年产25万吨味精生产工艺设计文档格式.docx
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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
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）:
0.5L/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：
6.2CaCl2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）：
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：
0.2MPa200M3发酵罐重：
34.3t冷却排管：
6t比热容：
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生产工艺流程
味精生产总工艺流程图
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
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
80
糖酸转化率
60
产品质量
纯度99%
麸酸谷氨酸含量
90
倒罐率
1.0
谷氨酸提取率
95
发酵周期
h
40
味精对谷氨酸产率
124
（1）发酵液量
V1=1000÷
（170×
60%×
95%×
99%×
124%）
=8.40（
）
式中170—发酵培养基初唐浓度
60%—糖酸转化率
95%—谷氨酸提取率
99%—除去倒罐率1%后的发酵成功率
124%—味精对谷氨酸的精制产率
（2）发酵液配置需水解糖量
G1=V1×
170=1428（kg）
（3）二级种液量
V2=5%V1=0.421（
（4）二级种子培养液所需水解糖量
G2=40V2=16.84（kg）
式中40—二级种液含糖量
（5）生产1000kg味精需水解糖总量为：
G=G1+G2=1446.54（kg）
（6）耗用淀粉原料量
理论上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，理论上耗用淀粉量为：
G淀粉=1446.54÷
（80%×
98.5%×
111%）=1705.746（kg）
式中80%—淀粉原料含纯淀粉量
95%—淀粉糖化转化率
（7）尿素耗用量
二级种液耗尿素量为2.4V2=1.011（kg）
发酵培养基耗尿素为20V1=168（kg）
总的量169.011（kg）
（8）种子培养基玉米浆量为15V2=6.315（kg）
（9）K2HPO4耗量1.5V1+1V2=13.036（kg）
（10）MgSO4·
7H2O耗量0.6V1+0.4V2=5.215（kg）
（11）MnSO4耗量0.002（V1+V2）=0.0176（kg）
（12）消泡剂耗用量0.4V1=3.36（kg）
（13）发酵液谷氨酸用量G1×
60%（1-1%）=848.23（kg）
（14）实际生产的谷氨酸
其中谷氨酸的提取率为80%
848.23×
95%=806.78（kg）
20000t/a味精厂发酵车间的物料衡算表
物料名称
生产1t味精的物料量
20000t/a味精生产的物料量
每日物料量
发酵液（
8.4
168000
509.09
二级种液（
0.42
8400
25.45
发酵水解用糖（kg）
1428
86545.45
二级种子水解用糖（kg）
16.84
336800
1020.61
水解糖总量（kg）
1446.54
87669.09
淀粉（kg）
1705.75
103.38
尿素（kg）
169.21
10255.15
玉米浆（kg）
6.32
126400
383.03
K2HPO4（kg）
13.04
260800
790.30
MgSO4·
7H2O（kg）
5.22
104400
316.36
MnSO4（kg）
0.02
400
1.21
消泡剂（kg）
3.36
67200
203.64
谷氨酸（kg）
806.78
48895.76
（3）发酵液量
（4）发酵液配置需水解糖量
（5）二级种液量
（6）二级种子培养液所需水解糖量
（6）生产1000kg味精需水解糖总量为：
（7）耗用淀粉原料量
（8）尿素耗用量
（15）种子培养基玉米浆量为15V2=6.315（kg）
（16）K2HPO4耗量1.5V1+1V2=13.036（kg）
（17）MgSO4·
（18）MnSO4耗量0.002（V1+V2）=0.0176（kg）
（19）消泡剂耗用量0.4V1=3.36（kg）
（20）发酵液谷氨酸用量G1×
（21）实际生产的谷氨酸
6.2热量衡算
6.2.1液化工序热量衡算
（1）液化加热蒸汽量
加热蒸汽消耗量（D），可按下式计算
式中
G—淀粉浆量（kg/h）
C—淀粉浆比热容[KJ/（kg·
°
C）]
t1—浆料初温（20＋273=293K）
t2—液化温度（90＋273=363K）
I—加热蒸汽焓2730KJ/kg（0.3mPa表压）
λ—加热蒸汽凝结水的焓，在363K时为377KJ/kg
①淀粉浆量G：
根据物料衡算，日投工业淀粉103t，连续液化103/24=4.29（t/h），加为水1：
2.5，粉浆量为4.29×
1000×
3.5=15015（kg/h）
②粉浆比热C可按下式计算：
C=C0+C水
式中：
C0—淀粉质比热容，取1.55KJ/Kg.K
X—粉浆干物质含量
24.57%.
C水—水的比热容，4.18
KJ/（kg·
C）
C=1.55+4.18=3.53
③蒸汽用量：
D=15015×
3.53×
（90-20）/（2738+377）=1191.07（kg/h）
（2）灭酶用蒸汽量：
灭酶时将液化液由90°
C加热至120°
C，在100°
C时的λ为419kj/kg
D灭=15015×
（100-90）/（2730+419）=168.31（kg/h）
要求在20min内使液化液由90°
C升温至100°
C，则蒸汽高峰量为：
168.31×
60/20=504.93（kg/h）
以上两项合计，平均量1191.07+168.31=1359.38（kg/h）=1.4（t/h）
每日用量1.4×
24=33.6（t/d）
高峰量1191.07+504.93=1696（kg/h）
6.2.2连续灭菌和发酵工序热量衡算
（1）培养液连续灭菌用蒸汽量
发酵罐200m3装料系数0.75，每罐产100%MSG量：
200×
0.75×
3%×
85%×
97%×
1.272=11.27（t）
发酵操作时间48h（其中发酵时间38h）需发酵罐台数6台。
灭菌加热过程中用0.4mPa（表压）I=2743
KJ/kg，使用板式换热器将物料由20°
C预热至75°
C，再加热至120°
C，冷却水由20°
C升到45°
C。
每罐灭菌时间3h，输料流量0.3（t/h）。
消毒灭菌用蒸汽量（D）：
D=3212（kg/h）=3.2（t/h）
每天用蒸汽量：
3.2×
3×
=28.8（t/d）
高峰用蒸汽量：
3.2t/h
平均量：
28.8/24=1.2（t/h）
6.3水衡算
6.3.1糖化工序用水量
⑴
配料用水量：
日投工业淀粉181.88t，加水比1:
2.5，用水量为：
102.12×
2.5=456（t/d），因连续生产，平均水量=高峰水量=255.3/24=18.95（t/h）（新鲜水）
⑵
液化液冷却用水量：
平均量=高峰量=544.6/24=22.7t/h
⑶
糖化冷却水用量（使用二次水）：
每日冷却用水量：
595t/d，平均量：
24.78t/h，高峰水量：
91.5t/h
6.2连续灭菌工序用水量
配料用水：
糖液含糖24%，加水配成19%糖液354.3t
181.3×
（1-19%/24%）=37.8（t）
每日投料按7罐次进行计算，需水量
37.8×
7=264.6（t/d）
246.6/24=11.025（t/d）要求在0.5h内加入73.8t的水，所以高峰量：
1/0.5=76（t/d）
冷却用水量（使用二次水）：
高峰量：
103t/h，每日用量：
1545
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