【正文】 年產(chǎn) 3 萬噸味精工廠發(fā)酵車間設計 學 院：生 命 科 學 學 院 專 業(yè) ：生 物 工 程 年 級 ： 06 級 姓 名 ： XXX 學 號 ： XXX 指導教師 ： XXX 時 間： 20xx 年 12 月 9 日 1 前言 課程設計 是普通高校本科教育 中非常重要的一個環(huán)節(jié) ，同時也是理論知識與實際應用相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)。本設計為年產(chǎn) 3 萬噸味精廠的生產(chǎn)車間設計，通過雙 酶法谷氨酸中糖發(fā)酵以及一次等電點提取工藝生產(chǎn)谷氨酸鈉。 谷氨酸單鈉（ monosodium glutamate） ,呈強烈鮮味，商品名為味精。因味精具有肉類鮮味，現(xiàn)已成為人們普遍采用的鮮味劑，其消費量在國內(nèi)外均呈上升趨勢。隨著人們對味精的認識不斷深入提高，對它的營養(yǎng)價值、安全性及如何正確使用都有了普遍的了解。味精具有很強的鮮味（值為 %），現(xiàn)已成為人們普遍采用的鮮味劑，其消費量在國內(nèi)外均呈上升趨勢。 1987 年 3 月， 聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑專家聯(lián)合委員會第十九次會議，宣布取消對味精的食用限量，再次確認為一種安全可靠的食品添加劑。 味精是一種強堿弱酸鹽，它在水溶液中可以完全電離變成谷氨酸離子（ GA︱+︱ ）和鈉離子。味精進入胃后，受胃酸作用生成谷氨酸。谷氨酸被人體吸收后，參與體內(nèi)許多代謝反應，并于其他許多氨基酸一起共同構(gòu)成人體組織的蛋白質(zhì)。味精可以增進人們的食欲，提高人體對其他各種食物的吸收能力，對人體有一定的滋補作用。因為味精里含有大量的谷氨酸，是人體所需要的一種氨基酸， 96％能被人體吸收，形成人體組織中的 蛋白質(zhì)。它還能與血氨結(jié)合，形成對機體無害的谷氨酰胺，解除組織代謝過程中所產(chǎn)生的氨的毒性作用。因此，谷氨酸能用來預防和治療肝昏迷。由于谷氨酸參與腦組織的蛋白質(zhì)代謝和糖代謝，故而能促進中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正?；顒?，對治療腦震蕩和腦神經(jīng)損傷有一定療效。 從總體上說，味精行業(yè)的發(fā)展前景是比較廣闊的，我國是世界上人口最多的國家，而我國的味精出口不足年產(chǎn)量的 1%，絕大部分味精都在國內(nèi)市場上消化了，隨著人民生活水平的提高，人們對味精的需求會越來越大，況且國內(nèi)外市場上對味精的消費不僅僅限于調(diào)味，而是廣泛的作為一種原材料或香料表面 活性劑應用于醫(yī)藥和化妝品生產(chǎn)行業(yè)。由此可見，味精的消費市場開拓是很有前景的。 本文對味精發(fā)酵生產(chǎn)工藝及主要設備作簡要介紹，以期有助于了解通氣發(fā)酵工藝和主要設備的有關(guān)知識。 設計內(nèi)容為，了解味精生產(chǎn)中的原料預處理、發(fā)酵、提取部分的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)流程，根據(jù)實際情況來選擇發(fā)酵工段合適的生產(chǎn)流程，并對流程中的原料進行物料衡算、熱量衡算及設備的選擇。最后，畫出發(fā)酵工段的工藝流程圖和平面布置圖。 整個設計內(nèi)容大體分成三部分，第一部分主要是味精生產(chǎn)的工藝和設備選擇；第二部分包括發(fā)酵罐、種子罐及空氣分過濾器的設計與選型；第 三部分是工藝流程和平面布置圖。 在本次設計過程中，自始至終得到 王能強 老師的悉心指導和同學的熱心幫 2 助，在此表示衷心感謝！ 雖然作者在編寫和修改過程中已做了很大努力，但由于水平有限以及經(jīng)驗不足，其中還是有許多錯誤和不當之處，敬請各位老師批評指點，以利于作者認識自己的不足，不斷修改和完善。 設計 人 ： XXX 20xx 年 12 月 9 日 緒論 味精是人們熟悉的鮮味劑，又稱谷氨酸鈉，是 L— 谷氨酸單納鹽（ Mono sodium glutamate）的一水化合物（ HOOCCH2CH(NH2)COONa H2O） ,或命名為u氨基戊二酸單鈉一水化合物。它含有一分子結(jié)晶水，其分子式為HOOCCH2CH(NH2)COONa H2O，分子量 。具有旋光性，有 D型和 L型兩種光學異構(gòu)體。谷氨酸跟堿作用生成谷氨酸一鈉，如果堿過量，則生成不具有鮮味的谷氨酸二鈉。 味精為八面柱狀晶體，不溶于純酒精、乙醚及丙酮等有機溶劑，易溶于水，相對密度為 ，熔點 195℃ ，在 120℃ 以上逐漸失去分子中的結(jié)晶水。 味精的比旋光度 [? ]=+（ C=10， 2NHCl）。 %味精溶液的 pH 為 。 味精生產(chǎn)大致經(jīng)歷了三個大的階段： 第一階段 ： 最早的味精制造方法就是從天然的食物材料中抽取，例如：將海帶以熱水煮過，取其湯液濃縮后即可得到含有味精的濃縮液或調(diào)味粉。 第二階段 ： 最早商業(yè)化制造味精的原料是面筋。 面筋即是面粉中的蛋白質(zhì)，采用的方法是蛋白質(zhì)水解法，因為面筋的來源豐富，且含有高達 23%的麩胺酸，最適合做為制造味精的原料。 第三階段 ： 1958 年利用微生物生產(chǎn)味精的發(fā)酵技術(shù)開發(fā)成功，主要是利用葡萄糖、果糖或蔗糖為糖源，經(jīng)特 別篩選的味精生產(chǎn)菌種吸收代謝后，合成大量的麩胺酸，是屬于生物合成的天然胺基酸。這些特別篩選的微生物會將糖蜜中的糖轉(zhuǎn)變成麩胺酸。每消耗一公斤的糖，約可產(chǎn)生 公斤的麩胺酸，生產(chǎn)效率非常高。 受經(jīng)濟危機影響，全球經(jīng)濟大幅縮水，國外的餐飲業(yè)大幅受到影響，味精工業(yè)的發(fā)展自然受到?jīng)_擊，我國味精產(chǎn)業(yè)由于主要以內(nèi)銷為主，影響不大，又由于國家大幅擴大內(nèi)需，是以發(fā)展前景樂觀。 3 目錄 前言 ...................................................................1 緒論 ...................................................................錯誤 !未定義書簽。 一 .味精生產(chǎn)工藝 ........................................................4 味精生產(chǎn)工藝概述 ...............................................4 原料的預處理及淀粉水解制備 .....................................5 原料的預處理 ..............................................5 淀粉水解制備 ..............................................5 種子擴大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵 .......................................5 谷氨酸的提取 ...................................................5 谷氨酸制取味精及味精成品加工 ...................................5 二 .發(fā)酵罐及種子罐的設計與選型 ..........................................6 味精工廠發(fā)酵車間的物料衡算 ......................................6 工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ....................................6 谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算 ..................................6 30000t/a 味精廠發(fā)酵車間的物料衡結(jié)果 ........................8 熱量衡算 ........................................................9 液化工序熱量衡算 ..........................................9 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算 ................................9 谷氨酸鈉溶液濃縮結(jié)晶過程的熱量衡算 .......................10 干燥過程的熱量衡算 .......................................11 生產(chǎn)過程耗用蒸汽衡算匯總衡算結(jié)果 .........................11 無菌空氣耗量計算 ...............................................12 設備設計與選型 .................................................12 發(fā)酵罐 ...................................................12 種子罐 ...................................................21 空氣分過濾器 .............................................27 味精廠發(fā)酵車間設備一覽表 .................................28 致謝 ..................................................................28 主要參考文獻 ..........................................................29 4 一 .味精生產(chǎn)工藝 味精生產(chǎn)全過程可劃分為四個工藝階段：（ 1）原料的預處理及淀粉水解糖的制備；（ 2）種子擴大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵；（ 3）谷氨酸的提取；（ 4）谷氨酸制取味精及味精成品加工。 與這四個工藝階段相對應味精生產(chǎn)廠家一般都設置了糖化車 間、發(fā)酵車間、提取車間和精制車間作為主要生產(chǎn)車間。另外，為保障生產(chǎn)過程中對蒸汽的需求，同時還設置了動力車間，利用鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽，并通過供氣管路輸送到各個生產(chǎn)需求部位。為保障全廠生產(chǎn)用水，還要設置供水站。所供的水經(jīng)消毒、過濾系統(tǒng)處理，通過供水管路輸送到各個生產(chǎn)需求部位。 味精發(fā)酵法生產(chǎn)的總工藝流程見圖 1。 菌種 斜面培養(yǎng) 搖瓶擴大培養(yǎng) 種子罐擴大培養(yǎng) 原料 預處理 水解 過濾 淀粉水解糖 配料 發(fā)酵 空氣 空氣壓縮機 冷卻 氣液分離 過濾除菌 等電點調(diào)節(jié) 沉淀 離心 粗谷氨酸 中和制味精 母液 離子交換處理 粗谷氨酸 除鐵 過濾 脫色 濃縮結(jié)晶 離心 小結(jié)晶 干燥 拌鹽粉碎 粉狀味精 大結(jié)晶 干燥 過濾 成品味精 5 此工藝操作的目的在于初步破壞原料結(jié)構(gòu)，以便提高原料的利用率，同時去除固體雜質(zhì)，防止機器磨損。用于除雜的設備為篩選機，常用的是振動篩和轉(zhuǎn)筒篩，其中振動篩結(jié)構(gòu)較為簡單，使用方便。 用于原料粉碎的設備除盤磨機外，還有錘式粉碎機和輥式粉碎機。盤磨機廣泛用于磨碎大米、玉米、豆類等物料，而錘式粉碎機應用于薯干等脆性原料的中碎和細碎作用，輥式粉碎機主要用于粒狀物料的中碎和細碎 ［ 3］ 。 在工業(yè)生 產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過程稱為淀粉的糖化，所制得的糖液稱為淀粉水解糖。由于谷氨酸生產(chǎn)菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，因而必須將淀粉水解為葡萄糖，才能供發(fā)酵使用。目前國內(nèi)許多味精廠采用雙酶法制糖工藝。 種子擴大培養(yǎng)為保證谷氨酸發(fā)酵過程所需的大量種子，發(fā)酵車間內(nèi)設置有種子站，完成生產(chǎn)菌種的擴大培養(yǎng)任務。從試管斜面出發(fā)，經(jīng)活化培養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴大至一級乃至二級種子罐培養(yǎng)，最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的健壯的生產(chǎn)種子 。