毕业实习_阜丰.docx

学校代码： 10128
学 号： 201020513006

化工学院
本科毕业实习报告

（

学生姓名：渠洪鹏
学 号：201020513006
组 员：张忠世 潘科
工 段：配料工段
班 级：生物工程10-1班
实习地点：内蒙古阜丰生物科技有限公司
指导教师：张建斌 张欣 李永利 兰辉

二零一四年三月
摘要：
毕业实习，是我们从校园走向企业的关键一步，为做好本次实习课程，指导老师提前一天向我们讲解了谷氨酸钠的生产流程及技术要求，使我们完整地了解味精的制作过程，做好实习的准备。
由于实习企业与所学专业对口，此次实习充分展现专业课学习内容，将课堂上学习的生物工程反应拓展到工厂生产，为我们从校园走向工厂打下坚实的基础。
实习范围涉及糖厂和味精车间，由各车间负责人讲解每个工段生产细节再参观厂区，参观过程中大家积极发扬博学躬行的校训，将每个设备管道的走向，用途，参数，反应条件都一一记录下来，不懂的地方都虚心向工作人员咨询。
目录
1.实习单位概况 4
2.原料物化性质 4
3.主产物物化性质 4
4.产品用途 5
5.生产工艺 5
5.1物料流程 5
5.2工艺流程图 6
5.3.1糖化 6
5.3.2配料 7
5.3.3发酵 7
5.3.4等点提取 8
5.3.5离子交换 8
5.3.6离心变晶 9
5.3.7脱色中和 9
5.3.8味精精制 9
6环境保护 9
6.1 味精厂的主要废弃物 9
6.2 味精废水的来源及水质特点 10
6.2.1 味精废水的来源 10
6.2.2 味精废水的水质特点 11
7心得体会与感受 12
8致谢 12

前言：
整个实习历时三天，第一天动员讲解，第二天参观麸酸车间的配料、发酵、等电离交提取、离心、变晶、中和脱色等工段，观察了从玉米浆制成谷氨酸钠的过程，第三天上午到糖厂了解淀粉乳制葡萄糖的生产工艺，下午参观味精的精制包装。
麸酸车间分一厂和二厂，一厂年产量15万吨，每个罐体容积780 m3，是全国最大的发酵罐，共8个。由于实习期间设备检修，本次实习麸酸工段参观二厂，年产量5万吨，每罐容积340 m3，共10个。
本论文主要范围为配料灭菌工段。
1.实习单位概况
内蒙古阜丰生物科技有限公司是世界第一大谷氨酸生产商——中国阜丰集团的核心企业。成立于2006年3月，坐落于呼和浩特经济技术开发区金川南区。
阜丰集团有限公司是一家在香港主板上市的国际化生物制品公司。主要致力于生物发酵产品的生产、经营和研发，是全球第三大黄原胶生产商，味精产量占全球的40%左右。
公司目前下辖谷氨酸、味精、淀粉、葡萄糖、复混肥、热电、黄原胶、新型建材厂等多个分厂。主要产品及年产量为谷氨酸20万吨，味精10万吨，淀粉80万吨，结晶葡萄糖15万吨，复混肥30万吨 ，黄原胶2万吨。主导产品谷氨酸、味精、黄原胶销往全国二十多个省市，并出口到世界四十多个国家和地区。
车间生产实行3×8制，每班一个负责人，整个车间有一个车间主任。
2.原料物化性质
发酵生产谷氨酸的原料为淀粉，淀粉来自粮食原料，通常利用各种谷类或薯类淀粉，如北方常用玉米，南方常用番薯淀粉等。非粮食淀粉原料主要指甜菜或是甘蔗糖蜜、醋酸﹑乙醇﹑正烷烃（如液体石蜡）等 。
阜丰采用玉米淀粉发酵制谷氨酸。显微镜下观察各类原材料淀粉结构，通过对比可以看出玉米淀粉颗粒疏松，利于发酵，可以保证反应充分，缩短反应时间。
3.主产物物化性质
化学名称：L-谷氨酸单钠盐-水化物
商品名称：味精、味素、谷氨酸钠、麸酸钠
英文名称：Monosodium L-Glutamate， (MSG)
化学式: C5H8NO4Na ·H2O
相对分子量：187.13 　
结晶系：斜方晶系，柱状八面体。
密度：粒子相对密度1.635；视相对密度0.80～0.83。
溶解度：谷氨酸的水溶性较好，在水中的溶解度随温度升高而增大，除温度外，还与pH有关，且随着pH变化，影响很大，因此等点阶段可采用调整pH使谷氨酸结晶析出。
4.产品用途
谷氨酸大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多，在生物体内的氮代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。
食品工业上，味精主要成分是谷氨酸钠盐，能够增进菜肴的鲜味，促进食用者的食欲，刺激消化液的分泌，有助于食物在体内的消化吸收，L型氨基酸钠美味较浓。
医学上，谷氨酸在人体内通过转氨酶的作用将其分子中的氨基转移给丙氨酮酸，形成丙氨酸；与血液中的氨形成无毒的谷氨酰氨，使血液中氨的浓度下降，减少氨中毒的危险性；在体内与胱氨酸、甘氨酸结合形成谷胱甘肽，该化合物是一种很有效的抗氧化剂，对于延续衰老，促进疾病恢复均有好处，能够分解体内代谢过程中所产生的过氧化物，避免肌体遭受过氧化物的侵害，有利于维持身体健康；在体内能够形成氨基丁酸，它是一种神经递质，帮助神经的传导。
5.生产工艺
5.1物料流程
味精生产从玉米开始，经淀粉车间预处理成淀粉乳进入糖化车间，淀粉乳在糖化车间经液化和糖化成为葡萄糖，作为发酵原料输送给麸酸车间，其中，糖化车间生产干燥的葡萄糖也是一条独立的产业链，输送到麸酸车间的糖液是制晶体葡萄糖时的离心母液。
麸酸车间进行种子的扩大培养及谷氨酸的发酵工序，前期的淀粉乳、葡萄糖都是发酵原料。发酵周期结束的发酵液通过调节pH到达等电点结晶析出，析出的上清液进入离子交换柱回收谷氨酸，结晶体离心去清液后需要继续溶解进行变晶拉冷，此时晶体已经由β型转变为α型，经脱色中和以液体形式输送给味精车间。
味精车间首先将谷氨酸钠溶液浓缩结晶，析出晶体进行干燥包装。
5.2工艺流程图
5.3生产过程
5.3.1糖化
糖化主要包括液化、糖化、锅炉脱色、离子交换、结晶离心干燥等工段。
液化是将淀粉乳加淀粉酶搅拌1 h后在高温高压下反应100-120 min迅速降压，淀粉颗粒瞬间裂解为糊精，此工段主要技术是耐高温的淀粉酶以及迅速降压过程。
糖化先对浆液回流降温至18-62℃，加糖化酶反应20 h，灭酶时加碱调节pH至4.8。此工段将多糖降解为葡萄糖，根据DE计算加糖化酶量。
过滤脱色用板框过滤机过滤，活性炭二级脱色。脱色罐有升温和保温过程，需要搅拌，板框过滤机过滤活性炭出葡萄糖溶液。料液滤渣空气干燥可进淀粉车间。板框过滤机进料压力0.15 MPa后开始工作，0.4MPa后开始清洗。
离交料液先进阳柱脱去阳离子后进入阴柱脱掉阴离子，柱内流出液体有颜色说明柱体饱和，进入第二个柱体再次离子交换。液体均为上出下进。离交完毕进入调节柱调pH至3.75-3.85，进入滤袋过滤。柱体定期清洗阳柱通酸液，阴柱通碱液后通水，清洗液体均为上进下出。
结晶前为提高结晶效率先用蒸发器浓缩获得高糖。立式结晶机连续结晶，上进下出，中间有冷却盘管，加晶种刺激结晶，完成后利用上悬式刮刀卸料离心机离心，母液进入麸酸车间，固体含水分在10%以上，再加两次气流烘干即为成品葡萄糖。
5.3.2配料
配料阶段设备有喷射器、维持罐、螺旋板式换热器、配料罐、玉米浆储罐、糖蜜罐、水罐和离心泵。
发酵罐配料：葡萄糖、糖蜜、玉米浆、MgSO4、KCl、纯Vh、Na2HPO4；
种子罐配料：糖液、玉米浆、K2HPO4、MgSO4、MnSO4、V-B1、Vh（生物素）、油。
原料按照配比从各储罐底部输送到配料罐，搅拌充分，其中配料罐是地罐，这样可以不利用泵输送原料，无机盐和生物素直接加入配料罐。
配置好的料液用泵从维持罐下部打入预热换热器，出换热器时料液温度可以达到80-90℃，预热换热器采用维持罐维持温度结束的高温料液与原料液换热。灭菌后的料液一次换热后温度降至90-100℃，二次换热用30-45℃冷凝水降温，温度可降至35-45℃，进入发酵罐、种子罐或流加糖罐。换热器各,进出口均安装温度计，集中维持罐表盘面显示。
螺旋板式换热器：工作压力1.0MPa，设计温度200℃，换热面积100m2。
预热后的料液从维持罐下部进入维持罐120-130℃灭菌1h，经喷射器与高温蒸汽混合从维持罐顶部喷出作为高温流体进入预热换热器，清理维持罐时用高温蒸汽将料液从底部压出进入预热器。
5.3.3发酵
发酵周期为28-30h，产酸率为12.5%，中后期流加糖和NH3，罐外喷淋内设盘管降温至35℃接种。2h取一次料测pH、残糖含量、OD值（分光光度计测量间接反映菌种量）、酸含量。在发酵前期pH值控制在7.5~8.0，发酵中、后期将pH值控制在7.0~7.6可提高谷氨酸产量。前期温度（菌体生长）30 ℃ ~32℃，
后期（Glu合成）34℃~37℃。风量由小及大再减小。
罐体底部通无菌空气（通风）和氨（调节），通过一个管道进罐。中部接种，流加糖，取样。顶部有旋风分离器、消泡系统和二级空气过滤装置。各控制阀门，监测仪表显示均在罐体中部。罐压靠风流量调节，顶风阀开大压力变小——维持一定罐压防止杂菌进入。旋风分离器目的回收物料，防止排风时气液夹带。
种子罐不流加糖和消泡剂，上部进种。培养时间15h，消毒1h，打料30min，出料30min。
溶氧大小的控制：通气与搅拌来完成。发酵处于不同阶段，通风比也不相同，前期通风量小，主期通风量大，后期通风量小。 搅拌是使溶氧效果更好，搅拌比通气对溶氧的影响更大。搅拌效果与搅拌器的类型，搅拌器曲直径大小，搅拌转速、搅拌器在发酵罐内的相对位置等有关。
消泡采用物理和化学方法同时进行，发酵罐搅拌轴上有打沫齿打碎泡沫并不断流加聚醚类消泡剂。风过滤一级为石棉，二级为膜过滤。
非发酵时间约4.5小时为提高生产效率应尽量缩短，包括空消、连消、降温、接种、放罐、检修。
5.3.4等点提取
控制谷氨酸等电点使单分子结晶，加硫酸和高流液调节pH至3.22，加晶种搅拌结晶，停搅拌使晶体沉降，结晶过程中等点罐内盘管循环冷凝水降温（温度越低越容易结晶）。各等点罐可通过管道串流。等点结束后晶体去离心工段，未沉降完全的液体去沉降槽，泡沫去漂浮槽。
5.3.5离子交换
等点提取上清液谷氨酸含量大于2.0%，调节pH至1.8-1.9上离子交换柱回收谷氨酸，离交柱上部树脂，下部为石英砂防止树脂流失，洗脱液又称高流液。吸附流出的液体称后流液，至调氨罐（也可加清液）调节pH至7.0-7.8洗脱树脂柱。各离交柱串通，一次吸附后GA含量高于2.0%则继续原柱吸附，低于2.0%则进入第二个柱体吸附。
树脂易吸附杂质，需定期清水清洗，清洗液称清污，用好氧菌处理排放——含高蛋白，直接排放易水体富营养化。后流液GA含量低于0.3%为浓污，是制作复混肥的原料。柱体由于GA结晶会出现结柱现象，需用碱液浸泡，较难处理。平时定期从底部进水或风疏松树脂，易于吸附，减少结柱现象。
5.3.6离心变晶
结晶从等点罐或沉降槽底部去离心机，离心后弃清液，离心后晶体进入离心机下部溶晶罐溶解后输送给变晶罐。谷氨酸晶体由三棱锥(α-晶型)转变出柱状晶型(β-晶型),晶体纯度和透光均得到提高。
GA在80-100℃有晶体转变，变晶罐一般控制温度90℃，变晶结束进入三级拉冷罐温度骤降完成晶体转变。
5.3.7脱色中和
拉冷后析出晶体经过水平带式真空过滤机清洗，脱色除铁，加碱中和至pH为5.5-6.5成谷氨酸钠输送到味精车间。
5.3.8味精精制
在味精车间需要首先进行浓缩工序，控制温度在85℃左右，浓缩到一定浓度后接晶种——晶种为物理晶体附着点。结晶完成进入离心干燥阶段，采用立式刮刀下部卸料离心机，转速1000t/min，转鼓直径1200mm，干燥采用热风冷风两次鼓风，筛选后包装成商场销售的小袋或者半成品大袋。
6环境保护
6.1 味精厂的主要废弃物
发酵工业是国民经济的支柱产业之一，味精行业是我国发酵工业的重要行业，随着味精生产的不断发展，该行业造成的环境污染也在不断加剧。主要有：
1、废气
废气产自锅炉。通过加高烟囱高度和采用旋风除尘器等干式机械除尘和麻石水膜除尘器等湿式除尘的方法，基本可使烟尘排放达标。
生产中使用的和工艺过程中产生的HCl、H2S、NH3、HCHO等气体通过使设备密闭，使用液体石蜡与空气隔离等措施防止其逸出，对于泄漏的少量废气通过机械排风和风筒高空排放等方式，基本可以做到不超标。
2、废渣
味精企业的废渣即锅炉炉灰渣和回收的粉煤灰。炉渣和粉煤灰随产随运出厂外，可用于铺路和作建筑保温材料。
3、噪声
味精企业主要噪声来源于发酵罐、空压机（冷冻机）、高速离心机、干燥机以及设有大功率的搅拌设备等。可通过降低电机转数、选用噪声小的减速机、使用减振器和吸声罩等方法降低噪声。
4、废水
味精生产中最大的污染即废水，故应采取有效的污水清洁措施处理味精废水。
6.2 味精废水的来源及水质特点
6.2.1 味精废水的来源
味精废水中的有机物是造成污染的最重要污染物，它是使水域变质，水体发黑发臭的主要原因。虽然味精废水属于发酵废水，不含有毒有机物，但是由于COD极高，进入水体后将大量消耗溶解氧，导致水中缺氧，从而致使需要氧气的微生物死亡；味精废水中含有大量氨氮，它可造成河口、近海海域的富营养化问题；味精废水还带有酸碱污染，味精尾母液pH很低，碳柱再生废液或者离子交换尾液含有大量反应过剩的盐酸或者硫酸，用碱跟谷氨酸反应生产谷氨酸钠这一单元排出的废水则是强碱性，水体受到酸碱污染时pH发生变化，严重时将消灭或抑制水体中微生物的生长，妨碍水体自净，还可腐蚀船舶。如果水体长期受酸、碱污染，将对生态系统产生严重的影响。
味精生产废水主要来自：
①发酵液经提取谷氨酸后的尾母液或离子交换尾液；
②生产过程中各种设备(调浆罐、液化罐、糖化罐、发酵罐、提取罐、中和脱色罐等)的洗涤水；
③离子交换树脂与再生废水；
④液化(100℃)至糖化(60℃)、糖化(60℃)至发酵(30℃)等各阶段的冷却水；
⑤各种冷凝水(液化、糖化、浓缩等工艺)。
味精生产过程中排放的低浓度及中等浓度的废水如洗布水、离子交换冲柱水及精制冲洗水等，治理起来相对容易，对环境的污染也较小，冷凝水一般不产生污染。味精废水最难处理的部分在于味精生产过程中产生的高浓度有机废水，称为发酵母液或离交尾液，即味精发酵液提取谷氨酸后排放的母液。
6.2.2 味精废水的水质特点
在味精生产过程中，发酵母液是主要污染源，大多都具有SS浓度、CODcr浓度、BOD5浓度、NH3-N浓度、S042-浓度都很高，pH值则很低，即“五高一低”的特点。废液中含有2%-5%的湿菌体及蛋白质等固形物(菌体富含蛋白质、脂肪、核酸等营养物质)，含有K+、Na+、NH4+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、Cl-、S042-、PO43-等无机盐，含有色素、尿素、各种有机酸、小于1%的其它氨基酸、0.6%-0.8%的NH4+、残糖(小于1%)，以及l%-1.5%的味精，还含有0.05%-0.1%左右的核苷酸类降解产物。一般情况下，废液COD高达60-80 g/L，谷氨酸1%-1.5%，悬浮物17-18 g/L。另外，大量的由一种氨基酸和一种糖通过梅拉德反应形成的被称为蛋白黑素的咖啡色色素也存在在味精废水中，使废水外观呈黄褐色。
味精废水的COD和BOD5之所以如此高，是因为其中含有大量残留的还原糖、谷氨酸、谷氨酸菌体和挥发酸等有机物，其中谷氨酸约为1.2%一1.5%(w/v)，有时高达2%(w/v)，占发酵液谷氨酸含量的20%一25%。谷氨酸菌体干重约占废水总重量1%，是优质蛋白源，粗蛋白含量为70%一80%。离子交换废水所含的有机物质若能回收利用，不但可减少对环境的污染，同时还可生产饲料添加剂，具有一定的经济效益。
味精废水中总氮为0.8%一1.0%(w/v)，其中氨态氮约占80%，可利用作优质氮肥。
味精离子交换废水酸性强，硫酸盐浓度高，是由于调pH值至等电点时添加硫酸所造成的。强酸和高浓度硫酸盐会抑制废水的生物处理。一方面，当硫酸浓度高于一定值后，由于渗透压的作用，废水生物处理过程中的微生物的活性会降低；另一方面，在厌氧处理过程中，硫酸盐在硫还原菌的作用下被还原成硫化氢，产生恶臭，并抑制甲烷菌群的活性。
7心得体会与感受
在我们全体同学的共同努力、积极配合下，为期一周的毕业实习此时将告一段落。回想整个实习过程，由最开始不知道从何处着手的迷茫期到参观厂区，与老师、同学讨论的中期，以及总结整理这个即繁琐又需要耐心且细致的过渡期，反复考究作图方法、技巧且反复修改的作图期，整理、核算数据并输入电子版期，到最后整篇论文的排版期，每个过程、每道工序，我们都经历且为之付出并学习加以吸收。

8致谢
本次实习是大学毕业前的最后一次实习。同时，这次的实习也非常丰富，所以我对这次机会非常珍惜，在实习中多观察，多询问。 不仅丰富和加深了自己的专业知识，同时也也学到了其他很多方面的知识。
实习的时间转瞬即逝，无论甜也好苦也罢，我都坚持了，我很感谢学校为我们提供了这次实习的机会，使得我们不仅对专业知识有了进一步的认识，也加深了我们的企业意识。使得我们的班级更团结了，同学们的关系更加密切了，这对于即将分别的我们来说，的确是很让人欣慰的一件事。
在实习中，在老师和同学的帮助下我学会了很多，在这里，我要感谢他们。感谢张欣老师和李永丽老师以及张建斌，兰辉老师的帮助，没有他们，我们不可能如此顺利完成；也感谢我的小组成员，是他们帮助我熟悉了整体的流程；还要感谢我的同学，是他们在我最困难时给予了我帮助。

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