完整版年产25万吨味精生产工艺设计doc.docx
《完整版年产25万吨味精生产工艺设计doc.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《完整版年产25万吨味精生产工艺设计doc.docx（47页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
完整版年产25万吨味精生产工艺设计doc
1
前言............................................................................................................................
2
1.1
发展简介..........................................................................................................
2
1.2
味精的性质......................................................................................................
2
1.3
味精的用途.....................................................................................................
3
2
设计任务书................................................................................................................
3
2.1
生产的方法......................................................................................................
3
2.2
指标与数据......................................................................................................
3
2.3
设计任务.........................................................................................................
4
2.4
设计要求..........................................................................................................
4
3
厂址选择方案............................................................................................................
4
3.1
总平面设计思路.............................................................................................
5
4
总平面图....................................................................................................................
5
5
生产工艺流程............................................................................................................
6
5.1
淀粉的糖化......................................................................................................
7
5.2
种子的扩大培养及谷氨酸的发酵.................................................................
7
5.3
谷氨酸的提取................................................................................................
8
5.4
精制.................................................................................................................
8
6.物料衡算及其设备选型..........................................................................................
8
6.1
物料数据..........................................................................................................
8
6.2
热量衡算.......................................................................................................
11
6.3
水平衡...........................................................................................................
12
6.4
设备设计与选型...........................................................................................
13
7
参考文献..................................................................................................................
21
1
1前言
味精，学名谷氨酸钠。
调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠，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。
味精是指以粮食为原料经发酵提纯的谷
氨酸钠结晶。
本设计是生产纯度为99％味精设计，以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发酵，低温浓缩、等电提取等方法生产。
本设计对全厂进行了物料衡算、热量平衡计算、
水平衡计算、耗冷量计算、无菌压缩空气消耗量计算。
对味精发酵车间进行工艺流程的设计和发酵罐的设计与选型计算。
其发展大致有三个阶段：
第一阶段：
1866年德国人里德豪森博士从面筋中分离到氨基酸，他们称谷氨酸，根据原
料定名为麸酸或谷氨酸（因为面筋是从小麦里提取出来的）。
1908年,池田菊苗试验，从海带
中分离到L—谷氨酸结晶体，这个结晶体和从蛋白质水解得到的L—谷氨酸是同样的物质，
而且都是有鲜味的。
第二阶段：
以面筋或大豆粕为原料通过用酸水解的方法生产味精，在1965年以前是用这
种方法生产的。
这个方法消耗大，成本高，劳动强度大，对设备要求高，需耐酸设备。
第三阶段：
随着科学的进步以及生物技术的发展，使味精生产发生了革命性的变化。
自
1965年以后我国味精厂都采用以粮食为原料（大米、甘薯淀粉）、提取、精制而得到符合国家
标准的谷氨酸钠，为市场上增加了一种安全又富有营养的调味品用了它以后使菜肴更加鲜美可口
1.1味精的性质
（1）性质
主要成分为谷氨酸钠。
要注意的是如果在100°C以上的高温中使用味精，鲜味剂谷氨酸钠
会转变为焦谷氨酸钠，焦谷氨酸钠虽然对人体无害，但是焦谷氨酸钠没有鲜味，会使味精鲜
味丧失。
还有如果在碱性环境中，味精会起化学反应产生一种叫谷氨酸二钠的物质。
所以要
适当地使用和存放[3]。
谷氨酸钠是一种氨基酸谷氨酸的钠盐。
是一种无嗅无色的晶体，在
232°C时解体熔化。
谷氨酸钠的水溶性很好，溶解度为74克谷氨酸钠。
化学式为
C5H8O4NNa·H2O摩尔质量187.13gmol-1
（2）多食味精的危害
味精的主要成分为谷氨酸钠，味精除了是调味的好助手外，它在消化过程中能分解出谷
氨酸，后者在脑组织中经酶催化，可转变成一种抑制性神经递质。
当味精摄入过多时，这种
抑制性神经递质就会使人体中各种神经功能处于抑制状态，从而出现眩晕、头痛、嗜睡、肌
肉痉挛等一系列症状；有人还会出现焦躁、心慌意乱；部分体质较敏感的人甚至会觉得骨头酸痛、肌肉无力。
另外，过多的抑制性神经递质还会抑制人体的下丘脑分泌促甲状腺释放激素，妨碍骨骼发育，对儿童的影响尤为显著。
当食用味精过多，超过机体的代谢能力时，还会导致血液中谷氨酸含量增高，限制人体
对钙、镁、铜等必需矿物质的利用。
尤其是谷氨酸可以与血液中的锌结合，生成不能被利用
的谷氨酸锌被排出体外，导致人体缺锌。
锌是婴幼儿身体和智力发育的重要营养素。
因此，
婴幼儿和正在哺乳期的母亲应禁食或少食味精。
另外，日本研究人员认为，长期过量食用味
精可能导致视网膜变薄、视力下降，甚至失明。
大量谷氨酸令心脏操作减缓，令心脏收缩
幅度增加，令冠状脉管受压缩。
很大量的谷氨酸会令心脏停止活动。
1.2味精的用途
2
食品工业：
增鲜味调料。
每年我过的味精出口量不足年产量的1%，绝大部分都在国内
市场上消化。
随着人们生活水平的提高，味精的需求量会越来越大。
医药工业：
辅助治疗肝病，增强记忆，安定情绪等。
制造工业：
化妆品，高级人造革
等。
2发酵工厂工艺设计任务书
2.1生产方法
味精的生产方法：
发酵法
2.2指标与数据
2.2.1工艺技术指标及基础数据
生产天数：
330天／年
淀粉糖转化率：
98.5％
原料淀粉含量：
80％
发酵谷氨酸产率：
10
％
糖酸转化率：
60％
氨酸提取收率：
95％
味精对谷氨酸的精制收率：
124％
发酵醪初糖浓度：
13％（W／V）
流加糖浓度：
40％（kg／L）
发酵周期：
40小时
发酵罐填充系数：
85％
产品纯度：
99％
种子罐填充系数：
85％
接种量：
5％
通气速率：
0.1-0.18vvm
发酵辅助设备用气量取发酵罐
10％
其它工段用气量及管路损失用气量为发酵罐
15％
谷氨酸发酵高峰产生发酵热：
53341KJ/M3.h
淀粉液化工艺参数：
淀粉乳浓度：
28.6％
喷射器出口温度：
105℃
工业淀粉规格：
80％a－淀粉酶加酶量（
10u/g）:
0.5
L/T
层流罐维持温度：
95℃a－淀粉酶：
20000u/ml
液化时间：
1.5h
液化pH值：
6.2
CaCl
2流加率：
0.1
％
浆料初温：
20℃
淀粉质比热容：
1.55KJ/Kg.K
加热蒸汽：
0.3Mpa
灭酶温度：
120℃（上升温度时间
20min）
淀粉：
水＝1：
2.5
糖化工艺参数：
糖化pH值：
4.3
糖化酶规格：
10万u/ml
糖化温度：
60℃
加酶量：
（160u/g
）：
1.6L/T
淀粉
糖化时间：
25h
灭酶温度：
80℃
时间20min
发酵培养基（W/V）：
水解糖：
17％，液氨：
2％；K2HP04：
O.15%；MgS04·7H2O0.06％；
MnS042mg/L;消泡剂：
0.04％
种子培养基（W/V）：
水解糖：
4％，液氨0.24%;玉米浆：
l.5%，
MgS04·7H2O0.04％，K2HP04：
0.1％，MnS042mg/L
培养基灭菌：
蒸汽：
0.4MPa灭菌前物料温度：
20℃预热：
75℃
加热：
120℃冷却水：
20℃-45℃
发酵罐灭菌：
蒸汽：
0.2MPa200M3发酵罐重：
34.3t冷却排管：
6t比热容：
3
0.5KJ/Kg.K发酵罐20℃升高到127℃灭菌时间：
1.5h灭菌中其它蒸汽损耗取总汽耗
30％
2.2.2.参考数据及公式
罐体的高径比H/D：
1～2
搅拌桨直径与罐体直径之比Di/D：
1/3～1/2
挡板宽度与罐体直径之比Wb/D：
1/8～1/12（4块挡板）
最下层搅拌桨高度与罐体直径之比：
0.8～1.0
相邻两层搅拌桨距离与搅拌桨直径之比：
1～2.5
2.3设计任务
本设计是年产量为20000吨的纯度为99﹪味精厂，重点是产品的物料衡算、热量衡算，
同时工艺流程及设备选型等设计。
本设计的重点车间为糖化车间，重点设备为发酵设备
2.4设计要求
1）根据设计内容书写设计说明书（以《发酵工程工艺设计概论》P254车间初步设计说
明书的编写要求书写）。
查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与论证。
2）工艺计算：
全厂的物料衡算；能量衡算；水平衡计算；
3）发酵车间设备的选型计算：
包括设备的容量，数量，主要的外形尺寸。
4）对发酵设备进行详细化工计算与设计，完成图纸两张（A3号图纸）：
工厂总平面布置
图，全厂工艺流程草图（初步设计阶段），车间设备布置图，发酵设备总装图。
3厂址地址选择方案
我们组一开始选择了江津区的珞璜镇工业园区、
大学城的白泥堂、巴南的王家沟这三个
厂址，最后选择了珞璜镇的工业园区。
首先这个地方地理位置恰当，交通方便，
园区位于重
庆一环高速和二环高速公路之间，距重庆核心区约
35km（B区距重庆主城商务中心仅约28
公里），是重庆南部经济发达圈的重要板块和江津东部连接重庆主城的核心经济带，既可快
速服务重庆主城，又可迅速通达华中、西南地区，
辐射能力突出。
园区具备通达全国各地的
公路、水路、铁路立体交通网络，可快速辐射重庆及周边的四川、
贵州、云南、湖北、湖南、
江西、陕西、广西、西藏、宁夏、青海等
12个地区，服务近5亿人口的巨大市场。
产业园
内有重庆绕城高速公路出口
2个，可快捷到达主城各区，并可迅速进入成渝高速、渝黔高速、
渝滇高速、渝湘高速。
园内有
2个火车站，1条铁路专线，产品经渝黔铁路、成渝铁路，运
输便捷，成本低廉。
园内已建有
2个国家级深水港口，可在园内直接报关、商检。
由于交通
4
方便，运送原材料也比较方便，靠近长江，所以水资源也是比较丰富的，供热供电也会比较
方便，总体经济效益比较高。
3.1总平面设计思路
根据对车间总体设计的基本要求，本次设计厂区设为以下几个厂区的划分:
主生产区、
生产辅助区、行政区以及生活区。
其中主生产区的厂房规划可依据生产流程的设计分为制种车间、糖化车间、发酵车间以
及纯化车间，此外为配合主生产区各个厂房的正常运行，我们还辅助设计了变电室、动力车
间、锅炉房等。
辅助生产区位于主生产区的后方和左右两侧，包括原材料的储存、成品的放置、贮水池、
总变电站、污水处理站、车库等辅助主生产区域运作的相关厂区。
行政管理和后勤部门主要位于厂前区，周围有良好的绿化设施。
生活区位于行政区的东北方，远离厂区，可以在一定程度上阻隔厂区生产的噪声以及空气的不良影响。
此外，工厂的西南方留有一定面积的开发预留地，为日后工厂的规划留有继续成长的空
间。
4总平面设计（另附图纸）
5
5生产工艺流程
菌种
斜面培养
摇瓶扩
大培养
种子罐扩大
培养
原料
预处理
水解
过滤
淀粉水解
糖
配料
发酵
等电点调节
沉淀
离心
空气
空气压缩
机
冷却
气液分离
过滤除菌
除铁
过滤
脱色
浓缩结晶
离心
小结晶
大结
晶
干燥干燥
拌盐粉碎过滤
粉状味精成品味精
粗谷氨酸粗谷氨酸
中和制味精
溶解
母液
离子交换处理
粗谷氨酸溶液
味精生产总工艺流程图
6
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。
与这四
个工艺阶段相对应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。
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，通过供水管路输送到各个生产需求部位。
味精的生产方法主要有三种，水解提取法、合成法、发酵法。
综合比较选择发酵法为我们的生产法，理由如下：
该方法原料来源广阔，可利用各种淀粉或野生物淀粉、甘蔗、糖蜜、甜菜糖蜜、石油化工产品醋酸、乙醇等。
而且设备一般，腐蚀性低，劳动强度小，可自动化、连续化生产、收率高、成本比水解法低30～50%等优点。
5.1淀粉的糖化
5.1.1原料的预处理
此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，以便提高原料的利用率，同时去除固体杂质，防止机器磨损。
用于除杂的设备为筛选机，常用的是振动筛和转筒筛，中振动筛结构较为简单，使用方便。
用于原料粉碎的设备除盘磨机外，还有锤式粉碎机和辊式粉碎机。
盘磨机广泛用于磨
碎大米、玉米、豆类等物料，而锤式粉碎机应用于薯干等脆性原料的中碎和细碎作用，辊式
粉碎机主要用于粒状物料的中碎和细碎。
（
5.1.2
淀粉水解制备
在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，
所制得的糖液称为淀粉水解
糖。
由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，
因而必须将淀粉水解为葡萄糖，
才
能供发酵使用。
目前国内许多味精厂采用双酶法制糖工艺。
5.2种子扩大培养及谷氨酸发酵
水解糖
预
连
维
冷
灭
无
过
压
空
热
销
持
却
菌
菌
滤
缩
气
器
塔
罐
器
培
空
除
机
养
气
菌
器
成
尿素（或液氮）
灭菌
发
熟
等
分
母液
酵
发
电
离
消泡剂
灭菌
罐
酵
点
机
谷氨酸
液
罐
种子扩大培养为保证谷氨酸发酵过程所需的大量种子，发酵车间内设置有种子站，完成
7
生产菌种的扩大培养任务。
从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级
种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种
子。
谷氨酸发酵开始前，首先必须配制发酵培养基，并对其作高温短时灭菌处理。
用于灭
菌的工艺除采用连消塔—维持罐一喷淋冷却系统外，还可采用喷射加热器—维持管—真空冷
却系统或薄板换热器灭菌系统。
但由于糖液粘度较大，流动性差，容易将维持管堵塞，同时真空冷却器及薄板加热器的加工制造成本较高，因而应用较少。
发酵设备，国内味精厂大多采用机械搅拌通风通用式发酵罐，罐体大小在50m3到200m3
之间。
对于发酵过程采用人工控制，检测仪表不能及时反映罐内参数变化，因而发酵进程表
现出波动性，产酸率不稳定。
由于谷氨酸发酵为通风发酵过程，需供给无菌空气，所以发酵车间还有一套空气过滤除
菌及供给系统。
首先由高空采气塔采集高空洁净空气，经空气压缩机压缩后导入冷凝器、油
水分离器两级处理，再送入贮气罐，进而经焦炭、瓷环填充的主过滤器和纤维分过滤器除菌
后，送至发酵罐使用。
在北方地区由于空气湿度小、温度低，还可采用空气压缩、冷却过滤流程，省去一级冷却设备。
5.3谷氨酸的提取
谷氨酸的提取一般采用等电点—离子交换法，国内有些味精厂还采用等电点—锌盐法、盐酸水解—等电点法及离子交换膜电渗析法提取谷氨酸。
但存在废水污染大，生产成本高，
技术难度大等问题，应用上受到限制.
5.4精制
精制车间加工的谷氨酸产品为谷氨酸单钠，即味精。
粗品经提纯、加工、包装，得到成
品。
味精中和液的脱色过程，除使用碳柱外，还可使用离子交换柱，利用离子交换树脂的吸附色素。
味精的干燥过程，国内许多厂家还采用箱式烘房干燥，设备简单，投资低，但操作
条件差，生产效率低，不适应大规模生产的要求。
也有的厂家使用气流干燥技术，生产量大，干燥速度快，干燥时间短，但干燥过程对味精光泽和外形有影响，同时厂房建筑要求较高，这样均不如振动式干燥床应用效果好。
6物料衡算及其设备选型
6.1物料数据
首先计算生产
1000kg纯度为100%的味精需耗用的原辅材料及其他物料量.
谷氨酸发酵工艺技术指标
指标名称
单位
指标数
指标名称
单位
指标数
生产规模
t/a
20000
发酵初糖
%
130
生产方法
淀粉糖化转化率
%
98.5
年生产天数
d/a
330
%
产品日产量
t/a
80
糖酸转化率
%
60
产品质量
纯度99%
升级会员 