年產6萬噸味精生產工藝的設計說明

......年產6萬噸味精生產工藝設計摘要味精是調味料的一種,主要成分為谷氨酸鈉。味精的主要作用是增加食品的鮮味,在中國菜里用的最多,也可用于湯和調味汁。味精,學名"谷氨酸鈉〔C5H8NO4Na"。谷氨酸是氨基酸的一種,成品為白色柱狀結晶體或結晶性粉末,是目前國內外廣泛使用的增鮮調味品之一。其主要成分為谷氨酸和食鹽。我們每天吃的食鹽用水沖淡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)代調味品,在我們的生活中用量很大。本設計為年產6萬噸味精的生產工藝,通過雙酶法、谷氨酸中糖發(fā)酵以及一次等電點提取工藝生產谷氨酸鈉。通過詳細了解味精生產中的原料預處理、發(fā)酵、提取部分的生產方法和生產流程,并根據(jù)實際情況來選擇發(fā)酵工段合適的生產流程,并對流程中的原料進行物料衡算及設備的選擇。最后,畫出發(fā)酵工段的工藝流程圖和平面布置圖。本設計的工藝流程為發(fā)酵預處理〔種子培養(yǎng)、原料預處理,制無菌空氣→發(fā)酵→等電點提取→中和制味精→濃縮結晶→精制分裝。該處理工藝具有工藝流程清晰、結構緊湊簡潔、運行容易控制等優(yōu)點。為味精生產的理想途徑,具有良好的經濟效益、環(huán)境效益和社會效益,在實際的生產生活中得到了大量的推廣應用。關鍵詞：味精,谷氨酸鈉,糖發(fā)酵,雙酶法,等電點提取..productivetechnologydesignedforthemonosodiumglutamatefactorywhichproduce60,000tonsperyear

AbstractMonosodiumglutamate<MSG>isthesodiumsaltofthenon-essentialaminoacidglutamicacid,whichisthefinalresolveproductfromprotein.Ifwedilutethesaltwith400timeswater,wecan’ttastesaltyanymore.Ifwedilutethesucrosewith200timeswater,wecan’ttastesweetnesstoo.Butevenif3000timeswater,Monosodiumglutamatestilltasteflavor.Monosodiumglutamateisamodernspicemadeoffoodbyusingmicrobialfermentation.This

productive

technology

designed

for

the

monosodium

glutamate

factory

which

produces

60,000

tons

per

yearbyDoubleEnzyme、Sugarfermentationinglutamicacidandanisoelectricpointofextractiontoproduceglutamicacid.Weknowthroughpretreatmentofrawmaterial、fermentation、extractiontolearnMonosodiumglutamate’sproductionmethodsandproductionprocess.Accordingtoitssituation,choosethewaytofermentationwhichsuitforproductionprocess.Atthesametimebalancethematerialandchoosetheequipment.Finallydrawoutthefermentationprocessflowdiagramandfloorplan.Thetechnologicalprocessofthisdesignis:Fermentationpretreatment〔Seeddevelopment；Pretreatmentofrawmaterials；Systemsterileair→fermentation→Isoelectric

pointof

extraction→neutralizationtoProductionofMSG→Concentrationcrystal→processingandrepacking.thisproductivetechnologydesignedhasmanytraits.Suchas,well-knitstructure,pithyquickcontrol,lastingattacked,lesssledgecapacity,anditsrunningandmanagementisuncomplicated.Keywords:MSG;DoubleEnzyme;Sugarfermentation;Isoelectric

pointof

extraction1前言1.1研究目的及意義通過運用專業(yè)知識和查閱相關資料,了解味精發(fā)酵的工藝流程,并掌握味精發(fā)酵過程中對發(fā)酵罐、種子罐、攪拌器和冷卻管等材料的選取及物料平衡的計算,并運用到實際的生產生活中。1.2研究目標和關鍵問題研究目標是理清味精發(fā)酵的流程工藝及生產工藝,關鍵問題是掌握如何對味精發(fā)酵過程中所涉及到的發(fā)酵罐、種子罐、攪拌器和冷卻管和材料進行選取以及物料平衡的計算。1.3產品現(xiàn)狀和研究內容本設計為年產6萬噸味精廠的生產工藝,通過雙酶法、谷氨酸中糖發(fā)酵以及一次等電點提取工藝生產谷氨酸鈉。了解味精生產中的原料預處理、發(fā)酵、提取部分的生產方法和生產流程,根據(jù)實際情況來選擇發(fā)酵工段合適的生產流程,并對流程中的原料進行物料衡算及設備的選擇。最后,畫出發(fā)酵工段的工藝流程圖和平面布置圖。2工藝流程選擇及說明2.1工程概況工廠概況一般的味精廠年產味精5～10萬噸,生產過程主要為：發(fā)酵預處理〔種子培養(yǎng)、原料預處理,制無菌空氣→發(fā)酵→等電點提取→中和制味精→濃縮結晶→精制分裝。味精生產廠家一般都設置了糖化車間、發(fā)酵車間、提取車間和精制車間作為主要生產車間。另外,為保障生產過程中對蒸汽的需求,同時還設置了動力車間,利用鍋爐燃燒產生蒸汽,并通過供氣管路輸送到各個生產需求部位,另外,工廠產生的大量生產廢水,必須經過相應處理之后方可排掉,因此,必須還有廢水處理車間。為保障全廠生產用水,還要設置供水站。所供的水經消毒、過濾系統(tǒng)處理,供水管路輸送到各個生產需求部位。理論依據(jù)1.生物工程工廠設計概論。[1]2.味精的相關資料。設計范圍本工程的設計范圍為：生產味精的量達到年產6萬噸左右的要求指導原則1．采用先進、合理、成熟可靠的處理工藝,并具有顯著的環(huán)境效益、社會效益和經濟效益。2.工藝設計與設備選型能夠在生產運行過程中具有較大的靈活性和調節(jié)余地、能適應水質、水量的變化,確保出水穩(wěn)定,達標排放。3.在運行過程中,便于操作管理,便于維修,節(jié)省人力、動力消耗和運行費用。2.2味精發(fā)酵工藝流程生產規(guī)模本課程設計中,味精的生產量量達到年產6萬噸左右。工藝流程的確定1.味精生產全過程可劃分為四個工藝階段：〔1原料的預處理及淀粉水解糖的制備；〔2種子擴大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵；〔3谷氨酸的提取；〔4谷氨酸制取味精及味精成品加工。2.與上述工藝階段相對應的味精生產工廠一般都設置了糖化車間、發(fā)酵車間、提取車間和精制車間作為主要生產車間。另外,為保障生產過程中對蒸汽的需求,同時還設置了動力車間,利用鍋爐燃燒產生蒸汽,并通過供氣管路輸送到各個生產需求部位。為保障全廠生產用水,還要設置供水站。所供的水經消毒、過濾系統(tǒng)處理,供水管路輸送到各個生產需求部位。對于廢水,應該進行一定的處理之后再排掉。生產工藝路線的確定通過上述分析比較,其工藝流程如圖2-1所示。斜面培養(yǎng)斜面培養(yǎng)搖瓶擴大培養(yǎng)種子罐擴大培養(yǎng)預處理水解過濾淀粉水解糖配料發(fā)酵空氣壓縮機冷卻氣液分離過濾除菌等電點調節(jié)沉淀離心粗谷氨酸溶解中和制味精母液離子交換處理粗谷氨酸溶液粗谷氨酸除鐵過濾脫色濃縮結晶離心小結晶干燥拌鹽粉碎粉狀味精大結晶干燥過濾成品味精圖2-1味精廠生產工藝[2]配料罐配料罐定容罐二級種子罐實消降溫二級種子培養(yǎng)消泡劑水無機鹽糖蜜玉米漿純生物素液氮消泡劑水無機鹽糖蜜玉米漿純生物素一級種子斜面無菌空氣發(fā)酵罐葡萄糖定容罐連消器維持罐換熱器消泡劑高濃度糖液液氨圖2-2谷氨酸發(fā)酵的工藝流程圖[3]2.3主要處理構筑物設計及選型主要設備見表2-2。表2-2主要設備一覽表位號設備名稱規(guī)格與型號材料備注F301-311發(fā)酵罐Φ5000×10000mmA3鋼專業(yè)設備F321-326二級種子罐Φ1400×2800mmA3鋼專業(yè)設備F331-336一級種子罐Φ400×800mmA3鋼專業(yè)設備R301-311發(fā)酵罐分過濾器Φ1200×1800mmA3鋼專業(yè)設備R321-326種子罐分過濾器Φ75×520mmA3鋼專業(yè)設備R331-336種子罐分過濾器Φ1200×1800mmA3鋼專業(yè)設備3工藝流程計算3.1味精廠計算與構筑物設計谷氨酸發(fā)酵的物料衡算⑴主要技術指標[4]指標名稱單位指標數(shù)生產規(guī)模t/a60000生產方法中糖發(fā)酵,一次等電點提取年生產天數(shù)d/a300產品日產量t/a200產品質量純度%99倒灌率%1.0發(fā)酵周期h48發(fā)酵初糖Kg/m3180淀粉糖化轉化率%98糖酸轉化率%50谷氨酸含量%90谷氨酸提取率%90味精對谷氨酸產率%112⑵主要原材料質量指標淀粉原料的含量為80%,含水14%⑶二級種子培養(yǎng)基〔g/L水解糖40,糖蜜20,尿素3.5,磷酸氫二鉀1.0,硫酸鎂0.6,玉米漿8,泡敵0.6,硫酸錳0.002,硫酸亞鐵0.002。⑷發(fā)酵培養(yǎng)基〔g/L水解糖180,糖蜜5,硫酸鎂0.6,氯化鉀0.8,磷酸氫二鈉0.2,硫酸亞鐵0.002,硫酸錳0.002,尿素〔總尿40,泡敵0.6,植物油1.0〔5接種量為2%〔6谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算首先計算生產1000kg純度為100%的味精需耗用的原材料以及其他物料量。⒈發(fā)酵液量設發(fā)酵液初糖和流加高濃糖最終發(fā)酵液總糖濃度為,則發(fā)酵液量為：式中180—發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度〔50%—糖酸轉化率90%—谷氨酸轉化率99%—除去倒罐率1%后的發(fā)酵成功率112%—味精對谷氨酸的精制產率⒉發(fā)酵液配制需水解糖量以純糖計算：⒊二級種液量⒋二級種子培養(yǎng)液所需水解糖量式中40—二級種液含糖量〔⒌生產1000kg味精需水解糖總量⒍耗用淀粉原料量理論上,100kg淀粉轉化生成葡萄糖量為111kg,故耗用淀粉量為：式中80%—淀粉原料含純淀粉量98%—淀粉糖化轉化率⒎尿素〔或液氨耗用量二級種液耗尿素量為發(fā)酵培養(yǎng)基耗尿量為故共耗尿量為⒏甘蔗糖蜜耗用量二級種液耗用糖蜜量為:發(fā)酵培養(yǎng)基耗糖蜜量為:合計耗糖蜜60.102kg⒐氯化鉀耗量⒑磷酸氫二鈉〔耗量⒒硫酸鎂〔用量⒓消泡劑〔泡敵耗用量13.植物油耗用量14.谷氨酸用量發(fā)酵液谷氨酸含量為:實際生產的谷氨酸〔提取率95%為：〔760000t/a味精廠發(fā)酵車間的物料衡算表物料名稱生產1t味精〔100%的物料量60000t/a味精生產的物料量每日物料量發(fā)酵液〔m3二級種液〔m3發(fā)酵水解用糖〔Kg二級種培養(yǎng)用糖〔Kg水解糖總量〔Kg淀粉〔Kg尿素〔或液氨糖蜜〔Kg氯化鉀〔Kg磷酸氫二鈉〔Kg硫酸鎂〔Kg泡敵〔Kg植物油〔Kg谷氨酸〔Kg4廢水處理味精生產過程中產生的廢水水質十分復雜,分為高濃度、中濃度和低濃度等不同水質的廢水。為了避免污染環(huán)境,必須對生產中產生的廢水進行相應處理之后方可排掉。生產中所用到的廢水處理方法很多,本文主要采用加壓生物氧化處理法來處理廢水。采用加壓生物氧化處理工藝處理味精廢水,與傳統(tǒng)的工藝相比,此法具有有機物、氨氮去除率高、容積負荷率大,占地面積小,運行管理方便等特點。味精廠廢水具有COD,,NH3-N濃度高,pH低等特點。由于其COD濃度太高,顯然不宜采用普通的好氧工藝處理；又因其濃度高,若采用厭氧工藝處理,則必須將原水中的大部分去除,這樣做一方面增加了操作難度,另一方面又將產生大量的固體廢物〔采用石灰沉淀法去除產生大量硫酸鈣。根據(jù)味精廢水的這些特點,在進行大量實驗的基礎上,選用了高效耗氧生物處理反應器〔HighPerformanceCompactReactor簡稱HCR結合生物接觸氧化池〔簡稱BCO對該廢水進行處理,工藝流程見圖4-1.初沉池HCR二沉池脫氣池中間池頂曝氣調節(jié)池進水→→→→→→←←初沉池HCR二沉池脫氣池中間池頂曝氣調節(jié)池進水↓出水回收蛋白質半框壓濾機BCO污泥濃縮池終沉池←←←←←出水回收蛋白質半框壓濾機BCO污泥濃縮池終沉池圖4-1味精廢水處理流程圖5工廠平面布置圖6結束語通過完成本次課程設計,使我們對生物工程設計的內容和步驟有了更進一步的了解,總體而言,本次課程設計達到了預期的目標,達到了指導老師的要求。這次課程設計使我們深刻地認識到:我們理工科的學生在做課程設計時所要求的嚴謹性,在熟練掌握專業(yè)知識的基礎上如何做到靈活運用.本次設計為年產6萬噸的味精廠生產工藝設計,是與我們的實際生活聯(lián)系緊密的一個課題,在重新熟悉課本和認真查閱資料的基礎上,并結合設計任務書的要求,我們對本設計味精廠的工藝流程提出了多種方案,在反復的討論比較下,最終確定了一個最優(yōu)方案。在此過程中,我們逐漸明白了如何運用專業(yè)知識去看待問題,分析問題和解決問題。在確定方案和工藝流程之后,我們就開始了相關物料平衡的計算和設備的選型,在馬文平老師的悉心指導和自己的計算之后,我們對谷氨酸發(fā)酵中所用到的一些構筑物有了更深的認識,雖然在設計過程中我們遇到了不少問題,但在馬老師的精心指導和自己的努力下,最終問題都一一得到解決,也使我們對味精生產流程有了一個更深的認識.這次的課程設計是對我們四年所學專業(yè)知識的一個綜合應用,是一次難得的學習機會,使我們受益匪淺.在本次課程設計中,我們對一些常用計算機軟件技術得到了熟悉和運用,特別是CAD和Word的使用,在以前的基礎上,能夠更加熟練地運用.因此,此課程設計對我們是一個很好的鍛煉,對味精發(fā)酵工程有了一個比較深入的了解,是比較成功的課程設計。本次課程設計是在馬文平老師的精心