【正文】 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 1 頁 共 65頁 緒 論 氨基酸的制造是從 1820 年水解蛋白質(zhì)開始的。味精俗名又叫味素，英文為 Mono Sodium Glutamte 簡稱 MSG。其化學名稱是 a_氨基戊二酸 .1950年在實驗室用化學方法合成氨基酸 .以前 1866 年德國人 Ritthansen 利用硫酸水解小麥面筋 .最先分離出谷氨酸 .1872 年 Dittener 推斷出氨基酸的結(jié)構(gòu)。 1908 年日本人因菊君與鈴木合作從海帶中提取谷氨酸成功 ,并開始制造味之素產(chǎn)品 .1910 年日本味之素公司用水解發(fā)生生產(chǎn)谷氨酸 .1936年美國人從甜菜中提取谷氨酸 ,直到 1956年和協(xié)發(fā) 酵公司開始以淀粉糖蜜為原料采用發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸成功 .1957 年發(fā)酵法味精投入工業(yè)化生產(chǎn) .1966 年采用醋酸發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸 .60年代后期各國味精工業(yè)興起 ,均用發(fā)酵法生產(chǎn)味精 . 我國味精生產(chǎn)開始于 1923 年 ,由吳蘊初先生創(chuàng)辦了上海天廚味精廠 .該廠首先采用鹽酸水解面筋生產(chǎn)味精 .同年沈陽味精廠開始用豆粕水解生產(chǎn)味精 .從 1958 年開始我國的味精生產(chǎn)進入轉(zhuǎn)換期 .開始研究發(fā)酵法制 GLU 的工藝 .1964 年上海天廚味精廠以黃色短桿菌 617為生產(chǎn)菌株 ,采用發(fā)酵法生產(chǎn) GLU中型實驗 ,獲得成功 ,接著投入工業(yè)化生產(chǎn) .杭州味精廠與中 科院微生物研究所等單位協(xié)作進行北京短棒桿菌 As,2PP 發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸發(fā)酵實驗 1965年獲得成功并投入工業(yè)生產(chǎn) . 由發(fā)酵法生產(chǎn)味精并獲得成功 .原料由原來的植物性蛋白改變?yōu)榈矸圪|(zhì)原料 .我國淀粉資源豐富 ,為我國味精工業(yè)的發(fā)展開拓奠定了廣闊的前景 ,并使得我國的味精工業(yè)迅速發(fā)展起來 ,產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的 %,我國成為世界上產(chǎn)味精最多的國家之一 . 當前我國味精行業(yè)提高經(jīng)濟效益的發(fā)展對策是 :合理利用原料 ,采用高產(chǎn)酸新品種 ,采用新工藝 ,新技術(shù) ,新設備 ,提高生產(chǎn)水平 ,防止噬菌體傳染防止染雜菌 ,節(jié)能降耗 ,逐步實現(xiàn) 自動化控制提高勞動生產(chǎn)率 ,全面降低成本 ,參與國際競爭 ,同時搞好廢水處理 ,提高環(huán)境與社會效益 . 味精分子式與 L 型 ,分子量 比重 無色晶體 ,有特殊鮮味 ,味精作為調(diào)味品除了能增加食物的美味外 ,它在人體中具有特別的生理作用 ,活躍蛋白質(zhì)代謝 ,維持細胞機能降低血液中的氨 ,防止氨中毒等作用 國內(nèi)味精規(guī)格有數(shù)種 .以谷氨酸鈉的含量分類有 99%,95%,90%,80%四種 .其中三種分別加如了景致的食鹽以外觀形狀可分為結(jié)晶味精與粉狀味精 環(huán)境，環(huán)境問題是不可忽略的，味精行業(yè)是高污染的行業(yè)，廢液的排出可能會 對環(huán)境造成污染，污染類型可分為自然環(huán)境，生物環(huán)境和社會環(huán)境，環(huán)境是人類和生物賴以 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 2 頁 共 65頁 生存和發(fā)展的所有要素及條件的綜合。人類與其它生物一樣，通過新陳代謝與周圍環(huán)境不斷的進行物質(zhì)和能量的交換，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展雖然創(chuàng)造了巨大的物質(zhì)財富，同時人類的環(huán)境又為之付出了相當大的代價。人類的自然環(huán)境是由生物圈所構(gòu)成并保持著動態(tài)平衡物質(zhì)世界，人類是環(huán)境的產(chǎn)物，又是環(huán)境的制造者，要把生產(chǎn)觀點與生態(tài)觀點有機結(jié)合起來，控制環(huán)境污染，保護和改善環(huán)境，認真執(zhí)行“綜合防治，以防為主”的青工環(huán)保方針 最后 ,本設計是經(jīng)過檢閱了大量的參考資料，結(jié)合 所學知識與在山東 味精集團實習所的實踐經(jīng)驗。并在阮南老師的精心指導下，歷時 5 個月完成的。本設計根據(jù)我國的實際情況，盡量適當采用工業(yè)生產(chǎn)中的先進工藝和高科技成果，并結(jié)合運用所學理論知識有所創(chuàng)新。 第一部分 設計總論 畢業(yè)設計課題“年產(chǎn) 6萬噸味精廠初步設計 ” 重點車間：發(fā)酵車間 一 .設計任務和要求 99%規(guī)格的味精占年產(chǎn)量的 80%,80%的占 20%.采用 84%的工業(yè)淀粉為原料 ,生產(chǎn)天數(shù)為每年 320天 ,連續(xù)生產(chǎn) . 。在極端情況下 ,最高 42 最低 23 ,一般氣溫條件下 1025 .主導風 向 ,西北較多 . ,工藝設計計算 ,水電氣耗用量的計算及安全防火 ,經(jīng)濟核算 . 二 .設計要求 ,技術(shù)經(jīng)濟指標 . (一 ) 本設計根據(jù)不也設計中的任務要求進行的 ,在設計注意對畢業(yè)實習中縮減的新工藝新設備的合理采用 . (二 ) 對廠址的選擇 廠址選擇得當與否 ,直接關系到投資費用和投資后的生產(chǎn)成本等 ,還直接影響工農(nóng)關系 ,城鄉(xiāng)關系并影響基建速度等 .對于職工的勞動環(huán)境 ,廠區(qū)衛(wèi)生條件 ,產(chǎn)品質(zhì)量也都有影響 , 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 3 頁 共 65頁 所以選擇廠址時應全面考慮 ,慎重仔細 .廠址選擇應 在當?shù)亟ㄎ统墙ㄒ?guī)劃部門的統(tǒng)籌安排下 ,由建設單位負責并組織力量進行 。也必須嚴格遵守黨和國家的基本建設方針政策 ,服從全國的工業(yè)布局 .應考慮以下幾點 。 (1) 建廠盡量靠近原料產(chǎn)地和交通方便的地方 ,廠址選擇應積極利用坡地 ,瘠地 ,不占或盡量少占良田 ,同時要留有廠區(qū)進行擴建的余地 . (2) 根據(jù)味精廠的生產(chǎn)特點 ,廠址應選在周邊的自然環(huán)境良好 ,大氣的含塵量低的地區(qū) ,同時盡可能選在城市主導風向的上風側(cè) . (3) 廠址盡量靠近電廠或電線輸送網(wǎng) ,以保證生產(chǎn)用電 . (4) 要有充足的水源 ,水質(zhì)必須符合生產(chǎn)飲水標準 . (5) 要有合理的 三廢 處理設施 . (6) 除生產(chǎn)協(xié)作外 ,一般應考慮以下協(xié)作項目 。 修理 ,動力 ,給排水 ,運輸 ,施工 ,消防 ,公共倉庫 ,公共福利 ,場地工程準備 ,設施 ,費料的堆存和處理設施 . 三 .生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品規(guī)格 。 (一 ) 生產(chǎn)規(guī)模 年產(chǎn)兩萬噸商品味精工廠 其中 99%的味精占 80%,80%的味精占 20% (二 )產(chǎn)品規(guī)格 99%的味精占 80%,質(zhì)量符合 GB896788. 80%的味精占 20%,質(zhì)量符合 GB150092 四 .生產(chǎn)方法 .工作制度 ,工作車間組成 ,工作時間 . 采用玉米淀粉為原料 (1)制糖車間 :采用一次噴射 ,雙酶法制糖工藝 . (2)發(fā)酵車間 :亞適量流加糖發(fā)酵工藝 . (3)提取車間 :去除菌體 ,低溫等電 ,離子交換法 . (4)精制車間 :采用管式結(jié)晶罐進行真空濃縮結(jié)晶 . (二 ).工作制度 全年生產(chǎn) 320天 ,三班作業(yè) ,連續(xù)液化 . (三 ) 工作組成 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 4 頁 共 65頁 : B 糖化 C 過濾 :A 種子 B 連消 C 發(fā)酵 D 空氣凈化 :A 等電點提取 B 離心分離 C 離子交換 :A 中和脫色 ,除鐵過濾 B 結(jié)晶 C 干燥篩分 D 包裝 :動力車間 ,修 理車間 ,水渠 ,泵房 ,化驗室 ,凈化系統(tǒng) . :現(xiàn)選用塑料袋 塑料袋的材料有聚乙烯 .BOPP多膜聚乙烯符合 QB445684規(guī)定 . 現(xiàn)選用機械包裝 。 包裝規(guī)格 。10g, 25g, 100g, 250g, 1kg, 10kg, 25kg. 允許偏差符合 GB8896788和 QB150092規(guī)定 . 第二部分 全廠工藝計算設計方案選擇論證 第一章 制糖工藝 一 、 制糖的作用 目前為止 ,所發(fā)現(xiàn)的谷氨酸產(chǎn)生菌都不能直接利用淀粉 ,也不能利用糊精作為碳源 .因此 ,以淀粉為原料時 ,必須先將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖 ,才能 供發(fā)酵使用 . 在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過程稱為 39。淀粉的糖化 39。,所得 的糖液稱為淀粉水解糖 .淀粉水解糖液中 ,主要的糖類是葡萄糖 ,此外根據(jù)水解的條件不同 ,尚有數(shù)量不等的麥芽糖及其他一些二糖 ,低聚糖等復合糖類 .除此之外 ,原料帶來的物質(zhì)如蛋白質(zhì) ,脂肪等在發(fā)酵中易被谷氨酸產(chǎn)生菌利用 ,而一些復合糖類雜質(zhì)不能被利用 ,它們的存在不僅降低了淀粉的利用率 ,增加糧耗 ,而且常影響到糖液的質(zhì)量 ,降低糖液的可發(fā)酵營養(yǎng)成分 ,在谷氨酸發(fā)酵中 ,淀粉糖濃度的高低 ,往往直接關系到谷氨酸產(chǎn)生菌的生長速度及在味精的生產(chǎn)中谷氨酸的積累 .如何保證 谷氨酸的質(zhì)量以滿足發(fā)酵產(chǎn)酸的要求 ,是一個不可忽視的重要環(huán)節(jié) . 二 制糖的方法 目前制糖的方法有四種 。酸法 酶酸法 酸酶法 雙酶法 ,其基本原理為 ： 在催化劑的作用下淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)被破壞 ,轉(zhuǎn)變成葡萄糖 (一 ) 酸解法 酸解法又稱酸糖化法，它是以酸（無機酸或有機酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 5 頁 共 65頁 解轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方法。 用酸解法生產(chǎn)葡萄糖，具有生產(chǎn)簡易，由淀粉逐步水解為葡萄糖的整個化學過程僅僅在一個高壓容皿中進行，對設 備要求簡單，水解時間短，設備生產(chǎn) 能力大等特點。 由于水解作用 是在高溫高壓及一定酸濃度條件下進行的，因此酸解法要求有耐腐、耐高溫、高壓的設備，況且淀粉在酸水解過程中所發(fā)生的化學變化是很復雜的，除了淀粉的水解反應外，尚有副反應的發(fā)現(xiàn)，這將造成葡萄糖的損失而使淀粉轉(zhuǎn)化率降低，酸水解法對淀粉原料要求嚴格，淀粉顆粒不易過大，大小要均勻，顆粒大，易造成水解不徹底。淀粉乳濃度也不易過高，濃度高，轉(zhuǎn)化率低。 （二）酸酶法 即事先將淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶將其水解為葡萄糖的工藝。 用酸酶水解淀粉制糖，具有酸液化速度快，切糖化是由酶來進行的，對液化液要 求不高，可采用較高淀粉乳濃度，提高生產(chǎn)效率。此法用酸量較少，產(chǎn)品顏色淺，糖液質(zhì)量高。 （三）酶酸法 是將淀粉先用γ 淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖的工藝，能采用粗原料淀粉，淀粉濃度較酸純高，生產(chǎn)較易控制，時間短，而且酸水時 PH 稍高，可以減少淀粉水解副反應的發(fā)生，糖液色澤較淺。 總之酶酸法也存在不足之處。 （四）雙酶法 雙酶法是用淀粉酶將淀粉水解為葡萄糖，雙酶法制葡萄糖可分為二步：第一步是利用γ 淀粉酶將淀粉液化轉(zhuǎn)為糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加，這個過程稱為“ 液化 ” 。 第二步是利用糖化酶將糊精或低聚糖進一步水解，轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑倪^程。在生產(chǎn)上稱為 “ 糖化 ” ，淀粉的 “ 液化 ” 和 “ 糖化 ” 都是在微生物酶的作用下進行的，故也稱為雙酶水解法。 優(yōu)點：（ 1）淀粉水解是在酶的作用下進行的，酶解的反應條件溫和，因此耐高溫高壓耐腐蝕的設備，便于就地取材，易上馬。 （ 2）微生物酶作用的專一 性 強，淀粉的水解副反應少，而且水解的糖液純度高， 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 6 頁 共 65頁 淀粉轉(zhuǎn)化率高。 （ 3）可在較高淀粉乳濃度下水解 3023186。Be185。，可用粗原料。 （ 4）由于微生物酶制劑中菌體細胞的自溶，糖液營養(yǎng)物質(zhì)豐富，可使發(fā)酵培養(yǎng)基簡化。 （ 5）用酶法制的糖液顏色淺，較純凈，無苦味，質(zhì)量高，有利于糖液的精制。 缺點：時間長，社別多，易造成過濾困難。 本設計工藝制糖采用的是雙酶法制糖，由下表可知雙酶法制糖的優(yōu)越性。 項目 糖化方法 雙酶法 酶酸法 酸法 糖液 DE值 98 95 90 葡萄糖含量（ %干基） 97 93 86 灰分（ %） 蛋白質(zhì)（ %） 羥甲基糠醛（ %） 顏色（在 2176。 Be‘濃度下） 淀粉對糖轉(zhuǎn)化率（ %） 98 95 90 工藝條件 /能耗 溫和 /少 加壓高溫 /多 加壓高溫 /多 副產(chǎn)物 少 中 多 生產(chǎn)周期 長 中 短 設備規(guī)模 /防腐要求 大 /一般 中 /中 小 /較高 原料適應情況 各種淀粉，大米 大米 淀粉 是否有利于發(fā)酵和提取 有利 中 差 三、工藝選擇 現(xiàn)在綜合考慮水解糖液的質(zhì)量及降低糖耗，提高原料利率等方面考慮，則是雙酶法 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 7 頁 共 65頁 最好，故本設選用雙酶法制糖工藝。 2節(jié)、工藝流程及工藝控制 一 、工藝流程 淀粉 +水 +γ 淀粉酶 —— 調(diào)漿罐 —— 一次噴射 —— 層流維持罐 —— 閃蒸罐 —— 糖化罐 —— 滅酶 —— 壓濾 — — 糖化液貯罐 —— 發(fā)酵車間 二、工藝控制 調(diào)漿 淀粉乳濃度調(diào)為 17186。Be185。， PH=（加碳酸鈉）， Ca2+超過 50mg/l 不再加Cacl2，加入 γ 淀粉酶。 一次噴射 105℃ （表）蒸汽 層流維持 100℃ 維持 90min 滅酶 130℃ 25min 閃蒸 90℃ 糖化 5760℃ 滅酶 85℃ 過濾 用板框過濾機正壓過濾，然后到糖貯罐中，應保持在 6070℃ ，防止糖液變 壞 ，及時用完。 糖液含湯量 ℅ kg/l 第二章 發(fā)酵工藝 第一節(jié) 工藝選擇 選用亞適量生物素流加糖發(fā)酵工藝，該工藝具有產(chǎn)酸高，轉(zhuǎn)化率高，周期短，糖耗速率快等特點。 第二節(jié) 菌種選擇（選用 FM415，備用菌 S9114） FM415的優(yōu)點： 產(chǎn)酸率高，糖酸轉(zhuǎn)化率高，轉(zhuǎn)化率達 45℅以上。 耐高溫，前期控制在 3234℃ ，中后期可控制在 3638℃ 。 脲酶