年发酵100000t味精工厂设计

《生物工程工厂设计》课程设计报告题目70000t/a味精工厂发酵车间设计系别：城市建设学院专业班级：生物工程0901班姓名：程操学号：20091171003指导教师：康旭（课程设计时间：2012年6月8日——2012年6月24日）华中科技大学武昌分校目录前言...................................................................错误!未定义书签。绪论...................................................................错误!未定义书签。一.味精生产工艺........................................................41.1味精生产工艺概述...............................................41.2原料的预处理及淀粉水解制备.....................................51.2.1原料的预处理..............................................51.2.2淀粉水解制备..............................................51.3种子扩大培养及谷氨酸发酵.......................................51.4谷氨酸的提取...................................................51.5谷氨酸制取味精及味精成品加工...................................5二.发酵罐及种子罐的设计与选型..........................................62.1味精工厂发酵车间的物料衡算......................................62.1.1工艺技术指标及基础数据....................................62.1.2谷氨酸发酵车间的物料衡算..................................62.1.330000t/a味精厂发酵车间的物料衡结果........................82.2热量衡算........................................................92.2.1液化工序热量衡算..........................................92.2.2连续灭菌和发酵工序热量衡算................................92.2.3谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程的热量衡算.......................102.2.4干燥过程的热量衡算.......................................112.2.5生产过程耗用蒸汽衡算汇总衡算结果.........................112.3无菌空气耗量计算...............................................122.4设备设计与选型.................................................122.4.1发酵罐...................................................122.4.2种子罐...................................................212.4.3空气分过滤器.............................................272.4.4味精厂发酵车间设备一览表.................................28致谢..................................................................28主要参考文献..........................................................291.课程设计目的生物工程工厂设计概论课程设计是学生学过相关基础课程及生物工程设备理论与实验后，进一步学习工厂设计的基础知识，培养工程设计能力的重要教学环节。通过该环节的实践，可使学生初步掌握单元操作设计的基本程序与方法，得到工程设计能力的基本锻炼。生物工程工厂课程设计是以实际训练为主的课程，学生应在过程中收集设计数据，在教师指导下完成一定的车间设计任务，以达到培养设计能力的目的。单元过程及单元设备设计是整个过程和装备设计的核心和基础，并贯穿于设计过程的始终，从这个意义上说，作为相关专业的本科生能够熟练地掌握典型的单元过程及车间的设计过程和方法，无疑是十分重要的。2．课程设计题目描述和要求2.1设计题目描述(1)设计题目设计一个年产70000吨的味精发酵车间。已知条件为A采用中糖发酵，等电点—离子交换提取的生产方法；B选用A3钢板，材料在设计温度下的许用应力MPat170][;C钢板厚度负偏差;1,6.021mmCmmC腐蚀裕量取D使用含淀粉86%的工业淀粉原料；试确定该发酵车间的各设备及其布置情况。(2)设计内容根据所给的设计题目完成以下内容：(1)设计方案确定；(2)相关衡算；(3)主要设备工艺计算；(4)主要工艺流程设计；(5)辅助（或周边）设备的计算或选择；(6)制图（包括带节点控制的工艺流程图和发酵车间的设备平面布置图）、编写设计说明书及其它。2.2设计要求设计时间为两周。设计成果要求如下：1.完成设计所需数据的收集与整理2.完成发酵车间中各设备的各种计算3.完成相关设施的设计计算4.完成谷氨酸发酵流程图，完成车间设备布置平面图5.完成设计说明书或计算书（手书或电子版打印均可）3.70000t/a味精工厂发酵车间的物料衡算3.1味精发酵法生产的总工艺流程谷氨酸发酵采用淀粉原料，双酶法糖化，中初糖发酵流加高糖，等电点-离子交换提取的工艺。其工艺流程示意图见图1。菌种斜面培养摇瓶扩大培养种子罐扩大培养原料预处理水解过滤淀粉水解糖配料发酵空气空气压缩机冷却气液分离过滤除菌除铁过滤脱色浓缩结晶图1味精生产总工艺流程图3.2工艺技术指标及基础数据（1）味精行业国家企业标准［5］，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/a70000（味精）生产方法中糖发酵，等电点-离子交换提取年生产天数d/a300产品日产量t/d233.33产品质量纯度99%倒灌率%0.2发酵周期h48发酵初糖Kg/m3150淀粉糖转化率%108流加高浓糖%500糖酸转化率%60麸酸谷氨酸含量%95谷氨酸提取率%92味精对谷氨酸产率%1272（2）主要原材料质量指标淀粉原料的淀粉含量为86%，含水14%（3）二级种子培养基（g/L）水解糖50，糖蜜20，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆5~10，泡敌0.6，生物素0.02mg，硫酸亚铁2mg/L，硫酸锰2mg/L。（4）发酵初始培养基（g/L）水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾0.8，磷酸0.2，生物素2μg，泡敌1.0，接种量为8%。等电点调节粗谷氨酸溶解中和制味精母液离子交换处理粗谷氨酸溶液粗谷氨酸离心小结晶干燥拌盐粉碎粉状味精大结晶干燥过滤成品味精3.3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3155.6%122%8.99%95%602201000mV式中220——发酵培养基初糖浓度（kg/m3）60%——糖酸转化率95%——谷氨酸提取率99.8%——除去倒灌率0.2%后的发酵成功率122%——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，)(144122011kgVG（3）二级种液量V2312524.0%8mVV（4）二级种子培养液所需水解糖量G23222.2650mVG式中50——二级种液含糖量（kg/m3）（5）生产1000kg味精需水解糖总量G为：kgGGG2.146721（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：kg13.1423%111%081%682.1467淀粉G式中86%——淀粉原料含纯淀粉量108%——淀粉糖转化率（7）液氨耗用量发酵过程中用液氨调PH和补充氮源，耗用260~280kg；此外，提取过程耗用160~170kg，合计每吨味精消耗420~450kg（8）甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量V3kgVV48.102023发酵培养基耗糖蜜量V4kgVV2.26414合计耗糖蜜36.68kg（9）氯化钾耗量GKClkgVGKCl24.58.01（10）磷酸氢二钾（K2HPO4）耗量G3kgVG524.0113（11）硫酸镁（MgSO4·7H2O）用量G4kgVVG24.46.0214（12）消泡剂（泡敌）耗用量G5kgVVG8644.66.00.1215（13）玉米浆耗用量（8g/L）kgVG19.4826（14）生物素耗用量)0236.002.0002.0217gVVG（（15）硫酸锰耗用量)(048.1002.028gVG（16）硫酸亚铁耗用量)(048.1002.029gVG（17）磷酸耗用量)(31.12.0110kgVG（18）谷氨酸（麸酸）量发酵液谷氨酸含量为：kgG9.862%2.01%601实际生产的谷氨酸（提取率95%）为：kg8.819%959.8623.4.70000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果表2年产70000吨味精物料横算表物料名称生产1t味精（100%）的物料量70000t/a味精生产的物料量每日物料量发酵液/m36.55458.53101528.334.热量衡算热量衡算是根据能量守恒定律建立起来的，热平衡方程表示如下：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中，Q1——带入的热量（J）Q2——蒸汽热量（J）Q3——各种热效应，如发酵热，稀释热，溶解热等（J）Q4——物料带走热量（J）Q5——消耗于设备上热量（J）Q6——设备向外界散失热量（J）二级种液/m30.52436.68310122.27发酵水解用糖/kg144161087.10031023.336二级种培养用糖/kg26.2610834.131011.6水解糖总量/kg1467.2610704.10231035.342淀粉/kg1423.1361099.62310332.06液氨/kg4206104.2931098糖蜜/kg36.69610568.2310559.8氯化钾/kg5.243108.366310223.1磷酸氢二钾/kg0.52431068.36122.267硫酸镁/kg4.243108.296310989.0泡敌/kg6.86310458.53101.528玉米浆/kg4.193103.293977.667生物素/kg0.023616525.507硫酸锰/g1.04831036.73244.533硫酸亚铁/g1.04831036.73244.533磷酸/g1.313107.91305.667谷氨酸/kg849.8610386.57310287.1914.1液化工序热量衡算液化工序流程图如图2所示：1——调浆罐2——喷射器3——维持罐4——板式换热器5——糖化罐图2液化工序流程图4.1.1液化加热蒸汽量加热蒸汽消耗量（D），可按下式计算：D=)()12(