毕业论文设计--味精工厂发酵车间设计.doc

味精工厂发酵车间设计目 录前 言3第一章 全厂工艺论证71.1 味精生产工艺71.1.1味精生产工艺概述71.1.2味精生产全厂工艺流程图81.2原料预处理91.3淀粉水解糖制备91.4淀粉的液化91.5淀粉的糖化101.6种子扩大培养101.7谷氨酸的发酵111.8谷氨酸的提取121.9谷氨酸制取味精12第二章 物料衡算及热量衡算132.1味精工厂发酵车间的物料衡算142.1.1工艺技术指标及基础数据142.1.2谷氨酸发酵车间的物料衡算152.1.3 8000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果162.1.4谷氨酸提取车间的物料衡算162.1.5 8000t/a味精厂提取车间物料衡算表172.2 谷氨酸提取车间热量衡算182.2.1提取车间热量衡算的意义和具体计算182.2.2 提取车间热量衡算表19第三章 设备的设计与选型 203.1 发酵罐203.1.1发酵罐的选型203.1.2生产能力、数量和容积的确定203.1.3主要尺寸的计算213.1.4冷却面积的计算213.1.5搅拌器计算223.1.6搅拌轴功率的计算233.1.7设备结构的工艺计算243.1.8设备材料的选择263.1.9发酵罐壁厚的计算263.1.10接管设计273.1.11支座选择283.2 种子罐283.2.1二级种子罐容积和数量的确定283.2.2一级种子罐343.3 空气分过滤器343.3.1二级种子罐分过滤器353.3.2一级种子罐分过滤器353.3.3发酵罐分过滤器363.4 味精厂发酵车间设备一览表37参考文献37致谢38前言1.味精的主要性质味精是L-谷氨酸一钠，带有一个分子的结晶水。从发酵液中提取得到的谷氨酸仅仅是味精生产中的半成品。谷氨酸盐与适量的碱进行中和反应，生成谷氨酸一钠，其溶液经过脱色、除铁、除去部分杂质，最后通过减压浓缩、结晶及分离，得到较纯的谷氨酸一钠的晶体，不仅酸味消失，而且有很强的鲜味（阈植为0.3%）。谷氨酸一钠的商品名就是味精或味素。1.1味精的物理性质a.性状：味精是无色至白色的柱状结晶或白色的结晶性粉末。b.分子式：C5H8NO4NaH2O 相对分子质量：187.13c.结晶系：斜方晶系柱状八面体d.密度：粒子相对密度1.635，视相对密度0.800.83e.比旋光度：a20D=+24.8+25.3f.溶解度：味精易溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，难溶于纯酒精。表1谷氨酸钠在水中的溶解度 温度/ 谷氨酸钠/（g/100mlH2O）温度/ 谷氨酸钠/（g/100mlH2O）0 62.7310 66.8420 70.4730 75.7140 82.08 50 89.75 60 99.0 70 110.30 80 124.11表2谷氨酸钠在酒精中的溶解度酒精含量（体积分数）谷氨酸一钠量 /（%） /（g/100mL酒精）酒精含量（体积分数） 谷氨酸一钠量/（%） /（g/100mL酒精）99.95 0.072097.95 0.105287.32 0.220473.12 2.201964.91 3.410256.08 6.9270g.PH：7.0h.全氮：7.48%i.熔点：195（在125以上易失去结晶水）j.热稳定性：常温100脱湿；100120稳定；120130失去结晶水；130170稳定；170250分子内脱水；240280热分解；280炭化。1.2 味精的化学性质味精的化学名称：谷氨酸钠（C5H8NO4Na），又叫麸氨酸钠。是氨基酸的一种，也是蛋白质的最后分解产物。味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现代调味品。IUPAC英文名 sodium (2S)-2-amino-5-hydroxy-5-oxo-pentanoate CAS号 142-47-2 PubChem 85314 SMILES C(CC(=O)O)C(C(=O)O-)N.Na+ 化学式 C5H8O4NNaH2O 摩尔质量 187.13g mol-1 外观 白色结晶粉末 熔点 225 在水中的溶解度: 易溶于水a.与酸、碱反应与盐酸作用生成谷氨盐酸盐：C5H8NO4Na+HCl C5H9O4N+NaCl +HCl C5H9O4NHCl与碱作用生成谷氨酸二钠盐：C5H8O4NNa+NaOH C5H7O4NNa2+H2O b.味精等电点: pI=6.96 主要成分：谷氨酸钠是一种氨基酸谷氨酸的钠盐。是一种无嗅无色晶体，在232时解体熔化。谷氨酸钠的水溶性很好，在100毫升水中可以溶解74克谷氨酸钠。味精于1909年被日本味之素（味素）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。所以要适当地使用和存放。2味精的发现尽管味精广泛存在于日常食品中，但谷氨酸以及其它胺基酸对于增强食物鲜味的作用，在20世纪早期，才被人们科学地认识到。 1907年，日本东京帝国大学的研究池田菊苗发现了一种，昆布（海带）汤蒸发后留下的棕色晶体，即谷氨酸。这些晶体，尝起来有一种难以描述但很不错的味道。这种味道，池田在许多食物中都能找到踪迹，尤其是在海带中。池田教授将这种味道称为“鲜味”。继而，他为大规模生产谷氨酸晶体的方法申请了专利。味精，学名谷氨酸钠。其发展大致有三个阶段：第一阶段：1866年德国人HRitthasen(里德豪森)博士从面筋中分离到氨基酸，他们称谷氨酸，根据原料定名为麸酸或谷氨酸（因为面筋是从小麦里提取出来的）。1908年日本东京大学池田菊苗试验，从海带中分离到L谷氨酸结晶体，这个结晶体和从蛋白质水解得到的L谷氨酸是同样的物质，而且都是有鲜味的。第二阶段：以面筋或大豆粕为原料通过用酸水解的方法生产味精，在1965年以前是用这种方法生产的。这个方法消耗大，成本高，劳动强度大，对设备要求高，需耐酸设备。第三阶段：随着科学的进步及生物技术的发展，使味精生产发生了革命性的变化。自1965年以后我国味精厂都采用以粮食为原料（玉米淀粉、大米、小麦淀粉、甘薯淀粉）通过微生物发酵、提取、精制而得到符合国家标准的谷氨酸钠，为市场上增加了一种安全又富有营养的调味品，用了它以后使菜肴更加鲜美可口。3.谷氨酸的来源天然来源谷氨酸是一种普遍的氨基酸：人体自产谷氨酸，它主要以络合状态存在于富含蛋白质的食物中，如蘑菇、海带、西红柿、坚果、豆类、肉类，以及大多数奶制品。部分食物中的谷氨酸以自由形态存在；并且只有这种自由形态的谷氨酸盐能够增强食物的鲜味。西红柿、发酵的大豆制品、酵母提取物、某些尖奶酪，以及发酵或水解蛋白质产品（如酱油或豆酱）所能带来的调味作用中，部分归功于谷氨酸的存在。亚洲菜向来用天然海草，比如海带的清汤，提高汤中的鲜味。诸如味之素等味精制造商，使用经过挑选的谷氨酸微球菌菌株，在培养基中生产谷氨酸。这些细菌通过其所能分泌谷氨酸的能力进行筛选。之后谷氨酸从液体培养基中被分离出来，提纯，制成其钠盐，谷氨酸钠。4. 烹调条件对味精呈鲜效果影响 4.1食盐对味精呈鲜效果的影响谷氨纳的鲜味在有食盐存在的情况下才能显示出，食盐是味精的助鲜剂，谷氨酸钠之所以要在有食盐存在的情况下才显示鲜味，这是因为谷氨酸钠溶于水后电离出谷氨酸离子和钠离子，谷氨酸离子虽然有一定的鲜味，但如果不与钠离子结合，其鲜味并不明显，在这里钠离子起辅助增鲜作用，而且要在定量的钠离子包围阴离子的情况下，才能显示出其特有的鲜味，这定量的钠离子仅靠谷氨酸一钠中电离出来的钠离子是不够的，必须靠食盐的电离来供给。所以说食盐对谷氨酸钠的鲜味有很大的影响，而且二者的不同添加量之间存在着定量关系，一般谷氨酸钠的添加量与食盐添加量成反比。 4.2菜肴酸碱度对味精的呈鲜效果如前所述，谷氨酸钠的鲜味是在溶液中有大量的钠离子存在，并且包围着谷氨酸阴离子时所呈现的，而溶液的酸碱性直接影响着阴离子的存在，实验证明，当介质的ph在67之间时，谷氨酸钠的鲜味最强。4.3其他鲜味剂对味精呈鲜效果的影响由于呈味协同作用的研究和应用，在上世纪60年代初把肌苷酸钠与普通味精谷氨酸钠相结合，制成了高鲜度的鲜味调料特鲜味精。所谓协同作用是指把呈味相同的两种或两种以上的物质混合后，呈味作用达到倍增的效果，即呈味强度不是简单的加和，而是具有相乘的作用，特鲜味精就是在这个协同效应的基础上研制成功的。它以极少量的鸟苷酸钠或肌苷酸钠与普通味精相混合，便可以得到数倍的呈鲜效果，而且，特鲜味精的性能更加稳定。5生产方法首先由发酵法制得谷氨酸，谷氨酸与纯碱成盐后精制得到味精。谷氨酸发酵生产包括斜面种子培养、摇瓶扩大培养和种子培养及发酵等阶段，从发酵液中提取谷氨酸，将谷氨酸用碳酸钠和，硫化钠除铁，活性炭脱色，过滤，滤液进行真空浓缩，加入晶种使之结晶，过滤后即得产品l谷氨酸钠，将它铺成薄薄的一层，进烘房，在80下干燥10小时，干燥后的味精即可包装。谷氨酸发酵属于通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业。其生产工艺和设备都是非常典型的，本文对味精的生产工艺和主要设备作简要介绍，希望有助于了解通气发酵工艺和主要设备的相关关知识。设计的主要类容为，了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。整个设计内容分成了三个部分：1 味精生产的工艺设备和选择；2 发酵罐、种子罐及空气分过滤器的设计与选型；3 发酵车间的工艺流程和平面布置图。由于本人水平有限，加之对先进设计的了解甚少，设计中有很多不足的地方敬请各位老师和同学批评指正。第一章 全厂工艺论证1 味精生产工艺1.1味精生产工艺概述味精的整个生产过程可以分为四个工艺阶段：(1)原料的预处理和淀粉水解糖的制备；(2)种子的扩大培养与谷氨酸的发酵；(3)谷氨酸的提取；(4)谷氨酸制取味精以及味精成品加工。由这四个工艺阶段，味精生产厂家一般就把味精生产分为以下四个车间:(1)糖化车间(2)发酵车间(3)提取车间(4)精制车间除以上四个车间外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间。动力车间的工作原理就是燃烧锅炉产生蒸汽，把蒸汽通过供气管路输送到各个生产需求部位，以满足各生产部位对热量的需求。此外，为保障整个生产过程中的用水量，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。味精生产的总工艺流程图见图1： 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离心沉淀配料过滤气液分离种子罐扩大培养过滤淀粉水解糖脱色过滤除菌浓缩结晶离心发酵等电点调节大结晶过滤干燥干燥母液小结晶粗谷氨酸拌盐粉碎 粗谷氨酸粉状味精成品味精离子交换处理溶解粗谷氨酸溶液中和制味精 图1 味精生产总工艺流程图1.2 原料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，其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3。预处理的主要目的是为了降低生物素的含量，因为预处理主要是糖蜜的处理，糖蜜中含有过量的生物素，会导致光长菌体，不产谷氨酸的后果，从而影响谷氨酸的积累。预处理的方法：、活性炭处理法：吸附。B、水解活性炭处理法：用盐酸水解糖蜜后在吸附。C、树脂处理法：通过脱色树脂交换柱。1.3 淀粉水解糖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。目前水解淀粉的方法有：酸解法，酸酶法，酶酸法，双酶法。 酸解法: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。该法工艺简单，水解时间短，生产效率高，设备周转快。但是要求有耐腐蚀，耐高温，耐压的设备。且副反应所生成的副产物多，影响糖液纯度，使淀粉转化率降低。酸酶法:是先将淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，然后在用糖化酶将其水解为葡萄糖的工艺。其酸用量少，产品颜色浅，糖液质量高，但是使用于淀粉颗粒紧密的原料。酶酸法:是将淀粉乳先用淀粉酶液化，过滤除去杂质后，再用酸水解成葡萄糖的工艺。适用于大米（碎米）或粗淀粉原料。双酶法:是用淀粉酶和糖化酶为催化剂，将淀粉水解为葡萄糖的工艺。该法水解的副产物少，可以在较高的淀粉浓度下水解，可用粗原料，且制得的糖液颜色浅，较纯净，无苦味，质量高，有利于糖液的充分利于。但是酶反应时间长，生产周期长，糖液过滤困难，要求设备较多现国内许多味精厂采用双酶法制糖工艺。其主要优点为，淀粉的液化条件、方法、控制，淀粉糖化水解作用、酶来源、糖化工艺。双酶法的工艺流程为：原料粉碎加水液化糖化淀粉水解糖。1.4淀粉的液化淀粉液化的方法很多，有间歇液化法、连续进出料液化法、喷射液化法、分段液化法等。我国目前多数味精厂采用的是间歇液化法。今年来，推广应用连续间歇液化法。选择液化方法的原则：淀粉液化效果好坏的标准与控制、液化要均匀；蛋白絮凝效果好；液化要彻底。液化原料的影响：液化所处理的原料主要分成两大类；一类是薯类淀粉，如木薯、马铃薯及甘薯；另一类是谷物类淀粉，如玉米、大米、小麦、蚕豆等。液化工艺流程：淀粉 调浆 配料 一次喷射液化 液化保温 二次喷射 高温维持 二次液化 冷却 在配料罐内，把粉浆乳调到1725B，用Na2CO3调至pH5.07.0，并加入0.150.30氯化钙，作为淀粉酶的保护剂和激活剂，最后加入耐高温a淀粉酶0.5L/t，淀粉料液搅拌均匀后用泵把粉浆打入喷射液化器，在喷射器中粉浆和蒸汽直接相遇，出料温度95105。从喷射器中出来的料液，进入层流罐保温3060min，温度维持在9597，然后进行二次喷射，在第二只喷射器内料液和蒸汽直接相通温度升至120145，并在维持罐内维持510min，把耐高温a淀粉酶彻底杀死，同时淀粉会进一步分散，蛋白质会进一步凝固。然后料液经真空闪急冷却系统进入二次液化罐，温度降低到9597，在二次液化罐内调节pH至6.5，加入耐高温a淀粉酶0.2L/t，淀粉液化约30min，碘试合格，液化结束。1.5淀粉的糖化淀粉的糖化主要是糖化酶的反应，作用，淀粉经a-淀粉酶水解成糊精和低聚糖范围较小分子产物，糖化工序是利用葡萄糖淀粉酶进一步将这些产物水解成葡萄糖。糖化酶又称葡萄糖淀粉酶,糖化酶是一种习惯上的名称,学名为-1,4-葡萄糖水解酶(-1,4-Glucan glucohydrolace)。本品应用于酒精、淀粉糖、味精、抗菌素、柠檬酸、啤酒等工业以及白酒、黄酒。曲酒等其它酿造工业，本品质量稳定，使用方便，利于连续糖化，提高产品质量，降低成本。糖化酶一般无任何毒副作用。 它作用淀粉分子时，不仅可以水解1.4糖苷键，还能水解1.6糖苷键和1.3糖苷键。它可以直接由淀粉水解成葡萄糖，也能水解糊精、低聚糖、麦芽糖。糖化酶可将全部淀粉水解为葡萄糖。 糖化工艺流程： 液化液 糖化 灭酶 过滤 贮罐计量 发酵液化结束时，迅速将料液用酸调至pH4.24.5，同时迅速降温至60，然后加入糖化酶150IU/g淀粉，60保温3240h。当用无水酒精检验无糊精存在时，糖化结束将料液pH调节至4.85.0，同时，将料液加热到80，保温20min。然后料液降温降到6070，开始过滤，滤液进入贮糖罐，在60以上保温待。1.6种子扩大培养种子的扩大培养,有斜面培养,其主要产生菌是棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属、节杆菌属。现我国各工厂目前使用的菌株主要是钝齿棒杆菌和北京棒杆菌及各种诱变株。生长特点：适用于糖质原料，需氧，以生物素为生长因子。种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。 种子扩大培养应根据菌种的生理特性，选择合适的培养条件来获得代谢旺盛、数量足够的种子。这种种子接入发酵罐后，将使发酵生产周期缩短，设备利用率提高。种子液质量的优劣对发酵生产起着关键性的作用。 菌种的扩大培养是发酵生产的第一道工序，该工序又称之为种子制备。种子制备不仅要使菌体数量增加，更重要的是经过种子制备培养出具有高质量的生产种子供发酵生产使用。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。 影响种子质量的因素：1、原材料质量 生产过程中经常出现种子质量不稳定的现象，其主要原因是原材料质量波动。如： 四环素、土霉素生产中，配制产孢斜面培养基用的麸皮，因小麦产地、品种、加工方法及用量的不同对孢子质量均有一定影响。制备霉菌用的大米，其产地、颗粒大小、均匀程度不同，孢子质量也不同。蛋白胨加工原料不同（如鱼胨或骨胨）对孢子影响也不同。水质的硬度、污染程度对生产均有影响原材料质量的波动，起主要作用的是其中的无机离子含量不同。2、培养条件1）温度温度对多数品种斜面孢子质量有显著影响。 如：土霉素生产种子，在高于37培养时，孢子接入发酵罐后表现出糖代谢变慢，氨基氮回升提前，菌丝过早自溶，效价降低等2）湿度制备斜面孢子培养基的湿度对孢子的数量和质量有较大影响。3）通气量4）斜面冷藏时间。1.7谷氨酸的发酵谷氨酸发酵开始前，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。 在发酵过程中，氧、温度、pH和磷酸盐等的调节和控制如下：氧。谷氨酸产生菌是好氧菌，通风和搅拌不仅会影响菌种对氮源和碳源的利用率，而且会影响发酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在发酵后期，加大通气量有利于谷氨酸的合成。温度。菌种生长的最适温度为3032 。当菌体生长到稳定期，适当提高温度有利于产酸，因此，在发酵后期，可将温度提高到3437 。pH。谷氨酸产生菌发酵的最适pH在7.08.0。但在发酵过程中，随着营养物质的利用，代谢产物的积累，培养液的pH会不断变化。如随着氮源的利用，放出氨，pH会上升；当糖被利用生成有机酸时，pH会下降。磷酸盐。它是谷氨酸发酵过程中必需的，但浓度不能过高，否则会转向缬氨酸发酵。发酵结束后，常用离子交换树脂法等进行提取。发酵方法：发酵方法有间歇发酵和连续发酵。在本次设计中发酵设备为间歇操作，灭菌设备为连续操作。1.8 谷氨酸的提取发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺是一种在发酵法生产谷氨酸过程中的谷氨酸提取工艺，提取工艺具体如下：谷氨酸发酵液经灭菌后进入超滤膜进行超滤，澄清的谷氨酸发酵液在第一调酸罐中被调整pH值为3.203.25，然后进入常温的等电点连续蒸发降温结晶装置进行结晶，分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和母液，将一部分母液进入脱盐装置，脱盐后的谷氨酸母液一部分与超滤后澄清的谷氨酸发酵液合并；另一部分在第二调酸罐中被调整pH值至4.57，蒸发、浓缩、再在第三调酸罐中调pH值至3.203.25后，进入低温的等电点连续蒸发降温结晶装置，使母液中的谷氨酸充分结晶出来，低温的等电点连续蒸发降温结晶装置排出的晶浆被分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和二次母液。谷氨酸的提取的方法有，等电点法、离子交换法、金属盐法、离子交换膜电渗析法，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1 。1.9 谷氨酸制取味精 谷氨酸通过浓缩的发酵液，谷氨酸晶体杂质高，为减轻后步工序负荷，必须进一步提纯，根据工业结晶理论，结晶是提纯物料最有效的方法，可采取两种方法，一种方法是型晶（粗谷氨酸），经溶解重新结晶或型晶，因晶格的不同，除去晶体中的杂质和色素，达到提纯的目的。另一种方法是型晶，表面适度溶解后再重新结晶（仍然为型晶形），除去表面吸附的杂质。前者夫酸纯度高，后者夫酸纯度低，但具有一定的成本优势。 味精是L-谷氨酸一钠，带有一个分子的结晶水。从发酵液中提取得到的谷氨酸仅仅是味精生产中的半成品。谷氨酸盐与适量的碱进行中和反应，生成谷氨酸一钠，其溶液经过脱色，除铁，除去部分杂质，最后通过减压浓缩，结晶及分离，得到较纯的谷氨酸一钠的晶体，不仅酸味消失，而且有很强的鲜味。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4。 谷氨酸发酵采用淀粉原料，双酶法糖化，中糖发酵，一次等电点提取工艺。第二章 物料衡算及热量衡算其工艺流程示意图如图所示。 灭 无 压缩机过滤除菌冷却器维持罐连消塔预热器水 菌 菌 空解 培 空 气糖 养 气 基 分离机发酵罐灭菌尿素（或液氨） 成 母液等电点罐 熟灭菌 发 消泡剂 酵 谷氨酸 液 图2 谷氨酸发酵工艺流程示意图2.1 味精工厂发酵车间的物料衡算 2.1.1 工艺技术指标及基础数据 （1）查发酵工厂工艺设计概论P326表3 味精行业国家企业标准，选用主要指标如表1表1 味精发酵工艺技术指标指标名称单位指标数生产规模t/a8000（味精）生产方法中糖发酵，一次等电点提取年生产天数d/a320产品日产量t/a25产品质量纯度%99倒灌率%1.0发酵周期h48发酵初糖Kg/m3150淀粉糖转化率%95糖酸转化率%48麸酸谷氨酸含量%90谷氨酸提取率%80味精对谷氨酸产率%112（2）主要原材料质量指标 淀粉原料的淀粉含量为80%，含水14%。 （3）二级种子培养基（g/L） 水解糖25，糖蜜20，尿素3.5，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆510，泡敌0.6，硫酸镁0.002，硫酸亚铁0.002。 （4）发酵培养基（g/L） 水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾0.8，磷酸氢二钠0.2，硫酸亚铁0.002，硫酸锰0.002，尿素（总尿）40，泡敌0.6，植物油1.0。（5）接种量为2% 。 2.1.2 谷氨酸发酵车间的物料衡算 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。（1）发酵液量V1 式中 150发酵培养基初糖浓度（kg/m3） 48%糖酸转化率 80%谷氨酸提取率 99%除去倒灌率1%后的发酵成功率 112%味精对谷氨酸的精制产率（2）发酵液配制需水解糖量G1 以纯糖算， （3）二级种液量 V2 （4）二级种子培养液所需水解糖量 G2 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： （6）耗用淀粉原料量 理论上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故理论上耗用的淀粉量G淀粉为：式中 80%淀粉原料含纯淀粉量 95%淀粉糖转化率（7）尿素耗用量 二级种液耗尿素量为V3发酵培养基耗尿素为V4故共耗尿素量为627.5kg（8）甘蔗糖蜜耗用量 二级种液耗用糖蜜量V5发酵培养基耗糖蜜量V6合计耗糖蜜69.9kg（9）氯化钾耗量GKCl （10）磷酸氢二钠（Na2HPO47H2O）耗量G3 （11）硫酸镁（MgSO47H2O）用量G4 （12）消泡剂（泡敌）耗用量G5 （13）植物油耗用量 G6 （14）谷氨酸（麸酸）量 发酵液谷氨酸含量为：实际生产的谷氨酸（提取率80%）为：2.1.3 8000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果 由上述生产1000kg味精（100%纯度）的物料衡算结果，可求得8000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计算。具体计算结果如表2物料名称生产1t味精（100%）的物料量8000t/a味精生产的物料量每日物料量发酵液（m3）15.661.25105392二级种液（m3）0.31325047.83发酵水解用糖（kg）23493.521071.17105二级种培养用糖（kg）7.836.26104195.8水解糖总量（kg）2356.81.891070.59105淀粉(kg)2793.72.231070.70105尿素（或液氨）627.55.021061.57104糖蜜（kg）69.95.601051747.5氯化钾（kg）12.531.00105313.3磷酸氢二钠（kg）3.132.5010478.3硫酸镁（kg）9.587.67104239.5泡敌（kg）9.47.52104235植物油（kg）23.51.88105587.5谷氨酸（kg）8937.14106223252.1.4谷氨酸提取车间的物料衡算 生产8000t/a 纯度为99%的味精每日所需的发酵液量为： V发酵液 =39299%=388.08（m3） m1=388.081050=407484（）式中1050为发酵液的相对密度；每年发酵液量：407484320=130395（t）； 加98%的硫酸量：为发酵液的3.6% 4074843.6%=14670（）年用量：14670320=4694.2（t）98%硫酸的相对密度是1.84，故：146701.84=7.97（m3）； 分离前谷氨酸含量：2232599%80%=27627.2（） 80%为谷氨酸提取率分离后每日谷氨酸量：22101.8（）分离后每年谷氨酸量：7072.56（t） 每日谷氨酸分离洗水量：22101.820%=4420.35（）每年谷氨酸分离洗水量：4420.35320=1414.5（t）； 每日加晶种量：按发酵液的0.2%投入晶种 4069.70.2%=813.94（）每年需晶种量：130228.90.2%=260.46（t）； 每日结晶后母液量： 406965.3+14650.75+813.9422101.76=400328.23()每年结晶后母液量： 400328.23320=128105(t)。2.1.5 8000t/a味精厂提取车间物料衡算表 由上述物料衡算的结果，知8000t/a味精厂提取车间的物料量。具体结果如表所示。表3 40000t/a味精厂提取车间的物料衡算表物料名称每日物料量年物料量t原料液（发酵液）量406965.3130395结晶后母液量400328.23128105谷氨酸量22101.767072.56硫酸用量14650.754688.24分离洗水量4420.351414.52晶种量813.94260.462.2管算提取车间的热量衡算2.2.1提取车间热量衡算的意义和具体计算热量衡算的意义a.通过热量衡算，计算生产过程能耗定额指标。应用蒸汽等热量消耗指标，可对工艺设计的多种方案进行比较，以选定先进的生产工艺；或对已投产的系统提出改造或革新，分析生产过程的经济合理性、过程先进性，并找出生产上存在的问题。b.热量衡算的数据是设备类型的选择及确定其尺寸、台数的依据。c.热量衡算是组织和管理、生产、经济核算和最优化的基础。热量衡算的结果有助于工艺流程和设备的改进，达到节约能源、降低生产成本的目的。热量的具体计算工艺技术基础数据：年产纯度99%味精8000t；提取工艺在34h左右完成；成熟发酵液量406965.3；发酵液的比热容3.97kJ/（K）；母液量400328.23；发酵液由30降到5需要14h左右；谷氨酸的比热容1.189kJ/（K）；谷氨酸晶体的溶解热23.24（kJ/mol）；硫酸的溶解热92（kJ/mol）； 原料液带入热量Q1 Q1=m1c1T1（kJ） 式中 c1原料液的比热容，kJ/()； T1原料液的温度， Q1=406965.33.9730=48469567.22 （kJ）； 随母液带走的热量Q2 Q2=m2c2T2（kJ） 式中 c2母液的比热容，4.03kJ/()； T2母液的温度， Q2=400328.234.035 =8066613.83（kJ） 随晶体结晶带走的热量Q3 Q3=m3c3T2（kJ） 式中 c3晶体的比热容，kJ/()； Q3=22101.751.1895=131394.96（kJ） 硫酸对水的溶解热量Q4 Q4=（14650.7598%）9