年产3000吨谷氨酸厂的生产设计毕业设计Word文件下载.docx

年产3000吨谷氨酸厂的生产设计毕业设计Word文件下载.docx

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1.2.1设计工作要围绕现代化建设这个中心，为这个中心服务。

首先要有加速社会主义四个现代化早日实现的明确的指导思想，做到精心设计，投资省，技术新，质量好，效益快，回收期短，使设计工作符合社会主义经济建设的总原则。

1.2.2设计工作必须认真进行调查研究。

要学会查阅文献，收集设计必需的技术基础资料，加强技术经济的分析工作，深入调查，与同类型厂先进技术经济指标作比较，要善于从实际出发去分析研究问题。

设计的技术经济指标以达到或超过国内同类型工厂生产实际平均先进水平以宜。

1.2.3要解放思想，积极采用新技术，力求设计在技术上具有现实性和先进性，在经济上

具有合理性，并根据设备和控制系统在资金和供货可能情况下，尽可能提高劳动生产率，逐步实现机械化，自动化。

1.2.4设计必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性的独特性相结合的原则，不能千厂一貌。

工厂生产规模，产品品种的确定，要适应国民经济的需要，要考虑资金来源，建厂地点，时间，三废综合利用等条件，并适当保留发展余地。

1.2.5发酵工厂设计还应考虑微生物发酵的独特要求，既要注意到周围环境（包括空气

、水源）的清洁卫生，又要注意到工厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。

1.2.6设计工作必须加强计划性，各阶段工作要有明确的进度。

1.3设计任务及主要内容

设计工作的基本任务是要作出体现国家有关方针政策，切合实际，安全适用，技术先进，经济效益好的设计，为我国社会主义现代化服务。

设计的主要内容如下：

1.3.1设计文件

设计文件主要解决所有生产技术经济问题，对以下问题重点说明：

1.3.1.1设计依据及设计范围。

1.3.1.2设计指导思想、建设规模和产品方案。

1.3.1.3生产方法及工艺流程的比较、选择的阐述。

1.3.1.4主要生产技术经济指标的生产定额。

1.3.1.5主要设备的选型及计算。

1.3.1.6车间的问题及解决问题的建议。

1.3.2设计图纸

1.3.2.1生产流程图。

1.3.2.2车间设备布置图，比例采用1∶100。

1.3.2.3主要生产设备的发动机一览表。

1.3.2.4主要材料估算表等。

1.4设计的生产规模及产品质量指标

1.4.1年产3000吨95%的谷氨酸

2.工艺部分

工艺流程设计在整个工艺设计中最先开始，但随着工艺及其他专业设计的展开，通常需要对初步的工艺流程设计进行局部修改，所以几乎最后才完成。

其主要任务包括两个方面：

其一是确定由原料到成品的各个生产过程及顺序，即说明生产过程中物料的能量发生的变化及流向，应用了哪些生物反应或化工过程及设备。

其二是绘制工艺流程图。

2.1.1工艺流程设计原则

工艺路线的选择是发酵工厂设计的关键步骤，一般要求对可选择的各种生产方法进行全面的比较分析，从中选择技术先进、经济合理的工艺路线，以保证项目投产后能达到高产、低耗、优质和安全运转。

进行工艺流程设计，必须考虑以下几项原则：

2.1.1.1保证产品质量符合国家标准，外销产品还必须满足销售地区的质量要求。

2.1.1.2尽量采用成熟、先进的技术的设备。

努力提高原料利用率，提高劳动生产率，降低水、电、汽及其他能量消耗，降低生产成本，使工厂建成后能迅速投产，在短期内达到设计生产能力产品质量要求，并做到生产稳定、安全、可靠。

2.1.1.3尽量减少三废排放量，有完善的三废治理措施，以减少可消除对环境的污染，并做好三废的回收和综合利用。

2.1.1.4确保安全生产，以保证人身和设备的安全。

2.1.1.5生产过程尽量采用机械化的自动化，实现稳定、高产。

2.1.2各阶段工艺方案及论证

2.1.2.1糖化工段

本设计采用双酶法制糖工艺。

它是用淀粉酶和糖化两种酶将淀粉转化为葡萄糖的工艺，可分为两个过程：

第一是液化过程，即利用α-淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖，使蛋白质分离。

第二是糖化过程，即利用糖化酶将液化了的糊精及低聚糖进一步水解转化为葡萄糖。

2.1.2.1.1工艺方案论证：

根据原料淀粉的性质及采用的水解液催化剂不同，水解淀粉为葡萄糖的方法有下列三种：

⑴酸解法：

是一种常用的也是传统的水解方法。

它是利用无机酸为催化剂，在高温高压下，将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。

该法具有工艺简单，水解时间短，生产效率高，设备周转快的优点。

缺点是在水解过程中副反应生产的副产物多，影响糖液纯度，使淀粉转化率降低。

⑵酶酸法：

酶酸法工艺主要是将淀粉乳先用а–淀粉酶液化，然后用酸水解成葡萄糖的工艺。

该法适用于大米或粗淀粉原料，可省去大米或粗淀粉原料加工成精制淀粉的生产过程，避免淀粉在加工过程中的大量流失，与加工成精制淀粉比较，一般可提高原料利用率15％

左右。

⑶酶解法：

它是通过淀粉酶液化和糖化酶糖化将淀粉转化为葡萄糖的工艺。

与其他方法比较，具有较高的优越性，主要表现在以下几个方面：

Ⅰ由于酶具有较高的专一性，淀粉水解的副产物少，因而水解糖液纯度高，DE值可达98﹪以上，使糖液得到充分利用。

"

淀粉水解是在酶的作用下进行的酶解反应，条件较温和，因而不需耐高温、高压、耐酸的设备。

Ⅲ可以在较高的淀粉浓度下水解，水解糖液的还原糖含量可达到30﹪以上。

Ⅳ酶解法用20～30Be淀粉乳，而且可用粗淀粉原料。

由于酶制剂中菌体细胞的自溶，使糖液营养丰富，可以简化发酵培养基，少加甚至不加生物素，有处于糖液的充分利用。

Ⅴ双酶法制得的糖液颜色浅，较纯净，无苦味，质量高，有利于糖液的充分利用。

Ⅵ双酶法工艺同样适用于大米或粗淀粉原料，可以避免淀粉在加工过程中的大量流失，减少粮食消耗。

各种糖化方法的比较:

发现采用不同的水解制糖工艺，各有其优点及存在问题。

本设计从水解糖液的质量及降低粮耗，提高原料利用率方面来考虑，选择双酶法淀粉水解工艺。

2.1.2.2发酵工段：

本设计选用一次高中糖发酵工艺。

该工艺有利于提高谷氨酸产量和设备利用率，也有利于节约原材料与能源消耗。

但是，由于初糖浓度高，环境渗透压高，发酵周期相对较长，故应首先选育耐高糖、耐高渗透压的优良菌种。

另外，国内比较先进的工艺是采用亚适量生物素流加糖发酵工艺。

该工艺提高了产酸与设备利用率，经济效益明显。

国外普遍采用的是高生物素添加青霉素，流加糖发酵工艺，与生物素亚适量工艺比较，具有产酸速度快、产酸高、转化率高、发酵周期短、设备利用率高等优点。

但这两种工艺在国内并不成熟，可借鉴的经验不多，故仍采用一次高中糖发酵工艺。

2.1.2.3提取工段

本设计采用等电点-离子交换法提取谷氨酸。

该工艺是在经等电点提取谷氨酸后，将母液通过离子交换柱，双柱串联吸附，洗脱回收，使洗脱所得的高流分与发酵液合并，进行等电点提取。

这样既可避免等电点收率低，又可减少树脂用量，还可以获得较高的提取收率，即提取收率可达90％以上。

2.1.3工艺流程

2.1.3.1全厂工艺流程

2.1.3.2各工段工艺流程：

2.1.3.2.1糖化工段：

淀粉→溶解→调浆→液化→灭酶→调pH值→加糖化酶→保温糖化→灭酶→过滤→糖液

2.1.3.2.2发酵工段：

糖化液→过滤→配料→连续灭菌→发酵罐→夹层进汽（90℃）→三路进汽106℃，保压5min

降温到34℃→接种（35h）→放罐

种子培养流程：

二级种子→种子罐→夹层进汽（90℃）→三路进汽（115℃），保压7min→降温（33℃）接种（6–7h）→二级种子成熟→发酵罐

2.1.3.2.3提取工段

2.1.4主要工艺条件及论证

2.1.4.1糖化工段：

2.1.4.1.1操作工艺条件

一般糖化酶加入量通常为100单位/g干淀粉，本设计加糖化酶为淀粉乳0.043％，糖化时的pH值控制在4.5左右，糖化开始搅拌15min，然后静置保温，保持反应温度45℃，糖化时间一般在24h左右。

糖液的还原糖含量可达30％左右，DE值可达到96％以上。

糖化结束，升温到100℃，保持5min，以灭酶。

2.1.4.1.2酶的选择及用量与淀粉乳浓度、糖化时间、温度、pH值之间相互关系

不同来源的葡萄糖淀粉酶对糖化时温度和pH值方面的要求存在差别。

根据酶的特性，尽量选用较高的温度糖化。

这样糖化速度加快，也可减少杂菌感染的可能性，采用较低的pH值，可使糖化液颜色变浅。

糖化酶制剂用量，决定于酶活力高低，酶活力高，则用量少，液化液浓度高，加酶量少，液化浓度高，加酶量要多。

糖化初期，糖化进行速度快，葡萄糖值不断增加，迅速达到95％，以后的糖化速度较慢，达到一定时间后，葡萄糖值不再上升，接着就稍有下降。

因此，当葡萄糖值达到最高时，应当停止酶反应（可加热100℃，5min灭酶），否则葡萄糖值由于

葡萄糖经α-1‚6键起复合反应而降低，复合反应发生的程度与酶的浓度及底物浓度有关，提高酶的浓度，将加快糖化速度，缩短糖化时间，最终葡萄糖值也高。

但酶浓度过高，反而能促进复合反应的发生，导致葡萄糖值降低。

液化浓度大，也使复合反应增加，影响葡萄糖的得率。

因此，在糖化操作中，必须控制好淀粉浓度和糖化酶用量，两者都不宜过高，以限制复合反应进行，来保证糖液的质量。

2.1.4.2发酵工段

2.1.4.2.1温度

谷氨酸生产菌的最适生产温度为30-34℃，产生谷氨酸的最适温度为34-38℃。

在谷氨酸发酵前期长菌阶段应采用与种子扩大培养时相应的温度，以满足菌体生产最适温度；

若温度过高，菌体容易衰老，生产上常出现前劲大后劲小，后期产酸缓慢，菌体衰老自溶、周期长、产酸低，并影响提取；

若前期温度过低，则菌体繁殖缓慢，周期长，必要时可补加玉米浆，以促进生物生长。

一般控制在发酵开始的温度上，每隔5-6h长1℃即可。

2.1.4.2.2pH值

pH值对微生物的生长和代谢产物的形成都有很大影响。

不同种类的微生物的pH值的要求不同。

谷氨酸生产菌的最适pH值，因菌株而异，一般为pH值6.5-8.0。

谷氨酸生产菌在中性和微碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下形成谷酰胺和N-乙酰谷酰胺。

谷氨酸在不同阶段对pH值的要求不同。

发酵前期，幼龄菌对氮的利用率高，pH值变化大。

发酵前期pH值偏低，菌体生长旺盛，消耗营养成分快，菌体转入正常代谢，繁殖菌体而不产谷氨酸。

如果pH值过高，抑制菌体生长，糖代谢缓慢，发酵时间延长。

故谷酸发酵在正常情况下，为了保证足够的氮源，满足谷氨酸合成需要，发酵前