年产6万吨味精生产工艺设计

第1页共14页年产6万吨味精生产工艺设计摘要味精是调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠。味精的主要作用是增加食品的鲜味，在中国菜里用的最多，也可用于汤和调味汁。味精，学名“谷氨酸钠（C5H8NO4Na）”。谷氨酸是氨基酸的一种，成品为白色柱状结晶体或结晶性粉末，是目前国内外广泛使用的增鲜调味品之一。其主要成分为谷氨酸和食盐。我们每天吃的食盐用水冲淡400倍，已感觉不出咸味，普通蔗糖用水冲淡200倍，也感觉不出甜味了，但谷氨酸钠，用于水稀释3000倍，仍能感觉到鲜味，因而得名“味精”。味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现代调味品，在我们的生活中用量很大。本设计为年产6万吨味精的生产工艺，通过双酶法、谷氨酸中糖发酵以及一次等电点提取工艺生产谷氨酸钠。通过详细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，并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。本设计的工艺流程为发酵预处理（种子培养、原料预处理，制无菌空气）→发酵→等电点提取→中和制味精→浓缩结晶→精制分装。该处理工艺具有工艺流程清晰、结构紧凑简洁、运行容易控制等优点。为味精生产的理想途径，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益，在实际的生产生活中得到了大量的推广应用。关键词：味精，谷氨酸钠，糖发酵，双酶法，等电点提取第2页共14页productivetechnologydesignedforthemonosodiumglutamatefactorywhichproduce60,000tonsperyearAbstractMonosodiumglutamate(MSG)isthesodiumsaltofthenon-essentialaminoacidglutamicacid，whichisthefinalresolveproductfromprotein.Ifwedilutethesaltwith400timeswater,wecan’ttastesaltyanymore.Ifwedilutethesucrosewith200timeswater,wecan’ttastesweetnesstoo.Butevenif3000timeswater,Monosodiumglutamatestilltasteflavor.Monosodiumglutamateisamodernspicemadeoffoodbyusingmicrobialfermentation.Thisproductivetechnologydesignedforthemonosodiumglutamatefactorywhichproduces60,000tonsperyearbyDoubleEnzyme、Sugarfermentationinglutamicacidandanisoelectricpointofextractiontoproduceglutamicacid.Weknowthroughpretreatmentofrawmaterial、fermentation、extractiontolearnMonosodiumglutamate’sproductionmethodsandproductionprocess.Accordingtoitssituation,choosethewaytofermentationwhichsuitforproductionprocess.Atthesametimebalancethematerialandchoosetheequipment.Finallydrawoutthefermentationprocessflowdiagramandfloorplan.Thetechnologicalprocessofthisdesignis:Fermentationpretreatment（Seeddevelopment；Pretreatmentofrawmaterials；Systemsterileair）→fermentation→Isoelectricpointofextraction→neutralizationtoProductionofMSG→Concentrationcrystal→processingandrepacking.thisproductivetechnologydesignedhasmanytraits.Suchas,well-knitstructure,pithyquickcontrol,lastingattacked,lesssledgecapacity,anditsrunningandmanagementisuncomplicated.Keywords:MSG;DoubleEnzyme;Sugarfermentation;Isoelectricpointofextraction第3页共14页1前言1.1研究目的及意义通过运用专业知识和查阅相关资料，了解味精发酵的工艺流程，并掌握味精发酵过程中对发酵罐、种子罐、搅拌器和冷却管等材料的选取及物料平衡的计算，并运用到实际的生产生活中。1.2研究目标和关键问题研究目标是理清味精发酵的流程工艺及生产工艺，关键问题是掌握如何对味精发酵过程中所涉及到的发酵罐、种子罐、搅拌器和冷却管和材料进行选取以及物料平衡的计算。1.3产品现状和研究内容本设计为年产6万吨味精厂的生产工艺，通过双酶法、谷氨酸中糖发酵以及一次等电点提取工艺生产谷氨酸钠。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。2工艺流程选择及说明2.1工程概况2.1.1工厂概况一般的味精厂年产味精5～10万吨，生产过程主要为：发酵预处理（种子培养、原料预处理，制无菌空气）→发酵→等电点提取→中和制味精→浓缩结晶→精制分装。味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位，另外，工厂产生的大量生产废水，必须经过相应处理之后方可排掉，因此，必须还有废水处理车间。为保障全厂生产用水，还要设置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理，供水管路输送到各个生产需求部位。2.1.2理论依据1.生物工程工厂设计概论。【1】2.味精的相关资料。2.1.3设计范围本工程的设计范围为：生产味精的量达到年产6万吨左右的要求2.1.4指导原则第4页共14页1．采用先进、合理、成熟可靠的处理工艺，并具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。2.工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地、能适应水质、水量的变化，确保出水稳定，达标排放。3.在运行过程中，便于操作管理，便于维修，节省人力、动力消耗和运行费用。2.2味精发酵工艺流程2.2.1生产规模本课程设计中，味精的生产量量达到年产6万吨左右。2.2.2工艺流程的确定1.味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）原料的预处理及淀粉水解糖的制备；（2）种子扩大培养及谷氨酸发酵；（3）谷氨酸的提取；（4）谷氨酸制取味精及味精成品加工。2.与上述工艺阶段相对应的味精生产工厂一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。为保障全厂生产用水，还要设置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理，供水管路输送到各个生产需求部位。对于废水，应该进行一定的处理之后再排掉。2.2.3生产工艺路线的确定通过上述分析比较，其工艺流程如图2-1所示。第5页共14页图2-1味精厂生产工艺【2】斜面培养摇瓶扩大培养种子罐扩大培养预处理水解过滤淀粉水解糖配料发酵空气压缩机冷却气液分离过滤除菌等电点调节沉淀离心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除铁过滤脱色浓缩结晶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第6页共14页图2-2谷氨酸发酵的工艺流程图【3】2.3主要处理构筑物设计及选型配料罐定容罐二级种子罐实消降温二级种子培养消泡剂水无机盐糖蜜玉米浆纯生物素液氮消泡剂水无机盐糖蜜玉米浆纯生物素一级种子斜面无菌空气发酵罐葡萄糖定容罐连消器维持罐换热器消泡剂高浓度糖液液氨第7页共14页主要设备见表2-2。表2-2主要设备一览表位号设备名称规格与型号材料备注F301-311发酵罐Φ5000×10000mmA3钢专业设备F321-326二级种子罐Φ1400×2800mmA3钢专业设备F331-336一级种子罐Φ400×800mmA3钢专业设备R301-311发酵罐分过滤器Φ1200×1800mmA3钢专业设备R321-326种子罐分过滤器Φ75×520mmA3钢专业设备R331-336种子罐分过滤器Φ1200×1800mmA3钢专业设备3工艺流程计算3.1味精厂计算与构筑物设计3.1.1谷氨酸发酵的物料衡算⑴主要技术指标【4】指标名称单位指标数生产规模t/a60000生产方法中糖发酵，一次等电点提取年生产天数d/a300产品日产量t/a200产品质量纯度%99倒灌率%1.0发酵周期h48发酵初糖Kg/m3180淀粉糖化转化率%98第8页共14页糖酸转化率%50谷氨酸含量%90谷氨酸提取率%90味精对谷氨酸产率%112⑵主要原材料质量指标淀粉原料的含量为80%，含水14%⑶二级种子培养基（g/L）水解糖40，糖蜜20，尿素3.5，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆8，泡敌0.6，硫酸锰0.002，硫酸亚铁0.002。⑷发酵培养基（g/L）水解糖180，糖蜜5，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%（6）谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原材料以及其他物料量。⒈发酵液量设发酵液初糖和流加高浓糖最终发酵液总糖浓度为3/180mkg，则发酵液量为：)(13.11%112%99%90%50180100031mV式中180—发酵培养基初糖浓度（3/mkg）50%—糖酸转化率90%—谷氨酸转化率99%—除去倒罐率1%后的发酵成功率112%—味精对谷氨酸的精制产率⒉发酵液配制需水解糖量以纯糖计算：)(4.200318011kgVm⒊二级种液量)(2226.0%2312mVV⒋二级种子培养液所需水解糖量)(904.84022kgVm第9页共14页式中40—二级种液含糖量（3/mkg）⒌生产1000kg味精需水解糖总量)(304.201221kgmmm⒍耗用淀粉原料量理论上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故耗用淀粉量为：）（淀粉kg36.2312111%98%%80304.2012m式中80%—淀粉原料含纯淀粉量98%—淀粉糖化转化率⒎尿素（或液氨）耗用量二级种液耗尿素量为3V)(7791.05.323kgVV发酵培养基耗尿量为4V)(2.4454014kgVV故共耗尿量为kg9791.445⒏甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量为:)(40452202kgV发酵培养基耗糖蜜量为:)(65.5551kgV合计耗糖蜜60.102kg⒐氯化钾耗量)(904.88.01kgVmKCL⒑磷酸氢二钠（OHHPONa2427）耗量)(226.22.013kgVm⒒硫酸镁（OHMgSO247）用量)(81.6)(6.021kgVV⒓消泡剂（泡敌）耗用量第10页共14页)(678.66.01kgV13.植物油耗用量)(13.110.114kgVm14.谷氨酸用量发酵液谷氨酸含量为:)(68.991