年產(chǎn)5000噸味精工廠糖化車間設(shè)計(jì)

1、湘潭大學(xué)化工學(xué)院專業(yè)課程設(shè)計(jì)說明書題目：年產(chǎn)5000 噸味精工廠糖化車間設(shè)計(jì)專業(yè)：生物工程學(xué)號：指導(dǎo)教師：完成日期：2022.2.24 PAGE PAGE 28湘潭大學(xué)化工學(xué)院專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目： 5000 噸味精工廠糖化車間設(shè)計(jì)學(xué)號： 2022651201姓名：羅開花專業(yè)：指導(dǎo)教師： 張小 云系主任：陶能 國一、主要內(nèi)容及根本要求主要內(nèi)容：擬設(shè)計(jì)5000 1 份有先進(jìn)性與合理性，工藝計(jì)算正確，繪圖標(biāo)準(zhǔn)二、進(jìn)度安排序號各階段完成的內(nèi)容完成時(shí)間1文獻(xiàn)查閱、收集資料1 周2工藝流程選擇、物料衡算2 周3設(shè)備選型及繪制圖紙3 周4編寫設(shè)計(jì)說明書4 周三、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)6 參考文獻(xiàn)

2、吳思方發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論 M北京：中國輕工業(yè)出版社，2022.7陳寧氨基酸工藝學(xué) M北京：中國輕工業(yè)出版社，2022.1梁世中生物工程設(shè)備 M北京：中國輕工業(yè)出版社，2022.9劉振宇發(fā)酵工程技術(shù)與實(shí)踐 M上海：華東理工大學(xué)出版社，2022.1王志魁化工原理 M 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2022.10李功樣，陳蘭英，崔英德常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì) M廣州：華南理工大學(xué)出版社，2022.4俞俊堂，唐孝宣生物工藝學(xué)上冊M2022.1張克旭氨基酸發(fā)酵工藝學(xué) M北京：中國輕工業(yè)出版社，2022.2蔣迪清, 唐偉強(qiáng). 食品通用機(jī)械與設(shè)備 M廣州：華南理工大學(xué)出版社,2022.710劉玉德. M北京：化學(xué)工業(yè)

3、出版社，2022，811 于信令主編. 味精工業(yè)手冊 M.北京：中國輕工業(yè)出版社，2022目 錄 HYPERLINK l “_TOC_250021“ 前言5 HYPERLINK l “_TOC_250020“ 味精的主要理化性質(zhì)5 HYPERLINK l “_TOC_250019“ 主要介紹任務(wù)內(nèi)容、工廠特點(diǎn)、產(chǎn)品等6 HYPERLINK l “_TOC_250018“ 第1 章味精工廠糖化工藝8 HYPERLINK l “_TOC_250017“ 淀粉質(zhì)原料蒸煮糖化的目的8 HYPERLINK l “_TOC_250016“ 設(shè)計(jì)方案確實(shí)定8 HYPERLINK l “_TOC_250015

4、“ 糖化方法的選擇論證8 HYPERLINK l “_TOC_250014“ 糖化工藝流程10 HYPERLINK l “_TOC_250013“ 淀粉的液化糊化10 HYPERLINK l “_TOC_250012“ 糊化和糖化的把握12 HYPERLINK l “_TOC_250011“ 第2 章工藝計(jì)算13 HYPERLINK l “_TOC_250010“ 味精生產(chǎn)糖化階段工藝流程13的主要工藝參數(shù)如下表2-113物料的計(jì)算13 HYPERLINK l “_TOC_250009“ 味精廠的總物料衡算13 HYPERLINK l “_TOC_250008“ 主要工藝參數(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)14 H

5、YPERLINK l “_TOC_250007“ 原料消耗的計(jì)算14 HYPERLINK l “_TOC_250006“ 蒸煮醪量的計(jì)算15 HYPERLINK l “_TOC_250005“ 第3 章相關(guān)設(shè)備的計(jì)算與選型16 HYPERLINK l “_TOC_250004“ 蒸煮設(shè)備16 HYPERLINK l “_TOC_250003“ 糊化設(shè)備16糖化設(shè)備17 HYPERLINK l “_TOC_250002“ 車間設(shè)備數(shù)量18 HYPERLINK l “_TOC_250001“ 設(shè)計(jì)體會19 HYPERLINK l “_TOC_250000“ 參考文獻(xiàn)19前言理論聯(lián)系實(shí)際的力量和工程

6、設(shè)計(jì)方面的力量。味精的主要理化性質(zhì)味精又名麩氨酸鈉，化學(xué)名稱為L-谷氨酸一鈉C5H8NO4NaH2O1，是氨基酸的一種，也是蛋白質(zhì)的最終分解產(chǎn)物?，F(xiàn)多承受微生物發(fā)酵的方法由糧食制成。從發(fā)酵液中提取得到的谷氨酸僅僅是味精生產(chǎn)中的半成品。谷氨酸鹽與適量的堿進(jìn)展中和反響，生成谷氨酸一鈉，其溶液經(jīng)過脫色、除鐵、除去局部雜質(zhì)，最終通過減壓濃縮、結(jié)晶及0.3溫度的變化而轉(zhuǎn)變表1。其相對密度為1.6351，視相對密度為0.80.83。比旋光度 水 250 分子內(nèi)脫水；240280 熱分解；280 炭化。1-1 谷氨酸鈉在水中的溶解度溫度/谷氨酸/g/100ml2溫度/g/100mlH2O062.735089

7、.751066.846099.02070.4770110.303075.7180124.114082.08味精的相對分子質(zhì)量為 187.13g/mol，易溶于水。與酸鹽反響生成谷氨酸鹽，與堿反響生成谷氨酸二鈉鹽，主要的反響式如下：C5H8NO4Na+HClC5H9O4N+NaCl(1)C5H8NO4Na+NaOHC5H7O4NNa2+H2O(2)純的味精外觀為一種白色晶體狀粉末。當(dāng)味精溶于水或唾液時(shí)，它會快速電谷氨酸鹽離子是谷氨酸的陰離子，谷氨酸則是一種自然氨基酸。要留意的是假設(shè)在 100 以上的高溫中使用味精，經(jīng)科學(xué)家證明，味精100 0.32 的谷氨酸鈉生成焦谷氨酸鈉，對人體影響甚微。地使

8、用和存放。主要介紹任務(wù)內(nèi)容、工廠特點(diǎn)、產(chǎn)品等本設(shè)計(jì)是以精制淀粉純度為86%為原料進(jìn)展設(shè)計(jì)，使用一次噴射雙酶法為糖化工藝，以實(shí)際工作日 30 天計(jì)算，日產(chǎn)味精 60 噸。對全廠物料、熱量就行衡算，對糖化于設(shè)備布置圖的繪制。下面具體表述：任務(wù)內(nèi)容：5000 噸味精廠的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括設(shè)計(jì)方案，工藝計(jì)算，設(shè)備選型，本錢預(yù)算，廠的總平面設(shè)計(jì)，各車間設(shè)備布置圖及說明書。工廠特點(diǎn)：味精是人們的日常用品，由于味精生產(chǎn)沒有季節(jié)限制，所以工廠可30 天。工廠生產(chǎn)受環(huán)境和原料的限制比較大，所以選址要嚴(yán)格依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)展。味精特點(diǎn)：味精是谷氨酸的一種鈉鹽C5H8NO4Na ，為有鮮味的物質(zhì)，學(xué)名叫谷氨酸鈉，又

9、叫麩氨酸鈉，是氨基酸的一種，也是蛋白質(zhì)的最終分解產(chǎn)物。有固體會精和液體會精兩種。液體會精是未經(jīng)煉成顆粒的味精原液，飲食業(yè)中以用固體會精為常見。過化學(xué)合成制作。除含有谷氨酸鈉外還含有少量的食鹽，以含谷氨酸鈉的多少 (99%、95%、90%、80%)，分成各種規(guī)格。全國各地均有生產(chǎn)。據(jù)爭辯，味精可以增進(jìn)人們的有大量的谷氨酸，是人體所需要的一種氨基酸，96能被人體吸取，形成人體組織中的 正?；顒悠鹆己玫淖饔?。我國味精生產(chǎn)進(jìn)展?fàn)顩r：我國的味精生產(chǎn)，近十年來得到很大的進(jìn)展。1992年34 萬噸3，2022 71.4 10%速度遞增。目前，我國的味精總產(chǎn)量居世界第一位，但人均消費(fèi)水平仍舊較低，隨著我國人民

10、生活水平的提高，味精消費(fèi)量將會持續(xù)增長。按年人均消費(fèi)600克計(jì)算，估量每年需求72 糖蜜味精已成為世界味精生產(chǎn)進(jìn)展的主趨勢，并占據(jù)和壟斷了世界味精市場。第1章味精工廠糖化工藝淀粉質(zhì)原料蒸煮糖化的目的程，稱為糖化。糖化過程是淀粉酶或酸水解的作用，把淀粉糖化變成可發(fā)酵性糖。將淀粉質(zhì)原料進(jìn)展蒸煮的第一個(gè)目的就是；原料吸水后，借助于蒸煮時(shí)的高溫高壓作使酒精發(fā)酵能順當(dāng)進(jìn)展。設(shè)計(jì)方案確實(shí)定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

11、糖液質(zhì)量、收得率、耗能以及對粗淀粉原料的適應(yīng)狀況看，雙酶法最正確、酶酸法次之、酸解法最差。但雙酶法生產(chǎn)周期長，糖化設(shè)備較浩大。從糖漿的黏度來看，雙酶法最低、酸解法最高。雙酶法制糖工藝可依據(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)糖液質(zhì)量好而獲得廣泛的應(yīng)用5。所以本次設(shè)計(jì)承受一次噴射雙酶法。2.2 液化工藝條件的論證-1，4 -1，6 糖苷鍵， -1，4 -1，6 糖苷鍵3留在水解產(chǎn)物中。淀粉液化條件1202202原料來源的淀粉顆粒構(gòu)造不同，液化程度也不同，薯類淀粉比谷類淀粉易液化。pH值 pH 37時(shí)，酶活 pH 6.07.0 較穩(wěn)定。CaCl2 的濃度，提高酶 /

12、L。鈉離子對酶活力穩(wěn)定性也有作用，其0.01mol / L 左右。 pH pH 5.6時(shí)，即可避開在糖化過程中產(chǎn)生麥芽酮糖。工業(yè)生產(chǎn)上，為了加速淀粉液化速度，多承受較高溫度液化，例如8590或者更Ca2+Na+,使酶活力穩(wěn)定性提高。液化程度的把握淀粉經(jīng)液化后，分子量漸漸削減，黏度下降，流淌性增加，給糖化酶的作用供給了DE值低；而且淀粉的液化是在較高溫度下進(jìn)展的，液化時(shí)間加長，一局部因此必需把握液化進(jìn)展程度。淀粉液化的目的是為了給糖化酶的作用制造條件，而糖化酶水解糊精及低聚糖等分發(fā)酵工廠的生產(chǎn)閱歷，在正常液化條件下，把握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，

13、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)?？梢缘湟猴@色來把握。糖化工藝流程糖化工藝流程圖如以下圖 1.1 所示。淀粉乳淀粉乳調(diào)漿噴射液化高溫維持閃蒸調(diào)PH鹽酸或石灰水、碳酸鈉、酶降溫層流液化過濾過濾升溫滅酶糖化酶、調(diào)PH過濾過濾NaCO3圖 1.1一次噴射雙酶法制糖工藝流程圖淀粉的液化糊化淀粉液化的目的100 10 min 即可完成，然后降低溫度，供糖化用。淀粉液化的方法水解動力的不同：酸法、酶法、酸酶法、機(jī)械液化法工藝的不同：間歇式、半連續(xù)式、連續(xù)式設(shè)備的不同：管式、罐式、噴射式加酶方式的不同：一次加酶、兩次加酶、三次加酶本

14、設(shè)計(jì)糖化工段的主要工藝是連續(xù)操作，雙酶法。 3酶法液化連續(xù)操作體中或者在管道中都是保持流淌的狀態(tài)。以溶液中蛋白質(zhì)分散好，結(jié)團(tuán)好，料液過濾速度快，糖液透光率高。續(xù)糖化時(shí)間會縮短。雙酶法6改善了糖液的質(zhì)量，是目前最為抱負(fù)的制糖方法。雙酶法具有很多優(yōu)點(diǎn)：雙酶法是在酶的作用下進(jìn)展的，反響條件較溫存，不需要耐高溫高壓或而酸腐蝕的設(shè)備；酶作為催化劑的特點(diǎn)是專一性強(qiáng)，副反響少，故水解糖液顏色淺、無苦味、質(zhì)量高，有利于糖液的充分利用。但雙酶法反響時(shí)間較長，設(shè)備要求雙酶法制糖將漸漸取代酸解法制糖。-淀粉酶的作用后，遇碘呈色很快反響，如下表現(xiàn)：藍(lán)紫紅淺紅不顯色(即碘原色)8淀粉在糊化之前，-淀粉酶是難以直接進(jìn)入淀

15、粉顆粒內(nèi)部與淀粉分子發(fā)生作用的。pH 等又將最終影響淀粉的液化質(zhì)量。糖化酶：作用于淀粉的 l，4-糖苷鍵相結(jié)合，能從葡萄糖鍵的非復(fù)原性末端起將葡文明生產(chǎn)。糊化和糖化的把握本設(shè)計(jì)承受自動化設(shè)備對液化糖化過程進(jìn)展把握，主要把握回路有調(diào)漿罐溫度及pH 值把握、一次噴射溫度把握、糖化溫度把握。調(diào)漿罐定容可承受流量或液位測量方式;調(diào)漿罐溫度用進(jìn)入盤管的蒸汽量把握在 30 ；pH 值用純堿溶液把握在 4.2。這些系PID 把握，只要把握器參數(shù)調(diào)整適宜，都能滿足把握要求。制糖過程的另一個(gè)重要把握系統(tǒng)是糖化罐的溫度把握，要在整個(gè)糖化時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的溫度，以利于液化淀粉轉(zhuǎn)換成葡萄糖。由于糊化及糖化屬于原料處理階

16、段，所以衛(wèi)生及自動化要求可以相對低一些。第2章工藝計(jì)算味精生產(chǎn)糖化階段工藝流程淀粉漿預(yù)蒸糊化氣液分別真空冷卻糖化壓慮糖化的主要工藝參數(shù)糖化的主要工藝參數(shù)如下表 2-1 所示42-1 糖化的主要工藝參數(shù)液化來料DE 值：1519 %糖化前pH 值：加酶量：糖化溫度：糖化時(shí)間：糖化完畢pH 值：滅酶溫度：滅酶保溫時(shí)間：4.20.1100-300 u/g 淀粉58-60 60min 4.85.075-80 后30 min2.3 物料的計(jì)算糖化工段物料衡算如圖 2.1 所示。商品淀粉商品淀粉配料水液化酶CaCl2糖化酶30%糖液糖化工段濾渣蒸汽冷凝水及洗水量2.1 制糖工序物料衡算圖味精廠的總物料衡算

17、2-2所示。原料消耗的計(jì)算：中間產(chǎn)品：表2-2味精廠的總物料衡算主要原料為淀粉，其他原料有淀粉酶、糖化酶、尿素蒸煮醪、糖化醪、發(fā)酵醪量等。成品、副產(chǎn)品以及廢氣、廢水、廢渣等生產(chǎn)工藝承受雙酶法糖化、間接發(fā)酵和等電點(diǎn)結(jié)晶、流化床枯燥。主要工藝參數(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)2-3。表2-3味精主要工藝參數(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)生產(chǎn)規(guī)模t/a80000 t/a 味精生產(chǎn)方法雙酶法糖化間接發(fā)酵等電點(diǎn)結(jié)晶生產(chǎn)天數(shù)每年30 天味精日產(chǎn)量60t產(chǎn)品質(zhì)量味精純度99原料淀粉80，水份12淀粉酶8u/g 原料，糖化酶150u/g 原料尿素204.59kg/t 味精原料消耗的計(jì)算淀粉原料生產(chǎn)味精的總化學(xué)反響式為：C6105n+ n 2n C6

18、126發(fā)酵：C6H12O6NH31.5O2C5H9NO4CO23H2O1 1.6096 t-淀粉酶消耗量：應(yīng)用酶活力為2022 u/g 淀粉酶使淀粉液化，促進(jìn)糊化，可 原料計(jì)算。1.6096103 8 6.4384(kg)202220220 u/g150 u/g 原料，則糖化1.6096103 150 12.072(kg)20220尿素的用量：204.59kg/t味精蒸煮醪量的計(jì)算 80%11，5000 噸味精耗大米量為：50001.6096103/80%=1.006107 kg/a依據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，淀粉原料連續(xù)蒸煮的粉料加水比為 1：3，故粉漿量為：1.0061071+34.024107 kg/

19、a簡單。為簡便計(jì)算，可近似求解。蒸煮醪比熱容為 3.62 kJ/(K),水的比熱容為 4.18 kJ/(K),假定蒸煮醪的比熱容在整個(gè)蒸煮過程維持不變。1.經(jīng)蒸煮柱加熱后蒸煮醪量為：4.024107 3.62 (88 50)/2748.9 88 4.18+ 4.024107= 4.256107 kg/a2748.9蒸煮柱和后熟器加熱蒸汽的焓kJ/K)2.后熟器出來的蒸煮醪量為：4.024107 + 4.0241073.62(84 50)/2288.3 =4.24107 kg/a84下飽和蒸汽的汽化潛熱kJ/K)3.經(jīng)后熟器后的蒸煮醪為：4.24107 + 4.24 107 3.62 (115

20、84)/(2748.9 115 4.18)= 4.45107 kg/a式中115滅酶溫度 飽和蒸汽的焓kJ/K)4.經(jīng)汽液分別器后的蒸煮醪量：4.45107 + 4.45107 3.62 (115 104.3) / 2245=4.53107 kg/a式中下飽和蒸汽的汽化潛熱kJ/K)5.經(jīng)真空冷卻器后最終蒸煮醪液量為：4.53107+4.531073.62 (104.3 63) /2351=4.82107 kg/a式中2351真空冷卻溫度為63下的飽和蒸汽的汽化潛熱kJ/K)3章 相關(guān)設(shè)備的計(jì)算與選型蒸煮設(shè)備在我國發(fā)酵廠，將噴射加熱器與后熟器、糖化罐組成了連續(xù)蒸煮糖化流程，提高了蒸煮糖化使用了

21、儀表自動把握。本設(shè)計(jì)承受罐式連續(xù)蒸煮糖化。其特點(diǎn)為：承受噴射加熱器連續(xù)加熱，節(jié)約能耗；操作簡潔把握；設(shè)備構(gòu)造簡潔，為大中型工廠廣泛承受；。糊化設(shè)備。鍋體型式：由圓柱形鍋身，球形底或圓錐形底，和弧形頂蓋或錐形頂蓋1.5:12:158%60120為宜。0.30.6MPa9。1.5 /min。2050r/min34m/s。500mm。1/301/505。蝶閥。外露外表拋光，不應(yīng)有碰傷、劃傷痕跡。本設(shè)計(jì)承受 10 立方米的糊化鍋：V有效=V =10 0.6=6 m3總H=2D，圓錐角= 60，則：總錐高：h=D2tan2=1=VD2H D2h總 434= D2 2D D2 D4122tan30=D3

22、D3由于V =10 m3，D3224tan30所以10=D3 224tan30得：D=1.8 m 表3-1 型號JA7005-0Z有效容積m36直徑mmm主要材料重量kg糖化設(shè)備11180071Cr18Ni9Ti、T27000總高mm工作壓力主電動機(jī)功率kW 用途3600鍋內(nèi)常壓，夾層0.3Mpa75 千噸圓形味精糖化設(shè)備9、12/19 立方米的，但是要依據(jù)工廠的生3 立方米為宜，由于容積太小，不易保持糖化的溫度，太大則后冷卻較慢，簡潔引起雜菌污染。本設(shè)計(jì)承受 9 立方米的糖化鍋：有效V =V =9 0.87=7.83m有效H=2D，則：=V D2H=總4=D2 2D4= D32由于V= 9m3，所以9=D32得：D=1.79 m3-27。設(shè)備名稱設(shè)備型號主要技術(shù)參數(shù)配套動力kW設(shè)備重量(kg)表3-2糖化鍋選型表糖化鍋J47101-0Z有效容積：7.83 立方米，直徑：1790 mm，總高：3580 mm，加熱面積：6 平方米，主要材料：Cr18Ni9Ti735004全自動快開式壓濾機(jī)DRA15001.70(N-1)75mm，鋁板數(shù)量N，濾室容積1500 mm2nx +1985+2050+2840 mm/LWH，10 HP1.5 KW。車間設(shè)備數(shù)量5000m= 310=16.13 t1