【正文】 第一章 總論 一、 設計 項目： （ 1） 設計課題： 年產 2萬噸谷氨酸發(fā)酵工廠的初步設計 （ 2） 廠址 ：內蒙古通遼市 （ 3） 重點 工段：糖化 （ 4） 重點設備：糖化罐 二、 設計范圍： （ 1） 廠址選擇及全廠概況介紹（地貌、資源、建設規(guī)模、人員）； （ 2） 產品的生產方案、生產方法、工藝流程及技術條件的制定； （ 3） 重點車間詳細工藝設計、工藝論證、 設備選型及計算； （ 4） 全廠的物料衡算； （ 5） 全廠的水、電、熱、冷、氣的衡算； （ 6） 車間的布置和說明； （ 7） 重點設備的設計計算； （ 8） 對鍋爐、電站、空壓站等提出要求及選型； （ 9） 對生產和環(huán)境措施提出可行方案。 三、 要完成的設計圖紙 ： （ 1） 全廠工藝流程圖一張； （ 2） 重點 車間工藝流程圖一張； （ 3） 重點車間設備布置立面圖一張 ； （ 4） 重點車間設備布置平面圖一張； （ 5） 重點設備裝配圖一張 。 四、 設計依據： （ 1） 批準的設計任務書 和 附件可行性報告，以及可靠的設計基礎資料。 （ 2） 我國現行的有關設計和安裝的設計規(guī)范和標準 （ 3） 廣東輕工職業(yè)技術學院食品系下達的畢業(yè)設計任務書 五、 設計原則： （ 1） 設計工作要圍繞現代化建設這個中心，為這個中心服務。首先要有加速社會主義四個現代化早日實現的明確指導思想，做到精心設計，投資省，技術新，質量好，收效快，收回期短，使設計工作符合社會主義經濟建設的總原則。 （ 2） 要學會查閱文獻，收集設計必 要的技術基礎資料，要善于從實際出發(fā)去分析研究問題，加強技術經濟的分析工作。 （ 3） 要解放思想，積極采用技術，力求設計上具有現實性和先進性，在經濟上具有合理性，盡可能做到能提高生產率，實現機械化和自動化，同時兼顧社會和環(huán)境的效益。 （ 4） 設計必須結合實際，因地制宜，體現設計的通用性和獨特性相結合，工廠生產規(guī)模、產品品種的確定，要適應國民經濟的需求，要考慮資金的來源，建廠的地點、時間、三廢綜合利用等條件，并適當留有余地。 1 （ 5） 要注意到周圍環(huán)境的清潔衛(wèi)生，又要注意到工廠內車間之間的衛(wèi)生、無菌、防火等條件的相互影響。要貫徹國家食品 衛(wèi)生法有關規(guī)定，充分體現衛(wèi)生、優(yōu)美、流暢，并能讓參觀者放心的原則。 （ 6） 設計過程中必須加強計劃性，各階段工作都要明確的進度，使畢業(yè)設計工作能如期完成，通過畢業(yè)設計提高自身的分析解決的能力。 六、 廠址的選擇要求： （ 1） 符合國家方針政策，廠址要求滿足生產需要，盡量不占用良田，節(jié)約用地，又有發(fā)展余地。 （ 2） 工廠周圍應清潔衛(wèi)生，廠區(qū)應居民下風側，河流上游，遠離有毒工廠和有機廢料、化學廢料堆放地區(qū)及感染中心地點。 （ 3） 在廠址范圍內不應有地下礦藏、流沙、淤泥和古墓。一般要求廠址的相對標高應該在最高洪水位的 。同時還應該注意當地 的氣象資料和一些地震等自然災害。 （ 4） 所選廠址應盡量接近原料產地，交通方便。保證異地原料的供應和減少成本。 必須有充足的電源和水源，滿足生產和生活的用電用水的要求。如廠址遠離熱電源，則應自建鍋爐房為最好，但要掌握燃料的來源，燃料的發(fā)熱值及數量，以求降低氣耗和燃耗。 七、 建廠的規(guī)模和產品方案： （ 1） 建廠規(guī)模：年產 2萬噸，生產天數 330天， 3班連續(xù)生產 （ 2） 生產方案：以淀粉為主要原料； 產品為 80％的谷氨酸； 質量指標及技術指標； 糖化率 109% 提取率 95% 糖酸轉化率 60% 發(fā)酵周期 40h 糖化罐糖化周期 30h 產品含量 80% 八、 公用工程： （ 1） 供熱：由電熱廠供給蒸汽，自備鍋爐 （ 2） 供電：由電廠供給，自備發(fā)電機 （ 3） 供水：由本廠附近水源和水廠共同供給 （ 4） 壓縮空氣和制冷：由本廠工務（動力）車間制備（空氣壓縮機和制冷設備） 九、 環(huán)保處理： （ 1） 廢氣的處理 煙塵排放主要通過加高煙囪高度和采用靜電或噴淋堿液除塵器等干式機械除塵。 生產中使用的和工藝流程中生產的 SO HCL、 H2S、 NH HCHO、 H2SO4等氣體通過設備密封，使用液體石蠟與空氣隔離等措施防止其溢出，對于泄露的少量廢水通過機械排氣和風筒高空排氣等方式，做到不超標。 （ 2） 低濃度廢水廢液的處理 1）物理法：利用離心機、濾池、篩網等設備分離廢液中的懸浮的物質，一般在廢液預處理時采用，有時也可作為處理的主體。 2）化學法：主要通過添加化學物質使廢液中的污染物質轉化為無害物質， 2 3）生物法：是我國普遍采用處理廢液的方法，主要是利用微生物的生理生化作用，使廢液中溶解性和膠體態(tài)的有機污染物質轉化為簡單穩(wěn)定的物質， 將有害物質轉化為無害物質。 隨著社會的發(fā)展環(huán)保越來越重要，一個企業(yè)的生存與環(huán)保直接掛鉤。所以我們現在設計工廠時一定要重點考慮。 十、 勞動保護 發(fā)酵工段要佩戴 耳塞 、安全帽；提取要佩戴防護眼鏡和 耳塞 ；糖化車間要有防暑降溫的設備和空調室以及防塵口罩；倒粉處要有防壓皮鞋和防塵口罩；壓力設備要注意定期檢查，規(guī)范操作。對于事故隱患和嚴重職業(yè)危害應當建檔查備，發(fā)放隱患通知，并跟蹤督促企業(yè)整改。發(fā)動職工群眾對事故隱患進行舉報，設立舉報箱，公布舉報電話，為廣大職工舉報安全健康重大隱患提供便利。 十 一 、 工作制度及車間定員 根據谷氨酸發(fā)酵的特點，一般按照 2－ 3個班次 /天來安排工人上班，一般糖化、發(fā)酵、提取都是安排 3個班 /天，即每人每天上 8小時，實行 4班 3倒制。包裝車間可以視實際情況安排 1－ 2個班 /天；機修車間基本安排日班，中夜班各安排 1－ 2名；電房要三班安排人員上班；行政人員安排全日班。 十 二 、生產方法 發(fā)酵采用中初糖流加高濃度糖液的生物素“超亞適量”工藝，發(fā)酵液采用帶菌體真空濃縮，提取采用連續(xù)濃縮等電點工藝、采用雙酶法并糖化采用連續(xù)噴射液化器形式。 十 三 、能源循環(huán)考慮 液化降溫和糖化終料升溫的熱量互 換；蒸發(fā)器水用于調粉漿；閃蒸罐排汽料用于清糖或發(fā)酵培養(yǎng)基料加熱；發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌生熟料熱量互換；提取分離母液用于發(fā)酵罐出爐降溫；發(fā)酵空消排水用于蒸發(fā)器入料升溫或配料等；發(fā)酵過程取樣回放于連消培養(yǎng)基。 3 第二章 工藝設計及工藝論證 一、谷氨酸生產方法選擇及論證 谷氨酸的制造方法有發(fā)酵、水解和合成法，從生產設備運作及產品的安全和清潔生產的合理性比較來看，采用發(fā)酵法最優(yōu)越。首先原料選擇來源廣闊、工藝比較穩(wěn)定、設備腐蝕性低、容易實行工業(yè)化、綜合效益好。其次，提取工藝本文選擇連續(xù)濃縮三級等電點工藝，而未采用 傳統(tǒng)的離子交換工藝。因為離子交換工藝不但要消耗大量的酸堿、更重要的是會產生大量的廢水，環(huán)保治理非常困難，難于實現清潔生產。淀粉糖化采用目前比較先進的連續(xù)噴射液化器工藝，淀粉酶和糖化酶都應用進口諾維信酶，確保糖液質量。 4 二、谷氨酸總生產工藝流程圖為： 淀粉 閃蒸罐 糖化罐 調漿罐 維持罐 糖化 噴射液化 滅酶 滅酶 高溫維持 降溫、調 pH 降溫、調 pH 脫色過濾 葡萄糖液 配料罐 定容罐 定容罐 配料罐 液氨 二級種子罐 蒸汽混合器 實消 維持罐 降溫 換熱器 斜面 一級種子 培養(yǎng) 發(fā)酵罐 調酸 起晶 晶種 停酸育晶 上離子交換柱 緩慢調酸 鹽酸或硫酸 水洗及疏松樹脂 等電點 熱水預熱 攪拌育晶 堿液 洗脫 再生 母液 離心分離 后流分 高流分 前流分 濕谷氨酸 用酸調 上離子交換柱 圖示：谷氨酸生產工藝流程示意圖 活性劑 助濾劑 工藝循環(huán)水 淀粉酶 硫酸 氯化鈣 消泡劑 高濃度糖液 液氨 消泡劑 水 無機鹽 糖蜜 玉米漿 純維生素 消泡劑 水 無機鹽 糖蜜 玉米 漿 純維生素 硫酸 硫酸 5 三、生產過程的總物料衡算 物料衡算是根據質量守恒定律而建立起來的。物料衡算是進入系統(tǒng)的全部物料衡算重量等于離開該系統(tǒng)的全部物料重量，即 Σ F=Σ D＋ W 式中： F――進入系統(tǒng)的物料重量（ Kg） D――離開系統(tǒng)物料重量（ Kg） W――損失的物料重量（ Kg） FDW可 預 見 和不 可 預 見 （一） 生產能力 生產規(guī)模： 2萬噸 /年（產品含量以 80%計） 生產天數： 330天 生產能力： 20210247。 330=淀粉水解為葡萄糖的總反應式： （ C6H10O5 ) n + H2O → C 6H12O6 162 180 淀粉水解為葡萄糖理論糖化率為： 180 247。 162 100% = 111% 葡萄糖轉化成 谷氨酸的的總反應式： C6H12O6 + NH3 + 3/2O2 → C 5H904N+CO2+3H2O 180 147 葡萄糖轉化成谷氨酸的理論轉化率為： 147 247。 180 100%= % 生產過程的總物料衡算 物料衡算是根據質量守恒定律而建立起來的。物料衡算是進入系統(tǒng)的全部物料衡算重量等于離開該系統(tǒng)的全部物料重量，即 Σ F=Σ D＋ Σ W 式中： F： 進入系統(tǒng)的物料重量（ kg） D： 離開系統(tǒng)物料重量（ kg） W： 損失的物料重量（ kg） 6 （二） 總物料平衡計算 各工序收率指標 淀粉含量 85％ 糖酸轉化率 ％ 糖化收率 109％ 清糖液含量 300g/L 產酸率 110g/L 發(fā)酵液的相對密度 提取收率 95％ 分離 后 氨酸含量 80％ 理論糖化率 111% 理論糖酸轉化率 % 一份純淀粉（ 1000kg）理論上可以制得 100%谷氨酸量： 1000 111%（理論糖化率） %（理論糖轉化率） = kg 一份純淀粉實際上可以制得 100％谷氨酸量： 1000 109 %（糖化率 ） %( 糖酸轉化率 ) 95% = 一份工業(yè)淀粉（含量 85％）實際上可以制得 1