料在生產(chǎn)過(guò)程中損失的原因5： 糖化轉(zhuǎn)化率未達(dá)到理論值。 發(fā)酵過(guò)程中部分糖消耗于生長(zhǎng)菌體與呼吸代，殘?zhí)歉撸瑴缇鷵p失，產(chǎn)生其他物質(zhì)。 原料與中間品計(jì)算工業(yè)淀粉日用量：68.751.5557=102.12(t/d)糖化液量純糖：102.120.99%1.11%86%=96.51(t/d);折算為24%的糖液： =402.12(t/d)發(fā)酵液量：純Glu量：96.5165%=62.73(t/d)折算為11g/dl的發(fā)酵液：=570.27(t/d) 570.271.05=598.79其中：1.05為發(fā)酵液的相對(duì)密度 日提取Glu量： 純Glu量： 62.3794%=58.96(t/d) 折算為90%的G

32、lu量：58.96/90%=65.52(t/d) 日排出廢母液量(采等電-離回收法，以排出之廢母液含為Glu0.3%計(jì)算)(62.73-58.96)/0.3%=1256.67(t/d)3總物料衡算結(jié)果表3 年產(chǎn)2.2萬(wàn)噸味精總物料衡算結(jié)果列匯總(工業(yè)原料中淀粉含量86%)項(xiàng)目每噸100%MSG的原料與中間品日用量工業(yè)原料 (t)1.4854102.12糖液(24) (t)5.85402.12谷氨酸(90)(t)0.9565.52MSG(100)(t)1/068.75排出0.3谷氨酸廢母液181256.673.1.2 制糖工序的物料衡算 淀粉漿量與水量：淀粉加水比例為 1:2.5，1000kg工

33、業(yè)淀粉產(chǎn)淀粉漿 1000(12.5)=3500(kg)，加水量為25530kg。 粉漿干物質(zhì)濃度：100%=24.57% 液化酶量：使用液體淀粉酶(占淀粉漿總量的0.25%) 35000.25%=8.75(kg) CaCl2量： 35000.25%=8.75(kg)5 糖化酶量：(用液體糖化酶)35000.25%=8.75(kg) (6) 糖化液產(chǎn)量： 102.12 =389935.01(kg) 24%糖液的相對(duì)密度為1.09 則體積為 =357738.54(L)(7) 加珍珠巖量：(為糖液的0.15%) 389935.010.15%=584.90(kg) 濾渣產(chǎn)量：(含水70%廢珍珠巖) =

34、1949.67(kg) 生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)入的蒸汽和洗水量：389935.011949.67357420(893.553)585.15=31198.88(kg) 衡算結(jié)果：年產(chǎn)2.2萬(wàn)噸味精)根據(jù)總物料衡算，日投入工業(yè)淀粉102.12噸.表4 制糖工序物料衡算匯總進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)項(xiàng)目物料比例(kg)日投料量(kg)項(xiàng)目物料比例(kg)日投料量(kg)工業(yè)淀粉1000102120糖液3818.4389935.01配料水2500255300濾渣19.11949.67液化酶8.75893.55CaCl28.75893.55糖化酶8.75893.55珍珠巖5.73585.15洗水和蒸汽305.5230571.

35、59累計(jì)3837.5391257.39累計(jì)3837.5391884.683.1.3 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序的物料衡算 發(fā)酵培養(yǎng)基數(shù)量： 1000kg工業(yè)淀粉，得到24%的糖液 kg，發(fā)酵初始糖濃度16.4g/dl，其數(shù)量為：=570636.6(L)16.4 g/dl的糖液相對(duì)密度為1.06，糖液質(zhì)量為： 570636.601.06=534057.33(kg) 配料 按放罐液體積計(jì)算：534057.33=604874.80(L)玉米漿：534057.330.2%(w/v)=1068.11(kg)甘蔗糖蜜： 534057.330.3%(w/v)=1602.17(kg)無(wú)機(jī)鹽(P、Mg、K等) 5340

36、57.330.2%(w/v)=1068.11(kg)配料用水：配料時(shí)培養(yǎng)基中含糖量不低于19%，向24%的糖液中加水量為：389935.01=102641.48(kg) 滅菌過(guò)程中加入蒸汽量與補(bǔ)水量：604874.80389935.01102641.481068.1121602.17=108559.92(kg) 發(fā)酵零小時(shí)數(shù)量驗(yàn)算：389935.011602.171068.112102641.48108064.18=604379.06(kg)其體積為=570168.92(L)，與以上計(jì)算一致. 接種量：534057.331%(w/v)=5340.57(L). 534057.331.06=566

37、1.00(kg) 發(fā)酵過(guò)程加液氨數(shù)量為發(fā)酵液體積的2.8%.則液氨的量為：534057.332.8%(w/v)=14953.60(kg)液氨溶重為0.62kg/L，則液氨的體積為：=24118.72(L) 加消泡劑的量為發(fā)酵液的0.05%，消泡劑的量為：534057.330.05%(w/v)=267.03(kg)消泡劑的相對(duì)密度為0.8，其體積為： =333.78(L) 發(fā)酵過(guò)程從排風(fēng)帶走的水分：進(jìn)風(fēng)25C，相對(duì)濕度 =70%，水蒸汽分壓18Hg(1mmHg=133.322Pa)排風(fēng)32C，相對(duì)濕度 =100%，水蒸汽分壓27Hg，進(jìn)罐空氣的壓力為1.5大氣壓(表壓)(1大氣壓=101325

38、Pa)，排風(fēng)0.5大氣壓(表壓)，出空氣的濕含量差：X出X進(jìn)=0.6220.622=0.01(kg水/kg絕干空氣)通風(fēng)比 1:0.2， 帶走水量： 534057.330.260361.1570.0010.01=2669.35(kg)式中 ：1.157為32C時(shí)干空氣密度(kg/m3)過(guò)程分析：放殘留與其他損失：5300kg.6 發(fā)酵終止時(shí)的數(shù)量： 604874.805661.0014953.60267.032669.355300=617787.08(kg) 衡算結(jié)果匯總：年產(chǎn)2.2萬(wàn)噸商品味精日投工業(yè)淀粉102.12噸，連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序的物料衡算總列見(jiàn)表5： 表5 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序物料衡

39、算匯總進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉對(duì)應(yīng)的物料 /kgt/d項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉對(duì)應(yīng)的物料/kgt/d24%糖液3818.4389.93發(fā)酵液6071.62617.79玉米漿11.751.06甘蔗糖蜜17.621.60無(wú)機(jī)鹽11.751.06空氣帶走水量29.42.67配料水1005102.64滅菌過(guò)程進(jìn)汽水1058.76108.56接種量62.35.34過(guò)程分析、放罐與殘留與其它損失52.005.3液氨164.514.95消泡劑2.940.27累計(jì)6153.02625.4累計(jì)6153.02625.83.1.4 谷氨酸提取工序的物料衡算按1000kg工業(yè)淀粉計(jì)算：1 發(fā)酵液數(shù)量：534057.3

40、3L，604874.80kg. 加98%硫酸量：為發(fā)酵液的3.6%(w/v) 534057.333.6%=19226.06(kg)98%硫酸的相對(duì)密度1.84，故其體積為： =10448.95(L) 谷氨酸產(chǎn)量：分離前谷氨酸量：100%Glu量： 534057.3311.0%(w/v)=58746.31(kg) 分離后谷氨酸量：100%的Glu量： 58746.3194%=55221.53(kg) 90%的Glu量： =61357.25(kg) 其中 ： 94%為Glu提取率. 母液數(shù)量：母液含Glu0.3g/dl則母液的體積為： =1174926.70(L)，質(zhì)量約為1174926.70kg

41、 谷氨酸分離洗水量： 61357.2520%=12271.45(kg)，體積為134.98 L 母液回收過(guò)程中用水以與酸、堿等數(shù)量： 1174926.70+61357.25604874.8019226.0612271.45=599911.64(kg) 物料衡算結(jié)果：根據(jù)以上計(jì)算， 年產(chǎn)2.2萬(wàn)噸商品味精日投工業(yè)淀粉102.12噸，谷氨酸提取工序物料衡算匯總見(jiàn)表6： 表6 谷氨酸提取工序物料衡算匯總進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉之匹配物料(kg)t/d項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉之匹配物料(kg)t/d發(fā)酵液6071.62604.8790%谷氨酸674.961.36H2SO4211.519.23母液129

42、33.331174.93分離用水134.9812.27回收加水7190.13599.91累計(jì)13608.231236.28累計(jì)13608.231236.293.1.5 精制工序的物料衡算 谷氨酸數(shù)量： 100%Glu 55221.53kg， 90%Glu 61357.25kg Na2CO3量： 61357.2536.6%=22456.75(kg) 加活性炭量： 61357.250.3%=184.08(kg) 中和液數(shù)量：=175604.47(L)175604.471.16=203701.18(kg)式中 ： 1.16為含40%(w/v)MSG溶液的相對(duì)密度(20C) 中和加水量：203701.

43、1861357.25184.0822456.75=119703.1(kg) 產(chǎn)MSG量： 產(chǎn)100%MSG量，精制收率95%，產(chǎn)100%MSG量為：55221.531.27295%=66729.70(kg) 產(chǎn)母液量： 母液平均含MSG量25%(w/v).=14048.36(L) 母液的相對(duì)密度為1.11，則其質(zhì)量為： 14048.361.11=15593.68(kg) 廢濕活性炭數(shù)量：濕炭含水75%=736.32(kg) MSG分離調(diào)水洗水量： 66729.705%=3336.48(kg) 中和脫色液在結(jié)晶蒸發(fā)過(guò)程中蒸發(fā)出的水量：203701.183336.4866729.7015593.6

44、8736.32=123977.96(kg) 物料衡算匯總： 年產(chǎn)2.2萬(wàn)噸商品味精日投工業(yè)淀粉102.12噸，精制工序的物料衡算匯總見(jiàn)表7：表7 精制工序物料衡算匯總表進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉與匹配物料(kg)t/d項(xiàng)目 1t工業(yè)淀粉之匹配物料(kg)t/d90% Glu674.961.36100% Glu733.9866.73Na2CO3247.0122.46母液171.5215.59活性炭2.020.18廢炭8.080.74中和加水1316.65119.70蒸發(fā)水量1363.7123.98分離洗水量36.73.34累計(jì)2277.28207.04累計(jì)2277.28207.043.2

45、熱量衡算熱量衡算是根據(jù)能量守恒定律建立起來(lái)的熱平衡方程表示如下： Q1Q2Q3=Q4Q5Q67 式中： Q1物料帶入的熱量 (J) Q2蒸汽熱量(J) Q3各種熱效應(yīng)，如發(fā)酵熱，稀釋熱，溶解熱等(J) Q4物料帶走熱量(J) Q5消耗設(shè)備上熱量(J) Q6設(shè)備向外界散失熱量(J)3.2.1 液化工序熱量衡算 液化加熱蒸汽量：加熱蒸汽消耗量(D)可按下式計(jì)算：D=式中： G淀粉漿量(kg/h) C淀粉漿比熱容KJ/(kgC) t1漿料初溫(20273=293K) t2液化溫度(90273=371K)I加熱蒸汽焓2730KJ/kg(0.3mPa表壓) 加熱蒸汽凝結(jié)水的焓，在371K時(shí)為383.6K

46、J/kg(用差法求得;其中89.9C時(shí)=376.61，100C時(shí)為390.08) 淀粉漿量G：根據(jù)物料衡算，日投工業(yè)淀粉102.12t，連續(xù)液化 = 4.26(t/h)，加為1：2.5，粉漿量為 4.2610003.5=14910(kg/h) 粉漿干物質(zhì)濃度：100%=24.57% 粉漿比熱C可按下式計(jì)算：C=C0C水7式中： C0淀粉質(zhì)比熱容，取1.55 KJ/(kgC) X粉漿干物質(zhì)含量 24.57%. C水水的比熱容，4.18 KJ/(kgC)C=1.554.18=3.53KJ/(kgC) 蒸汽用量：D=1570.17(kg/h) 滅酶用蒸汽量： 滅酶時(shí)將液化液由90C加熱至100C，在

47、100C時(shí)的為419KJ/KG D滅=227.75(kg/h) 要求在20min使液化液由90C升溫至100C，則蒸汽高峰量為：227.75=683.25(kg/h)以上兩項(xiàng)合計(jì)，平均量1570.17227.75=1797.92(kg/h)=1.8(t/h)每日用量 1.824=43.2(t/d)高峰量 1570.17+683.25=2253.42(kg/h) 液化液冷卻用水：使用板框換熱器，將物料由100C降至65C，使用二次水，冷卻水進(jìn)口溫度20C，出水溫度58.7C，需冷卻水量(W)為： W=12760.79(kg/h)即531.69(t/d)3.2.2 糖化工序熱量衡算 日產(chǎn)24%的糖

48、液389.94噸即： =357.74(m3)，糖化操作周期30h其中糖化時(shí)間25h，糖化罐300 m3，裝料200m3，需糖化罐數(shù)：=2.15(臺(tái))取3臺(tái). 液化液冷卻用水：使用板式換熱器，使糖化液(經(jīng)滅后)由85C降至60C，用二次水冷卻，冷卻水進(jìn)口溫度為20C，出口溫度為45C，平均用水量為： W=13720.97(kg/h)要求在2 h把200 m3液糖液冷卻到40C，高峰用水量為：=89811.97(kg/h)每日糖化罐同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)：2.15=1.79=2(罐)每投放料罐次： =1.79=2(罐)每日冷卻水用量：289.812=359.24(t/d)3.2.3 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算 培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量：國(guó)大多采用的發(fā)酵罐體積為200 m3。20