【正文】 第一章 總論 一、 設(shè)計 項目： （ 1） 設(shè)計課題： 年產(chǎn) 2萬噸谷氨酸發(fā)酵工廠的初步設(shè)計 （ 2） 廠址 ：內(nèi)蒙古通遼市 （ 3） 重點 工段：糖化 （ 4） 重點設(shè)備：糖化罐 二、 設(shè)計范圍： （ 1） 廠址選擇及全廠概況介紹（地貌、資源、建設(shè)規(guī)模、人員）； （ 2） 產(chǎn)品的生產(chǎn)方案、生產(chǎn)方法、工藝流程及技術(shù)條件的制定； （ 3） 重點車間詳細(xì)工藝設(shè)計、工藝論證、 設(shè)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(shè)備的設(shè)計計算； （ 8） 對鍋爐、電站、空壓站等提出要求及選型； （ 9） 對生產(chǎn)和環(huán)境措施提出可行方案。 三、 要完成的設(shè)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(shè)備布置立面圖一張 ； （ 4） 重點車間設(shè)備布置平面圖一張； （ 5） 重點設(shè)備裝配圖一張 。 四、 設(shè)計依據(jù)： （ 1） 批準(zhǔn)的設(shè)計任務(wù)書 和 附件可行性報告，以及可靠的設(shè)計基礎(chǔ)資料。 （ 2） 我國現(xiàn)行的有關(guān)設(shè)計和安裝的設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) （ 3） 廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品系下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 五、 設(shè)計原則： （ 1） 設(shè)計工作要圍繞現(xiàn)代化建設(shè)這個中心，為這個中心服務(wù)。首先要有加速社會主義四個現(xiàn)代化早日實現(xiàn)的明確指導(dǎo)思想，做到精心設(shè)計，投資省，技術(shù)新，質(zhì)量好，收效快，收回期短，使設(shè)計工作符合社會主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)的總原則。 （ 2） 要學(xué)會查閱文獻(xiàn)，收集設(shè)計必 要的技術(shù)基礎(chǔ)資料，要善于從實際出發(fā)去分析研究問題，加強技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析工作。 （ 3） 要解放思想，積極采用技術(shù)，力求設(shè)計上具有現(xiàn)實性和先進(jìn)性，在經(jīng)濟(jì)上具有合理性，盡可能做到能提高生產(chǎn)率，實現(xiàn)機械化和自動化，同時兼顧社會和環(huán)境的效益。 （ 4） 設(shè)計必須結(jié)合實際，因地制宜，體現(xiàn)設(shè)計的通用性和獨特性相結(jié)合，工廠生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品品種的確定，要適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)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(dāng)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(nèi)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(guān)規(guī)定，充分體現(xiàn)衛(wèi)生、優(yōu)美、流暢，并能讓參觀者放心的原則。 （ 6） 設(shè)計過程中必須加強計劃性，各階段工作都要明確的進(jìn)度，使畢業(yè)設(shè)計工作能如期完成，通過畢業(yè)設(shè)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(chǎn)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(yīng)清潔衛(wèi)生，廠區(qū)應(yīng)居民下風(fēng)側(cè)，河流上游，遠(yuǎn)離有毒工廠和有機廢料、化學(xué)廢料堆放地區(qū)及感染中心地點。 （ 3） 在廠址范圍內(nèi)不應(yīng)有地下礦藏、流沙、淤泥和古墓。一般要求廠址的相對標(biāo)高應(yīng)該在最高洪水位的 。同時還應(yīng)該注意當(dāng)?shù)?的氣象資料和一些地震等自然災(zāi)害。 （ 4） 所選廠址應(yīng)盡量接近原料產(chǎn)地，交通方便。保證異地原料的供應(yīng)和減少成本。 必須有充足的電源和水源，滿足生產(chǎn)和生活的用電用水的要求。如廠址遠(yuǎn)離熱電源，則應(yīng)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(shù)量，以求降低氣耗和燃耗。 七、 建廠的規(guī)模和產(chǎn)品方案： （ 1） 建廠規(guī)模：年產(chǎn) 2萬噸，生產(chǎn)天數(shù) 330天， 3班連續(xù)生產(chǎn) （ 2） 生產(chǎn)方案：以淀粉為主要原料； 產(chǎn)品為 80％的谷氨酸； 質(zhì)量指標(biāo)及技術(shù)指標(biāo)； 糖化率 109% 提取率 95% 糖酸轉(zhuǎn)化率 60% 發(fā)酵周期 40h 糖化罐糖化周期 30h 產(chǎn)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(wù)（動力）車間制備（空氣壓縮機和制冷設(shè)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(chǎn)中使用的和工藝流程中生產(chǎn)的 SO HCL、 H2S、 NH HCHO、 H2SO4等氣體通過設(shè)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(fēng)筒高空排氣等方式，做到不超標(biāo)。 （ 2） 低濃度廢水廢液的處理 1）物理法：利用離心機、濾池、篩網(wǎng)等設(shè)備分離廢液中的懸浮的物質(zhì)，一般在廢液預(yù)處理時采用，有時也可作為處理的主體。 2）化學(xué)法：主要通過添加化學(xué)物質(zhì)使廢液中的污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)， 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(zhì)轉(zhuǎn)化為簡單穩(wěn)定的物質(zhì)， 將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。 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(xiàn)在設(shè)計工廠時一定要重點考慮。 十、 勞動保護(hù) 發(fā)酵工段要佩戴 耳塞 、安全帽；提取要佩戴防護(hù)眼鏡和 耳塞 ；糖化車間要有防暑降溫的設(shè)備和空調(diào)室以及防塵口罩；倒粉處要有防壓皮鞋和防塵口罩；壓力設(shè)備要注意定期檢查，規(guī)范操作。對于事故隱患和嚴(yán)重職業(yè)危害應(yīng)當(dāng)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(jìn)行舉報，設(shè)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(jù)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(chǎn)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(diào)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(shè)計及工藝論證 一、谷氨酸生產(chǎn)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(chǎn)設(shè)備運作及產(chǎn)品的安全和清潔生產(chǎn)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(shè)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(chǎn)生大量的廢水，環(huán)保治理非常困難，難于實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。淀粉糖化采用目前比較先進(jìn)的連續(xù)噴射液化器工藝，淀粉酶和糖化酶都應(yīng)用進(jìn)口諾維信酶，確保糖液質(zhì)量。 4 二、谷氨酸總生產(chǎn)工藝流程圖為： 淀粉 閃蒸罐 糖化罐 調(diào)漿罐 維持罐 糖化 噴射液化 滅酶 滅酶 高溫維持 降溫、調(diào) pH 降溫、調(diào) 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(diào)酸 起晶 晶種 停酸育晶 上離子交換柱 緩慢調(diào)酸 鹽酸或硫酸 水洗及疏松樹脂 等電點 熱水預(yù)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(diào) 上離子交換柱 圖示：谷氨酸生產(chǎn)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(chǎn)過程的總物料衡算 物料衡算是根據(jù)質(zhì)量守恒定律而建立起來的。物料衡算是進(jìn)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(jìn)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(yù) 見 和不 可 預(yù) 見 （一） 生產(chǎn)能力 生產(chǎn)規(guī)模： 2萬噸 /年（產(chǎn)品含量以 80%計） 生產(chǎn)天數(shù)： 330天 生產(chǎn)能力： 20220247。 330=淀粉水解為葡萄糖的總反應(yīng)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(zhuǎn)化成谷 氨酸的的總反應(yīng)式： C6H12O6 + NH3 + 3/2O2 → C 5H904N+CO2+3H2O 180 147 葡萄糖轉(zhuǎn)化成谷氨酸的理論轉(zhuǎn)化率為： 147 247。 180 100%= % 生產(chǎn)過程的總物料衡算 物料衡算是根據(jù)質(zhì)量守恒定律而建立起來的。物料衡算是進(jìn)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(jìn)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(biāo) 淀粉含量 85％ 糖酸轉(zhuǎn)化率 ％ 糖化收率 109％ 清糖液含量 300g/L 產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化率 ) 95% = 一份工業(yè)淀粉（含量 85％）實際上可以制得