年产20000吨味精提取工艺设计

1、38山东建筑大学毕业设计说明书目 录摘 要··············································

2、83;···················ABSTRACT·····························&

3、#183;······························1 前 言··················&#

4、183;············································· 11.1谷氨酸发酵··

5、3;·················································

6、3;······ 21.2谷氨酸提取和废水治理·········································&

7、#183;·······31.3味精结晶：多效蒸发和连续结晶·······································&

8、#183;·31.4生产设备向大型化，自动化及节能型发展·································3 2 味精生产工艺··········

9、;·············································· 52.1味精生产工艺概述·

10、3;·················································

11、3;··52.2 原料预处理及淀粉水解糖制备···········································7 2.2.1 原料

12、的预处理·················································&#

13、183;·····7 2.2.2 水解糖的制备··········································

14、·············72.3种子扩大培养及谷氨酸发酵··································&#

15、183;···········72.4 谷氨酸的提取····································

16、83;····················82.5谷氨酸制取味精及味精成品加工··························

17、83;·············· 82.6 谷氨酸提取工艺流程·································

18、··················82.7 工艺论证······························

19、83;·····························103 物料衡算···················&

20、#183;·········································143.1设计依据······

21、3;·················································

22、3;····153.2物料衡算············································&

23、#183;··············· 164主要设备选型及设备计算·······························

24、3;············· 174.1 调酸罐的设计··································

25、83;·····················174.2 离子交换柱的设计··························&

26、#183;·························184.3 其它设备及管道······················

27、································19谢 辞·················&

28、#183;················································22参考文献&

29、#183;·················································&

30、#183;············23 IV 山东建筑大学毕业设计说明书 摘 要味精工业是技术密集型产业，展望未来，味精工业将会达到更高水平，味精工业前景将更加美好，我们奋斗在味精行业的同仁们，应立足于现状，充分认识行业差距，借鉴国内外，行业内外的先进经验，团结一致，不断技术创新，加速企业技术进步，继续进行味精工业革命，提升技术水平，为味精工业发展做出更大的贡献。 其中等电点沉淀法是氨基酸提取方法中简单的一种方法。其理论基础是利用氨基酸的两性解理于等电点性质。不同的氨基酸有不

31、同的等电点，在等电点，氨基酸的静电荷为零，便于氨基酸彼此吸引成为大分子沉淀下来。所以此时氨基酸的溶解度最小，容易结晶析出。 离子交换法是利用粒子交换剂对不同的氨基酸吸附能力的差异进行分离的方法。氨基酸为两性电解质，在特定的条件下，不同的氨基酸的带电性质及解离性质不同，故统一成离子交换剂对不同的氨基酸的吸附能力不同，因此可对氨基酸混合物进行分组或实现单一成分分离。离子交换提取氨基酸是工业中应用最为广泛的提取方法之一。 等电离子交换法提取谷氨酸为目前许多工厂所采用。本工艺分作两步操作：1：将发酵液等电点提取部分谷氨酸。2：将母液进行离子交换法提取。关键词：等电点；离子交换法；两性电解质；两性电解质

32、 Gourmet powder factory (extraction workshops of 10,000)design ABSTRACTMonosodium glutamate industry is technology-intensive industries, looking to the future, monosodium glutamate industry will reach a higher level, monosodium glutamate industry will be more beautiful, we struggle in the monosodium

33、 glutamate industry colleagues, shall be based on the status quo, fully realize the industry at home and abroad, industry, and the advanced experience, solidarity, technology innovation, accelerating technological progress, continue industrial revolution, monosodium glutamate, to enhance the technic

34、al level monosodium glutamate industry development make more contribution.Among other amino acid extraction method of precipitation is a simple method. Based on the theory of amino acid is used in gender cleavage isoelectric properties. Different amino acids have different isoelectric, isoelectric,

35、amino acids, amino acids, zero electrostatic attraction to another as I macromolecular precipitation. So now the solubility of amino acids, easy crystallization precipitation minimum.Ion-exchange method is to use to different particle exchange of amino acid adsorption ability difference method of se

36、paration. Amino acids for both sexes electrolyte, in particular conditions, different amino acids charged properties and disintegrate into different natures, unity of ion exchange of different amino acids adsorption ability is different, so can mixed amino acids to achieve a single component group o

37、r separation. Ion-exchange extraction amino acids are widely used in the industries of the extraction methods.Isoelectric ion exchange for many plant extract glutamate adopted. This process into two steps: 1: fermented filtrates isoelectric extracting partial glutamic acid. 2: mother were extracted

38、ion exchange.Keywords：Isoelectric; Ion exchange; Gender electrolyte; Gender electrolyte - 23 -山东建筑大学毕业设计说明书 1前言味精是人们熟悉的鲜味剂，是L谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20)，具有旋光性，有D型和L型两种光学异构体。味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%)，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十

39、九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂1。早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的，自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业2。该生产工艺和设备具有很强的典型性，本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。我国味精生产状况据有关资料统计表明，1991年我国味精生产厂家约200多家，其中年产万吨以上的工厂2家，年产5000吨以上的工厂11家，年产1000吨以上的工厂54家，其余100

40、多家年产量都在1000吨以下，这说明我国大陆味精工业多属小规模生产。1991年我国大陆味精产值为37.5亿元人民币,产量27万吨，较1990年成长22%。总产量中纯度99%的味精占31%，售价为每吨14000-15000元人民币；纯度80%的味精占46%,售价为每吨11000-13000元人民币；其他纯度味精占23%；麸酸售价为每吨9000元左右人民币。在产品成本方面，大部分工厂使用淀粉原料，少数使用糖密。以淀粉为原料的产品成本， 2001年，味精的全球销售量达到150万吨，而我国2001年味精产量为91.29万吨；工业总产值达到137.08亿元，销售收入为94.38亿元。从总体上说，我国作为

41、世界上人口最多的国家，味精行业的发展前景是比较广阔的。加入世贸，国际市场味精势必会大量的涌入国内市场，市场竞争会更加激烈，给国内企业带来巨大压力。因此设计一个拥有先进工艺的万吨以上的味精厂具有重要的意义【3】。1.1 谷氨酸发酵：应采用高生物素发酵工艺，其工艺特点：营养丰富，种量大，风量高。在保持一定发酵转化率基础上，要千方百计提高产酸率和缩短发酵周期，即提高发酵强度。产酸10，周期34hr，与产酸15，周期30hr比较，单位产量提高60左右。发酵产能的提高，可节省固定资产投入，能耗下降并可降低工资及管理费用，达到降低成本的目的。亚适量生物素工艺有一定局限性，只有大种量高生物素发酵方法才能提高

42、单位时间，单位体积产酸量，控制上可采用添加青霉素，表面活性剂或温度敏感型菌株，企业可以根据自身情况利用现有菌种通过工艺的变革实现，或者通过筛选温度敏感型菌株实现。1.2 谷氨酸提取和废水治理应采用浓缩等电点及废水制造肥料的工艺。目前国内普遍是等电点离交工艺，虽然提取收率高（高于浓缩等电），但酸，氨消耗高，废水量大，处理难度大，成本高。随着环保排放的严格控制，我们必须重新审视提取工艺，追求最佳提取与环保综合效益。 工艺特点：发酵液浓缩。连续中和，粗谷氨酸再提纯。浓缩：发酵液浓缩，主要考虑废液制肥料时，先浓缩以减少酸性蒸发量，一般是采用多效真空蒸发装置，温度不超过80，谷氨酸含量2530g/dl。

43、 连续中和：随着发酵产酸提高，传统的间歇等电方式已不能适应（谷氨酸12以上时易形成ß-型晶体），必须连续中和。对于浓缩的发酵液连续中和是唯一的中和方式。 工艺操作上，在有一定晶体的底料中，连续流加发酵液和中和剂，维持稳定的PH和温度梯度。此工艺的优点是质量稳定，可越过蛋白质胶体，避免非正常发酵液的影响，其次是周期短，可提高设备能力，连续化，自动化生产，减轻劳动强度。 再结晶：经过浓缩的发酵液，谷氨酸晶体杂质高，为减轻后步工序负荷，必须进一步提纯，根据工业结晶理论，结晶是提纯物料最有效的方法，可采取两种方法，一种方法是 -型晶（粗谷氨酸），经溶解重新结晶成ß-型晶。因晶格的不

44、同，除去晶体中杂质和色素，达到提纯的目的。另一种方法是-型晶，表面适度溶解后再重新结晶（仍为-型晶形），除去表面吸附的杂质。前者谷氨酸纯度高，后者谷氨酸纯度低。但具有一定的成本优势【4】。 废水治理：味精生产废水 COD,BOD,N-NH3,SO4-,高，难处理，目前的处理方法有：生化处理方法，适宜于中浓度废水，工程投资大，占地面积达，能耗高，可作为辅助处理方法，培养饲料酵母，作为饲料添加剂，仍有二次排污需要处理;制造肥法：一种是先提取谷氨酸后母液蒸发浓缩成硫酸肥料（闭路循环），另一种是发酵液先浓缩提取谷氨酸，母液在浓缩制复合肥料。随着发酵产酸提高，浓缩比降低，能耗下降，且复合肥料市场较大，治

45、理相对彻底，有一定的经济效益，因此提取走浓缩等电废水治理复合肥是相对经济合理的方法，也是企业的发展方向。 1.3味精结晶：多效蒸发和连续结晶国内味精结晶，一直沿用传统方法，没有大的改进，间歇单效，浓缩，结晶设备一体虽可做成大颗粒味精，但蒸汽消耗高，制作工序占蒸汽总消耗的60以上，国内味精的消费方式正在发生变化，味精作为终端消费的比例在减少，而作为基料用于食品加工业和复合调味料的比例增加较快。目前台湾，韩国，日本等地家庭消费味精量仅占三成，作为基料的部分市场需求的是小颗粒味精，大颗粒味精实属过剩。连续结晶方式，充分显示其优势，既能满足用户要求，同时实现了味精结晶工序连续化，自动化，并辅之多效蒸发

46、，发幅度提高效率，降低生产成本。1.4 生产设备向大型化，自动化及节能型发展发酵罐向大型化，自动化方向发展，并且改变传统搅拌形式，轴向与径向流相结合，增加溶解氧，提高效率，降低运行成本，稳定生产：空气过滤系统，采用过滤效率高（可达到99.9999），阻力小，压力降低的膜过滤器，保证无菌空气质量，并节省电耗。谷氨酸分离系统，味精连续结晶，采用国产或进口的先进设备以达到节能，减轻劳动强度，提高效率，提高产品质量。味精工业是技术密集型产业，展望未来，味精工业将会达到更高水平，味精工业前景将更加美好，我们奋斗在味精行业的同仁们，应立足于现状，充分认识行业差距，借鉴国内外，行业内外的先进经验，团结一致，

47、不断技术创新，加速企业技术进步，继续进行味精工业革命，提升技术水平，为味精工业发展做出更大的贡献。其中等电点沉淀法是氨基酸提取方法中简单的一种方法。其理论基础是利用氨基酸的两性解理于等电点性质。不同的氨基酸有不同的等电点，在等电点，氨基酸的静电荷为零，便于氨基酸彼此吸引成为i大分子沉淀下来。所以此时氨基酸的溶解度最小，容易结晶析出。离子交换法是利用粒子交换剂对不同的氨基酸吸附能力的差异进行分离的方法。氨基酸为两性电解质，在特定的条件下，不同的氨基酸的带电性质及解离性质不同，故统一成离子交换剂对不同的氨基酸的吸附能力不同，因此可对氨基酸混合物进行分组或实现单一成分分离。离子交换提取氨基酸是工业中

48、应用最为广泛的提取方法之一【5】。等电离子交换法提取谷氨酸为目前许多工厂所采用。本工艺分作两步操作：1：将发酵液等电点提取部分谷氨酸。2：将母液进行离子交换法提取。2 味精生产工艺2.1 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

49、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【6】。味精发酵法生产的总工艺流程见图1.1。 空气菌种原料空气压缩机预处理斜面培养摇瓶扩大培养冷却水解除铁离心沉淀发酵配料过滤气液分离种子罐扩大培养过滤淀粉水解糖过滤除菌脱色浓缩结晶离心等电点调节过滤干燥大结晶干燥母液小结晶粗谷氨酸拌盐粉碎粗谷氨酸 成品味精粉状味精离子交换处理溶解粗谷氨酸溶液中和制味精 图1.1 味精生产总工艺流程图2.2 原料预处理及淀粉水解糖制备2.2.1 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

50、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。2.2.2 淀粉水解糖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。2.3 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

51、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200m3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【

52、8】。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。2.4 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。2.5 谷氨酸制取味精及味精成品加工精制车间加工的

53、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。 2.6谷氨酸提取工艺流程 工艺流程： 发酵液 1加浓硫酸 育晶（2小时）PH 4-5 加浓硫酸 育晶（2小时）PH 3.5-3.8 加浓硫酸 育晶（2小时）PH 3.0-3.2 搅

54、拌育晶（16-20h） 沉淀4h 细谷氨酸返回加入1步骤 母液+上清液 加浓硫酸 调PH=1.5 上离子交换柱 洗脱 高流分返回加入1步骤工艺流程图发酵液贮罐除菌体 发酵液贮罐等电罐-离心机-收集谷氨酸上清液 母液贮罐-调酸罐 配氨罐-离交柱-高流分罐-回到发酵液贮罐 盐酸贮罐（用于再生） 收集2.7 工艺论证味精清洁生产是一个循环封闭的系统，发酵液以批次方式进入闭路循环圈，先经等电结晶和晶体分离，获得主产品谷氨酸，母液除菌体，得到菌体蛋白（饲料蛋白），除去菌体后的清母液浓缩，得到的冷凝水排出闭路循环圈；浓缩母液经过脱盐操作，获得结晶硫酸铵；结晶硫酸铵后的硫铵母液进行焦谷氨酸开环操作和过滤分离

55、（水解过程），滤渣（高品位有机肥）排出闭路循环圈；最终得到的富含谷氨酸的酸性脱色液替代浓硫酸，调节下一批次发酵液等电结晶，。应用物流无限循环新工艺，使废水污染消除在生产过程中，并且革除了离交工序，提高了味精的收得率，回收了具有经济价值的副产物。谷氨酸发酵液经过受热浓缩，谷氨酸分子脱水环化形成焦谷氨酸，焦谷氨酸的存在影响谷氨酸的精制收率，而焦谷氨酸在强酸和高温的条件下，会开环水解回复到谷氨酸。在发酵工业输料时最广泛的是离心泵，因为它体积小，效率高，运行可靠，控制方便。离心泵有可分为水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵。因为物料是粘稠的液体，有腐蚀性，需要的压头较大。选离心泵必须选耐腐蚀泵，被输送液体的粘

56、度比较大时，则泵内液体的能量损失增大，因此泵的压头、流量都要减少，效率下降，轴功率增大，而且离心泵剪切力较大，所以对泵的要求比较高，从经济上考虑不是很好。往复泵为容积式泵，它的流量与压头无关，调节往复泵的流量，可采用改变往复泵转速，改变冲程大小或采用支路调节的方法来实现。但往复泵不能象离心泵那样，在出口管上设控制阀的办法来调节流量，如若限制往复泵出口流量，即会出现重大事故。旋涡泵的流量小而压头高，泵体构造简单而紧凑，但效率较低，一般低于40%。齿轮泵流量较小，但压头较高。在发酵工业中常用于输送粘稠液体和作为板框压滤机的加料泵。螺杆泵结合了离心泵与往复泵的优点，流量稳定，较适于在高压下输送粘稠的

57、液体【9】。泵的特点简介指标叶片式容积式离心式轴流式旋涡式活塞式日转式液体排出状态流率均匀有脉动流率均匀液体品质均一液体（或含固体液体）均一液体均一液体均一液体均一液体允许吸上真空高（m）482574545扬程范围大，低至5m，高至600m（多级）低，220m较高，单级可达100m以上范围大，1600体积流量（m3/h）范围大，低至5m，高至30000m大，可达60000较少，0.420范围较大，1600流量和扬程的关系 流量减少，扬程增大，反之流量增大，扬程降低同离心式同离心式，但增率和降率较大（即曲线较陡）流量增减，排出压力不变。压力减，流量几为定值（原动机恒速）构造特点转速高，体积小，运

58、转平稳，基础小，设备维修较容易与离心式基本相同，翼轮较离心式叶片结构简单，制造成本低转速低，能力小，设备外型庞大，基础大。与原发动机联结较复杂同离心机流量和轴功率的关系依泵比转速而定。离心式泵当流量减少时，轴功率降低依泵比转速而定。轴流式泵当流量减少时，轴功率增加流量减少，轴功率增加当排出压力一定时，流量减少，轴功率减少同活塞所以在物料的输送中选择了单螺杆泵，根据流量选用E2H236PW116型螺杆泵两台，一台备用。输送的物料的量是个定值，所以还选用L2B-15F型普通防腐流量计，基座材质为不锈钢，密封件材料为氟橡胶。考虑到硫酸的输送泵也需要较大的扬程，选用E2H100-P-W111型螺杆泵，

59、流量可用阀门调节。流量计选用L2B-15F型玻璃转子流量计，基座材质为不锈钢，密封件材料为氟橡胶。目前处理味精末次母液的工业方法有多种【10 11】。1直接等电点法这种方法是先将母液浓度调整到1718Be,再按直接等电点工艺操作制白酸,其工艺如下: 味精末次母液调整浓度和pH 冷却结晶分离白麸酸母液售出或综合利用该法工艺简单不需要专门设备,但回收率不高,一般在60 %70 % ,回收的谷氨酸纯度仅90 %93 % ,末次母液中的焦谷氨酸没有得到利用。2碱水解法 末次母液中含焦谷氨酸50100 g/ L ,是谷氨酸钠的15 %25 %。为了提高末次母液的回收率,根据焦谷氨酸的性质,在碱存在下,加

60、热水解将其转化成谷氨酸二钠。然后再将水解液用适当的方法中和,从而达到提高回收率的目的。水解过程为:L2PCA·Na (碱水解) L2Glu·Na (碱水解) L2Glu·2Na水解液的进一步处理有2 种方法,一种是用盐酸中和水解液,然后制备谷氨酸。该法的回收率在85 %以上。另一种方法是将水解液除钙后,用谷氨酸中和,实现在不增加碱耗的情况下,提高末次母液的回收率。碱水解法回收率高,但需要水解设备,若采用盐酸中和工艺,其碱耗比盐酸水解法低。由于盐分杂质仍在系统中,处理后的母液结晶循环次数较正常中和脱色液要少。3再结晶法将末次母液直接蒸发浓缩,再降温,结晶,分离,得到

61、的粗MSG可以直接投入结晶罐的底料中,或将其溶解,脱色除铁后制味精。这种方法回收率较高,一般在75 %左右,但要消耗一定数量的蒸汽,母液中的焦谷氨酸没有得到回收。生产上可以采用此法降低需要用水解法处理的母液量,从而减少工艺损失。4酸水解法酸水解法主要为了回收母液中的PCA·Na ,提高母液的回收率。酸水解工艺的发展过程经历了3 个阶段。第1 阶段:盐酸水解,在酸性条件下加热水解PCA·Na 可以转化为L2 谷氨酸盐酸盐,加盐酸水解的过程为:L2 PCA. Na L2 PCA L2 Glu L2 Glu. HCl得到的水解液可以用NaOH 中和提取谷氨酸;第2 阶段:把盐酸水

62、解液加入发酵液中作为中和剂中和发酵液,提取谷氨酸。此法工艺较复杂,需要专用水解设备,但回收率高,可达90 %以上。第3 阶段:把硫酸加入味精母液中,调pH 至0. 51. 0 ,用连续喷射水解法,水解液加入发酵液一起调等电点。第2、3 阶段与第1 阶段水解相比节约了NaOH 耗费,提高了水解效率,每t 母液的处理费用可节约300 元左右,第3 阶段与第2 阶段相比,由于同等量的硫酸H+比盐酸H+多 ， 所以用硫酸比用盐酸水解成本低,应该大力推广。若水解液用于中和发酵液,可实现不增加酸、碱消耗的情况下,提高回收率,是比较理想的方法。所以我们采用酸水解法,特别是使用硫酸水解的连续喷射水解法处理母液

63、,并将水解液用于中和发酵液的工艺;可以使末次母液中的焦谷氨酸回收利了97 % ,而且用硫酸水解，水解液经过滤以后出来的腐殖质是很好的肥料，这样既节约了成本又提高了收益【12】。考虑到水解液出来后由于温度比较高，谷氨酸溶解的比较多，过滤的效果不是最理想，所以采用换热器把水解液降温至合适温度，在送去过滤。水解液也有很强的腐蚀性，不能用普通的换热器，因此采用了耐腐蚀的石墨换热器，把100的水解液降温至70，然后水解液进入板框压滤机过滤，清夜输送至水解清夜储罐，水解结束后采用厢式压滤机过滤，由于水解滤渣量大，且谷氨酸含量高，在过滤机上洗涤达不到工艺要求，为了控制该工段谷氨酸的损失率，水解滤渣送至搅拌罐

64、，用水洗涤后再经板框压滤机过滤，这时滤液可以直接输送至水解液储罐和下批次降温后的水解液混合，但是由于搅拌后过滤完的滤液温度已经低于60，再进入水解液储罐混合的话，会使整个水解液的温度低于最佳的过滤温度，过滤效果不好。因此我们在水解罐后面设计了一个混合罐，滤液循环作为下一批水解液的稀释降温用水，让100水解液和滤液混合控制温度在90.7，然后再经石墨换热器降温，这样既节省了冷却水的用量，又可以提高效率【7】。水解结束后，水解液需要用活性炭脱色，脱去水解液中含有的色素类物质。70的水解液经过过滤后送至水解清夜储罐，温度会降至60，我们选用的是粉末状活性碳脱色，为了使脱色效果达到最佳，在脱色罐上安装

65、了夹套加热装置，脱色结束采用厢式压滤机除去活性碳，为了减少过滤损失，选用隔膜挤榨式，活性碳用量为1%。 水解、脱色工段产生的三废主要有：A：废气 水解过程中，某些物质（如含硫蛋白质）和浓硫酸发生反应，放出刺激性气体（量少），以及水解过滤时溢出的酸气（主要）。该废气对车间的劳动环境和工厂周围空气造成污染，危害身体健康，治理的措施是在水解罐上安装排气口，酸气用冷凝水溶解，经稀氨水洗涤吸收后循环使用。B：废渣：水解滤渣是高效有机肥，但该工段如发生物料泄漏，会影响环境卫生，因此，要严格控制水解滤渣的扩散。C：脱色工段分离的活性碳滤渣并入水解滤饼，一道洗涤，最后混入腐殖质作为土壤改良剂。3 物料衡算3.

66、1设计依据（一） 本设计的任务：年产量2万吨，纯度为99的味精厂等电母液，采用离子交换法提取工艺的工艺及设备设计。（二） 离子交换技术的特点：离子交换技术被广泛应用于食品，制药，化学合成，石油化工，环保等工业中。尤其被应用于氨基酸，有机酸，抗生素等生物制品的分离提纯上，它具有提取收率高，产品质量好，生产成本低以及便于连续化生产等优点。是目前生物工程工厂中最广泛使用的技术。由此离子交换柱也就成为生物工程工厂常用的设备。离子交换技术和设备一般应满足下列要求【13】。 1. 应采用交换容量大，吸交专一性好，抗污染性能强和再生较容易的树脂。2. 设计的柱和管路要使料液，水，洗脱液与再生剂能和离子交换树

67、脂充分接触，并均匀进出离子柱；离子交换柱能耐0.25Mpa以上压力。（三） 设计基本依据:1. 以淀粉为原料，流加液氨，产酸平均为10，转化率为50。采用冷冻等电和离交工艺提取谷氨酸，一次等电收率为平均76，等电加离交总收率为94，年生产天数为330天。2. 采用732型阳离子交换树脂，其交换当量为35kg/t 商品树脂（含水量 50计）3. 离子交换树脂柱采用1.08.0m .碳钢衬胶材料。3.2 物料衡算设计计算步骤（1） 谷氨酸的产量味精 分子量 M=187.13谷氨酸 分子量 M=147.13设年产2万t ，纯度为99味精所需谷氨酸的量为X吨，则187.13/147.13=200000

68、.99/XX=15567.6吨/年生产天数为330d 精制效率为 112每天生产的产量=15567.6/330/1.12=42.12t/d（2） 每天需要谷氨酸含量为10的发酵液体积等电加离交总收率为94则实际需要的谷氨酸的质量为=42.12/0.94=44.808 t/d产酸平均为10则发酵液的总质量=44.808/10=448.085 t/d取发酵液密度=1000kg/m3则发酵液总体积=448.0851000/1000=448.085 m3/d(3)贮罐的大小和个数的确定一次等电收率为平均 76则结晶出谷氨酸的质量=44.8080.76=34.054t/d上清液中剩余谷氨酸的质量=44.

69、808（1-0.76）=10.754 t/d上清液中谷氨酸所占的百分比=10.754/（448.085-34.054）100=2.597取=1000kg/m3则上清液总体积=（448.085-34.054）1000/1000=414.031m3所以需体积（以一天来计算）为500m3的贮罐一个。（3） 将谷氨酸上清液调成PH=1.5 所需的的H2SO4的量1. 上清液的质量=448.085-34.054=414.031 kg 根据1吨上清液（含谷氨酸 1.82.0）从PH=1.5需92.5的硫酸约60kg ,而由于我们的上清液中谷氨酸含量为2.597，所以适当增加硫酸（92.5）为61 kg 硫

70、酸的质量=414.03161=25255.891 kg又知 92.5的硫酸的密度 =1824 kg/m3H2SO4的体积=25255.891/1824=13.846m3每天需要调酸的液体总体积=414.031+13.846=427.877 m3每4个小时调酸一次，一天调酸6次则每次调酸的液体体积=427.877/6=71.313 m3所以需体积（以一天计算）为100 m3 的调酸罐一个【14】。4 主要设备选型及设备计算4.1调酸罐的设计：采用搅拌：高径比H/D=2封头容积：V=1/43.14D2(Hb+1/6D)圆柱容积：V=1/43.14D2H=1/23.14D3 取 Hb=0.04可得 1/43.14D2（Hb+1/6D）+1/43.14D2H=100计算可得：D=5.5 m H=2D=5.52=11.0 m采用桨式搅拌器，搅拌器的转速为60转/分，即1 r/s发酵液黏度为 110-3Ns/m2桨叶直径为： Di=1/4