谷氨酸发酵配料工段.doc

课程设计论文引言 谷氨酸钠是一种酸性氨基酸，是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义。不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。 谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。食品工业上，味精是常用的增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。过去生产味精主要用小麦面筋(谷蛋白)水解法进行，现改用微生物发酵法来进行大规模生产。不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。 味精在我们日常生活中如此重要，工业生产谷氨酸就显得极为重要。首先，应从制备谷氨酸的原材料生产开始着手，如玉米淀粉的制备，通过研究其自身特性及可控因素，人为控制参数加以优化，日趋成为生产味精的新突破、新亮点。第一章 玉米淀粉的制备1.1玉米淀粉制备1.1.1 玉米子粒的特征与淀粉生产工艺的关系从玉米子粒中提取淀粉需要把子粒的各种化学组分进行有效地分离，以便最大程度地提纯淀粉，并回收其他成分。湿磨是目前惟一有效的方法。风干状态的玉米子粒，含水量在15左右，子粒坚硬，机械强度大，子粒内部各个结构部分及各种化学组分紧密结合在一起，加工时要根据子粒的特点和各种化学组分相互结合的状况采用适当的工艺方法进行分离。玉米子粒硬度大，要采取浸泡法使其吸水软化。玉米子粒皮层结构紧密，通透性差，浸泡时要采取添加SO2等成分增加皮层膜的透性。胚芽含油量大，但韧性强，加工时根据这个特点，对玉米进行粗破碎、分离胚芽。可溶性成分一般通过浸泡工艺分离出来。玉米胚乳中淀粉与蛋白质的结合非常牢固，比小麦淀粉与蛋白质结合要牢固得多，在湿法加工中，单用水不能使蛋白质和淀粉很好地分离，要通过所添加的SO2氧化还原性质打开包围在淀粉粒表面的蛋白质网膜。皮层及纤维则主要是在湿磨后采取筛选方式去除。1.1.2玉米淀粉提取工艺流程 玉米淀粉提取采用湿磨工艺，自1842年开始在美国应用以来，100多年中，人们对玉米湿磨工艺进行了许多改进。中国玉米淀粉工业起步较晚，湿磨工艺是1956年从前苏联引进的，直到20世纪80年代末期，中国的玉米淀粉工业开始有较大幅度的发展。现在，我国淀粉年产量约400万t，其中玉米淀粉约占80。 1玉米淀粉生产包括3个主要阶段：玉米清理、玉米湿磨和淀粉的脱水干燥。如果与淀粉的水解或变性处理工序连接起来，可以考虑用湿磨的淀粉乳直接进行糖化或变性处理，省去脱水干燥的步骤。 2玉米淀粉生产的工艺流程如图51所示。工艺流程中，大致可分为4个部分：玉米的清理去杂；玉米的湿磨分离；淀粉的脱水干燥；副产品的回收利用。其中玉米湿磨分离是工艺流程的主要部分。原料玉米净化杂质 硫磺燃烧二氧化硫亚硫酸浸泡稀玉米浆浓缩玉米浆 胚芽饼 破碎胚芽分离洗涤脱水干燥榨油 精磨 玉米油 筛洗渣皮脱水干燥粉碎纤维粉 麸质分离稀蛋白质浓缩干燥蛋白粉 清水淀粉洗涤 离心脱水 气流干燥 玉米淀粉 计量包装 图1-1 玉米淀粉生产的工艺流程图12主要设备名称及功能表1-1主要设备设备名称参数1.提升机1台2.清理筛1台3.除石槽2台4.亚硫酸罐1个5.硫磺吸收塔2座6.浸泡罐6个7.重力筛2台8. 破碎磨2台9.针磨1台10.胚芽旋流器2台11.胚芽筛1台12.压力曲筛7台13.洗涤槽1套14.分离机2台15.洗涤旋流器1套16.气浮槽2台17.螺旋挤干机2台18.管束干燥机3台19.板框压滤机4台20.沉淀罐4台21.地池1个22.刮刀离心机1台23.气流干燥机组1套24.原料罐、浓浆罐、洗涤水罐各一个表1-2 原料预处理工艺过程与设备工艺操作主要设备功能过筛筛选机去除固体杂质，使原料颗粒均匀浸泡浸泡桶使原料内部结构松散粉碎盘磨机使原料磨碎，便于液化调浆调浆桶调节淀粉乳浓度液化液化锅在-淀粉酶作用下，将淀粉转化为糊精和低聚糖灭酶液化锅升温使酶失活配料配料桶用草酸调pH至4.5糖化糖化锅利用糖化酶将糊精和低聚糖转化为葡萄糖灭菌连消塔灭杀发酵培养基中的杂菌维持维持罐协助杀菌冷却喷淋冷却器冷去至发酵温度接种发酵机械搅拌 通风发酵罐完成谷氨酸发酵过程1.3.制备玉米淀粉操作规程1.3.1制酸工序项目内容操作目的制造出足量合格的亚硫酸溶液，以满足浸渍及纤维洗涤生产的需要。原料要求硫磺：硫含量98.5%，水份1%，砷含量0.0005%中间体控制指标亚硫酸溶液中二氧化硫含量：0.25%0.40%工艺流程一次水（过程水）硫磺燃烧室混合室冷却室吸收塔亚硫酸溶液去浸渍、纤维洗涤暂存罐1.3.2提料工艺项目内容目的对商品玉米进行除杂清理，满足生产投料需要。工艺流程杂质商品玉米斗式提升机振动筛玉米贮仓风机除尘风机除尘1.3.3浸渍工艺项目内容目的浸提出玉米中可溶性物质，使玉米粒软化，为各组分的分离做好准备。原料要求1.玉米 水分%12.014.0玉米粒杂质%2.5垃圾杂质%1.0淀粉含量%70.0灰份%1.21.6蛋白质%8.011.0脂肪%4.06.02.亚硫酸浓度% ： 0.250.40工艺控制点1.浸渍温度：48522.浸渍时间：48小时以上3.洗水温度：40454.浸渍方式：逆流浸泡中间体控制指标1.浸后玉米水份%： 4248 可溶物%:23比容kg/m 3:850 手感：软2.稀玉米浆浓度BX：68 酸度%：12二氧化硫%：0.03工艺流程亚硫酸溶液净化后玉米沉砂槽浸渍罐玉米分水筛浸后玉米稀玉米浆去做菲订1.3.4磨筛项目内容目的1.将浸渍后的玉米进行两次破碎脱胚，并进行胚芽分离与洗涤。纤维分离，为分离岗位提供优质粗淀粉乳。2.备足浸后玉米，搞好胚芽分离与洗涤，控制好针磨电流。原料要求浸后玉米 水份%：4248可溶物%：23手感：软工艺控制点脱胚磨电机工作电流，A：70针磨电机电流，A：150针磨电流，A：150中间体控制指标1.破碎：内容项目玉米瓣数破后整粒联结胚芽深度游离胚芽一次破碎581%2.5%67.5Be85%二次破碎101200.3%79 Be95%2磨后纤维联结淀含：20%稀浆手感：无粒状硬物工艺流程1.浸后玉米一次脱胚一次胚芽分离胚芽洗涤去胚芽分水筛二次脱胚初分备筛粗淀粉乳 针磨2.一次水（澄清水）粗淀粉乳罐旋转过滤器分离机麸质水气浮槽 去洗涤离心后淀粉乳1.3.5气浮工序项目内容目的将分离机分离出的麸质水进行气浮分离出浓麸质，为蛋白脱水做准备。原料要求麸质水干物%1.5麸质水淀含%20中间体指标浓麸质干物%：46工艺流程分离机气浮槽浓麸质去压滤底流水1.3.6淀粉洗涤工序项目内容目的将分离后的底流淀粉乳进一步洗涤，除去一些蛋白质和可溶物，精制为合格的淀粉乳。原料要求淀粉乳浓度BX：30淀粉乳蛋白含量%：2.5工艺控制点112级工作压力Mpa:0.81.01级进料压力Mpa：0.412级出料压力Mpa：0.150.40洗水量 吨/吨干淀粉：4洗水温度：40中间体控制指标成品淀粉乳浓度BX：3840成品淀粉乳蛋白含量%：0.5工艺流程分离前贮罐分离淀粉乳罐洗涤前贮罐12级洗涤旋流器精淀粉乳冼水1.3.7淀粉脱水工序项目内容目的利用离心力尽可解除去湿淀粉中的游离水份，为进一步将淀粉干燥为商品淀粉做准备。原料要求淀粉乳浓度BX：3840淀粉乳蛋白%：0.5工艺控制点脱水后湿淀粉水份%：38.0滤液浓度%：15工艺流程贮罐离心机湿淀粉皮带输送机装车出售水平螺旋输送机斜螺旋输送机 气流干燥计量包装入库1.3.8淀粉干燥包装工序项目内容目的利用热能脱水后的湿淀粉干燥为接近平衡水分的干淀粉，并进行计量包装为商品淀粉。原料要求湿淀粉水份%38，并力求稳定。工艺控制点蒸汽压力Mpa：0.6中间体指标干淀粉：水份%：12.514.0工艺流程 湿淀粉 蒸气料箱废湿热气空气换热器干燥风机旋风分离器干淀粉 计量包装成品1.3.9干胚芽工序项目内容目的将洗涤后的胚芽进行脱水干燥为干胚芽。原料要求挤水后胚芽含水量%：5560胚芽皮屑含量%：810工艺控制点蒸汽压力，Mpa：0.6中间体指标干胚芽水份，%：810工艺流程洗涤后胚芽分水筛 滤液过程水槽 晾凉计量包装管束干燥机脱水机 干胚芽1.3.10板框压滤工艺项目内容目的将气槽岗位的浓麸质与沉降池底流蛋白压滤为滤饼，为蛋白干燥做好准备。原料要求麸质蛋白含量，%：60麸质干物，%：6工艺控制点板框压力：Mpa：20进料压力，Mpa：0.40.6中间体指标滤饼含水量%：5060工艺流程浓麸质麸质贮罐板框泵压滤机滤饼去干燥 沉降池底流滤液去沉降1.3.11蛋白干燥工序项目内容目的将蛋白滤饼进行干燥，并达到细度及含量要求。原料要求滤饼含水量%：60蛋白含量%：60工艺控制点蒸汽压力Mpa：0.50.6中间体指标蛋白粉蛋白含量%：60蛋白粉水份%：810蛋白粉细度%：95工艺流程 风机滤饼管束干燥机振动筛蛋白粉计量包装成品粉碎机大块蛋白1.3.12纤维渣岗位项目内容目的将洗涤好的纤维渣进行挤水干燥，然后粉碎加工为成品。原料要求纤维渣联结淀粉含量%：20纤维渣游离淀粉含量%：5纤维渣内无可见胚芽工艺控制点管束干燥蒸汽压力Mpa：0.6中间体指标脱水后纤维含水%：60干燥后纤维渣含水%：1015工艺流程贮槽来料纤维渣压力曲筛脱水机管束干燥机粉碎机计量包装滤液成品去过程水槽1.3.13 供汽沉降池工序项目内容目的为生产提供压力稳定的合格蒸汽，为蛋白岗位提供足量稠度的蛋白沉淀物，保证沉降池沉淀效果，满足生产工艺水需要。原料要求气浮槽底流水淀粉含量%：30工艺控制点生产用蒸汽压力Mpa：0.50.6中间体指标废水干物%0。4废水SO2含量%：0.0250.035工艺流程板框回水沉降池沉淀蛋白去蛋白贮罐工艺水气浮槽底沉降池 第二章 全厂物料衡算物料衡算是根据质量守衡定律而建立起来的。物料衡算是进入系统的全部物料质量等于离开系统的全部物料质量，即 式中 F进入系统物料量， D离开系统的物料量， W损失的物料量，2.1生产能力 年产商品味精（99%）30000t，折算为100%味精为29700t/a。 日产商品味精（99%）：30000/300=100t/d,折算成100%味精为：29700/300=99t/d （一年按300天）2.2计算指标（以淀粉质味原料） 表2-1 计算指标淀粉糖化转化率97.5%发酵产酸率（浓度）11.6%发酵对糖转化率58%培养菌种耗糖为发酵耗糖1.5%谷氨酸提取收率96.2%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300d 2.3总物料衡算2.3.1 商品淀粉用量（1）1000纯淀粉理论上产100%MSG量: 10001.11681.7%1.272=1159.8式中 81.7谷氨酸对糖的理论转化率: 1.272（2）1000纯淀粉实际产100%MSG量:10001.1197.5%58%（100%1.5%）96.2%95%1.272=722.6（3）1000商品淀粉（含量86%的玉米淀粉）产100%MSG量： 722.686%=621.5（4）淀粉单耗 1t100%MSG消耗纯淀粉量： 1t100%MSG实耗商品淀粉量： 1t100%MSG理论上消耗纯淀粉量: 1t100%MSG理论上消耗商品淀粉量: （5）总收率 （6）淀粉利用率: （7）生产过程总损失: 100%-62.34%=37.66% 物料在生产过程中损失的原因： 糖化转化率稍低。 发酵过程中部分糖消耗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Glu含量高。 精制加工过程损耗及产生焦谷氨酸钠等。2.3.2原料及中间品计算 商品淀粉或淀粉乳用量：日产100%谷氨酸钠150t，单耗商品淀粉1.5511t，日耗商品淀粉量： 991.609=159.29t/d 相当日耗100%淀粉：129.2986%=137.0t/d 糖化液量：日产纯糖量： 159.2986%1.11697.5%=149.06t/d 折算为30%的糖液： 发酵液量：发酵液中纯谷氨酸量： 149.0658%（100%-1.5%）=85.2t/d 折算为含谷氨酸11g/dl的发酵液量： 85.2/11g/dL=2322.7m/d 2322.71.07=2485.3t/d（1.07为发酵液相对密度） 提取谷氨酸量：产纯谷氨酸: 85.296.2%=245.8t/d折算为90%湿谷氨酸量：245.8/90%=273.1t/d2.3.3总物料衡算结果表2-2 总物料衡算表原料规格玉米淀粉原料生产1t100%MSG日(耗)产量（t/d）玉米淀粉/t86%1.609 159.29 糖液/t30%5.019496.9谷氨酸/t90%2.759273.1味精/t100%1.0 992.4 糖化工段物料衡算商品淀粉配料水30%糖液糖化工段液化酶CaCl2糖化酶滤渣蒸汽冷凝水及洗水量图2-1 制糖工序物料衡算图2.4.1 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：kg加水量：1800kg。2.4.2 液化酶量使用耐高温-淀粉酶（20 000U / ml）,加酶量10U / g干淀粉。1000kg干淀粉加酶量：0.5L液化酶质量约为0.6kg。2.4.3 CaCl2量一般加量为干淀粉的0.15%，即1000kg 干淀粉加CaCl2： 1000 0.15% = 1.5kg 2.4.4 糖化酶量一般加糖化酶量为120U / g干淀粉，如液体糖化酶为100 000U / ml，则每1000kg干淀粉加糖化酶量: 1.2L糖化酶质量约为1.5kg。2.4.5 糖液产量2.4.6 过滤糖渣量湿渣（含水70%）10kg,折干渣量:2.4.7 生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量 2.4.8 衡算结果汇总表2-3 制糖车间工序的物料衡算汇总表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1000159.2930%糖液3119.22496.86配料水1800286.72滤渣101.59液化酶 0.60.0956CaCl21.50.239糖化酶1.50.239蒸汽冷凝水及洗水量325.6251.81累计3129.22498.153129.22498.452.5配料、连续灭菌和发酵工序的物料衡算30%糖液配料、连续灭菌、发酵工段玉米浆发酵液糖蜜无机盐等尾气带水配料水配料水灭菌进入蒸汽及补水种液 反应水 液氨 消泡剂 空消蒸汽图 2-2 配料、连续灭菌和发酵工段物料衡算图2.5.1发酵培养基和用糖量 1000kg商品淀粉，可产100%糖量： 100086%1.11697.5%=935.8kg 其中初始发酵定容用糖量占53%，即935.853%=496kg（100%糖）；流加补料用糖占47%，即935.847%=439.8kg（100%）。初糖用30%的糖液配料： ，即初糖配13g/dL,初定V=，13g/dL糖液相对密度1.05，则 1458.81.05=4006.2kg流加补料用60g/dL浓糖浆（相对密度1.223），则 , 7331.223=896.5kg2.5.2发酵配料 每吨商品淀粉产100%糖935.8kg，发酵配料用各种营养物比例见表4-2。2.5.3配料用水 初始配料时培养基含糖量不低于20%，向30%糖液中加水量为：表2-4 发酵配料用各种营养物比例玉米浆0.0028t2.8kg糖蜜0.0035t3.5kgMgSO4.7H2O0.0024t2.4kgKCl0.0055t5.5kgNa2HPO4.12H200.0071t7.1kg其他（生物素等）0.0007t0.7kg总计0.022t22kg2.5.4接种量 发酵初定容3815.4L,种量为10%，即381.5L。种子液相对密度1.02，则 381.51.02=389.2kg在389.2kg种液中含有30%糖液46.5kg，玉米浆5.17kg，甘蔗糖蜜3.39kg，K2HPO4 0.66kg，蒸汽及水333.41kg。2.5.5连续灭菌过程进入的蒸汽及补水量 4006.2-1653.3-22-826.7-389.13=1115.07kg2.5.6发酵过程中加入99%液氨量 1t商品淀粉产100%糖935.8kg，产100%谷氨酸： 935.858%97.5%96.2%=509.09kg式中 96.2%谷氨酸提取收率一般发酵耗氨量为谷氨酸的0.30，即 509.090.30=152.73kg99%液氨在35相对密度为0.5874,152.73/0.5874=260.01L 2.5.7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0.8， 2.55/0.8=3.19L2.5.8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： 935.858%97.5%=529.2kg生成1mol谷氨酸产3molH20；生成1mol菌体产7molH20。根据发酵反应式，发酵产生的水分为： 5292长菌过程产生水分，1g菌体产酸11g，反应产生水分为： 以上合计产生水235.7kg。2.5.9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，相对湿度为100%，水蒸气分压为27mmHg。进罐空气的压力位1.5大气压（表压）（1大气压=1.01325105pa），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干空气通气比1:03，发酵液数量5000L，带走水分量：50000.358321.1570.0010.011=37kg式中 6060min 32发酵时间，h1.15732时干空气密度，kg/m32.5.10发酵过程化验取样、放罐残留及其他损失 约13kg。2.5.11发酵终止时的数量 1t商品淀粉，发酵终止时:1653.3+896.5+22+826.7+389.13+152.73+2.55+235.7+1115.07+119.6-13-57=5362.3kg(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1.07,5362.3/1.07=5012.4L2.5.12衡算结果汇总 年产30万吨味精，日投商品淀粉（86%）159.29t，配料、连续灭菌和发酵工序的物料衡算汇总见表4-4。表2-5 配料、连续灭菌和发酵工序物料衡算汇总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每天离开系统的物料/(t/d)30%糖液1653263.3发酵液5362.3854.260g/dL浓糖浆896142.7尾气带水375.87玉米浆2.80.45损失132.07糖蜜3.50.56无机盐等15.71.16配料水826.662.00灭菌进入蒸汽及补水1115.183.02种液389.128.97反应水235.718.32液氨152.711.87消泡剂2.550.21空消蒸汽119.68.87累计5412.3862.135412.3862.132.6 中和等电工段物料衡算90%Glu发酵液中和等电工段高流水母液图 2-3 中和等电工序物料衡算图2.6.1 发酵液数量5362.3kg；5011.5L。2.6.2 高流量为发酵液的45%，即2413.04kg。2.6.3 硫酸用量92.5%硫酸用量为纯谷氨酸量的90%，即509.1 90% = 458.19kg。2.6.4 等电液数量5362.3+ 2413.04 = 7775.3kg。2.6.5 谷氨酸产量（1）分离前Glu量100%Glu量：（2）分离后Glu量100%Glu量： 90%Glu量：2.6.6 加水量479kg。2.6.7 洗水量为90%Glu量的14.5%，即621.3814.5%=90.10kg。2.6.8 母液（上清液）数量2.6.9 物料衡算汇总表2-6 谷氨酸等电工段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5362.3854.290%Glu621.3898.98高流2413.04384.4母液7723.021230.20水569.190.65累计8344.441329.28344.41329.182.7 离交工段物料衡算99%液氨洗脱液用水离交工段高流母液废液92.5%硫酸图2-4 离交工序物料衡算图2.7.1 母液调pH用硫酸量1t商品淀粉相应用92.5%硫酸458.19kg。其中调pH用酸占66%，即2.7.2 母液数量7723.02kg。2.7.3 调高流用硫酸量为总用酸量的34%，即。2.7.4 洗脱液用99%液氨数量为纯Glu的12%，即。2.7.5 高流量2413.04kg。2.7.6 排出废液量废液中含Glu0.29g/dL，相对密度1.02。2.7.7 配洗脱液用水量2.7.8 物料衡算汇总表2-7 离交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项目1t商品淀粉及相应物料/ kg每天离开系统的物料/（t / d）母液7723.021230.2高流2413.04384.3792.5%硫酸458.1872.98废液7723.021230.299%液氨67.110.69洗脱液用水1887.76300.7累计10136.061614.5810136.061614.582.8精制车间物料衡算2.8.1中和脱色工序物料衡算2.8.1.1 谷氨酸数量 100%Glu量：509.09kg, 90% Glu量：565.66kg。2.8.1.2离子膜碱用量 理论上1mol谷氨酸需1molNaOH，即40/147=0.272,1kg谷氨酸需100%NaOH 0.272kg。509.09kg100%Glu需用30%液体离子膜碱量： 509.090.272/30%=461.57kg30%NaOH相对密度1.328,461.57/1.328=347.57L2.8.1.3粉末活性炭用量 加活性炭量按纯谷氨酸量的2.5%， 509.09kg100%Glu需用活性炭量：509.092.5%=12.73kg2.8.1.4中和脱色液数量 要求浓度达到20Be ,40g/dL。2.8.1.5废炭渣数量 含水75%，则12.73/(1-75%)=50.92kg2.8.1.6用水量 1877.93-565.66-461.57-12.73+50.92=888.89kg2.8.1.7物料汇总见下表：表2-8 中和脱色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每天进入系统的物料/(t/d)90%Glu565.6690.10中和脱色液1877.93299.12离子膜碱461.5773.52废炭渣50.928.11活性炭12.732.03水888.89141.59累计1928.85307.241928.85307.242.8.2 精制（结晶）工序物料衡算2.8.2.1中和脱色液（俗称原液）数量1877.93kg，1618.91L，含MSG40g/dL。2.8.2.2产MSG量 精制收率95%，产100%MSG量： 509.091.27295%=615.18kg2.8.2.3产母液量 母液平均含MSGg/dL，则 509.091.272（1-95%）/25=129.51L 129.511.1=142.46kg(1.1为母液相对密度)2.8.2.4蒸发结晶过程加水 约为脱色液的10%，即190kg。2.8.2.5MSG分离调水洗水量 约为MSG产量的5%，即615.185%=31kg。2.8.2.6结晶过程蒸发水分 1877.93-615.18-142.46+190+31=1341.29kg2.8.2.7物料衡算汇总见下表：表2-9 精制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每天进入系统的物料/(t/d)40g/dL中和脱色液1877.93299.13100%MSG615.5898.00结晶过程加水19030.27母 液142.4622.69分离调水洗水314.94蒸发水分1341.29213.65累计2098.93334.342098.93334.34第三章 全厂热量衡算 热量衡算是根据能量守衡定律而建立起来的。热平衡方程表示如下： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5式中 Q1-物料带入的热量，JQ2-蒸汽热量，JQ3-各种热效应，如发酵热、稀释热、溶解热等，JQ4-物料带走热量，JQ5-热损失，J3.1 液化工段热量衡算3.1液化工序热量衡算3.1.1液化加热耗蒸汽量（1）淀粉浆流量日投商品淀粉159.29t/d，配30.7%的淀粉浆：159.29/30.7% = 518.86t/d，即518.26/24 =21.6t/h。（2）淀粉浆比热容式中c淀粉浆的比热容，kJ /（kg）c0淀粉质的比热容，取1.55kJ /（kg）X淀粉浆干物质含量，30.7%c水水的比热容，取4.186kJ /（kg）ckJ /（kg）（3）蒸汽耗用量式中G淀粉浆流量，kg / hc淀粉浆的比热容，kJ /（kg）T1淀粉浆初始温度（20 = 293K）T2液化温度（110 = 383K）h1加热蒸汽焓，2748.5kJ / kg（0.4MPa，表压）h2加热蒸汽凝水焓，在383K时为461kJ / kg高峰量： 每日蒸汽耗用量：3.1.2 液化液冷却耗水量使用板式换热器，物料由95降为61。用循环水降温，进口温度28，出口温度52，需冷却水量：每日耗用冷却水量：27.9924 = 671.76t / d需补充新鲜水量：27.993% = 0.840t / h3.2 糖化工段热量衡算液化液由61进入糖化罐，在60下维持3640h，因糖化罐外保温，绝热较好，糖化过程中不需补充热量，不消耗蒸汽。糖化终止时，糖化夜调pH至4.85.0，酶即失活，也可不加热灭菌，以节约蒸汽。3.3连续灭菌和发酵工序热量衡算3.3.1 培养液连续灭菌用蒸汽量发酵罐公称容积720m3，装料系数0.8，每罐产MSG量：年产味精30万吨，日产味精（100%）97t，发酵生产周期40h（发酵32小时，辅助8小时），需发酵罐台数：每日投（放）罐次数：日运转：台每罐发酵初始体积：糖浓度13g/dL，灭菌前含糖量20g/dL，其数量：密度1.05t / m3，灭菌加热过程中用0.4MPa蒸汽（表压），h1=2748.5kJ / kg，使用螺旋板式换热器将物料由20预热至70，再加热至120；冷却水由20升至45。每罐灭菌时间2h，物料流量：灭菌用蒸汽量：式中3.7糖液比热容，kJ /（kg）每日蒸汽用量：，平均蒸汽用量；最大蒸汽量为10t / h。3.3.2 培养液冷却用水量参照图10-7,120热料通过与冷热料交换，由120降至75，再用水冷却至35；冷却水由30升至45。计算冷却水用量（W）。每日用水量：，平均用水量：；使用发酵冷却循环水。3.3.3 发酵罐空罐灭菌蒸汽用量（1）发酵罐体加热用蒸汽量发酵罐公称容积720m3，材质为SS304，发酵罐罐体重118t，比热容0.5kJ/（kg），使用0.4MPa蒸汽（表压）灭菌，发酵罐罐压保持在0.15MPa（表压）下，由20升至127，维持1h。其蒸汽用量为：式中2748.50.4MPa（表压）蒸汽热焓，kJ / kg535.40.15MPa，127时蒸汽凝结水热焓，kJ / kg每日蒸汽用量：，平均用蒸汽量：。（2）填充发酵罐空间所需蒸汽量公称容积720m3发酵罐的全容积为793m3，其蒸汽用量为：式中加热蒸汽的密度（kg / m3），1.39kg / m3发酵罐灭菌（0.15MPa，表压）1h。每日用蒸汽量：，平均用蒸汽量：。（3）灭菌过程的热损失辐射与对流联合给热系数，罐外壁温度60。kJ /（m2h）720m3发酵罐的表面积为475m2，消耗蒸汽量：（4）罐壁附着洗涤水升温所需蒸汽量式中0.001附壁水平均厚度，m（5）灭菌过程蒸汽排汽及渗漏量取总耗汽量的10%，空罐灭菌蒸汽消耗量为：每个空罐灭菌1h，蒸汽消耗量为5t / 罐。发酵罐每日投料罐次：1.8罐，每日用蒸汽量：；平均用蒸汽量：。3.3.4 发酵过程产生的热量及冷却用水量发酵过程的热量计算有下列几种方法。（1）通过计算生化反应热来计算总发酵热生物合成热通过下列方程计算：C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+2813kJC6H12O6+NH3+1.5O2 C5H9O4N+CO2+3H2+890kJ搅拌热 =8604.18p （p为搅拌功率）汽化热=空气流量（h进-h出）式中Q味精干燥过程所需热量，kJ / h Q气化物料中水分蒸发所需热量，kJ / h此外，液氨在流加过程中因气化而吸热，有利于发酵降温。（2）通过燃烧热计算 有关物料燃烧热：葡萄糖：15 633kJ/（kg）谷氨酸：15 424kJ/（kg）玉米浆：12 289kJ/（kg）菌体：20 900kJ/（kg）以发酵耗糖速率最快的为放热高峰（3）通过冷却水带走的热量进行计算在最热季节，发酵放热高峰时期测定冷却水量及进出口温度，然后计算出最大发热量（4）通过发酵液的温度升高进行计算关闭冷却水，观察罐内发酵液温度升高，用以下公式计算以上四种方法，以（3），（4）比较简单实用。根据部分味精厂的实测和经验数，谷氨酸的发酵热高峰值约4.5104kJ /（m3h）。公称容积720m3发酵罐，装液量576m3，其发酵热为：5764.5104=2.592107kJ/h日运转发酵罐2.4台，总发酵热：2.42.592107=6.211107kJ/h=17280.6Kw选用4台NG84M溴化锂制冷机。每台制冷量7033kW，使用0.8MPa蒸汽，耗汽量8.8t / h。冷媒水用量1008m3 / h，冷却水用量1706m3 / h。4台溴化锂制冷机按3台运转计算，需蒸汽26.4t/h，需用循环冷却水：17063=5118m3/h再加上培养基灭菌后用冷却水74.25t/h，合计用冷却水为5192.25m3 / h。循环冷却水采用无填料喷雾冷却塔进行降温，选用800m3 / h冷却塔7台。冷却水在循环使用中约损失4%（掺入部分生产过程用水），需补充新鲜水量：5192.254%=207.69m3/h3.4 提取工段冷量衡算等电罐540m3，装液量432m3，相对密度1.07，由30降至10，降温速度为2/ h，每台罐需冷量为：式中3.97等电液比热容，kJ /（kgK）等电罐每天运转台数为发酵罐每天放罐数2，即台，每日总冷量为：。选用1台NG72M溴化锂制冷机，每台制冷量4220kW，使用0.8MPa压力蒸汽5.16t / h，冷媒水量726m3 / h，冷却水量1200m3 / h。选用800m3 / h无填料喷雾冷却塔2台。冷却水在循环使用过程中约损失4%（掺入部分生产过程用水），需补充新鲜水量：。关于硫酸对水溶解热问题，因硫酸总量的2/3用于上柱母液调PH，另1/3用于高流调酸，一般不直接用于发酵液中和，其溶解热可不计算。3.5 谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程的热量衡算年产3万吨商品味精，日产100%MSG90t，选用30m3强制内循环结晶罐，浓缩结晶操作周期12h，每罐产100%MSG18t，需结晶罐台数：台，取4台。式中2每结晶罐投入的晶种量，t3.5.1 热平衡与计算加热蒸汽量每罐投入40g / dL的中和脱色液（俗称原液）37.5m3，流加30g / dL母液43.3m3，过程中加水8m3，在7075下真空蒸发结晶，浓缩2h，育晶10h，放料数量25m3。（1）热量衡算 来料带入热量：进料温度35，比热容为3.5kJ /（kg）。加水带入热量： 晶种带入热量：MSG比热容为1.67kJ /（kgK）。结晶放热量：MSG结晶热为12.7kJ / mol。母液带走热量：分离母液25m3，折算为相对密度1.26时为31.5t，比热容为2.83kJ/（kg）。 二次蒸汽带走热量式中25结晶罐放料时的结晶液量，m31.26结晶液相对密度2626在70时水蒸气的焓，kJ / kg随结晶MSG带走热量每罐结晶过程需外界供给热量：（2）计算蒸汽用量每罐次用汽量：热损失2%计算。式中2738.5使用0.3MPa（表压）蒸汽的焓，kJ / kg604.7使用0.3MPa（表压）蒸汽冷凝水的焓，kJ / kg每台罐每小时耗蒸汽量： 69.3 / 12 = 5.8t / h3台罐运转，每日消耗蒸汽量：5.8 3 24 0.8 = 445.44t / d式中：0.8结晶罐运行均衡系数平均用蒸汽量：3.5.2 二次蒸汽冷凝所消耗循环冷却水量（1）二次蒸汽数量使用大气冷凝器，用水直接冷凝二次蒸汽，冷却水一般采用来自发酵车间的循环冷却水（二次水）。结晶罐二次蒸汽平均蒸发速度：（2）冷却水用量使用循环冷却水进口温度30，出口温度45，70时水蒸气的焓2626.8kJ / kg。每台罐需冷却水量：3台罐高峰用水量：每日用水量：式中0.8结晶罐运行均衡系数平均用水量：为保证循环水温度不高于30，需采用1台降温冷却塔（800m3 / h），根据季节、气温变化，补充适量二次水。3.6干燥过程的热量衡算分离后的湿MSG含水2%，干燥后达到0.2%；进入加热器的热空气为18，相对湿度为70%，通过加热器使空气升至80后进入干燥器，从干燥器出来的空气为60。（1）日产100%味精99 t ，日产湿味精101.02 t ，湿味精产量为4.21 t / h ，干燥时需蒸发水量：（2）味