畢業(yè)設(shè)計=年產(chǎn)2萬噸味精工藝設(shè)計

陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計PAGEV年產(chǎn)2萬噸味精工藝設(shè)計XXX（陜西理工學(xué)院化學(xué)學(xué)院化工專業(yè)061班，陜西漢中723001）指導(dǎo)教師：XXX[摘要]：本設(shè)計是年產(chǎn)2萬噸味精工藝設(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)菌進(jìn)行碳代謝、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)行工藝計算、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備選型，并繪制了等電罐結(jié)構(gòu)圖，發(fā)酵工序帶控制點(diǎn)圖，糖化工序圖，工廠平面布置圖。[關(guān)鍵詞]：味精；發(fā)酵；工藝設(shè)計

Annualproductioncapacityof20000tonsofmonosodiumglutamateprocessdesignWANGXiao-fei(Grade06,Class1,MajorofChemicalEngineeringandTechniqueCollegeofChemicalandenvironmentscienceofShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723001,ShaTutor:LIZhi-zhouAbstract：Thedesignisanannualoutputof20,000tonsofmonosodiumglutamateprocessdesign;Tohydrolysisofcornstarchasrawmaterialstogenerateglucose,glutamicacidproducingbacteriatousecarbonmetabolism,biosynthesisofglutamicacid,glutamicacidandalkalitoformasodiumglutamateorMSGisthemainprocess,*forprocesscalculation,materialbalancecalculation,heatbalancecalculation,equipmentselection,andmappedthestructureofisoelectrictank,fermentationprocesseswithcontrolpointmap,thefactoryfloorplan,saccharificationprocessmap.KeyWords：MSG,Fermentation,ProcessDesign目錄摘要 IAbstract II1.總論 11.1項(xiàng)目依據(jù) 11.1.1課題背景及味精概述 11.1.2味精產(chǎn)業(yè)概況 11.1.3味精需求現(xiàn)狀 21.2設(shè)計原則 21.3設(shè)計任務(wù) 31.4廠制概況 31.4.1工廠組織 31.4.2工作制度 31.4.3人員配備 31.5廠址選擇 31.5.1建廠依據(jù) 31.5.2指導(dǎo)方針 31.5.3選廠經(jīng)過 41.6環(huán)境保護(hù)劑廢物處理 42.工藝設(shè)計 62.1工藝流程設(shè)計 62.1.1工藝流程設(shè)計的重要性 62.1.2工藝流程設(shè)計的原則 62.1.3工藝流程設(shè)計 62.2玉米制備淀粉工藝 72.2.1濕法玉米淀粉制備工藝過程 72.2.2濕法玉米淀粉生產(chǎn)的主要設(shè)備 82.2.3玉米淀粉生產(chǎn)工藝技術(shù)指標(biāo) 82.3淀粉糖化工藝 92.3.1概述 92.3.2一次噴射雙酶法制糖工藝流程 92.3.3一次噴射雙酶法制糖工藝控制要點(diǎn) 92.4發(fā)酵工藝 102.5谷氨酸提取工藝 102.5.1概述 102.5.2谷氨酸發(fā)酵液的特征和主要成分 102.5.3等電點(diǎn)—離子交換法提取谷氨酸 112.6谷氨酸制造味精工藝 123.物料衡算 133.1生產(chǎn)過程的總物料衡算 133.1.1生產(chǎn)能力 133.1.2計算指標(biāo)（以淀粉質(zhì)為原料） 133.1.3物料衡算 133.1.4總物料衡算結(jié)果 143.2制糖工序的物料衡算 143.3發(fā)酵工序的物料衡算 153.4谷氨酸提取車間物料衡算 173.4.1中和等電工序 173.4.2離交工序 183.4.3提取車間物料衡算驗(yàn)算 183.5精制車間物料衡算 193.5.1中和脫色工序物料衡算 193.5.2精制（結(jié)晶）工序物料衡算 203.6精制生產(chǎn)過程物料衡算圖 204.熱量衡算 234.1液化工序熱量衡算 234.1.1液化加熱用蒸汽量 234.1.2液化液冷卻用水量 234.2糖化工序熱平衡說明 234.3連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算 234.3.1培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量 234.3.2培養(yǎng)液冷卻用水量 244.3.3發(fā)酵罐空罐滅菌用蒸汽量 244.3.4發(fā)酵過程產(chǎn)生的熱量及冷卻用水量 254.4谷氨酸提取工序冷量衡算 254.5谷氨酸鈉溶液濃縮結(jié)晶過程的熱量衡算 254.5.1熱平衡與計算蒸汽加熱量 264.5.2二次蒸汽冷凝所消耗循環(huán)冷卻水量 264.6干燥過程的熱量衡算 274.7溴化鋰制冷機(jī)所用蒸汽量 284.8生產(chǎn)過程耗用蒸汽衡算匯總 285.水平衡 295.1糖化工序用水量 295.2發(fā)酵配料及培養(yǎng)基滅菌后冷卻用水量 295.3發(fā)酵過程冷卻用水量 295.4谷氨酸提取工序冷卻用水量 295.5中和脫色工序用水量 295.6精制工序用水量 295.7動力工序用水量 295.8用水量匯總 296.主要設(shè)備選型及計算 316.1罐的選擇 316.1.1發(fā)酵罐 316.1.2種子罐 336.1.3離子交換柱 346.1.4尿素罐 366.1.5等電罐 366.1.6油罐 376.2泵的選擇 376.3空氣系統(tǒng)選擇 376.3.1流程選擇的原則 376.3.2空氣凈化設(shè)備流程 376.3.3具體設(shè)備要求 386.4容器、槽的選擇 396.5其他設(shè)備的選擇 396.6輔助設(shè)備選擇 407.全廠總平面設(shè)計 錯誤！未定義書簽。7.1總平面設(shè)計任務(wù)和步驟 447.1.1總平面設(shè)計任務(wù) 447.1.2工廠組織 447.2總平面布置評述 447.3工廠布置原則 457.4豎向布置原則 457.5設(shè)備布置的原則 467.6廠區(qū)管線布置原則 468.設(shè)計結(jié)果 478.1設(shè)計成果 478.2關(guān)鍵設(shè)備一覽圖 47總結(jié) 48致謝 49參考文獻(xiàn) 50附錄 51PAGE31.總論1.1項(xiàng)目依據(jù)1.1.1課題背景及味精概述味精生產(chǎn)方法概述味精生產(chǎn)方法一般有水解法、合成法、從甜菜廢糖蜜中提取及發(fā)酵法等。最早的生產(chǎn)方法是蛋白質(zhì)水解法。此方法要耗用大量的含蛋白質(zhì)的糧食，而且原料來源少，價格高，收率較低，生產(chǎn)周期長，濃鹽酸耗最大，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，勞動強(qiáng)度大，勞動條件差，成本高；但質(zhì)量好，收率較穩(wěn)定。甜菜廢糖蜜系綜合利用，但原料來源有地區(qū)局限性，同時設(shè)備龐大，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，產(chǎn)品是L—型。目前絕大部分生產(chǎn)方法已用發(fā)酵法代替。合成法優(yōu)點(diǎn)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℃當(dāng)今味精生產(chǎn)的主要方法為發(fā)酵法，此方法不僅原料來源廣闊，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30～50％等優(yōu)點(diǎn)。因此，發(fā)酵法是目前生產(chǎn)味精的主要方法[1]。味精的性質(zhì)：味精即谷氨酸鈉，是L-谷氨酸的單鈉鹽，又稱味素，學(xué)名α-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。分子結(jié)構(gòu)如下：味精和谷氨酸都有旋光性，有D-型及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)水解法及發(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)的谷氨酸為DL-型。味精的主要物理性質(zhì)：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；結(jié)晶系斜方晶系，柱狀八面體。軸角α=β=γ=90o，軸長a≠b≠c；密度粒子相對密度1.635，視相對密度0.80～0.83；溶解度及其他不溶于酒精、乙醚及丙酮等有機(jī)溶劑，易溶干水，比重為1.65；熔點(diǎn)為195℃；在120℃味精的主要化學(xué)性質(zhì)是：與酸作用，生成谷氨酸或谷氨酸鹽酸鹽；與堿作用，生成谷氨酸二鈉鹽，加酸后又生成單鈉鹽；長時間受熱會引起分子內(nèi)失去水生成焦谷氨酸鈉；水溶液中解離。1.1.2味精產(chǎn)業(yè)概況我國味精生產(chǎn)開始于1923年，至今已有80多年歷史。它經(jīng)歷了創(chuàng)建、轉(zhuǎn)換和發(fā)展三個階段。上海天廚味精廠最先用水解法生產(chǎn)味精。之后，1932年沈陽又開始用脫脂豆粕水解生產(chǎn)味精。但在解放前，我國味精工業(yè)像其它工業(yè)一樣，與國外技術(shù)與世隔絕，生產(chǎn)長期落后，瀕臨破產(chǎn)的狀態(tài)。直到1939年我國味精廠才有沈陽、天津和青島味精廠三大味精生產(chǎn)家。這些生產(chǎn)家大都以豆粕為原料，工藝采用水解法生產(chǎn)。以上為創(chuàng)建期。新中國成立后，味精生產(chǎn)如雨后春筍般的成長。1958年有關(guān)科研單位、院校和企業(yè)合作，進(jìn)行發(fā)酵法制谷氨酸的試驗(yàn)研究工作。1964年上海味精廠和有關(guān)科學(xué)研究單位協(xié)作，開始采用發(fā)酵法生產(chǎn)味精。特別是經(jīng)過無產(chǎn)階級文化大革命，味精生產(chǎn)迅速發(fā)展。目前全國大部分省(市)都有了味精生產(chǎn)，1967年全國味精產(chǎn)量為1965年產(chǎn)量的5倍。在發(fā)酵法生產(chǎn)得到了普遍應(yīng)用后，在生產(chǎn)用菌種、原材料、發(fā)酵工藝、回收提取、以及設(shè)備和自動控制等技術(shù)方面也都有不少改進(jìn)和發(fā)展。但發(fā)展是很不平衡的，距離先進(jìn)水平還有差距，需要不斷地努力。1970～1980年期間，北京等廠用醋酸原料生產(chǎn)味精，后因設(shè)備腐蝕等原因而停產(chǎn)；福建、廣東、廣西等省部分企業(yè)用甘蔗糖蜜生產(chǎn)味精。此階段為轉(zhuǎn)換階段。我國味精生產(chǎn)自80年代開始進(jìn)入高速發(fā)展階段。從量變發(fā)展到質(zhì)變，產(chǎn)量上獲得歷史性突破。1992年成為世界味精生產(chǎn)的第一大國，產(chǎn)量達(dá)34萬t。2000年我國味精年產(chǎn)量將近100萬t，占世界味精年產(chǎn)量的47﹪。我國味精產(chǎn)量不斷增加的同時，生產(chǎn)技術(shù)水平也不斷得到提高。據(jù)了解，現(xiàn)今我國味精生產(chǎn)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)比90年代初有了較大的進(jìn)步。味精生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了集約化經(jīng)營。90年代初，我國味精生產(chǎn)企業(yè)130家，年產(chǎn)量約30萬t。目前僅50家生產(chǎn)企業(yè)的年產(chǎn)量就達(dá)100多萬t。河北梅花味精集團(tuán)年產(chǎn)味精40萬t。河南蓮花味精集團(tuán)有限公司一家企業(yè)年產(chǎn)量就達(dá)30萬t，堪與國際上同類大企業(yè)比肩。1910年日本味之素公司用水解法生產(chǎn)谷氨酸。1936年美國從甜菜廢液(司蒂芬廢液)中提取谷氨酸。日本1956年開始用糖質(zhì)原料發(fā)酵法，1962年用合成法，1966年以醋酸為原料用發(fā)酵法生產(chǎn)味精。1977年，又改用糖蜜為原料發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸。國外味精生產(chǎn)主要分布在日本、東南亞和非洲等地區(qū)，其它歐美國家和地區(qū)的產(chǎn)量很小，大多依靠外部供給。1.1.3味精需求現(xiàn)狀1987年，聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織宣布，取消對味精的食用限量，作為一種增加食品風(fēng)味的調(diào)味料。味精不再需要評價其每日容許攝入量[2]。消費(fèi)者可以放心食用味精。國際味精需求市場分析在國際市場上，味精的消費(fèi)主要集中在日本、東南亞、非洲等地，最近幾年歐洲和南美洲等地的味精需求量也開始出現(xiàn)增長勢頭，國際市場對味精的需求也不斷增加，味精行業(yè)的發(fā)展平穩(wěn)向上。日本、韓國、東南亞等國家和地區(qū)人均味精消費(fèi)較高，如日本2007年人均年消費(fèi)味精1.53kg，香港為國內(nèi)味精需求市場的分析隨著我國人民生活水平的提高和膳食結(jié)構(gòu)的改變，以及對味精產(chǎn)品認(rèn)識的普遍提高，味精的需求量不斷增大，人均消費(fèi)水平逐年提高，華東、中南、東南、

西南、華南地區(qū)人均年消費(fèi)量已上升為1.0kg西北地區(qū)味精需求市場的分析過去由于西北地區(qū)人們的飲食習(xí)慣，人均年消費(fèi)水平不足0.1kg克,，隨著西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，東西部經(jīng)濟(jì)、文化的交流，飲食結(jié)構(gòu)日趨多樣化，人均年消費(fèi)也已增長到現(xiàn)在的人均0.5kg克左右?？偟膩砜矗覈叭澜绲奈毒M(fèi)量都在逐年增加。味精行業(yè)在食品工業(yè)中將占據(jù)重要的地位。1.2設(shè)計原則遵守國家法則，貫徹黨的基本建設(shè)方針，實(shí)事求是，因地制宜；合理利用國家資源和財產(chǎn)，最大限度的發(fā)揮硬件設(shè)施的內(nèi)在潛力，節(jié)約土地，減少投資，降低成本，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益；采用成熟的，先進(jìn)的工藝流程、設(shè)備，學(xué)習(xí)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，努力實(shí)現(xiàn)自動化、現(xiàn)代化，提高產(chǎn)品的科技含量，提高產(chǎn)品的國際競爭力；輕化工業(yè)產(chǎn)品批量小、品種多的特點(diǎn)，努力做到“一錢多用，一錢多能”，是本廠的宗旨；盡可能創(chuàng)造出良好的勞動環(huán)境，以利于勞動工人的身心健康。1.3設(shè)計任務(wù)味精廠的設(shè)計范圍：生產(chǎn)工藝及裝置的設(shè)計；各車間、輔助生產(chǎn)車間、生活服務(wù)、辦公設(shè)施等的建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計；總平面設(shè)計；三廢治理設(shè)計；熱能動力、供電照明、給排水、采暖通風(fēng)等設(shè)計。其中，味精生產(chǎn)的工藝流程布置及設(shè)計，主要設(shè)備的計算和選型為本次設(shè)計的主要內(nèi)容。此外，還根據(jù)實(shí)際要求畫出等電罐結(jié)構(gòu)圖，發(fā)酵工序帶控制點(diǎn)圖，工廠總平面布置圖，糖化工序圖等。1.4廠制概況1.4.1工廠組織本廠職工按工作性質(zhì)分為：生產(chǎn)性人員和非生產(chǎn)性人員。生產(chǎn)人員占全長職工的70％左右，非生產(chǎn)人員占全廠人員的30％左右。在非生產(chǎn)性人員中：50％為科研人員（兼職行政人員），6％為保安人員，10％為勤雜人員，其他的為34%。1.4.2工作制度法定假日和星期假日采用輪換倒班制度，連續(xù)工作制：工作日=365－設(shè)備維修日=365－45=320(天)1.4.3人員配備根據(jù)工廠不同部門的工作性質(zhì)要求，本工廠的人員配置見表1.1。表1.1勞動定員表序號部門管理人員技術(shù)人員生產(chǎn)人員輔助生產(chǎn)人員服務(wù)人員合計比例/%1主要生產(chǎn)部門1015600——62569.42輔助生產(chǎn)部門33—140—14616.23管理及服務(wù)部門5055——2413014.43.1管理部門5055——3108123.2服務(wù)部門————21222.44合計637360014024900—5各類人員所占比例/%78.166.715.52.7—1001.5廠址選擇1.5.1建廠依據(jù)工廠選址和生產(chǎn)規(guī)模決策是企業(yè)長期戰(zhàn)略決策的重要內(nèi)容，它關(guān)系到企業(yè)的近期投資和未來的生產(chǎn)運(yùn)作成本。根據(jù)各行業(yè)發(fā)展的需求，以及國際市場的需求，經(jīng)省政府及市政府有關(guān)部門的批準(zhǔn)，新建廠的廠址擬選在陜西省榆林市。新建廠的主要原料，經(jīng)上級主管部門的批準(zhǔn)，直接榆林市及其附近省市取原料，節(jié)省經(jīng)費(fèi)，并且能夠做到產(chǎn)品統(tǒng)一規(guī)格。1.5.2指導(dǎo)方針遵守國家的政策規(guī)定；符合城市規(guī)劃和工業(yè)布局；利于生產(chǎn)，便于生活；對環(huán)境不會造成威脅；合理利用資源；帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展；節(jié)約投資，留有余地。1.5.3選廠經(jīng)過廠址選擇是味精廠建設(shè)中的一個重要環(huán)節(jié)[3]，是一項(xiàng)政策性、技術(shù)性很強(qiáng)，牽涉范圍很廣，關(guān)系到工廠投產(chǎn)后生存與發(fā)展的綜合性工作。因此新建味精廠必須重視廠址選擇工作。選擇味精廠廠址的基本原則：廠址選擇必須符合國家工業(yè)布局和城市規(guī)劃的要求，遵守國家有關(guān)法律、法規(guī)。所選廠址要滿足生產(chǎn)需要，盡量不占或少占良田，節(jié)約用地，但要留有發(fā)展余地。廠址應(yīng)靠近水量充足、水質(zhì)良好的水源地。水質(zhì)應(yīng)符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和味精生產(chǎn)的要求。廠址應(yīng)盡可能靠近熱電供應(yīng)地，要有可靠的供應(yīng)保證。對于中小型味精廠應(yīng)盡可能利用社會熱電站的蒸汽熱電站，以減少新建工廠在熱力方面的投資，對于較大型味精廠應(yīng)考慮熱電聯(lián)產(chǎn)，建自備熱電站，合理利用能源，降低生產(chǎn)成本。廠址周圍應(yīng)有良好的衛(wèi)生環(huán)境，周邊空氣質(zhì)量良好，無污染源，以保證味精生產(chǎn)，尤其是發(fā)酵工序?qū)諝獾馁|(zhì)量要求。應(yīng)遠(yuǎn)離居民密集區(qū)、文物風(fēng)景區(qū)、機(jī)場以及散發(fā)大量粉塵和有害空氣的工廠、倉儲、堆場等區(qū)域。如不能遠(yuǎn)離有嚴(yán)重空氣污染區(qū)時，則應(yīng)位于其最大頻率風(fēng)向上風(fēng)側(cè)，或全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。廠址應(yīng)具滿足建設(shè)工程需要的過程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件。建廠廠址的基地應(yīng)該有較高的承載力和穩(wěn)定性，應(yīng)避免在地震斷層地區(qū)基本烈度為9度以上地區(qū)，易受洪水、泥石流、滑坡、土崩等危害的地區(qū)建廠。廠址應(yīng)有便利的交通運(yùn)輸條件，味精生產(chǎn)用原料、燃料及成品等物質(zhì)吞吐量較大，應(yīng)盡可能靠近原有的交通運(yùn)輸線路，如鐵路、公路、碼頭，以減少建設(shè)投資。廠址宜靠近原料、燃料基地及產(chǎn)品主要銷售地區(qū)，盡量縮短運(yùn)距。并靠近儲運(yùn)、機(jī)修、公用工程和生活設(shè)施等方面有良好基礎(chǔ)和協(xié)作條件的地區(qū)。廠址附近應(yīng)有生產(chǎn)污水、生活污水、廢渣等排放的可靠排除地，并應(yīng)保證新建工廠不給當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成不良影響和危害。1.6環(huán)境保護(hù)劑廢物處理現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展雖然創(chuàng)造了巨大的財富，使人類的環(huán)境又為它付出了巨大的代價。隨著世界特別是我國環(huán)境的明顯惡化，國民的環(huán)境保護(hù)意識逐步提高，人類從嚴(yán)酷的事實(shí)中提高了對人類活動與環(huán)境之間關(guān)系的認(rèn)識。為了防止環(huán)境質(zhì)量的進(jìn)一步惡化，為了我們自己，為了我們的子孫后代，必須保護(hù)環(huán)境。味精工廠主要產(chǎn)生的“三廢”及處理措施[4-5]：廢氣現(xiàn)有味精企業(yè)除少數(shù)由熱電站供給蒸汽外，多數(shù)企業(yè)自備鍋爐，其煙塵排放基本上可以達(dá)標(biāo)。主要通過加高煙囪高度和采用旋風(fēng)除塵器、電除塵和布袋除塵等干式除塵和麻石水膜濕式除塵的辦法來解決。生產(chǎn)中使用的工藝過程中產(chǎn)生HCl、H2S、NH3、H2SO3等氣體通過使設(shè)備密閉、脫硫措施及使用液體石蠟與空氣隔離等措施防止其逸出。廢渣味精企業(yè)的廢渣即鍋爐灰渣和回收的粉煤灰隨生產(chǎn)運(yùn)出廠外，其爐渣和粉煤灰可用于鋪路和作建筑保溫材料。有些工廠的大米渣、糖渣售出作飼料，灰渣可回收利用。噪聲味精生產(chǎn)主要噪聲來源于發(fā)酵罐、空壓機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)以及設(shè)有大功率的攪拌設(shè)備等，以發(fā)酵罐的噪聲最大。100m3發(fā)酵罐的噪聲達(dá)到70~80Db。廢水味精企業(yè)的廢水可分為高低濃度的有機(jī)廢水。其中，刷罐水、生活污水、蒸發(fā)冷水等是低濃度廢水。味精生產(chǎn)的主要污染物為高濃度有機(jī)廢水，為谷氨酸母液。20世紀(jì)80年代后，各廠采取多種措施解決污染問題，已取得諸如廢液生產(chǎn)復(fù)混合肥料、飼料酵母，通過濃縮—噴漿—干燥—造粒-包裝，變廢為寶，厭氧、曝氣處理廢水等成果。但就全國味精行業(yè)來看，問題相當(dāng)嚴(yán)重。進(jìn)入21世紀(jì)，很多味精企業(yè)已采取濃縮制肥的辦法，使高濃度廢水得到徹底根治，但還有部分企業(yè)沒有解決。此外每年還向環(huán)境排出大約400萬噸的低濃度廢水，可見排放的污染物負(fù)載量是十分驚人的。在國家環(huán)保法公布和味精工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)公布之后，企業(yè)今后通過清潔生產(chǎn)地管理和綜合治理，堅(jiān)決實(shí)行節(jié)能排放，堅(jiān)決使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，改善環(huán)境，促進(jìn)生產(chǎn)。味精行業(yè)對廢水治理展開較早并做了大量研發(fā)工作，提出不少治理方案。其中主要有：高濃度廢液濃縮制生物發(fā)酵肥法；廢液制取飼料酵母（SCP）法；厭氧—好氧二段生化法；生物轉(zhuǎn)盤法；氧化塘（溝）法等。很多方法已經(jīng)在生產(chǎn)中應(yīng)用并取得很好的效果。對污染源、廢水、廢氣、廢渣、噪音粉塵煙等的具體防止和處理方法主要依據(jù)《環(huán)境保護(hù)法》及相應(yīng)的可行性研究、環(huán)保報告和初審意見來確定。

2.工藝設(shè)計2.1工藝流程設(shè)計2.1.1工藝流程設(shè)計的重要性生產(chǎn)工藝流程設(shè)計是工藝設(shè)計的基礎(chǔ)，所涉及面很廣，是味精工廠設(shè)計的核心和重要部分。在設(shè)計中必須做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、成熟可靠；在保證產(chǎn)品質(zhì)量條件下，力求工藝流程簡化，生產(chǎn)管理方便；把各個生產(chǎn)過程按一定順序、要求組合起來，編制成工藝流程圖等來完成工藝流程設(shè)計。因?yàn)楣に嚵鞒淘O(shè)計的質(zhì)量直接決定車間的生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力、操作條件、安全生產(chǎn)、三廢治理、經(jīng)濟(jì)效益等一系列根本性問題。工藝流程設(shè)計圖是物料衡算、設(shè)備選型的基礎(chǔ)。從其他角度來說，工藝流程設(shè)計是定性分析工作階段，物料衡算是定量計算階段。一般來說，先定性后定量，所以，工藝流程設(shè)計是物料衡算的前提和基礎(chǔ)。2.1.2工藝流程設(shè)計的原則先進(jìn)性工藝流程的先進(jìn)性從兩個方面考慮：一方面是技術(shù)的先進(jìn)；一方面是經(jīng)濟(jì)上的合理。兩方面同等重要，缺一不可?？煽啃运O(shè)計的工藝流程必須可靠即經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)小試、中試，證明技術(shù)是成熟的，生產(chǎn)安全可靠，才可以設(shè)計選用。結(jié)合國情，因地制宜工藝流程的選擇從技術(shù)角度來說，應(yīng)盡量采用新工藝、新技術(shù)，單從具體情況考慮，并不必選擇國外的先進(jìn)的技術(shù)。因?yàn)閲獾募夹g(shù)往往價格較高，技術(shù)保密性強(qiáng)，實(shí)用價值不大。所以，結(jié)合實(shí)際，選擇自己易于掌握和改進(jìn)的技術(shù)要方便、實(shí)用。2.1.3工藝流程設(shè)計味精工藝流程圖2.1如下。圖2.1味精生產(chǎn)工藝流程圖2.2玉米制備淀粉工藝2.2.1濕法玉米淀粉制備工藝過程玉米在我國廣泛種植，產(chǎn)量高，與其他淀粉原料相比，具有易于儲存、工廠可以全年生產(chǎn)、不受季節(jié)限制、淀粉質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。因此玉米成為我國制造淀粉最重要的原料，玉米淀粉占我國淀粉總產(chǎn)量的90%以上，衛(wèi)生發(fā)酵行業(yè)需要的糖源大都來自玉米。玉米淀粉的制備分干法和濕法兩種[6]。所謂干法是指靠磨碎篩分風(fēng)選的方法，分出胚芽和纖維，而得到低脂肪的玉米粉。濕法是指“一浸二磨三分”，即將玉米溫水浸泡、粗磨、細(xì)磨，分離胚芽、纖維素和蛋白質(zhì)，而得到高純度的淀粉。一般為獲得高純度的玉米淀粉都采用封閉式濕法工藝進(jìn)行。封閉式流程只在最后的淀粉洗滌時用新水，其他用水工序都用工藝水，因此新水用量少，干物質(zhì)損失少，污染大為減輕。本設(shè)計采用濕法制備淀粉。濕法玉米淀粉生產(chǎn)工藝流程如圖3.1所示。圖2.2濕法玉米淀粉生產(chǎn)工藝流程圖1.玉米儲存玉米的儲存一般采取立筒倉或平倉。儲存玉米應(yīng)備有相應(yīng)的輸送設(shè)備，裝設(shè)測溫儀表，同時注意通風(fēng)、發(fā)熱、發(fā)霉、蟲害、防爆等問題，保證玉米質(zhì)量。2.玉米凈化玉米粒中混有砂石、鐵片、木片、塵土等雜物，在加工之前要先將其去除，常采用帶有吸塵（風(fēng)力）的振動篩、比重除石器、除塵器等去除大小雜質(zhì)，電磁分離機(jī)去除鐵片，然后將玉米采用水力輸送到浸泡罐，同時將灰分除去。水力輸送的速度為0.9~1.2m/s，玉米和輸送水的比例為1：（2.5~3.0），水溫35~40℃3.玉米浸泡玉米浸泡時亞硫酸濃度為0.15%~0.35%，浸泡溫度48~50℃4.破碎與胚芽分離浸泡的玉米經(jīng)齒輪磨破碎后，用泵送至一次旋液分離器，底流物經(jīng)曲篩慮去漿料，篩上物進(jìn)入二道齒輪磨。經(jīng)二次破碎的漿料泵入二次旋液分離器，分離出的漿料經(jīng)二次曲篩得到粗淀粉乳與一次曲篩分離出的淀粉乳混合。兩次旋液分離器分離的胚芽料液進(jìn)入胚芽分離器分離出胚芽，得到的稀漿料進(jìn)入細(xì)磨工序。進(jìn)入一次和二次旋液分離器的淀粉懸乳液濃度為7~9°Bé，壓力為0.45~0.55MPa，胚芽分離過程的物料溫度不低于35℃5.細(xì)磨二次旋流分離出的篩上物進(jìn)入沖擊磨（針磨）進(jìn)行細(xì)磨，最大限度地使與纖維素聯(lián)結(jié)的淀粉分離出來，細(xì)磨后的漿料進(jìn)入纖維素槽洗滌。6.纖維分離細(xì)磨后的漿料與洗滌纖維素水依次泵入六級壓力曲篩進(jìn)行逆流洗滌，纖維素從最后一級曲篩篩面排出，第一級曲篩篩下物為粗淀粉乳進(jìn)入淀粉分離工序。細(xì)磨后的漿料濃度為5~7°Bé，壓力曲篩進(jìn)料壓力為0.25~0.30MPa,洗滌用水溫度45℃，可溶物不超過1.5%，纖維素洗滌用水量（210~230L）/100kg7.淀粉蛋白質(zhì)分離粗淀粉乳經(jīng)除砂器、回轉(zhuǎn)過濾器，進(jìn)入分離麩質(zhì)和淀粉的主離心機(jī)，第一級旋流分離器頂流的澄清液作為主離心機(jī)的洗滌水。頂流分離出麩質(zhì)水，濃度為1%~2%，送濃縮分離機(jī)，底流為淀粉乳，濃度為19~20°Bé，送十二級旋流分離器進(jìn)行逆流洗滌。洗滌用新鮮水，水溫為40℃8.淀粉的脫水干燥洗滌后的淀粉乳可以用來直接制備淀粉糖，也可以經(jīng)自動刮刀離心機(jī)等進(jìn)行脫水，得到含水34%~38%的濕淀粉，再用氣流干燥機(jī)干燥后得到成品淀粉。2.2.2濕法玉米淀粉生產(chǎn)的主要設(shè)備濕法生產(chǎn)玉米淀粉的主要設(shè)備如表2.1所示。表2.1濕法生產(chǎn)玉米淀粉的主要設(shè)備工序主要設(shè)備玉米浸泡浸泡罐玉米破碎凸齒磨胚芽分離旋流分離器胚芽洗滌曲篩細(xì)磨針磨纖維分離壓力曲篩貨錐型離心篩淀粉與蛋白質(zhì)分離碟片分離機(jī)淀粉洗滌12級旋流分離器麩質(zhì)濃縮碟片分離機(jī)麩質(zhì)回收轉(zhuǎn)股式真空吸慮機(jī)或板框式壓濾機(jī)淀粉脫水臥式刮刀離心機(jī)淀粉干燥一級負(fù)壓或正壓二級氣流干燥機(jī)濕纖維胚芽干燥管束干燥機(jī)麩質(zhì)干燥氣流干燥機(jī)或管束干燥機(jī)2.2.3玉米淀粉生產(chǎn)工藝技術(shù)指標(biāo)計算依據(jù)a.年產(chǎn)2萬噸味精需商品淀粉3萬t，以年產(chǎn)商品淀粉（含水）3萬t為基準(zhǔn)進(jìn)行計算。b.玉米質(zhì)量含淀粉≥70%，碎玉米及雜質(zhì)≤3%，蛋白質(zhì)8%～11%，脂肪4%～6%，含水14%。主副產(chǎn)品產(chǎn)量。a.年產(chǎn)商品淀粉（含水14%）：3萬t。b.副產(chǎn)品（年產(chǎn)量）。蛋白粉（含蛋白質(zhì)60%，含水10%）：2680t；麩質(zhì)飼料（含蛋白質(zhì)21%，含水12%）：7430t；麩質(zhì)飼料由玉米漿2000t+玉米纖維4000t+胚芽油餅1430t組成；玉米米油：1248t。c.原料年耗用原料玉米（含水14%）：46722t；年耗用凈化玉米（含水14%）：45357t；年耗用干玉米：39007t。生產(chǎn)及輔助用水生產(chǎn)用水比列：玉米：輸送水=1：3；亞硫酸：玉米=（1.20～1.25）：1；胚芽洗滌水：玉米=1.2：1；纖維洗滌水：玉米=2.0：1；淀粉洗滌水（軟水）：玉米（干物）=2.5：1。由此可以看出，如全部用新水生產(chǎn)1t淀粉需用水10t以上，耗水量很大，年產(chǎn)1萬t淀粉，用水十幾萬t，排放污水也有近10萬t，環(huán)保壓力很大。2.3淀粉糖化工藝2.3.1概述將淀粉質(zhì)原料（如玉米、大米、小麥、木薯等淀粉）轉(zhuǎn)化為葡萄糖的過程稱作糖化工藝，其糖化液稱淀粉糖或淀粉水解糖。淀粉是由葡萄糖單元通過α-1，4和α-1，6糖苷鍵連接而成的多糖，α-1，4和α-1，6糖苷鍵在酸或酶的作用下會斷裂，形成葡萄糖單元。淀粉糖化按使用催化劑的不同可以分為酸解法、酶酸法和雙酶法三種。雙酶法生產(chǎn)的糖液產(chǎn)品質(zhì)量高，雜質(zhì)含量低而具有較大的優(yōu)勢，在味精行業(yè)已廣泛應(yīng)用，酸法和酶酸法已被企業(yè)淘汰。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)備的不同可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)量好而獲得了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計采用一次噴射雙酶法制糖工藝。2.3.2一次噴射雙酶法制糖工藝流程一次噴射雙酶法制糖工藝流程如下：酶、調(diào)pHNa2CO3↓↓淀粉乳→調(diào)漿→噴射液化→高溫維持→閃蒸→層流液化→降溫→糖化→升溫滅酶→過濾→糖液↑↓調(diào)pH（鹽酸或石灰水/Na2CO3）、酶糖渣→飼料2.3.3一次噴射雙酶法制糖工藝控制要點(diǎn)調(diào)漿配料：根據(jù)需要，將淀粉乳調(diào)節(jié)15~20°Bé（加自來水調(diào)節(jié)），用鹽酸或石灰水/Na2CO3調(diào)pH6.0~6.2。加入適量耐高溫α-淀粉酶（20000標(biāo)準(zhǔn)活力/mL），每噸干淀粉0.5~0.6L。糊化：將調(diào)好的淀粉乳，用泵送入水熱器，利用水熱器加熱至108~110℃（玉米淀粉在100~160℃高溫蒸煮下，才能正真溶解），然后進(jìn)入高溫維持罐（維持罐壓力0.08~0.10MPa），通過壓力維持把料液送入閃蒸罐，達(dá)到汽液分離，迅速降溫至98~99液化：料液經(jīng)閃蒸后溫度降至98~99℃，進(jìn)入層流罐保溫液化100~120min，液化結(jié)束后通過換熱器降溫至60~62糖化：液化液加鹽酸/H2SO4調(diào)pH4.2~4.4，糖化溫度（60±1）℃，加入糖化酶進(jìn)行糖化。高效糖化酶的加量按1.0~1.5kg/t干基物計（以10萬單位/mL為例），糖化時間36~40h，糖化結(jié)束用無水乙醇滴定檢查無白色為終點(diǎn)。用稀堿水調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)等電點(diǎn)至pH4.8~5.0，然后升溫至82~85℃滅酶，維持15min后降溫至65過濾：滅酶后的糖化液通過動力輸送到高位槽或直接上板框壓濾機(jī)壓濾，濾去蛋白質(zhì)、糖渣，糖液透光率達(dá)到90%以上（用721分光光度計測），糖液打入貯糖罐（保溫不低于60℃2.4發(fā)酵工藝以淀粉、大米水解糖為原料。利用發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸的基本要素是采用優(yōu)良的菌株和控制合適的環(huán)境條件。要使谷氨酸穩(wěn)定與高產(chǎn)，必須認(rèn)識與掌握谷氨酸生產(chǎn)菌活動的規(guī)律，根據(jù)混種性能和發(fā)酵特點(diǎn)，用發(fā)酵條件來控制過程中化學(xué)及生物反應(yīng)的方向和速度[7-8]。微生物本身有多種代謝途徑，當(dāng)條件及環(huán)境因素發(fā)生改變時。必然影響控制代謝有關(guān)的酶的合成及其活性，從而產(chǎn)生不同的發(fā)酵產(chǎn)物。谷氨酸發(fā)酵過程可分為三個階段，長菌階段，長菌型細(xì)胞向產(chǎn)菌型細(xì)胞的轉(zhuǎn)移階段與產(chǎn)酸階段。發(fā)酵條件的控制一般包括：發(fā)酵過程溫度的控制，pH控制，種齡和種量控制，泡沫控制，排氣CO2控制等。對溫度的控制，谷氨酸產(chǎn)菌的最適溫度為30～34℃，谷氨酸生產(chǎn)菌產(chǎn)生谷氨酸的最適溫度是35～37℃，谷氨酸發(fā)酵在不同階段的要求不同，需要分別加以控制。在正常情況下，為了保證足夠的氮源，滿足谷氨酸合成的需要，發(fā)酵前期控制pH為7.2左右，中期7.0～7.2，后期6.9～7.0，在將近放罐時，為了后續(xù)工段提起谷氨酸，pH6.5～6.8為好。對于種齡來說，一般一級種子種齡9～12h，二級種子種齡為7～8h，而種量在10%左右。在谷氨酸發(fā)酵中，由于通氣攪拌與菌體代謝產(chǎn)生的CO2而使培養(yǎng)液產(chǎn)生大量的泡沫，消除泡沫的方法可以是物理消泡，機(jī)械消泡和化學(xué)消泡等方法。對于CO2一般為10%左右，發(fā)酵開始4～5h，排氣中CO2迅速上升至10%以上，加大通風(fēng)量，以保持在10%，在發(fā)酵中期至后期通風(fēng)需下降，才能保持在10%左右。發(fā)酵工序：過濾的濾液冷卻到32℃，進(jìn)入發(fā)酵罐發(fā)酵，用冷卻水調(diào)溫，每隔12小時升溫1～2℃，當(dāng)發(fā)酵時間接近34h時，溫度升至37℃。加水使糖化液濃度為14%，發(fā)酵時間為34h2.5谷氨酸提取工藝2.5.1概述從發(fā)酵液中提取谷氨酸必須要了解谷氨酸理化特性和發(fā)酵液的主要成分及特征，以利用它們之間物性差異，達(dá)到分離和提純的目的[9]。從發(fā)酵液中分離谷氨酸的方法較多，有等電點(diǎn)法、離子交換法、等電點(diǎn)—離子交換法、連續(xù)等點(diǎn)—轉(zhuǎn)晶法、鋅鹽法、鈣鹽法、溶劑萃取法、電滲析法等。國內(nèi)味精生產(chǎn)廠采用的提取工藝主要是：等電點(diǎn)—離交法、連續(xù)等電—轉(zhuǎn)晶法、離子交換法等。谷氨酸的分離方法應(yīng)考慮工藝簡單，收率高，產(chǎn)品純度好，色澤低，操作安全，勞動強(qiáng)度小，設(shè)備簡單，各種原輔材料價格低廉，來源廣易，并應(yīng)考慮清潔生產(chǎn)等方面的原則。本設(shè)計采用等電點(diǎn)—離交法提取工藝。2.5.2谷氨酸發(fā)酵液的特征和主要成分特征：正常發(fā)酵液放罐時的pH為6.8～7.2，溫度在34～36℃，呈乳白色或淡黃色，有谷氨酸發(fā)酵的特殊氣味。發(fā)酵液中有3%～5%濕菌體，折干菌體為0.8%～1.2%左右。細(xì)菌的相對密度為1.04，其大小為（0.7～1.0）μm×（1.0～3.0）μm。菌體內(nèi)核酸（RNA）含量為7%～8%。谷氨酸發(fā)酵液中的菌體與其他膠體物質(zhì)均以懸浮狀存在，若把菌體在發(fā)酵液中視為一種膠體，它是屬于S－型親水性的。主要成分：谷氨酸含量10%～13%。濕菌體含量2%～5%。乳酸、琥珀酸等有機(jī)酸含量<0.8%。酮酸0.06%左右。殘?zhí)?.5%以下。銨離子0.6%～0.8%。核酸和核苷酸類物質(zhì)、腺嘌呤化合物0.02%～0.05%，尿嘧啶化合物0.01%～0.03%。殘留的陰陽離子微量。陰離子：SO42-、Cl-、PO43-；陽離子：K+、Na+、Ca2+等。有機(jī)色素少量。殘留的消泡劑和其他培養(yǎng)基雜質(zhì)。少量的谷氨酸類似物質(zhì)谷氨酰胺、焦谷氨酸等。其他氨基酸丙氨酸、絲氨酸、亮氨酸等，總量為0.7%～0.9%。2.5.3等電點(diǎn)—離子交換法提取谷氨酸原理：該方法是發(fā)酵液經(jīng)等電點(diǎn)法提取谷氨酸以后，再采用單柱或串柱法，將等電點(diǎn)母液通過離子交換樹脂進(jìn)行交換然后用氨水洗脫樹脂上的谷氨酸，收集高流分，將其酸化后調(diào)下批發(fā)酵液等電點(diǎn)，提取谷氨酸。工藝流程：工藝流程見圖2.3。圖2.3等電點(diǎn)—離子交換法提取谷氨酸工藝流程圖

2.6谷氨酸制造味精工藝從谷氨酸發(fā)酵液中提取的谷氨酸，加水溶解，用碳酸鈉或氫氧化鈉中和，經(jīng)脫色，除鐵、鈣、鎂等離子，再經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶、分離、干燥、篩選等單元操作，得到高純度的晶體或粉體味精，經(jīng)過包裝則成為商品味精。谷氨酸制造味精的生產(chǎn)工藝流程如圖2.4所示。圖2.4谷氨酸制造味精的生產(chǎn)工藝流程圖

3.物料衡算3.1生產(chǎn)過程的總物料衡算3.1.1生產(chǎn)能力年生產(chǎn)商品味精（99%）20000t，折算為100%味精為19800t/a。日生產(chǎn)商品味精（99%）：20000/320=62.5（t/d），折算為100%味精為62t/d。3.1.2計算指標(biāo)（以淀粉質(zhì)為原料）計算指標(biāo)[10]見表3.1。表3.1計算指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)淀粉糖化轉(zhuǎn)化率98.5%發(fā)酵產(chǎn)酸率（濃度）11%發(fā)酵對糖轉(zhuǎn)化率60%培養(yǎng)菌種耗糖為發(fā)酵耗糖的1.5%谷氨酸提取收率96%精制收率95%商品淀粉中淀粉含量86%發(fā)酵周期（含輔助時間）40h全年工作日320d3.1.3物料衡算1000kg純淀粉理論上產(chǎn)100%MSG量1000×1.11×81.7%×1.272＝1153.5kg式中81.7%——谷氨酸對糖的理論轉(zhuǎn)化率1.272——＝＝1.2721000kg純淀粉實(shí)際產(chǎn)100%MSG量1000×1.11×98.5%×60%×（100%－1.5%）×96%×95%×1.272＝749.6kg1000kg商品淀粉（含量86%的玉米淀粉）產(chǎn)100%MSG量749.6×86%＝644.7淀粉單耗①1t100%MSG消耗純淀粉量＝1.334t/t②1t100%MSG實(shí)耗商品淀粉量＝1.5511t/t③1t100%MSG理論上消耗純淀粉量＝0.8669t/t④1t100%MSG理論上消耗商品淀粉量＝1.008t/t總收率可按以下兩種方法計算①②淀粉利用率生產(chǎn)過程總損失100%－65%=35%原料及中間品計算①商品淀粉或淀粉乳用量：日產(chǎn)100%味精62t，單耗商品淀粉1.5511t，日耗商品淀粉量62×1.5511＝96.17t/d相當(dāng)日耗100%淀粉：96.17×86%＝82.7t/d如使用15.2°Bé，含淀粉30.113g/dL的淀粉乳，日耗量為82.7/30%=275.67m3/d（30.113g/dL≈②糖化液量：日產(chǎn)純糖量96.17×86%×1.11×98.5%＝90.43t/d只算為30%或34g；m3③發(fā)酵液量：發(fā)酵液中純谷氨酸量90.43×60%×（100%－1.5%）＝53.44t/d折算為谷氨酸11gm3/d485.82×1.07＝519.83t/d(1.07為發(fā)酵液相對密度)④提取谷氨酸量：產(chǎn)純谷氨酸53.44×96%＝51.3t/d折算為90%濕谷氨酸量51.3/90%＝57t/d3.1.4總物料衡算結(jié)果總物料衡算結(jié)果匯總見表3.2。表3.2總物料衡算結(jié)果（年產(chǎn)2萬t味精）原料規(guī)格玉米淀粉原料生產(chǎn)1t100%MSG日（耗）產(chǎn)量（t/d）玉米淀粉/t86%1.551196.17糖液/t30%4.862301.43谷氨酸/t90%0.919757味精/t100%1.0623.2制糖工序的物料衡算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1000×（1＋1.8）＝2800kg加水量為1800kg。粉漿干物質(zhì)濃度液化酶量使用耐高溫α-淀粉酶（液體，20000U/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。CaCl2量一般加量為干淀粉的0.15%，即1000kg干淀粉加CaCl21000×0.15%＝1.5kg糖化酶量一般加糖化酶量為120U/g干淀粉，如液體糖化酶為100000U/mL，則每1000kg干淀粉加糖化酶量1.2L糖化酶質(zhì)量約為1.5kg。糖液產(chǎn)量30%的糖液相對密度1.1321，相當(dāng)于1.1321×30%＝34g/dL3134/1.1321＝2768L過濾糖渣量濕渣（含水70%）10kg，折干渣量10×（1－70%）＝3kg生產(chǎn)過程進(jìn)入的蒸汽冷凝水及洗水量3134＋10－3.6－2800＝340.4kg衡算結(jié)果（年產(chǎn)2萬噸味精）根據(jù)總物料衡算，按日投入商品淀粉96.17t，物料衡算匯總見表3.3。表3.3制糖車間物料衡算匯總表項(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100096.1730%糖液3134300.86配料水1800172.8濾渣100.96液化酶0.60.0576CaCl21.50.144糖化酶1.50.144蒸汽冷凝水及洗水量340.432.68累計3144301.823144301.823.3發(fā)酵工序的物料衡算發(fā)酵培養(yǎng)基和用糖量1000kg商品淀粉，可產(chǎn)100%糖量1000×86%×1.11×98.5%＝940kg其中初始發(fā)酵定容用糖占53%，即940×53%＝498kg（100%糖）；流加補(bǔ)量用糖占47%，即940×47%＝442kg（100%糖）。初糖用30%的糖液配料：，即初糖配13g/dL，初定V＝，13g/dL糖液相對密度1.05，則3831×1.05＝4023kg流加補(bǔ)糖用60g/dL，737×1.223＝901kg發(fā)酵配料每噸商品淀粉產(chǎn)100%糖940kg，發(fā)酵配料用各種營養(yǎng)物比例見表3.4。表3.4發(fā)酵配料用各種營養(yǎng)物比例成分?jǐn)?shù)量（t）數(shù)量（kg）玉米漿（CSL）0.00282.8糖蜜0.00353.5MgSO4·7H2O0.00242.4KCl0.00555.5Na2HPO4·12H2O0.00717.1其他（生物素等）0.00070.7總計0.02222配料用水初始配料時培養(yǎng)基含糖量不低于20%，向30%的糖液中加水量為接種量發(fā)酵初定容3831L，種量為10%，即383L。種子液相對密度1.02，則383×1.02＝391kg在391kg種液中含有100%糖14kg（用30%糖液46.7kg）、玉米漿5.2kg、甘蔗糖蜜3.4kg、K2HPO40.68kg、蒸汽及水335.02kg連續(xù)滅菌過程進(jìn)入的蒸汽及補(bǔ)水量4023－1660－22－830－391＝1120kg發(fā)酵過程中加入99%液氨量1t商品淀粉產(chǎn)100%糖940kg，產(chǎn)100%谷氨酸940×60%×98.5%×96%＝533.3kg式中96%——谷氨酸提取收率一般發(fā)酵耗氨量為谷氨酸量的0.30，即：533.3×0.30＝160kg99%液氨在35℃相對密度為0.5874，160/0.5874＝加消泡劑量一般1t谷氨酸加消泡劑5kg，則消泡劑相對密度為0.8，2.7/0.8＝3.4L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940×60%×98.5%＝555.5kg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)生水分為以上合計產(chǎn)生水247.3kg。發(fā)酵過程從排風(fēng)帶走的水分進(jìn)風(fēng)25℃，相對濕度70%，水蒸氣分壓18mmHg（1mmHg=133.322Pa）；排風(fēng)32℃，相對濕度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＝1.01325×105

通風(fēng)比1:0.3，發(fā)酵液數(shù)量5000L，帶走水分量5000×0.3×60×32×1.157×0.001×0.011＝37kg式中60——60min32——發(fā)酵時間，h1.157——32℃時干空氣密度，kg/m發(fā)酵過程化驗(yàn)取樣、放罐殘留及其他損失約13kg。發(fā)酵終止時的數(shù)量1t商品淀粉，發(fā)酵終止時1660＋901＋22＋830＋1120＋391＋247.3＋160＋2.7＋119.6－37－13＝5403.6kg（30%糖）＋（補(bǔ)濃糖）＋（營養(yǎng)物）＋（配料水）＋（滅菌水）＋（種子）＋（反應(yīng)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——空消時耗用的蒸汽量發(fā)酵液相對密度1.07，5403.6/1.07＝5050L，每日產(chǎn)發(fā)酵液2514.4t，即2514.4/1.07＝2350m3衡算結(jié)果匯總年產(chǎn)2萬噸味精，日投商品淀粉（86%）96.17t，配料、連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序的物料衡算匯總見表3.5。表3.5配料、連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序物料衡算匯總表項(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1660159.6發(fā)酵液5403.6519.660g/L濃糖漿90186.6尾氣帶水373.56玉米漿2.80.27損失131.25糖蜜3.50.34無機(jī)鹽等15.71.51配料水83079.8滅菌進(jìn)入蒸汽及補(bǔ)水1120107.7種液39137.6反應(yīng)水247.323.8液氨16015.4消泡劑2.70.26空消蒸汽119.611.5累計5453.6524.55453.6524.53.4谷氨酸提取車間物料衡算采用等電-離交回收工藝（按1000kg商品淀粉相對應(yīng)量計算）。3.4.1中和等電工序發(fā)酵液數(shù)量5404kg；5050L。高流量為發(fā)酵液的45%，即2432kg。92.5%硫酸用量為純谷氨酸用量的90%，即533.3×90%＝480kg。等電液數(shù)量5404＋2432＝7836kg谷氨酸產(chǎn)量①分離前Glu量100%Glu量：5050×11（W/V）＝555.5kg②分離后Glu量100%Glu量：555.5×96%＝533.3kg90%Glu量：533.3/90%＝592.6kg加水量479kg。洗水量為90%Glu量的14.5%，即592.6×14.5%≈86kg。母液（上清液）數(shù)量7836＋479－592.6＋86＝7808kg物料衡算匯總根據(jù)以上計算，再乘以96.17（日投商品淀粉數(shù)量），即得出每日的物料量，匯總見表3.6。表3.6谷氨酸等電工序物料衡算匯總表項(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5404519.790%Glu592.657高流2432233.9母液7808750.9水56554.3累計8401807.9840180離交工序母液調(diào)pH用硫酸量1t商品淀粉相應(yīng)用92.5%硫酸480kg，其總調(diào)pH用酸量占66%，即480×66%＝317kg母液數(shù)量7808kg。調(diào)高流用硫酸量為總用酸量的34%，即480×34%＝163kg。洗脫液用99%液氨數(shù)量為純Glu的12%，即533.3×12%＝64kg。高流量2432kg。排出廢液量廢液中含Glu0.29g/dL，相對密度1.02。，即7655×1.02＝7808kg配洗脫液用水量7808＋2432－（317＋163＋64）－7808＝1888kg物料衡算匯總根據(jù)以上計算，匯總見表3.7。表3.7離交工序物料衡算匯總表項(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）母液7808750.9高流2432233.992.5%硫酸317＋163＝48046.2廢液780875199%液氨646.2洗脫液用水1888181.6累計10240984.9102409提取車間物料衡算驗(yàn)算以1t商品淀粉折純量860kg為基礎(chǔ)進(jìn)行驗(yàn)算。3.5精制車間物料衡算3.5.1中和脫色工序物料衡算谷氨酸數(shù)量100%Glu量：533.3kg，90%Glu量：593kg。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%NaOH0.272kg。533.3kg100%Glu需用30%液體離子膜堿量533.3×0.272/30%＝484kg30%NaOH相對密度1.328，484/1.328＝364L。粉末活性炭用量加活性炭量按純谷氨酸量的2.5%，533.3kg100%Glu需用活性炭量533.3×2.5%＝13.3kg中和脫色液數(shù)量要求濃度達(dá)到20°Bé，40g/dL。1696×1.16＝1967kg式中1.16——含40%MSG溶液的相對密度廢炭渣數(shù)量含水75%，則13.3/（1－75%）＝53kg用水量1967－593－484－13.3＋53＝930kg物料衡算匯總見表3.8。表3.8中和脫色工序物料衡算匯總表項(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%Glu59357中和脫色液1967189.17離子膜堿48446.5廢炭渣535.01活性炭13.31.28水93089.4累計2020194.182020精制（結(jié)晶）工序物料衡算中和脫色液（俗稱原液）數(shù)量1967kg，1696L，20°Bé，含MSG40g/dL。產(chǎn)MSG量精制收率95%，產(chǎn)100%MSG量533.3×1.272×95%＝644.4kg產(chǎn)母液量母液平均含MSG25533.3×1.272×（1－95%）/25＝136L136×1.1＝150kg（1.1為母液相對密度）蒸發(fā)結(jié)晶過程加水約為脫色液的10%，即200kg。MSG分離調(diào)水洗水量約為MSG產(chǎn)量的5%，即644.4×5%＝32kg。結(jié)晶過程蒸發(fā)水分1967－644.4－150＋200＋32＝1404.6kg物料衡算匯總見表3.9。表3.9精制工序物料衡算匯總表項(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1967189.2100%MSG644.462結(jié)晶過程加水20019.2母液15014.4分離調(diào)水洗水323蒸發(fā)水分1404.6135累計2199211.42199211.43.6精制生產(chǎn)過程物料衡算圖以投料1000kg商品淀粉（含量86%的玉米淀粉）為基準(zhǔn)，所得各部中間物料及其輔料量的衡算結(jié)果匯總見圖3.1；按年產(chǎn)2萬噸味精衡算結(jié)果（以日產(chǎn)量為基準(zhǔn)）匯總見圖3.2。圖3.1味精生產(chǎn)過程物料衡算圖（以1000kg商品淀粉為基準(zhǔn)）圖3.2味精生產(chǎn)過程物料衡算圖（年產(chǎn)2萬噸味精，以t/d為基準(zhǔn)）

4.熱量衡算4.1液化工序熱量衡算4.1.1液化加熱用蒸汽量淀粉漿量（G）根據(jù)物料衡算，日投商品淀粉96.17t/d，配30.7%的淀粉漿96.17/30.7＝313t/d，平均313/24＝13t/h淀粉漿比熱容（c）可按下式計算式中c——淀粉漿比熱容，kJ/（kg·℃）c0——淀粉質(zhì)比熱容，取1.55kJ/（kg·℃）X——淀粉質(zhì)干物質(zhì)含量，（30.7）%c水——水的比熱容，取4.186kJ/（kg·℃）蒸汽用量（D）式中：G——淀粉漿量，kg/hc——淀粉漿比熱容，kJ/（kg·℃）T1——淀粉漿初溫，（20＋273＝293K）T2——液化溫度，（110＋273＝383K）h1——加熱蒸汽熱焓，2748.5kJ/kg（0.4MPa，表壓）h2——加熱蒸汽凝結(jié)水熱焓，在383K時為461kJ/kg高峰量：1.7×1.15＝1.96t/h≈2t/h每日用蒸汽量：1.7×24＝40.8t/d4.1.2液化液冷卻用水量使用螺旋板換熱器，物料由95℃降為61使用循環(huán)水降溫，進(jìn)口溫度28℃，出口溫度52℃每日用冷卻水量：16.8×24＝403.2t/d需補(bǔ)充新鮮水量：16.8×3%＝0.5t/h4.2糖化工序熱平衡說明液化液61℃進(jìn)入糖化罐，在604.3連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算4.3.1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)0.8，720×0.8×0.11×0.96×0.95×1.272＝73.5t年產(chǎn)味精2萬噸，日產(chǎn)味精（100%）62t，發(fā)酵生產(chǎn)周期40h（發(fā)酵32h，輔助8h），需發(fā)酵罐臺數(shù)臺，取2臺每日投放罐次：2×24/40＝1.2罐次日運(yùn)轉(zhuǎn)：2×32/24＝1.6臺每罐發(fā)酵初始體積：720×55%＝396m3≈糖濃度13g/dL，滅菌前含糖20g/dL，其數(shù)量：m3密度1.05t/m3，260×1.05＝273t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每罐滅菌時間2h，物料流量：滅菌用蒸汽量：式中3.7——糖液的比熱容，kJ/（kg·℃）每日用蒸汽量：17.3×2×1.2＝41.52t/d，平均用蒸汽量：41.52/24＝1.73t/h；最大用汽量為3t/h。4.3.2培養(yǎng)液冷卻用水量120℃熱料通過與冷料熱交換，由120℃降至75℃，再用水冷卻至35℃；冷卻水由每日用水量：495×2×1.2＝1188t/d，平均用水量：1188/24＝49.5t/h；最大用水量為150t/h。使用發(fā)酵冷卻循環(huán)水。4.3.3發(fā)酵罐空罐滅菌用蒸汽量發(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式中2748.5——0.4MPa（表壓）蒸汽熱焓，kJ/kg535.4——0.15MPa，127℃每日用蒸汽量：2.9×1.2＝3.48t/d，平均用蒸汽量：3.48/24＝0.145t/h。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：D＝V式中ρ——加熱蒸汽的密度（kg/m3），1.39kg/發(fā)酵罐滅菌（0.15MPa，表壓）1h