【文章內容簡介】 ocess design, by the guidance of the teacher39。s guidance and the team members to finish. Keywords: MSG Fermentation Process chart 前言 ： 本設計主要內容為，了解味精生產中的原料預處理、發(fā)酵、提取部分的生產方法和生產流程，根據實際情況來選 擇發(fā)酵工段合適的生產流程，并對流程中的原料進行物料衡算、熱量衡算及設備的選擇 、管道管徑的確定 。最后，畫出工藝 管道 流程圖和 車間 布置圖。 味精生產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車間。另外，為保障生產過程中對蒸汽的需求，同時還設置了動力車間，利用鍋爐燃燒產生蒸汽，并通過供氣管路輸送到各個生產需求部位。為保障全廠生產用 水，還要設置供水站。所供的水經消毒、過濾系統(tǒng)處理，通過供水管路輸送到各個生產需求部位。 本設計利用淀粉為原料，雙酶水解制糖后，通過微生物發(fā)酵、等電點沉淀提取來生產味精，總工藝流程 圖如下： 玉米淀粉 酶制劑 液化、糖化 糖漿 壓濾 葡萄糖液 菌種 NH3 發(fā)酵 發(fā)酵液 H2SO4 育晶 冷凍 谷氨酸 純堿 中和、脫色、除鐵 谷氨酸鈉水溶液 濃縮 流加 晶體 谷氨酸鈉 分篩 烘干 分離 成晶 晶體味精 濃縮 粉體 谷氨酸鈉 分離 烘干 球磨 成晶 粉體味精 濃縮 流加 晶體 谷氨酸鈉 分篩 烘干 分離 成晶 晶體味精 濃縮 粉體 谷氨酸鈉 分離 烘干 球磨 成晶 粉體味精 設計依據與主要工業(yè)設計參數 1 設 計 依據 設計任務 年產 MSG 的量： 9000t(含 7000 噸 98%MSG， 2020 噸 83%MSG)生產周期＜ 48h，每年生產日 =300 天， 工藝流程 味精生產工藝為利用淀粉為原料，雙酶水解制糖后，通過微生物發(fā)酵、等電點沉淀提取生產味精的工藝是目前最成熟、最典型的生產工藝。 基礎數據 工藝技術指標和基礎參數如下： 發(fā)酵法生產谷氨酸的工藝技術指標 序號 生產工序 參數名稱 技術指標 1 2 3 4 5 6 7 制糖 (雙酶法 ) 發(fā)酵 發(fā)酵 谷氨酸提取 精制 發(fā)酵 倒灌率 淀粉糖化轉化率 產酸率 g/100mL 糖酸轉化率 % 提取收率 % 精制收率 % 操作周期 h % ≥98% ≥ 50 80 90 48 1 原（輔）料及動力單耗 味精生產過程的原輔材料及動力單耗（ 1t99%MSG 計算） 物料名稱 規(guī)格 單耗（ t/d） 玉米淀粉 含淀粉 86% 硫酸 98% 液氨 99% 純堿 98% 活性炭 水 309 電 2020kwh/t 蒸汽 生產能力 年產 9000 噸 MSG， 設 純度為 100%，按每年生產天數 300 計，日產 100%的MSG 為 30 噸。 總物料衡算 1000kg 純淀粉理論上能生產 100% MSG 的量為： 1000kg 純淀粉實際上能生產 100% MSG 的量為： 1 0 0 0 1 . 1 1 9 8 % 5 0 % 8 0 % 9 0 % 1 . 2 7 2 4 9 8 . 1 ( )kg? ? ? ? ? ? ? 1000kg 工業(yè)淀粉（含量 86%的玉米淀粉）生產 100% MSG 的量為： 4 9 8 .1 8 6 % 4 2 8 .4 ( )kg?? 淀粉的單耗： 生產 1000kg100%MSG 理論上消耗純淀粉量為： 1000/= (t) 生產 1000kg100%MSG 理論上消耗工業(yè)淀粉量為： (t) 生產 1000kg99%MSG 實際消耗純淀粉量為： 1000/= (t) 生產 1000kg1000%MSG 實際消耗工業(yè)淀粉量為： 1000/= (t) 總收率： 4 9 8 .1 1 0 0 % 4 3 .1 8 %1 1 5 3 .5 ?? 淀粉利用率： 1 .0 0 8 1 0 0 % 4 3 .1 8 %2 .3 3 4 ?? 生產過程的總損失： 1 0 0 % 4 3 .1 8 % 4 6 .8 2 %?? 物料在生產過程中損失的原因： ① 糖化轉化率稍低 ② 發(fā)酵過程中部分糖消耗于長菌體及呼吸代謝；殘?zhí)歉?；滅菌損失；產生其他產物 ③ 提取收率低，母液中 Glu 含量高 ④ 精制加工過程損耗及產生焦谷氨酸鈉等 原料及中間體的計算 淀粉用量為： 723 0 0 . 9 8 + 0 . 8 3 2 . 3 3 4 6 6 . 2 8 5 6 ( / )99 td? ? ? ? ?（ ） 糖化液純糖量為： 6 6 . 2 8 5 6 8 6 % 1 . 1 1 9 8 % 6 2 . 0 1 ( / )td? ? ? ? 換算成含量 24%的糖液量為： 6 2 .0 1 2 5 8 .3 7 5 ( / )24% td? 發(fā)酵液量的計算 —— 純 Glu 的量： 50% ??（ t/d） 。折算為 8g/dl 的發(fā)酵液： 5 387 .56258% ? （ m3） 。 3 8 7 .5 6 2 5 1 .0 5 4 0 6 .9 4??(t)( 為發(fā)酵液的相對密度 ) 提取 Glu 量 —— 純 Glu 量： 3 1 .0 0 5 9 0 % 2 7 .9 0 4 5??（ t/d），折算為 90%的 Glu量： 2 7 .9 0 4 5 9 0 % 2 5 .1 1 4??（ t/d） Glu 廢母液量（ 采用等點 — 新離子回收法，以排出之廢母液含 ）：( 2 6 .9 6 5 2 4 .2 7 ) 4 4 2 .9 30 .7 %? ?（ m3/d） 年產 9000 噸味精生產工藝的總物料衡算結果 21 項目 以玉米淀粉為原料（ t/d） 原料淀粉（ t） 24%糖液量（ t） 90%谷氨酸量（ t） 混合 MSG 量（ t） 30 排除含 %谷氨酸廢液量（ m3） 淀粉漿量及加 水量 味精生產過程中，淀粉加水比例為： 1： ，即 1000kg 工業(yè)淀粉調漿時加水量為 2500kg，由此制得的淀粉漿量為 3500kg。 淀粉漿中干物質（純淀粉）濃度： % 5 0 0 %861 0 0 0 ?? 液化酶用量 α淀粉酶用量為淀粉漿的 %，則 α淀粉酶用量為 3500%=(kg) 的加入量 Ca2+能使 α淀粉酶的活性大為提高， CaCl2 的加入量是淀粉漿量的 %，則CaCl2 的加入量為 3500%=(kg) 糖化酶用量 糖化酶用量是淀粉漿量的 %，則糖化酶用量 3500%=(kg) 糖化液量 淀粉經液化、糖化后，制得 24%糖化液量為 （ kg） 24%糖化液的相對密度為 ，那么糖化液的體積為： 247。=(L) 加珍珠巖量和濾渣量 淀粉經糖化、液化后的糖化液過濾比較困難，需加珍珠巖進行助濾，其加入量為糖化液的 %，即： %=(kg) 過濾后濾渣是含水 70%廢珍 珠巖，則濾渣量為 5 .8 4 7 (1 7 0 % ) 1 9 .4 9 ( )kg? ? ? 3 8 9 7 . 9 5 1 9 . 4 9 3 5 0 0 ( 1 . 2 3 ) 5 . 8 4 7 3 8 5 . 3 4 3? ? ? ? ? ? （ kg） （年產 9000 噸味精）：根據總物料衡算，日投入工業(yè)淀粉 ，物料衡算匯入下表 制糖工序物料衡算匯總表 22 進入糖化過程的物料 離開糖化過程的物料 項目 物料比例（ kg） 日投料量（ kg） 項目 物料比例（ kg） 日投料量（ kg） 工業(yè)淀粉 1000 663000 糖化液 配料 水 2500 165750 濾渣 19． 49 液化酶 CaCl2 糖化酶 珍珠巖 5． 85 洗水和蒸汽 累計 累計 糖化過程衡算圖 以 1000kg 工業(yè)淀粉為基準（下面同理） 發(fā)酵培養(yǎng)的糖液量 1000kg 的工業(yè)淀粉 經水解后，得到 24%的糖液 ，發(fā)酵培養(yǎng)基的初糖濃度為 ，則接種前發(fā)酵培養(yǎng)基的糖液量為 24% ( )% ( / ) LWV? ? 發(fā)酵培養(yǎng)的糖液量質量為： =(kg)， （ ） 配料 發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為：水解糖 %，糖蜜 %，硫 酸鎂 %，氯化鉀 %，尿素 %，磷酸氫二鈉 %，玉米漿 %，泡敵 %，硫酸錳 ，硫酸亞鐵 ，植物油 %，接種量 1%。 86%工業(yè)淀粉 液體液化酶 CaCl2 液體糖化酶 按放罐發(fā)酵液體積計算： 1 6 .4 %5 7 0 4 .3 5 8 4 6 .9 ( )1 6 .0 % L?? 玉米漿： 5 8 4 6 .9 0 .2 % ( / ) 1 1 .6 9WV??(kg) 甘蔗糖蜜： 5 8 4 6 .9 0 .3 % ( / ) 1 7 .5 4WV??(kg) 無機 鹽（ P, Mg, K） : 5 8 4 6 . 9 0 . 2 % ( / ) 1 1 . 6 9 ( k )W V g?? 配料時培養(yǎng)基中的含糖量不低于 19%，向 24%的糖液中加水量：3 8 9 7 . 9 5 2 4 % 3 8 9 7 . 5 1 0 2 5 . 7 8 ( )19% kg? ?? 滅菌過程加入蒸汽量及補水 ：6 0 4 6 . 6 3 8 9 7 . 9 5 1 0 2 5 . 7 8 1 1 . 6 9 1 7 . 5 4 1 1 . 6 9 1 0 8 1 . 9 5 ( )kg? ? ? ? ? ? 發(fā)酵零小時數量驗算 ：3 8 9 7 . 9 5 1 1 . 6 9 1 7 . 5 4 1 1 . 6 9 1 0 2 5 . 7 8 1 0 8 1 . 9 5 6 0 4 6 . 6 ( )kg? ? ? ? ? ? 其體積為： (L)，與以上計算一致。 接種量 ： 5 8 4 6 .9 1 % ( / ) 5 8 .4 6 9WV??(L) 5 8 .4 6 9 1 .0 6 6 1 .9 8 ( )kg?? 發(fā)酵過程加液氨數量 ，為發(fā)酵液體積的 %： 5 8 4 6 .9 2 .8 % ( / ) 1 6 3 .7 1WV??（ kg） ， 液氨容重為 ,(L) 加消泡劑量 ，為發(fā)酵液的 %：5 8 4 6 .9 0 .0 5 % ( / ) 2 .9 2WV??（ kg） ,消泡劑的相對密度為 ， （ L） 發(fā)酵過程從排風帶走的水分： 進風 25℃ ，相對濕度 φ=70%，水蒸氣分壓18mmHg (1mmHg= )，排風 32℃ ，相對濕度 φ=100%，水蒸氣分壓27mmHg。進罐空氣的壓力為 （表壓），排風 （表壓），則出進空氣的濕含量差： )/(%%%%干空氣水進出kgkgXX?????????????? 通風比 1:， 則帶走水量 5 8 4 6 . 9 0 . 2 6 0 3 6 1 . 1 5 7 0 . 0 0 1 0 . 0 1 2 9 . 2 ( )kg? ? ? ? ? ? ?（其中 為 32℃ 時干空氣密度（ kg/m3） ） 過程分析、放罐殘留及其他損失： 52kg 發(fā)酵終點時發(fā)酵液質量： 6 0 4 6 . 6 6 1 . 9 8 1 6 3 . 7 1 2 . 9 2 2 9 . 2 5 2 6 1 9 4 . 0 ( )kg? ? ? ? ? ? ：年產 9000 噸商品味精日投工業(yè)淀粉 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序的物料衡算匯總如下 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序物料衡算 23 進入系統(tǒng) 離開系統(tǒng) 項目 1t 工業(yè)淀粉之匹配物料 (kg) 日投料量 (t/d) 項目 1t 工業(yè)淀粉之匹配物料 (kg) 日投料量 (t/d) 24%糖液 發(fā)酵液 玉米漿 空氣帶走水量 甘蔗糖蜜 過程分析、放