年产1吨味精项目工厂设计要点

年4月19日年产1吨味精项目工厂设计要点文档仅供参考工厂设计设计题目:年产10000吨味精项目工厂设计姓名孟凯院系生命科学学院专业生物工程年级级学号指导教师刘进杰0年6月18日

目录十一、经济效益和社会效益的初步估计-4-第一章项目建议书项目名称:年产1万吨味精项目工厂设计承办单位:鲁东大学生命科学学院拟建地点:山东省潍坊市昌乐县经济开发区项目负责人:一、项目建设的背景和意义味精,也称味素,因味精起源于小麦,俗称麸酸钠、谷氨酸钠。味精在化学上称为谷氨酸钠,是一种无色至白色的柱状结晶或白色结晶性粉末,有很浓的鲜味,其前体物质之一的谷氨酸是人类食物和人体蛋白质的重要成分。在天然食品中,它比同一种蛋白质的其它氨基酸往往高出１～２０倍。成年人普通的一日三餐都需要摄入较多的谷氨酸,因为在人体各部分组织器官中,谷氨酸占的比例十分令人瞩目。例如,血液中的谷氨酸占游离氨基酸的３３%,肝脏中占１４%,在大脑神经系统的灰质蛋白质和白质蛋白质中分别占２４.９%和２６.８%。由此看来,一个机体正常的人每天在菜肴中适量放些味精,是不会有危害的,至于味精致癌、致畸或突变更是无从谈起。美国实验生物学会经过１０年的调查研究,宣布味精是一种安全的调味品,列入了”实际无毒”的行列,并指明按现行量使用,对成人的确毫无损害。随着食品行业的发展以及人们生活水平的提高,在许多普通食品中都能够找到味精的踪迹,味精的需求量会越来越大,因此,建设味精厂是十分必要的。二、产品需求初步预测1、国际味精需求市场分析在国际市场上,味精的消费主要集中在日本、东南亚、非洲等地,最近几年欧洲和南美洲等地的味精需求量也开始出现增长势头,国际市场对味精的需求也不断增加,味精行业的发展平稳向上。日本、韩国、东南亚等国家和地区人均味精消费较高。2、国内味精需求市场的分析随着中国人民生活水平的提高和膳食结构的改变,以及对味精产品认识的普遍提高,味精的需求量不断增大,人均消费水平逐年提高,华东、中南、东南、西南、华南地区人均年消费量已上升为1000克左右。就国内市场来讲,味精的主要消费群体在城市,城市居民年消费量占到总产量的70%以上,农村市场的发展潜力巨大,随着农村人口收入的增加,农民生活水平逐步提高,膳食结构进一步改进,农村市场对味精的需求量会逐步增加。昌乐县是潍坊、淄博、东营、日照等几大城市的交通枢纽,交通极为便利。在其经济开发区建厂可谓得天独厚,不但解决了产品的销售问题,也节省了产品的运输费用,且利用了当地的剩余劳动力。该项目建成后,对于壮大当地的经济实力,推动地方经济的发展起到很大作用。

三、产品方案及拟建规模(一)产品方案计划年生产1万吨纯度为99%的味精,大包500g,小包200g,大包20袋装一箱,小包50袋装一箱。每年工作日为300天,实行三班制,发酵周期:40-42小时,生产周期:48-50小时(二)生产工艺流程味精的生产一般分为制糖、谷氨酸发酵、中和提取及精制等4个主要工序。空气菌种原料空气菌种原料空气压缩机预处理斜面培养空气压缩机预处理斜面培养摇瓶扩大培养冷却水解摇瓶扩大培养冷却水解除铁发酵配料过滤除铁发酵配料过滤种子罐扩大培养气液分离过滤种子罐扩大培养气液分离过滤淀粉水解糖脱色淀粉水解糖脱色过滤除菌过滤除菌浓缩结晶浓缩结晶离心离心菌体干燥离心菌体干燥离心小结晶大结晶小结晶大结晶等电点调节等电点调节沉淀干燥沉淀干燥包装包装母液粗谷氨酸母液粗谷氨酸离子交换处理溶解离子交换处理溶解图1味精生产总工艺流程图成品味精粗谷氨酸中和制味精成品味精粗谷氨酸中和制味精粗谷氨酸溶液离心由科研机构或学校获得。四、厂址选择昌乐县地处山东半岛中部,东经118.83°北纬36.69°,隶属山东省潍坊市,东邻海滨城市青岛,西靠山东省会济南,北离渤海、莱州湾80公里。交通便利。胶济铁路、济青高速公路、309国道及胶王路、潍九路,大沂路、昌大路贯穿境内,县内有3个火车站,公路总通车里程达到550公里;国际机场和海港码头均可在90分钟内到达,济南市和青岛市均可在70分钟内到达,距青岛、济南机场各150公里2刻钟即可到达潍坊机场。气候条件适宜。五、产品的销售(一)销售方向产品的销售主要面对华东地区市场,尽力打入国家及国际市场。(二)销售方式味精作为一种面向广大消费者的日用消费品,其营销理念和模式与以往有很大的不同。就产品而言,小包装味精利润要高于大包装味精,但由于小包装味精的销售面向千家万户,品牌知名度非常重要,而品牌的建立不是一蹴而就的。面对激烈的市场竞争,从现实情况出发,制定了如下的味精产品的市场战略:扬长避短,在迅速提高产品市场份额的基础上提高产品的利润率,先期以大包装销售为主,并逐步提高小包装生产和销售的比例;大包装以大消费客户、大的下游生产厂家为销售重点,小包装以人口密集的城镇为发展重点,逐步树立产品品牌,逐步构建终端销售网络,逐步开拓农村和海外市场。六、主要原料、燃料、动力的供应(一)原料供应该项目地处黄淮海夏播玉米区,其秋季农作物主要是玉米,资源丰富,供应充分,质优价廉,为味精生产提供了源源不断的工业原料。其周边地区化工厂较多(如元利化工等)可提供发酵所用的辅料。(二)水、电、热供应该区毗邻潍坊发电厂,电力供应充分;厂内设有锅炉房,基本实现集中供热;该区水库,为该厂的生产需要提供丰富的水资源。七、工厂组织及劳动定员1.工厂组织工厂实行总经理负责制,下设:生产部、营销部、财务部、人力资源部、科研部、后勤等部门2.劳动定员总经理1人、副总经理2人、部门主管4人、工人人数及分配为:人力资源部2人、总务部3人、财务部2人、产品开发部6人、销售部4人、客户服务部1人、质管部2人、设备技术部2人、生产车间90人、伙食科4人、传达室2人、警卫科6人。工厂开始生产以后,采用3班倒的制度。八、项目实施进度预测该项目计划在20个月内完成,前半阶段主要进行工地规划、厂房设计及筹建、设备的购买;后半阶段主要进行设备的调试及招收员工。具体进度如下:.4-.7进行工地规划、厂房设计并筹集资金.7-.8开始进行土建工程并考察订购设备.8-.9进行设备的安装调试.9-.10招聘员工进行培训并安排岗位.10正式投产九、环境保护及三废处理味精工厂的环境污染主要来自于生产废弃物,生产废水,生活污水,过路烟尘煤灰渣和机械噪音。生产废弃物主要来自于包装材料的废弃物,生产废水主要来自于加工过程中的冷却,容器、设备、管道的清洗以及地板清洗等废水。生活废水主要来自于食堂,卫生设备产生的污水。锅炉烟尘和和煤灰渣主要产生于锅炉。机械噪音主要来自于泵,制冷压缩,风机等设备(一)废水处理味精废水主要包括难降解的高浓度母液废水,冲罐及洗涤过程中排放的大量污水,属于中浓度污水,还含有部分冷凝水和冷却水,污染较轻。处理高浓度的有机废水中取得了显著效果,一方面能够作为生化处理预处理手段,为后续生化处理减低负荷,同时可提高生化处理的效率;另一方面,可作为生化处理的后续手段,对于残余的不可生化的物质进一步去除,以保证废水达标排放甚至可能回用的指标要求。(二)废气处理发酵阶段会产生二氧化碳、水和发酵气味。由于地势平坦开阔,空气的扩散能力较强,工厂周围没有居民区,因此发酵异味一般不会影响人们的正常生活。(三)噪声控制本厂噪声控制主要经过车间内壁隔音,吸音装置。采用了精细设备仪器,提高装配质量,从而确保自根本上降低噪声。高噪音设备安装了液压减震套筒。员工进入车间操作一律配戴封闭式耳塞。(四)废渣处理锅炉的炉渣,可做制水泥的原料。废水处理后底部的废渣可直接送化肥厂,或者供给农田。(五)粉尘控制锅炉产生的烟尘,经过除尘设备处理。(六)生活垃圾放入厂内密闭垃圾箱内后,由当地环卫部门定期统一收集。十、投资估算及资金筹措方案建设投资总额7200万元,其中设备购置费1127万元,占16%;安装工程费500万元,占7%;建筑工程费1200万元,占16.7%;其它基建费338万元,占4.69%。流动资金2500万元,占34.7%,征地费1150万元,占16%。资金筹措方案:经过银行贷款获得3200万元,自筹1000万元,寻找风险投资3000万。十一、经济效益和社会效益的初步估计项目建成后,年销售收入16200万元左右,交纳税金5346万元左右,利润总额2716.874万元左右。回收期近三年。该项目建成后,不但能够解决当地的玉米销售问题、劳动就业问题,还能够促进种植、机械、轻工、交通运输、商业等行业的发展。十二、结论随着味精厂的建立与发展,解决了玉米的深加工问题,需要更多的劳动力与技术人员,缓解了当地的剩余劳动力,增加了社会的稳定性。另外,本厂为发展当地经济、增加国家税收将做出一定的贡献,而且能够带动其它行业的发展。因此,该项目合理可行。第二章厂址选择本厂建在昌乐县经济开发区,该区近几年发展迅速,交通便捷,通讯便利,水资源丰实,能源充分,基础设施配套,投资政策优惠,具有良好的投资环境。一、建厂条件分析昌乐县投资环境优越,投资政策优惠。昌乐经济开发区区内商贸、加工、科研、娱乐、居住等功能设置合理,配套基础设施已全部达到”七通一平”的水平。该项目地处黄淮海夏播玉米区,其秋季农作物主要是玉米,资源丰富,供应充分,质优价廉,为味精生产提供了源源不断的工业原料。其周边地区化工厂较多(如元利化工等)可提供发酵所用的辅料。另外,该区毗邻潍坊发电厂,电力供应充分;厂内设有锅炉房,基本实现集中供热;该区水库,为该厂的生产需要提供丰富的水资源。二、自然条件评价昌乐县,位于山东半岛内陆,隶属山东省潍坊市,东距潍坊城区２５公里,西界临朐、青州,南与安丘隔河相望,北与寿光接壤。总面积１１０１平方公里,人口６０万。昌乐地理位置优越,交通十分方便,胶济铁路、济青高速公路从北部经过,济青、王潍两条公路干线横贯东西,县内公路四通八达。昌乐位于环渤海经济圈与山东半岛城市群的交汇点,是山东半岛的交通枢纽和出入口,东距海滨城市青岛190公里,西距山东省会济南180公里。昌乐县属东部暖温带季风型大陆性气候,四季分明,春季温暖,夏季湿润多雨,秋季凉爽,冬季寒冷干燥。年平均气温12.6℃,降水量594.6mm三、原材料供应条件评价该项目地处黄淮海夏播玉米区,其秋季农作物主要是玉米,资源丰富,供应充分,质优价廉,为味精生产提供了源源不断的工业原料。临近潍坊北部海洋化工区,能够提供优质辅料。因此,这里有可靠、价格经济合理的原材料资源,能够保证该厂生产的连续性和稳定性。四、燃料及动力供应评价(一)燃料供应条件评价该区燃料充分,价格便宜。(二)电力条件评价毗邻发电厂,电力供应充分。(三)供水条件评价毗邻水库,水资源丰富。五、交通运输和通讯条件评价这里环境幽雅,位置独特,昌乐地理位置优越,交通十分方便,胶济铁路、济青高速公路从北部经过,济青、王潍两条公路干线横贯东西,县内公路四通八达。这里有发达的通讯网络,能及时获取外部信息。六、环境影响评价味精废水主要包括难降解的高浓度母液废水,冲罐及洗涤过程中排放的大量污水,属于中浓度污水,还含有部分冷凝水和冷却水,污染较轻。采取了等离子放电产生臭氧联合超声波技术来处理味精废水。该技术在处理高浓度的有机废水中取得了显著效果,一方面能够作为生化处理预处理手段,为后续生化处理减低负荷,同时可提高生化处理的效率;另一方面,可作为生化处理的后续手段,对于残余的不可生化的物质进一步去除,以保证废水达标排放甚至可能回用的指标要求。发酵阶段会产生二氧化碳、水和发酵气味,由于地势平坦开阔,空气的扩散能力较强,再加上工厂周围没有居民区,因此发酵异味一般不会影响人们的正常生活。锅炉渣凝固后,再经过破碎,筛分,可制成渣砂和碎石作为混凝土的骨料或筑材料,另外,炉渣也可作为水泥的原材料。本厂采用的环境保护标准有<污水综合排放标准>GB8978-1996;<工业企业厂界噪声标准>GB12348-1990;<地面水质量标准>GB-3838-1996;<环境空气质量标准>GB16297-1996。另外,厂区建成后会适度扩大绿林面积,综合发展。七、厂址最后选择厂址最后选在昌乐县经济开发区,占地面积24000平方米第三章总平面设计一、厂区总平面设计原则1.主车间、仓库等应按生产流程布置,并尽量缩短距离,避免物料往返运输。2.全厂的货流、人流、原料、管道等的输送应有各自线路,力求避免交叉,合理地加以组织安排。3.动力设施应接近负荷中心。4.生产区和生活区要分开。5.总平面中要有一定的绿化面积,但又不宜过大。6.厂区建筑物间距应按有关规范设计。二、厂内建筑及技术经济指标1.该厂的厂内建设情况见表3-1表3-1厂内建筑物面积一览表序号建筑物名称建筑面积/平方米占地面积/平方米1原料库20×5010002辅料库20×153003包装材料库20×153004生产车间50×10050005成品库50×2010006污水处理车间20×255007锅炉房20×102008行政楼20×306009宿舍楼20×3060010食堂20×1530011传达室5×5×25012配电室5×105013化验室5×105014空气净化车间10×1515015菌种培养室20×3060016休闲中心20×40800总面积105002.技术经济指标见表3-2表3-2技术经济指标一览表名称占地面积/平方米厂区总面积24000建筑物总面积10500建筑物覆盖率43.75%绿化面积7000绿化率29.17%厂区总平面布置图见附图一第四章工艺设计一、产品方案及班产量的确定(一)原料玉米淀粉菌种:谷氨酸棒状杆菌(二)辅料液氨、碳酸钠、活性碳、液碱、盐、消泡剂、淀粉酶、 玉米浆、尿素等(三)配方谷氨酸钠99%其它1%(四)产品方案及班产量的确定表4-1产品方案及班产量产品名称年产量/吨日产量/吨班产量/吨味精100003411.3全年生产300天,每种产品各一条生产线,实行三班制。二、生产工艺流程(一)生产工艺流程生产工艺流程图见附图二(二)操作要点1.斜面种子培养:葡萄糖0.1%蛋白胨1%牛肉膏1%Nacl0.5%琼脂2%PH值7.032℃2.一级种子培养:葡萄糖2.5%尿素0.5%硫酸镁0.04%PH7.0磷酸氢二钾0.1%玉米浆粉0.5%～0.6%硫酸亚铁2mg/L硫酸锰2mg/L每只斜面种子接种三只一级种子三角瓶,接种后,32℃振荡培养12h,将培养好的一级种子取样做平板检查,确认无杂菌及噬菌体感染后,储存于43.二级种子培养基:水解糖2.5%玉米浆2.5%尿素0.4%硫酸锰0.2%磷酸氢二钾0.1%硫酸镁0.06%硫酸亚铁0.2%PH6.5～7.0二级种子培养温度32℃4．淀粉水解糖的制备:采用双酶法制备淀粉水解糖,首先是淀粉酶将原料淀粉分解成糊精和低聚糖(液化),然后糖化酶将糊精和低聚糖进一步水解成葡萄糖(糖化)。采用双酶水解法,水解条件温和,不要求设备耐高温、高压、耐酸碱,对原料要求粗放可使用粗淀粉原料,缺点是生产周期长。(1)淀粉的液化:采用高温液化法,将淀粉乳调好PH值和Ca2＋浓度加入所需的液化酶,用泵将其打入液化桶(桶内有90℃的热水),淀粉受热糊化,液化即可进行,由筒底部流入保温桶,90(2)糖化:采用曲霉糖化剂,温度控制在60℃,PH4.0～4.5,加入量为100U/g干淀粉,糖化开始搅拌15min,然后静置保温,糖化时间一般为24h。糖化结束,升温至1005.发酵培养基:淀粉水解糖14%～15.5%玉米浆0.4%硫酸镁0.06%磷酸氢二钠0.1%泡敌0.06%硫酸锰2mg/L尿素0.4%植物油1PH6.7～7.06.发酵条件的控制:谷氨酸发酵条件包括温度、PH、菌龄及接种量、通风及搅拌、氧的传递、泡沫的控制等。用发酵条件来控制发酵过程中各种生化反应的方向和速度,以达到高产的目的。(1)温度的控制谷氨酸产生菌最适生长温度和产物生成所需温度不同。其最适生长温度为30～32℃,谷氨酸形成的最适温度为34～37℃。在谷氨酸发酵前期,若温度过高,菌种易衰老,耗糖慢,谷氨酸产量低。因此,前期温度上升要缓慢。在发酵中期,温度上升要快,后期逐渐缓和。在发酵中、后期,若发酵温度太低,则发酵周期长,且不利于产酸。因此生产上可根据菌种特点,采用二级或三级管理温度,即发酵前期长菌体阶段控制在30～32℃,发酵中、后期为34～37℃。(2)PH值的控制谷氨酸发酵在中性或微碱性条件下可积累谷氨酸,而在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-谷氨酰胺。发酵过程中,培养液中的糖分被利用,氧化成为中间产物有机酸,PH值下降。有机氮被利用,释放氨,则PH值升高。发酵前期PH低,菌体生长旺盛,只长菌不产酸,发酵前期PH值过高(8.0以上),则对菌体生长不利,糖代谢缓慢,发酵时间延长。但在发酵前期PH值稍高些,对抑制杂菌生长有利。因此发酵前期应控制PH值为7.5左右。发酵中、后期控制在7.2左右,因为谷氨酸脱氢酶的最适PH值为7.0～7.2,氨基转移酶的最适PH值为7.2～7.4。若发酵后期PH较高(7.5～8.0),菌体自溶,谷氨酸转变成谷氨酰胺。一般采用氨水流加法和尿素流加法调节PH值(3)菌龄和接种量的控制采用对数期谷氨酸的菌种为种子可缩短适应期,若菌龄过长,则菌种活力降低,代谢产物增多。一般情况下,一级种子菌龄控制在11～12h,二级种子菌龄控制在7～8h。接种量是指接入发酵罐内种子的的量占发酵罐内培养基量的百分比。接种量的多少对适应期的延续时间有很大影响。接种量一般以1%为好。接种量过多使菌体生长速度过快,菌体娇嫩,不强壮,提前衰老自溶,后期产酸不高;接种量过少,则菌体增长缓慢,会导致发酵时间延长,容易染菌。(4)通风量和搅拌速度的控制谷氨酸产生菌为兼性好氧菌,因此,在进行谷氨酸发酵时,需要大量供给菌体生长及发酵所需的氧。谷氨酸均只能利用溶解氧,二氧是难溶于水的气体,因此在发酵过程中,要不断的补充无菌空气。一般在菌体生长繁殖期要求溶氧系数Kd为(4～6)×10-7molO2/(ml·min·atm);谷氨酸形成阶段Kd为(1.5～1.8)×10-6O2/(ml·min·atm)。在长菌阶段,若供氧过量,在生物素限量下,抑制菌体,生长表现为,耗糖慢,长菌慢PH偏高,且不易下降。在产酸阶段,需要大量供氧,如通气量不足,往往表现出PH值低,耗糖快,长菌不长产,而积累乳酸和琥珀酸。而这时通气量过大,也不利于α-酮戊二酸进一步还原氨基化,而大量积累α-酮戊二酸。因此,只有在适量通气条件下,才有可能大量积累谷氨酸。溶解氧的大小是由通气与搅拌两方面决定的,与搅拌器的形式、直径大小、搅拌转速、搅拌器在发酵罐内的相对位置因素有关。一般搅拌器直径大,转速快,溶氧系数大。因此,增大搅拌转速比增大通风量对溶氧系数提高更显著。在发酵前期,以低通风量为宜;发酵中后期,以高通风量为好。当培养基浓度高、营养丰富生物素用量大时,应采用高通风量。当菌体生长缓慢、PH偏高时,应减少通风量,或停止搅拌,以利于长菌。当菌体生长快、耗糖快时,应提高通风量,以抑制生长和满足合成谷氨酸所必须的足够能量。(5)泡沫的控制发酵上消除泡沫的方法有两种,一是机械消泡,二是化学消泡剂消泡,常见的消泡剂有植物油(豆油、花生油等)、矿物油(石蜡油)、合成消泡剂(泡敌)。7.谷氨酸的提取采用等电点法提取(1)加酸调等电点。将发酵液排入等电桶后,测量温度、PH和谷氨酸含量,然后搅拌冷却,待液温降至30℃(2)沉降分离。将中和好的液静置沉淀4～6h,放出上清液,然后将谷氨酸结晶沉淀层表面的少量菌体细麸酸清除,放另一缸中回收利用,底部的谷氨酸结晶取出后,离心分离。8.谷氨酸的中和、脱色和除铁(1)中和先将谷氨酸加入水中,制成饱和溶液,然后加碱中和,温度控制在65℃(2)中和液除铁采用树脂除铁法,即利用弱酸性阳离子交换树脂,吸附铁或锌得以除去。(3)中和液的脱色采用活性炭脱色法,脱色时,温度控制在50～60℃,PH值保持在6.4以上,脱色时间为30min,用量为中和液的2%～3%。9.中和液的浓缩结晶采用低温浓缩法,降低溶液的温度,使溶质的溶解度减小,达到过饱和状态,然后投入晶种,进行起晶。出料后放在储晶槽内,立即进行离心分离。离心后的母液仍含有大量的谷氨酸一钠,可将其并入下批中和液中一起进行处理。10.干燥、包装采用流化床干燥,机械化包装方法。三、物料衡算(一)生产1000kg纯度为99%的味精需耗用的原辅材料及其它物料量。图4-2生产1000kg纯度为99%的味精需耗用的原辅材料及其它物料量指标名称单位指标数生产规模t/a10000(味精)生产方法中糖发酵,一次等电点提取年生产天数d/a300产品日产量t/a33.4发酵罐填充系数%75产品质量纯度%99接种量%10原料淀粉含量%86倒灌率%1发酵周期h48发酵初糖Kg/m3150淀粉糖转化率%98糖酸转化率%56谷氨酸提取率%92味精对谷氨酸产率%112(1)发酵液量V1V1=1000÷(56%×92%×99%×112%×150)=11.67m3式中150——发酵培养基初糖浓度(kg/m3)56%——糖酸转化率92%——谷氨酸提取率99%——除去倒灌率1%后的发酵成功率112%——味精对谷氨酸的精制产率(2)发酵液配制需水解糖量G1以纯糖算,G1=V1×150=1750.54Kg(3)二级种液量V2V2=10%V1=1.167m3(4)二级种子培养液所需水解糖量G2G2=25V2=29.175Kg式中25——二级种液含糖量(kg/m3)(5)生产1000kg味精需水解糖总量G为:G2=G1＋G2=1750.54＋29.175=1779.715(6)耗用淀粉原料量理论上,100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg,故理论上耗用的淀粉量G淀粉为:G淀粉=1779.715÷(86%×98%×111%)=1902.4Kg式中86%——淀粉原料含纯淀粉量98%——淀粉糖转化率(7)尿素耗用量二级种液耗尿素量为V3V3=40V2=40×1.167=46.68发酵培养基耗尿素为V4V4=40V1=40×11.67=466.8因此,尿素总用量为513.48Kg(8)玉米浆耗用量二级种液耗用玉米浆量V5V5=25V2=25×1.167=29.175Kg发酵培养基耗玉米浆量V6V6=4V1=4×11.67=46.68Kg合计耗玉米浆75.855kg(9)磷酸氢二钠(Na2HPO4·7H2O)耗量G3G3=1×V1=1×11.67=11.67Kg(10)硫酸镁(MgSO4·7H2O)用量G4G4=0.6(V1＋V2)=0.6(11.67＋1.167)=7.7022Kg(11)消泡剂(泡敌)耗用量G5G5=0.6V1=0.6×11.67=7.002Kg(12)植物油耗用量G6G6=V1=11.67(13)谷氨酸(麸酸)量发酵液谷氨酸含量为:G1×56%=980.3Kg实际生产的谷氨酸(提取率92%纯度99%)为:980.3×92%÷99%=911Kg(二)10000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果由上述生产1000kg味精(99%纯度)的物料衡算结果,可求得10000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计算。四、设备生产能力计算及选型设备设计选型是否正确恰当,对投资建厂和工厂投产后的运行和维修、工人的劳动强度、产品质量都会有较大的影响;设备的选型,能够反映出所设计工厂的先进性和可靠性,因此要考虑以下原则:eq\o\ac(○,1)保证工艺生产过程的正常和安全运行eq\o\ac(○,2)操作费用低,耗水、电、汽等较少eq\o\ac(○,3)技术上先进,经济上合理,操作上方便eq\o\ac(○,4)清洗方便,耐用,易维修eq\o\ac(○,5)设备结构紧凑,减轻工人的劳动强度,尽量实现机械化和自动化eq\o\ac(○,6)考虑生产波动和设备平衡,要留有一定的余量和备用设备eq\o\ac(○,7)尽量减少噪音,符合环保要求物料名称生产1t味精(100%)的物料量10000t/a味精生产的物料量每日物料量发酵液(m3)11.671.167×105389二级种液(m3)1.1671.167×10438.9发酵水解用糖(kg)1750.541.75×1075.84×104二级种培养用糖(kg)29.1752.9175×105972.5水解糖总量(kg)1779.7151.78×1075.93×104淀粉(kg)1902.41.9×1076.3×104尿素(或液氨)513.485.13×1061.71×104玉米浆(kg)75.8557.6×1052533磷酸氢二钠(kg)11.671.167×105389硫酸镁(kg)7.70227.7×104257泡敌(kg)7.0027×104233植物油(kg)11.671.167×105389谷氨酸(kg)9119.11×10630366图4-310000t/a味精厂发酵车间的物料衡算1.发酵罐:(1)选用公称容积为300m3的机械搅拌通风发酵罐4个,发酵周期为40～42h生产周期48～50h罐径:D=[300/(0.785×2.5)]1/3=5.35m罐高:H0=2D=2.5×5.35=10.7m搅拌器直径:D2=0.32D=1.712m上下封头高:ha=hb=D/4=罐总高:H=10.7+1.3375×2=13.375m封头容积:V封=0.785×5.352(1.3375+5.35/6)=50m3圆柱部分容积:VH=0.785×5.352×10.7=240m3总容积:340m3(2)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4.7N——搅拌转速,N=72r/min=1.2r/sD——搅拌器直径,D=1.7mρ——醪液密度,ρ=1050kg/m3代入上式:两挡搅拌:(3)计算通风时的轴功率Pg式中P0——不通风时搅拌轴功率(kW),N——轴转速,N=72r/minD——搅拌器直径(cm),D3=1.7123×106=5×106Q——通风量(ml/min),设通风比VVm=0.11~0.18,取低限,如通风量变大,Pg会小,为安全。现取0.11;则Q=300×0.11×106=3.3×107(ml/min)代入上式:(4)求电机功率P电:采用三角带传动η1=0.92;滚动轴承η2=0.99,滑动轴承η3=0.98;端面密封增加功率为1%[7];代入公式数值得:2．二级种子罐:接种量为10%,一天种子液的需求量为43m3,装填系数75%,种子培养周期为8小时,辅助操作时间8～10h。因此,需要2m3二级种子罐11个,其中1个备用。采用夹套冷却。3．等电点罐:每天大约需要处理发酵液450m3,时间为32h,故需FD-5203型等电点罐1个。4．离心机:每天需要生产成品味精33.4t,选用XZ-1000型三组离心机4台,其中一台备用。5．真空煮晶罐:体积为9m3的煮晶罐7个,其中一个备用。6．流化床干燥器:结晶味精含水量应低于2%7．冷冻机:采用低温冷冻等电点法,将液温降至5℃8．空气处理设备:包括空气压缩机、储气罐、冷却器、旋风分离器、油水分离器、加热器、过滤器等。选择的设备有:TRX-200型离心式空气压缩机,额定供气量175~360m3/min、储气罐大小20m3、HL200/1管式后冷却器,处理能力248m3/h,QF300型气液分离器,处理能力200m3/h,LN*-198/1型空气过滤器,处理能力198m3/h,加热器换热面积149．离心泵:生产过程共需离心泵8台,采用IS65-50-160型离心泵,另需一台离心泵备用。10．味精菌体干燥设备:需要一台,使菌体湿度从85%降到12%以下,选用热风旋片干燥机,10.装箱机:每天需装箱3400箱,选用晨星包装机械有限公司生产的ZX.Q5/120-A型的250箱/h的装箱机,配用功率为45kW,共需3台。11.CIP清洗设备:CIP就地清洗设备用于各种容器设备和管道的就地清洗,CIP利用离心泵输送清洁液在物料管道和设备器内进行强制循环,达到就地清洗的目的,提高设备利用率减小劳动强度。CIP清洗设备分为整体式、组合式、全自动和手动控制等类型,本项目选择由上海瑞牌公司生产的SKL0-5.3型的整体全自动式。表4-4主要设备选型表设备名称规格型号生产能力数量数量生产厂家离心泵IS65-50-16025m8上海宏东泵业有限公司二级种子罐V=L1400L/d10张家口冶金制氧机备件厂发酵罐机械搅拌通风发酵罐V=300m40h4张家口冶金制氧机备件厂空气过滤器LN*-198/1198m1无锡汉英机器制造有限公司空气压缩机TRX-200型175~360m31无锡汉英机器制造有限公司等电点罐FD-52031离子交换柱φ1200mm×4800mm17离心机SS1000型18张家港市正大离心机制造有限公司筛分机2新乡市振东筛分机械有限公司真空煮晶罐V=9m7流化床干燥器15t/d3Barr-Rosin公司装箱机ZX.Q5/120-A250箱/h2晨星包装机械有限公司自动胶带封箱机HT6050250箱/h2晨星包装机械有限公司锅炉HKL-4.51温州万达企业废水处理设备ZPG5-061上海瑞牌公司热风旋片干燥机JB-50080t/d1沈阳一通干燥设备有限公司CIP清洗系统SKL0-5.31上海瑞牌公司设备流程图见附图三五、劳动力计算表4-5车间每班劳动力分配表淀粉调浆6人酶解1人发酵2人化验室2人空气处理3人菌培室2人谷氨酸提取4人原辅料库5人味精精制5人离心3人干燥2人成品库2人机械维修2人锅炉房1人污水处理2人包装5人经过上表知,每班需47名工人,车间实行每天3班制,因此车间共需工人47×3-4=137人。六、生产车间工艺布置(一)生产车间工艺设计生产车间工艺布置应根据以下原则:1.设备布置要尽量按工艺流程的顺序安排,但有些特殊设备可按相同类型设备适当集中。2.生产车间与其它车间的各工序要相互配合,保证各物料运输通畅,避免重复往返。3.必须考虑生产卫生和劳动保护。4.能够设在室外的设备,尽可能设在室外,上面可加盖简易棚。生产车间总占地面积约3500m2,车间高度(二)生产车间非工艺设计1.门:生产车间的门,设置防蝇、防虫的装置,本厂采用双扇门,车间内部采用单扇门。2.排汽:对产生水蒸气的设备需进行机械通风,可在设备附近或设备上部的屋顶开孔,用轴流风机在屋顶上直接进行排汽。3.采光:车间高度16m,侧窗的采光面积足以达到一定的采光系数,因此不需在屋顶上开天窗,窗台高1.2m,内设日光灯照明。4.地坪:车间地坪采用石板地坪,其优点是能耐腐蚀,不起灰。生产车间设有明沟排水,将生产车间的废水和腐蚀性介质排除。5.墙面:车间内设有1.8m的墙裙,用白瓷砖以保证墙面不受污染且易于清洗,墙上部用仿瓷涂料粉刷,可防水、防霉。6.温控:车间内设有空调装置。生产车间平面布置图见附图四七、水、电、汽用量估算(一)总水量(1)生产用水用水量衡算根据生产车间各方面的用水估算一天的用水量,再计算一年的用水量。① 空气预处理冷却用水设备计算中获得的数据中冷却水的耗量为30t/h,考虑到冷却水可循环利用,因此可按2%的耗用率计算:G1=30×24×300×2%=4320t② 培养基用水每个发酵罐装液量为255m3,共4个发酵罐,每年共有150个发酵周期,则用水量为:G2=340×75%×2×300=150000③发酵罐灭菌冷却用水发酵罐实罐灭菌过程中,在完成保温时间后,关一路排汽,再关一路进汽(次序不能颠倒),最后排汽与进汽全部关闭。然后引入无菌空气,再打开蛇管的冷却水。冷却过程中所需的冷却水的量计算过程如下:W水=300×510×1.02×3=468000t/a其中:t1s为培养基开始冷却时的温度,120℃t1f为培养基冷却结束时的温度,30℃t2s为冷却水进口温度,10℃t2为对应t1时冷却水出口温度,40℃考虑到冷却水可循环利用,因此可按2%的耗用率计算,则冷却水的总用量为:G3=468000×2%=9360t/a④发酵罐冷却用水发酵罐放出的热量为Q=Q1﹣Q2﹣Q3其中:发酵产热Q1=每罐发酵醪液量×谷氨酸发酵液的发酵热=340×0.75×29300=14943000kJ/h代谢气体带走的蒸发热量Q2=30%Q1,射散热量Q3=6%Q1。则Q=Q1﹣Q2﹣Q3=14943000×(1﹣30%﹣6%)=9563520kJ/h冷却水用量W=Q/cp(T2﹣T1)=9563520÷4.174÷(45﹣20)=91.6t/h其中冷却水的进、出温度为20℃、45考虑到冷却水可循环利用,因此可按2%的耗用率计算,则全年冷却水用量G4=91.6×发酵时间×发酵周期数×发酵罐数×2%=91.6×48×300×2×2%=52531t/a⑤发酵罐清洗用水每次清洗用水为4t,发酵罐的清洗一般是在放料结束后进行,清洗用水量为:G5=每次清洗用水量×发酵罐数×发酵周期数=4×2×300=2400t⑦其它用水包括冲洗地面、管道冲刷、洗滤布及其它设备的定期清洗。按每天用水20t算,则总用水量为:G7=每天用水量×300=20×300=6000t生产总用水量:G=G1﹢G2﹢G3﹢G4﹢G5﹢G6﹢G7=4230+150000+9360＋52531＋2400＋6000=2.25×105t(2)锅炉用水①培养基灭菌升温阶段发酵罐实罐灭菌时升温阶段选用直接加热方式,预先在发酵罐中加入255m3的发酵培养基,培养基原始温度为25℃,最后加热至90蒸汽用量计算公式[8]为:s1=[G•cs•(t2﹣t1)]÷i]×(1+0.1)=[1020×255×4.18×(90﹣25)]÷(2728×5)×(1+0.1)=5700其中:c为培养基比热容,可取4.18kJ/(kg·℃);I为蒸汽的热焓,为2728kJ/kg;cs为冷凝水的蒸汽比热容,取4.18kJ/(kg·℃);为加热过程中散失的热量,一般取10%。②培养基灭菌保温阶段蒸汽从与培养基相接触的管道连续进入,从不与培养基相接触的管道连续排出。保温阶段持续30min,该过程中蒸汽的消耗量为:s2=1.19F•t2(P/V)1/2=1.19×3.925×10×30×[(105+101)×103÷0.613]1/2=8.12×105kg蒸汽总用水量为s=(5700+81)×2×300÷1000=4.9×105t锅炉总用水为S=1.15×1.25×4.9×105=7.04×105t(3)生活用水:每年t全厂年用水量=生产用水+锅炉用水+生活用水=2.25×105+7.04×105+=9.31×105t(二)用电量1.主车间用电设备清单及功率见表4-6表4-6主车间用电设备清单及功率表设备名称配用功率/kW实用数量/台总功率/kW备注离心泵5.5844一台备用二级种子罐1.51725.5一台备用发酵罐2402480空压机1501150筛分机802160等电点罐20120热风旋片干燥机80180离心机51890一台备用真空煮晶罐706420流化床干燥器30390装箱机30260自动胶带封箱机24260锅炉8.218.2废水处理设备12112CIP清洗系统5.515.5总功率/kW17052.照明用电:生产生活照明普遍采用日光灯,每小时的耗电量约3kWh。因此,一年需要的电量为:(1705+3)×24×300=12297600kWh。(三)用汽量生产中蒸汽主要用于发酵罐的实罐灭菌过程中,灭菌过程中主要有两个阶段用到蒸汽:=1\*GB3①升温阶段发酵罐实罐灭菌时升温阶段选用直接加热方式,预先在发酵罐中加入250m3的发酵培养基,培养基原始温度为25℃,最后加热至蒸汽用量计算公式为:s1=[Gcs(t2﹣t1)]÷(i﹣cst2)]×(1+)=[1020×250×4.18×(90﹣25)]÷(2728﹣4.18×95)×(1+0.1)=32600其中:c为培养基比热容,可取4.18kJ/(kg℃);i为蒸汽的热焓,为2728kJ/kg;cs为冷凝水的蒸汽比热容,取4.18kJ/(kg·℃);为加热过程中散失的热量,一般取10%。=2\*GB3②保温阶段蒸汽从与培养基相接触的管道连续进入,从不与培养基相接触的管道连续排出。保温阶段持续30min,该过程中蒸汽的消耗量为:s2=1.19Ft2(P/V)1/2=1.19×3.925×10×30×[(105+101)×103÷0.613]1/2=8.12×10蒸汽总用量为s=(32600+81)×8×82÷1000=8.45×105t每天蒸汽气用量为:1.69×106每年蒸汽气用量为:300×1.69×106=5.07×108(四)水电汇总:项目日平均用量年用量水/t31169.35×105电/kw·h4092012297600蒸汽1.69×1065.07×108图4-7水电汇总表第五章企业组织及劳动定员一.工厂组织工厂实行总经理负责制,下设:生产部、营销部、财务部、人力资源部、科研部、后勤等部门二.劳动定员总经理1人、副总经理2人、部门主管4人、工人人数及分配为:人力资源部2人、总务部3人、财务部2人、产品开发部6人、销售部4人、客户服务部1人、质管部2人、设备技术部2人、生产车间90人、伙食科4人、传达室2人、警卫科6人。工厂开始生产以后,采用3班倒的制度。总经理总经理副总经理副总经理行政总部主管研发中心主管营销总部主管生产总部主管人力资源部总务部财务部产品开发部销售部客户服务部质管部设备技术部生产车间第六章工厂卫生设计一、工厂设计与设施的卫生(一)选址饮料厂必须建在交通方便、水源充分、无有害气体、烟雾、灰沙和其它危及食品安全卫生的地区。(二)厂区和道路厂区和进入厂区的主要道路应铺设适于车辆通行并便于冲洗的坚硬路面(如混凝土或沥青路面)。路面应平坦、不积水,厂区内应有良好的排水系统。(三)厂房与设施1.厂房与设施必须按工艺流程合理布局,便于卫生管理和清洗、消毒。2.厂房与设施必须结构合理、坚固、完善;经常维修保养,保持良好状态。3.厂房内必须有防蚊蝇、防鼠、防烟雾、防灰尘等设施。(四)供水系统1.生产用水的水质必须符合GB5749-的规定。如配备贮水设施。应有防污染措施,贮水设备应定期清洗、消毒。

2.制冷、冷却、消防用水必须用单独管道输送,并有醒目的颜色区别,不得与生产用水交叉连接。

3.废水、废汽排放系统

必须设有废水、废汽排放系统,其排放标准应符合国家环境保护要求。

4.废弃物临时存放设施

应在远离生产车间的适当位置设置废弃物临时存放设施,选用便于清洗、消毒的材料制作,结构应严密,能防止害虫进入,能避免废弃物污染道路、厂房和设备。二、原料采购、运输、贮藏的卫生(一)采购1.采购的原料必须符合国家有关食品卫生标准的规定,并附有供货单位的合格证书。4.食品添加剂:必须是国家允许使用、定点厂生产的食用级食品添加剂。(二)运输1.盛装原料的容器必须无毒、耐腐蚀、易清洗、结构坚固,并应经常清洗、消毒,保持洁净。2.运输车辆必须经常清洗、消毒,保持洁净,防止原料受污染。(三)贮藏1.贮存原料的仓库必须通风良好、干燥、清洁,并具有防蝇、防鼠设施;地面用水泥或不渗水的无毒材料铺砌,库内应经常清扫(洗)、消毒。库内原料应按不同品种离墙、离地分类堆放,并标明入库日期、先进先用。2.产品应存放在遮阳、通风良好的场地。场地地面应采用便于清洗、消毒的无毒材料铺砌;表面平整,稍有坡度,有良好的排水沟;经常清洗、消毒。三、生产过程中的卫生(一)原料及辅料1.投产前的原料必须经过严格检验,不合格的原料不得投产。凡规定有贮存期限的原料,过期不得使用。2.经二氧化碳净化系统处理的二氧化碳,必须符合GB1917-的规定。3.经水处理系统处理的饮料用水须符合饮料工艺用水的规定。(二)包装容器1.包装容器必须符合<中华人民共和国食品卫生法>第四章的规定。贮存包装容器的仓库必须清洁,并有防尘、防污染措施。2.包装容器使用前必须经过严格检验,不合格时不得使用。3.新包装容器、回收包装容器、一次性包装容器应分类堆入,使用前必须经过消毒、清洗、消毒。消毒、清洗后的回收包装容器必须抽验杂菌和大肠菌,不符合标准时不得使用。(三)防止交叉污染1.生产操作间应与配料间隔开,防止相互污染。2.生产操作人员因调换工作岗位有可能导致产品污染时,必须更换工作服、鞋、帽,洗手、消毒,防止交叉污染。3.操作间应与通道隔开,防止外来人员将污染物带进车间。(四)包装1.包装前应将设备、管道和其它器具彻底消毒、清洗。2.包装车间有防尘设施。4.应采用自动或机械称重包装。5.停止包装后,必须将所有的设备、管道、贮料缸进行消毒、清洗四、成品贮藏、运输的卫生成品的贮藏和运输条件应符合国家标准或专业标准的规定,必须有防污染措施。贮藏期间应定期检查产品质量,保证成品的安全性。五、工厂的卫生管理(一)维修、保养厂房、设备、排水系统、废水、废汽排放系统和其它机械设施,必须保持良好状态。正常情况下,每年至少进行一次全面检修。车间内应做到整洁、空气新鲜。无明显水汽,无积水。(二)清洗、消毒1.饮料生产车间的设备、工器具、操作台等必须经常清洗,定期消毒。2.设备、工器具、操作台用清洗剂和消毒剂处理后,必须再用清水彻底清洗干净,除去残留物后方可使用。3.班后(或必要时)必须彻底清洗加工场地的地面、墙壁和排水沟,必要时进行消毒。4.更衣室、厕所、浴室、工间休息室等公共场所,必须经常清扫、清洗、定期消毒。(三)废弃物处理饮料生产车间和其它工作场地的废弃物,必须随时清理,并及时清除出厂。废弃物容器和废弃物存放场地应及时清洗、消毒。六、个人卫生与健康管理(一)个人卫生1.生产人员必须保持良好的个人卫生,不得留长指甲,勤理发、勤洗澡、勤更衣。工作时,不得涂指甲油,不得佩带饰物,不得将与生产无关的个人用品带入车间。2.进入车间前,必须穿戴整洁的工作服、工作帽、工作靴(鞋),工作服应遮住外衣,头发不外露,并洗手消毒。(二)健康管理生产经营人员每年必须进行健康检查,新参加工作和临时参加工作的生产经营人员必须进行检查,取得健康证明后方可参加工作。患有痢疾、伤寒、病毒性肝炎等消化道传染病(包括病原携带者)、活动性肺结核、化脓性或者渗出性皮肤病以及其它有碍食品卫生的疾病的,不得从事生产工作。七、卫生与质量检验管理1.工厂必须制订完善的卫生、质量检验制度。

2.工厂必须设有与生产能力相适应的卫生、质量检验室,并配备经专业培训考核合格的检验、化验人员。

3.检验室应具备检验、化验工作所需要的场所和仪器设备。

4.检验室应按照国家规定的检验方法(标准)抽样,做物理、化学、微生物等方面检验。不符合标准的产品一律不得出厂。

5.各项检验记录保留二年,备查。第七章公用工程和辅助设施一、公用工程(一)采光、照明设施车间坐北朝南,有充分的自然光源,车间内安装有人工照明设施,从而保证了加工场所工作面的混合照度不低于300lx,配料及灌装车间不低于800lx。照明设施的安装与天花板齐平,并装上防护罩,以保证食品的质量安全。(二)空气处理净化设施车间内安装有有效的机械通风设备,换气量大于3次／小时。通风口安装有易于清洗、更换的耐腐蚀防护罩,进气口距地面2米以上,并远离污染源和排气口。(三)供水设施厂内的供水设施能提供工厂各部所需的充分水量,并有足够的压力,并设有储水设备。供水设施出入口设有安全卫生设施,防止有害动物或其它有害物质进入导致食品污染。(四)污水排放及废弃物处理设施工厂设有废水、废气排放及废弃物处理系统。所有废水排放管道(包括下水道)能适应排放高峰的需要,建造方式避免了对饮料用水的污染。该厂设有密闭式废弃物贮存设施,该设施能防止有害动物的侵入、不良气味或有毒、有害气体溢出,便于清洗消毒。(五)供气工程工厂内设有锅炉房,提供生产、生活用蒸汽。(六)供电工程工厂附近有发电厂。二、辅助设施(一)化验室化验室建于生产车间内,主要任务是:对新的原辅材料、半成品、成品等物料的分析检验。对出厂成品进行抽样检验。(二)菌培室菌培室建于生产车间内,主要任务是:对生产用的菌种进行鉴定、保藏,并对其进行研究创新,力求改进产品质量。对生产用菌种进行活性检测以及对发酵情况进行抽样监测。(三)机修车间机修车间对于维持工厂正常生产具有重要作用,具体任务为:专业设备和标准设备的维修保养。(四)其它辅助工程原料库、成品库、食堂、宿舍楼、休闲中心等。(五)运输设施厂外运输用4-5吨的卡车,厂内用升降式手推车,车间之间用泵输送。第八章环境保护与安全生产一、废水处理该项目主要生产废水为原料清洗废水、发酵工艺废水、设备清洗废水、生活废水。厂区的生产废水中含有大量的菌体、丰富有机物质、悬浮物质等,易腐败,属中等浓度的有机废水,适宜用生物处理法处理。本厂设有废水处理车间,以活性污泥法为主要的处理方法,达到标准后能够循环利用。(一).工厂各股废水的混合浓度表8-1工厂各股废水的混合浓度表项目pHSSBOD5CODcr指标/mg/L3～4140～1500～3000030000～70000(二).处理流程味精废水味精废水预曝气调节池臭氧余气沉淀超等AOP技术脱气池沉淀池生物接触氧化池沉淀出水本公司采取了等离子放电产生臭氧联合超声波技术来处理味精废水。该技术在处理高浓度的有机废水中取得了显著效果,一方面能够作为生化处理预处理手段,为后续生化处理减低负荷,同时可提高生化处理的效率;另一方面,可作为生化处理的后续手段,对于残余的不可生化的物质进一步去除,以保证废水达标排放甚至可能回用的指标要求。处理原理等离子产生的臭氧够很好地溶解与分散在水中,对难降解有机物质的氧化经过使其环状分子的部分环或长链分子部分断裂,从而使大分子物质变成小分子物质,生成了易于降解的物质。在臭氧接触室中引入功率超声波,则可使臭氧充分分散与溶解,提高臭氧氧化能力,节省电能,降低氧的消耗量。(三).处理后的废水浓度表8-2处理后的废水浓度表项目pHSSBOD5CODcr指标/mg/L6～9200150120二、废气处理发酵阶段会产生二氧化碳、水和发酵气味。由于地势平坦开阔,空气的扩散能力较强,再加上工厂周围没有居民区,因此发酵异味一般不会影响人们的正常生活。三、噪声控制本厂噪声控制主要经过车间内壁隔音,吸音装置。采用了精细设备仪器,提高装配质量,从而确保自根本上降低噪声。高噪音设备安装了