年產(chǎn)四萬噸味精工廠初步設(shè)計說明

1、 . . . 陽 化 工 大 學(xué) 科 亞 學(xué) 院本科畢業(yè)論文題 目： 年產(chǎn)4萬噸味精工廠初步工藝設(shè)計 34 / 63畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：年產(chǎn)4萬噸味精工廠初步工藝設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計（論文）容： 味精生產(chǎn)工藝流程的物料橫算，熱量橫算，水橫算以與味精生產(chǎn)主要工藝流程工序的設(shè)計，設(shè)計味精生產(chǎn)的主要設(shè)備（發(fā)酵罐）的設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分： 味精生產(chǎn)的設(shè)計和發(fā)酵罐的設(shè)計起止時間：2013 年4月2013年6月指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日年產(chǎn)4萬噸味精工廠初步工藝設(shè)計摘 要味精，學(xué)名“谷氨酸鈉（C5H8NO4Na）”。谷氨酸是氨基酸的一種，也是蛋白質(zhì)的最后分解產(chǎn)物。我們每天吃的

2、食鹽用水沖淡400 倍，已感覺不出咸味，普通蔗糖用水沖淡200 倍，也感覺不出甜味了，但谷氨酸鈉，用于水稀釋3000倍，仍能感覺到鮮味，因而得名“味精”。 味精是采用微生物發(fā)酵的方法由糧食制成的現(xiàn)代調(diào)味品。 本設(shè)計為年產(chǎn)味精廠4萬噸味精工藝設(shè)計；以玉米淀粉為原料水解生成葡萄糖、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)酵罐選型計算,并繪制了發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)圖，發(fā)酵流程圖，全廠平面布置圖糖化流程圖，提取與精制流程圖.通過設(shè)計明確味精生產(chǎn)的工藝流程，對生產(chǎn)所需的總物料，熱量，水。以與相關(guān)設(shè)備進(jìn)行計算，設(shè)計出一個具有高產(chǎn)量，

3、低能耗，污染小的現(xiàn)代化味精生產(chǎn)工廠。本設(shè)計的具體計算容包括對對味精生產(chǎn)的四個工藝流程的所需的物料、熱量和水進(jìn)行了衡算和主要發(fā)酵選型計算，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)行味精的工廠生產(chǎn)，通過一系列的計算從而提高味精生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)原料成本,既為味精的工廠化生產(chǎn)的進(jìn)步提供合理的理論依據(jù),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,因此此次味精工廠初步工藝設(shè)計是較為必要的.設(shè)計中的計算部分占總設(shè)計較多篇幅。通過物料橫算，熱量橫算，水平衡計算，以與設(shè)備選型部分。得出了此次畢業(yè)設(shè)計所需的重要數(shù)據(jù):玉米淀粉為原料日產(chǎn)100% MSG119.06噸，每日消耗的86%的玉米淀粉質(zhì)量為

4、181.88噸，日運(yùn)轉(zhuǎn)糖化罐4罐，投放料4罐次。本次設(shè)計采用公稱容積為300立方米的機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐8臺進(jìn)行發(fā)酵，每天運(yùn)轉(zhuǎn)7臺。該發(fā)酵罐的主要參數(shù)有：罐的高度11.2m，罐身厚度15mm，封頭壁厚10mm，選用六平葉渦輪式攪拌器，攪拌器轉(zhuǎn)數(shù)75r/min，通風(fēng)攪拌軸功率167kw，罐工作壓力0.15MPa。每日總蒸汽量1115t/d，每小時平均量46.5t/h，高峰時用量59t/h。日供給新鮮水21872t/d，二次水20111t/d，凝結(jié)水163t/d，每日排水118565.6t。從而完成了年產(chǎn)4萬噸味精工廠初步工藝設(shè)計。由于此次味精工廠設(shè)計僅限于理論計算和模擬的運(yùn)行數(shù)據(jù),對于現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)只存

5、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)一步可行性測試和研究.關(guān)鍵詞：味精；發(fā)酵；工藝設(shè)計; 發(fā)酵罐;Annual production capacity of 40000 tonsof monosodium glutamate factory preliminary process designAbstractThe design is an annual output of 40000 tons ofmonosodium glutamate for material balance calculation,heat balance calculation, water balanc

6、e calculation and the selection calculation of fermentor, process design;To hydrolysis of corn starch as raw materials to generate glucose, glutamicacid producing bacteria to use carbon metabolism, biosynthesis of glutamic acid, glutamic acid and alkali to form a sodium glutamate or MSG is the main

7、process,for material balance calculation,heat balance calculation, water balance calculation and the selection calculation of fermentor, and mapped the structure of fermentation tank, fermentation process with control point map, the factory floor plan,saccharificationprocess map and the process map

8、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 pollution MSG plant modernization. This design is to get the feasible data through the four phase calculation, including the ma

9、terial balance calculation,heat balance calculation, water balance calculation and the selection calculation of fermentor, based on which we chose the factory of suitable fermentation production equipment and the reasonable technological processes to produce, in order to improve the quality and outp

10、ut 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 the environment protection and sustainable development .So, the factory preliminary process design is comparative necessary.

11、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 119.06 t, the mass of 86% corn starch is 181.88t, the number of tank needed to work is 4, which demands of 4times of filling.This design adopts 3

12、mechanical agitated fermentor with the nominal of 300m³ to ferment, with 3 operating a day.This kind of fermentor technical parameters is as follow : The height is 11.2m, , the thickness is15 mm, the thickness of end socket is16 mm, the revolving speed is 62r/min, the shaft power is167 kw, the

13、working pressure inside the tank is 0.15MPa. The total quantity of steam is1092/d, the average is 145.6t/h, peak consumption is51t/h. the fresh water is25324.3 t/d, secondary water is18996.6 t/d, condensed water163.1 is t/d, draining water a day is 18565.6t. Then, we accomplish the design.Because of

14、 being curbed by the theory calculation and the process data, this design is only to guide the actual production, its practical applicability is waited to being further test and research. Key Words： MSG; Fermentation ; Process Design ; Fermentor;目錄第一章文獻(xiàn)綜述11.2 味精生產(chǎn)常用設(shè)備與常用菌種21.3 味精的各種制法21.3.1 水解提取法21.

15、3.2 合成法31.3.3發(fā)酵法41.4我國未經(jīng)發(fā)展現(xiàn)狀41.5本設(shè)計的意義與目標(biāo)5第二章全場設(shè)計概論72.1 味精的設(shè)計依據(jù)與主要技術(shù)參數(shù)72.1.1 味精的產(chǎn)品規(guī)格72.1.2 味精工廠設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)82.2 味精生產(chǎn)預(yù)采用的工藝流程8第三章基礎(chǔ)恒算103.1 物料恒算103.1.1 生產(chǎn)過程的總物料衡算103.1.2 制糖工序的物料衡算123.1.3 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序的物料衡算143.1.4 谷氨酸提取工序的物料衡算163.1.5 精制工序的物料衡算173.2 熱量衡算193.2.1 液化工序熱量衡算193.2.2 糖化工序熱量衡算213.2.3 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算213.

16、2.4 谷氨酸提取工序冷量衡算253.2.5谷氨酸鈉溶液濃縮結(jié)晶過程的熱量衡算263.2.6 干燥過程的熱量衡算283.2.7 生產(chǎn)過程耗用蒸汽衡算匯總29第四章水平衡314.1 糖化工序用水量314.2 連續(xù)滅菌工序用水量314.3 發(fā)酵工序用水量(使用新鮮水)314.4 提取工序用水量324.5中和脫色工序用水量324.6 精制工序用水量324.7 動力工序用水量334.8用水量匯總33第五章發(fā)酵罐與其附屬設(shè)備355.1罐體355.1.1罐體主要尺寸比例355.1.2罐的容積計算355.2攪拌器和擋板385.2.1攪拌器385.2.2檔板405.3空氣分布裝置405.4罐的換熱裝置415.

17、4.1罐的換熱裝置的形式415.4.2換熱面積的計算415.5軸封裝置，聯(lián)軸器和軸承425.5.1軸封裝置425.5.2聯(lián)軸器和軸承445.6消泡裝置445.7傳動裝置445.8溶氧速率和溶氧系數(shù)455.8.1溶氧系數(shù)的計算455.8.2溶氧系數(shù)的換算465.9 發(fā)酵罐技術(shù)性能表47參考文獻(xiàn)48致49引言味精（Monosodium），又叫又名“味之素”，學(xué)名“谷氨酸鈉”。是日常生活中不可缺少的一種調(diào)味料，主要成分為谷氨酸鈉。味精的主要作用是增加食品的鮮味，在中國菜里用的最多，也可用于湯和調(diào)味汁。成品為白色柱狀結(jié)晶體或結(jié)晶性粉末，是目前國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

18、精從1909年以商品的形式問世以來有100多年的歷史了,味精的制法多種多樣,但對于人們來說對其需一樣的,是生活必需品。隨著社會的發(fā)展，人們對味精的需求量也在不斷上升,但是味精的生產(chǎn)必然會造成一定的環(huán)境壓力。 味精是以糧食為原料經(jīng)糖化、發(fā)酵、谷氨酸提取、精制等工序制得，在谷氨酸發(fā)酵制取過程中只有約3/5的原料轉(zhuǎn)化為味精與副產(chǎn)品，而2/5的原料進(jìn)入廢液中，從而造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。由于原料利用率低，發(fā)酵廢液干固形物含量達(dá)10%-12%，廢水指標(biāo)CODCr高達(dá)35000-40000mg/l，從而造成高濃度有機(jī)廢水污染嚴(yán)重、治理難度較大等行業(yè)突出問題。上述的原料利用率底,廢水污染嚴(yán)重的問題。我們有必要探

19、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,以滿足現(xiàn)代社會對味精的需求,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生產(chǎn)，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，只有萬噸級以上的味精工廠生產(chǎn)，才能實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，因此本設(shè)計進(jìn)行年產(chǎn)4萬噸味精工廠初步工藝設(shè)計就是為了在理論上和對現(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)計具有一定的用價值和環(huán)保意義。 由于我們的水平有限，加之由于對先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的了解程度有限，本設(shè)計中有許多不盡如人意的地方懇請各位老師和同學(xué)們批評指正。共同學(xué)習(xí)共同進(jìn)步第一章 文獻(xiàn)綜述味精是鮮味調(diào)味，以小麥、大豆等含蛋白質(zhì)較

20、多的原料經(jīng)水解法制得或以淀粉為原料經(jīng)發(fā)酵法加工而成的一種粉末狀或結(jié)晶狀的調(diào)味品，普遍應(yīng)用于生活。但谷氨酸以與其它胺基酸對于增強(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)識到。1907年，日本東京帝國大學(xué)的研究員菜田菊苗發(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，嘗起來有一種難以描述但很不錯的味道。這種味道，池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為“鮮味”。繼而，他為大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸晶體的方法申請了專利1。池田教授將谷氨酸鈉稱為“味之素”。這種風(fēng)靡整個日本的“味之素”，很快傳入中國，改名叫“味精”。不久，味精風(fēng)靡全世界，成為人們不可缺少的調(diào)味品。

21、 味精，又名“味之素”，學(xué)名“谷氨酸鈉”。其世界發(fā)展大致有三個階段： 第一階段：1866年德國人HRitthasen(里德豪森)博士從面筋中分離到氨基酸，他們稱為谷氨酸，根據(jù)原料定名為麩酸或者谷氨酸（因?yàn)槊娼钍菑男←溙崛〕鰜淼模?908年日本東京大學(xué)池田菊苗實(shí)驗(yàn)，從海帶中分離到L-谷氨酸結(jié)晶體，這個結(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水解的方法生產(chǎn)味精，在1965年以前都是用這種方法生產(chǎn)的。這個方法消耗大，成本高，勞動強(qiáng)度大，對設(shè)備要求高，需耐腐酸設(shè)備。第三階段：隨著科學(xué)的進(jìn)步與生物技術(shù)的發(fā)展，使味精生產(chǎn)發(fā)生了革命性的變化。自

22、1965年以后我國味精廠都采用以糧食為原料（玉米淀粉、大米、小麥淀粉、甘薯淀粉）通過微生物發(fā)酵、提取、精制而得到符合國家標(biāo)準(zhǔn)的谷氨酸鈉，為市場上增加了一種安全又富有營養(yǎng)的調(diào)味品，用了它以后是菜肴更加鮮美可口2。1.1 味精的理化性質(zhì)味精即谷氨酸鈉，是L-谷氨酸的單鈉鹽，又稱味素，學(xué)名-氨基戊二酸鈉，含有一分子的結(jié)晶水，分子式為NaC5H8O4N·H2O，分子量為187.13。味精和谷氨酸都有旋光性，有D-型與L-型二種光學(xué)異構(gòu)體。當(dāng)D-型與L-型相等時，發(fā)生消旋，稱為DL-型。在動植物體中存在的谷氨酸都是L-型，用蛋白質(zhì)水解法與發(fā)酵法生產(chǎn)的谷氨酸鈉也都是L-型，而用化學(xué)合成法生產(chǎn)的谷

23、氨酸為DL-型3。味精的主要物理性質(zhì)：（1） 性狀 味精是無色至白色的柱狀晶體或白色的結(jié)晶性粉末；（2） 結(jié)晶系 斜方晶系，柱狀八面體。軸角=90o，軸長abc；（3） 密度 粒子相對密度1.635，視相對密度0.800.83；（4） 溶解度與其他 不溶于酒精、乙醚與丙酮等有機(jī)溶劑，易溶干水，比重為1.65；熔點(diǎn)為195；在120以上逐漸失去分子中的結(jié)晶水；pH為7.0。味精的主要化學(xué)性質(zhì)是：（1） 與酸作用，生成谷氨酸或谷氨酸鹽酸鹽；（2） 與堿作用，生成谷氨酸二鈉鹽，加酸后又生成單鈉鹽；（3） 長時間受熱會引起分子失去水生成焦谷氨酸鈉；（4） 水溶液中解離。1.2味精生產(chǎn)常用設(shè)備常用設(shè)備:

24、(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 空氣過濾器(4) 發(fā)酵罐(5) 等電點(diǎn)罐(6) 中和脫色槽 樹脂交換柱(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 味精的各種制法1.3.1水解提取法1植物蛋白質(zhì)水解以植物蛋白，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。2 從甜菜糖蜜提取法 甜菜中的谷氨酸一般是以谷氨酰胺按的形式存在，在制造過程中，用石灰處理時轉(zhuǎn)化為焦谷氨酸。因此，存在于糖蜜中

25、的焦谷氨酸被堿水解后轉(zhuǎn)化為谷氨酸；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)過程中需用高壓(200大氣壓)、高溫(120°C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，腐蝕性低，勞動強(qiáng)度小，可自動化、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

26、生產(chǎn)味精的主要方法71.4我國味精發(fā)展現(xiàn)狀1925年，吳蘊(yùn)初將自己的生產(chǎn)工藝，以做好向歐美行銷的準(zhǔn)備。19261927年吳蘊(yùn)初還將“佛手牌”味精的配方、生產(chǎn)技術(shù)等，向英、美、法等化學(xué)工業(yè)發(fā)達(dá)國家申請專利，并獲得批準(zhǔn)。這也是中國歷史上中國的化學(xué)產(chǎn)品第一次在國外申請專利。1926年，佛手牌味精獲得美國費(fèi)城世界博覽會金獎。1930年，1933年，吳蘊(yùn)初的味精繼續(xù)在世界博覽會上連續(xù)獲得獎項(xiàng)，佛手牌味精打入了歐洲等海外市場。日本“味素”在東南亞的市場也被中國產(chǎn)品取代8。按照北洋政府的專利法，吳蘊(yùn)初的味精專利可以享有5年的專利保護(hù)。1926年，吳蘊(yùn)初宣布，放棄味精的國的專利，希望全國各地大量仿造生產(chǎn)。此后

27、，國各地先后出現(xiàn)了十幾個味精品牌，國貨味精市場極大繁榮，日本的“味素”除了中在日本關(guān)東軍占領(lǐng)的我國東北區(qū)外，在中國的其他地區(qū)在也難見蹤影9。1925年，因有了聲勢浩大的五卅運(yùn)動相助，日貨更受抵制，本來無力與味精競爭的“味素”更趨于頹萎，連南洋的華僑也棄日貨“味素”，改用了國貨味精。佛手牌味精不但打入了南洋各國市場，而且很快就成了該市場的緊俏商品。1926年，“佛手”味精由中國選送至美國費(fèi)城和賓州世界博覽會參展，即以純正的中國制造和典型的藝術(shù)色彩包裝贏得了參觀者的青睞10。經(jīng)過評審，大會評審團(tuán)“以天廚味精廠對食品改善的貢獻(xiàn)”授予中國調(diào)味品制造商以大獎證書。1926年佛手牌味精參加在西班牙舉辦的國

28、際博覽會上獲得金獎。1930年，“佛手”味精赴比利時列日產(chǎn)業(yè)科學(xué)博覽會又獲大獎。1933年美國芝加哥世博會，主題為“一個世紀(jì)的進(jìn)步”。吳蘊(yùn)初緊扣主題制作了“百年中國調(diào)味品也之進(jìn)步”的宣傳手冊，以與紅木的展示臺。由于產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)異，加上宣傳到位，“佛手”味精再獲大獎。我過味精生產(chǎn)情況我國味精生產(chǎn)始于1923年，從1965年至2007年，我國味精產(chǎn)量由4000噸增長到191.29萬噸，42年間，味精產(chǎn)量增加470多倍，復(fù)合增長率達(dá)到15.82%，中國已成為味精生產(chǎn)大國。目前，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平。味精生產(chǎn)區(qū)域結(jié)構(gòu)隨著味精行業(yè)的快速發(fā)展也在不斷發(fā)生變化11。2002-2008年間，

29、我國味精行業(yè)CR10占有率由44%提升到78%；截至2009年末，具有生產(chǎn)能力的企業(yè)將從原有的100多家急劇縮減，75%的味精由4萬噸以上的12家企業(yè)供應(yīng)。市場明顯向阜豐等優(yōu)勢企業(yè)靠攏。從行業(yè)發(fā)展規(guī)律來看，經(jīng)過近90年的發(fā)展，我國味精已經(jīng)形成大的味精巨頭，味精行業(yè)的集中度也在穩(wěn)步提高。根據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，2010年前8個月，我國味精制造行業(yè)的總資產(chǎn)達(dá)到了311.6億元，同比增長23.81%；總銷售收入為287.2億元，同比增長了20.72%12。1.5本設(shè)計的意義與目標(biāo)意義基于味精需求量之大、前景之好，本畢業(yè)設(shè)計選題為年產(chǎn)2.2萬噸味精生產(chǎn)工藝初步設(shè)計。工藝是要不斷創(chuàng)新、不斷尋求更高效合

30、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)到一個突破，使整個流程更加完善。目標(biāo)通過對上述研究容的探索與研究，達(dá)到對味精工廠初步工藝設(shè)計關(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。第二章 全場設(shè)計概論2.1 味精的設(shè)計依據(jù)與主要技術(shù)參數(shù)2.1.1味精的產(chǎn)品規(guī)格1 外觀和感觀要求味精為無色白色柱狀晶體或白色結(jié)晶性粉末，有光澤，無肉眼可見雜質(zhì)，具有特殊鮮味，無異味12。2 理化

31、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(%)99.0透光率(%)98比旋光度D20+24.8°+25.3°氯化物(以Cl計)0.1PH6.77.2干燥失重(%)0.5砷(As)(mg/kg)0.5重金屬(以Pb計)(mg/kg)10鐵(Fe)(mg/kg)5鋅(Zn)(mg/kg)5硫酸鹽(以SO4計)(%)0.033 味精衛(wèi)生國家標(biāo)準(zhǔn)GB 272084 產(chǎn)品規(guī)格味精按種類可分為: 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味精工廠設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)4萬噸商品味精產(chǎn)品中，純度為99%味精占80%純度為80%味精占20%表2

32、 味精工廠設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)序號生產(chǎn)工序參數(shù)名稱指標(biāo)1制糖(雙酶法)淀粉糖化轉(zhuǎn)化率%982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 樹脂柱除鐵 液氨

33、無菌空氣 無菌濃縮糖 高流分 上氨水 前流分二次脫色發(fā)酵 二級種子 一級種子 斜面 上柱吸附 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 降溫攪拌 堿 蒸汽 水圖1 味精生產(chǎn)工藝流程示意圖第三章 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的，物料衡算是進(jìn)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+W7式中 ：F進(jìn)入系統(tǒng)物料量 (kg)D離開系統(tǒng)的物料量 (kg)W損失的物料量 (kg)3.1.1生產(chǎn)過程的總物料衡算 生產(chǎn)能力的計算本設(shè)計的要年產(chǎn)量為4萬

34、噸商品味精生產(chǎn)，折算為100%的MSG的量為：4×99%×80%+4×80%×20%=3.81(萬噸)全年生產(chǎn)日為320天，則的日產(chǎn)量為：40000/320 =125噸/天)日產(chǎn)100% MSG的量：3.81/320119.06(噸/天) 總物料衡算本設(shè)計以淀粉為主要原料進(jìn)行生產(chǎn)，以1000kg純淀粉為例進(jìn)行計算。 1000kg純淀粉理論上產(chǎn)100% MSG的量1000×1.11×81.7%×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)

35、際產(chǎn)100% MSG的量1000×111%×98%×65%×94%×95%×(0.005)×1.272=799.14 (kg)其中：98%淀粉糖化轉(zhuǎn)化率 65%發(fā)酵糖酸轉(zhuǎn)化率 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799.14×86%687.26(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：×10001.008

36、0(t) 生產(chǎn)1000kg100% MSG消耗純淀粉量：×10001.2513(t) 生產(chǎn)1000kg100% MSG消耗工業(yè)淀粉的量：×10001.4550(t)總收率：總收率=×100×100%69.28%淀粉利用率：×100%=69.3%生產(chǎn)過程總損失： 100%69.3%=30.7%物料在生產(chǎn)過程中損失的原因5： 糖化轉(zhuǎn)化率未達(dá)到理論值。 發(fā)酵過程中部分糖消耗于生長菌體與呼吸代，殘?zhí)歉?，滅菌損失，產(chǎn)生其他物質(zhì)。 原料與中間品計算工業(yè)淀粉日用量：125×1.4550=181.88(t/d)糖化液量純糖：181.88×9

37、9%×1.11%×86%=171.89(t/d);折算為24%的糖液： =761.2(t/d)發(fā)酵液量：純Glu量：9171.89×65%=11.73(t/d)折算為11g/dl的發(fā)酵液：=1015.72(m3/d)1015.72×1.05=1066.5(t)其中：1.05為發(fā)酵液的相對密度 日提取Glu量： 純Glu量：111.73×94%=105.03(t/d) 折算為90%的Glu量：105.03/90%=116.69(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%計算)(111.73-105.03)/0.3

38、%=2234.6(t/d)3總物料衡算結(jié)果表3 年產(chǎn)4萬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)1.4550181.88糖液(24) (t)6.01716.21谷氨酸(90)(t)0.98116.69MSG(100)(t)1/0119.06排出0.3谷氨酸廢母液18.771234.63.1.2 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

39、：使用液體淀粉酶(占淀粉漿總量的0.25%) 3500×0.25%=8.75(kg) CaCl2量： 3500×0.25%=8.75(kg)5 糖化酶量：(用液體糖化酶)3500×0.25%=8.75(kg) (6) 糖化液產(chǎn)量：=3898 (kg) 24%糖液的相對密度為1.09 則體積為 =3576(L)(7) 加珍珠巖量：(為糖液的0.15%) 3898×0.15%=5.85 (kg) 濾渣產(chǎn)量：(含水70%廢珍珠巖) =19.5(kg) 生產(chǎn)過程進(jìn)入的蒸汽和洗水量：389819.53500(8.75×3)5.85=385.4(kg) 衡

40、算結(jié)果：(年產(chǎn)4萬噸味精)根據(jù)總物料衡算，日投入工業(yè)淀粉181.88噸。表4 制糖工序物料衡算匯總進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(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100018188糖液3898708959.15配料水2500454700濾渣19.53544.80液化酶8.751591.45CaCl28.751591.45糖化酶8.751591.45珍珠巖5.851064.4洗水和蒸汽385.3570087.46累計3917.5712503.95累計3917.5712503.953.1.3 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

41、24%的糖液 kg，發(fā)酵初始糖濃度16.4g/dl，其數(shù)量為：=5704(L)16.4 g/dl的糖液相對密度為1.06，糖液質(zhì)量為：5704×1.06=6046(kg) 配料 按放罐液體積計算：5704×=5847(L)玉米漿：5847×0.2%(w/v)=11.7(kg)甘蔗糖蜜： 5847×0.3%(w/v)=17.5(kg)無機(jī)鹽(P、Mg、K等) 5847×0.2%(w/v)=111.7(kg)配料用水：配料時培養(yǎng)基中含糖量不低于19%，向24%的糖液中加水量為：33898=1026(kg) 滅菌過程中加入蒸汽量與補(bǔ)水量：604638

42、98102611.7×217.5=1081(kg) 發(fā)酵零小時數(shù)量驗(yàn)算：389811.717.5+11.71026+1081=6046(kg)其體積為=5704(L)，與以上計算一致. 接種量：5847×1%(w/v)=58.5(L).58.53×1.06=62(kg) 發(fā)酵過程加液氨數(shù)量為發(fā)酵液體積的2.8%.則液氨的量為：5847×2.8%(w/v)=164(kg)液氨溶重為0.62kg/L，則液氨的體積為：164/0.62=265（L） 加消泡劑的量為發(fā)酵液的0.05%，消泡劑的量為：5847×0.05%(w/v)=2.9(kg)消泡劑的

43、相對密度為0.8，其體積為： =3.6(L) 發(fā)酵過程從排風(fēng)帶走的水分：進(jìn)風(fēng)25°C，相對濕度 =70%，水蒸汽分壓18Hg(1mmHg=133.322Pa)排風(fēng)32°C，相對濕度 =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 Pa)，排風(fēng)0.5大氣壓(表壓)，出空氣的濕含量差：X出X進(jìn)=0.622×0.622×=0.01(kg水/kg絕干空氣)通風(fēng)比 1:0.2， 帶走水量：5847×0.2×60×36×1.157×0.001×0.01=29(k

44、g)式中 ：1.157為32°C時干空氣密度(kg/m3)過程分析：放殘留與其他損失：52kg.6 發(fā)酵終止時的數(shù)量：6046621642.92952=6194(kg) 衡算結(jié)果匯總：年產(chǎn)4萬噸商品味精日投工業(yè)淀粉181.88噸，連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序的物料衡算總列見表5： 表5 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序物料衡算匯總進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(tǒng)項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉對應(yīng)的物料 /kgt/d項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉對應(yīng)的物料/kgt/d24%糖液3898710發(fā)酵液91941126.56玉米漿11.72.13甘蔗糖蜜17.6 3.20無機(jī)鹽11.72.13空氣帶走水量295.09配料水1026186.6滅菌過程進(jìn)蒸汽與水

45、1081196.61接種量6211.58過程分析、放罐與殘留與其它損失529.46液氨16429.83消泡劑2.90.53累計62751141.3累計62751141.33.1.4 谷氨酸提取工序的物料衡算按1000kg工業(yè)淀粉計算：1 發(fā)酵液數(shù)量：5847L，6194kg. 加98%硫酸量：為發(fā)酵液的3.6%(w/v)5847×3.6%=210(kg)98%硫酸的相對密度1.84，故其體積為： =114（L) 谷氨酸產(chǎn)量：分離前谷氨酸量：100%Glu量： 5847×11.0%(w/v)=643.17(kg) 分離后谷氨酸量：100%的Glu量： 643.17×

46、94%=604.58(kg) 90%的Glu量： =671.76(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： =12863(L)，質(zhì)量約為12863kg 谷氨酸分離洗水量：671.76×20%=134.35(kg)，體積為134.35L 母液回收過程中用水以與酸、堿等數(shù)量：12863+61945847210134.35=6996.41(kg) 物料衡算結(jié)果：根據(jù)以上計算， 年產(chǎn)4萬噸商品味精日投工業(yè)淀粉181.88噸，谷氨酸提取工序物料衡算匯總見表6： 表6 谷氨酸提取工序物料衡算匯總進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(tǒng)項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉之匹配物料(kg

47、)t/d項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉之匹配物料(kg)t/d發(fā)酵液61941126.5690%谷氨酸671.76122.179H2SO421038.19母液128632339.52分離用水134.3524.44回收加水6996.411272.5累計13534.762461.69累計13534.762461.693.1.5 精制工序的物料衡算 谷氨酸數(shù)量： 100%Glu 604.58kg， 90%Glu 671.76kg Na2CO3量：671.76×36.6%=246(kg) 加活性炭量：671.76×0.3%=21(kg) 中和液數(shù)量：=1922(L)1922×1.16=

48、2229(kg)式中 ： 1.16為含40%(w/v)MSG溶液的相對密度(20°C) 中和加水量：2229671.7621246=1290.24(kg) 產(chǎn)MSG量： 產(chǎn)100%MSG量，精制收率95%，產(chǎn)100%MSG量為：604.58×1.272×95%=730.6(kg) 產(chǎn)母液量： 母液平均含MSG量25%(w/v).=154(L) 母液的相對密度為1.11，則其質(zhì)量為：154×1.11=170(kg) 廢濕活性炭數(shù)量：濕炭含水75%=84(kg) MSG分離調(diào)水洗水量：730.6×5%=36(kg) 中和脫色液在結(jié)晶蒸發(fā)過程中蒸發(fā)出

49、的水量：222936730.617084=1282.4(kg) 物料衡算匯總： 年產(chǎn)4萬噸商品味精日投工業(yè)淀粉181.88噸，精制工序的物料衡算匯總見表7：表7 精制工序物料衡算匯總表進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(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% Glu671.76122.18100% Glu730.6132.88Na2CO324644.74母液17031.1活性炭213.82廢炭8415.28中和加水1290.24234.67蒸發(fā)水量1279.4232.20分離洗水量3636.55累計2265411.96累計2265411.963.2 熱量衡算熱量衡

50、算是根據(jù)能量守恒定律建立起來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)可按下式計算：D=式中： G淀粉漿量(kg/h) C淀粉漿比熱容KJ/(kg·°C) 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時為3

51、83.6KJ/kg(用差法求得;其中89.9°C時=376.61，100°C時為390.08) 淀粉漿量G：根據(jù)物料衡算，日投工業(yè)淀粉181.88t，連續(xù)液化 = 7.58(t/h)，加為1：2.5，粉漿量為 7.58×1000×3.5=26530(kg/h) 粉漿干物質(zhì)濃度：×100%=24.57% 粉漿比熱C可按下式計算：C=C0C水7式中： C0淀粉質(zhì)比熱容，取1.55 KJ/(kg·°C) X粉漿干物質(zhì)含量 24.57%. C水水的比熱容，4.18 KJ/(kg·°C)C=1.55×4.18×=3.53KJ/(kg·°C) 蒸汽用量：D=2793.88(kg/h) 滅酶用蒸汽量： 滅酶時將液化液由9