畢業(yè)設計--年產(chǎn)5萬噸中和精制谷氨酸鈉

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　味精，學名“谷氨酸鈉（C5H8NO4Na）”。谷氨酸是氨基酸的一種，也是蛋白質的最后分解產(chǎn)物。本設計為年產(chǎn)味精廠5萬噸味精中和精制工段工藝設計；以玉米淀粉為原料水解生成葡萄糖、利用谷氨酸生產(chǎn)細菌進行碳代謝、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，進行全廠物料衡算，精制結晶工段熱量衡算、選型計算,并繪制了全

2、廠物料流程圖、精制結晶工段的帶控制點的管道及儀表流程圖和設備布置圖。</p><p>　　中和精制得谷氨酸鈉晶體工藝流程：谷氨酸中和→活性炭脫色 → 過濾 → 離子交換脫金屬離子 → 濃縮 → 蒸發(fā)結晶 → 分離出濕味精 → 干燥 → 得晶體味精 → 篩選 → 分裝。</p><p>　　通過設計明確味精生產(chǎn)的工藝流程，對生產(chǎn)所需的總物料，熱量，水。以及相關設備進行計算，設計出一個具有高產(chǎn)

3、量，低能耗，污染小的現(xiàn)代化味精生產(chǎn)工廠。</p><p>　　本設計的具體計算內容包括對對味精生產(chǎn)的四個工藝流程的所需的物料、熱量和水進行了衡算和主要發(fā)酵選型計算，選取了合適的發(fā)酵生產(chǎn)設備以及合理的工藝流程進行味精的工廠生產(chǎn)，通過一系列的計算從而提高味精生產(chǎn)的質量和產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)原料成本,既為味精的工廠化生產(chǎn)的進步提供合理的理論依據(jù),又為環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展提供重要的數(shù)據(jù)支持,因此此次味精工廠初步工藝設計是較為

4、必要的.</p><p>　　關鍵詞：味精；精制結晶；工藝設計; 結晶罐;</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design is an annual output of 50000 tons of monosodium glutamate for material balance calculat

5、ion , heat balance calculation, water balance calculation and the selection calculation of fermentor, process design; To hydrolysis of corn starch as raw materials to generate glucose, glutamic acid producing bacteria to

6、 use carbon metabolism, biosynthesis of glutamic acid , glutamic acid and alkali to form a sodium glutamate or MSG is the main process, for material balance calculation , heat balanc</p><p>　　Andthe ref

7、ining process ofmonosodiumglutamate crystals: glutamicacidneutralization, activatedcarbondecolorization, filtration, ionexchange andmetal ion, concentration, evapora

8、tionandcrystallization,separation,dryingand wet MSG crystal MSG, screening and packaging.</p><p>　　The result of the design and the destination of the process is to conceive a h

9、igh yield, low energy consumption and the production of small pollution MSG plant modernization. </p><p>　　This design is to get the feasible data through the four phase calculation, including the material b

10、alance calculation , heat balance calculation, water balance calculation and the selection calculation of fermentor, based on which we chose the factory of suitable fermentation production equipment and the reasonable t

11、echnological processes to produce, in order to improve the quality and output and to low the cost at the same time, both giving the reasonable theory base to the progress of factor</p><p>　　Key Words： MSG; C

12、rystallization；The crystallizing tank ; Process Design</p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　第一章 文獻綜述2</p><p>　　1.1我國味精發(fā)展現(xiàn)狀3</p><p>　　1.2本設計的意義及目標4</p>&

13、lt;p>　　1.3味精結晶方法4</p><p>　　1.4味精中和精制工藝流程5</p><p>　　第二章 全廠物料衡算5</p><p><b>　　2.1生產(chǎn)能力5</b></p><p>　　2.2 計算指標5</p><p>　　2.3 總物料衡算6</p&

14、gt;<p>　　2.3.1 商品淀粉用量6</p><p>　　2.3.2 糖化液量6</p><p>　　2.3.3 發(fā)酵液量6</p><p>　　2.3.4 提取谷氨酸量7</p><p>　　2.3.5 衡算結果匯總7</p><p>　　2.4 糖化工段物料衡算7</p>

15、;<p>　　2.4.1 淀粉漿量及加水量8</p><p>　　2.4.2 液化酶量8</p><p>　　2.4.3 CaCl2量8</p><p>　　2.4.4 糖化酶量8</p><p>　　2.4.5 糖液產(chǎn)量8</p><p>　　2.4.6 過濾糖渣量8</p>

16、<p>　　2.4.7 生產(chǎn)過程進入的蒸汽冷凝水及洗水量8</p><p>　　2.4.8衡算結果匯總8</p><p>　　2.5 配料、連續(xù)滅菌和發(fā)酵工段物料衡算9</p><p>　　2.5.1 發(fā)酵培養(yǎng)基和用糖量9</p><p>　　2.5.2 發(fā)酵配料10</p><p>　　2.5.

17、3 配料用水10</p><p>　　2.5.4 接種量10</p><p>　　2.5.5 連續(xù)滅菌過程進入的蒸汽及補水量11</p><p>　　2.5.6 發(fā)酵過程中加入99%液氨量11</p><p>　　2.5.7 加消泡劑量11</p><p>　　2.5.8 發(fā)酵生化反應過程所產(chǎn)生的水分11&

18、lt;/p><p>　　2.5.9 發(fā)酵過程從排風帶走的水分11</p><p>　　2.5.10 發(fā)酵過程化驗取樣、放罐殘留及其他損失12</p><p>　　2.5.11 發(fā)酵終止時的數(shù)量12</p><p>　　2.5.12 衡算結果匯總12</p><p>　　2.6 中和等電工段物料衡算13</p

19、><p>　　2.6.1 發(fā)酵液數(shù)量13</p><p>　　2.6.2 高流量13</p><p>　　2.6.3 硫酸用量13</p><p>　　2.6.4 等電液數(shù)量13</p><p>　　2.6.5 谷氨酸產(chǎn)量14</p><p>　　2.6.6 加水量14</p>

20、;<p>　　2.6.7 洗水量14</p><p>　　2.6.8 母液（上清液）數(shù)量14</p><p>　　2.6.9 物料衡算匯總14</p><p>　　2.7 離交工段物料衡算14</p><p>　　2.7.1 母液調pH用硫酸量15</p><p>　　2.7.2 母液數(shù)量15

21、</p><p>　　2.7.3 調高流用硫酸量15</p><p>　　2.7.4 洗脫液用99%液氨數(shù)量15</p><p>　　2.7.5 高流量15</p><p>　　2.7.6 排出廢液量15</p><p>　　2.7.7 配洗脫液用水量15</p><p>　　2.7.

22、8 物料衡算匯總15</p><p>　　2.8 中和脫色工段物料衡算16</p><p>　　2.8.1 谷氨酸數(shù)量16</p><p>　　2.8.2 離子膜堿用量16</p><p>　　2.8.3 粉末活性炭用量16</p><p>　　2.8.4 中和脫色液數(shù)量16</p><

23、p>　　2.8.5 廢碳渣數(shù)量16</p><p>　　2.8.6 用水量17</p><p>　　2.8.7 物料衡算匯總17</p><p>　　2.9 精制（結晶）工段物料衡算17</p><p>　　2.9.1 中和脫色液數(shù)量17</p><p>　　2.9.2 產(chǎn)MSG量17</p&g

24、t;<p>　　2.9.3 產(chǎn)母液量17</p><p>　　2.9.4 蒸發(fā)結晶過程加水17</p><p>　　2.9.5 MSG分離調水洗水量17</p><p>　　2.9.6 結晶過程蒸發(fā)水分18</p><p>　　2.9.7 物料衡算匯總18</p><p>　　第三章 全廠熱量衡

25、算19</p><p>　　3.1 精制（結晶）工段熱量衡算19</p><p>　　3.1.1 熱平衡與計算加熱蒸汽量19</p><p>　　3.1.2 二次蒸汽冷凝所消耗循環(huán)冷卻水量20</p><p>　　第四章 設備選型21</p><p>　　4.1.液堿高位罐21</p><

26、;p>　　4.2.中和罐21</p><p>　　4.3.板框壓濾機22</p><p>　　4.4.濾液儲罐22</p><p>　　4.5.顆粒碳柱22</p><p>　　4.6.結晶罐23</p><p>　　4.7.其他輔助部件23</p><p>　　4.8. 板式

27、換熱器24</p><p>　　4.9，貯晶槽25</p><p>　　4.10.離心機25</p><p>　　4.11.干燥機25</p><p>　　4.12.粉碎機26</p><p>　　4.13.篩分機26</p><p>　　4.14.混合機26</p>

28、<p>　　4.15.泵的選擇26</p><p>　　4.15.1泵126</p><p>　　4.15.2泵227</p><p>　　4.15.3泵328</p><p>　　4.16.管子的選擇29</p><p>　　第五章 中和精制設備一覽表31</p><p&g

29、t;　　第六章 參考文獻32</p><p><b>　　第七章 致謝33</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　味精（Monosodium），又叫又名“味之素”，學名“谷氨酸鈉”。是日常生活中不可缺少的一種調味料，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，

30、也可用于湯和調味汁。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。</p><p>　　味精從1909年以商品的形式問世以來有100多年的歷史了,味精的制法多種多樣,但對于人們來說對其需求是一樣的,是生活必需品。隨著社會的發(fā)展，人們對味精的需求量也在不斷上升,但是味精的生產(chǎn)必然會造成一定的環(huán)境壓力。 味精是以糧食為原料經(jīng)糖化、發(fā)酵、谷氨酸提取、精制等工序制得，在

31、谷氨酸發(fā)酵制取過程中只有約3/5的原料轉化為味精及副產(chǎn)品，而2/5的原料進入廢液中，從而造成資源的嚴重浪費。由于原料利用率低，發(fā)酵廢液干固形物含量達10%-12%，廢水指標CODCr高達35000-40000mg/l，從而造成高濃度有機廢水污染嚴重、治理難度較大等行業(yè)突出問題。</p><p>　　上述的原料利用率底,廢水污染嚴重的問題。我們有必要探索一條既有較低的生產(chǎn)成本，從而實現(xiàn)較高的經(jīng)濟價值，又能夠取得較好

32、的環(huán)境保護效果的現(xiàn)代化味精生產(chǎn)之路,以滿足現(xiàn)代社會對味精的需求,實現(xiàn)可綠色的持續(xù)發(fā)展。</p><p>　　想要實現(xiàn)味精的低成本低污染，就必須實現(xiàn)規(guī)模化工廠生產(chǎn)，實際經(jīng)驗表明，只有萬噸級以上的味精工廠生產(chǎn)，才能實現(xiàn)這個目標，因此本設計進行年產(chǎn)4萬噸味精工廠初步工藝設計就是為了在理論上和對現(xiàn)實模擬的基礎上給出數(shù)據(jù)和理論支持，因此該設計具有一定的用價值和環(huán)保意義。 　</p><p>　　由于

33、我們的水平有限，加之由于對先進設備和技術的了解程度有限，本設計中有許多不盡如人意的地方懇請各位老師和同學們批評指正。共同學習共同進步</p><p><b>　　第一章 文獻綜述</b></p><p>　　味精是鮮味調味，以小麥、大豆等含蛋白質較多的原料經(jīng)水解法制得或以淀粉為原料經(jīng)發(fā)酵法加工而成的一種粉末狀或結晶狀的調味品，普遍應用于生活。但谷氨酸以及其它胺基酸對于

34、增強食物鮮味的作用，在20世紀早期，才被人們科學地認識到。1907年，日本東京帝國大學的研究員菜田菊苗發(fā)現(xiàn)了一種，昆布湯蒸發(fā)后留下的棕色晶體，即谷氨酸。這些晶體，嘗起來有一種難以描述但很不錯的味道。這種味道，池田在許多食物中都能找到蹤跡，尤其是在海帶中。池田教授將這種味道稱為“鮮味”。繼而，他為大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸晶體的方法申請了專利[1]。池田教授將谷氨酸鈉稱為“味之素”。這種風靡整個日本的“味之素”，很快傳入中國，改名叫“味精”。不久，

35、味精風靡全世界，成為人們不可缺少的調味品。 </p><p>　　味精，又名“味之素”，學名“谷氨酸鈉”。其世界發(fā)展大致有三個階段： </p><p>　　第一階段：1866年德國人HRitthasen(里德豪森)博士從面筋中分離到氨基酸，他們稱為谷氨酸，根據(jù)原料定名為麩酸或者谷氨酸（因為面筋是從小麥提取出來的）。1908年日本東京大學池田菊苗實驗，從海帶中分離到L-谷氨酸結晶體，這個結晶

36、體和從蛋白質水解得到的L-谷氨酸是同樣的物質，而且都是有鮮味的。</p><p>　　第二階段：以面筋或大豆粕為原料通過水解的方法生產(chǎn)味精，在1965年以前都是用這種方法生產(chǎn)的。這個方法消耗大，成本高，勞動強度大，對設備要求高，需耐腐酸設備。</p><p>　　第三階段：隨著科學的進步及生物技術的發(fā)展，使味精生產(chǎn)發(fā)生了革命性的變化。自1965年以后我國味精廠都采用以糧食為原料（玉米淀粉、

37、大米、小麥淀粉、甘薯淀粉）通過微生物發(fā)酵、提取、精制而得到符合國家標準的谷氨酸鈉，為市場上增加了一種安全又富有營養(yǎng)的調味品，用了它以后是菜肴更加鮮美可口[2]。1.1 味精的理化性質</p><p>　　味精即谷氨酸鈉，是L-谷氨酸的單鈉鹽，又稱味素，學名α-氨基戊二酸鈉，含有一分子的結晶水，分子式為NaC5H8O4N·H2O，分子量為187.13。</p><p>　　味精和谷

38、氨酸都有旋光性，有D-型及L-型二種光學異構體。當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，而用化學合成法生產(chǎn)的谷氨酸為DL-型[3]。</p><p>　　味精的主要物理性質：</p><p>　　性狀 味精是無色至白色的柱狀晶體或白色的結晶性粉末；</p><p>　　

39、結晶系 斜方晶系，柱狀八面體。軸角α=β=γ=90o，軸長a≠b≠c；</p><p>　　密度 粒子相對密度1.635，視相對密度0.80～0.83；</p><p>　　溶解度及其他 不溶于酒精、乙醚及丙酮等有機溶劑，易溶干水，比重為1.65；熔點為195℃；在120℃以上逐漸失去分子中的結晶水；pH為7.0。</p><p>　　味精的主要化學性質

40、是：</p><p>　　與酸作用，生成谷氨酸或谷氨酸鹽酸鹽；</p><p>　　與堿作用，生成谷氨酸二鈉鹽，加酸后又生成單鈉鹽；</p><p>　　長時間受熱會引起分子內失去水生成焦谷氨酸鈉；</p><p><b>　　水溶液中解離。</b></p><p>　　1.1我國味精發(fā)展現(xiàn)狀&l

41、t;/p><p>　　1925年，吳蘊初將自己的生產(chǎn)工藝，以做好向歐美行銷的準備。1926～1927年吳蘊初還將“佛手牌”味精的配方、生產(chǎn)技術等，向英、美、法等化學工業(yè)發(fā)達國家申請專利，并獲得批準。這也是中國歷史上中國的化學產(chǎn)品第一次在國外申請專利。1926年，佛手牌味精獲得美國費城世界博覽會金獎。1930年，1933年，吳蘊初的味精繼續(xù)在世界博覽會上連續(xù)獲得獎項，佛手牌味精打入了歐洲等海外市場。日本“味の素”在東南

42、亞的市場也被中國產(chǎn)品取代[8]。</p><p>　　按照北洋政府的專利法，吳蘊初的味精專利可以享有5年的專利保護。1926年，吳蘊初宣布，放棄味精的國內的專利，希望全國各地大量仿造生產(chǎn)。此后，國內各地先后出現(xiàn)了十幾個味精品牌，國貨味精市場極大繁榮，日本的“味の素”除了中在日本關東軍占領的我國東北區(qū)外，在中國的其他地區(qū)在也難見蹤影[9]。</p><p>　　1925年，因有了聲勢浩大的五

43、卅運動相助，日貨更受抵制，本來無力與味精競爭的“味の素”更趨于頹萎，連南洋的華僑也棄日貨“味の素”，改用了國貨味精。佛手牌味精不但打入了南洋各國市場，而且很快就成了該市場的緊俏商品。</p><p>　　1926年，“佛手”味精由中國選送至美國費城和賓州世界博覽會參展，即以純正的中國制造和典型的東方藝術色彩包裝贏得了參觀者的青睞[10]。經(jīng)過評審，大會評審團“以天廚味精廠對食品改善的貢獻”授予中國調味品制造商以大

44、獎證書。</p><p>　　1926年佛手牌味精參加在西班牙舉辦的國際博覽會上獲得金獎。1930年，“佛手”味精赴比利時列日產(chǎn)業(yè)科學博覽會又獲大獎。</p><p>　　1933年美國芝加哥世博會，主題為“一個世紀的進步”。吳蘊初緊扣主題制作了“百年中國調味品也之進步”的宣傳手冊，以及紅木的展示臺。由于產(chǎn)品品質優(yōu)異，加上宣傳到位，“佛手”味精再獲大獎。</p><p&

45、gt;<b>　　我過味精生產(chǎn)情況</b></p><p>　　我國味精生產(chǎn)始于1923年，從1965年至2007年，我國味精產(chǎn)量由4000噸增長到191.29萬噸，42年間，味精產(chǎn)量增加470多倍，復合增長率達到15.82%，中國已成為味精生產(chǎn)大國。目前，各項經(jīng)濟技術指標已達到或接近世界先進水平。味精生產(chǎn)區(qū)域結構隨著味精行業(yè)的快速發(fā)展也在不斷發(fā)生變化[11]。2002-2008年間，我國味

46、精行業(yè)CR10占有率由44%提升到78%；截至2009年末，具有生產(chǎn)能力的企業(yè)將從原有的100多家急劇縮減，75%的味精由4萬噸以上的12家企業(yè)供應。市場明顯向阜豐等優(yōu)勢企業(yè)靠攏。從行業(yè)發(fā)展規(guī)律來看，經(jīng)過近90年的發(fā)展，我國味精已經(jīng)形成大的味精巨頭，味精行業(yè)的集中度也在穩(wěn)步提高。</p><p>　　根據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，2010年前8個月，我國味精制造行業(yè)的總資產(chǎn)達到了311.6億元，同比增長23.81%；

47、總銷售收入為287.2億元，同比增長了20.72%。</p><p>　　1.2本設計的意義及目標</p><p>　　基于味精需求量之大、前景之好，本畢業(yè)設計選題為年產(chǎn)5萬噸味精生產(chǎn)工藝初步設計。工藝是要不斷創(chuàng)新、不斷尋求更高效合理的生產(chǎn)途徑及更環(huán)保的生產(chǎn)方法的，而原有味精生產(chǎn)工藝在某些方面不夠理想，因此在這里加以改進，并在原有味精生產(chǎn)工藝基礎上開發(fā)結合新工藝、新技術，使味精的生產(chǎn)在某些

48、方面達到一個突破，使整個流程更加完善。</p><p>　　1.3味精結晶方法 </p><p>　　味精結晶：多效蒸發(fā)和連續(xù)結晶。國內味精結晶，一直沿用傳統(tǒng)方法，沒有大的改進，間歇單效，濃縮、結晶設備一體，雖可做成大顆粒味精，但蒸汽消耗高，精制工序占蒸汽總消耗的60％以上，國內味精的消費方式正在發(fā)生變化，味精作為終端消費的比例在減少，而作為基料用于食品加工業(yè)和復合調味料的比例增加較快。目

49、前臺灣、韓國、日本等地家庭消費味精量僅占3成，作為基料的細分市場需求的是小顆粒味精，大顆粒味精實屬質量過剩。連續(xù)結晶方式，充分顯示其優(yōu)勢，既能滿足用戶需求，同時實現(xiàn)了味精結晶工序連續(xù)化、自動化，并輔之多效蒸發(fā)，大幅度提高效率，降低生產(chǎn)成本。</p><p>　　1.4味精中和精制工藝流程</p><p>　　活性炭脫色 → 過濾 → 離子交換脫金屬離子 → 濃縮 → 蒸發(fā)結晶 → 分離出濕

50、味精 → 干燥 → 得晶體味精 → 篩選 → 分裝</p><p>　　第二章 全廠物料衡算</p><p><b>　　2.1生產(chǎn)能力</b></p><p>　　商品味精年產(chǎn)量：50kt / a，則純谷氨酸鈉年產(chǎn)量為：49500t/a。</p><p>　　商品味精日產(chǎn)量：50000/330=151.5t / d，

51、純谷氨酸鈉日產(chǎn)量：150t / d。</p><p><b>　　2.2 計算指標</b></p><p>　　表 2-1 計算指標</p><p><b>　　2.3 總物料衡算</b></p><p>　　2.3.1 商品淀粉用量</p><p>　　1000kg純淀粉實

52、際產(chǎn)100%MSG量:</p><p>　　1000×1.11×98.6%×61%×(100%－1.5%)×95.8%×95.2%×1.272=762.9kg</p><p>　　1000kg商品淀粉產(chǎn)100%MSG量：762.9×86.4%=659.1kg</p><p>　　1t1

53、00%MSG消耗純淀粉量： </p><p>　　1t100%MSG實耗商品淀粉量： </p><p>　　日產(chǎn)100%味精150t，單耗商品淀粉1.5172t，日耗商品淀粉量：</p><p>　　相當于日耗100%淀粉：</p><p>　　式中——86%為含86%的玉米淀粉</p><p>　　2.3.2 糖化

54、液量</p><p><b>　　日產(chǎn)純糖量：</b></p><p>　　折算為30%的糖液：</p><p>　　2.3.3 發(fā)酵液量</p><p>　　發(fā)酵液中純谷氨酸量：</p><p>　　折算為含谷氨酸的發(fā)酵液量</p><p>　　(1.07為發(fā)酵液相對密度

55、)</p><p>　　2.3.4 提取谷氨酸量</p><p><b>　　產(chǎn)純谷氨酸量:</b></p><p>　　折算為90%濕谷氨酸量：</p><p>　　2.3.5 衡算結果匯總</p><p>　　表 2-2 總物料衡算結果匯總表</p><p>　　2.4

56、 糖化工段物料衡算</p><p>　　圖2-1 制糖工序物料衡算圖</p><p>　　2.4.1 淀粉漿量及加水量</p><p>　　淀粉加水比例為1:1.8，1000kg工業(yè)淀粉產(chǎn)淀粉漿：</p><p><b>　　kg</b></p><p>　　加水量：1800kg。</p&g

57、t;<p>　　2.4.2 液化酶量</p><p>　　使用耐高溫α-淀粉酶（20 000U / ml）,加酶量10U / g干淀粉。1000kg干淀粉加酶量：</p><p>　　0.5L液化酶質量約為0.6kg。</p><p>　　2.4.3 CaCl2量</p><p>　　一般加量為干淀粉的0.15%，即1000kg

58、 干淀粉加CaCl2： </p><p>　　1000 ×0.15% = 1.5kg </p><p>　　2.4.4 糖化酶量</p><p>　　一般加糖化酶量為120U / g干淀粉，如液體糖化酶為100 000U / ml，則每1000kg干淀粉加糖化酶量:</p><p>　　1.2L糖化酶質量約為1.5kg。</p

59、><p>　　2.4.5 糖液產(chǎn)量</p><p>　　2.4.6 過濾糖渣量</p><p>　　濕渣（含水70%）10kg,折干渣量:</p><p>　　2.4.7 生產(chǎn)過程進入的蒸汽冷凝水及洗水量</p><p><b>　　衡算結果匯總</b></p><p>　　表

60、2-3 制糖車間工序的物料衡算匯總表</p><p>　　2.5 配料、連續(xù)滅菌和發(fā)酵工段物料衡算</p><p>　　圖 2-2 配料、連續(xù)滅菌和發(fā)酵工段物料衡算圖</p><p>　　2.5.1 發(fā)酵培養(yǎng)基和用糖量</p><p>　　1000kg商品淀粉，可產(chǎn)100%糖量：</p><p>　　1000 

61、5; 86.4% × 1.11 × 98.6% = 945.61kg</p><p>　　其中初始發(fā)酵定容用糖占53%，即929.65 × 53% = 501.2kg（100%糖）；流加補料用糖占47%，即929.65 × 47% = 444.4kg（100%糖）。初糖用30%的糖液配料：</p><p><b>　　，即</b>

62、;</p><p>　　初糖配13g/dL，初定，13g/dL糖液相對密度1.05，則</p><p>　　3855.41.05= 4048.2kg</p><p>　　流加補糖用60g/dL濃糖漿（相對密度1.223），則</p><p><b>　　，</b></p><p>　　2.5.2

63、發(fā)酵配料</p><p>　　每噸商品淀粉產(chǎn)100%糖945.61kg，發(fā)酵配料用各種營養(yǎng)物質比例見下表。</p><p>　　表2-4 發(fā)酵配料用各種營養(yǎng)物比例</p><p>　　2.5.3 配料用水</p><p>　　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：</p><p><b&g

64、t;　　2.5.4 接種量</b></p><p>　　發(fā)酵初定容3855.4L，種量為10%，即385.5L。種子液相對密度1.02，則</p><p><b>　　kg</b></p><p>　　二級種子培養(yǎng)液所需水解糖量：m糖 = 50V種 = 19.27kg（用30%糖液64.25kg）</p><p&

65、gt;　　所需玉米漿量：m玉米漿 = 8V種 = 3.084kg</p><p>　　所需糖蜜量：m糖蜜 = 20V種 = 7.71kg</p><p>　　K2HPO4：m磷酸氫二鉀 = 1.0V種 = 0.385kg </p><p><b>　　蒸汽及水[7]：</b></p><p>　　2.5.5 連續(xù)滅菌過程

66、進入的蒸汽及補水量</p><p>　　2.5.6 發(fā)酵過程中加入99%液氨量</p><p>　　1t商品淀粉產(chǎn)100%糖945.61kg，產(chǎn)100%谷氨酸：</p><p>　　945.61 × 61% × (1-1.5%) × 95.8% = 544.3kg</p><p>　　式中 95.8%——谷氨酸

67、提取收率</p><p>　　一般發(fā)酵耗氨量為谷氨酸量的0.30，即：</p><p>　　544.3 × 0.3 = 163.3kg</p><p>　　一般99% 35的液氨的相對密度為0.5874， 即</p><p>　　2.5.7 加消泡劑量</p><p>　　一般1t谷氨酸加消泡劑5kg,則&l

68、t;/p><p>　　消泡劑相對密度為0.8，2.72 / 0.8=3.4L</p><p>　　2.5.8 發(fā)酵生化反應過程所產(chǎn)生的水分</p><p>　　1t商品淀粉在發(fā)酵液中所產(chǎn)生的100%谷氨酸量：</p><p>　　生成1mol谷氨酸產(chǎn)3molH2O；生成1mol菌體產(chǎn)7molH2O。</p><p>　　根

69、據(jù)發(fā)酵反應式，發(fā)酵產(chǎn)生的水分為：</p><p>　　長菌過程產(chǎn)生水分，1g菌體產(chǎn)酸11g，應產(chǎn)生水分為：</p><p>　　以上合計產(chǎn)生水252.97kg。</p><p>　　2.5.9 發(fā)酵過程從排風帶走的水分</p><p>　　進風25℃，相對濕度70%，水蒸氣分壓18mmHg（1mmHg=133.322Pa）；排風32℃，相對濕

70、度100%，水蒸氣分壓27mmHg。</p><p>　　進罐空氣的壓力為1.5大氣壓（表壓）（1大氣壓 = 1.01325Pa），排風0.5大氣壓（表壓），出進空氣的濕含量差：</p><p>　　通風比1:0.3，發(fā)酵液數(shù)量5000L，帶走誰分量：</p><p>　　式中 60——60min</p><p>　　32——發(fā)酵時間，h&

71、lt;/p><p>　　1.157——32℃時干空氣密度，kg/m3</p><p>　　2.5.10 發(fā)酵過程化驗取樣、放罐殘留及其他損失</p><p><b>　　約13kg。</b></p><p>　　2.5.11 發(fā)酵終止時的數(shù)量</p><p>　　1t商品淀粉，發(fā)酵終止時：</p

72、><p>　　（30%糖）+（補濃糖）+（營養(yǎng)物）+（配料水）+（滅菌水）+（種子）+（反映水）+（液氨）+（消泡劑）+（空消蒸汽）-（尾氣帶水）-（損失）=（終止數(shù)量）</p><p>　　式中 119.6——控消時耗用的蒸汽量</p><p>　　發(fā)酵液相對密度1.07，5443.67/ 1.07 = 5087.5L，每日產(chǎn)發(fā)酵液1238.89t，即</p&

73、gt;<p>　　1238.89 / 1.07 = 1157.8m3 / d</p><p>　　2.5.12 衡算結果匯總</p><p>　　表 2-5 配料、連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序物料衡算匯總表</p><p>　　2.6 中和等電工段物料衡算</p><p>　　圖 2-3 中和等電工序物料衡算圖</p>&l

74、t;p>　　2.6.1 發(fā)酵液數(shù)量</p><p>　　5443.7kg；5087.5L。</p><p><b>　　2.6.2 高流量</b></p><p>　　為發(fā)酵液的44.6%，即2427.9kg。</p><p>　　2.6.3 硫酸用量</p><p>　　92.5%硫酸用量

75、為純谷氨酸量的90%，即544.3 × 90% = 489.9kg。</p><p>　　2.6.4 等電液數(shù)量</p><p>　　5443.7+ 2427.9 = 7871.6kg。</p><p>　　2.6.5 谷氨酸產(chǎn)量</p><p>　?。?）分離前Glu量</p><p><b>　

76、　100%Glu量：</b></p><p>　　（2）分離后Glu量</p><p><b>　　100%Glu量：</b></p><p><b>　　90%Glu量：</b></p><p><b>　　2.6.6 加水量</b></p><

77、;p><b>　　479kg。</b></p><p><b>　　2.6.7 洗水量</b></p><p>　　為90%Glu量的14.5%，即。</p><p>　　2.6.8 母液（上清液）數(shù)量</p><p>　　2.6.9 物料衡算匯總</p><p>　

78、　表2-6 谷氨酸等電工段物料衡算匯總表</p><p>　　2.7 離交工段物料衡算</p><p>　　圖2-4 離交工序物料衡算圖</p><p>　　2.7.1 母液調pH用硫酸量</p><p>　　1t商品淀粉相應用92.5%硫酸489.9kg。其中調pH用酸占66%，即</p><p>　　2.7.2 母

79、液數(shù)量</p><p><b>　　7833.8kg。</b></p><p>　　2.7.3 調高流用硫酸量</p><p>　　為總用酸量的34%，即。</p><p>　　2.7.4 洗脫液用99%液氨數(shù)量</p><p>　　為純Glu的12%，即。</p><p>

80、;<b>　　2.7.5 高流量</b></p><p><b>　　2427.9kg。</b></p><p>　　2.7.6 排出廢液量</p><p>　　廢液中含Glu0.29g/dL，相對密度1.02。</p><p>　　2.7.7 配洗脫液用水量</p><p>

81、;　　2.7.8 物料衡算匯總</p><p>　　表2-7 離交工序物料衡算匯總表</p><p>　　2.8 中和脫色工段物料衡算</p><p>　　圖2-5 中和脫色工序物料衡算圖</p><p>　　2.8.1 谷氨酸數(shù)量</p><p>　　100%Glu量：544.3kg，90%Glu量：604.8kg。

82、</p><p>　　2.8.2 離子膜堿用量</p><p>　　理論上1mol谷氨酸需1molNaOH，即40 / 147 = 0.272,1kg谷氨酸需100%NaOH 0.272kg。544.3kg100%Glu需用30%液體離子膜堿量：</p><p>　　30% NaOH相對密度1.328，493.5 / 1.328 = 371.6L。</p>

83、;<p>　　2.8.3 粉末活性炭用量</p><p>　　加活性炭量按純谷氨酸量的2.5%，544.3kg100%Glu需用活性炭量：</p><p>　　2.8.4 中和脫色液數(shù)量</p><p>　　要求濃度達到20°Bé，40g / dL。</p><p><b>　　，</b>

84、;</p><p>　　式中1.16——含40%MSG溶液的相對密度（20°Bé）</p><p>　　2.8.5 廢碳渣數(shù)量</p><p><b>　　含水75%，則</b></p><p><b>　　2.8.6 用水量</b></p><p>　　

85、2.8.7 物料衡算匯總</p><p>　　表2-8 中和脫色工序物料衡算匯總表</p><p>　　2.9 精制（結晶）工段物料衡算</p><p>　　圖 2-6 精制（結晶）工序物料衡算</p><p>　　2.9.1 中和脫色液數(shù)量</p><p>　　2007.8kg，1730.9L，20°B&#

86、233;，含MSG40g/dL。</p><p>　　2.9.2 產(chǎn)MSG量 精制收率95.2%，產(chǎn)100%MSG量：</p><p>　　2.9.3 產(chǎn)母液量 母液平均含MSG25g/dL，則</p><p>　　(1.1為母液相對密度)</p><p>　　2.9.4 蒸發(fā)結晶過程加水</p><p>　　

87、約為脫色液的10%，即200kg。</p><p>　　2.9.5 MSG分離調水洗水量</p><p>　　約為MSG產(chǎn)量的5%，即659.1×5% = 32.9。</p><p>　　2.9.6 結晶過程蒸發(fā)水分</p><p><b>　　。</b></p><p>　　2.9.7

88、 物料衡算匯總</p><p>　　表2-9 精制工序物料衡算匯總表</p><p>　　第三章 全廠熱量衡算</p><p>　　3.1 精制（結晶）工段熱量衡算</p><p>　　年產(chǎn)3萬噸商品味精，日產(chǎn)100%MSG150t，選用30m3強制內循環(huán)結晶罐，濃縮結晶操作周期12h，每罐產(chǎn)100%MSG18t，需結晶罐臺數(shù)：</p&

89、gt;<p><b>　　臺，取5臺。</b></p><p>　　式中2——每結晶罐投入的晶種量，t</p><p>　　3.1.1 熱平衡與計算加熱蒸汽量</p><p>　　每罐投入40g / dL的中和脫色液（俗稱原液）37.5m3，流加30g / dL母液43.3m3，過程中加水8m3，在70～75℃下真空蒸發(fā)結晶，濃

90、縮2h，育晶10h，放料數(shù)量25m3。</p><p><b>　?。?）熱量橫算</b></p><p>　　1) 來料帶入熱量：進料溫度35℃，比熱容為3.5kJ /（kg·℃）。</p><p>　　2) 加水帶入熱量：</p><p>　　3) 晶種帶入熱量：</p><p>　

91、　MSG比熱容為1.67kJ /（kg·K）。</p><p><b>　　4)結晶放熱量：</b></p><p>　　MSG結晶熱為12.7kJ / mol。</p><p>　　5)母液帶走熱量：</p><p>　　分離母液25m3，折算為相對密度1.26時為31.5t，比熱容為2.83kJ/（kg

92、·℃）。</p><p>　　6） 二次蒸汽帶走熱量</p><p>　　式中25——結晶罐放料時的結晶液量，m3</p><p>　　1.26——結晶液相對密度</p><p>　　2626——在70℃時水蒸氣的焓，kJ / kg</p><p>　　7） 隨結晶MSG帶走熱量</p>&l

93、t;p>　　每罐結晶過程需外界供給熱量：</p><p><b>　?。?）計算蒸汽用量</b></p><p>　　每罐次用汽量：熱損失2%計算。</p><p>　　式中2738.5——使用0.3MPa（表壓）蒸汽的焓，kJ / kg</p><p>　　604.7——使用0.3MPa（表壓）蒸汽冷凝水的焓，

94、kJ / kg</p><p>　　每臺罐每小時耗蒸汽量： 69.3 / 12 = 5.8t / h</p><p>　　3臺罐運轉，每日消耗蒸汽量：5.8 × 5 × 24 × 0.8 = 556.8t / d</p><p>　　式中：0.8——結晶罐運行均衡系數(shù)</p><p><b>

95、　　平均用蒸汽量：</b></p><p>　　3.1.2 二次蒸汽冷凝所消耗循環(huán)冷卻水量</p><p><b>　?。?）二次蒸汽數(shù)量</b></p><p>　　使用大氣冷凝器，用水直接冷凝二次蒸汽，冷卻水一般采用來自發(fā)酵車間的循環(huán)冷卻水（二次水）。結晶罐二次蒸汽平均蒸發(fā)速度：</p><p><

96、b>　?。?）冷卻水用量</b></p><p>　　使用循環(huán)冷卻水進口溫度30℃，出口溫度45℃，70℃時水蒸氣的焓2626.8kJ / kg。每臺罐需冷卻水量：</p><p>　　3臺罐高峰用水量：</p><p>　　每日用水量：</p><p>　　式中0.8——結晶罐運行均衡系數(shù)</p>

97、;<p><b>　　平均用水量：</b></p><p>　　為保證循環(huán)水溫度不高于30℃，需采用1臺降溫冷卻塔（800m3 / h），根據(jù)季節(jié)、氣溫變化，補充適量二次水。</p><p><b>　　第四章 設備選型</b></p><p><b>　　4.1.液堿高位罐</b>&l

98、t;/p><p>　　每天進入系統(tǒng)的堿液量74.4t 操作時間24h 取1臺 堿液密度為1.328</p><p>　　則 裝料系數(shù)取85% 則液堿高位罐體積V=66</p><p>　　取 </p><p>　　D=3.5m H=7m</p><p>　　采用平底

99、，材質1Cr18Ni9Ti,內貼化工搪瓷材料，由化堿池用泵打入高位槽，選用泵的型號：50F-25（F型單吸單級懸壁耐腐蝕離心泵），所配電機：Y11M-Z，P額：40kw。</p><p><b>　　4.2.中和罐</b></p><p>　　每天進入系統(tǒng)的物料量550.3tt，即，中和操作周期4h，中和罐取32.5m3,裝料26m3（裝料系數(shù)80%）則有：</

100、p><p><b>　　臺，取3臺</b></p><p>　　取H = 1.5D </p><p>　　解得D = 3m，H = 4.5m，則V = 31.8m3。</p><p>　　裝液系數(shù)：，裝液量合適。</p><p>　　材料：1Cr18Ni9Ti，Q225A防腐襯里，采用六彎葉式攪拌，兩

101、檔，攪拌器轉速35rpm，配用電機型號：Y132MZ-6，100rpm，功率：5。5kw，皮帶傳動比；28，</p><p><b>　　4.3.板框壓濾機</b></p><p>　　選用BMY型液壓壓緊流壓板，選4臺，型號：BMY50/810-25，液壓系統(tǒng)電機型號：Y00L/4，液壓泵型號：30L-320型，濾液貯罐8m3，2個。</p><

102、p><b>　　4.4.濾液儲罐</b></p><p>　　儲液罐取100m3，裝料85m3（裝料系數(shù)85%），則：</p><p>　　取H = 2D，由解得：D = 3.99，取D = 4m，H = 8m，則：</p><p>　　V = 100.53m3，取2個儲液罐，以保證連續(xù)生產(chǎn)要求。</p><p>

103、　　罐體材料采用A3鋼襯里，壁厚8mm。</p><p><b>　　4.5.顆粒碳柱</b></p><p>　　每天需要活性炭3.08t，脫色液數(shù)量為550.3t即，操作周期1h，碳柱取10m3,裝料8m3（裝料系數(shù)80%）則有：</p><p><b>　　臺，取3臺</b></p><p>

104、<b>　　取H = 4D </b></p><p>　　解得D =1.5m，H = 6m</p><p>　　操作時碳柱高度取75%H即4.5m，采用Q235-A襯膠</p><p><b>　　4.6.結晶罐</b></p><p>　　每天處理物料量455.1t 物料密度為1.26， 即

105、 結晶操作周期14h，結晶罐取40m3,裝料34m3（裝料系數(shù)85%）則有：</p><p><b>　　臺，取6臺</b></p><p>　　取H = 2D罐下部使用圓錐形，取圓錐高度為D / 4，由</p><p>　　解得D = 3m，H = 6m，。</p><p>　　材質1Cr18Ni9T

106、i，攪拌器推進式采用的是強制內循環(huán)式的，攪拌轉速12。5-125r/min。加熱方式：列管式。</p><p>　　4.7.其他輔助部件</p><p><b>　?。?）。溫度計</b></p><p>　　WTQ-280型，測量范圍：0-160℃；</p><p><b>　?。?）。視鏡</b>

107、;</p><p><b>　　采用O型；</b></p><p><b>　?。?）。人孔</b></p><p><b>　　選用垂直型</b></p><p>　　4.8. 板式換熱器</p><p>　?。ㄒ姟痘ぴ怼饭?-31）</p

108、><p>　　其中：Wh——熱流體流量，kg / h；</p><p>　　Cph——熱流體的平均比熱容，kJ/(kg·℃)；</p><p>　　T1——熱流體進口溫度，℃；</p><p>　　T2——熱流體出口溫度，℃；</p><p>　　Q——板式換熱器的熱負荷，W。</p><p

109、>　　45℃ 30℃ 35℃ 70℃ </p><p><b>　　=</b></p><p>　　其中：K——總傳熱系數(shù)，W/(kg·℃)；</p><p>　　Δtm——平均溫度差，℃。</p><p>　　S——換熱面積，m2。</p><p>　　查《味精工業(yè)手冊（第二版

110、）》表9-29選BR20型板式換熱器，其參數(shù)如下：</p><p>　　表4-5 BR20型板式換熱器主要參數(shù)</p><p>　　選用兩個換熱器并聯(lián)，以保證連續(xù)操作的要求。</p><p><b>　　4.9，貯晶槽</b></p><p>　　每天進入系統(tǒng)物料量149.4t 物料密度為1.272， 即

111、 結晶操作周期24h，貯晶罐取40m3,裝料系數(shù)85%則料液量為34m3</p><p><b>　　臺，取4臺</b></p><p><b>　　取H = 2D </b></p><p>　　解得D = 3m，H = 6m，。</p><p>　　材質：1Cr18Ni9Ti/Q235A，采

112、用夾套保溫，攪拌轉速8rpm，攪拌形式：螺帶式攪拌器，要求：螺旋帶距底間距要小，防止晶體堆積。</p><p><b>　　4.10.離心機</b></p><p>　　型號S5-810，3臺。</p><p><b>　　4.11.干燥機</b></p><p>　　采用震動式流化床干燥器，型號：

113、GEQ9*60，需2臺。</p><p><b>　　4.12.粉碎機</b></p><p>　　選用制藥行業(yè)的萬能粉碎機，采用不銹鋼。 </p><p><b>　　4.13.篩分機</b></p><p>　　型號：S2T-8816</p><p><b>　

114、　4.14.混合機</b></p><p>　　型號：V1-1000</p><p><b>　　4.15.泵的選擇</b></p><p><b>　　4.15.1泵1</b></p><p>　　操作周期1.5h，每臺中和罐運轉體積26m3，</p><p>

115、<b>　　取</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　這兩項可忽略不計</b></p><p>　　板框過濾機高4m，直管長度12m，共4個彎頭，每個彎頭阻力當量長度3m，管當量總長度24m</p><p><b>　　λ取0.0

116、5</b></p><p>　　He = 4 + 0.61= 4.61m</p><p>　　泵Ⅰ選用FSB型氟塑料增強合金泵，參數(shù)如下： </p><p><b>　　表4-1泵1的參數(shù)</b></p><p><b>　　4.15.2泵2</b></p><p&g

117、t;　　運轉周期30min，碳柱操作體積8m3，管徑83mm</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　這兩項可忽略不計</b></p><p>　　碳柱高6m，直管長度14m，共5個彎頭，每個彎頭阻力當量長度3

118、m，管當量總長度29m</p><p><b>　　λ取0.05</b></p><p>　　He = 6 + 0.74 = 6.74m</p><p>　　泵Ⅰ選用FSB型氟塑料增強合金泵，參數(shù)如下： </p><p>　　表4-2 泵2的參數(shù)</p><p><b>　　4.15.3

119、泵3</b></p><p>　　結晶罐運轉周期12h，運轉量34m3，管徑42mm</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　這兩項可忽略不計</b></p><p>　　結

120、晶罐高6m，直管長度14m，共6個彎頭，每個彎頭阻力當量長度3m，管當量總長度32m</p><p><b>　　λ取0.05</b></p><p>　　He = 6 + 2.04 = 8.04m</p><p>　　泵Ⅰ選用FSB型氟塑料增強合金泵，參數(shù)如下： </p><p>　　表4-3 泵3的參數(shù)</p&

121、gt;<p>　　4.16.管子的選擇</p><p><b>　　中和液</b></p><p><b>　　W=3m/s</b></p><p><b>　　管子取</b></p><p><b>　　脫色液</b></p>

122、<p><b>　　W=3m/s</b></p><p><b>　　管子取</b></p><p>　　第五章 中和精制設備一覽表</p><p><b>　　第六章 參考文獻</b></p><p>　　[1] 于信令.味精工業(yè)手冊[M].北京:中國輕工業(yè)出版社

123、, 1999: 20-29.</p><p>　　[2] 吳思方主編.發(fā)酵工廠工藝設計概論[M].中國輕工業(yè)出版社, 1985: 26-29.</p><p>　　[3] 李艷.發(fā)酵工業(yè)概論[M].北京: 中國輕工業(yè)出版社, 1999: 32-35.</p><p>　　[4] 丁浩等編.化工工藝設計[M],上海: 上?？茖W技術出版社,1989,12.</p&

124、gt;<p>　　[5] 華南工學院等編.發(fā)酵工程與設備[M],北京: 中國輕工出版社,1990,30.</p><p>　　[6] 管敦儀主編.味精工業(yè)手冊[M].中國輕工業(yè)出版社,1985: 10-19.</p><p>　　[7] 尚久浩主編.輕工業(yè)機械設計基礎[M].中國輕工業(yè)出版社,1996: 30-37</p><p>　　[8] 高孔榮主

125、編.發(fā)酵設備[M].中國輕工業(yè)出版社, 1998: 23-28.</p><p>　　[9] 陳卓賢.味精生產(chǎn)工藝學[M].北京, 中國輕工業(yè)出版社, 1990: 150-162.</p><p>　　[10] 王宏齡,富春江,韓小丹.全球主要氨基酸生產(chǎn)企業(yè)新動向[J].精細與專用化學1</p><p>　　品,2005,12(24):25-26</p>

126、<p>　　[11] 劉森芝.味精行業(yè)的發(fā)展趨勢[J].發(fā)酵科技通訊， 2003， (04).</p><p>　　[12] 王國棟等編.化工原理[M].吉林人民出版社，1994:20-26.</p><p>　　[13] 胡繼強.食品機械與設備[M].北京: 中國輕工業(yè)出版社: 1997: 21-31.</p><p><b>　　第七章