年产6万吨味精生产工艺设计

年产6万吨味精生产工艺设计摘 要 味精是调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠。味精的主要作用是增加食品的鲜味，在中国菜里用的最多，也可用于汤和调味汁。味精，学名“谷氨酸钠（C5H8NO4Na）”。谷氨酸是氨基酸的一种，成品为白色柱状结晶体或结晶性粉末，是目前国内外广泛使用的增鲜调味品之一。其主要成分为谷氨酸和食盐。我们每天吃的食盐用水冲淡400 倍，已感觉不出咸味，普通蔗糖用水冲淡200 倍，也感觉不出甜味了，但谷氨酸钠，用于水稀释3000倍，仍能感觉到鲜味，因而得名“味精”。味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现代调味品，在我们的生活中用量很大。本设计为年产6万吨味精的生产工艺，通过双酶法、谷氨酸中糖发酵以及一次等电点提取工艺生产谷氨酸钠。通过详细了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，并根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算及设备的选择。最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。 本设计的工艺流程为发酵预处理（种子培养、原料预处理，制无菌空气）发酵等电点提取中和制味精浓缩结晶精制分装。该处理工艺具有工艺流程清晰、结构紧凑简洁、运行容易控制等优点。为味精生产的理想途径，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益，在实际的生产生活中得到了大量的推广应用。关键词：味精，谷氨酸钠，糖发酵，双酶法，等电点提取14 / 14productive technology designed for the monosodium glutamate factory which produce 60,000 tons per yearAbstractMonosodium glutamate (MSG) is the sodium salt of the non-essential amino acid glutamic acid，which is the final resolve product from protein. If we dilute the salt with 400 times water, we cant taste salty any more. If we dilute the sucrose with 200 times water, we cant taste sweetness too. But even if 3000 times water, Monosodium glutamate still taste flavor. Monosodium glutamate is a modern spice made of food by using microbial fermentation.Thisproductivetechnologydesignedforthemonosodiumglutamatefactorywhichproduces60,000tonsperyear by Double Enzyme、Sugar fermentation in glutamic acid and an isoelectric point of extraction to produce glutamic acid. We know through pretreatment of raw material、fermentation、extraction to learn Monosodium glutamates production methods and production process. According to its situation, choose the way to fermentation which suit for production process. At the same time balance the material and choose the equipment . Finally draw out the fermentation process flow diagram and floor plan.The technological process of this design is: Fermentation pretreatment（Seed development；Pretreatment of raw materials；System sterile air）fermentationIsoelectricpoint ofextractionneutralization to Production of MSGConcentration crystalprocessing and repacking.this productive technology designed has many traits. Such as, well-knit structure, pithy quick control, lasting attacked, less sledge capacity,and its running and management is unplicated.Key words:MSG;Double Enzyme;Sugar fermentation; Isoelectricpoint ofextraction1 前言1.1研究目的及意义通过运用专业知识和查阅相关资料，了解味精发酵的工艺流程，并掌握味精发酵过程中对发酵罐、种子罐、搅拌器和冷却管等材料的选取及物料平衡的计算，并运用到实际的生产生活中。1.2研究目标和关键问题研究目标是理清味精发酵的流程工艺及生产工艺，关键问题是掌握如何对味精发酵过程中所涉及到的发酵罐、种子罐、搅拌器和冷却管和材料进行选取以及物料平衡的计算。1.3产品现状和研究内容本设计为年产6万吨味精厂的生产工艺，通过双酶法、谷氨酸中糖发酵以及一次等电点提取工艺生产谷氨酸钠。了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算及设备的选择。最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。2 工艺流程选择及说明2.1工程概况2.1.1工厂概况一般的味精厂年产味精510万吨，生产过程主要为：发酵预处理（种子培养、原料预处理，制无菌空气）发酵等电点提取中和制味精浓缩结晶精制分装。味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位，另外，工厂产生的大量生产废水，必须经过相应处理之后方可排掉，因此，必须还有废水处理车间。为保障全厂生产用水，还要设置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理，供水管路输送到各个生产需求部位。2.1.2理论依据1.生物工程工厂设计概论。【1】2.味精的相关资料。2.1.3设计X围本工程的设计X围为：生产味精的量达到年产6万吨左右的要求2.1.4指导原则1采用先进、合理、成熟可靠的处理工艺，并具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。2.工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地、能适应水质、水量的变化，确保出水稳定，达标排放。3.在运行过程中，便于操作管理，便于维修，节省人力、动力消耗和运行费用。2.2味精发酵工艺流程2.2.1生产规模本课程设计中，味精的生产量量达到年产6万吨左右。2.2.2工艺流程的确定1.味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）原料的预处理及淀粉水解糖的制备；（2）种子扩大培养及谷氨酸发酵；（3）谷氨酸的提取；（4）谷氨酸制取味精及味精成品加工。2.与上述工艺阶段相对应的味精生产工厂一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。为保障全厂生产用水，还要设置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理，供水管路输送到各个生产需求部位。对于废水，应该进行一定的处理之后再排掉。2.2.3生产工艺路线的确定通过上述分析比较，其工艺流程如图2-1所示。斜面培养摇瓶扩大培养种子罐扩大培养预处理水解过滤淀粉水解糖配料发酵空气压缩机冷却气液分离过滤除菌等电点调节沉淀离心粗谷氨酸溶解中和制味精 母液离子交换处理粗谷氨酸溶液粗谷氨酸除铁过滤脱色浓缩结晶离心小结晶干燥拌盐粉碎粉状味精大结晶干燥过滤成品味精图2-1 味精厂生产工艺【2】配料罐 定容罐二级种子罐实消降温二级种子培养消泡剂水无机盐糖蜜玉米浆纯生物素液氮消泡剂水无机盐糖蜜玉米浆纯生物素一级种子斜面无菌空气发酵罐 葡萄糖定容罐连消器维持罐换热器消泡剂高浓度糖液液氨图2-2 谷氨酸发酵的工艺流程图【3】2.3主要处理构筑物设计及选型主要设备见表2-2。表2-2 主要设备一览表位号设备名称规格与型号材料备注F301-311发酵罐500010000mmA3钢专业设备F321-326二级种子罐14002800mmA3钢专业设备F331-336一级种子罐400800mmA3钢专业设备R301-311发酵罐分过滤器12001800mmA3钢专业设备R321-326种子罐分过滤器75520mmA3钢专业设备R331-336种子罐分过滤器12001800mmA3钢专业设备3 工艺流程计算3.1味精厂计算与构筑物设计3.1.1谷氨酸发酵的物料衡算主要技术指标【4】指标名称单位指标数生产规模t/a60000生产方法中糖发酵，一次等电点提取年生产天数d/a300产品日产量t/a200产品质量纯度%99倒灌率%1.0发酵周期h48发酵初糖Kg/m3180淀粉糖化转化率%98糖酸转化率%50谷氨酸含量%90谷氨酸提取率%90味精对谷氨酸产率%112主要原材料质量指标淀粉原料的含量为80%，含水14%二级种子培养基（g/L）水解糖40，糖蜜20，尿素3.5，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆8，泡敌0.6，硫酸锰0.002，硫酸亚铁0.002。发酵培养基（g/L）水解糖180，糖蜜5，硫酸镁0.6，氯化钾0.8，磷酸氢二钠0.2，硫酸亚铁0.002，硫酸锰0.002，尿素（总尿）40，泡敌0.6，植物油1.0（5）接种量为2% （6）谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原材料以及其他物料量。发酵液量设发酵液初糖和流加高浓糖最终发酵液总糖浓度为，则发酵液量为：式中 180发酵培养基初糖浓度（） 50%糖酸转化率 90%谷氨酸转化率 99%除去倒罐率1%后的发酵成功率 112%味精对谷氨酸的精制产率发酵液配制需水解糖量以纯糖计算：二级种液量二级种子培养液所需水解糖量式中 40二级种液含糖量（）生产1000kg味精需水解糖总量耗用淀粉原料量理论上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故耗用淀粉量为：式中 80%淀粉原料含纯淀粉量 98%淀粉糖化转化率尿素（或液氨）耗用量 二级种液耗尿素量为发酵培养基耗尿量为故共耗尿量为甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量为:发酵培养基耗糖蜜量为:合计耗糖蜜60.102kg氯化钾耗量磷酸氢二钠（）耗量硫酸镁（）用量消泡剂（泡敌）耗用量13.植物油耗用量14.谷氨酸用量发酵液谷氨酸含量为:实际生产的谷氨酸（提取率95%）为：（7）60000t/a味精厂发酵车间的物料衡算表物料名称生产1t味精（100%）的物料量60000t/a味精生产的物料量每日物料量发酵液（m3）二级种液（m3）发酵水解用糖（Kg）二级种培养用糖（Kg）水解糖总量（Kg）淀粉（Kg）尿素（或液氨）糖蜜（Kg）氯化钾（Kg）磷酸氢二钠（Kg）硫酸镁（Kg）泡敌（Kg）植物油（Kg）谷氨酸（Kg）4 废水处理味精生产过程中产生的废水水质十分复杂，分为高浓度、中浓度和低浓度等不同水质的废水。为了避免污染环境，必须对生产中产生的废水进行相应处理之后方可排掉。生产中所用到的废水处理方法很多，本文主要采用加压生物氧化处理法来处理废水。采用加压生物氧化处理工艺处理味精废水，与传统的工艺相比，此法具有有机物、氨氮去除率高、容积负荷率大，占地面积小，运行管理方便等特点。味精厂废水具有COD，,NH3-N浓度高，pH低等特点。由于其COD浓度太高，显然不宜采用普通的好氧工艺处理；又因其浓度高，若采用厌氧工艺处理，则必须将原水中的大部分去除，这样做一方面增加了操作难度，另一方面又将产生大量的固体废物（采用石灰沉淀法去除产生大量硫酸钙）。根据味精废水的这些特点，在进行大量实验的基础上，选用了高效耗氧生物处理反应器（High Performance pact Reactor 简称HCR）结合生物接触氧化池（简称BCO）对该废水进行处理，工艺流程见图4-1.初沉池HCR二沉池脱气池中间池顶曝气调节池进水 出水回收蛋白质半框压滤机BCO污泥浓缩池 终沉池图 4-1 味精废水处理流程图5 工厂平面布置图6 结束语 通过完成本次课程设计,使我们对生物工程设计的内容和步骤有了更进一步的了解，总体而言,本次课程设计达到了预期的目标,达到了指导老师的要求。这次课程设计使我们深刻地认识到:我们理工科的学生在做课程设计时所要求的严谨性,在熟练掌握专业知识的基础上如何做到灵活运用.本次设计为年产6万吨的味精厂生产工艺设计，是与我们的实际生活联系紧密的一个课题,在重新熟悉课本和认真查阅资料的基础上，并结合设计任务书的要求,我们对本设计味精厂的工艺流程提出了多种方案，在反复的讨论比较下，最终确定了一个最优方案。在此过程中,我们逐渐明白了如何运用专业知识去看待问题,分析问题和解决问题。在确定方案和工艺流程之后,我们就开始了相关物料平衡的计算和设备的选型,在马文平老师的悉心指导和自己的计算之后,我们对谷氨酸发酵中所用到的一些构筑物有了更深的认识,虽然在设计过程中我们遇到了不少问题,但在马老师的精心指导和自己的努力下,最终问题都一一得到解决,也使我们对味精生产流程有了一个更深的认识.这次的课程设计是对我们四年所学专业知识的一个综合应用,是一次难得的学习机会,使我们受益匪浅.在本次课程设计中,我们对一些常用计算机软件技术得到了熟悉和运用,特别是CAD和Word的使用,在以前的基础上,能够更加熟练地运用.因此,此课程设计对我们是一个很好的锻炼,对味精发酵工程有了一个比较深入的了解,是比较成功的课程设计。本次课程设计是在马文平老师的精心指导下，由我们小组四个人合作完成的，大家都积极参与，我们一起讨论了整个设计流程，然后分工完成各项工作，最后统一解决问题，完成了整个设计。本次课程设计是对我们大学四年所学知识的回顾与总结。同时，通过此次课程设计，我们也从大量的资料中学到了许多的常规设计方法，设计思想，并懂得了在做设计中如何去查资料与应用资料。通过了解本专业各方面的设计课题与设计方法，使我们的知识面更加广阔与完整，使我们受益匪浅。可以这样说：在马老师老师的耐心指导和自己的努力下，我们完成了课程设计应完成的任务，达到了课程设计的教学要求。在这里，万分的感谢马老师的辛勤栽培和小组其他同学的积极参与和热情的帮助！但由于我们水平有限，本次设计中难免有各种错误与不足，还望老师批评指正与谅解。我们将在以后的学习与工作中不断改正，不断吸取经验教训，不断完善自我，以感谢老师们四年的关心与教导。7 主要参考文献1 吴思芳.生物工程工厂设计概论,中国轻工业,1995.2 X克旭.氨基酸发酵工艺,中国轻工业,1998.3 伦世仪.生化工程,轻工业,1992.4 吴思芳.发酵工厂工艺设计概论,中国轻工业,1995.5 梁世中.生物工程设备,中国轻工业,2002.6 高孔荣.发酵设备,中国轻工业,1991.7 梁润钟.发酵工程设备,中国轻工业,1991.8 国家药物管理局某医药某.化工工艺设计手册,化学工业,1996.9 姚玉英.化工原理,某大学,1999.10 华南工学院,发酵工程与设备,轻工业,1981.