年产3000吨谷氨酸厂的生产设计毕业设计.docx

1、年产3000吨谷氨酸厂的生产设计毕业设计毕业设计年产3000吨谷氨酸厂的生产设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提

2、交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者

3、完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支

4、持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）

5、设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论

6、文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二

7、、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、

8、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日摘要谷氨酸产生菌糖代谢的一个重要特征就是-酮戊二酸氧化能力弱。谷氨酸发酵的关键

9、在于发酵培养期间谷氨酸生产菌细胞膜结构与功能上的特异性变化，使细胞膜转变成有利于谷氨酸向膜外渗透的模式细。生物素作为催化脂肪酸生物合成限速反应的关键酶-乙酰辅酶COA羧化酶的辅酶参与脂肪酸的合成，从而影响磷脂合成及细胞膜的形成，因此为了形成有利于谷氨酸向外渗透的细胞膜，须使磷脂合成不充份，因而必须要控制生物素亚矢量。谷氨酸发酵培养基包括碳原、氮原、无机盐、生长因子、水等。淀粉溶解调浆好以后泵入液化罐在90105下液化，再在45下进行糖化，糖化液经过滤得到的糖液再经配料、连消后泵入发酵罐经发酵，发酵液经等电、结晶、沉淀后，经过离心最后干燥包装成成品.1概论11 设计依据 本设计主要以指导老师批准

10、的设计计划书规定的生产纲领为依据，根据原材料的特性和产品的质量要求，以及厂址的现场条件，并结合国内设备制造供应条件和引进国外技术与装备的可能性，尽量采用先进的工艺技术和装备。12 设计的指导思想121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。122 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

11、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。123 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。124 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。125 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

12、件的相互影响。 126设计工作必须加强计划性，各阶段工作要有明确的进度。 13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：1311 设计依据及设计范围。1312设计指导思想、建设规模和产品方案。1313生产方法及工艺流程的比较、选择的阐述。1314主要生产技术经济指标的生产定额。1315主要设备的选型及计算。1316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.

13、2车间设备布置图，比例采用1100。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

14、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。

15、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-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：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

16、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。 酶酸法：酶酸法工艺主要是将淀粉乳先用淀粉酶液化，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。 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： 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

17、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。 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。 酶解法用2030Be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。 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。 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

18、。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

19、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

20、降温（33）接种（67h）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

21、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-16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

22、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

23、温度上，每隔5-6h长1即可。2.1.4.2.2 pH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，发酵前期控制p

24、H值7.5左右。发酵中期pH值7.2左右，发酵后期7.0。在将近放罐时，为了后工序提取谷氨酸，pH值6.5-6.8为好。本设计用流加液氨来控制pH值。2.1.4.2.3 种龄与种量种龄是指种子培养的时间。种龄长短关系到种子活力强弱。如果接入发酵的种子所处的生长阶段是处于活力旺盛的对数生长期，则种子活力强，可缩短发酵适应期；若种龄过长，则菌种活力减低，代谢产物增多。所以一般一级种子种龄9-12h，二级种子种龄7-8h。种量是培养好的种子液数量占接入发酵培养基数量的百分比，本设计种量为 10。种量的多少显著影响发酵适应期的延续时间、开始产酸的时间及发酵周期的长短。种量过少，菌体增长缓慢，导致发酵周

25、期拉长，容易染菌，不利于提取；种量增加时，适应期缩短，发酵周期短，设备利用率高。2.1.4.2.4 通风发酵过程中通风量的大小，对谷氨酸发酵有明显的影响，谷氨酸发酵的需氧量较大，在菌体呼吸充足时显示最大的产量，氧满足程度为1.0。谷氨酸发酵的效率，希望在菌体生长期，糖的消耗最大限度地用于合成菌体；希望在谷氨酸生成期，糖的消耗最大限度地用于合成谷氨酸。在菌体生长期，供氧必须满足菌体呼吸的需氧量，否则菌体呼吸受到抑制，而影响生长；但并非越大越好，当PL$时，供氧满足菌体的需氧量，菌体生长速率达最大值；如果再提高供氧，高的氧水平抑制生长，并不能有效地产生谷氨酸。故只要根据细胞繁殖数量的增加适当增加供

26、氧即可。在谷氨酸生成期要求充分供的氧，以满足细胞转化细胞最在呼吸的需氧，谷氨酸高产；若供氧不足，低氧水平会阻碍NAD(P)H2的再氧化，显著影响谷氨酸生成。故高氧水平的危害在长菌期，低氧水平的危害在产酸期。 一般地说，耗氧速度与菌种性能培养条件等有关，不同的种龄种量不同培养成分和不同的发酵阶段，对氧的需求是不同的。通常情况下，培养基营养丰富，糖浓度高，生物素含量大，通气量适当加大；培养基营养贫乏，糖浓度低，生物素含量少，需氧量小，通风量要适当减少。 设计中，搅拌转速固定不变，通常用调节通气量来调节供氧。控制通气量两头小中间大，开始分2级或3级提风到最大后，保持十几个小时最高风量，再分2级或3级

27、降风，形成梯子形通风。根据菌体生长速度菌体生长数量菌体形态变化耗糖速度产酸情况耗尿变化情况，成梯形控制升风降风。发酵前期，采用低风量；发酵中期细胞开始转型到高产酸期以高风量为宜；发酵后期又应适当减少风量，以促进已产生的酮戊二酸还原氨基化成谷氨酸。当菌体生长缓慢，pH值偏高耗糖慢时，应减少通气或停止搅拌小通风，以利长菌；当菌体生长快糖耗过快时，应适当提高风量，前期OD长得越快，耗糖越快，风量提得越高。 本设计中根据OD净增值(OD)值来控制升降风时机。当发酵4-5h，OD 0.25时，因菌体细胞繁殖增加，升一次风；发酵7-8h，OD值0.5左右时，第二次升风；发酵8-10h，OD0.60-0.6

28、5时，第三次升风到最在风量，促进细胞转型并产酸；之后控制总OD在0.75-0.80，稳定不动，保持最大风量十几个小时；发酵22-24h，RG降到3时，第一次降风；发酵26-28h，RG降到2以下时，第二次降风；发酵30-32h，RG降到1以下，第三次降风到与发酵零小时通气量相近，到发酵结束。戊二酸还原氨基化成谷氨酸。当菌体生长缓慢，pH值偏高耗糖慢时，应减少通气或停止搅拌小通风，以利长菌；当菌体生长快糖耗过快时，应适当提高风量，前期OD长得越快，耗糖越快，风量提得越高。2.1.5 各车间操作规程2.1.5.1 制糖车间的工艺操作规程2.1.5.1.1. 投料组（ 投料工20人） 2.1.5.1

29、.1.1原料（淀粉）必须投干净。（1）投料过程中袋子必须抖干净。考核标准：（淀粉）袋自残留不得高于0.05kg。（2）室内地面的残留原料要回收干净。要求范围（淀粉）投完后要求将投料房地面、罐沿、里外窗台、配电柜上下、门口设备上的死角等残留全部回收到投料缸中。考核标准：（淀粉）要求范围内以捏不起淀粉为准。以上要求目的是保 质保量，避免浪费和损失。2.1.5.1.1.2淀粉投料工要确保缸中的料液浓度适当，以防搅栏搁住或损坏，造成淀粉沉淀，耽误生产。2.1.5.1.1.3投料完毕后，淀粉人员必须检查水阀（不论大小）是否关闭，设备运行是否正常，当确保无误将大罐交于调浆人员并填写记录之后方可离去。3.1

30、.2调浆（调浆工4人）2.1.5.1.2.1 测好调浆浓度（淀粉16B）2.1.5.1.2.2 调PH值使之精确达到6.01调PH用硫酸和纯碱调节。2.1.5.1.2.3 淀粉浆每立方米浆加2万单位的高温淀粉酶110ml，搅拌10分钟后复测PH值，待喷射液。2.1.5.1.2.4 酶的使用及要求（1）使用前振荡摇匀（2）每桶用完之后，淀粉酶用清水洗净，糖化酶用水解液冲净把盖配齐摆放整齐（3）加酶计量要准。2.1.5.1.3 喷解液化（液化工5人）2.1.5.1.3.1 首先打开蒸汽阀门预热，喷射器及层流罐到100 3.1.3.2 开回流阀门，启动液体泵，然后同时调整进料阀、蒸汽阀、喷射阀使料压达到0.5Mpa,蒸汽压力达到0.3Mpa,层流罐温度保持在100（金属温度计控制在102即可）2.1.5.1.3.3 以上调整稳定后，立即打开1号，2号排气阀。2.1.5.1.3.4 进料到出料（