毕业设计年产2万吨味精工艺设计.docx
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毕业设计年产2万吨味精工艺设计
年产2万吨味精工艺设计
XXX
(陕西理工学院化学学院化工专业061班,陕西汉中723001)
指导教师:
XXX
[摘要]:
本设计是年产2万吨味精工艺设计;以玉米淀粉为原料水解生成葡萄糖、利用谷氨酸生产菌进行碳代谢、生物合成谷氨酸、谷氨酸与碱作用生成谷氨酸一钠即味精为主体工艺,进行工艺计算、物料衡算、热量衡算、设备选型,并绘制了等电罐结构图,发酵工序带控制点图,糖化工序图,工厂平面布置图。
[关键词]:
味精;发酵;工艺设计
Annualproductioncapacityof20000tons
ofmonosodiumglutamateprocessdesign
WANGXiao-fei
(Grade06,Class1,MajorofChemicalEngineeringandTechniqueCollegeofChemicalandenvironmentscienceofShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723001,Shaanxi)
Tutor:
LIZhi-zhou
Abstract:
Thedesignisanannualoutputof20,000tonsofmonosodiumglutamateprocessdesign;Tohydrolysisofcornstarchasrawmaterialstogenerateglucose,glutamicacidproducingbacteriatousecarbonmetabolism,biosynthesisofglutamicacid,glutamicacidandalkalitoformasodiumglutamateorMSGisthemainprocess,*forprocesscalculation,materialbalancecalculation,heatbalancecalculation,equipmentselection,andmappedthestructureofisoelectrictank,fermentationprocesseswithcontrolpointmap,thefactoryfloorplan,saccharificationprocessmap.
KeyWords:
MSG,Fermentation,ProcessDesign
1.总论
1.1项目依据
1.1.1课题背景及味精概述
(1)味精生产方法概述
味精生产方法一般有水解法、合成法、从甜菜废糖蜜中提取及发酵法等。
最早的生产方法是蛋白质水解法。
此方法要耗用大量的含蛋白质的粮食,而且原料来源少,价格高,收率较低,生产周期长,浓盐酸耗最大,设备腐蚀严重,劳动强度大,劳动条件差,成本高;但质量好,收率较稳定。
甜菜废糖蜜系综合利用,但原料来源有地区局限性,同时设备庞大,生产工艺复杂,产品是L—型。
目前绝大部分生产方法已用发酵法代替。
合成法优点不用粮食,采用石油废气,但生产过程中需用高压(200大气压)、高温(120℃以上)、有毒(氯氰酸)、易燃(溶剂)。
设备投资大(比发酵法高1倍以上),生产工艺复杂、危险等。
半成品消旋谷氨酸还要进行分割,年产量少于5000t者不经济。
故生产上很少使用。
当今味精生产的主要方法为发酵法,此方法不仅原料来源广阔,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。
因此,发酵法是目前生产味精的主要方法[1]。
(2)味精的性质:
味精即谷氨酸钠,是L-谷氨酸的单钠盐,又称味素,学名α-氨基戊二酸钠,含有一分子的结晶水,分子式为NaC5H8O4N·H2O,分子量为187.13。
分子结构如下:
味精和谷氨酸都有旋光性,有D-型及L-型二种光学异构体。
当D-型与L-型相等时,发生消旋,称为DL-型。
在动植物体中存在的谷氨酸都是L-型,用蛋白质水解法及发酵法生产的谷氨酸钠也都是L-型,而用化学合成法生产的谷氨酸为DL-型。
味精的主要物理性质:
(1)性状味精是无色至白色的柱状晶体或白色的结晶性粉末;
(2)结晶系斜方晶系,柱状八面体。
轴角α=β=γ=90o,轴长a≠b≠c;
(3)密度粒子相对密度1.635,视相对密度0.80~0.83;
(4)溶解度及其他不溶于酒精、乙醚及丙酮等有机溶剂,易溶干水,比重为1.65;熔点为195℃;在120℃以上逐渐失去分子中的结晶水;pH为7.0。
味精的主要化学性质是:
(1)与酸作用,生成谷氨酸或谷氨酸盐酸盐;
(2)与碱作用,生成谷氨酸二钠盐,加酸后又生成单钠盐;
(3)长时间受热会引起分子内失去水生成焦谷氨酸钠;
(4)水溶液中解离。
1.1.2味精产业概况
我国味精生产开始于1923年,至今已有80多年历史。
它经历了创建、转换和发展三个阶段。
上海天厨味精厂最先用水解法生产味精。
之后,1932年沈阳又开始用脱脂豆粕水解生产味精。
但在解放前,我国味精工业像其它工业一样,与国外技术与世隔绝,生产长期落后,濒临破产的状态。
直到1939年我国味精厂才有沈阳、天津和青岛味精厂三大味精生产家。
这些生产家大都以豆粕为原料,工艺采用水解法生产。
以上为创建期。
新中国成立后,味精生产如雨后春笋般的成长。
1958年有关科研单位、院校和企业合作,进行发酵法制谷氨酸的试验研究工作。
1964年上海味精厂和有关科学研究单位协作,开始采用发酵法生产味精。
特别是经过无产阶级文化大革命,味精生产迅速发展。
目前全国大部分省(市)都有了味精生产,1967年全国味精产量为1965年产量的5倍。
在发酵法生产得到了普遍应用后,在生产用菌种、原材料、发酵工艺、回收提取、以及设备和自动控制等技术方面也都有不少改进和发展。
但发展是很不平衡的,距离先进水平还有差距,需要不断地努力。
1970~1980年期间,北京等厂用醋酸原料生产味精,后因设备腐蚀等原因而停产;福建、广东、广西等省部分企业用甘蔗糖蜜生产味精。
此阶段为转换阶段。
我国味精生产自80年代开始进入高速发展阶段。
从量变发展到质变,产量上获得历史性突破。
1992年成为世界味精生产的第一大国,产量达34万t。
2000年我国味精年产量将近100万t,占世界味精年产量的47﹪。
我国味精产量不断增加的同时,生产技术水平也不断得到提高。
据了解,现今我国味精生产的各项技术指标比90年代初有了较大的进步。
味精生产企业实现了集约化经营。
90年代初,我国味精生产企业130家,年产量约30万t。
目前仅50家生产企业的年产量就达100多万t。
河北梅花味精集团年产味精40万t。
河南莲花味精集团有限公司一家企业年产量就达30万t,堪与国际上同类大企业比肩。
1910年日本味之素公司用水解法生产谷氨酸。
1936年美国从甜菜废液(司蒂芬废液)中提取谷氨酸。
日本1956年开始用糖质原料发酵法,1962年用合成法,1966年以醋酸为原料用发酵法生产味精。
1977年,又改用糖蜜为原料发酵法生产谷氨酸。
国外味精生产主要分布在日本、东南亚和非洲等地区,其它欧美国家和地区的产量很小,大多依靠外部供给。
1.1.3味精需求现状
1987年,联合国粮农组织和世界卫生组织宣布,取消对味精的食用限量,作为一种增加食品风味的调味料。
味精不再需要评价其每日容许摄入量[2]。
消费者可以放心食用味精。
(1)国际味精需求市场分析
在国际市场上,味精的消费主要集中在日本、东南亚、非洲等地,最近几年欧洲和南美洲等地的味精需求量也开始出现增长势头,国际市场对味精的需求也不断增加,味精行业的发展平稳向上。
日本、韩国、东南亚等国家和地区人均味精消费较高,如日本2007年人均年消费味精1.53kg,香港为1.3kg,而我国仅为0.96kg。
(2)国内味精需求市场的分析
随着我国人民生活水平的提高和膳食结构的改变,以及对味精产品认识的普遍提高,味精的需求量不断增大,人均消费水平逐年提高,华东、中南、东南、 西南、华南地区人均年消费量已上升为1.0kg左右。
就国内市场来讲,味精的主要消费群体在城市,城市居民年消费量占到总产量的70%以上,农村市场的发展潜力巨大。
随着农村人口收入的增加,农民生活水平逐步提高。
膳食结构进一步改善,农村市场对味精的需求量会逐步增加。
(3)西北地区味精需求市场的分析
过去由于西北地区人们的饮食习惯,人均年消费水平不足0.1kg克,,随着西部地区经济的不断发展,东西部经济、文化的交流,饮食结构日趋多样化,人均年消费也已增长到现在的人均0.5kg克左右。
总的来看,我国及全世界的味精消费量都在逐年增加。
味精行业在食品工业中将占据重要的地位。
1.2设计原则
(1)遵守国家法则,贯彻党的基本建设方针,实事求是,因地制宜;
(2)合理利用国家资源和财产,最大限度的发挥硬件设施的内在潜力,节约土地,减少投资,降低成本,以获得最大的经济效益;
(3)采用成熟的,先进的工艺流程、设备,学习先进的生产技术,努力实现自动化、现代化,提高产品的科技含量,提高产品的国际竞争力;
(4)轻化工业产品批量小、品种多的特点,努力做到“一钱多用,一钱多能”,是本厂的宗旨;尽可能创造出良好的劳动环境,以利于劳动工人的身心健康。
1.3设计任务
味精厂的设计范围:
生产工艺及装置的设计;各车间、辅助生产车间、生活服务、办公设施等的建筑、结构设计;总平面设计;三废治理设计;热能动力、供电照明、给排水、采暖通风等设计。
其中,味精生产的工艺流程布置及设计,主要设备的计算和选型为本次设计的主要内容。
此外,还根据实际要求画出等电罐结构图,发酵工序带控制点图,工厂总平面布置图,糖化工序图等。
1.4厂制概况
1.4.1工厂组织
本厂职工按工作性质分为:
生产性人员和非生产性人员。
生产人员占全长职工的70%左右,非生产人员占全厂人员的30%左右。
在非生产性人员中:
50%为科研人员(兼职行政人员),6%为保安人员,10%为勤杂人员,其他的为34%。
1.4.2工作制度
法定假日和星期假日采用轮换倒班制度,连续工作制:
工作日=365-设备维修日
=365-45
=320(天)
1.4.3人员配备
根据工厂不同部门的工作性质要求,本工厂的人员配置见表1.1。
表1.1劳动定员表
序号
部门
管理
人员
技术
人员
生产
人员
辅助生
产人员
服务
人员
合计
比例
/%
1
主要生产部门
10
15
600
—
—
625
69.4
2
辅助生产部门
3
3
—
140
—
146
16.2
3
管理及服务部门
50
55
—
—
24
130
14.4
3.1
管理部门
50
55
—
—
3
108
12
3.2
服务部门
—
—
—
—
21
22
2.4
4
合计
63
73
600
140
24
900
—
5
各类人员所占比例/%
7
8.1
66.7
15.5
2.7
—
100
1.5厂址选择
1.5.1建厂依据
工厂选址和生产规模决策是企业长期战略决策的重要内容,它关系到企业的近期投资和未来的生产运作成本。
根据各行业发展的需求,以及国际市场的需求,经省政府及市政府有关部门的批准,新建厂的厂址拟选在陕西省榆林市。
新建厂的主要原料,经上级主管部门的批准,直接榆林市及其附近