產(chǎn)萬噸谷氨酸鈉糖化工段畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書摘 要谷氨酸是利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)的一個(gè)具有代表性的產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝涉及種子培養(yǎng)、發(fā)酵、提取、脫色、離心和干燥等重要的單元操作和工程概念。通過對(duì)谷氨酸車間的工藝設(shè)計(jì)，可以加強(qiáng)對(duì)自己對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合利能力。通過本畢業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，可以提高自己理論聯(lián)系實(shí)際的能力和工程設(shè)計(jì)方面的能力。本設(shè)計(jì)是以精制淀粉（純度為86%）為原料進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用一次噴射雙酶法為糖化工藝，以年實(shí)際工作日300天計(jì)算，日產(chǎn)味精90噸。對(duì)全廠物料、熱量就行衡算，對(duì)糖化工段的罐體如調(diào)漿罐、儲(chǔ)漿罐、維持罐、層流罐、糖化罐、儲(chǔ)糖罐以及一些標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備如液化噴射器、板框過濾機(jī)、板式換熱器和泵等進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算，以確定它們的參數(shù)，便于

2、設(shè)備布置圖的繪制。關(guān)鍵詞：谷氨酸鈉；糖化；工藝計(jì)算 AbstractGlutamate is produced by microbial fermentation of a representative of the products, production processes involved in seed culture, fermentation, extraction, bleaching, centrifugation and drying unit operations and other important engineering concepts.Through the wo

3、rkshop process design glutamate, can enhance their knowledge of the comprehensive profitability.Graduate training through the design, can improve their ability to integrate theory with practice and engineering design capabilities.The design is based on refined starch (86% purity) as raw materials fo

4、r the design, the use of a jet of two enzymes for the saccharification process, the actual working days to 300 days calculated at 90 tons of monosodium glutamate production.The whole plant material, the heat balance on the line for sugar chemical segment, such as mixing tanks tank, slurry storage ta

5、nk, the maintenance tank, laminar flow tank, saccharification tanks, storage sugar and some standard equipment such as liquid jet, framefilter, plate heat exchanger and pump a detailed calculation, to determine their parameters, to facilitate the drawing of equipment layout.Key words:glutamate;sacch

6、arification;process calculation目 錄引 言1第一章 生產(chǎn)工藝21.1 味精簡(jiǎn)介21.2 設(shè)計(jì)方案的確定21.2.1 糖化方法的選擇論證21.2.2 液化工藝條件的論證31.3 糖化工藝流程41.4 糖化工藝技術(shù)要點(diǎn)51.4.1 調(diào)漿配料51.4.2 噴射液化51.4.3 糖化51.4.4 過濾51.4.5 貯存5第二章 全廠物料衡算62.1 生產(chǎn)能力62.2 計(jì)算指標(biāo)62.3 總物料衡算62.3.1 商品淀粉用量62.3.2 糖化液量72.3.3 產(chǎn)谷氨酸量72.3.4 衡算結(jié)果匯總72.4 糖化工段物料衡算72.4.1 淀粉漿量及加水量82.4.2 液化酶量8

7、2.4.3 CaCl2量82.4.4 糖化酶量82.4.5 糖液產(chǎn)量82.4.6 過濾糖渣量82.4.7 生產(chǎn)過程進(jìn)入的蒸汽冷凝水及洗水量82.4.8衡算結(jié)果匯總82.5 配料、連續(xù)滅菌和發(fā)酵工段物料衡算92.5.1 發(fā)酵培養(yǎng)基和用糖量92.5.2 發(fā)酵配料102.5.3 配料用水102.5.4 接種量102.5.5 連續(xù)滅菌過程進(jìn)入的蒸汽及補(bǔ)水量112.5.6 發(fā)酵過程中加入99%液氨量112.5.7 加消泡劑量112.5.8 發(fā)酵生化反應(yīng)過程所產(chǎn)生的水分112.5.9 發(fā)酵過程從排風(fēng)帶走的水分112.5.10 發(fā)酵過程化驗(yàn)取樣、放罐殘留及其他損失122.5.11 發(fā)酵終止時(shí)的數(shù)量122.5

8、.12 衡算結(jié)果匯總132.6 中和等電工段物料衡算132.6.1 發(fā)酵液數(shù)量132.6.2 高流量132.6.3 硫酸用量142.6.4 等電液數(shù)量142.6.5 谷氨酸產(chǎn)量142.6.6 加水量142.6.7 洗水量142.6.8 母液（上清液）數(shù)量142.6.9 物料衡算匯總142.7 離交工段物料衡算152.7.1 母液調(diào)pH用硫酸量152.7.2 母液數(shù)量152.7.3 調(diào)高流用硫酸量152.7.4 洗脫液用99%液氨數(shù)量152.7.5 高流量152.7.6 排出廢液量152.7.7 配洗脫液用水量152.7.8 物料衡算匯總162.8 中和脫色工段物料衡算162.8.1 谷氨酸數(shù)量

9、162.8.2 離子膜堿用量162.8.3 粉末活性炭用量162.8.4 中和脫色液數(shù)量172.8.5 廢碳渣數(shù)量172.8.6 用水量172.8.7 物料衡算匯總172.9 精制（結(jié)晶）工段物料衡算182.9.1 中和脫色液數(shù)量182.9.2 產(chǎn)MSG量182.9.3 產(chǎn)母液量182.9.4 蒸發(fā)結(jié)晶過程加水182.9.5 MSG分離調(diào)水洗水量182.9.6 結(jié)晶過程蒸發(fā)水分182.9.7 物料衡算匯總18第三章 全廠熱量衡算193.1 液化工段熱量衡算193.1.1液化加熱耗蒸汽量193.1.2 液化液冷卻耗水量203.2 糖化工段熱量衡算203.3 連續(xù)滅菌、發(fā)酵工段熱量衡算203.3.

10、1 培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量203.3.2 培養(yǎng)液冷卻用水量213.3.3 發(fā)酵罐空罐滅菌蒸汽用量213.3.4 發(fā)酵過程產(chǎn)生的熱量及冷卻用水量223.4 提取工段冷量衡算233.5 精制（結(jié)晶）工段熱量衡算233.5.1 熱平衡與計(jì)算加熱蒸汽量233.5.2 二次蒸汽冷凝所消耗循環(huán)冷卻水量253.6 味精工段熱量衡算253.6.1 干燥時(shí)需蒸發(fā)水量253.6.2 味精干燥過程所需熱量263.6.3 味精干燥過程需空氣量263.6.4 味精干燥過程耗用蒸汽量263.7 制冷機(jī)耗蒸汽量273.8 熱量衡算匯總27第四章 糖化工段設(shè)備選型284.1 糖化設(shè)備284.1.1 調(diào)漿罐284.1.2 儲(chǔ)漿

11、罐294.1.3 連續(xù)液化噴射器294.1.4 維持罐294.1.5 層流罐304.1.6 糖化罐304.1.7 儲(chǔ)糖罐314.2 過濾設(shè)備314.2.1 板框過濾機(jī)314.3 換熱設(shè)備324.3.1 板式換熱器324.4 泵334.4.1 泵334.4.2 泵344.4.3 泵344.4.4 泵354.4.5 泵364.5 設(shè)備選型匯總37結(jié) 論38參考文獻(xiàn)39引 言味精又稱谷氨酸一鈉，其基本成分為L(zhǎng)-谷氨酸，具有強(qiáng)烈的肉類鮮味。將其添加在食品中可使食品風(fēng)味增強(qiáng)，鮮味增加，故被廣泛使用。味精在胃酸作用下生成的谷氨酸，被人體吸收后，參與人體內(nèi)許多代謝反應(yīng)，并與其他氨基酸一起共同構(gòu)成人體的組織蛋

12、白。谷氨酸能用來預(yù)防和治療肝昏迷，還能促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正?；顒?dòng)，對(duì)治療腦震蕩和腦神經(jīng)損傷有一定功效1。我國(guó)的味精生產(chǎn)始于1923年，上海天廚味精廠最先用水解法生產(chǎn)。1932年沈陽開始用脫脂豆粉水解生產(chǎn)味精。我國(guó)從1958年開始谷氨酸生產(chǎn)篩選及其發(fā)酵機(jī)理的基礎(chǔ)性研究，1964年首先在上海進(jìn)行工業(yè)化試生產(chǎn)。目前國(guó)內(nèi)味精生產(chǎn)已全部用發(fā)酵法。所以，今后菌種，工藝技術(shù)和生 產(chǎn)規(guī)模方面還需加大改革力度，使生產(chǎn)水平再上一個(gè)新臺(tái)階！目前，企業(yè)生產(chǎn)味精都是以發(fā)酵法生產(chǎn)，但每生產(chǎn)1噸味精要排放2025噸母液，其屬于高濃度有機(jī)酸性廢水，需對(duì)母液進(jìn)行回收，發(fā)展高效提取工藝，提高谷氨酸提取率和降低工藝用水，減少?gòu)U水排

13、放量，實(shí)現(xiàn)味精的清潔生產(chǎn)，在發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)的同時(shí)走上可持續(xù)發(fā)展的文明道路，這樣，我國(guó)的味精工業(yè)不但真正收到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的共同豐收，而且也會(huì)減輕政府對(duì)行業(yè)的管理負(fù)擔(dān)，形成多種因素和諧統(tǒng)一，走上良性運(yùn)行可持續(xù)發(fā)展的健康道路。第一章 生產(chǎn)工藝1.1 味精簡(jiǎn)介學(xué)名：L-谷氨酸單鈉鹽-水化合物商品名：味精、味素、谷氨酸鈉，因味精起源于小麥，俗稱麩酸鈉英文名：Monosodium L-Glutamate，簡(jiǎn)寫MSG結(jié)構(gòu)式： HOOC-CH2-CH2-CH-COONaH2O NH2分子式：NaC5H8O4NH2O，分子量：187.13味精于1909年被日本味之素（味素）公司所發(fā)現(xiàn)并申請(qǐng)專利。純的味精外觀

14、為一種白色晶體狀粉末。當(dāng)味精溶于水（或唾液）時(shí)，它會(huì)迅速電離為自由的鈉離子和谷氨酸鹽離子（谷氨酸鹽離子是谷氨酸的陰離子，谷氨酸則是一種天然氨基酸）。要注意的是如果在100以上的高溫中使用味精，經(jīng)科學(xué)家證明，味精在100時(shí)加熱半小時(shí)，只有0.3的谷氨酸鈉生成焦谷氨酸鈉，對(duì)人體影響甚微。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)。所以要適當(dāng)使用和存放。味精不僅應(yīng)用于食品行業(yè)，還被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面。味精2004年的全球市場(chǎng)約為170萬噸，預(yù)計(jì)2010年將增長(zhǎng)到210萬噸。我國(guó)是味精生產(chǎn)大國(guó)，2003年中國(guó)味精產(chǎn)量118.9萬噸，占世界53%，2006年產(chǎn)量136

15、萬噸，居世界第一2。味精曾一度被懷疑是不可安全食用的增鮮調(diào)味品3。1973年FAO/WHO食品添加劑專家聯(lián)合組織一度規(guī)定，味精的ADI值0mg120mg，即攝入量每天每千克人體體重不得超過120mg。但國(guó)際上許多權(quán)威機(jī)構(gòu)都做過味精的各種毒理試驗(yàn)，到目前為止，還未發(fā)現(xiàn)味精在正常使用范圍內(nèi)對(duì)人體有任何危害的依據(jù)，即證明食用味精是安全的。41.2 設(shè)計(jì)方案的確定1.2.1 糖化方法的選擇論證糖化工段主要有酸解法、酶酸法、雙酶法這三種方法。酸解法是傳統(tǒng)的制糖方法，它是利用無機(jī)酸為催化劑，在高溫高壓條件下，將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖。酶酸法是將淀粉乳先用-淀粉酶液化，然后用酸水解成葡萄糖。雙酶法是通過淀粉酶液化

16、和糖化酶糖化將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖。三種糖化工藝，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。從糖液質(zhì)量、收得率、耗能以及對(duì)粗淀粉原料的適應(yīng)情況看，雙酶法最佳、酶酸法次之、酸解法最差。但雙酶法生產(chǎn)周期長(zhǎng)，糖化設(shè)備較龐大。從糖漿的黏度來看，雙酶法最低、酸解法最高。雙酶法制糖工藝可根據(jù)升溫方式的不同分為升溫液化法、噴射液化法。噴射液化法又依所用加熱設(shè)備的不同分為一次噴射液化法和二次噴射液化法。一次噴射液化法由于能耗低，設(shè)備少，糖液質(zhì)量好而獲得廣泛的應(yīng)用5。所以本次設(shè)計(jì)采用一次噴射雙酶法。1.2.2 液化工藝條件的論證-淀粉酶能能水解淀粉及其產(chǎn)物內(nèi)部的-1，4糖苷鍵，不能水解-1，6糖苷鍵，但能越過-1，6糖苷鍵繼續(xù)水解-1，4糖苷

17、鍵，而將-1，6糖苷鍵留在水解產(chǎn)物中。（1）淀粉液化條件淀粉是以顆粒狀態(tài)存在的，具有一定的結(jié)晶性結(jié)構(gòu)，不容易與酶充分反應(yīng),如淀粉酶水解淀粉顆粒和水解糊化淀粉的比例為120000。因此必須先加熱淀粉乳，使淀粉顆粒吸水膨脹，使原來排列整齊的淀粉層結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，變成錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)狀會(huì)隨溫度的升高而斷裂，加之淀粉酶的水解作用，淀粉鏈結(jié)構(gòu)很快被水解為糊精和低聚糖分子，這些分子的葡萄糖單位末端具有還原性，便于糖化酶的作用。由于不同原料來源的淀粉顆粒結(jié)構(gòu)不同，液化程度也不同，薯類淀粉比谷類淀粉易液化。淀粉酶的液化能力與溫度和pH值有直接關(guān)系。每種酶都有最適的作用溫度和pH值范圍，而且pH和溫度

18、是互相依賴的，一定溫度下有較適宜的pH值。在37時(shí)，酶活力在pH值5.07.0范圍內(nèi)較高，在pH值6.0時(shí)最高，過酸過堿都會(huì)降低酶的活性。-淀粉酶一般在pH值6.07.0較穩(wěn)定。酶活力的穩(wěn)定性還與保護(hù)劑有關(guān)，生產(chǎn)中可通過調(diào)節(jié)加入的CaCl2的濃度，提高酶活力的穩(wěn)定性。一般控制鈣離子濃度0.01mol / L。鈉離子對(duì)酶活力穩(wěn)定性也有作用，其適量濃度為0.01mol / L左右?，F(xiàn)在研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)物料pH大于5.7后，在最終糖液中即有可能生成麥芽酮糖。研究還發(fā)現(xiàn)，隨著液化pH的不斷升高，麥芽酮糖的含量也在同步增長(zhǎng)。在液化pH低于5.6時(shí)，即可避免在糖化過程中產(chǎn)生麥芽酮糖。工業(yè)生產(chǎn)上，為了加速淀粉液化

19、速度，多采用較高溫度液化，例如8590或者更高溫度，以保證糊化完全加速酶反應(yīng)速度。但是溫度升高時(shí)，酶活力損失加快。因此，在工業(yè)上加入Ca2+或Na+,使酶活力穩(wěn)定性提高。（2）液化程度的控制淀粉經(jīng)液化后，分子量逐漸減少，黏度下降，流動(dòng)性增強(qiáng)，給糖化酶的作用提供了條件。但是，如果讓液化繼續(xù)下去，雖然最終水解物也是葡萄糖和麥芽糖等，但這樣所得糖液葡萄糖DE值低；而且淀粉的液化是在較高溫度下進(jìn)行的，液化時(shí)間加長(zhǎng)，一部分已經(jīng)液化的淀粉又會(huì)重新結(jié)合成硬束狀態(tài)，使糖化酶難以作用，影響葡萄糖的產(chǎn)率，因此必須控制液化進(jìn)行程度。淀粉液化的目的是為了給糖化酶的作用創(chuàng)造條件，而糖化酶水解糊精及低聚糖等分子時(shí)，需先與

20、底物分子生成絡(luò)合結(jié)構(gòu)。這就要求被作用的底物分子有一定的大小范圍，才有利于糖化酶生成這種結(jié)構(gòu)，底物分子過大或過小都會(huì)妨礙酶的結(jié)合和水解速度。根據(jù)發(fā)酵工廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在正常液化條件下，控制淀粉水解程度在葡萄糖值為1020之間為好（即此時(shí)保持較多量的糊精及低聚糖，較少量的葡萄糖）。而且，液化溫度較低時(shí)，液化程度可偏高些，這樣經(jīng)糖化酶糖化后糖化液的DE值較高。淀粉酶液化終點(diǎn)常可以典液顯色來控制。1.3 糖化工藝流程6噴射液化高溫維持閃蒸調(diào)漿淀粉乳調(diào)PH（鹽酸或石灰水、碳酸鈉）、酶降溫層流液化糖化升溫滅酶過濾過濾酶、調(diào)PHNaCO3過濾過濾圖 1-1 一次噴射雙酶法制糖工藝流程圖1.4 糖化工藝技術(shù)要點(diǎn)

21、1.4.1 調(diào)漿配料淀粉乳調(diào)成15-20oBe。研究發(fā)現(xiàn)，在淀粉液化過程的配料階段，當(dāng)物料pH大于5.7后，在最終糖液中即有可能生成麥芽酮糖。研究還發(fā)現(xiàn)，隨著液化pH的不斷升高，麥芽酮糖的含量也在同步增長(zhǎng)。在液化pH低于5.6時(shí)，即可避免在糖化過程中產(chǎn)生麥芽酮糖，而這就需要采用低pH 特性的淀粉酶。用Na2CO3水溶液調(diào)pH5.5-5.6，以減少不可發(fā)酵糖的產(chǎn)生（-淀粉酶pH范圍為5.5-7.0）。CaCl2用量為干淀粉的0.15-0.3%，如果水中Ca2+超過50mg / L，可以不加CaCl2。1.4.2 噴射液化工作蒸汽壓0.4MPa,淀粉乳供料泵壓力為0.2-0.4MPa，噴射溫度10

22、0-105，液化溫度控制在90，液化時(shí)間60min,碘色反應(yīng)呈棕色即可。然后130-140滅酶5-10min。冷卻至70以下，進(jìn)入糖化罐。1.4.3 糖化溫度601，pH4.0-4.4，糖化酶加量按100-120u / g干淀粉計(jì)算，糖化時(shí)間24-32h。要求每?jī)尚r(shí)或四小時(shí)檢查一次糖化液的糊精狀況，直至無明顯糊精為糖化結(jié)束，即以無水乙醇檢查無白色沉淀為終點(diǎn)。終點(diǎn)DE值為95%-98%。注意控制監(jiān)測(cè)及時(shí)判斷終點(diǎn)以防糖化過度產(chǎn)生異麥芽糖。1.4.4 過濾糖液先用NaCO3水溶液調(diào)pH4.8-5.0，不加或少加助濾劑，過濾。1.4.5 貯存為防止糖液貯存中發(fā)酵變質(zhì)，應(yīng)保證糖液溫度不低于60。第二章

23、 全廠物料衡算2.1 生產(chǎn)能力商品味精年產(chǎn)量：30kt / a，則純谷氨酸鈉年產(chǎn)量為：29700t/a。商品味精日產(chǎn)量：30000/330=90.9t / d，純谷氨酸鈉日產(chǎn)量：90t / d。2.2 計(jì)算指標(biāo)表 2-1 計(jì)算指標(biāo)項(xiàng)目數(shù)值淀粉糖化轉(zhuǎn)化率97.5%發(fā)酵產(chǎn)酸率（濃度）11.8%發(fā)酵對(duì)糖轉(zhuǎn)化率58.5%培養(yǎng)菌種耗糖為發(fā)酵耗糖1.5%谷氨酸提取收率96.4%精制收率94.7%商品淀粉中淀粉含量85.9%發(fā)酵周期（含輔助時(shí)間）40h全年工作日330d2.3 總物料衡算2.3.1 商品淀粉用量1000kg純淀粉實(shí)際產(chǎn)100%MSG量:10001.1197.5%58.5%(100%1.5%)

24、96.4%94.7%1.272=724.2kg1000kg商品淀粉產(chǎn)100%MSG量：724.285.9%=622.1kg1t100%MSG實(shí)耗商品淀粉量：日產(chǎn)100%味精90t，單耗商品淀粉1.6076t，日耗商品淀粉量：相當(dāng)于日耗100%淀粉：2.3.2 糖化液量日產(chǎn)純糖量：折算為30%的糖液：2.3.3 產(chǎn)谷氨酸量產(chǎn)純谷氨酸量:折算為90%濕谷氨酸量：2.3.4 衡算結(jié)果匯總表 2-2 總物料衡算結(jié)果匯總表原料規(guī)格日產(chǎn)(耗)量（t / d）商品淀粉 / t85.9%144.68糖液 / t30%448.35谷氨酸 / t90%83味精 / t100%902.4 糖化工段物料衡算商品淀粉配

25、料水30%糖液糖化工段液化酶CaCl2糖化酶濾渣蒸汽冷凝水及洗水量圖2-1 制糖工序物料衡算圖2.4.1 淀粉漿量及加水量淀粉加水比例為1:1.8，1000kg工業(yè)淀粉產(chǎn)淀粉漿：kg加水量：1800kg。2.4.2 液化酶量使用耐高溫-淀粉酶（20 000U / ml）,加酶量10U / g干淀粉。1000kg干淀粉加酶量：0.5L液化酶質(zhì)量約為0.6kg。2.4.3 CaCl2量一般加量為干淀粉的0.15%，即1000kg 干淀粉加CaCl2： 1000 0.15% = 1.5kg 2.4.4 糖化酶量一般加糖化酶量為120U / g干淀粉，如液體糖化酶為100 000U / ml，則每10

26、00kg干淀粉加糖化酶量: 1.2L糖化酶質(zhì)量約為1.5kg。2.4.5 糖液產(chǎn)量2.4.6 過濾糖渣量濕渣（含水70%）10kg,折干渣量:2.4.7 生產(chǎn)過程進(jìn)入的蒸汽冷凝水及洗水量 2.4.8 衡算結(jié)果匯總表2-3 制糖車間工序的物料衡算匯總表進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(tǒng)項(xiàng)目物料比例/ kg日投料量/ t項(xiàng)目物料比例/ kg日產(chǎn)料量/ t商品淀粉1000159.2930%糖液3119.22496.86配料水1800286.72濾渣101.59液化酶 0.60.0956CaCl21.50.239糖化酶1.50.239蒸汽冷凝水及洗水量325.6251.81累計(jì)3129.22498.153129.224

27、98.452.5 配料、連續(xù)滅菌和發(fā)酵工段物料衡算30%糖液配料、連續(xù)滅菌、發(fā)酵工段玉米漿發(fā)酵液糖蜜無機(jī)鹽等尾氣帶水配料水配料水滅菌進(jìn)入蒸汽及補(bǔ)水種液 反應(yīng)水 液氨 消泡劑 空消蒸汽圖 2-2 配料、連續(xù)滅菌和發(fā)酵工段物料衡算圖2.5.1 發(fā)酵培養(yǎng)基和用糖量1000kg商品淀粉，可產(chǎn)100%糖量：1000 85.9% 1.11 97.5% = 929.65kg其中初始發(fā)酵定容用糖占53%，即929.65 53% = 492.7kg（100%糖）；流加補(bǔ)料用糖占47%，即929.65 47% = 436.9kg（100%糖）。初糖用30%的糖液配料：，即初糖配13g/dL，初定，13g/dL糖液

28、相對(duì)密度1.05，則37901.05= 3979.6kg流加補(bǔ)糖用60g/dL濃糖漿（相對(duì)密度1.223），則，2.5.2 發(fā)酵配料每噸商品淀粉產(chǎn)100%糖929.65kg，發(fā)酵配料用各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比例見下表。表2-4 發(fā)酵配料用各種營(yíng)養(yǎng)物比例名稱質(zhì)量玉米漿（CSL）2.8kg糖蜜3.5kgMgSO47H2O2.4kgKCl5.5kgNa2HPO412H2O7.1kg其他（生物素等）0.7kg總計(jì)22kg2.5.3 配料用水初始配料時(shí)培養(yǎng)基含糖量不低于20%，向30%的糖液中加水量為：2.5.4 接種量發(fā)酵初定容3790L，種量為10%，即379L。種子液相對(duì)密度1.02，則kg二級(jí)種子培養(yǎng)液所

29、需水解糖量：m糖 = 50V種 = 18.95kg（用30%糖液63.2kg）所需玉米漿量：m玉米漿 = 8V種 = 3.032kg所需糖蜜量：m糖蜜 = 20V種 = 7.58kgK2HPO4：m磷酸氫二鉀 = 1.0V種 = 0.379kg 蒸汽及水7：2.5.5 連續(xù)滅菌過程進(jìn)入的蒸汽及補(bǔ)水量2.5.6 發(fā)酵過程中加入99%液氨量1t商品淀粉產(chǎn)100%糖929.65kg，產(chǎn)100%谷氨酸：929.65 58.5% (1-1.5%) 96.4% = 516.4kg式中 96.4%谷氨酸提取收率一般發(fā)酵耗氨量為谷氨酸量的0.30，即：516.4 0.3 = 154.9kg2.5.7 加消泡劑

30、量一般1t谷氨酸加消泡劑5kg,則消泡劑相對(duì)密度為0.8，2.58 / 0.8=3.23L2.5.8 發(fā)酵生化反應(yīng)過程所產(chǎn)生的水分1t商品淀粉在發(fā)酵液中所產(chǎn)生的100%谷氨酸量：生成1mol谷氨酸產(chǎn)3molH2O；生成1mol菌體產(chǎn)7molH2O。根據(jù)發(fā)酵反應(yīng)式，發(fā)酵產(chǎn)生的水分為：長(zhǎng)菌過程產(chǎn)生水分，1g菌體產(chǎn)酸11g，應(yīng)產(chǎn)生水分為：以上合計(jì)產(chǎn)生水238.5kg。2.5.9 發(fā)酵過程從排風(fēng)帶走的水分進(jìn)風(fēng)25，相對(duì)濕度65%，水蒸氣分壓18mmHg（1mmHg=133.322Pa）；排風(fēng)32，相對(duì)濕度100%，水蒸氣分壓27mmHg。進(jìn)罐空氣的壓力為1.5大氣壓（表壓）（1大氣壓 = 1.0132

31、5Pa），排風(fēng)0.5大氣壓（表壓），出進(jìn)空氣的濕含量差：通風(fēng)比1:0.3，發(fā)酵液數(shù)量5000L，帶走誰分量：式中 6060min 32發(fā)酵時(shí)間，h 1.15732時(shí)干空氣密度，kg/m32.5.10 發(fā)酵過程化驗(yàn)取樣、放罐殘留及其他損失約13kg。2.5.11 發(fā)酵終止時(shí)的數(shù)量1t商品淀粉，發(fā)酵終止時(shí)：（30%糖）+（補(bǔ)濃糖）+（營(yíng)養(yǎng)物）+（配料水）+（滅菌水）+（種子）+（反映水）+（液氨）+（消泡劑）+（空消蒸汽）-（尾氣帶水）-（損失）=（終止數(shù)量）式中 119.6控消時(shí)耗用的蒸汽量發(fā)酵液相對(duì)密度1.07，5335.44 / 1.07 = 4986.4L，每日產(chǎn)發(fā)酵液771.9t，即77

32、1.9 / 1.07 = 721.4m3 / d2.5.12 衡算結(jié)果匯總進(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每天進(jìn)入系統(tǒng)的物料/（t / d）項(xiàng)目1t工業(yè)淀粉之匹配物料 / kg每天離開系統(tǒng)的物料/（t / d）30%糖液1642.4237.6發(fā)酵液5335.4771.960g/L濃糖漿890.6128.86尾氣帶水37.45.42玉米漿2.80.405損失131.88糖蜜3.50.506無機(jī)鹽等15.72.27配料水821.2118.8滅菌進(jìn)入蒸汽及補(bǔ)水1107.46160.23種液386.655.9反應(yīng)水238.534.5液氨154.922.4消泡劑2.580.374空消

33、蒸汽119.617.3累計(jì)5385.9779.25385.8779.2表 2-5 配料、連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序物料衡算匯總表2.6 中和等電工段物料衡算90%Glu發(fā)酵液中和等電工段高流水母液圖 2-3 中和等電工序物料衡算圖2.6.1 發(fā)酵液數(shù)量5335.4kg；4986.4L。2.6.2 高流量為發(fā)酵液的43.5%，即2320.9kg。2.6.3 硫酸用量92.5%硫酸用量為純谷氨酸量的90%，即516.4 90% = 464.8kg。2.6.4 等電液數(shù)量5335.4 + 2320.9 = 7656.3kg。2.6.5 谷氨酸產(chǎn)量（1）分離前Glu量100%Glu量：（2）分離后Glu量10

34、0%Glu量：90%Glu量：2.6.6 加水量479kg。2.6.7 洗水量為90%Glu量的14.5%，即。2.6.8 母液（上清液）數(shù)量2.6.9 物料衡算匯總表2-6 谷氨酸等電工段物料衡算匯總表進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(tǒng)項(xiàng)目1t商品淀粉及相應(yīng)物料 / kg每天進(jìn)入系統(tǒng)的物料/（t / d）項(xiàng)目1t商品淀粉及相應(yīng)物料/ kg每天離開系統(tǒng)的物料/（t / d）發(fā)酵液5335.4771.990%Glu573.883高流2320.9335.8母液7644.81106水562.281.34累計(jì)8218.511898218.611892.7 離交工段物料衡算99%液氨洗脫液用水離交工段高流母液廢液92.5

35、%硫酸圖2-4 離交工序物料衡算圖2.7.1 母液調(diào)pH用硫酸量1t商品淀粉相應(yīng)用92.5%硫酸464.8kg。其中調(diào)pH用酸占66%，即2.7.2 母液數(shù)量7644.8kg。2.7.3 調(diào)高流用硫酸量為總用酸量的34%，即。2.7.4 洗脫液用99%液氨數(shù)量為純Glu的12%，即。2.7.5 高流量2320.9kg。2.7.6 排出廢液量廢液中含Glu0.29g/dL，相對(duì)密度1.02。2.7.7 配洗脫液用水量2.7.8 物料衡算匯總表2-7 離交工序物料衡算匯總表進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(tǒng)項(xiàng)目1t商品淀粉及相應(yīng)物料/ kg每天進(jìn)入系統(tǒng)的物料項(xiàng)目1t商品淀粉及相應(yīng)物料/ kg每天離開系統(tǒng)的物料/（t

36、 / d）母液7644.81106高流2321335.892.5%硫酸464.867.2廢液6788982.199%液氨628.97洗脫液用水937.4135.6累計(jì)91091317.891091317.92.8 中和脫色工段物料衡算活性炭水中和脫色工段中和脫色液90%Glu廢碳渣離子膜堿圖2-5 中和脫色工序物料衡算圖2.8.1 谷氨酸數(shù)量100%Glu量：516.4kg，90%Glu量：573.8kg。2.8.2 離子膜堿用量理論上1mol谷氨酸需1molNaOH，即40 / 147 = 0.272,1kg谷氨酸需100%NaOH 0.272kg。516.4kg100%Glu需用30%液體

37、離子膜堿量：30% NaOH相對(duì)密度1.328，468.2 / 1.328 = 352.6L。2.8.3 粉末活性炭用量加活性炭量按純谷氨酸量的2.5%，516.4kg100%Glu需用活性炭量：2.8.4 中和脫色液數(shù)量要求濃度達(dá)到20B，40g / dL。，式中1.16含40%MSG溶液的相對(duì)密度（20B）2.8.5 廢碳渣數(shù)量含水75%，則2.8.6 用水量2.8.7 物料衡算匯總表2-8 中和脫色工序物料衡算匯總表進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(tǒng)項(xiàng)目1t商品淀粉及相應(yīng)物料/ kg每天進(jìn)入系統(tǒng)的物料/（t / d）項(xiàng)目1t商品淀粉及相應(yīng)物料/ kg每天離開系統(tǒng)的物料/（t / d）90%Glu630.2

38、91.2中和脫色液2092.3302.7離子膜堿514.374.4廢碳渣56.78.2活性炭14.22.05水990.4143.3累計(jì)214931121493112.9 精制（結(jié)晶）工段物料衡算40g / dL中和脫色液母液100%MSG結(jié)晶過程加水精制(結(jié)晶)工段蒸發(fā)水分分離調(diào)水洗水圖 2-6 精制（結(jié)晶）工序物料衡算2.9.1 中和脫色液數(shù)量1905kg，1642L，20B，含MSG40g/dL。2.9.2 產(chǎn)MSG量 精制收率94.7%，產(chǎn)100%MSG量：2.9.3 產(chǎn)母液量 母液平均含MSG25g/dL，則(1.1為母液相對(duì)密度)2.9.4 蒸發(fā)結(jié)晶過程加水約為脫色液的10%，即19

39、0kg。2.9.5 MSG分離調(diào)水洗水量約為MSG產(chǎn)量的5%，即6225% = 31。2.9.6 結(jié)晶過程蒸發(fā)水分。2.9.7 物料衡算匯總表2-9 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商品淀粉及相應(yīng)物料/ kg每天進(jìn)入系統(tǒng)的物料/（t / d）項(xiàng)目1t商品淀粉及相應(yīng)物料/ kg每天離開系統(tǒng)的物料/（t / d）40g/dL中和脫色液1905275.6100%MSG62290結(jié)晶過程加水19027.5母液15322.1分離調(diào)水洗水314.5蒸發(fā)水分1351195.5累計(jì)2126307.62126307.6第三章 全廠熱量衡算3.1 液化工段熱量衡算3.1.1液化加熱耗蒸汽量（1）淀粉

40、漿流量日投商品淀粉159.29t/d，配30.7%的淀粉漿：159.29/30.7% = 518.86t/d，即518.26/24 =21.6t/h。（2）淀粉漿比熱容式中c淀粉漿的比熱容，kJ /（kg）c0淀粉質(zhì)的比熱容，取1.55kJ /（kg）X淀粉漿干物質(zhì)含量，30.7%c水水的比熱容，取4.186kJ /（kg）ckJ /（kg）（3）蒸汽耗用量式中G淀粉漿流量，kg / hc淀粉漿的比熱容，kJ /（kg）T1淀粉漿初始溫度（20 = 293K）T2液化溫度（110 = 383K）h1加熱蒸汽焓，2748.5kJ / kg（0.4MPa，表壓）h2加熱蒸汽凝水焓，在383K時(shí)為4

41、61kJ / kg高峰量： 每日蒸汽耗用量：3.1.2 液化液冷卻耗水量使用板式換熱器，物料由95降為61。用循環(huán)水降溫，進(jìn)口溫度28，出口溫度52，需冷卻水量：每日耗用冷卻水量：25.424 = 609.6t / d需補(bǔ)充新鮮水量：25.43% = 0.762t / h3.2 糖化工段熱量衡算液化液由61進(jìn)入糖化罐，在60下維持3640h，因糖化罐外保溫，絕熱較好，糖化過程中不需補(bǔ)充熱量，不消耗蒸汽。糖化終止時(shí)，糖化夜調(diào)pH至4.85.0，酶即失活，也可不加熱滅菌，以節(jié)約蒸汽。3.3 連續(xù)滅菌、發(fā)酵工段熱量衡算3.3.1 培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量發(fā)酵罐公稱容積720m3，裝料系數(shù)0.8，每罐產(chǎn)

42、MSG量：年產(chǎn)味精3萬噸，日產(chǎn)味精（100%）90t，發(fā)酵生產(chǎn)周期40h（發(fā)酵32小時(shí)，輔助8小時(shí)），需發(fā)酵罐臺(tái)數(shù)：臺(tái)，取2臺(tái)每日投（放）罐次數(shù)：罐次日運(yùn)轉(zhuǎn)：臺(tái)每罐發(fā)酵初始體積：糖濃度13g/dL，滅菌前含糖量20g/dL，其數(shù)量：密度1.05t / m3，滅菌加熱過程中用0.4MPa蒸汽（表壓），h1=2748.5kJ / kg，使用螺旋板式換熱器將物料由20預(yù)熱至70，再加熱至120；冷卻水由20升至45。每罐滅菌時(shí)間2h，物料流量：滅菌用蒸汽量：式中3.7糖液比熱容，kJ /（kg）每日蒸汽用量：，平均蒸汽用量；最大蒸汽量為3t / h。3.3.2 培養(yǎng)液冷卻用水量參照?qǐng)D10-7,120

43、熱料通過與冷熱料交換，由120降至75，再用水冷卻至35；冷卻水由30升至45。計(jì)算冷卻水用量（W）。每日用水量：，平均用水量：；最大用水量為90t / h。使用發(fā)酵冷卻循環(huán)水。3.3.3 發(fā)酵罐空罐滅菌蒸汽用量（1）發(fā)酵罐體加熱用蒸汽量發(fā)酵罐公稱容積720m3，材質(zhì)為SS304，發(fā)酵罐罐體重118t，比熱容0.5kJ/（kg），使用0.4MPa蒸汽（表壓）滅菌，發(fā)酵罐罐壓保持在0.15MPa（表壓）下，由20升至127，維持1h。其蒸汽用量為：式中2748.50.4MPa（表壓）蒸汽熱焓，kJ / kg535.40.15MPa，127時(shí)蒸汽凝結(jié)水熱焓，kJ / kg每日蒸汽用量：，平均用蒸汽

44、量：。（2）填充發(fā)酵罐空間所需蒸汽量公稱容積720m3發(fā)酵罐的全容積為793m3，其蒸汽用量為：式中加熱蒸汽的密度（kg / m3），1.39kg / m3發(fā)酵罐滅菌（0.15MPa，表壓）1h。每日用蒸汽量：，平均用蒸汽量：。（3）滅菌過程的熱損失輻射與對(duì)流聯(lián)合給熱系數(shù)，罐外壁溫度60。kJ /（m2h）720m3發(fā)酵罐的表面積為475m2，消耗蒸汽量：（4）罐壁附著洗滌水升溫所需蒸汽量式中0.001附壁水平均厚度，m（5）滅菌過程蒸汽排汽及滲漏量取總耗汽量的10%，空罐滅菌蒸汽消耗量為：每個(gè)空罐滅菌1h，蒸汽消耗量為5t / 罐。發(fā)酵罐每日投料罐次：1.2罐，每日用蒸汽量：；平均用蒸汽量：

45、。3.3.4 發(fā)酵過程產(chǎn)生的熱量及冷卻用水量根據(jù)部分味精廠的實(shí)測(cè)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)，谷氨酸的發(fā)酵熱高峰值約4.5104kJ /（m3h）。公稱容積720m3發(fā)酵罐，裝液量576m3，其發(fā)酵熱為：日運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)酵罐1.6臺(tái)，總發(fā)酵熱：選用2臺(tái)NG84M溴化鋰制冷機(jī)。每臺(tái)制冷量7033kW，使用0.8MPa蒸汽，耗汽量8.8t / h。冷媒水用量1008m3 / h，冷卻水用量1706m3 / h。2臺(tái)溴化鋰制冷機(jī)按1臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)算，需蒸汽8.8t/h，需用循環(huán)冷卻水：1706m3/h。再加上培養(yǎng)基滅菌后用冷卻水49.5t/h，合計(jì)用冷卻水為1755.5m3 / h。循環(huán)冷卻水采用無填料噴霧冷卻塔進(jìn)行降溫，選用800

46、m3 / h冷卻塔3臺(tái)。冷卻水在循環(huán)使用中約損失4%（摻入部分生產(chǎn)過程用水），需補(bǔ)充新鮮水量：3.4 提取工段冷量衡算等電罐540m3，裝液量432m3，相對(duì)密度1.07，由30降至10，降溫速度為2/ h，每臺(tái)罐需冷量為：式中3.97等電液比熱容，kJ /（kgK）等電罐每天運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)為發(fā)酵罐每天放罐數(shù)2，即臺(tái)，每日總冷量為：。選用1臺(tái)NG72M溴化鋰制冷機(jī)，每臺(tái)制冷量4220kW，使用0.8MPa壓力蒸汽5.16t / h，冷媒水量726m3 / h，冷卻水量1200m3 / h。選用800m3 / h無填料噴霧冷卻塔2臺(tái)。冷卻水在循環(huán)使用過程中約損失4%（摻入部分生產(chǎn)過程用水），需補(bǔ)充新鮮

47、水量：。關(guān)于硫酸對(duì)水溶解熱問題，因硫酸總量的2/3用于上柱母液調(diào)PH，另1/3用于高流調(diào)酸，一般不直接用于發(fā)酵液中和，其溶解熱可不計(jì)算。3.5 精制（結(jié)晶）工段熱量衡算年產(chǎn)3萬噸商品味精，日產(chǎn)100%MSG90t，選用30m3強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)結(jié)晶罐，濃縮結(jié)晶操作周期12h，每罐產(chǎn)100%MSG18t，需結(jié)晶罐臺(tái)數(shù)：臺(tái)，取3臺(tái)。式中2每結(jié)晶罐投入的晶種量，t3.5.1 熱平衡與計(jì)算加熱蒸汽量每罐投入40g / dL的中和脫色液（俗稱原液）37.5m3，流加30g / dL母液43.3m3，過程中加水8m3，在7075下真空蒸發(fā)結(jié)晶，濃縮2h，育晶10h，放料數(shù)量25m3。（1）熱量橫算1) 來料帶入熱

48、量：進(jìn)料溫度35，比熱容為3.5kJ /（kg）。2) 加水帶入熱量：3) 晶種帶入熱量：MSG比熱容為1.67kJ /（kgK）。4)結(jié)晶放熱量：MSG結(jié)晶熱為12.7kJ / mol。5)母液帶走熱量：分離母液25m3，折算為相對(duì)密度1.26時(shí)為31.5t，比熱容為2.83kJ/（kg）。6） 二次蒸汽帶走熱量式中25結(jié)晶罐放料時(shí)的結(jié)晶液量，m31.26結(jié)晶液相對(duì)密度2626在70時(shí)水蒸氣的焓，kJ / kg7） 隨結(jié)晶MSG帶走熱量每罐結(jié)晶過程需外界供給熱量：（2）計(jì)算蒸汽用量每罐次用汽量：熱損失2%計(jì)算。式中2738.5使用0.3MPa（表壓）蒸汽的焓，kJ / kg604.7使用0.

49、3MPa（表壓）蒸汽冷凝水的焓，kJ / kg每臺(tái)罐每小時(shí)耗蒸汽量： 69.3 / 12 = 5.8t / h3臺(tái)罐運(yùn)轉(zhuǎn)，每日消耗蒸汽量：5.8 3 24 0.8 = 334t / d式中：0.8結(jié)晶罐運(yùn)行均衡系數(shù)平均用蒸汽量：3.5.2 二次蒸汽冷凝所消耗循環(huán)冷卻水量（1）二次蒸汽數(shù)量使用大氣冷凝器，用水直接冷凝二次蒸汽，冷卻水一般采用來自發(fā)酵車間的循環(huán)冷卻水（二次水）。結(jié)晶罐二次蒸汽平均蒸發(fā)速度：（2）冷卻水用量使用循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度30，出口溫度45，70時(shí)水蒸氣的焓2626.8kJ / kg。每臺(tái)罐需冷卻水量：3臺(tái)罐高峰用水量：每日用水量：式中0.8結(jié)晶罐運(yùn)行均衡系數(shù)平均用水量：為保證

50、循環(huán)水溫度不高于30，需采用1臺(tái)降溫冷卻塔（800m3 / h），根據(jù)季節(jié)、氣溫變化，補(bǔ)充適量二次水。3.6 味精工段熱量衡算分離后的濕MSG含水2%，干燥后達(dá)到0.2%；進(jìn)入加熱器的熱空氣為18，相對(duì)濕度為70%，通過加熱器使空氣升至80后進(jìn)入干燥器，從干燥器出來的空氣為60。3.6.1 干燥時(shí)需蒸發(fā)水量日產(chǎn)100%味精90t，日產(chǎn)濕味精92t，濕味精產(chǎn)量為3.833t / h3.6.2 味精干燥過程所需熱量式中Q味精干燥過程所需熱量，kJ / hQ汽化物料中水分蒸發(fā)所需熱量，kJ / hQ物料加熱物料所需熱量，kJ / hQ損失損失熱量（通常為有效熱量的15%），kJ / hW干燥時(shí)蒸發(fā)水

51、量，kg / h水的汽化潛熱，取2423.7kJ / kgG干燥物料量，kg / h1.67MSG比熱容，kJ /（kg)42出料溫度60與進(jìn)料溫度18之差T2從干燥氣出來的空氣溫度，T1進(jìn)入加熱器的空氣溫度，3.6.3 味精干燥過程需空氣量進(jìn)入加熱器的熱空氣為18，相對(duì)濕度為70%，通過加熱器使空氣升至80后進(jìn)入干燥器，從干燥器出來的空氣為60。冷空氣濕含量：X0 = 0.009kg水/kg干空氣式中G味精干燥過程需空氣量，kg / hCq空氣比熱容，0.244.168kJ/(kgK)3.6.4 味精干燥過程耗用蒸汽量使用0.4MPa（表壓）蒸汽加熱，熱損失按10%計(jì)。式中D味精干燥過程耗用蒸汽量，kg / hG味精干燥過程需空氣量，