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1、工艺计算第一节:物料平衡计算凡引入某一系统或设备的物料重量Gm ,必需等于用于转化形成产物所消耗的物量Gp和物料损失之和GtGm=Gp+Gt一、 物料衡算目的:(1) 确定生产设备的容量、个数和主要设备尺寸;(2) 工艺流程草图设计(3) 水、蒸汽、热量、冷量衡算;(4) 控制生产水平。二、 方法1 给出物料衡算流程示意图2 选定计算基准a. 按每批投料量进行计算;b. 按每吨产品消耗的原料量计算;c. 按时间计算。3 确定工艺指标及消耗定额以及相关的基础数据;4 列出各工艺阶段的物料衡算表并绘出物料流程图。三、 实例(以年产商品味精10000t为实例)(一)、生产规模及产品规格(1) 99%
2、规格的味精占80%,即8000t/a;(2) 80%的味精占20%,即2000t/a;折算为100%味精为:800099%+200080%=9520(t/a)(二)、生产工作制度全年生产日320天;23班作业,连续生产。(三)、主要工艺技术参数序号生产工序参数名称指标淀粉质原料糖蜜原料1制糖(双酶法)淀粉糖化转化率%982发酵产酸率g/dl8.08.03发酵糖酸转化率%50554谷氨酸提取提取收率%86805精制GLU-MSG收率%92906发酵操作周期h4848原料及动力单耗表序号物料名称规格单耗(t/t)淀粉原料大米原料糖蜜原料1玉米淀粉含淀粉86%2.122大米含淀粉70%3.03糖蜜含
3、糖50%3.974硫酸98%0.450.450.455液氨99%0.350.350.356纯碱98%0.340.340.347活性炭0.030.020.108水3093093099电2000Kwh/t2000Kwh/t2000Kwh/t10蒸汽11.411.411.4生产过程的总物料衡算(一) 生产能力以年产商品MSG1000t 为实例。折算为100%MSG9520t/a。日产商品MSG:1000/320=31.25(t/d)(其中99%的MSG25t,80%的MSG62.t)日产100%MSG:9520/320=29.75(t/d)(二)总物料衡算(以淀粉质原料为例)(1) 1000kg纯淀
4、粉理论上产100%MSG量:10001.1181.7%1.272=1153.5(kg)(2) 1000kg纯淀粉实际产100%MSG:10001.1198%50%86%92%1.272=547.4(kg)(3) 1000kg工业淀粉(含量86%的玉米淀粉)产100%MSG量:547.486%=470.8(kg)(4) 淀粉单耗 1t 100%MSG消耗纯淀粉量:1000/547.4=1.827(t) 1t 100%MSG实际消耗工业淀粉量:1000/470.8=2.124(t) 1t 100%MSG理论上消耗纯淀粉量:1000/1153.5=0.8669(t) 1t 100%MSG理论上消耗工
5、业淀粉量:0.8669/86%=1.008(t)(5) 总收率:可以按以下两种方法计算。 实际产量(kg)/理论产量100%=547.4/1153.5100%=47.45% (98%50%86%92%)/81.7%100%=47.45%(6) 淀粉利用率:1.008/2.124100%=47.45%(7) 生产过程总损失:100%47.45%=52.55%物料在生产过程中损失的原因: 糖转化率稍低。 发酵过程中部分糖消耗于长菌体以及呼吸代谢;残糖高;灭菌损失;产生其他产物。 提取收率低,母液中Glu含量高。 精制加工过程损耗及产生焦谷氨酸纳等。(8) 原料以及中间品的计算 淀粉用量:29.75
6、 2.124=63.19(t/d) 糖化液量:纯糖 63.1986%1.1198%=59.15(t/d)折算为24%的糖液:59.15/24%=246.4(t/d) 发酵液用量:纯Glu量:59.1550%=29.58(t/d);折算为8g/dl的发酵液:29.58/8%=369.8(m3);369.81.05=388.3(t)(1.05为发酵液的相对密度) 提取Glu量:纯Glu量:29.5886%=25.44(t/d)折算为90%的Glu量:25.44/90%=28.27(t/d) Glu废母液量(采用等电-新离子回收法,以排出的废母液含Glu 0.7%g/d计算):(29.58-25.4
7、4)/0.7% =591(m3/d)(三)总物料衡算结果 衡算结果列汇总表,如下表:工业原料,淀粉含量86%;糖含量50%。 原料 淀粉质原料(玉米淀粉) 糖蜜(甜菜糖蜜) 生产1T 100%MSG t/d 生产1t100%MSG t/vd工业原料 2.124 63.19 3.97 118糖液24%(t) 8.28 246. 4 谷氨酸(90%)(t) 0.95 28.27 0.97 28.87 MSG(100%)(t) 1.0 29.75 1.0 29.75排出含0.7%谷氨 19.87 591 酸废母液排出含1%谷 酸废母液 21.84 650 制糖工序的物料衡算(1) 淀粉浆量及加水量:
8、 淀粉加水比例为:1:2.5 ,1000kg工业淀粉浆1000(1+2.5)=3500kg;加水量为2500kg。(2) 粉浆干物质浓度1000586%/3500=24.57%(3) 液化酶量: 使用液体a-淀粉酶350050.25%=8.75kg(4)CaCl2:量 35000.25%=8.75kg(5)糖化酶量:用液体糖化酶 35000.25%=8.75kg (6)糖化液产量 1000 86%1.1198%/24%=3898kg 24%糖化液的相对密度为1.09 3898/1.09=3576(L)(7)加珍珠岩量:为糖液的15%38980.15=5.85kg (8)滤渣产量:含水70%废珍
9、珠岩5.85/(1-0.7)=19.5kg(9) 生产过程进入的蒸汽和洗水量3898+19.5-3500-(8.753)-5.85=385.4kg(10) 衡算结果(年产万吨味精):根据总物料衡算,日投入工业淀粉63.19t,物料衡算汇入下表:制糖工序物料衡算汇总表进入系统离开系项目物料比例日投料量kg项目物料比例日投料量kg工业淀粉100063190糖液3898246315配液化酶2500157975滤渣19.51232料水8.75553CaCl28.75553糖化酶8.75553珍珠岩5.85370洗水和蒸汽385.424353累计3917.5247547累计3917.5247547三 连
10、续灭菌和发酵工序的物料衡算(1) 发酵培养基数量 1000kg 工业淀粉,得到24%的糖化液3898kg。发酵初始糖浓度16.4g/dl ,其数量为: 16.4g/dl的糖相对密度为1.06, 57041.06=6046kg 配料 按放罐发酵液的体积计算:5704 16.4%/16%=5847(L)玉米浆:58470.2%(w/v)=11.7kg甘蔗糖蜜 :58470.3%(w/v)=17.5kg无机盐:58470.2%(w/v)=11.7kg配料用水:配料时培养基的含糖量不低于19%,向24%的糖液中加入水量为:389824%/19%-3898=1026(kg) 灭菌过程中加入蒸汽及补水量:
11、 6046-3898-1026-11.7-17.5-11.7=1081kg 发酵零小时数量验算:3898+11.7+17.5+11.7+1026+1081=6046kg其体积为:6046/1.06=5704(L) 与以上结果计算一致。(2) 接种量 58471%(w/v)=58.5(L)58.51.06=62kg(3) 发酵过程加液氨数量,为发酵液体积的2.8%: 58472.8%=164kg(4) 加消泡剂量: 为发酵液的0.05%。 58470.05%=2.9kg 消泡剂的相对密度为0.8,2.9/0.8=3.6(L) (5) 发酵过程从排风带走的水分 进风25 相对湿度为70% ,水蒸汽
12、分压18mmHg ,排风32,相对湿度为100%,水蒸汽分压 27mmHg。进罐空气的压力为1.5 大气压,排风0.5大气压。进出空气的湿含量差为: X出-X进= =0.0149-0.0042=0.01(kg水/kg干空气)通风比: 1:0.2, 带走水量:58470.260361.1570.0010.01=29(kg)式中1.157为320C时干空气密度(kg/m3)(7)衡算结果汇总:年产万吨商品味精日投工业淀粉63.19t,连续灭菌和发酵工序的物料衡算汇总列入下表:连续灭菌和发酵工序的物料衡算汇总表进入系统离开系统项目1t工业淀粉之匹配物料(kg)t/d项目1t工业淀粉之匹配物料(kg)
13、t/d24%糖液3898246.3发酵液6194391玉米浆11.70.739空气带走水量291.8甘蔗糖蜜17.51.106过程分析放罐残留及其他损失523.3无机盐11.70.739配料水102664.83灭菌过程进蒸汽及水1.08168接种量623.92液氨16410.36消泡剂2.90.18累计62753966275396.1四、 谷氨酸提取工序的物料衡算采取冷冻等电及其新离交回收工艺。(按1000kg工业淀粉之匹配量计)(1) 发酵液数量:5847L;6194kg。(2) 加98%硫酸量:为发酵液的3.6%(W/V)58433.6%=210(kg)98%硫酸的相对密度1.84,故: 210/1.84=114(L)(3)谷氨酸产量a.分离前谷氨酸量:100%谷氨酸量:58438%(W/V)=467.4(kg)