年产3万吨谷氨酸钠味精糖化工段设计.docx

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年产3万吨谷氨酸钠味精糖化工段设计

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二〇一一年六月

摘要

谷氨酸是利用微生物发酵生产的一个具有代表性的产品，生产工艺涉及种子培养、发酵、提取、脱色、离心和干燥等重要的单元操作和工程概念。

通过对谷氨酸车间的工艺设计，可以加强对自己对所学知识的综合利能力。

通过本毕业设计训练，可以提高自己理论联系实际的能力和工程设计方面的能力。

本设计是以精制淀粉（纯度为86%）为原料进行设计，使用一次喷射双酶法为糖化工艺，以年实际工作日300天计算，日产味精90吨。

对全厂物料、热量就行衡算，对糖化工段的罐体如调浆罐、储浆罐、维持罐、层流罐、糖化罐、储糖罐以及一些标准设备如液化喷射器、板框过滤机、板式换热器和泵等进行了详细计算，以确定它们的参数，便于设备布置图的绘制。

关键词：

谷氨酸钠；糖化；工艺计算

Abstract

Glutamateisproducedbymicrobialfermentationofarepresentativeoftheproducts,productionprocessesinvolvedinseedculture,fermentation,extraction,bleaching,centrifugationanddryingunitoperationsandotherimportantengineeringconcepts.Throughtheworkshopprocessdesignglutamate,canenhancetheirknowledgeofthecomprehensiveprofitability.Graduatetrainingthroughthedesign,canimprovetheirabilitytointegratetheorywithpracticeandengineeringdesigncapabilities.

Thedesignisbasedonrefinedstarch（86%purity）asrawmaterialsforthedesign,theuseofajetoftwoenzymesforthesaccharificationprocess,theactualworkingdaysto300dayscalculatedat90tonsofmonosodiumglutamateproduction.Thewholeplantmaterial,thethelineforsugarchemicalsegment,suchasmixingtankstank,slurrystoragetank,themaintenancetank,laminarflowtank,saccharificationtanks,storagesugarandsomestandardequipmentsuchasliquidjet,framefilter,plate,todeterminetheirparameters,tofacilitatethedrawingofequipmentlayout.

Keywords:

glutamate;saccharification;processcalculation

引言1

第一章生产工艺2

1.1味精简介2

1.2设计方案的确定2

1.2.1糖化方法的选择论证2

1.2.2液化工艺条件的论证3

1.3糖化工艺流程4

1.4糖化工艺技术要点5

1.4.1调浆配料5

1.4.2喷射液化5

1.4.3糖化5

1.4.4过滤5

1.4.5贮存5

第二章全厂物料衡算6

2.1生产能力6

2.2计算指标6

2.3总物料衡算6

2.3.1商品淀粉用量6

2.3.2糖化液量7

2.3.3产谷氨酸量7

2.3.4衡算结果汇总7

2.4糖化工段物料衡算7

2.4.1淀粉浆量及加水量8

2.4.2液化酶量8

2.4.3CaCl2量8

2.4.4糖化酶量8

2.4.5糖液产量8

2.4.6过滤糖渣量8

2.4.7生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量8

2.4.8衡算结果汇总8

2.5配料、连续灭菌和发酵工段物料衡算9

2.5.1发酵培养基和用糖量9

2.5.2发酵配料10

2.5.3配料用水10

2.5.4接种量10

2.5.5连续灭菌过程进入的蒸汽及补水量11

2.5.6发酵过程中加入99%液氨量11

2.5.7加消泡剂量11

2.5.8发酵生化反应过程所产生的水分11

2.5.9发酵过程从排风带走的水分11

2.5.10发酵过程化验取样、放罐残留及其他损失12

2.5.11发酵终止时的数量12

2.5.12衡算结果汇总13

2.6中和等电工段物料衡算13

2.6.1发酵液数量13

2.6.2高流量13

2.6.3硫酸用量14

2.6.4等电液数量14

2.6.5谷氨酸产量14

2.6.6加水量14

2.6.7洗水量14

2.6.8母液（上清液）数量14

2.6.9物料衡算汇总14

2.7离交工段物料衡算15

2.7.1母液调pH用硫酸量15

2.7.2母液数量15

2.7.3调高流用硫酸量15

2.7.4洗脱液用99%液氨数量15

2.7.5高流量15

2.7.6排出废液量15

2.7.7配洗脱液用水量15

2.7.8物料衡算汇总16

2.8中和脱色工段物料衡算16

2.8.1谷氨酸数量16

2.8.2离子膜碱用量16

2.8.3粉末活性炭用量16

2.8.4中和脱色液数量17

2.8.5废碳渣数量17

2.8.6用水量17

2.8.7物料衡算汇总17

2.9精制（结晶）工段物料衡算18

2.9.1中和脱色液数量18

2.9.2产MSG量18

2.9.3产母液量18

2.9.4蒸发结晶过程加水18

2.9.5MSG分离调水洗水量18

2.9.6结晶过程蒸发水分18

2.9.7物料衡算汇总18

第三章全厂热量衡算19

3.1液化工段热量衡算19

3.1.1液化加热耗蒸汽量19

3.1.2液化液冷却耗水量20

3.2糖化工段热量衡算20

3.3连续灭菌、发酵工段热量衡算20

3.3.1培养液连续灭菌用蒸汽量20

3.3.2培养液冷却用水量21

3.3.3发酵罐空罐灭菌蒸汽用量21

3.3.4发酵过程产生的热量及冷却用水量22

3.4提取工段冷量衡算23

3.5精制（结晶）工段热量衡算23

3.5.1热平衡与计算加热蒸汽量23

3.5.2二次蒸汽冷凝所消耗循环冷却水量25

3.6味精工段热量衡算25

3.6.1干燥时需蒸发水量25

3.6.2味精干燥过程所需热量26

3.6.3味精干燥过程需空气量26

3.6.4味精干燥过程耗用蒸汽量26

3.7制冷机耗蒸汽量27

3.8热量衡算汇总27

第四章糖化工段设备选型28

4.1糖化设备28

4.1.1调浆罐28

4.1.2储浆罐29

4.1.3连续液化喷射器29

4.1.4维持罐29

4.1.5层流罐30

4.1.6糖化罐30

4.1.7储糖罐31

4.2过滤设备31

4.2.1板框过滤机31

4.3换热设备32

4.3.1板式换热器32

4.4泵33

4.4.1泵Ⅰ33

4.4.2泵Ⅱ34

4.4.3泵Ⅲ34

4.4.4泵Ⅳ35

4.4.5泵Ⅴ36

4.5设备选型汇总37

结论38

参考文献39

引言

味精又称谷氨酸一钠，其基本成分为L-谷氨酸，具有强烈的肉类鲜味。

将其添加在食品中可使食品风味增强，鲜味增加，故被广泛使用。

味精在胃酸作用下生成的谷氨酸，被人体吸收后，参与人体内许多代谢反应，并与其他氨基酸一起共同构成人体的组织蛋白。

谷氨酸能用来预防和治疗肝昏迷，还能促进中枢神经系统的正常活动，对治疗脑震荡和脑神经损伤有一定功效[1]。

我国的味精生产始于1923年，上海天厨味精厂最先用水解法生产。

1932年沈阳开始用脱脂豆粉水解生产味精。

我国从1958年开始谷氨酸生产筛选及其发酵机理的基础性研究，1964年首先在上海进行工业化试生产。

目前国内味精生产已全部用发酵法。

所以，今后菌种，工艺技术和生产规模方面还需加大改革力度，使生产水平再上一个新台阶！

目前，企业生产味精都是以发酵法生产，但每生产1吨味精要排放20～25吨母液，其属于高浓度有机酸性废水，需对母液进行回收，发展高效提取工艺，提高谷氨酸提取率和降低工艺用水，减少废水排放量，实现味精的清洁生产，在发展工业经济的同时走上可持续发展的文明道路，这样，我国的味精工业不但真正收到经济效益和环境效益的共同丰收，而且也会减轻政府对行业的管理负担，形成多种因素和谐统一，走上良性运行可持续发展的健康道路。

第一章生产工艺

1.1味精简介

结构式：

HOOC-CH2-CH2-CH-COONa·H2O

︱

NH2

分子式：

NaC5H8O4N·H2O，分子量：

187.13

味精于1909年被日本味之素（味の素）公司所发现并申请专利。

纯的味精外观为一种白色晶体状粉末。

当味精溶于水（或唾液）时，它会迅速电离为自由的钠离子和谷氨酸盐离子（谷氨酸盐离子是谷氨酸的阴离子，谷氨酸则是一种天然氨基酸）。

要注意的是如果在100℃以上的高温中使用味精，经科学家证明，味精在100℃时加热半小时，只有0.3％的谷氨酸钠生成焦谷氨酸钠，对人体影响甚微。

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。

所以要适当使用和存放。

味精不仅应用于食品行业，还被广泛应用于医药、工业、农业等方面。

味精2004年的全球市场约为170万吨，预计2010年将增长到210万吨。

我国是味精生产大国，2003年中国味精产量118.9万吨，占世界53%，2006年产量136万吨，居世界第一[2]。

味精曾一度被怀疑是不可安全食用的增鲜调味品[3]。

1973年FAOWHO食品添加剂专家联合组织一度规定，味精的ADI值0mg~120mg，即摄入量每天每千克人体体重不得超过120mg。

但国际上许多权威机构都做过味精的各种毒理试验，到目前为止，还未发现味精在正常使用范围内对人体有任何危害的依据，即证明食用味精是安全的。

[4]

1.2设计方案的确定

1.2.1糖化方法的选择论证

糖化工段主要有酸解法、酶酸法、双酶法这三种方法。

酸解法是传统的制糖方法，它是利用无机酸为催化剂，在高温高压条件下，将淀粉转化为葡萄糖。

酶酸法是将淀粉乳先用α-淀粉酶液化，然后用酸水解成葡萄糖。

双酶法是通过淀粉酶液化和糖化酶糖化将淀粉转化为葡萄糖。

三种糖化工艺，各有其优缺点。

从糖液质量、收得率、耗能以及对粗淀粉原料的适应情况看，双酶法最佳、酶酸法次之、酸解法最差。

但双酶法生产周期长，糖化设备较庞大。

从糖浆的黏度来看，