年产10万吨味精厂发酵车间的设计味精厂设计.doc

目 录第一章 总论 第一节 设计依据和范围第二节 设计原则 第三节 建设规模和产品方案 第四节 项目进度建议 第五节 厂址概述 第二章 总平面布置及运输 第一节 总平面布置 第二节 工厂运输 第三章 劳动定员第四章 车间工艺 第一节 工艺流程及相关工艺参数第二节 物料衡算 第三节 车间设备选型第五章 经济技术指标 参考文献 第一章 总论1.1 设计依据和范围1.1.1 设计依据根据陕西科技大学生命科学与工程学院2012届毕业任务书的要求，结合我国味精行业发展状况和市场行情，在老师的悉心指导下，本着理论联系实际的思想，认真参考了氨基酸工艺学生物工程设备发酵工厂设计味精工业手册等文献，提出了年产10万吨味精厂发酵车间的设计。1.1.2 设计范围1.味精的生产工艺设计 2.物料衡算 3.设备选型 4.生产车间设计及布置 5.全厂人员编制及经济效益分析1.2 设计原则（a） 生产规模要在盈亏平衡点之上；（b） 产品方案符合国家产业政策，产品质量符合国家标准（c） 各项技术指标达到国内中上水平；（d） 工厂三废综合利用，并适当留有发展余地。13 建厂规模和产品方案131 建厂规模本设计为10万吨味精厂发酵车间设计，以淀粉乳为原料，采用三班倒制，每班八小时，年工作日为330天。 本设计全年11个月生产：每年的7月份进行机器检修； 日产量为100000330=303吨； 班产量3033=101吨； 1.3.2 生产方案味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）原料的预处理及淀粉水解糖的制备；（2）种子扩大培养及谷氨酸发酵；（3）谷氨酸的提取；（4）谷氨酸制取味精及味精成品加工。与这四个工艺阶段相对应味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。为保障全厂生产用水，还要设置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理，通过供水管路输送到各个生产需求部位。1.4 项目进度建议所谓工程项目进度控制是指对工程项目建设各阶段的工作内容、工作程序、持续时间和衔接关系根据进度总目标及资源优化配置的原则编制计划并付诸实施，然后在进度计划的实施过程中经常检查实际进度是否按计划要求进行，对出现的偏差情况进行分析，采取补救措施或调整原计划后再付诸实施，如此循环，直到建设工程竣工验收交付使用。建议根据所选地形的特点，尽量加快工程的建设情况1.5厂址概述 西安地处中国的地理中心，作为联接东西部的重要交通枢纽，西安已形成了以航空，铁路，公路为主的现代化立体交通网络。 所选地区为西安北郊郊区。西安地区属暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季稍冷少雨。气候温和，四季分明，雨量适中，市区年平均温度13.3C，最冷月1月平均气温-0.9C，最热月7月平均气温26.4C，全年无霜期232天，降水量偏少，主要集中在夏季。年平均气温130134，最冷1月份平均气温0409，最热7月份平均气温25266，年极端最低气温206(西安1995年1月11日)，年极端最高气温434(长安1966年6月19日)。年降水量558750毫米，由北向南递增。7、9月份为两个明显降水高峰。年日照时数19832267小时，年最多风向为东北风(西安)。年内主要气象灾害有干旱、雨涝、冰雹、大风、干热风和低温冻害。第二章 总平面布置及运输2.1总平面布置2.1.1工厂组成：工厂的组成必须包括：（a） 生产车间 生产成品或半成品的场内所有工艺生产主要工序部门，它是全厂的主题。通常有若干厂房建、构筑物组成。例如，由糖化、发酵、灌酒、包装、酒库、化验等厂房建、构筑物构成一个啤酒车间。（b） 辅助车间 协助生产车间正常生产的各个生产部门，也由若干建、构筑厂房组成。例如：酵母回收、麦糟处理、麦芽贮仓、瓶盖制造、机修、瓶与箱堆场组成啤酒的辅助车间。（c） 动力车间 保证生产车间顺利生产及全厂各部门正常工作的部门，水泵房、水塔、贮水池、锅炉房、空气压缩站、冷冻站、变电所、仪表维修等厂房组成。（d） 行管部门 全厂性行政、后勤只能部门，起指挥管理服务的作用。由办公室、中心试验室、医务所、汽车库、食堂、托儿所、俱乐部、厂大门传达室、职工学校等建筑、构筑物厂房组成。（e） 职工宿舍 由职工家属生活及倒班宿舍、运动场、绿化美化等建、构筑物设施组成。2.1.2 厂区划分通常将全厂划分为厂前区、生产区、厂后区及左右两侧区。厂前区的建筑，基本上属于行政管理及后勤职能部门等有关设施。生产区应在厂址场地的中部，也是地势最好的地带。厂后区主要四原料仓库、露天堆场、污水处理站等。可将机修、给排水系统、变电所及其有关仓库等，分布在左右两侧区而尽量靠近主要车间，以便为其服务。全厂运输道路即设置在各区片之间，主干道应与厂大门联通。根据城市规范，厂前区、主干道两侧设置绿化设施且注意美化环境。总平面布置按照区带式布置形式布置。在厂区划分的前提下，保证区域功能分明的特点，以主要生产车间的定位布置，带起辅助车间和动力车间的逐一布置。整个厂区是南北布置东西走向。2.2 工厂运输 场内运输的任务是通过各种运输机械工具，通过各种运输机械工具，完成厂内仓库与车间、堆场与车间、车间与车间的货物分流。通过运输组织以保证生产中原材料、燃料等陆续供应，生产的产品和副产品源源不断地运出。场内道路布置形式为T型布置，主干道布置在厂后区，远离厂前区和生产区，避免了噪音污染并保证物流、人流运输方便、安全和高效以及消防的要求。主干道宽至6-9m，次主干道宽4-6m，消防通道宽大于等于4.0m，净高大于等于4.5m。主叉口：圆角，单叉口半径9m，双叉口半径7m。第三章 劳动定员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 24 34 1330 1388 69.4 2辅助生产部门 9 9 310 328 16.4 3管理及服务部门 107 117 60 284 14.2 3.1 管理部门 107 117 8 232 11.6 3.2 服务部门 52 52 2.6 4 合计 140 160 1330 310 60 2000 5各类人员占比例% 7 8 66.5 15.5 3 100第四章 车间工艺4.1工艺流程及相关参数4.1.1原料的预处理此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，以便提高原料的利用率，同时去除固体杂质，防止机器磨损。用于除杂的设备为筛选机，常用的是振动筛和转筒筛，其中振动筛结构较为简单，使用方便。用于原料粉碎的设备除盘磨机外，还有锤式粉碎机和辊式粉碎机。盘磨机广泛用于磨碎大米、玉米、豆类等物料，而锤式粉碎机应用于薯干等脆性原料的中碎和细碎作用，辊式粉碎机主要用于粒状物料的中碎和细碎3。4.1.2.淀粉水解制备在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖。由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，因而必须将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。目前国内许多味精厂采用双酶法制糖工艺。 双酶法是通过淀粉酶液化和糖化酶糖化将淀粉转化为葡萄糖的工艺。该法主要有三步工艺：第一步是糊化过程，利用连续喷射器或水热器加热到一定的温度，使淀粉充分溶胀，淀粉粘度迅速降低，蛋白质初步凝聚。第二步是液化过程，由于a-淀粉酶的作用将淀粉进一步水解转化为可溶性的糊精的低聚糖，DE值进一步升高，蛋白质絮凝充分。第三步是糖化，利用糖化酶将糊精及低聚糖进一步水解，转化为葡萄糖。该法所得糖纯度高，DE值可达97.5%以上，每100份淀粉实际得到105份的葡萄糖，理论产出111份葡萄糖。由于双酶法得到的糖液质量好，谷氨酸的生产水平和葡萄糖的转化率高，所以采用该法。一次喷射双酶法工艺流程见图2：图1空气加压冷却除水配料发 酵淀粉液化糖化过滤糖化液等电点分 离脱色活性炭水中和 母液离子交换处理废炭谷氨酸炭柱脱色贮 晶脱色液蒸发结晶分 离晶 种干燥制白谷氨酸水湿味精干 燥筛 选结晶味精种子连续灭菌水a-淀粉酶糖化酶玉米浆糖 蜜无机盐二级种子补 糖过滤过滤液碳酸钠滤渣液氨消泡剂蒸汽棉花过滤图2成品糖液过滤灭酶糖化换热器泵层流维持罐泵缓冲罐（闪急冷却）气液分离器（5-7min）高温高压维持罐喷射泵酶水、石灰调浆接受淀粉乳糖渣各步骤技术要求：调浆配料，将淀粉乳调节15-20Be（加自来水调节），用盐酸或石灰水调pH6.0-6.2.加入适量的耐高温a-淀粉酶，每吨干淀粉0.5-0.6L。糊化，将调好的淀粉乳，用泵送入水热器，利用水热器加热至108-110（玉米淀粉在100-160高温蒸煮下，才能真正溶解），然后进入高温维持罐（维持罐压力0.08-0.10MPa），通过压力维持罐吧料液送入闪蒸罐，达到气液分离器，迅速降温至98-99一下。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，降低液料的黏度，达到理想的糊化效果。糊化的主要目的：打破淀粉分子的结晶结构；初步凝聚蛋白质，为液化提供均匀一致的液料。液化，料液经闪蒸后温度降至98-99，进入层流罐保温液化100-120min。液化结束后通过换热器降温至60-62，进入糖化罐。液化目的：进一步水解降低料液的黏度，提高DE值，进一步絮凝蛋白质；达到液化均匀，为糖化提供理想的作用底物。液化终点的判定指标：A、碘试合格（棕红色）；B、外观较好（蛋白质分层、黏度低、料液发亮、透光好）；C、pH6.0；D、DE值在11%-15%。糖化，液化液加盐酸调pH4.2-4.4，糖化温度（601），加入糖化酶进行糖化。高效糖化酶的加量按1.0-1.5kgt干基物计，糖化时间36-40h，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pH4.8-5.0，然后升温至82-85灭酶，维持15min后降温至65 双酶法制糖设备 工序设备调浆配料槽、过滤器、泵糊化水热器或连续喷射器、维持罐、闪蒸罐液化层流罐、冷却器、调PH罐糖化糖化罐、酸计量罐压滤压滤机、糖液储罐糖液的质量要求表色泽无色透明DE97%以上透光率90%DX95%以上糊精透光率70%（糖：乙醇=1:7）PH4.85.2还原糖含量27g/100mL(低糖)38g/100mL以上（）蛋白质含量0.5%以下粉糖转化率98%以下 糖液质量的化验方法 淀粉含量波美计，测淀粉乳的波美度查表或碘量法 糊精反应碘试剂反应或乙醇反应还原糖含量菲林试剂滴定法 糖液酸值酸碱滴定法 PH PH计 干物质 阿贝折光仪 透光率721分光光度计 糖谱分析 高效液相色谱法 蛋白质含量 甲醛法4.13.种子扩大培养及谷氨酸发酵种子扩大培养为保证谷氨酸发酵过程所需的大量种子，发酵车间内设置有种子站，完成生产菌种的扩大培养任务。从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。 谷氨酸发酵开始前，首先必须配制发酵培养基，并对其作高温短时灭菌处理。用于灭菌的工艺除采用连消塔维持罐一喷淋冷却系统外，还可采用喷射加热器维持管真空冷却系统或薄板换热器灭菌系统。但由于糖液粘度较大，流动性差，容易将维持管堵塞，同时真空冷却器及薄板加热器的加工制造成本较高，因而应用较少。发酵设备，国内味精厂大多采用机械搅拌通风通用式发酵罐，罐体大小在50m3到790m3之间。对于发酵过程采用人工控制，检测仪表不能及时反映罐内参数变化，因而发酵进程表现出波动性，产酸率不稳定。由于谷氨酸发酵为通风发酵过程，需供给无菌空气，所以发酵车间还有一套空气过滤除菌及供给系统。首先由高空采气塔采集高空洁净空气，经空气压缩机压缩后导入冷凝器、油水分离器两级处理，再送入贮气罐，进而经焦炭、瓷环填充的主过滤器和纤维分过滤器除菌后，送至发酵罐使用。在北方地区由于空气湿度小、温度低，还可采用空气压缩、冷却过滤流程，省去一级冷却设备4。发酵工艺条件：1、 采用亚适量生物素流加糖工艺2、 二级种子培养基及培养条件 葡萄糖（或水解糖）2.5%、尿素0.35%、磷酸氢二钾0.15%-0.20%、硫酸镁0.04%、玉米浆1%、甘蔗糖蜜2%、消泡剂少量、pH7.0-7.2.115灭菌8-10min。转速280rmin，温度34-35，通风比1：（0.2-0.3），培养7-8h。pH下降至7.0-7.2.OD值净增0.45以上。3、 发酵培养基与发酵工艺条件 水解糖13%-15%、甘蔗糖蜜0.18%-0.22%、玉米浆0.10%-0.15%、磷酸氢二钠0.17%、氯化钾0.12%、硫酸镁0.04%、消泡剂0.03%、pH7.2.110灭菌8min。4、 接种量8%-10%；温度前期34-35，中期35-36，后期37-38；pH前期7.0,8h后7.2-7.3,20-24h为7.0-7.1放罐时pH6.5-6.6；风量初期1:0.15，当OD值净增0.25-0.30时，提高为1:0.25，OD值净增0.65以上，提高为1：（0.35-0.45），残糖降至3.5%以下，降风至1:0.2.5、 (4)流加糖液 双酶糖经浓缩，含糖45%以上。总糖量的30%-40%作流加糖用。4.1.4.谷氨酸的提取谷氨酸的提取一般采用等电点离子交换法，国内有些味精厂还采用等电点锌盐法、盐酸水解等电点法及离子交换膜电渗析法提取谷氨酸。但存在废水污染大，生产成本高，技术难度大等问题，应用上受到限制1，由于等电点提取的谷氨酸主要是a-谷氨酸，而生产味精需-谷氨酸，所以还需要由一个转晶的过程。等电点-离子交换法提取工艺见图3等电点技术要点 等电点调酸加入高流酸化液，酸化液根据量的多少调整pH高低，一般控制pH在1.0-1.5，以谷氨酸结晶全部溶化为宜。 在等电点调酸过程中，前期可适当快，中期要缓，后期要慢，加入酸化液一定要均匀，防止局部过酸。 育晶前仔细观察晶核的大小和数量，适时加入优良晶种，加种量为发酵液的0.15%-0.30%，育晶时间2h。育晶期间料温要稳定不变。 等电点调到位后要30min后复核，有误差要调整。离交技术要点 谷氨酸母液含量为1.5%-2.5%，用硫酸调制pH1.5，使谷氨酸分子全部离解成可自由移动的离子，其H+能激活树脂交换基因与解离的谷氨酸阳离子进行充分的交换。 离子交换上柱液要控制好上柱量，防止漏吸或过饱和，降低尾液排放含量。 洗脱树脂氨离子含量充足，完全洗脱树脂上的谷氨酸离子，树脂再生要充分。 后流分因氨离子含量较高，收集后通入液氨，作洗脱剂使用，也可加入部分新鲜母液配制洗脱剂，pH调到9.0-10.0。 单注上柱吸附 上柱量以定量上柱为好，根据树脂的交换容量和母液中各种阳离子的存在的实际情况，在正常情况一般估算为每1m3树脂可以交换30kg谷氨酸。因此用计算量的母液从柱顶自上而下流出排放即可，此时可以看到上柱流出液pH1.5的现象，说明上柱情况正常。单住上柱由于流经路程短，阻力小，其上柱流速一般可以在常压下进行，以免树脂多次受压使用加速破碎、挤压短路的影响造成树脂利用率降低和上柱母液流失。发酵液育晶点加NH3配制洗脱液停酸搅拌缓慢调酸等电点停酸搅拌沉 淀离心分离等点母液强酸性阳离子交换柱吸 交洗 脱初流分高流分高流分废 液酸液加硫酸调pH晶种硫酸a-湿谷氨酸pH1.56-8h10-12h（5-10）pH3.0-3.2提取菌体蛋白后废液经浓缩制复合肥料282h4h以上pH9.0图3变晶工艺过程转晶主要是将-谷氨酸转化为-谷氨酸，工艺流程如下：-谷氨酸分离冷却转晶调pH溶解-谷氨酸晶体母液（回用于溶解-谷氨酸）4.1.5谷氨酸制取味精及味精成品加工精制车间加工的谷氨酸产品为谷氨酸单钠，即味精。粗品经提纯、加工、包装，得到成品。味精中和液的脱色过程，除使用碳柱外，还可使用离子交换柱，利用离子交换树脂的吸附色素。味精的干燥过程，国内许多厂家还采用箱式烘房干燥，设备简单，投资低，但操作条件差，生产效率低，不适应大规模生产的要求。也有的厂家使用气流干燥技术，生产量大，干燥速度快，干燥时间短，但干燥过程对味精光泽和外形有影响，同时厂房建筑要求较高，这样均不如振动式干燥床应用效果好4。 谷氨酸制造味精 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末体味精，这个过程即为“精制”。工艺流程如下：谷氨酸水酵液纯碱谷氨酸中和脱色除铁浓缩结晶分 离味精母液干 燥包 装湿味精筛 选食盐（精制）粉 碎 包 装粉体味精晶体味精混 盐包 装含盐味精次品味精4.2物料衡算4.2.1味精厂发酵车间物料衡算及提取精制车间衡算结果物料衡算是根据质量守恒定律而建立起来的。物料衡算是进入系统的全部物料质量等于离开该系统的全部物料质量，即F=D+W式中 F进入系统物料量，kg D离开系统的物料量，kg W损失的物料量，kg （一）生产能力 年产10万吨纯度为99%的味精折算为100%味精为99000吨年。 日产99%味精：1000000330=303吨天，折算为100%味精为300吨天。（二）计算指标（以商品淀粉为原料） 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% 商品淀粉中的淀粉含量 86% 发酵周期（含辅助时间） 40h 全年工作日 330d（三）物料衡算(1)1000kg纯淀粉理论上产100%谷氨酸量 10001.1181.7%1.272=1153.5kg式中 81.7%谷氨酸对糖的理论转化率 1.272纯味精的相对分子质量纯谷氨酸相对分子质量=187147=1.272 (2)1kg纯淀粉实际产100%谷氨酸量 10001.1198.5%60%（100%-1.5%）96%95%1.272=749.6kg (3)1000kg商品淀粉（含86%的玉米淀粉）产100%谷氨酸的量 749.686%=644.7kg(4)淀粉单耗1吨100%谷氨酸消耗纯淀粉量 1000749.6=1.334吨吨1吨100%谷氨酸实耗商品淀粉量 1000644.7=1.5511吨吨1吨100%谷氨酸理论上消耗纯淀粉量 10001153.5=0.8669吨吨 1吨100%谷氨酸理论上消耗商品淀粉 12 0.866986%=1.008吨吨（5）总收率 （实际产量理论产量）100%=（749.61153.5）100%=64.98% （6）淀粉利用率 （1.0081.5511）100%=65% （7）生产过程总损失 100%-65%=35%物料在生产过程中损失的原因： 糖化转化率稍低 发酵过程中部分糖用于长菌体及呼吸代谢；残糖高；灭菌损失；产生其他产物。 提取收率低，母液中谷氨酸含量高。 精制过程损耗及产生焦谷氨酸钠等。（8）原料及中间品计算商品淀粉用量：日产100%味精300t，单耗商品淀粉1.5511t日耗商品淀粉量： 3001.5511=465.33td相当日耗100%淀粉： 465.3386%=400.02td糖化液量：日产纯糖量： 465.3386%1.1198.5%=437.54td 折算为30%或34gdL的糖液： 437.5430%=1458.5t；437.5434gdL=1286.9m3发酵液量：437.5460%（100%-1.5%）=258.6td 折算为含谷氨酸11gdL的发酵液量：258.611gdL=2351m3d 23511.07=2515.6td（1.07为发酵液相对密度） 提取谷氨酸量：258.696%=248.3td折算为90%的湿谷氨酸量：248.390%=275.9td（四）年产10万吨味精总物料衡算结果 原 料 规 格 玉米淀粉原料生产1t100%味精日（耗）产量（td）玉米淀粉t 86% 1.5511 465.33 糖 液t 30% 4.862 1458.5 90% 0.9197 275.9 味 精t 100% 1.0 3004.2.2 制糖工序的物料衡算（1）淀粉浆量及加水量 淀粉加水比例为1:1.8,1000kg工业淀粉产淀粉浆： 1000（1+1.8）=2800kg；加水量为1800kg。（2）粉浆干物质浓度 （100086%）2800100%=30.7%（3）液化酶量 使用耐高温a-淀粉酶（液体，10000UmL），加酶量10Ug干淀粉。1000kg干淀粉加酶量：（1000100010）20000100%=500mL=0.5L，0.5L液化酶质量约0.6kg。13（4）氯化钙量 一般加量为干淀粉的0.15%，即1000kg干淀粉加氯化钙： 10000.15%=1.5kg（5）糖化酶量 一般加糖化酶量为120Ug干淀粉，如液体糖化酶为100000UmL，则每1000kg干淀粉加糖化酶量：（10001000120）100000=1200mL=1.2L 1.2L糖化酶约为1.5kg。（6）糖液产量 （100086%1.1198.5%）30%=3134kg 30%的糖液相对密度1.1321，31341.1321=2768L（7）过滤糖渣量 湿渣（含水70%）10kg，折干渣量；10（1-70%）=3kg（8）生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量 3134=10-3.6-2800=340.4kg（9）制糖工序物料衡算结果 进 入 系 统 离 开 系 统项 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 1000 465.33 30%糖液 31341458.5 配料水 1800 838 糖 渣 10 4.65 液化酶 0.6 0.28 氯化钙 1.5 0.7 糖化酶 1.5 0.7蒸汽冷凝水及吸水量 340.4 158 累 计 3144 1463 3144 14634.2.3配料连续灭菌和发酵工序的物料衡算（1）发酵培养基和用糖量 1000kg商品淀粉，可产100%糖量; 100086%1.1198.5%=940kg其中初始发酵定容用糖占53%，即94053%=498（100%糖）；流加补料用糖占47%，即94047%=442（100%糖）。初糖用30%的糖液配料： 49830%=1660,即49834g/dL=1465L初糖配13g/dL，初定V=498kg34g/dL=3831L, 13g/dL糖液相对密度1.05，则 38311.05=4023流加补糖用60g/dL浓糖浆（相对密度1.223），则 44260g/dL=737L,7371.223=901（2）发酵配料 每吨商品淀粉产100%糖940，发酵配料用各种营养物质比例见下表：发酵配料用各种营养物质比例玉米浆（CSL）0.0028t 2.8kg糖蜜 0.0035t 3.5kgMgSO4 7H2 O 0.0024t2.4kgKCl0.0055t5.5kgNa2 HPO412 H2 O0.0071t7.1kg其他（生物素等）0.0007t0.7kg总计0.022t22kg (3)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： 1660（30%20%-1）=830kg(4)接种量 发酵初定容3831L，接种量为10%，即383L.种子液相对密度1.02，则 3831.02=391kg 在391kg种液中含有100%糖14g（用30%糖液46.7kg）、玉米浆5.3kg、甘蔗糖蜜3.4kg、Na2 HPO4 0.68kg、蒸汽及水335.02kg。（5）连续灭菌过程进入的蒸汽及补水量 4023-1660-22-830-391=1120kg（6）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： 94060%98.5%96%=533.3kg 式中 96%谷氨酸提取收率 一般发酵耗氨量为谷氨酸量的0.3，即 533.30.3=160kg 99%液氨在35相对密度为0.5874,1600.5874=272L（7）加消泡剂量 一般1t谷氨酸加消泡剂为5kg，则 （533.31000）5=2.7kg 消泡剂相对密度为0.8,2.70.8=3.4L（8）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： 94060%98.5%=555.5kg生成1mol谷氨酸产3mol水;生成1mol菌体产7mol水。 根据发酵反应式，发酵产生的水分为： 555.5（318147）=204kg 长菌过程产生水分，1g菌体产酸11g，应产生水分为 (555.511)（718147）=43.3kg 以上合计产生水247.3kg。（9）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18mmHg（1mmHg=133.322Pa）；排风32，相对湿度100%，水蒸汽分压27mmHg。 进罐空气的压力为1.5大气压（表压）（1大气压=1.01325105 Pa），排风0.5大气压（表压），出进空气的湿含量差： X出-X进0.015-0.0042=0.011kg水kg干空气通风比1:0.3，发酵液数量5000L，带走水分量： 50000.360321.1570.0010.011=37kg式中 6060min 32发酵时间，h 1.15732时干空气密度，kgm315（10）发酵过程化验取样、放罐残留及其他损失 约13kg。（11）发酵终止时的数量 1t商品淀粉，发酵终止时： 1660+901+22+830+1120+391+247.3+160+2.7+119.6-37-13=55403kg（30%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 119.6空消时耗用的蒸汽量 发酵液相对密度1.07,5403.61.07=5050L，每日产发酵液2514.4t，即2514.41.07=2350m3d。（12）配料、连续灭菌和发酵工序物料衡算表进入系统离开系统项目1t工业淀粉之匹配物料/kg每天进入系统的物料/(t/d)项目1t工业淀粉之匹配物料/kg每天进入系统的物料/(t/d)30%糖液1660772.4发酵液5403.62514.460g/L浓糖液901419.3尾气带水3717.2玉米浆2.81.3损失136.05糖蜜3.51.6无机盐15.77.3配料水830386.2灭菌进入蒸汽及补水1120521.2种液391181.9反应水247.3115液氨16074.5消泡剂2.71.3空消蒸汽119.655.7累计5453.62537.75453.62537.74.2.4 谷氨酸提取车间物料衡算结果谷氨酸等电工序物料衡算汇总表进入系统离开系统项目1t商品淀粉及相应物料/kg每天进入系统的物料/(t/d)项目1t商品淀粉及相应物料/kg每天离开系统的物料/(t/d)发酵液54042514.690%Glu592.6275.8高流24321131.7母液78083633.3水565263累计8401390984013909 离交工序物料衡算结果 进入系统 离开系统 项 目1t商品淀粉及相应物料kg每天进入系统的物料（td）项 目1t商品淀粉及相应物料kg每天离开系统的物料（td） 母 液7808 3633.3 高流 2432 1132 92.5%硫酸317+163=480 223.4 废液 7808 3633 99%液氨 64 29.8洗脱液用水 1888 878.5 累计10240 4765 10240 47654.2.5 精制车间物料衡算结果 中和脱色工序物料衡算结果 进入系统 离开系统 项 目1t商品淀粉及相应物料kg每天进入系统的物料（td） 项 目1t商品淀粉及相应物料kg每天离开系统的物料（td） 90%谷氨酸 593 275.9中和脱色液 1967 915.3 离子膜碱 484 225.2 废炭渣 53 24.7 活性炭 13.3 6.2 水 930 432.8 累计 2020 940 2020 940 精制工序物料衡算结果 进入系统 离开系统 项 目1t商品淀粉及相应物料kg每天进入系统的物料（td） 项 目1t商品淀粉及相应物料kg每天离开系统的物料（td）40gdL中和脱色液 1967 915.3100%谷氨酸 644.4 299.9 结晶过程加水200 93.1 母液 150 69.8 分离调水洗水 32 14.9 蒸发水分 1404.6 653.6 累计 2199 1023.3 2199 1023.34.3设备设计与选型4.3.1 发酵罐 （1）发酵罐的选型 选用机械涡轮搅拌通风发酵罐（2）生产能力、数量和容积的确定 发酵罐容积的确定：选用420m3罐，公称体积为420m3的发酵罐，总体积为451 m3，装料系数0.75，每吨100%味精需发酵液8.4吨，体积为7.4吨，每天发酵液量： 生产能力的计算：现每天生产100%纯度的味精300t，谷氨酸的发酵周期为40h(包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间)。则每天需要发酵需要发酵罐的总体积为V0（发酵周期为40h）。发酵罐个数的确定： 取公称体积420 m3 发酵罐12个，其中一个留作备用。实际产量验算：富裕量 能满足产量要求（3）主要尺寸的计算：取高径比 H：D=2：1 则有：H=2D；解方程得： 取D=6.2mH=2D=12.4m；封头高： 封头容积 ：V封=38.4012（m3）圆柱部分容积：V筒=374m3验算全容积V全：V全=V全符合设计要求，可行。（4）大、中型发酵罐多采用立式排管（4-8组），或蛇管冷却，K值一般取350-530W（m2）。换热面积的计算：谷氨酸的发酵热高峰值约4.5104kJ（m3h），则换热面积按传热方程式计算如下： S=QtK 式中 S换热面积，m3 Q换热量（1W=1Js），W t平均温度差，K K总传热系数W（m2）420m3罐装液量为4200.75=315 m3Q=4.5104315=1.4107kJh发酵液温度34，设冷却水进口温度10，出口温度20，则平均温度差： t=K值取500W（m2）S=1m3发酵液所需换热面积：418315=1.33 m2（5）搅拌器计算 选用六弯叶涡轮搅拌器。 该搅拌器的各部分尺寸与罐径D有一定比例关系搅拌器叶径取d=2.1（m）叶宽 ：弧长：底距：盘踞 ：叶弦长：叶距 ：弯叶板厚：=12（mm）取两挡搅拌，搅拌转速N =110r/min。（6）搅拌轴功率的计算 淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。计算Rem8 式中 D搅拌器直径，D=2.1m N搅拌器转速， 醪液密度，=1132 kg/m3 醪液粘度， =1.310-3Ns/m2 将数代入上式：视为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7计算不通气时的搅拌轴功率P0：式中 Np在湍流搅拌状态时其值为常数4.7 N搅拌转速，N