年产3万吨味精工厂毕业设计

齐齐哈尔大学毕业论文 齐齐哈尔大学 毕业设计 题 目 年产量 3 万吨味精厂发酵工段的设计 学 院 食品与生物工程学院 专业班级 生物工程 092 班 学生姓名 解连萌 指导教师 李琰 成 绩 年 月 日 齐齐哈尔大学毕业论文 摘摘 要要 味精 学名 谷氨酸钠 C5H8NO4Na 谷氨酸是氨基酸的一种 也是蛋白 质的最后分解产物 我们每天吃的食盐用水冲淡 400 倍 已感觉不出咸味 普 通蔗糖用水冲淡 200 倍 也感觉不出甜味了 但谷氨酸钠 用于水稀释 3000 倍 仍能感觉到鲜味 因而得名 味精 味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现代调味品 本设计为年产 5 万吨味精厂的生产工艺 通过双酶法 谷氨酸中糖发酵以 及一次等电点提取工艺生产谷氨酸钠 了解味精生产中的原料预处理 发酵 提取部分的生产方法和生产流程 根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流 程 并对流程中的原料进行物料衡算 热量衡算及设备的选择 最后 画出发 酵工段的工艺流程图和平面布置图 本设计的工艺流程为 发酵预处理 种子培养 原料预处理 制无菌空气 发酵 等电点提取 中和制味精 浓缩结晶 精制分装 该处理工艺具有结构紧凑简洁 运行控制灵活等特点 为味精生产的理想 途径 具有良好的经济效益 环境效益和社会效益 关键词 谷氨酸钠 双酶法 糖发酵 等电点提取 齐齐哈尔大学毕业论文 I Abstract Monosodium glutamate MSG is the sodium salt of the non essential amino acid glutamic acid which is the final resolve product from protein If we dilute the salt with 400 times water we can t taste salty any more If we dilute the sucrose with 200 times water we can t taste sweetness too But even if 3000 times water Monosodium glutamate still taste flavor Monosodium glutamate is a modern spice made of food by using microbial fermentation This productive technology designed for the monosodium glutamate factory which produces 50 000 tons per year by Double Enzyme Sugar fermentation in glutamic acid and an isoelectric point of extraction to produce glutamic acid We know through pretreatment of raw material fermentation extraction to learn Monosodium glutamate s production methods and production process According to its situation choose the way to fermentation which suit for production process At the same time balance the material heat and choose the equipment Finally draw out the fermentation process flow diagram and floor plan The technological process of this design is Fermentation pretreatment Seed development Pretreatment of raw materials System sterile air fermentation Isoelectric point of extraction neutralization to Production of MSG Concentration crystal processing and repacking this productive technology designed has many traits Such as well knit structure pithy quick control lasting attacked less sledge capacity and its running and management is uncomplicated Key words MSG Double Enzyme Sugar fermentation Isoelectric point of extraction 齐齐哈尔大学毕业论文 II 目录目录 摘 要 I Abstract II 第 1 章 绪论 1 1 1 味精简介 1 1 2 味精的营养价值 1 1 3 味精生产历程 2 1 4 本课题的研究意义 设计指导思想及设计范围 2 1 4 1 本课题的研究意义 2 1 4 2 设计指导思想 3 第 2 章 工厂概况 4 2 1 厂址选择 4 2 1 1 选厂原则 4 2 1 2 厂址选择 4 2 2 生产规模 4 2 3 味精生产工艺 5 2 3 1 原料预处理及淀粉水解糖制备 5 2 3 2 种子扩大培养及谷氨酸发酵 5 2 3 3 谷氨酸的提取及谷氨酸单钠的制备 5 2 3 4 味精的精制 6 2 4 谷氨酸提取操作中的要点 6 2 5 味精生产工艺概述 7 3 1 生产能力 10 3 2 总物料衡算 10 3 2 1 1000 纯淀粉理论上产 100 的 MSG 的量 10 3 2 2 1000 纯淀粉实际产 100 的 MSG 11 3 2 3 1000 商品淀粉 含量 86 的玉米淀粉 产 100 的 MSG 11 3 2 4 淀粉单耗 11 3 2 5 总收率 11 3 2 6 淀粉利用率 11 3 2 7 生产过程中总损失 11 3 2 8 原料及中间品计算 11 3 2 9 总物料衡算结果 12 3 3 制糖工序的物料衡算 13 3 3 1 淀粉浆量及加水量 13 3 3 2 粉浆干物质浓度 13 3 3 3 加酶量 13 3 3 4量 13 2 CaCl 3 3 5 糖化酶量 13 3 3 6 糖化液产量 13 齐齐哈尔大学毕业论文 III 3 3 7 过滤糖渣量 13 3 3 8 生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量 14 3 3 9 衡算结果 14 3 4 配料 连续灭菌和发酵工序 14 3 4 1 发酵培养和用糖量 14 3 4 2 发酵配料 15 3 4 3 配料用水 15 3 4 4 接种量 15 3 4 5 连续灭菌过程进入的蒸汽及补加水量 16 3 4 6 发酵过程中加入 99 的液氨量 16 3 4 7 加消泡剂量 16 3 4 8 发酵生化反应过程中所产生的水分 16 3 4 9 发酵过程中从排风中带走的水分 17 3 4 10 发酵过程化验取样 放管残留及其他损失 17 约 13 17 3 4 11 发酵终止时的数量 17 3 4 12 衡算结果汇总表 18 3 5 谷氨酸提取车间物料衡算 19 3 5 1 中和等电工序 19 3 5 2 离交工序 20 3 5 3 提取车间物料衡算验算 21 3 6 精制车间物料衡算 22 3 6 1 中和脱色工序 22 3 6 2 精制工序 24 3 6 3 精制过程物料衡算图 25 4 1 液化工序热量衡算 28 4 1 1 液化加热蒸汽量 28 4 1 2 液化液冷却用水量 29 4 2 糖化工序热平衡说明 29 4 3 连续灭菌和发酵工序热量衡算 29 4 3 1 培养液连续灭菌用蒸汽量 30 4 3 2 培养液冷却用水量 31 4 3 3 发酵罐空消灭菌蒸汽量 31 4 3 4 发酵过程产生的热量及冷却水用量 32 4 4 谷氨酸提取工序热量衡算 33 4 5 谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程的热量衡算 34 4 5 1 热平衡与计算蒸汽量 34 4 5 2 二次蒸汽冷凝所消耗冷却水量 35 4 6 干燥过程的热量衡算 36 4 6 1 干燥时蒸发水量 36 4 6 2 味精干燥过程所需热量 36 4 6 3 味精干燥过程需空气量 37 4 6 4 味精干燥过程中耗用蒸汽量 37 4 7 溴化锂制冷机所用蒸汽量 38 齐齐哈尔大学毕业论文 IV 4 8 生产过程中耗用蒸汽衡算汇总及平衡图 38 4 8 1 衡算结果 38 4 8 2 生产过程蒸汽耗用汇总表 38 4 8 3 平衡图 39 第 5 章 全厂水衡算 40 5 1 糖化工序用水量 40 5 1 1 配料用水量 新鲜水 40 5 1 2 液化液冷却用水量 40 5 2 发酵配料及培养基灭菌后冷却用水量 40 5 2 1 发酵罐配料用水量 40 5 2 2 培养基冷却冷却用水量 40 5 3 发酵过程所用冷却量 40 5 4 谷氨酸提取工序冷却用水量 41 5 5 中和脱色工序用水量 41 5 5 1 配料用水 41 5 5 2 洗碳柱及碳柱再生用水 41 5 6 精制工序用水量 41 5 6 1 结晶过程加水 41 5 6 2 结晶冷却水 42 5 7 动力工序用水量 42 5 7 1 锅炉用水 42 5 7 2 空压机用水 42 5 8 用水汇总及水平衡图 42 5 8 1 新鲜水用量 平均量 h 及味精单耗水量 42 3 m 5 8 2 循环水平均量 h 42 3 m 5 8 3 蒸汽冷凝水 42 5 9 用水平衡图 43 第 6 章 设备选型 44 6 1 等电灌 44 6 2 离子交换工艺 45 6 3 母液暂存罐 45 6 4 母液沉降罐 46 6 5 板框压滤机 46 6 6 柱前贮罐 46 6 7 炭柱 47 6 8 脱色液贮罐 47 6 9 加水罐 47 6 10 结晶罐 47 6 10 1 二次蒸汽出口管径 47 6 10 2 进料口 48 6 10 3 蒸汽进口 48 每台耗冷量 5 8t h 操作压力 0 3MPa 密度 则 3 1 650kg m 齐齐哈尔大学毕业论文 V s0 9764m h3514 9m 11 65 10005 8 V 33 48353mm0 353m 103 14 0 9764 v 4V d 6 10 4 放料口 48 6 10 5 冷料水入口 48 6 11 助晶槽 48 6 12 味精离心机 49 6 13 流化床干燥机 49 6 14 液氨贮罐 49 6 15 浓硫酸贮罐 49 参考文献 51 1 张克旭 氨基酸发酵工艺学 中国轻工业出版社 1992 279 280 51 致谢 52 齐齐哈尔大学毕业论文 0 第 1 章 绪论 1 1 味精简介 味精是人们熟悉的鲜味剂 又称谷氨酸钠 是 L 谷氨酸单纳盐 Mono sodium glutamate 的一水化合物 HOOC CH2CH NH2 COONa H2O 又命名为 u 氨基戊二酸单钠一水化合物 它含有一分子结晶水 其分子式为 HOOC CH2CH NH2 COONa H2O 分子量 187 13 具有旋光性 有 D 型和 L 型两种光学 异构体 谷氨酸跟碱作用生成谷氨酸一钠 如果碱过量 则生成不具有鲜味的 谷氨酸二钠 味精为八面柱状晶体 不溶于纯酒精 乙醚及丙酮等有机溶剂 易溶于水 相对密度为 1 65 熔点 195 在 120 以上逐渐失去分子中的结晶水 味精的比旋光度 25 16 C 10 2NHCl 0 2 味精溶液的 pH 为 0 7 味精的主要成分为谷氨酸钠 具有旋光性 有 D 型和 L 型两种光学异构体 此外还含有少量食盐 水分 脂肪 糖 铁 磷等物质 纯的味精外观为一种白色晶体状粉末 味精易溶于水 当它溶于水 或唾 液 时 会迅速电离为自由的钠离子和谷氨酸阴离子 1 2 味精的营养价值 首先 味精能增进菜肴的鲜味 促进食用者的食欲 能够刺激消化液的分 泌 有助于食物在体内的消化吸收 其次 味精经口食入后 很快在消化道被分解为谷氨酸进入血液输送到肌 体各部 参与各种生理必须的蛋白质的合成 谷氨酸是自然界存在的二十种氨 基酸之一 是组成蛋白质的基本结构 再次 谷氨酸还具有特殊功能 在人体内起着十分重要的生理作用 1 谷 氨酸在人体内通过转氨酶的作用将其分子中的氨基转移给丙氨酮酸 形成丙氨 酸 2 谷氨酸与血液中的氨形成无毒的谷氨酰氨 使血液中氨的浓度下降 减 少氨中毒的危险性 3 谷氨酸在体内与胱氨酸 甘氨酸结合形成谷胱甘肽 该 化合物是一种很有效的抗氧化剂 对于延续衰老 促进疾病恢复均有好处 能 够分解体内代谢过程中所产生的过氧化物 避免肌体遭受过氧化物的侵害 有 利于维持身体健康 4 谷氨酸在体内能够形成氨基丁酸 它是一种神经递质 齐齐哈尔大学毕业论文 1 帮助神经的传导 1 3 味精生产历程 味精生产大致经历了三个大的阶段 第一阶段 最早的味精制造方法就是从天然的食物材料中抽取 例如 将 海带以热水煮过 取其汤液浓缩后即可得到含有味精的浓缩液或调味粉 第二阶段 最早商业化制造味精的原料是面筋 面筋即是面粉中的蛋白质 采用的方法是蛋白质水解法 因为面筋的来源丰富 且含有高达 23 的麸胺酸 最适合做为制造味精的原料 第三阶段 1958 年利用微生物生产味精的发酵技术开发成功 主要是利用 葡萄糖 果糖或蔗糖为碳源 经特别筛选的味精生产菌种吸收代谢后 合成大 量的麸氨酸 是属于生物合成的天然氨基酸 这些特别筛选的微生物会将糖蜜 中的糖转变成麸氨酸 每消耗一公斤的糖 约可产生 0 5 公斤的麸氨酸 生产 效率非常高 受经济危机影响 全球经济大幅缩水 国外的餐饮业大幅受到影响 味精 工业的发展自然受到冲击 我国味精产业由于主要以内销为主 影响不大 又 由于国家大幅扩大内需 是以发展前景乐观 1 4 本课题的研究意义 设计指导思想及设计范围 1 4 1 本课题的研究意义 味精是一种安全可靠的食品添加剂 它能够增加菜肴的色 香 味 促进 食欲 有益于人体健康 市场需求量大 已成为家家户户菜肴之必备辅助食品 初步估算 中国大陆增鲜消费品市场的容量超过 300 亿元 占调味品行业 总体容量的近 25 其中 以味精为代表的传统增鲜调味品直接市场容量又占 到 70 以上 可以说 味精是目前中国大陆增鲜调味品市场最重要的品种 专 家预测 味精年产量将保持 8 10 左右的增速 基于味精需求量之大 前景之好 本毕业设计选题为年产 5 万吨味精生产 工艺初步设计 工艺是要不断创新 不断寻求更高效合理的生产途径及更环保 的生产方法的 而原有味精生产工艺在某些方面不够理想 因此在这里加以改 进 并在原有味精生产工艺基础上开发结合新工艺 新技术 使味精的生产在 齐齐哈尔大学毕业论文 2 某些方面达到一个突破 使整个流程更加完善 另外 做年产 5 万吨味精生产工艺初步设计能够结合大学四年学过的很多 知识 使我对生产工艺 物料衡算 设备选型等更加熟悉 有更全面的掌握 使所学知识更加扎实并且融会贯通 是大学四年课程的一个很好的总结 1 4 2 设计指导思想 1 查阅大量文献 加大科技含量 采用先进 可靠 合理 经济的工艺 2 尽量在生产过程中实现资源的全面综合利用 可以大幅度降低能量消 耗 3 坚持环境保护 采取可靠的治理措施 强化洁净工艺技术 做到达标 排放 1 4 3 设计范围 1 原料粉碎 液化 糖化 扩培 发酵 提取 精制 污水处理 2 与上述工序配套的设备 自控 电气 土建 给排水管道等 3 本设计为今后的发展留有一定的空间 齐齐哈尔大学毕业论文 3 第第2 2章章 工厂概况工厂概况 2 1 厂址选择 2 1 1 选厂原则 地价合理 有发展空间 自然环境适宜发酵生产 远离居民区 选非耕 田 有国家批准的土地使用证明 水源充足 经钻井试验 水质好 有通畅的排水渠道 原辅料 能源丰富价廉 运输便捷 对治理污染有良好条件 当地政府优惠政策落实有保证 2 1 2 厂址选择 选择山西省侯马市 空地 侯马市地处山西省临汾市南部 处于临汾 运城 晋城三市及晋 冀 豫三省中间 位于汾河与浍河交汇处 东临曲沃 西接新绛 南连闻喜 北靠襄汾 市境内地势较平坦 属晋南盆地的一部分 该市空地充足 适合建 厂 交通 侯马市土地肥沃 该厂位于市东郊 有得天独厚的交通优势 同蒲 侯月 侯西铁路交汇 公路有晋韩 大运高速路 交通便利 在此建厂能方便 原辅料的运输 降低运输成本 气温 全年平均气温 12 6 一月最冷 平均 2 4 七月最热 平均气温 26 1 全年无霜期平均约 197 天 气候条件较好 适合发酵生产 降水 年平均降水量 492 1 水利条件较好 总的来说 山西省侯马市原料 燃料及电力十分充足 交通便利 适合建 造味精厂 2 2 生产规模 味精厂的生产规模为年产 5 万吨 其次是建厂的交通 运输 水 电 原 料供应 污水处理等 而市场占有率是由品牌和生产成本决定 主要是后者 齐齐哈尔大学毕业论文 4 生产成本低 市场开拓就有潜力 生产成本主要取决于以下 4 个方面 地区优势 包括原材料 动力价格 和地方政策等 技术水平和管理水平 规模效益 在生产规模较小时 如 年产量 2 万吨以下 增加产量 明显降低成本 但产量较大时 影响不大 运转费用 取决于设备设计 设备配套和技术管理等 生产成本的降低应从建厂开始 应重视合理设计设备 合理进行设备配套 将产量规模与设备规模结合 降低运作费用 选择先进的生产工艺和强化技术 管理 提高技术水平 降低单耗 2 2 3 味精生产工艺 2 3 1 原料预处理及淀粉水解糖制备 1 原料预处理 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 2 淀粉水解糖制备 由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉作为碳源 因而必须将淀粉水解为葡 萄糖 才能供发酵使用 淀粉水解为葡萄糖先要进入液化阶段 然后再与糖化 酶作用进入糖化阶段 2 3 2 种子扩大培养及谷氨酸发酵 1 种子扩大培养 在生物化工中菌种的优良与否直接影响到发酵产物的质量和产量 所以有 专门的菌种培养和保藏设备 在微生物学上利用自然选育来防止菌种退化 谷氨酸发酵 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 消毒后的谷氨酸培养液在流量监控下进入谷氨酸发酵罐 经过罐内冷却蛇 管将温度冷却至 32 接入菌种 添加氯化钾 硫酸锰 消泡剂及维生素等 通入无菌空气 菌种经一段时间适应后 发酵过程即开始缓慢进行 经过大约 34 小时的培养 当产酸 残糖 光密度等指标均达到一定要求时即可放罐 5 2 3 3 谷氨酸的提取及谷氨酸单钠的制备 该过程由等电点中和与二次中和两部分完成 1 谷氨酸的提取 利用氨基酸两性的性质 谷氨酸在等电点时 绝大部分分子以偶极离子状 齐齐哈尔大学毕业论文 5 态存在 其分子在静电引力的作用下 易于形成较大的聚合体 即等电点下溶 解度最低 可经长时间的沉淀得到谷氨酸 因此提取即用无机酸将发酵液的pH 值调整到等电点pH3 2处并获得谷氨酸的结晶 2 谷氨酸单钠的制备 二次中和 碱中和 是将上述溶液过滤得到谷氨酸结晶 加入40 60 的温水溶 解 用碳酸钠将谷氨酸溶液的pH值调至5 6 谷氨酸是两性电解质 在不同的 pH值下有不同的电离方式 pH值低 溶液中的谷氨酸浓度百分率高 pH高 溶液中的谷氨酸二钠的浓度百分率高 谷氨酸及谷氨酸二钠均无味精的鲜味 因此 碱中和时必须控制适宜的pH值 以使谷氨酸尽可能生成谷氨酸单钠 碱 中和时速度要缓慢 以免中和时产生大量的二氧化碳泡沫 造成液面升高或逸 出 加碱的速度过快 搅拌不均匀还会导致局部pH值过高 同样影响中和效果 中和温度要控制在70 以内 温度过高 会使谷氨酸钠脱水 生成焦谷氨酸钠 影响产品质量与收率 5 2 3 4 味精的精制 谷氨酸单钠粗品经提纯 加工 包装 得到成品 即味精 谷氨酸钠溶液经过脱色及离子交换柱除去 Ca2 Mg2 Fe2 离子 即可 得到高纯度的谷氨酸钠溶液 将纯净的谷氨酸钠溶液导入结晶罐 进行减压蒸 发 当波美度达到 29 5 时放入晶种 进入育晶阶段 根据结晶罐内溶液的饱和 度和结晶情况实时控制谷氨酸钠溶液输入量及进水量 经过十几小时的蒸发结 晶 当结晶形体达到一定要求 物料积累到 80 高度时 将料液放至助晶槽 结晶长成后分离出味精 送去干燥和筛选 2 4 谷氨酸提取操作中的要点 1 pH 值 正常谷氨酸发酵液 pH 值为 6 7 左右 需要将发酵液的 pH 值调整至 3 0 3 2 之间才能达到其目的 在调整 pH 值过程中并非使 pH 值均匀下降 必须保 证溶解度均匀下降 并保证溶解度的下降速度 可检测其溶解度下降规律 确 定 pH 值的下降速度来得以实现工艺的优化 用试纸检测 pH 值时必须用高纯度 的谷氨酸校正 pH 试纸 这样才能达到 pH 值的准确性 达到较高的收率 2 温度 降低温度也是降低溶解度的方法之一 在育晶前以育晶温度的需要来进行 调整 育晶至 pH3 8 温度控制在不回升的基础上缓降 下降速度越慢好 pH3 8 pH 终点可适当加快降温速度 避免 pH 温度迭加因素影响质量 pH 齐齐哈尔大学毕业论文 6 终点后应满开冷却水阀门尽快拉至温度终点 然后搅拌几个小时 进行沉降 理论上 温度终点越低收率越好 理论上 5 母液会结冰 可拉至 3 4 但这里必须考虑其冷冻能力及生产成本 成本最为重要 所以终点温度控制比 这要高很多 2 5 味精生产工艺概述 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 味精发酵法生产的总工艺流程见图 1 齐齐哈尔大学毕业论文 7 菌种 斜面培养 摇瓶扩大培养 种子罐扩大培养 原料 预处理 水解 过滤 淀粉水解糖 配料 发酵 空气 空气压缩机 冷却 气液分离 过滤除菌 等电点调节 沉淀 离心 粗谷氨酸 溶解 中和制味精 母液 离子交换处理 粗谷氨酸溶液 粗谷氨酸 除铁 过滤 脱色 浓缩结晶 离心 小结晶 干燥 拌盐粉碎 粉状味精 大结晶 干燥 过滤 成品味精 齐齐哈尔大学毕业论文 8 第 3 章 全厂物料衡算 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 重量等于 离开该系统的全部物料重量 即 F D W 式中 F 进入系统物料量 D 离开系统的物料 W 损失的物料量 生产过程中总物料衡算 3 1 生产能力 年产味精 99 5 万吨 折算为 100 的味精为 49500t a 日产味精 99 50000 330 151 52t d 折算为 100 味精为 150t d 表 3 1 计算指标 3 2 总物料衡算 3 2 1 1000 纯淀粉理论上产 100 的 MSG 的量 淀粉 113 葡萄糖 81 7 谷氨酸 127 2 MSG 理论值 1000 113 81 7 127 2 1174 3 式中 81 7 谷氨酸对糖的理论转化率 淀粉糖转化率98 5 发酵产酸氯 浓度 13 发酵对糖的转化率60 谷氨酸提取收率96 精制收率95 产品淀粉中淀粉含量86 发酵周期 含辅助时间 40h 全年工作日330d 培养菌种耗糖为发酵耗糖的1 5 齐齐哈尔大学毕业论文 9 1 272 147 187 纯谷氨酸相对分子质量 纯味精相对分子质量 3 2 2 1000 纯淀粉实际产 100 的 MSG 1000 1 13 98 5 60 100 1 5 96 95 1 272 763 1 3 2 3 1000 商品淀粉 含量 86 的玉米淀粉 产 100 的 MSG 763 1 86 656 3 3 2 4 淀粉单耗 3 2 4 1 1000 100 的 MSG 实际消耗纯淀粉量 1000 763 1 1 310t t 3 2 4 2 1000 100 的 MSG 实际消耗商品淀粉量 1000 656 3 1 524t t 3 2 4 3 1000 100 的 MSG 理论上消耗纯淀粉的量 1000 1174 3 0 8516t t 3 2 4 4 1000 100 的 MSG 理论上消耗商品淀粉量 0 8516 0 86 0 9902t t 3 2 5 总收率 64 98100 1174 3 763 1 100 理论产量 kg 实际产量 kg 总收率 728 10 1153 5 100 63 12 3 2 6 淀粉利用率 64 97 1 524 0 9902 100 实际消耗商品淀粉量 理论消耗商品淀粉量 用率淀粉利 3 2 7 生产过程中总损失 100 64 97 35 03 3 2 8 原料及中间品计算 3 2 8 1 商品淀粉用量 日产 100 味精 150t 单耗商品淀粉 1 524t 日耗商品淀粉量 150 1 524 228 6t d 相当日耗 100 淀粉 228 6 86 196 6t d 3 2 8 2 糖化液量 日产纯糖量 228 6 86 1 13 98 5 218 8t d 折算成 30 的糖液 齐齐哈尔大学毕业论文 10 218 8 30 729 3t d 折算为 34g dL 的糖液 218 8 34 643 5 3 m 3 2 8 3 发酵液量 发酵液中纯 GlU 量 218 8 60 129 3t d 折算成含 GlU13g dL 的发酵液量 129 3 13 994 6 d 3 m 994 6 1 09 1084 1t d 式中 1 09 发酵液的相对密度 3 2 8 4 提取 GlU 量 产纯 GlU 量 129 3 96 124 1t d 折算成 90 的 GlU 的量 137 9t d 90 124 1 3 2 9 总物料衡算结果 表 3 2 总物料衡算结果 玉米淀粉原料原料规格 生产 1t100 MSG日耗产量 t d 玉米淀粉 t 86 1 524228 6 糖液 t 30 4 862729 3 谷氨酸 t 90 0 9197137 9 味精 100 1 0150 3 3 制糖工序的物料衡算 3 3 1 淀粉浆量及加水量 淀粉加水比例 1 1 7 1t 工业淀粉用淀粉浆 1000 1 1 7 2700 加水量 1700 3 3 2 粉浆干物质浓度 齐齐哈尔大学毕业论文 11 31 85100 2700 86 1000 3 3 3 加酶量 选高温 淀粉酶 活力 20000u mL 加酶量为 10u g 干淀粉 1t 干淀粉加酶量 0 5L500mL 20000 1010001000 0 5L 液化酶质量约为 0 6 3 3 4量 2 CaCl 一般加量为干淀粉的 0 15 即 1t 干淀粉加 2 CaCl 1 50 15 1000 3 3 5 糖化酶量 一般加糖化酶 120u g 干淀粉 如液体糖化酶为 100000u mL 则 1t 干淀粉加糖化酶为 1 2L1200mL 100000 12010001000 1 2L 糖化酶的质量约为 1 5 3 3 6 糖化液产量 3190 7 30 98 5 1 1386 1000 30 的糖液的相当密度 1 1321 相当于 1 1321 30 34g dL 2818 4L 1 1321 3190 7 3 3 7 过滤糖渣量 湿渣含水 70 10 折干渣量 10 1 70 3 3 3 8 生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量 3190 7 10 2700 3 6 497 1 齐齐哈尔大学毕业论文 12 3 3 9 衡算结果 表 3 3 制糖工序物料衡算汇总 3 4 配料 连续灭菌和发酵工序 3 4 1 发酵培养和用糖量 1000 商品淀粉中可产 100 糖量 1000 86 1 13 98 5 957 2 其中初始发酵定容用糖占 53 即 957 2 53 507 3 流加补料用糖占 47 957 2 47 449 9 初糖用 30 的糖液配料 1691 30 507 3 即 1492L 34g dL 507 3 初糖配 13g dL 初定容 V L3902 3 13g dL 507 3 13g dL 糖液相当密度 1 05 则 进入系统 离开系统 项目物料比例 日投料量 t项目物料比例 日产料量 t 商品淀粉 1000228 6 30 糖液 3190 7682 7 配料水 1700388 6 滤渣 102 286 液化酶 0 60 14 2 CaCl 1 50 34 糖化酶 1 50 34 蒸汽冷凝 水及洗水 量 497 1113 6 累计 3200 7731 7 3200 7731 7 齐齐哈尔大学毕业论文 13 3902 3 1 05 4097 4 流加补糖用 60g dL 浓糖浆 相对密度 1 223 则 749 8L 60g dL 449 9 749 8 1 223 917 05 3 4 2 发酵配料 1t 商品淀粉产 100 糖 957 2 发酵配料用营养物比例 表 3 4 发酵配料用营养物比例 玉米浆 0 0028t2 8 糖蜜 0 0035t3 5 0 7HMgSO 24 0 0024t2 4 KCl 0 0055t5 5 O 12HHPONa 242 0 0071t7 1 其他维生素 0 0007t0 7 总计 0 022t22 3 4 3 配料用水 初始配料基含糖不低于 20 向 30 的糖液中加水 845 51 20 30 1691 3 4 4 接种量 发酵初定容 3902 3L 接种量为 10 即 390 23L 种子液相对密度 1 02 则 390 23 1 02 398 在 398 种液中含有 100 糖 用 30 玉米浆 玉米浆 甘蔗糖蜜 42HPO K 蒸汽及水 3 4 5 连续灭菌过程进入的蒸汽及补加水量 4097 4 1691 22 398 845 5 1140 9 3 4 6 发酵过程中加入 99 的液氨量 1t 商品淀粉产 100 糖 957 2 产 100 谷氨酸 957 2 60 98 5 96 543 08 一般发酵耗糖量为谷氨酸量的 0 30 即 齐齐哈尔大学毕业论文 14 543 08 0 30 162 9 99 液氨在 35 相对密度为 0 5874 277 4L 0 5874 162 9 3 4 7 加消泡剂量 一般 1t 谷氨酸加消泡剂 5 则 2 725 1000 543 08 消泡剂相对密度为 0 8 3 4L 0 8 2 72 3 4 8 发酵生化反应过程中所产生的水分 1t 商品淀粉在发酵中产生地地道道的 100 谷氨酸量 957 2 60 98 5 565 7 生产 1mol 谷氨酸产 3mol 水 生产 1mol 菌体产 7molOH2 根据发酵反应式发酵产生的水分为 207 8 147 183 565 7 长菌过程生产水分 1g 菌体产 13g 产生水分为 37 3 147 187 13 565 7 以上合计产生水 207 8 37 3 245 1 3 4 9 发酵过程中从排风中带走的水分 进风 25 相对湿度 70 水蒸气分压 18mmHg 排风 32 相对湿度 100 水蒸气分压 27mmHg 进罐空气的压力为 1 5 大气压 表压 0 排器 0 5 大气压 表压 出进空气的湿含量差 g干空气0 011Kg水 K0 00420 015 70 187602 5 70 18 0 622 100 27 7601 5 100 27 0 622X X 进出 通风比 1 0 3 发酵液数量 5000L 带走水量 5000 0 3 60 32 1 157 0 001 0 011 37 式中 60 60min 32 发酵时间 齐齐哈尔大学毕业论文 15 1 157 0 001 32 时干空气密度 3 m 3 4 10 发酵过程化验取样 放管残留及其他损失 约 13 3 4 11 发酵终止时的数量 1t 商品淀粉发酵终止时的数量 30 糖 补糖量 营养物 配料水 灭菌水 种子 反应水 液氨 消泡剂 空气蒸汽 尾 气带走 损失 终止数量 1691 917 05 22 845 5 1140 9 398 245 1 162 9 2 72 119 6 37 13 5494 8 发酵液的相当密度 1 09 5041L 1 09 5494 8 每日产发酵液 228 6 5 4948 1256 1t 即 d1152 4m 1 09 1256 1 3 齐齐哈尔大学毕业论文 16 3 4 12 衡算结果汇总表 表 3 5 衡算结果汇总表 3 5 谷氨酸提取车间物料衡算 采用等电 离子回收工艺 3 5 1 中和等电工序 3 5 1 1 发酵液数量 发酵液数量为 5495 5041L 3 5 1 2 高流量 高流量为发酵液的 45 即 2473 3 5 1 3 92 5 用量 42SO H 92 5 用量为纯谷氨酸的 90 即 42SO H 543 08 90 488 8 进入系统离开系统 项目1t 商品淀粉 之匹配物料 每天进入系 统的物料 t d 项目1t 商品淀粉之 匹配物料 每天离开系统 的物料 t d 30 糖液 1691386 6 发酵液 5494 81256 1 60g dL 的 浓糖浆 917 05209 6 尾气带走 378 5 玉米浆 2 80 64 损失 132 9 糖蜜 3 50 8 无机盐等 15 73 6 配料水 845 5193 3 灭菌进入 蒸汽及补 水 1140 9260 8 种液 39890 98 反应水 245 156 03 液氨 162 937 2 消泡剂 27 20 61 空消蒸汽 119 627 34 累计 5544 81267 5 5544 81267 5 齐齐哈尔大学毕业论文 17 3 5 1 4 等电液数量 5495 2473 7968 3 5 1 5 谷氨酸产量 1 分离前谷氨酸量 5041 13 w v 655 3 2 分离后谷氨酸量 100 谷氨酸量 655 3 96 629 90 谷氨酸量 699 90 629 1 3 5 1 6 加水量 加水量为 479 3 5 1 7 洗水量 洗水量为 90 谷氨酸量的 14 5 即 699 14 5 101 4 3 5 1 8 母液数量 7968 488 8 699 02 101 4 7859 2 3 5 1 9 物料衡算汇总 表 3 6 谷氨酸等电工序物料衡算汇总 进入系统离开系统 项目1t 商品淀粉 之匹配物料 每天进入系 统的物料 t d 项目1t 商品淀粉 之匹配物料 每天离开系 统的物料 t d 发酵液 54951256 290 Glu699 02159 8 高流 2473565 3 母液 7859 21796 6 水 590 2134 9 累计 8558 21956 4 8558 21956 4 3 5 2 离交工序 3 5 2 1 母液调 PH 用 4 SOH2 1t 商品淀粉相用 92 5 488 8 其中调用酸量占 66 即 42SO H 488 8 66 322 6 3 5 2 2 母液数量 母液数量为 7859 2 齐齐哈尔大学毕业论文 18 3 5 2 3 调高流用 42SO H 调高流用为总酸的 34 即 42SO H 488 8 34 166 2 3 5 2 4 洗脱液用量 洗脱液用量 99 液氨数量为纯谷氨酸的 12 即 629 1 12 75 5 3 5 2 5 高流量 高流量为 2473 3 5 2 6 排除非液量 废液中含 Glu0 34g d 相对密度 1 02 7705 1L 0 34 629 1655 3 即 7705 1 1 02 7859 2 3 5 2 7 配洗脱液用水量 7859 2 2473 322 6 166 2 75 5 7859 2 1908 7 3 5 2 8 物料衡算汇总 表 3 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 之匹配物料 每天进入系 统的物料 t d 项目1t 商品淀粉 之匹配物料 每天离开系 统的物料 t d 母液 7859 21796 6 高流 24735653 3 92 5 42SO H 488 8117 7 废液 7859 21796 6 99 液氨 75 517 25 洗脱液用 水 1908 7436 3 累计 10332 22361 9 10332 22361 9 齐齐哈尔大学毕业论文 19 3 5 3 提取车间物料衡算验算 发酵液 5495 5041L 折纯 Glu 655 3 高流 2473 7968 等电液 水 谷氨酸 母液 7859 90 Glu699 含纯 Glu 折纯 Glu655 折纯 Glu 提取收率 94 92 5 H2SO4 488 8 99 液氨 75 5 洗脱液用水 1908 7 废液 7859 7705L 高流 2473 含 Glu0 34g dL 含 Glu0 34g dL 折纯 Glu 折纯 Glu 图 3 1 提取车间物料衡算验算 3 6 精制车间物料衡算 3 6 1 中和脱色工序 3 6 1 1 谷氨酸数量 100 Glu 量 629 1 90 Glu 量 699 02 3 6 1 2 离子膜碱用量 齐齐哈尔大学毕业论文 20 理论上 1mol 谷氨酸需 1mol100 NaOH 即 0 272 147 40 1 Glu 需 30 NaOH 0 272 629 1 100 Glu 需 30 液体离子碱量 570 4 30 0 272629 1 30 NaOH 相对密度 1 328 429 5L 1 328 570 4 3 6 1 3 粉末活性炭用量 要求浓度达 40g dL 2000L 40 1 272629 1 2000 1 16 2320 3 6 1 4 中和脱色液数量 要求浓度达 40g dLBe20 2000L 40 1 272 629 1 23201 162000 式中 1 16 含 40 MSG 溶液的相对密度 3 6 1 5 废渣数量 含水 75 则 62 8 75 1 15 7 3 6 1 6 用水量 1097 762 815 7570 4699 022320 齐齐哈尔大学毕业论文 21 3 6 1 7 物料汇总 表 3 8 中和脱色工序物料汇总表 3 6 2 精制工序 3 6 2 1 中和脱色液数量 2320 2000L 含 MSG 40g dL 3 6 2 2 产 MSG 量 精制收率 95 产 100 MSG 量 760 295 1 272629 1 3 6 2 4 产母液量 去母液平均含 MSG25g dL 则 176Kg1 1160 160L 25 95 11 272629 1 式中 1 1 母液相对密度 3 6 2 5 蒸发结晶过程加水 蒸发结晶过程加水约为脱色液的 10 即 232 3 6 2 7MSG 分离调水洗水量 MSG 分离调水洗水量约为 MSG 产量的 5 即 38 015 760 2 3 6 2 8 结晶过程蒸发水分 1653 838 01232176760 22320 进入系统离开系统 项目1t 商品淀粉 之匹配物料 每天进入系 统的物料 t d 项目1t 商品淀粉 之匹配物料 每天离开系 统的物料 t d 90 Glu699 02159 8 中和脱色 液 2320530 3 离子膜碱 570 4130 4 废碳渣 62 814 4 活性炭 15 73 6 水 1097 7250 9 累计 2382 8544 72382 8544 7 齐齐哈尔大学毕业论文 22 3 6 2 9 物料衡算汇总 表 3 9 精制工序物料衡算汇总表 3 6 3 精制过程物料衡算图 以投料 1t 商品淀粉 含 86 的玉米淀粉 为基准所得各部中间物料及其辅料量 的衡算结果汇总 进入系统离开系统 项目1t 商品淀粉之 匹配物料 每天进入系 统的物料 t d 项目1t 商品淀粉 之匹配物料 每天离开系 统的物料 t d 中和脱色 液 2320530 4100 MSG760 2173 48 结晶过程 加水 23253 04 母液 17640 2 分离调水 洗水 38 018 7 蒸发水分 1653 8378 1 累计 2590592 12590592 1 齐齐哈尔大学毕业论文 23 86 商品淀粉 1t 折算纯淀粉量 860 液化酶 0 6 CaCl2 1 5 糖化酶 1 5 30 糖液 3190 7 滤渣 10 玉米浆 2 8 糖蜜 3 5 无机盐 15 7 糖蜜 3 3kg 种子 无机盐 0 67kg 398kg 玉米浆 5 1kg 液氨 162 9 消泡剂 2 72 13g dLGLU 发酵液 5495 92 5 H2SO4 488 8 含 0 34g dLGLu 废液 7859 2 99 液氨 75 5 90 谷氨酸 699 30 液碱 570 4 活性炭 15 7 碳柱 62 8 40g dL 中和脱色液 2320 25g dL 母液 176 100 MSG760 2 图 3 2 以 1000 商品淀粉为基准 齐齐哈尔大学毕业论文 24 86 商品淀粉 228 6t d 液化酶 0 14t CaCl2 0 34t 糖化酶 0 34t 30 糖液 729 4t 滤渣 2 286t 玉米浆 0 64t 糖蜜 0 8t 无机盐 3 6t 糖蜜 0 75kg 种子 无机盐 0 15kg 90 98t 玉米浆 1 17kg 液氨 37 2t 消泡剂 0 6t 13g dLGLU 发酵液1256 1t 92 5 H2SO4 111 7t 含 0 34g dLGLu 废液 1796 6t99 液氨 17 3t 90 谷氨酸 159 8t 30 液碱 130 4t 活性炭 3 6t 碳柱 14 4t 40g dL 中和脱色液 530 4t 25g dL 母液 40 2t 100 MSG150t 图 3 3 年产 5 万 t 味精以 t d 为基准 齐齐哈尔大学毕业论文 25 第 4 章 全厂热量衡算 热量衡算是根据能量守恒定律建立起来的 热平衡方程式表示如下 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 式中 Q1 物料带入的热量 J Q2 蒸汽热量 J Q3 各种热效应 J Q4 物料带走热量 J Q5 热损失 J 4 1 液化工序热量衡算 4 1 1 液化加热蒸汽量 4 1 1 1 淀粉浆量 G 根据物料衡算日投商品淀粉 228 6t 配 30 7 的淀粉浆 744 6t d 30 7 228 6 平均量 31