【正文】 .............. 21 谷氨酸提取工序冷量衡算 ......................... 25 谷氨酸鈉溶液濃縮結(jié)晶過程的熱量衡算 .............. 26 干燥過程的熱量衡算 ............................. 28 生產(chǎn)過程耗用蒸汽衡算匯總 ....................... 29 第四章 水平衡 ......................................... 31 糖化工序用水量 .................................... 31 連續(xù)滅菌工序用水量 ................................ 31 發(fā)酵工序用水量 (使用新鮮水 ) ......................... 31 提取工序用水量 .................................... 32 ................................. 32 精制工序用水量 .................................... 32 動力工序用水量 .................................... 33 ......................................... 33 第五章 發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備 .............................. 35 ............................................... 35 罐體主要尺寸比例 ............................... 35 罐的容積計(jì)算 ................................... 35 ....................................... 38 攪拌器 ......................................... 38 檔板 ........................................... 40 ....................................... 40 ....................................... 41 罐的換熱裝置的形式 ............................. 41 換熱面積的計(jì)算 ................................. 41 ，聯(lián)軸器和軸承 ............................. 42 軸封裝置 ....................................... 42 聯(lián)軸器和軸承 ................................... 44 泡 裝 置 ........................................ 44 動 裝 置 ........................................ 44 ................................. 45 溶氧系數(shù)的計(jì)算 ................................. 45 溶氧系數(shù)的換算 ................................. 46 發(fā)酵罐技術(shù)性能表 .................................. 47 參考文獻(xiàn) .............................................. 48 致謝 .................................................. 49 引言 味精 （ Monosodium），又叫 又名 “ 味之素 ” ，學(xué)名 “ 谷氨酸鈉 ”。 是 日常生活中不可缺少的一種調(diào)味料 ，主要成分為谷氨酸鈉。味精的主要作用是增加食品的鮮味，在中國菜里用的最多，也可用于湯和調(diào)味汁。 成品為白色柱狀結(jié)晶體或結(jié)晶性粉末，是目前國內(nèi)外廣泛使用的增鮮調(diào)味品之一。其主要成分為谷氨酸和食鹽。 味精從 1909 年以商品的形式問世以來有 100多年的歷史了 ,味精的制法多種多樣 ,但對于人們來說對其需求是一樣的 ,是生活必需品。隨著社會的發(fā)展，人們對味精的需求量也在不斷上升 ,但是 味精的生產(chǎn) 必然 會造成一定的環(huán)境壓力 。 味精是以糧食為原料經(jīng)糖化、發(fā)酵、谷氨酸提取、精制等工序制得，在谷氨酸發(fā)酵制取過程中只有約 3/5 的原料轉(zhuǎn)化為味精及副產(chǎn)品，而 2/5 的原料進(jìn)入廢液中，從而造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。由于原料利用率低，發(fā)酵廢液干固形物含量達(dá) 10%12%，廢水指標(biāo) CODCr 高達(dá) 3500040000mg/l，從而造成高濃度有機(jī)廢水污染嚴(yán)重、治理難度較大等行業(yè)突出問題 。 上述的原料利用率底 ,廢水污染嚴(yán)重的問題。 我們有必要探索一條既有較低的生產(chǎn)成本 ，從而實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值， 又能夠取得較好的環(huán)境保護(hù)效果的 現(xiàn)代化 味精生產(chǎn)之路 ,以 滿足現(xiàn)代社會對味精的需求 ,實(shí)現(xiàn)可 綠色的 持續(xù)發(fā)展。 想要實(shí)現(xiàn)味精的低成本低污染， 就必須實(shí)現(xiàn) 規(guī)?；S生產(chǎn)，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，只有萬噸 級 以上的味精工廠生產(chǎn)，才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，因此本設(shè)計(jì)進(jìn)行 年產(chǎn) 4 萬噸味精 工廠初步工藝設(shè)計(jì)就是為了在理論上和對現(xiàn)實(shí)模擬的基礎(chǔ)上給出數(shù)據(jù)和理論支持，因此該設(shè)計(jì)具有一定的用價(jià)值和環(huán)保意義。 由于我們的水平有限，加之由于對先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的了解程度有限，本設(shè)計(jì)中有許多 不盡如人意的地方懇請各位老師和同學(xué)們批評指正。共同學(xué)習(xí)共同進(jìn)步沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 1 第一章 文獻(xiàn)綜述 味精是鮮味調(diào)味，以小麥 、大豆等含蛋白質(zhì)較多的原料經(jīng)水解法制得或以淀粉為原料經(jīng)發(fā)酵法加工而成的一種粉末狀或結(jié)晶狀的調(diào)味品 ， 普遍應(yīng)用于生活。 但谷氨酸以及其它胺基酸對于增強(qiáng)食物鮮味的作用， 在 20 世紀(jì)早期，才被人們科學(xué)地認(rèn)識到。 1907 年，日本東京帝國大學(xué)的 研究員菜田菊苗 發(fā)現(xiàn)了一種，昆布湯蒸發(fā)后留下的棕色晶體，即谷氨酸。這些晶體，嘗起來有一種難以描述但很不錯(cuò)的味道。這種味道，池田在許多食物中都能找到蹤跡，尤其是在海帶中。池田教授將這種味道稱為“ 鮮味 ” 。繼而，他為大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸晶體的方法申請了專利 [1]。池田教授將谷氨酸鈉稱為 “ 味之素 ” 。這種風(fēng)靡整個(gè)日本的 “ 味之素 ” ，很快傳入中國，改名叫 “ 味精 ” 。不久，味精風(fēng)靡全世界，成為人們不可缺少的調(diào)味品 。 味精，又名 “ 味之素 ” ，學(xué)名 “ 谷氨酸 鈉 ” 。其 世界發(fā)展 大致有三個(gè)階段： 第一階段： 1866 年德國人 H● Ritthasen(里德豪森 )博士從面筋中分離到氨基酸，他們稱為谷氨酸，根據(jù)原料定名為麩酸或者谷氨酸（因?yàn)槊娼钍菑男←溙崛〕鰜淼模?908 年日本東京大學(xué)池田菊苗實(shí)驗(yàn)，從海帶中分離到 L谷氨酸結(jié)晶體，這個(gè)結(jié)晶體和從蛋白質(zhì)水解得到的 L谷氨酸是同樣的物質(zhì)，而且都是有鮮味的。 第二階段：以面筋或大豆粕 為原料通過水解的方法生產(chǎn)味精，在 1965 年以前都是用這種方法生產(chǎn)的。這個(gè)方法消耗大，成本高，勞動強(qiáng)度大，對設(shè)備要求高，需耐腐酸設(shè)備。 第三階段：隨著科學(xué)的進(jìn)步及生物技術(shù)的發(fā)展，使味精生產(chǎn)發(fā)生了革命性的變化。自 1965 年以后我國味精廠都采用以糧食為原料（玉米淀粉、大米、小麥淀粉、甘薯淀粉）通過微生物發(fā)酵、提取、精制而得到符合國家標(biāo)準(zhǔn)的谷氨酸鈉，為市場上增加了一種安全又富有營養(yǎng)的調(diào)味品，用了它以后是菜肴更加鮮美可口 [2]。 味精的理化性質(zhì) 味精即谷氨酸鈉，是 L谷氨酸的單鈉鹽，又稱味素，學(xué)名 α 氨基戊二酸 鈉，含有一分子的結(jié)晶水，分子式為 NaC5H8O4NH2O ，分子量為 。 味精和谷氨酸都有旋光性，有 D型及 L型二種光學(xué)異構(gòu)體。當(dāng) D型與 L型相等時(shí)，發(fā)生消旋，稱為 DL型。在動植物體中存在的谷氨酸都是 L型，用蛋白質(zhì)水解法沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 2 及發(fā)酵法生產(chǎn)的谷氨酸鈉也都是 L型，而用化學(xué)合成法生產(chǎn)的谷氨酸為 DL型 [3]。 味精的主要物理性質(zhì)： （ 1） 性狀 味精是無色至白色的柱狀晶體或白色的結(jié)晶性粉 末； （ 2） 結(jié)晶系 斜方晶系，柱狀八面體。軸角 α=β=γ=90o，軸長 a≠b≠c； （ 3） 密度 粒子相對密度 ，視 相對密度 ～ ； （ 4） 溶解度及其他 不溶于酒精、乙醚及丙酮等有機(jī)溶劑，易溶干水，比重為；熔點(diǎn)為 195℃ ；在 120℃ 以上逐漸失去分子中的結(jié)晶水； pH 為 。 味精的主要化學(xué)性質(zhì)是： （ 1） 與酸作用，生成谷氨酸或谷氨酸鹽酸鹽； （ 2） 與堿作用，生成谷氨酸二鈉鹽，加酸后又生成單鈉鹽； （ 3） 長時(shí)間受熱會引起分子內(nèi)失去水生成焦谷氨酸鈉； （ 4） 水溶液中解離。 味精生產(chǎn)常用設(shè)備 常用設(shè)備 : (1) 糖化設(shè)備：水解鍋 糖化罐 連續(xù)液化噴射器 (2) 培養(yǎng)基連消設(shè)備：維持罐 連消塔 熱交換器 (3) 空氣凈化除菌設(shè)備：空氣 壓縮機(jī) 空氣換熱器 氣液分離器 空氣過濾器 (4) 發(fā)酵罐 (5) 等電點(diǎn)罐 (6) 中和脫色槽 樹脂交換柱 (7) 真空結(jié)晶罐 (8)常用容器設(shè)備：整體玻璃鋼制容器 [4] 味精的 各 種制法 水解提取法 1 植物蛋白質(zhì)水解 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 3 以植物蛋白，如面筋等為原料，加入酸后進(jìn)行水解，使原料中的植物蛋白水解成多種氨基酸，然后分離出谷氨酸，再制成味精，此法為傳統(tǒng)工藝 [5]。 2 從甜菜糖蜜提取法 甜菜中的谷氨酸一般是以谷氨酰胺按的形式存在，在制造過程中，用石灰處理時(shí)轉(zhuǎn)化為焦谷氨酸。因此，存在于糖蜜中 的焦谷氨酸被堿水解后轉(zhuǎn)化為谷氨酸； 合成法 主要包括以糠醛，丙烯晴和環(huán)戊二烯為原料的合成法 等 。 該法的優(yōu)點(diǎn)是不用糧食，采用石油廢氣，但生產(chǎn)過程中需用高壓 (200 大氣壓 )、高溫 (120176。C 以上 )、有毒 (氯氰酸 )、易燃 (溶劑 )。設(shè)備投資大 (比發(fā)酵法高 1 倍以上 )，生產(chǎn)工藝復(fù)雜、危險(xiǎn)等。半成品消旋谷氨酸還要進(jìn)行分割，年產(chǎn)量少于 5000t 者不經(jīng)濟(jì)。故生產(chǎn)上很少使用 [6]。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 4 發(fā)酵法 該原料來源廣闊，可利用各種淀粉或野生物淀粉、甘蔗、糖蜜、甜菜糖蜜、石油化工產(chǎn)品醋酸、乙醇等。而且設(shè)備一 般，腐蝕性低，勞動強(qiáng)度小，可自動化、連續(xù)化生產(chǎn)、收率高、成本比水解法低 30～ 50%等優(yōu)點(diǎn)。因此，發(fā)酵法是目前生產(chǎn)味精的主要方法 [7] 我國味精 發(fā)展現(xiàn)狀 1925 年，吳蘊(yùn)初將自己的生產(chǎn)工藝，以做好向歐美行銷的準(zhǔn)備。 1926～ 1927 年吳蘊(yùn)初還將“佛手牌”味精的配方、生產(chǎn)技術(shù)等，向英、美、法等化學(xué)工業(yè)發(fā)達(dá)國家申請專利，并獲得批準(zhǔn)。這也是中國歷史上中國的化學(xué)產(chǎn)品第一次在國外申請專利。1926 年，佛手牌味精獲得美國費(fèi)城世界博覽會金獎(jiǎng)。 1930 年， 1933 年，吳蘊(yùn)初的味精繼續(xù)在世界博覽會上連續(xù)獲得獎(jiǎng)項(xiàng)，佛手牌味 精打入了歐洲等海外市場。 日本“味の素”在東南亞的市場也被中國產(chǎn)品取代 [8]。 按照北洋政府的專利法，吳蘊(yùn)初的味精專利可以享有 5 年的專利保護(hù)。 1926 年，吳蘊(yùn)初宣布，放棄味精的國內(nèi)的專利，希望全國各地大量仿造生產(chǎn)。 此后，國內(nèi)各地先后出現(xiàn)了十幾個(gè)味精品牌，國貨味精市場極大繁榮，日本的“味の素”除了中在日本關(guān)東軍占領(lǐng)的我國東北區(qū)外，在中國的其他地區(qū)在也難見蹤影 [9]。 1925 年，因有了聲勢浩大的五卅運(yùn)動相助，日貨更受抵制，本來無力與味精競爭的“味の素”更趨于頹萎，連南洋的華僑也棄日貨“味の素”，改用了國貨味精。佛手牌味精不但打入了南洋各國市場，而且很快就成了該市場的緊俏商品。 1926 年，“佛手”味精由中國選送至美國費(fèi)城和賓州世界博覽會參展，即以純正沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 5 的中國制造和典型的東方藝術(shù)色彩包裝贏得了參觀者的青睞 [10]。經(jīng)過評審，大會評審團(tuán)“以天廚味精廠對食品改善的貢獻(xiàn)”授予中國調(diào)味品制造商以大獎(jiǎng)證書。 1926 年佛手牌味精參加在西班牙舉辦的國際博覽會上獲得金獎(jiǎng)。 1930 年，“佛手”味精赴比利時(shí)列日產(chǎn)業(yè)科學(xué)博覽會又獲大獎(jiǎng)。 1933 年美國芝加哥世博會，主題為“一個(gè)世紀(jì)的進(jìn)步”。吳蘊(yùn)初緊扣主題制作了“百年中國調(diào)味品也之進(jìn)步” 的宣傳手