【文章內(nèi)容簡介】 自控、電氣、土建、給排水管道等。 （ 3） 本設計為今后的發(fā)展留有一定的空間。 10 第二章 工廠 概況 廠址選擇 選廠原則 ①地價合理，有發(fā)展空間，自然環(huán)境適宜發(fā)酵生產(chǎn)，遠離居民區(qū)，選非耕田，有國家批準的土地使用證明。 ②水源充足 (經(jīng)鉆井試驗 )，水質(zhì)好，有通暢的排水渠道。 ③原輔料，能源豐富價廉，運輸便捷。 ④對治理污染有良好條件 。 ⑤當?shù)卣畠?yōu)惠政策落實有保證。 廠址選擇 選擇山西省侯馬市。 空地： 侯馬市地處山西省臨汾市南部，處于臨汾、運城、晉城三市及晉、冀、豫三省中間。位于汾河與澮河 交匯處，東臨曲沃，西接新絳，南連聞喜，北靠襄汾。市境內(nèi)地勢較平坦，屬晉南盆地的一部分。該市空地充足，適合建廠。 交通：侯馬市土地肥沃，該廠位于市東郊，有得天獨厚的交通優(yōu)勢，同蒲、侯月、侯西鐵路交匯，公路有晉韓、大運高速路，交通便利。在此建廠能方便原輔料的運輸，降低運輸成本。 氣溫：全年平均氣溫 ℃，一月最冷，平均 ℃；七月最熱 ,平均氣溫 ℃。全年無霜期平均約 197 天。氣候條件較好，適合發(fā)酵生產(chǎn)。 降水：年平均降水量 ㎜，水利條件較好。 總的來說， 山西省侯馬市原料、燃料及電力十分充足 ，交通便利， 適合建造味精廠。 11 生產(chǎn)規(guī)模 味精廠的生產(chǎn)規(guī)模主要由市場決定 ，其次是建廠的交通、運輸、水、電、原料供應、污水處理等， 而市場占有率是由品牌和生產(chǎn)成本決定，主要是后者。生產(chǎn)成本低，市場開拓就有潛力。 生產(chǎn)成本主要取決于以下 4個方面：①地區(qū)優(yōu)勢（包括原材料、動力價格和地方政策等）；②技術水平和管理水平；③規(guī)模效益（在生產(chǎn)規(guī)模較小時，如年產(chǎn)量 2萬噸以下，增加產(chǎn)量，明顯降低成本，但產(chǎn)量較大時，影響不大）；④運轉(zhuǎn)費用（取決于設備設計、設備配套和技術管理等）。 生產(chǎn)成本的降低應從建廠開始， 應 重 視合理設計設備，合理進行設備配套，將產(chǎn)量規(guī)模與設備規(guī)模結合，降低運作費用；選擇先進的生產(chǎn)工藝和強化技術管理，提高技術水平，降低單耗 [2]。 12 第三章 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)谷氨酸的提取及谷氨酸單鈉的制備 ； (4)味精 精制 。 與這四個工藝階段相對應 ，在 味精生產(chǎn)廠 設置 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， 設置鍋爐房 ，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，還需 設置 水泵房， 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 ［ 3］ 。 13 味精 生產(chǎn) 工藝流程 圖 圖 31 味精生產(chǎn)總工藝流程圖 Fig. 31. The flow diagram of Monosodium glutamate production process 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 溶解 中和制味精 母液 細谷氨酸 除鐵 過濾 脫色 濃縮結晶 離心 小結晶 干燥 拌鹽粉碎 粉狀味精 大結晶 干燥 過濾 成品味精 14 味精生產(chǎn)工藝 原料預處理及 淀粉水解糖制備 （ 1） 原料 預處理 此工藝操作的目的在于初步破壞原料結構，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，常用振動篩 ， 結構簡單，使用方便 ； 用于原料粉碎的設備 有 盤磨機 、 錘式粉碎機和輥式粉碎機 ， 這里選擇 輥式粉碎機 ， 實現(xiàn) 物料的中碎和細碎［ 4］ 。 本次設計原料為 淀粉， 將原料粉碎到 的顆粒后 才能進行糖化發(fā)酵，目的是為了增加原料接觸面積。 （ 2） 淀粉水解糖制備 由于谷氨酸生產(chǎn)菌不能直接利用淀粉 作 為 碳源，因而必須將淀粉水解為葡萄糖，才能供發(fā)酵使用。 淀粉水解為葡 萄糖 先要 進入 液化階段， 然后再 與 糖化酶 作用進入糖化階段。 液化階段： 首先利用 α 淀粉酶將淀粉漿液化，降低淀粉 黏度 并將 其水解成糊精和低聚糖。液化使用噴射液化器，工作蒸汽壓 ，溫度維持在 90℃ ，液化時間 60min，碘色反應呈棕色即可。然后 130140℃ 滅酶 510min。經(jīng)板式換熱器冷卻到 70℃ 以下，進入糖化罐。從換熱器出來的熱水供配料和洗濾渣用。 糖化階段： 一定溫度下液化后的糊精及低聚糖在糖化罐內(nèi) 將 進一步水解為葡萄糖。糖化 過程需要加入糖化酶， 糖化溫度控制在 60℃ 左右， pH值 ，糖化時間 32h。糖化結束后，將糖化罐加熱至 8085℃ ，滅酶 30min。過濾得葡萄糖液， 經(jīng)過換熱器、維持罐進行連續(xù)消毒后作為培養(yǎng)液進入發(fā)酵罐 [5]。 種子擴大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵 （ 1） 種子擴大培養(yǎng) 在生物化工中菌種的優(yōu)良 與否 直接影響到發(fā)酵產(chǎn)物的質(zhì)量和產(chǎn)量，所以 有專門的菌種培養(yǎng)和保藏設備，在微生物學上利用自然選育來防止菌種退化。 種子擴大培養(yǎng) 是 為 了 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 15 站，完成生產(chǎn)菌種的擴大培養(yǎng)任務。 在生產(chǎn)之前，技術人員經(jīng)過挑選將發(fā)酵菌 種從保藏菌種中取出， 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) 菌種 。 （ 2） 谷氨酸發(fā)酵 谷氨酸發(fā)酵開始前，首先必須配制發(fā)酵培養(yǎng)基，并對其作高溫短時滅菌處理。用于滅菌的工藝除采用連消塔 — 維持罐一噴淋冷卻系統(tǒng)外，還可采用噴射 加熱器 — 維持管 —真空冷卻系統(tǒng)或薄板換熱器滅菌系統(tǒng)。但由于糖液黏度 較大，流動性差，容易將維持管堵 塞，同時真空冷卻器及薄板加熱器的加工制造成本較高，因而應用較少，故采用 連消塔 — 維持罐一噴淋冷卻系統(tǒng) 。 消毒后的谷氨酸培養(yǎng)液在流量監(jiān)控下進入谷氨酸發(fā)酵罐，經(jīng)過罐內(nèi)冷卻蛇管將溫度冷卻至 32℃ ， 接 入菌種， 添加 氯化鉀、硫酸錳、消泡劑及維生素等，通入 無菌 空氣，菌種 經(jīng)一段時間適應后，發(fā)酵過程即開始緩慢進行。谷氨酸發(fā)酵是一個復雜的微生物生長過程，谷氨酸菌攝取原料的營養(yǎng)，并通過體內(nèi)特定的酶進行復 雜的生化反應。培養(yǎng)液中的反應物透過細胞壁和細胞膜進入細胞體內(nèi)， 反應物轉(zhuǎn)化為谷氨酸產(chǎn)物。整個發(fā)酵過程一般要經(jīng)歷 3 個時期，即適應期、對數(shù)增長期和衰亡期。每個時期對培養(yǎng)液濃度、溫度、 pH 值及供風量都有不同的要求。因此，在發(fā)酵過程中，必須為菌體的生長代謝提供適宜的生長環(huán)境。經(jīng)過大約 34 小時的培養(yǎng)，當產(chǎn)酸、殘?zhí)恰⒐饷芏鹊戎笜司_到一定要求時 即可放罐 [5]。 發(fā)酵設備 采用機械攪拌通風通用式發(fā)酵罐，罐體大小在 50m3 到 200m3 之間。對于發(fā)酵過程采用人工控制，檢測儀表不能及時反映罐內(nèi)參數(shù)變化，因而發(fā)酵進程表現(xiàn)出波動性，產(chǎn)酸率不穩(wěn)定。 由于谷氨酸發(fā)酵為通風發(fā)酵過程，需供給無菌空氣，所以發(fā)酵車間還有一套空氣過濾除菌及供給系統(tǒng)。首先由高空采氣塔采集高空潔凈空氣，經(jīng)空氣壓縮機壓縮后導入冷凝器、油水分離器兩級處理，再送入貯氣罐，進而經(jīng)焦炭、瓷環(huán)填充的主過濾器和纖維分過 濾器除菌后，送至發(fā)酵罐使用。在北方地區(qū)由于空氣濕度小、溫度低， 可采用空氣壓縮、冷卻過濾流程 ，省去一級冷卻設備。 根據(jù)不同的生長時期 要 改變通風量，其中在對數(shù)增長期，由于菌體生存于發(fā)酵液中，發(fā)酵液中的溶解氧 (D0 值 )對菌體極為重要。 另外，發(fā)酵過程常常會出現(xiàn)噬菌體污染 ， 為了 避免出現(xiàn)大面積噬菌體污染 ，需要 在發(fā)酵生產(chǎn)管理上要抓好環(huán)境消毒工作 ， 環(huán)境消毒工作要進行考核 ， 空氣過濾器定期更換 、 16 定期消毒 , 做好純化罐的定期檢修工作。 谷氨酸的提取 及 谷氨酸單鈉的制備 該過程 由等電點中和與 二 次中和 兩 部分完成。 （ 1）谷氨酸的提取 利用氨基酸兩性的性質(zhì)， 谷氨酸在等電點時，絕大部分分子以偶極離子狀態(tài)存在，其分 子在靜電引力的作用下，易于形成較大的聚合體 ，即等電點下 溶解度最低 ， 可經(jīng)長時間的沉淀得到谷氨酸 。因此提取即用無機酸將發(fā)酵液的 pH值調(diào)整到等電點 并獲得谷氨酸的結晶。 等電點中和（酸中和）首先將谷氨酸發(fā)酵液送至中和罐定容，并向中和罐盤管內(nèi)注入冷凍鹽水，將發(fā)酵液溫度降至 22℃ ，然后加硫酸中和，使其 pH值從 ，溫度從 22℃ 降至 8℃ 。該過程要先以較快的速率加酸，將 pH先調(diào)整至 ，停止加酸 ，保證晶體增長。然后繼續(xù)緩慢加酸調(diào)整，直至 pH降為 ，溫度冷卻至 8℃ ，使之達到等電點，停止中 和及攪拌。 （ 2）谷氨酸單鈉的制備 二次中和（堿中和）是將上述溶液過濾得到谷氨酸結晶，加入 4060℃ 的溫水溶解，用碳酸鈉將谷氨酸溶液的 pH值調(diào)至 。谷氨酸是兩性電解質(zhì)，在不同的 pH值下有不同的電離方式。 pH值低，溶液中的谷氨酸濃度百分率高； pH高，溶液中的谷氨酸二鈉的濃度百分率高。谷氨酸及谷氨酸二鈉均無味精的鮮味，因此，堿中和時必須控制適宜的pH值，以使谷氨酸盡可能生成谷氨酸單鈉。堿中和時速度要緩慢，以免中和時產(chǎn)生大量的二氧化碳泡沫，造成液面升高或逸出。加堿的速度過快，攪拌不均勻還會導致局部 pH值過高 ，同樣影響中和效果。中和溫度要控制在 70℃ 以內(nèi)，溫度過高，會使谷氨酸鈉脫水，生成焦谷氨酸鈉，影響產(chǎn)品質(zhì)量與收率 [5]。 味精 的精制 谷氨酸單鈉 粗品經(jīng)提純、加工、包裝，得到成品， 即味精。 谷氨酸鈉溶液經(jīng)過脫色及離子交換柱除去 Ca2+ 、 Mg2+ 、 Fe2+ 離子，即可得到高純度的谷氨酸鈉溶液。將純凈的谷氨酸鈉溶液導入結晶罐，進