年产1吨味精项目工厂设计要点样本.doc

工厂设计

设计题目：年产10000吨味精项目工厂设计

姓名
孟凯
院系
生命科学学院
专业
生物工程
年级
级
学号

指导老师
刘进杰

0年6月18日
目 录

十一、经济效益和社会效益初步估量............................... - 4 -

第一章 项目提议书

项目名称 ：年产1万吨味精项目工厂设计
承接单位 ：鲁东大学生命科学学院
拟建地点 ：山东省潍坊市昌乐县经济开发区
项目责任人：

一、项目建设背景和意义
味精,也称味素,因味精起源于小麦,俗称麸酸钠、谷氨酸钠。味精在化学上称为谷氨酸钠，是一个无色至白色柱状结晶或白色结晶性粉末,有很浓鲜味，其前体物质之一谷氨酸是人类食物和人体蛋白质关键成份。在天然食品中，它比同一个蛋白质其它氨基酸往往高出１～２０倍。成年人一般一日三餐全部需要摄入较多谷氨酸，因为在人体各部分组织器官中，谷氨酸占百分比十分令人瞩目。比如，血液中谷氨酸占游离氨基酸３３%，肝脏中占１４%，在大脑神经系统灰质蛋白质和白质蛋白质中分别占２４.９%和２６.８%。由此看来，一个机体正常人天天在菜肴中适量放些味精，是不会有危害，至于味精巧癌、致畸或突变更是无从谈起。美国试验生物学会经过１０年调查研究，宣告味精是一个安全调味品，列入了“实际无毒”行列，并指明按现行量使用，对成人确实毫无损害。
伴随食品行业发展和大家生活水平提升，在很多一般食品中全部能够找到味精踪迹，味精需求量会越来越大，所以，建设味精厂是十分必需。
二、产品需求初步估计
1、国际味精需求市场分析
在国际市场上,味精消费关键集中在日本、东南亚、非洲等地,最近几年欧洲和南美洲等地味精需求量也开始出现增加势头, 国际市场对味精需求也不停增加,味精行业发展平稳向上。日本、韩国、 东南亚等国家和地域人均味精消费较高。
2、中国味精需求市场分析
伴随中国人民生活水平提升和膳食结构改变, 和对味精产品认识普遍提升,味精需求量不停增大,人均消费水平逐年提升,华东、中南、东南、 西南、华南地域人均年消费量已上升为1000克左右。就中国市场来讲,味精关键消费群体在城市,城市居民年消费量占到总产量70%以上,农村市场发展潜力巨大,伴随农村人口收入增加,农民生活水平逐步提升,膳食结构深入改善, 农村市场对味精需求量会逐步增加。
昌乐县是潍坊、淄博、东营、日照等几大城市交通枢纽，交通极为便利。在其经济开发区建厂可谓得天独厚，不仅处理了产品销售问题，也节省了产品运输费用，且利用了当地剩下劳动力。该项目建成后，对于壮大当地经济实力，推进地方经济发展起到很大作用。 
三、产品方案及拟建规模
（一）产品方案
计划年生产1万吨纯度为99%味精，大包500g，小包200g，大包20袋装一箱，小包50袋装一箱。每十二个月工作日为300天，实施三班制，发酵周期：40-42小时 ，生产周期：48-50小时
（二）生产工艺步骤
味精生产通常分为制糖、谷氨酸发酵、中和提取及精制等4个关键工序。

空气
菌种
原料

空气压缩机
预处理
斜面培养

摇瓶扩大培养
冷却
水解

除铁
发酵
配料
过滤

种子罐扩大培养
气液分离
过滤

淀粉水解糖
脱色

过滤除菌

浓缩结晶

离心

菌体干燥
离心

小结晶
大结晶

等电点调整

沉淀
干燥

包装

母液
粗谷氨酸

离子交换处理
溶解

图1 味精生产总工艺步骤图
成品味精
粗谷氨酸
中和制味精
粗谷氨酸溶液
离心
（三）技术起源
由科研机构或学校取得。
四、厂址选择
昌乐县地处山东半岛中部,东经118.83° 北纬36.69°，隶属山东省潍坊市，东邻海滨城市青岛,西靠山东省会济南, 北离渤海、莱州湾80公里。交通便利。胶济铁路、济青高速公路、309国道及胶王路、潍九路，大沂路、昌大路贯穿境内,县内有3个火车站,公路总通车里程达成550公里;国际机场和海港码头均可在90分钟内抵达,济南市和青岛市均可在70分钟内抵达, 距青岛、济南机场各150公里2刻钟即可抵达潍坊机场。气候条件适宜。
五、产品销售
（一）销售方向
产品销售关键面对华东地域市场，尽力打入国家及国际市场。
（二）销售方法
味精作为一个面向广大消费者日用消费品,其营销理念和模式和以往有很大不一样。就产品而言,小包装味精利润要高于大包装味精,但因为小包装味精销售面向千家万户,品牌著名度很关键 ,而品牌建立不是一蹴而就。面对猛烈市场竞争,从现实情况出发,制订了以下味精产品市场战略：扬长避短,在快速提升产品市场份额基础上提升产品利润率,先期以大包装销售为主,并逐步提升小包装生产和销售百分比；大包装以大消费用户、大下游生产厂家为销售关键, 小包装以人口密集城镇为发展关键,逐步树立产品品牌,逐步构建终端销售网络, 逐步开拓农村和海外市场。
六、关键原料、燃料、动力供给
（一）原料供给
该项目地处黄淮海夏播玉米区,其秋季农作物关键是玉米,资源丰富, 供给充足,质优价廉,为味精生产提供了源源不停工业原料。其周围地域化工厂较多（如元利化工等）可提供发酵所用辅料。
（二）水、电、热供给
该区毗邻潍坊发电厂，电力供给充足；厂内设有锅炉房，基础实现集中供热；该区水库，为该厂生产需要提供丰富水资源。
七、工厂组织及劳动定员
1.工厂组织
工厂实施总经理负责制，下设：生产部、营销部、财务部、人力资源部、科研部、后勤等部门
2.劳动定员
总经理1人、副总经理2人、部门主管4人、工人人数及分配为：人力资源部2人、总务部3人、财务部2人、产品开发部6人、销售部4人、用户服务部1人、质管部2人、设备技术部2人、生产车间90人、伙食科4人、传达室2人、警卫科6人。
工厂开始生产以后，采取3班倒制度。
八、项目实施进度估计
该项目计划在20个月内完成，前半阶段关键进行工地计划、厂房设计及筹建、设备购置；后半阶段关键进行设备调试及招收职员。具体进度以下：
.4-.7 进行工地计划、厂房设计并筹集资金
.7-.8 开始进行土建工程并考察订购设备
.8-.9 进行设备安装调试
.9-.10 招聘职员进行培训并安排岗位
.10 正式投产
九、环境保护及三废处理
味精工厂环境污染关键来自于生产废弃物，生产废水，生活污水，过路烟尘煤灰渣和机械噪音。生产废弃物关键来自于包装材料废弃物，生产废水关键来自于加工过程中冷却，容器、设备、管道清洗和地板清洗等废水。生活废水关键来自于食堂，卫生设备产生污水。锅炉烟尘和和煤灰渣关键产生于锅炉。机械噪音关键来自于泵，制冷压缩，风机等设备
（一）废水处理
味精废水关键包含难降解高浓度母液废水，冲罐及洗涤过程中排放大量污水，属于中浓度污水，还含有部分冷凝水和冷却水，污染较轻。处理高浓度有机废水中取得了显著效果，首先能够作为生化处理预处理手段，为后续生化处理减低负荷，同时可提升生化处理效率；其次，可作为生化处理后续手段，对于残余不可生化物质深入去除，以确保废水达标排放甚至可能回用指标要求。
（二）废气处理
发酵阶段会产生二氧化碳、水和发酵气味。因为地势平坦开阔，空气扩散能力较强，工厂周围没有居民区，所以发酵异味通常不会影响大家正常生活。
（三）噪声控制
本厂噪声控制关键经过车间内壁隔音，吸音装置。采取了精细设备仪器，提升装配质量，从而确保自根本上降低噪声。高噪音设备安装了液压减震套筒。职员进入车间操作一律配戴封闭式耳塞。
（四）废渣处理
锅炉炉渣，可做制水泥原料。
废水处理后底部废渣可直接送化肥厂，或供给农田。
（五）粉尘控制
锅炉产生烟尘，经过除尘设备处理。
（六）生活垃圾
放入厂内密闭垃圾箱内后，由当地环卫部门定时统一搜集。
十、投资估算及资金筹措方案
建设投资总额7200万元,其中设备购置费1127万元,占16%；安装工程费500万元,占7%；建筑工程费1200万元,占16.7%；其它基建费338万元,占4.69%。流动资金2500万元，占34.7%，征地费1150万元，占16%。
资金筹措方案：经过银行贷款取得3200万元，自筹1000万元，寻求风险投资3000万。
十一、经济效益和社会效益初步估量
项目建成后，年销售收入16200万元左右，交纳税金5346万元左右，利润总额2716.874万元左右。回收期近三年。
该项目建成后，不仅能够处理当地玉米销售问题、劳动就业问题，还能够促进种植、机械、轻工、交通运输、商业等行业发展。
十二、结论
伴随味精厂建立和发展，处理了玉米深加工问题，需要更多劳动力和技术人员，缓解了当地剩下劳动力，增加了社会稳定性。另外，本厂为发展当地经济、增加国家税收将做出一定贡献，而且能够带动其它行业发展。所以，该项目合理可行。

第二章 厂址选择

本厂建在昌乐县经济开发区，该区近几年发展快速，交通便捷，通讯便利，水资源丰实，能源充足，基础设施配套，投资政策优惠，含有良好投资环境。
一、建厂条件分析
昌乐县投资环境优越,投资政策优惠。昌乐经济开发区区内商贸、加工、科研、娱乐、居住等功效设置合理,配套基础设施已全部达成“七通一平”水平。该项目地处黄淮海夏播玉米区,其秋季农作物关键是玉米,资源丰富, 供给充足,质优价廉,为味精生产提供了源源不停工业原料。其周围地域化工厂较多（如元利化工等）可提供发酵所用辅料。另外，该区毗邻潍坊发电厂，电力供给充足；厂内设有锅炉房，基础实现集中供热；该区水库，为该厂生产需要提供丰富水资源。
二、自然条件评价
昌乐县，在山东半岛内陆，隶属山东省潍坊市，东距潍坊城区２５公里，西界临朐、青州，南和安丘隔河相望，北和寿光接壤。总面积１１０１平方公里，人口６０万。昌乐地理位置优越，交通十分方便，胶济铁路、济青高速公路从北部经过，济青、王潍两条公路干线横贯东西，县内公路四通八达。
昌乐在环渤海经济圈和山东半岛城市群交汇点，是山东半岛交通枢纽和出入口，东距海滨城市青岛190公里，西距山东省会济南180公里。
昌乐县属东部暖温带季风型大陆性气候，四季分明，春季温暖，夏季湿润多雨，秋季清凉，冬季严寒干燥。年平均气温12.6℃，降水量594.6mm，相对湿度65%，日照时数2421.3小时，无霜期190天。关键自然灾难为旱灾、涝灾、雹灾、风灾和低温连阴雨
三、原材料供给条件评价
该项目地处黄淮海夏播玉米区,其秋季农作物关键是玉米,资源丰富, 供给充足,质优价廉,为味精生产提供了源源不停工业原料。临近潍坊北部海洋化工区，能够提供优质辅料。所以，这里有可靠、价格经济合理原材料资源，能够确保该厂生产连续性和稳定性。
四、燃料及动力供给评价
（一）燃料供给条件评价
该区燃料充足，价格廉价。
（二）电力条件评价
毗邻发电厂，电力供给充足。
（三）供水条件评价
毗邻水库，水资源丰富。
五、交通运输和通讯条件评价
这里环境幽雅，位置独特，昌乐地理位置优越，交通十分方便，胶济铁路、济青高速公路从北部经过，济青、王潍两条公路干线横贯东西，县内公路四通八达。这里有发达通讯网络，能立即获取外部信息。
六、环境影响评价
味精废水关键包含难降解高浓度母液废水，冲罐及洗涤过程中排放大量污水，属于中浓度污水，还含有部分冷凝水和冷却水，污染较轻。采取了等离子放电产生臭氧联合超声波技术来处理味精废水。该技术在处理高浓度有机废水中取得了显著效果，首先能够作为生化处理预处理手段，为后续生化处理减低负荷，同时可提升生化处理效率；其次，可作为生化处理后续手段，对于残余不可生化物质深入去除，以确保废水达标排放甚至可能回用指标要求。发酵阶段会产生二氧化碳、水和发酵气味，因为地势平坦开阔，空气扩散能力较强，再加上工厂周围没有居民区，所以发酵异味通常不会影响大家正常生活。锅炉渣凝固后，再经过破碎，筛分，可制成渣砂和碎石作为混凝土骨料或筑材料，另外，炉渣也可作为水泥原材料。
本厂采取环境保护标准有《污水综合排放标准》GB8978-1996;《工业企业厂界噪声标准》GB12348-1990;《地面水质量标准》GB-3838-1996;《环境空气质量标准》GB16297-1996。另外，厂区建成后会适度扩大绿林面积，综合发展。
七、厂址最终选择
厂址最终选在昌乐县经济开发区，占地面积24000平方米。

第三章 总平面设计

一、厂区总平面设计标准
1.主车间、仓库等应按生产步骤部署，并尽可能缩短距离，避免物料往返运输。
2.全厂货流、人流、原料、管道等输送应有各自线路，努力争取避免交叉，合理地加以组织安排。
3.动力设施应靠近负荷中心。
4.生产区和生活区要分开。
5.总平面中要有一定绿化面积，但又不宜过大。
6.厂区建筑物间距应按相关规范设计。
二、厂内建筑及技术经济指标
1.该厂厂内建设情况见表3-1

表3-1 厂内建筑物面积一览表
序号
建筑物名称
建筑面积/平方米
占地面积/平方米
1
原料库
20×50
1000
2
辅料库
20×15
300
3
包装材料库
20×15
300
4
生产车间
50×100
5000
5
成品库
50×20
1000
6
污水处理车间
20×25
500
7
锅炉房
20×10
200
8
行政楼
20×30
600
9
宿舍楼
20×30
600
10
食堂
20×15
300
11
传达室
5×5×2
50
12
配电室
5×10
50
13
化验室
5×10
50
14
空气净化车间
10×15
150
15
菌种培养室
20×30
600
16
休闲中心
20×40
800
总面积
10500
2.技术经济指标见表3-2

表3-2 技术经济指标一览表
名称
占地面积/平方米
厂区总面积
24000
建筑物总面积
10500
建筑物覆盖率
43.75%
绿化面积
7000
绿化率
29.17%
厂区总平面部署图见附图一

第四章 工艺设计

一、产品方案及班产量确实定
（一）原料
玉米淀粉 菌种：谷氨酸棒状杆菌
（二）辅料
液氨、碳酸钠、活性碳、液碱、盐、消泡剂、淀粉酶、 玉米浆、尿素等
（三）配方
谷氨酸钠 99% 其它 1%
（四）产品方案及班产量确实定

表4-1 产品方案及班产量
产品名称
年产量/吨
日产量/吨
班产量/吨
味精
10000
34
11.3

整年生产300天，每种产品各一条生产线，实施三班制。
二、生产工艺步骤
（一）生产工艺步骤
生产工艺步骤图见附图二
（二）操作关键点
1.斜面种子培养：葡萄糖 0.1% 蛋白胨 1% 牛肉膏 1% Nacl 0.5%
琼脂 2% PH值 7.0
32℃培养18～24h，生产用斜面菌种不宜数次转接，通常只转接三代，以免菌种自然变异引发菌种不纯。
2.一级种子培养：葡萄糖 2.5% 尿素 0.5% 硫酸镁 0.04% PH 7.0
磷酸氢二钾 0.1% 玉米浆粉 0.5%～0.6% 硫酸亚铁 2mg/L
硫酸锰 2mg/L
每只斜面种子接种三只一级种子三角瓶，接种后，32℃振荡培养12h，将培养好一级种子取样做平板检验，确定无杂菌及噬菌体感染后，储存于4℃冰箱中备用。
3.二级种子培养基: 水解糖2.5% 玉米浆 2.5% 尿素0.4% 硫酸锰0.2%磷酸氢二钾0.1% 硫酸镁0.06% 硫酸亚铁0.2% PH 6.5～7.0
二级种子培养温度32℃，时间7～10h，活菌浓度达成108～109个/ml,平板检验，菌落淡黄色，中间隆起，表面湿润，有光泽，边缘整齐，呈半透明状。
4．淀粉水解糖制备：
采取双酶法制备淀粉水解糖，首先是淀粉酶将原料淀粉分解成糊精和低聚糖（液化），然后糖化酶将糊精和低聚糖深入水解成葡萄糖（糖化）。采取双酶水解法，水解条件温和，不要求设备耐高温、高压、耐酸碱，对原料要求粗放可使用粗淀粉原料，缺点是生产周期长。
（1）淀粉液化：
采取高温液化法，将淀粉乳调好PH值和Ca2＋浓度加入所需液化酶，用泵将其打入液化桶（桶内有90℃热水），淀粉受热糊化，液化即可进行，由筒底部流入保温桶，90℃保温40min，达成所需液化程度。此法设备简单，操作简单，液化效果好。关键缺点是淀粉受热时间不一样，也花不均匀，后进物料作用时间较短
（2）糖化：
采取曲霉糖化剂，温度控制在60℃,PH 4.0～4.5，加入量为100U/g干淀粉，糖化开始搅拌15min，然后静置保温，糖化时间通常为24h。糖化结束，升温至100℃维持5min，已灭酶。
5.发酵培养基: 淀粉水解糖 14%～15.5% 玉米浆 0.4% 硫酸镁0.06% 磷酸氢二钠0.1% 泡敌0.06%硫酸锰2mg/L 尿素 0.4% 植物油1 PH 6.7～7.0
6.发酵条件控制：
谷氨酸发酵条件包含温度、PH、菌龄及接种量、通风及搅拌、氧传输、泡沫控制等。用发酵条件来控制发酵过程中多种生化反应方向和速度，以达成高产目标。
（1）温度控制
谷氨酸产生菌最适生长温度和产物生成所需温度不一样。其最适生长温度为30～32℃，谷氨酸形成最适温度为34～37℃。在谷氨酸发酵前期，若温度过高，菌种易衰老，耗糖慢，谷氨酸产量低。所以，前期温度上升要缓慢。在发酵中期，温度上升要快，后期逐步缓解。在发酵中、后期，若发酵温度太低，则发酵周期长，且不利于产酸。所以生产上可依据菌种特点，采取二级或三级管理温度，即发酵前期长菌体阶段控制在30～32℃，发酵中、后期为34～37℃。
（2）PH值控制
谷氨酸发酵在中性或微碱性条件下可积累谷氨酸，而在酸性条件下则轻易形成谷氨酰胺和N-谷氨酰胺。发酵过程中，培养液中糖分被利用，氧化成为中间产物有机酸，PH值下降。有机氮被利用，释放氨，则PH值升高。
发酵前期PH低，菌体生长旺盛，只长菌不产酸，发酵前期PH值过高(8.0以上)，则对菌体生长不利，糖代谢缓慢，发酵时间延长。但在发酵前期PH值稍高些，对抑制杂菌生长有利。所以发酵前期应控制PH值为7.5左右。发酵中、后期控制在7.2左右，因为谷氨酸脱氢酶最适PH值为7.0～7.2，氨基转移酶最适PH值为7.2～7.4。若发酵后期PH较高（7.5～8.0），菌体自溶，谷氨酸转变成谷氨酰胺。通常采取氨水流加法和尿素流加法调整PH值
（3）菌龄和接种量控制
采取对数期谷氨酸菌种为种子可缩短适应期，若菌龄过长，则菌种活力降低，代谢产物增多。通常情况下，一级种子菌龄控制在11～12h，二级种子菌龄控制在7～8h。
接种量是指接入发酵罐内种子量占发酵罐内培养基量百分比。接种量多少对适应期延续时间有很大影响。接种量通常以1%为好。接种量过多使菌体生长速度过快，菌体娇嫩，不强壮，提前衰老自溶，后期产酸不高；接种量过少，则菌体增加缓慢，会造成发酵时间延长，轻易染菌。
（4）通风量和搅拌速度控制
谷氨酸产生菌为兼性好氧菌，所以，在进行谷氨酸发酵时，需要大量供给菌体生长及发酵所需氧。谷氨酸均只能利用溶解氧，二氧是难溶于水气体，所以在发酵过程中，要不停补充无菌空气。通常在菌体生长繁殖期要求溶氧系数Kd为（4～6）×10-7mol O2/（ml·min·atm）；谷氨酸形成阶段Kd为（1.5～1.8）×10-6 O2/（ml·min·atm）。在长菌阶段，若供氧过量，在生物素限量下，抑制菌体，生长表现为，耗糖慢，长菌慢PH偏高，且不易下降。在产酸阶段，需要大量供氧，如通气量不足，往往表现出PH值低，耗糖快，长菌不长产，而积累乳酸和琥珀酸。而这时通气量过大，也不利于α-酮戊二酸深入还原氨基化，而大量积累α-酮戊二酸。所以，只有在适量通气条件下，才有可能大量积累谷氨酸。
溶解氧大小是由通气和搅拌两方面决定，和搅拌器形式、直径大小、搅拌转速、搅拌器在发酵罐内相对位置原因相关。通常搅拌器直径大，转速快，溶氧系数大。所以，增大搅拌转速比增大通风量对溶氧系数提升更显著。在发酵前期，以低通风量为宜；发酵中后期，以高通风量为好。当培养基浓度高、营养丰富生物素用量大时，应采取高通风量。当菌体生长缓慢、PH偏高时，应降低通风量，或停止搅拌，以利于长菌。当菌体生长快、耗糖快时，应提升通风量，以抑制生长和满足合成谷氨酸所必需足够能量。
（5）泡沫控制
发酵上消除泡沫方法有两种，一是机械消泡，二是化学消泡剂消泡，常见消泡剂有植物油（豆油、花生油等）、矿物油（石蜡油）、合成消泡剂（泡敌）。
7.谷氨酸提取 采取等电点法提取
（1）加酸调等电点。将发酵液排入等电桶后，测量温度、PH和谷氨酸含量，然后搅拌冷却，待液温降至30℃时，加盐酸调PH值。前期加酸稍快，1h左右将发酵液PH值调至5.0。中期加酸要缓慢，约经2h，发酵液PH值靠近4.0～4.5时，观察晶核形成情况。当能目视发觉晶核时要停止加酸，育晶1～2h，使晶核壮大。以后加酸速度要慢，直到PH值为3.0～3.2时，停止加酸，继续搅拌20h结束。整个中和温度要缓慢下降，不能回升。最终温度越低越好。
（2）沉降分离。将中和好液静置沉淀4～6h，放出上清液，然后将谷氨酸结晶沉淀层表面少许菌体细麸酸清除，放另一缸中回收利用，底部谷氨酸结晶取出后，离心分离。
8.谷氨酸中和、脱色和除铁
（1）中和 先将谷氨酸加入水中，制成饱和溶液，然后加碱中和，温度控制在65℃，PH值为6.7～7.0，湿谷氨酸和水之比为1:2，湿谷氨酸和纯碱之比为1：（0.3～0.4）
（2）中和液除铁 采取树脂除铁法，即利用弱酸性阳离子交换树脂，吸附铁或锌得以除去。
（3）中和液脱色 采取活性炭脱色法，脱色时，温度控制在50～60℃，PH值保持在6.4以上，脱色时间为30min，用量为中和液2%～3%。
9.中和液浓缩结晶 采取低温浓缩法，降低溶液温度，使溶质溶解度减小，达成过饱和状态，然后投入晶种，进行起晶。出料后放在储晶槽内，立即进行离心分离。离心后母液仍含有大量谷氨酸一钠，可将其并入下批中和液中一起进行处理。
10.干燥、包装
采取流化床干燥，机械化包装方法。
三、物料衡算
（一）生产1000kg纯度为99%味精需耗用原辅材料及其它物料量。
图4-2 生产1000kg纯度为99%味精需耗用原辅材料及其它物料量
指标名称
单位
指标数
生产规模
t/a
10000（味精）
生产方法
中糖发酵，一次等电点提取
年生产天数
d/a
300
产品日产量
t/a
33.4
发酵罐填充系数
%
75
产品质量
纯度%
99
接种量
%
10
原料淀粉含量
%
86
倒灌率
%
1
发酵周期
h
48
发酵初糖
Kg/m3
150
淀粉糖转化率
%
98
糖酸转化率
%
56
谷氨酸提取率
%
92
味精对谷氨酸产率
%
112

（1）发酵液量V1
V1=1000÷（56%×92%×99%×112%×150）=11.67 m3
式中 150——发酵培养基初糖浓度（kg/m3）
56%——糖酸转化率
92%——谷氨酸提取率
99%——除去倒灌率1%后发酵成功率
112%——味精对谷氨酸精制产率
（2）发酵液配制需水解糖量G1
以纯糖算， G1= V1×150=1750.54 Kg
（3）二级种液量 V2
V2=10% V1=1.167 m3
（4）二级种子培养液所需水解糖量 G2
G2=25 V2=29.175 Kg
式中 25——二级种液含糖量（kg/m3）
（5）生产1000kg味精需水解糖总量G为：
G2=G1＋G2=1750.54＋29.175=1779.715 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，故理论上耗用淀粉量G淀粉为：
G淀粉=1779.715÷（86%×98%×111%）=1902.4 Kg
式中 86%——淀粉原料含纯淀粉量
98%——淀粉糖转化率
（7）尿素耗用量
二级种液耗尿素量为V3
V3=40 V2=40×1.167=46.68 Kg
发酵培养基耗尿素为V4
V4=40 V1=40×11.67=466.8 Kg
所以，尿素总用量为513.48 Kg
（8）玉米浆耗用量
二级种液耗用玉米浆量V5
V5=25 V2=25×1.167=29.175 Kg
发酵培养基耗玉米浆量V6
V6=4 V1=4×11.67=46.68 Kg
累计耗玉米浆75.855 kg
（9）磷酸氢二钠（Na2HPO4·7H2O）耗量G3
G3 =1×V1=1×11.67=11.67 Kg
（10）硫酸镁（MgSO4·7H2O）用量G4
G4=0.6（V1＋V2）=0.6（11.67＋1.167）=7.7022 Kg
（11）消泡剂（泡敌）耗用量G5
G5=0.6 V1=0.6×11.67=7.002 Kg
（12）植物油耗用量 G6
G6= V1=11.67 Kg
（13）谷氨酸（麸酸）量
发酵液谷氨酸含量为：
G1×56%=980.3 Kg
实际生产谷氨酸（提取率92% 纯度99%）为：
980.3×92%÷99%=911 Kg
（二）10000t/a味精厂发酵车间物料衡算结果
由上述生产1000kg味精（99%纯度）物料衡算结果，可求得10000t/a味精厂发酵车间物料平衡计算。

四、设备生产能力计算及选型
设备设计选型是否正确合适，对投资建厂和工厂投产后运行和维修、工人劳动强度、产品质量全部会有较大影响；设备选型，能够反应出所设计工厂优异性和可靠性，所以要考虑以下标准：
确保工艺生产过程正常和安全运行
操作费用低，耗水、电、汽等较少
技术上优异，经济上合理，操作上方便
清洗方便，耐用，易维修
设备结构紧凑，减轻工人劳动强度，尽可能实现机械化和自动化
考虑生产波动和设备平衡，要留有一定余量和备用设备
尽可能降低噪音，符合环境保护要求
物料名称
生产1t味精（100%）物料量
10000t/a味精生产物料量
每日物料量
发酵液（m3）
11.67
1.167×105
389
二级种液（m3）
1.167
1.167×104
38.9
发酵水解用糖（kg）
1750.54
1.75×107
5.84×104
二级种培养用糖（kg）
29.175
2.9175×105
972.5
水解糖总量（kg）
1779.715
1.78×107
5.93×104
淀粉(kg)
1902.4
1.9×107
6.3×104
尿素（或液氨）
513.48
5.13×106
1.71×104
玉米浆（kg）
75.855
7.6×105
2533
磷酸氢二钠（kg）
11.67
1.167×105
389
硫酸镁（kg）
7.7022
7.7×104
257
泡敌（kg）
7.002
7×104
233
植物油（kg）
11.67
1.167×105
389
谷氨酸（kg）
911
9.11×106
30366
图4-3 10000t/a味精厂发酵车间物料衡算

1.发酵罐：
（1）选择公称容积为300m3机械搅拌通风发酵罐4个，发酵周期为40～42 h 生产周期48～50h 罐径：D=[300/(0.785×2.5)]1/3=5.35m 罐高：H0=2D=2.5×5.35=10.7 m 搅拌器直径：D2=0.32D=1.712 m 上下封头高：ha=hb=D/4=1.3375m
罐总高：H=10.7+1.3375×2=13.375 m 封头容积：V封=0.785×5.352（1.3375+5.35/6）=50 m3 圆柱部分容积：VH=0.785×5.352×10.7=240 m3 总容积：340 m3
（2）计算不通气时搅拌轴功率P0：

式中 Np——在湍流搅拌状态时其值为常数4.7
N——搅拌转速， N=72r/min=1.2r/s
D——搅拌器直径，D=1.7m
ρ——醪液密度，ρ=1050kg/m3 代入上式：

两挡搅拌：
（3）计算通风时轴功率Pg

式中 P0——不通风时搅拌轴功率（kW），
N——轴转速，N=72r/min
D——搅拌器直径（cm），D3=1.7123×106=5×106
Q——通风量（ml/min），设通风比VVm=0.11~0.18，取低限，如通风量变大，Pg会小，为安全。现取0.11；
则Q=300×0.11×106=3.3×107（ml/min）

代入上式：

（4）求电机功率P电：

采取三角带传动η1=0.92；滚动轴承η2=0.99，滑动轴承η3=0.98；端面密封增加功率为1%[7]；代入公式数值得：

2．二级种子罐： 接种量为10%，一天种子液需求量为43 m3，装填系数75%，种子培养周期为8小时，辅助操作时间 8～10h。所以，需要2 m3二级种子罐11个，其中1个备用。采取夹套冷却。
3．等电点罐：天天大约需要处剪发酵液450m3，时间为32h，故需FD-5203型等电点罐1个。
4．离心机：天天需要生产成品味精33.4t，选择XZ-1000型三组离心机4台，其中一台备用。
5．真空煮晶罐：体积为9m3煮晶罐7个，其中一个备用。
6．流化床干燥器：结晶味精含水量应低于2%
7．冷冻机：采取低温冷冻等电点法，将液温降至5℃以下，
8．空气处理设备：包含空气压缩机、储气罐、冷却器、旋风分离器、油水分离器、加热器、过滤器等。选择设备有：TRX-200型离心式空气压缩机，额定供气量175~360m3/min、储气罐大小20m3、HL200/1管式后冷却器，处理能力248m3/h,QF300型气液分离器，处理能力200m3/h,LN*-198/1型空气过滤器，处理能力198m3/h，加热器换热面积14 m2
9．离心泵：生产过程共需离心泵8台，采取IS65-50-160型离心泵，另需一台离心泵备用。
10．味精菌体干燥设备：需要一台，使菌体湿度从85%降到12%以下，选择热风旋片干燥机，
10.装箱机：天天需装箱3400箱，选择晨星包装机械生产ZX.Q5/120-A型250箱/h装箱机，配用功率为45kW，共需3台。
11.CIP清洗设备：CIP就地清洗设备用于多种容器设备和管道就地清洗，CIP利用离心泵输送清洁液在物料管道和设备器内进行强制循环，达成就地清洗目标，提升设备利用率减小劳动强度。CIP清洗设备分为整体式、组合式、全自动和手动控制等类型，本项目选择由上海瑞牌企业生产SKL0-5.3型整体全自动式。

表4-4 关键设备选型表
设备 名称
规格 型号
生产 能力
数量 数量
生产 厂家
离心泵
IS65-50-160
25 m3/h
8
上海宏东泵业
二级种子罐
V=L
1400L/d
10
张家口冶金制氧机备件厂
发酵罐
机械搅拌通风发酵罐V=300m3
40h
4
张家口冶金制氧机备件厂
空气过滤器
LN*-198/1
198m3/h
1
无锡汉英机器制造
空气压缩机
TRX-200型
175~360m3/min
1
无锡汉英机器制造
等电点罐
FD-5203

1

离子交换柱
φ1200mm×4800mm

17

离心机
SS1000型

18
张家港市正大离心机制造
筛分机

2
新乡市振东筛分机械
真空煮晶罐
V=9 m3

7

流化床干燥器

15t/d
3
Barr-Rosin企业
装箱机
ZX.Q5/120-A
250箱/h
2
晨星包装机械
自动胶带封箱机
HT6050
250箱/h
2
晨星包装机械
锅炉
HKL-4.5

1
温州万达企业
废水处理设备
ZPG5-06

1
上海瑞牌企业
热风旋片干燥机
JB-500
80t/d
1
沈阳一通干燥设备
CIP清洗系统
SKL0-5.3

1
上海瑞牌企业
设备步骤图见附图三
五、劳动力计算
表4-5 车间每班劳动力分配表
淀粉调浆
6人
酶解
1人
发酵
2人
化验室
2人
空气处理
3人
菌培室
2人
谷氨酸提取
4人
原辅料库
5人
味精精制
5人
离心
3人
干燥
2人
成品库
2人
机械维修
2人
锅炉房
1人
污水处理
2人
包装
5人

经过上表知，每班需47名工人，车间实施天天3班制，所以车间共需工人47×3-4=137人。
六、生产车间工艺部署
（一）生产车间工艺设计
生产车间工艺部署应依据以下标准：
1.设备部署要尽可能按工艺步骤次序安排，但有些特殊设备可按相同类型设备合适集中。
2.生产车间和其它车间各工序要相互配合，确保各物料运输通畅，避免反复往返。
3.必需考虑生产卫生和劳动保护。
4.能够设在室外设备，尽可能设在室外，上面可加盖简易棚。
生产车间总占地面积约3500m2,车间高度16m，其中包含车间办公室、原料暂存间、成品暂存间、化验室、菌培室、更衣室等辅助车间。
（二）生产车间非工艺设计
1.门：生产车间门，设置防蝇、防虫装置，本厂采取双扇门，车间内部采取单扇门。
2.排汽：对产生水蒸气设备需进行机械通风，可在设备周围或设备上部屋顶开孔，用轴流风机在屋顶上直接进行排汽。
3.采光：车间高度16m，侧窗采光面积足以达成一定采光系数，所以不需在屋顶上开天窗，窗台高1.2m，内设日光灯照明。
4.地坪：车间地坪采取石板地坪，其优点是能耐腐蚀，不起灰。生产车间设有明沟排水，将生产车间废水和腐蚀性介质排除。
5.墙面：车间内设有1.8m墙裙，用白瓷砖以确保墙面不受污染且易于清洗，墙上部用仿瓷涂料粉刷，可防水、防霉。
6.温控：车间内设有空调装置。
生产车间平面部署图见附图四
七、水、电、汽用量估算
（一）总水量
（1）生产用水
用水量衡算依据生产车间各方面用水估算一天用水量，再计算十二个