毕业设计=产2万吨味精工艺设计.doc
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1、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061班,陕西 汉中 723001)指导教师:XXX摘 要:本设计是年产2万吨味精工艺设计;以玉米淀粉为原料水解生成葡萄糖、利用谷氨酸生产菌进行碳代谢、生物合成谷氨酸、谷氨酸与碱作用生成谷氨酸一钠即味精为主体工艺,进行工艺计算、物料衡算、热量衡算、设备选型,并绘制了等电罐结构图,发酵工序带控制点图,糖化工序图,工厂平面布置图。关键词:味精;发酵;工艺设计Annual production capacity of 20000 tonsof monosodium glutamate process designWANG Xiao-fei (
2、Grade06, Class 1, Major of Chemical Engineering and Technique College of Chemical and environment science of Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723001,Shaanxi)Tutor: LI Zhi-zhouABSTRACT:The design is an annual output of 20,000 tons of monosodium glutamate process design; To hydrolysis of corn
3、 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 process,*for process calculation, material balance calculation,heat balance calculation, equi
4、pment selection,and mapped the structure of isoelectric tank, fermentation processes with control point map, the factory floor plan, saccharification process map.Key Words:MSG, Fermentation, Process Design 目 录摘 要IABSTRACTII1.总 论11.1项目依据11.1.1课题背景及味精概述11.1.2味精产业概况11.1.3味精需求现状21.2设计原则21.3设计任务31.4厂制概况3
5、1.4.1工厂组织31.4.2工作制度31.4.3人员配备31.5厂址选择31.5.1 建厂依据31.5.2 指导方针31.5.3 选厂经过41.6 环境保护剂废物处理42.工艺设计62.1工艺流程设计62.1.1 工艺流程设计的重要性62.1.2 工艺流程设计的原则62.1.3 工艺流程设计62.2玉米制备淀粉工艺72.2.1湿法玉米淀粉制备工艺过程72.2.2湿法玉米淀粉生产的主要设备82.2.3玉米淀粉生产工艺技术指标82.3淀粉糖化工艺92.3.1概述92.3.2一次喷射双酶法制糖工艺流程92.3.3一次喷射双酶法制糖工艺控制要点92.4发酵工艺102.5谷氨酸提取工艺102.5.1概
6、述102.5.2谷氨酸发酵液的特征和主要成分102.5.3等电点离子交换法提取谷氨酸112.6谷氨酸制造味精工艺123.物料衡算133.1生产过程的总物料衡算133.1.1生产能力133.1.2计算指标(以淀粉质为原料)133.1.3物料衡算133.1.4总物料衡算结果143.2制糖工序的物料衡算143.3发酵工序的物料衡算153.4谷氨酸提取车间物料衡算173.4.1中和等电工序173.4.2离交工序183.4.3提取车间物料衡算验算183.5精制车间物料衡算193.5.1中和脱色工序物料衡算193.5.2精制(结晶)工序物料衡算203.6精制生产过程物料衡算图204.热量衡算234.1液化
7、工序热量衡算234.1.1液化加热用蒸汽量234.1.2液化液冷却用水量234.2糖化工序热平衡说明234.3连续灭菌和发酵工序热量衡算234.3.1培养液连续灭菌用蒸汽量234.3.2培养液冷却用水量244.3.3发酵罐空罐灭菌用蒸汽量244.3.4发酵过程产生的热量及冷却用水量254.4谷氨酸提取工序冷量衡算254.5谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程的热量衡算254.5.1热平衡与计算蒸汽加热量264.5.2二次蒸汽冷凝所消耗循环冷却水量264.6干燥过程的热量衡算274.7溴化锂制冷机所用蒸汽量284.8生产过程耗用蒸汽衡算汇总285.水平衡295.1糖化工序用水量295.2发酵配料及培养基灭菌
8、后冷却用水量295.3发酵过程冷却用水量295.4谷氨酸提取工序冷却用水量295.5中和脱色工序用水量295.6精制工序用水量295.7动力工序用水量295.8用水量汇总296.主要设备选型及计算316.1罐的选择316.1.1发酵罐316.1.2种子罐336.1.3离子交换柱346.1.4尿素罐366.1.5等电罐366.1.6油罐376.2泵的选择376.3空气系统选择376.3.1流程选择的原则376.3.2空气净化设备流程376.3.3具体设备要求386.4容器、槽的选择396.5其他设备的选择396.6辅助设备选择407.全厂总平面设计错误!未定义书签。7.1总平面设计任务和步骤44
9、7.1.1总平面设计任务447.1.2工厂组织447.2总平面布置评述447.3工厂布置原则457.4竖向布置原则457.5设备布置的原则467.6厂区管线布置原则468.设计结果478.1设计成果478.2 关键设备一览图47总结48致谢49参考文献50附录511.总 论1.1项目依据1.1.1课题背景及味精概述(1) 味精生产方法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及发酵法等。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
10、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
11、。因此,发酵法是目前生产味精的主要方法1。(2) 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NaC5H8O4NH2O,分子量为187.13。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:(1) 性状 味精是无色至白色的柱状晶体或白色的结晶性粉末;(2) 结晶系 斜方晶系,柱状八面体。轴角=90o,轴长abc;(3)
12、密度 粒子相对密度1.635,视相对密度0.800.83;(4) 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1.65;熔点为195;在120以上逐渐失去分子中的结晶水;pH为7.0。味精的主要化学性质是:(1) 与酸作用,生成谷氨酸或谷氨酸盐酸盐;(2) 与碱作用,生成谷氨酸二钠盐,加酸后又生成单钠盐;(3) 长时间受热会引起分子内失去水生成焦谷氨酸钠;(4) 水溶液中解离。1.1.2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
13、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、
14、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t。2000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
15、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。1.1.3味精需求现状1987年,联合国粮农组
16、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。(1) 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1.53kg,香港为1.3kg,而我国仅为0.96kg。(2) 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
17、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1.0kg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。(3) 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0.1kg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0.5kg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。1.2
18、设计原则(1) 遵守国家法则,贯彻党的基本建设方针,实事求是,因地制宜;(2) 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;(3) 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;(4) 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。1.3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
19、;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。1.4厂制概况1.4.1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34%。1.4.2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)1.4.3人员配备 根据工厂不
20、同部门的工作性质要求,本工厂的人员配置见表1.1。表1.1 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101560062569.42辅助生产部门3314014616.23管理及服务部门50552413014.43.1管理部门50553108123.2服务部门21222.44合计6373600140249005各类人员所占比例/%78.166.715.52.71001.5厂址选择1.5.1 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
21、有关部门的批准,新建厂的厂址拟选在陕西省榆林市。 新建厂的主要原料,经上级主管部门的批准,直接榆林市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。1.5.2 指导方针 (1) 遵守国家的政策规定;(2) 符合城市规划和工业布局;(3) 利于生产,便于生活;(4) 对环境不会造成威胁;(5) 合理利用资源;(6) 带动当地经济发展;(7) 节约投资,留有余地。1.5.3 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:(1) 厂址选择必须符合国家
22、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,但要留有发展余地。(2) 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。(3) 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。(4) 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
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