毕业设计产2万吨味精工艺设计（可编辑） .doc

毕业设计年产2万吨味精工艺设计 年产2万吨味精工艺设计XXX陕西理工学院化学学院化工专业班陕西 汉中 723001指导教师XXX摘 要关键词 Annual production capacity of 20000 tonsof monosodium glutamate process design WANG Xiao-fei Grade06 Class 1 Major of Chemical Engineering and Technique College of Chemical and environment science of Shaanxi University of TechnologyHanzhong 723001Shaanxi Tutor LI Zhi-zhou AbstractThe design is an annual output of 20000 tons of monosodium glutamate process design To hydrolysis of corn starch as raw materials to generate glucose glutamic acid producing bacteria to use carbon metabolism biosynthesis of glutamic acid glutamic acid and alkali to form a sodium glutamate or MSG is the main processfor process calculation material balance calculationheat balance calculation equipment selectionand mapped the structure of isoelectric tank fermentation processes with control point map the factory floor plan saccharification process mapKey WordsMSG Fermentation Process Design 目 录IAbstractII1总 论111项目依据1111课题背景及味精概述1112味精产业概况1113味精需求现状212设计原则213设计任务314厂制概况3141工厂组织3142工作制度3143人员配备315厂址选择3151 建厂依据3152 指导方针3153 选厂经过416 环境保护剂废物处理42工艺设计621工艺流程设计6211 工艺流程设计的重要性6212 工艺流程设计的原则6213 工艺流程设计622玉米制备淀粉工艺7221湿法玉米淀粉制备工艺过程7222湿法玉米淀粉生产的主要设备8223玉米淀粉生产工艺技术指标823淀粉糖化工艺9231概述9232一次喷射双酶法制糖工艺流程9233一次喷射双酶法制糖工艺控制要点924发酵工艺1025谷氨酸提取工艺10251概述10252谷氨酸发酵液的特征和主要成分10253等电点离子交换法提取谷氨酸1126谷氨酸制造味精工艺123物料衡算1331生产过程的总物料衡算13311生产能力13312计算指标以淀粉质为原料13313物料衡算13314总物料衡算结果1432制糖工序的物料衡算1433发酵工序的物料衡算1534谷氨酸提取车间物料衡算17341中和等电工序17342离交工序18343提取车间物料衡算验算1835精制车间物料衡算19351中和脱色工序物料衡算19352精制结晶工序物料衡算2036精制生产过程物料衡算图204热量衡算2341液化工序热量衡算23411液化加热用蒸汽量23412液化液冷却用水量2342糖化工序热平衡说明2343连续灭菌和发酵工序热量衡算23431培养液连续灭菌用蒸汽量23432培养液冷却用水量24433发酵罐空罐灭菌用蒸汽量24434发酵过程产生的热量及冷却用水量2544谷氨酸提取工序冷量衡算2545谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程的热量衡算25451热平衡与计算蒸汽加热量26452二次蒸汽冷凝所消耗循环冷却水量2646干燥过程的热量衡算2747溴化锂制冷机所用蒸汽量2848生产过程耗用蒸汽衡算汇总285水平衡2951糖化工序用水量2952发酵配料及培养基灭菌后冷却用水量2953发酵过程冷却用水量2954谷氨酸提取工序冷却用水量2955中和脱色工序用水量2956精制工序用水量2957动力工序用水量2958用水量汇总296主要设备选型及计算3161罐的选择31611发酵罐31612种子罐33613离子交换柱34614尿素罐36615等电罐36616油罐3762泵的选择3763空气系统选择37631流程选择的原则37632空气净化设备流程37633具体设备要求3864容器槽的选择3965其他设备的选择3966辅助设备选择407全厂总平面设计错误未定义书签71总平面设计任务和步骤44711总平面设计任务44712工厂组织4472总平面布置评述4473工厂布置原则4574竖向布置原则4575设备布置的原则4676厂区管线布置原则468设计结果4781设计成果4782 关键设备一览图47总结48致谢49参考文献50附录511总 论11项目依据111课题背景及味精概述味精生产方法一般有水解法合成法从甜菜废糖蜜中提取发酵法最早的生产方法是蛋白质水解法此方法要耗用大量的含蛋白质的粮食而且原料来源少价格高收率较低生产周期长浓盐酸耗最大设备腐蚀严重劳动强度大劳动条件差成本高但质量好收率较稳定甜菜废糖蜜系综合利用但原料来源有地区局限性同时设备庞大生产工艺复杂产品是L型目前绝大部分生产方法已用发酵法代替合成法优点不用粮食采用石油废气但生产过程中需用高压 200大气压 高温 120以上 有毒 氯氰酸 易燃 溶剂 设备投资大 比发酵法高1倍以上生产工艺复杂危险等半成品消旋谷氨酸还要进行分割年产量少于5000t者不经济故生产上很少使用当今味精生产的主要方法为发酵法此方法不仅原料来源广阔可利用各种淀粉或野生物淀粉甘蔗糖蜜甜菜糖蜜石油化工产品醋酸乙醇等而且设备一般腐蚀性低劳动强度小可自动化连续化生产收率高成本比水解法低3050等优点因此发酵法是目前生产味精的主要方法1味精的性质味精即谷氨酸钠是L-谷氨酸的单钠盐又称味素学名-氨基戊二酸钠含有一分子的结晶水分子式为NaC5H8O4N·H2O分子量为18713分子结构如下 味精和谷氨酸都有旋光性有D-型及L-型二种光学异构体当D-型与L-型相等时发生消旋称为DL-型在动植物体中存在的谷氨酸都是L-型用蛋白质水解法及发酵法生产的谷氨酸钠也都是L-型而用化学合成法生产的谷氨酸为DL-型味精的主要物理性质性状 味精是无色至白色的柱状晶体或白色的结晶性粉末结晶系 斜方晶系柱状八面体轴角 90o轴长abc密度 粒子相对密度1635视相对密度080083溶解度及其他 不溶于酒精乙醚及丙酮等有机溶剂易溶干水比重为165熔点为195在120以上逐渐失去分子中的结晶水pH为70味精的主要化学性质是与酸作用生成谷氨酸或谷氨酸盐酸盐与碱作用生成谷氨酸二钠盐加酸后又生成单钠盐长时间受热会引起分子内失去水生成焦谷氨酸钠水溶液中解离112味精产业概况我国味精生产开始于1923年至今已有80多年历史它经历了创建转换和发展三个阶段上海天厨味精厂最先用水解法生产味精之后1932年沈阳又开始用脱脂豆粕水解生产味精但在解放前我国味精工业像其它工业一样与国外技术与世隔绝生产长期落后濒临破产的状态直到1939年我国味精厂才有沈阳天津和青岛味精厂三大味精生产家这些生产家大都以豆粕为原料工艺采用水解法生产以上为创建期新中国成立后味精生产如雨后春笋般的成长1958年有关科研单位院校和企业合作进行发酵法制谷氨酸的试验研究工作1964年上海味精厂和有关科学研究单位协作开始采用发酵法生产味精特别是经过无产阶级文化大革命味精生产迅速发展目前全国大部分省 市 都有了味精生产1967年全国味精产量为1965年产量的5倍在发酵法生产得到了普遍应用后在生产用菌种原材料发酵工艺回收提取以及设备和自动控制等技术方面也都有不少改进和发展但发展是很不平衡的距离先进水平还有差距需要不断地努力19701980年期间北京等厂用醋酸原料生产味精后因设备腐蚀等原因而停产福建广东广西等省部分企业用甘蔗糖蜜生产味精此阶段为转换阶段我国味精生产自80年代开始进入高速发展阶段从量变发展到质变产量上获得历史性突破1992年成为世界味精生产的第一大国产量达34万t2000年我国味精年产量将近100万t占世界味精年产量的47我国味精产量不断增加的同时生产技术水平也不断得到提高据了解现今我国味精生产的各项技术指标比90年代初有了较大的进步味精生产企业实现了集约化经营90年代初我国味精生产企业130家年产量约30万t目前仅50家生产企业的年产量就达100多万t河北梅花味精集团年产味精40万t河南莲花味精集团有限公司一家企业年产量就达30万t堪与国际上同类大企业比肩1910年日本味之素公司用水解法生产谷氨酸1936年美国从甜菜废液 司蒂芬废液 中提取谷氨酸日本1956年开始用糖质原料发酵法1962年用合成法1966年以醋酸为原料用发酵法生产味精1977年又改用糖蜜为原料发酵法生产谷氨酸国外味精生产主要分布在日本东南亚和非洲等地区其它欧美国家和地区的产量很小大多依靠外部供给113味精需求现状1987年联合国粮农组织和世界卫生组织宣布取消对味精的食用限量作为一种增加食品风味的调味料味精不再需要评价其每日容许摄入量2消费者可以放心食用味精国际味精需求市场分析在国际市场上味精的消费主要集中在日本东南亚非洲等地最近几年欧洲和南美洲等地的味精需求量也开始出现增长势头国际市场对味精的需求也不断增加味精行业的发展平稳向上日本韩国东南亚等国家和地区人均味精消费较高如日本2007年人均年消费味精153kg香港为13kg而我国仅为096kg国内味精需求市场的分析随着我国人民生活水平的提高和膳食结构的改变以及对味精产品认识的普遍提高味精的需求量不断增大人均消费水平逐年提高华东中南东南西南华南地区人均年消费量已上升为10kg左右就国内市场来讲味精的主要消费群体在城市城市居民年消费量占到总产量的70以上农村市场的发展潜力巨大随着农村人口收入的增加农民生活水平逐步提高膳食结构进一步改善农村市场对味精的需求量会逐步增加西北地区味精需求市场的分析过去由于西北地区人们的饮食习惯人均年消费水平不足01kg克随着西部地区经济的不断发展东西部经济文化的交流饮食结构日趋多样化人均年消费也已增长到现在的人均05kg克左右总的来看我国及全世界的味精消费量都在逐年增加味精行业在食品工业中将占据重要的地位12设计原则遵守国家法则贯彻党的基本建设方针实事求是因地制宜合理利用国家资源和财产最大限度的发挥硬件设施的内在潜力节约土地减少投资降低成本以获得最大的经济效益采用成熟的先进的工艺流程设备学习先进的生产技术努力实现自动化现代化提高产品的科技含量提高产品的国际竞争力轻化工业产品批量小品种多的特点努力做到一钱多用一钱多能是本厂的宗旨 尽可能创造出良好的劳动环境以利于劳动工人的身心健康13设计任务味精厂的设计范围生产工艺及装置的设计各车间辅助生产车间生活服务办公设施等的建筑结构设计总平面设计三废治理设计热能动力供电照明给排水采暖通风等设计其中味精生产的工艺流程布置及设计主要设备的计算和选型为本次设计的主要内容此外还根据实际要求画出等电罐结构图发酵工序带控制点图工厂总平面布置图糖化工序图等14厂制概况141工厂组织本厂职工按工作性质分为生产性人员和非生产性人员生产人员占全长职工的70左右非生产人员占全厂人员的30左右在非生产性人员中50为科研人员兼职行政人员6为保安人员10为勤杂人员其他的为34142工作制度法定假日和星期假日采用轮换倒班制度连续工作制工作日 365设备维修日 36545 320 天 143人员配备 根据工厂不同部门的工作性质要求本工厂的人员配置见表11表11 劳动定员表序号部门管理人员技术人员生产人员辅助生产人员服务人员合计比例1主要生产部门10156006256942辅助生产部门331401461623管理及服务部门50552413014431管理部门505531081232服务部门2122244合计6373600140249005各类人员所占比例7816671552710015厂址选择151 建厂依据工厂选址和生产规模决策是企业长期战略决策的重要内容它关系到企业的近期投资和未来的生产运作成本根据各行业发展的需求以及国际市场的需求经省政府及市政府有关部门的批准新建厂的厂址拟选在陕西省 新建厂的主要原料经上级主管部门的批准直接及其附近省市取原料节省经费并且能够做到产品统一规格152 指导方针 遵守国家的政策规定符合城市规划和工业布局利于生产便于生活对环境不会造成威胁合理利用资源带动当地经济发展节约投资留有余地153 选厂经过厂址选择是味精厂建设中的一个重要环节3是一项政策性技术性很强牵涉范围很广关系到工厂投产后生存与发展的综合性工作因此新建味精厂必须重视厂址选择工作选择味精厂厂址的基本原则厂址选择必须符合国家工业布局和城市规划的要求遵守国家有关法律法规所选厂址要满足生产需要尽量不占或少占良田节约用地要留有发展余地厂址应靠近水量充足水质良好的水源地水质应符合生活饮用水卫生标准和味精生产的要求厂址应尽可能靠近热电供应地要有可靠的供应保证对于中小型味精厂应尽可能利用社会热电站的蒸汽热电站以减少新建工厂在热力方面的投资对于较大型味精厂应考虑热电联产建自备热电站合理利用能源降低生产成本厂址周围应有良好的卫生环境周边空气质量良好无污染源以保证味精生产尤其是发酵工序对空气的质量要求应远离居民密集区文物风景区机场以及散发大量粉尘和有害空气的工厂仓储堆场等区域如不能远离有严重空气污染区时则应位于其最大频率风向上风侧或全年最小频率风向的下风侧厂址应具满足建设工程需要的过程地质条件和水文地质条件建厂厂址的基地应该有较高的承载力和稳定性应避免在地震断层地区基本烈度为9度以上地区易受洪水泥石流滑坡土崩等危害的地区建厂厂址应有便利的交通运输条件味精生产用原料燃料及成品等物质吞吐量较大应尽可能靠近原有的交通运输线路如铁路公路码头以减少建设投资厂址宜靠近原料燃料基地及产品主要销售地区尽量缩短运距并靠近储运机修公用工程和生活设施等方面有良好基础和协作条件的地区厂址附近应有生产污水生活污水废渣等排放的可靠排除地并应保证新建工厂不给当地环境造成不良影响和危害16 环境保护剂废物处理现代工业的发展虽然创造了巨大的财富使人类的环境又为它付出了巨大的代价随着世界特别是我国环境的明显恶化国民的环境保护意识逐步提高人类从严酷的事实中提高了对人类活动与环境之间关系的认识为了防止环境质量的进一步恶化为了我们自己为了我们的子孙后代必须保护环境味精工厂主要产生的三废及处理措施 4-5废气现有味精企业除少数由热电站供给蒸汽外多数企业自备锅炉其烟尘排放基本上可以达标主要通过加高烟囱高度和采用旋风除尘器电除尘和布袋除尘等干式除尘和麻石水膜湿式除尘的办法来解决生产中使用的工艺过程中产生HClH2SNH3H2SO3等气体通过使设备密闭脱硫措施及使用液体石蜡与空气隔离等措施防止其逸出废渣味精企业的废渣即锅炉灰渣和回收的粉煤灰随生产运出厂外其炉渣和粉煤灰可用于铺路和作建筑保温材料有些工厂的大米渣糖渣售出作饲料灰渣可回收利用噪声味精生产主要噪声来源于发酵罐空压机鼓风机引风机以及设有大功率的搅拌设备等以发酵罐的噪声最大100 m3发酵罐的噪声达到7080Db废水味精企业的废水可分为高低浓度的有机废水其中刷罐水生活污水蒸发冷水等是低浓度废水味精生产的主要污染物为高浓度有机废水为谷氨酸母液20世纪80年代后各厂采取多种措施解决污染问题已取得诸如废液生产复混合肥料饲料酵母通过浓缩喷浆干燥造粒-包装变废为宝厌氧曝气处理废水等成果但就全国味精行业来看问题相当严重进入21世纪很多味精企业已采取浓缩制肥的办法使高浓度废水得到彻底根治但还有部分企业没有解决此外每年还向环境排出大约400万吨的低浓度废水可见排放的污染物负载量是十分惊人的在国家环保法公布和味精工业污染物排放标准公布之后企业今后通过清洁生产地管理和综合治理坚决实行节能排放坚决使废水达到排放标准改善环境促进生产味精行业对废水治理展开较早并做了大量研发工作提出不少治理方案其中主要有高浓度废液浓缩制生物发酵肥法废液制取饲料酵母SCP法厌氧好氧二段生化法生物转盘法氧化塘沟法等很多方法已经在生产中应用并取得很好的效果对污染源废水废气废渣噪音粉尘烟等的具体防止和处理方法主要依据环境保护法及相应的可行性研究环保报告和初审意见来确定2工艺设计21工艺流程设计211 工艺流程设计的重要性生产工艺流程设计是工艺设计的基础所涉及面很广是味精工厂设计的核心和重要部分在设计中必须做到技术先进经济合理成熟可靠在保证产品质量条件下力求工艺流程简化生产管理方便把各个生产过程按一定顺序要求组合起来编制成工艺流程图等来完成工艺流程设计因为工艺流程设计的质量直接决定车间的生产产品质量生产能力操作条件安全生产三废治理经济效益等一系列根本性问题工艺流程设计图是物料衡算设备选型的基础从其他角度来说工艺流程设计是定性分析工作阶段物料衡算是定量计算阶段一般来说先定性后定量所以工艺流程设计是物料衡算的前提和基础212 工艺流程设计的原则先进性工艺流程的先进性从两个方面考虑一方面是技术的先进一方面是经济上的合理两方面同等重要缺一不可可靠性所设计的工艺流程必须可靠即经过实验室工业小试中试证明技术是成熟的生产安全可靠才可以设计选用结合国情因地制宜工艺流程的选择从技术角度来说应尽量采用新工艺新技术单从具体情况考虑并不必选择国外的先进的技术因为国外的技术往往价格较高技术保密性强实用价值不大所以结合实际选择自己易于掌握和改进的技术要方便实用213 工艺流程设计味精工艺流程图21如下图21 味精生产流程图玉米制备淀粉工艺玉米在我国广泛种植产量高与其他淀粉原料相比具有易于储存可以全年生产不受季节限制淀粉质量高等优点因此玉米成为我国制造淀粉最重要的原料玉米淀粉占我国淀粉总产量的90以上卫生发酵行业的糖源大都来自玉米玉米淀粉的制备分干法和湿法两种6所谓干法是指一浸二磨三分即将玉米温水浸泡粗磨细磨分离胚芽纤维素和蛋白质而得到高纯度的淀粉一般为获得高纯度的玉米淀粉都采用封闭式湿法工艺进行封闭式流程只在最后的淀粉洗涤时用新水其他用水工序都用工艺水因此新水用量少干物质损失少污染本设计采用湿法制备淀粉湿法玉米淀粉生产工艺流程如图31所示 图 湿法玉米淀粉生产工艺流程图°Bé压力为045055MPa胚芽分离过程的物料温度不低于355细磨二次旋流分离出的筛上物进入冲击磨针磨进行细磨最大限度地使与纤维素联结的淀粉分离出来细磨后的浆料进入纤维素槽洗涤6纤维分离细磨后的浆料与洗涤纤维素水依次泵入六级压力曲筛进行逆流洗涤纤维素从最后一级曲筛筛面排出第一级曲筛筛下物为粗淀粉乳进入淀粉分离工序细磨后的浆料浓度为57°Bé压力曲筛进料压力为025030MPa洗涤用水温度45可溶物不超过15纤维素洗涤用水量210230L100kg干玉米7淀粉蛋白质分离粗淀粉乳经除砂器回转过滤器进入分离麸质和淀粉的主离心机第一级旋流分离器顶流的澄清液作为主离心机的洗涤水顶流分离出麸质水浓度为12送浓缩分离机底流为淀粉乳浓度为1920°Bé送十二级旋流分离器进行逆流洗涤洗涤用新鲜水水温为40经十二级旋流分离器洗涤后的淀粉含水60蛋白质含量低于0358淀粉的脱水干燥洗涤后的淀粉乳可以用来直接制备淀粉糖也可以经自动刮刀离心机等进行脱水得到含水3438的湿淀粉再用气流干燥机干燥后得到成品淀粉222湿法玉米淀粉生产的主要设备湿法生产玉米淀粉的主要设备如表21所示表 湿法生产玉米淀粉的主要设备工序主要设备玉米浸泡浸泡罐玉米破碎凸齿磨胚芽分离旋流分离器胚芽洗涤曲筛细磨针磨纤维分离压力曲筛货锥型离心筛淀粉与蛋白质分离碟片分离机淀粉洗涤12级旋流分离器麸质浓缩碟片分离机麸质回收转股式真空吸虑机或板框式压滤机淀粉脱水卧式刮刀离心机淀粉干燥一级负压或正压二级气流干燥机湿纤维胚芽干燥管束干燥机麸质干燥气流干燥机或管束干燥机计算依据a年产万吨味精需商品淀粉万t以年产商品淀粉含水万t为基准进行计算b玉米质量含淀粉70碎米及杂质3蛋白质811脂肪46含水1主副产品产量a年产商品淀粉含水1万tb副产品年产量蛋白粉含蛋白质60含水10t麸质饲料含蛋白质21含水12t麸质饲料由玉米浆000t玉米纤维000t胚芽油饼t组成 玉米米油tc原料年耗用原料玉米含水1t年耗用净化玉米含水1 t年耗用玉米t生产及辅助用水生产用水比列玉米输送水 1亚硫酸玉米 111胚芽洗涤水玉米 11纤维洗涤水玉米 201淀粉洗涤水软水玉米干物 21由此可以看出如全部用新水生产1t淀粉需用水10t以上耗水量很大年产1万t淀粉用水十几万t排放污水也有近10万t环保压力很大淀粉糖化工艺淀粉是由葡萄糖单元通过14和16糖苷键连接而成的多糖14和16糖苷键在酸或酶的作用下会断裂形成葡萄糖单元淀粉糖化按使用催化剂的不同可以分为酸解法酶酸法和双酶法三种双酶法生产糖液产品质量高杂质含量低而具有大的优势在味精行业已广泛应用酸法和酶酸法已被企业淘汰°Bé加自来水调节用盐酸或石灰水 Na2CO3调pH6062加入适量耐高温-淀粉酶20000标准活力mL每吨干淀粉0506L糊化将调好的淀粉乳用泵送入水热器利用水热器加热至108110玉米淀粉在100160高温蒸煮下才能正真溶解然后进入高温维持罐维持罐压力008010MPa通过压力维持把料液送入闪蒸罐达到汽液分离迅速降温至9899以下通过高温维持温度混合均匀淀粉颗粒充分润胀初步水解淀粉降低料液的黏度达到理想的糊化效果同时通过减压打开淀粉分子的网状结构温度降至酶的最佳温度反应区间以利于酶的进一步作用液化料液经闪蒸后温度降至9899进入层流罐保温液化100120min液化结束后通过换热器降温至6062进入糖化罐糖化液化液加盐酸H2SO4调pH4244糖化温度60±1加入糖化酶进行糖化高效糖化酶的加量按1015kgt干基物计以10万单位mL为例糖化时间3640h糖化结束用无水乙醇滴定检查无白色为终点用稀碱水调节蛋白质等电点至pH4850然后升温至8285灭酶维持15min后降温至65过滤灭酶后的糖化液通过动力输送到高位槽或直接上板框压滤机压滤滤去蛋白质糖渣糖液透光率达到90以上用721分光光度计测糖液打入贮糖罐保温不低于60供发酵用过滤压力先低后高最高不超过025MPa24发酵工艺以淀粉大米水解糖为原料利用发酵法生产谷氨酸的基本要素是采用优良的菌株和控制合适的环境条件要使谷氨酸稳定与高产必须认识与掌握谷氨酸生产菌活动的规律根据混种性能和发酵特点用发酵条件来控制过程中化学及生物反应的方向和速度7-8微生物本身有多种代谢途径当条件及环境因素发生改变时必然影响控制代谢有关的酶的合成及其活性从而产生不同的发酵产物谷氨酸发酵过程可分为三个阶段长菌阶段长菌型细胞向产菌型细胞的转移阶段与产酸阶段发酵条件的控制一般包括发酵过程温度的控制pH控制种龄和种量控制泡沫控制排气CO2制等对温度的控制谷氨酸产菌的最适温度为3034谷氨酸生产菌产生谷氨酸的最适温度是3537谷氨酸发酵在不同阶段的要求不同需要分别加以控制在正常情况下为了保证足够的氮源满足谷氨酸合成的需要发酵前期控制pH为72左右中期7072后期6970在将近放罐时为了后续工段提起谷氨酸pH6568为好对于种龄来说一般一级种子种龄912h二级种子种龄为78h而种量在10左右在谷氨酸发酵中由于通气搅拌与菌体代谢产生的CO2而使培养液产生量的泡沫消除泡沫的方法可以是物理消泡机械消泡和化学消泡等方法对于CO2一般为10左右发酵开始45h排气中CO2迅速上升至10以上加大通风量以保持在10在发酵中期至后期通风需下降才能保持在10左右发酵工序过滤的滤液冷却到32进入发酵罐发酵用冷却水调温每隔12小时升温12当发酵时间接近34h时温度升至37加水使糖化液浓度为14发酵时间为34h发酵菌种的产酸量与葡萄糖量之比为50发酵完的料液进行离心分离后进入谷氨酸提取工序这一工序中包括传热离心分离谷氨酸提取工艺1概述从发酵液中提取谷氨酸必须要了解谷氨酸理化特性和发酵液的主要成分特征以利用它们之间物性差异达到分离和的目的9国内味精厂采用的提取工艺主要是等电点离交法连续等电转晶法离子交换法等等电点离交法252谷氨酸发酵液特征主要成分特征正常发酵液放罐时的pH为6872温度在3436呈乳白色或淡黄色有谷氨酸发酵的特殊气味发酵液中有35湿菌体折干菌体0812左右104其大小为0710m×1030m菌体内核酸RNA含量为78谷氨酸发酵液中的菌体与其他胶体物质均悬浮存在若把菌体在发酵液中为一种胶体它是属于型亲水性的主要成分谷氨酸含量1013湿菌体含量25乳酸琥珀酸等有机酸含量08酮酸006左右残糖05以下铵离子0608核酸和核苷酸类物质腺嘌呤化合物002005 尿嘧啶化合物001003 残留的阴阳离子微量阴离子SO42- Cl-PO43-阳离子KNaCa2等有机色素少量残留的消泡剂和其他培养基杂质少量的谷氨酸类似物质谷氨酰胺焦谷氨酸等其他氨基酸 丙氨酸丝氨酸亮氨酸等总量为0709工艺流程工艺流程见图23图23 等电点离子交换法提取谷氨酸工艺流程图 26谷氨酸制造味精工艺从谷氨酸发酵液中提取的谷氨酸加水溶解用碳酸钠或氢氧化钠中和经脱色除铁钙镁等离子再经蒸发结晶分离干燥筛选等单元操作得到高纯度的晶体或粉味精图 谷氨酸制造味精的生产工艺流程图3物料衡算31生产过程的总物料衡算311生产能力年生产商品味精9920000t折算为100味精为19800ta日生产商品味精9920000320 625td折算为100味精为62td312计算指标以淀粉质为原料计算指标10见表31表31 计算指标项目指标淀粉糖化转化率985发酵产酸率浓度11发酵对糖转化率60培养菌种耗糖为发酵耗糖的15谷氨酸提取收率96精制收率95商品淀粉中淀粉含量86发酵周期含辅助时间40h全年工作日320d313物料衡算1000kg纯淀粉理论上产100MSG量1000×111×817×127211535kg式中817谷氨酸对糖的理论转化率127212721000kg纯淀粉实际产100MSG量1000×111×985×60×10015×96×95×12727496kg1000kg商品淀粉含量86的玉米淀粉产100 MSG量7496×866447 kg淀粉单耗1t100MSG消耗纯淀粉量1334tt1t100MSG实耗商品淀粉量15511 tt1t100MSG理论上消耗纯淀粉量08669 tt1t100MSG理论上消耗商品淀粉量1008 tt总收率 可按以下两种方法计算 淀粉利用率 生产过程总损失10065 35原料及中间品计算商品淀粉或淀粉乳用量日产100味精62t单耗商品淀粉15511t日耗商品淀粉量62×155119617td相当日耗100淀粉 9617×86827 td如使用152°Bé含淀粉30113gdL的淀粉乳日耗量为82730 27567m3d30113gdL30糖化液量日产纯糖量9617×86×111×9859043 td只算为30或34gdL的糖液 m3发酵液量发酵液中纯谷氨酸量9043×60×100155344 td折算为谷氨酸11gdL的发酵液量 m3d48582×10751983 td 107为发酵液相对密度 提取谷氨酸量产纯谷氨酸5344×96513 td折算为90湿谷氨酸量5139057 td314总物料衡算结果总物料衡算结果汇总见表32表32 总物料衡算结果年产2万t味精原料规格玉米淀粉原料生产1t100MSG日耗产量td玉米淀粉t86155119617糖液t30486230143谷氨酸t900919757味精t100106232制糖工序的物料衡算淀粉浆量及加水量 淀粉加水比例为1181000kg工业淀粉产淀粉浆1000×1182800kg加水量为1800kg粉浆干物质浓度 液化酶量 使用耐高温-淀粉酶液体20000UmL加酶量10 Ug干淀粉1000kg干淀粉加酶量 05L液化酶质量约为06kgCaCl2量 一般加量为干淀粉的015即1000kg干淀粉加CaCl21000×01515kg糖化酶量 一般加糖化酶量为120 Ug干淀粉如液体糖化酶为100000 UmL则每1000kg干淀粉加糖化酶量 12L糖化酶质量约为15kg糖液产量 30的糖液相对密度11321相当于11321×3034gdL3134113212768L过滤糖渣量 湿渣含水7010kg折干渣量10×1703kg生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量3134103628003404kg衡算结果年产2万吨味精 根据总物料衡算按日投入商品淀粉9617t物料衡算汇总见表33表33 制糖车间物料衡算汇总表项目物料比例kg日投料量t项目物料比例kg日产料量t商品淀粉1000961730糖液313430086配料水18001728滤渣10096液化酶0600576CaCl2150144糖化酶150144蒸汽冷凝水及洗水量34043268累计31443018231443018233发酵工序的物料衡算发酵培养基和用糖量 1000kg商品淀粉可产100糖量1000×86×111×985940kg其中初始发酵定容用糖占53即940×53498kg100糖流加补量用糖占47即940×47442kg100糖初糖用30的糖液配料即初糖配13gdL初定V13gdL糖液相对密度105则3831×1054023kg流加补糖用60 gdL浓糖浆相对密度1223则737×1223901kg发酵配料 每吨商品淀粉产100糖940kg发酵配料用各种营养物比例见表34表34 发酵配料用各种营养物比例成分数量t数量kg玉米浆CSL0002828糖蜜0003535MgSO4·7H2O0002424KCl0005555Na2HPO4·12H2O0007171其他生物素等0000707总计002222配料用水 初始配料时培养基含糖量不低于20向30的糖液中加水量为 接种量 发酵初定容3831L种量为10即383L种子液相对密度102则383×102391kg在391kg种液中含有100糖14kg用30糖液467kg玉米浆52kg甘蔗糖蜜34kgK2HPO4068kg蒸汽及水33502kg连续灭菌过程进入的蒸汽及补水量40231660228303911120kg发酵过程中加入99液氨量 1t商品淀粉产100糖940kg产100谷氨酸940×60×985×965333kg式中 96谷氨酸提取收率一般发酵耗氨量为谷氨酸量的030即5333×030160kg99液氨在35相对密度为0587416005874272L加消泡剂量 一般1t谷氨酸加消泡剂5kg则 消泡剂相对密度为08270834L发酵生化反应过程所产生的水分 1t商品淀粉在发酵液中所产生的100谷氨酸量940×60×9855555kg生成1mol谷氨酸产3molH2O生成1mol菌体产7 molH2O根据发酵反应式发酵产生的水分为 长菌过程产生水分1g菌体产酸11g应产生水分为 以上合计产生水2473kg发酵过程从排风带走的水分 进风25相对湿度70水蒸气分压18mmHg1 mmHg 133322Pa排风32相对湿度100水蒸气分压27 mmHg进罐空气的压力为15大气压表压1大气压101325×105Pa排风05大气压表压出进空气的湿含量差 通风比103发酵液数量5000L带走水分量5000×03×60×32×1157×0001×001137kg式中 6060min 32发酵时间h 115732时干空气密度kgm3发酵过程化验取样放罐残留及其他损失 约13kg发酵终止时的数量 1t商品淀粉发酵终止时16609012283011203912473160271196371354036kg30糖补浓糖营养物配料水灭菌水种子反应水液氨消泡剂空消蒸汽尾气带水损失终止数量式中 1196空消时耗用的蒸汽量发酵液相对密度107540361075050L每日产发酵液25144t即251441072350m3d衡算结果汇总 年产2万吨味精日投商品淀粉869617t配料连续灭菌和发酵工序的物料衡算汇总见表35表35 配料连续灭菌和发酵工序物料衡算汇总表项目1t工业淀粉之匹配物料kg每天进入系统的物料td项目1t