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1、陕西理工学院毕业设计 I 年产年产 2 2 万吨味精工艺设计万吨味精工艺设计 XXX （陕西理工学院化学学院化工专业 061 班，陕西 汉中 723001） 指导教师：XXX 摘 要：本设计是年产 2 万吨味精工艺设计；以玉米淀粉为原料水解生成葡萄糖、利用谷氨酸生产菌进行碳 代谢、生物合成谷氨酸、谷氨酸与碱作用生成谷氨酸一钠即味精为主体工艺，进行工艺计算、物料衡算、热量衡算、设 备选型，并绘制了等电罐结构图，发酵工序带控制点图，糖化工序图，工厂平面布置图。 关键词：味精；发酵；工艺设计 陕西理工学院毕业设计 II Annual production capacity of 20000 tons
2、 of monosodium glutamate process design WANG Xiao-fei (Grade06, Class 1, Major of Chemical Engineering and Technique College of Chemical and environment science of Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723001,Shaanxi) Tutor: LI Zhi-zhou ABSTRACT：The design is an annual output of 20,000 tons of m
3、onosodium glutamate process design; To hydrolysis of corn starch as raw materials to generate glucose, glutamic acid producing bacteria to use carbon metabolism, biosynthesis of glutamic acid, glutamic acid and alkali to form a sodium glutamate or MSG is the main process,*for process calculation, ma
4、terial balance calculation,heat balance calculation, equipment selection,and mapped the structure of isoelectric tank, fermentation processes with control point map, the factory floor plan, saccharification process map. Key Words：MSG, Fermentation, Process Design 陕西理工学院毕业设计 III 目目 录录 摘摘 要要.I ABSTRAC
5、T .II 1.总总 论论 .1 1.1 项目依据1 1.1.1 课题背景及味精概述1 1.1.2 味精产业概况1 1.1.3 味精需求现状2 1.2 设计原则2 1.3 设计任务3 1.4 厂制概况3 1.4.1 工厂组织3 1.4.2 工作制度3 1.4.3 人员配备3 1.5 厂址选择3 1.5.1 建厂依据.3 1.5.2 指导方针.3 1.5.3 选厂经过.4 1.6 环境保护剂废物处理 .4 2.工艺设计工艺设计 .6 2.1 工艺流程设计6 2.1.1 工艺流程设计的重要性.6 2.1.2 工艺流程设计的原则.6 2.1.3 工艺流程设计.6 2.2 玉米制备淀粉工艺7 2.2.
6、1 湿法玉米淀粉制备工艺过程7 2.2.2 湿法玉米淀粉生产的主要设备8 2.2.3 玉米淀粉生产工艺技术指标8 2.3 淀粉糖化工艺9 2.3.1 概述9 2.3.2 一次喷射双酶法制糖工艺流程9 2.3.3 一次喷射双酶法制糖工艺控制要点9 2.4 发酵工艺10 2.5 谷氨酸提取工艺10 2.5.1 概述10 2.5.2 谷氨酸发酵液的特征和主要成分10 2.5.3 等电点离子交换法提取谷氨酸11 2.6 谷氨酸制造味精工艺12 3.物料衡算物料衡算 .13 3.1 生产过程的总物料衡算13 陕西理工学院毕业设计 IV 3.1.1 生产能力13 3.1.2 计算指标（以淀粉质为原料）13
7、 3.1.3 物料衡算13 3.1.4 总物料衡算结果14 3.2 制糖工序的物料衡算14 3.3 发酵工序的物料衡算15 3.4 谷氨酸提取车间物料衡算17 3.4.1 中和等电工序17 3.4.2 离交工序18 3.4.3 提取车间物料衡算验算18 3.5 精制车间物料衡算19 3.5.1 中和脱色工序物料衡算19 3.5.2 精制（结晶）工序物料衡算20 3.6 精制生产过程物料衡算图20 4.热量衡算热量衡算 .23 4.1 液化工序热量衡算23 4.1.1 液化加热用蒸汽量23 4.1.2 液化液冷却用水量23 4.2 糖化工序热平衡说明23 4.3 连续灭菌和发酵工序热量衡算23
8、4.3.1 培养液连续灭菌用蒸汽量23 4.3.2 培养液冷却用水量24 4.3.3 发酵罐空罐灭菌用蒸汽量24 4.3.4 发酵过程产生的热量及冷却用水量25 4.4 谷氨酸提取工序冷量衡算25 4.5 谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程的热量衡算25 4.5.1 热平衡与计算蒸汽加热量26 4.5.2 二次蒸汽冷凝所消耗循环冷却水量26 4.6 干燥过程的热量衡算27 4.7 溴化锂制冷机所用蒸汽量28 4.8 生产过程耗用蒸汽衡算汇总28 5.水平衡水平衡 .29 5.1 糖化工序用水量29 5.2 发酵配料及培养基灭菌后冷却用水量29 5.3 发酵过程冷却用水量29 5.4 谷氨酸提取工序冷却用
9、水量29 5.5 中和脱色工序用水量29 5.6 精制工序用水量29 5.7 动力工序用水量29 5.8 用水量汇总29 6.主要设备选型及计算主要设备选型及计算 .31 陕西理工学院毕业设计 V 6.1 罐的选择31 6.1.1 发酵罐31 6.1.2 种子罐33 6.1.3 离子交换柱34 6.1.4 尿素罐36 6.1.5 等电罐36 6.1.6 油罐37 6.2 泵的选择37 6.3 空气系统选择37 6.3.1 流程选择的原则37 6.3.2 空气净化设备流程37 6.3.3 具体设备要求38 6.4 容器、槽的选择39 6.5 其他设备的选择39 6.6 辅助设备选择40 7.全厂
10、总平面设计全厂总平面设计 .错误！未定义书签。 7.1 总平面设计任务和步骤44 7.1.1 总平面设计任务44 7.1.2 工厂组织44 7.2 总平面布置评述44 7.3 工厂布置原则45 7.4 竖向布置原则45 7.5 设备布置的原则46 7.6 厂区管线布置原则46 8.设计结果设计结果 .47 8.1 设计成果47 8.2 关键设备一览图 .47 总结总结 48 致致谢谢 49 参考文献参考文献 50 附录附录 51 陕西理工学院毕业设计 1 1.总 论 1.1 项目依据项目依据 1.1.1 课题背景课题背景及味精概述及味精概述 （1）味精生产方法概述 味精生产方法一般有水解法、合
11、成法、从甜菜废糖蜜中提取及发酵法等。 最早的生产方法是蛋白质水解法。此方法要耗用大量的含蛋白质的粮食，而且原料来源少，价 格高，收率较低，生产周期长，浓盐酸耗最大，设备腐蚀严重，劳动强度大，劳动条件差，成本高； 但质量好，收率较稳定。甜菜废糖蜜系综合利用，但原料来源有地区局限性，同时设备庞大，生产 工艺复杂，产品是 L型。目前绝大部分生产方法已用发酵法代替。 合成法优点不用粮食，采用石油废气，但生产过程中需用高压(200 大气压)、高温(120以上)、 有毒(氯氰酸)、易燃(溶剂)。设备投资大(比发酵法高 1 倍以上） ，生产工艺复杂、危险等。半成品消 旋谷氨酸还要进行分割，年产量少于 500
12、0t 者不经济。故生产上很少使用。 当今味精生产的主要方法为发酵法，此方法不仅原料来源广阔，可利用各种淀粉或野生物淀粉、 甘蔗、糖蜜、甜菜糖蜜、石油化工产品醋酸、乙醇等。而且设备一般，腐蚀性低，劳动强度小，可 自动化、连续化生产、收率高、成本比水解法低 3050等优点。因此，发酵法是目前生产味精 的主要方法1。 （2）味精的性质： 味精即谷氨酸钠，是 L-谷氨酸的单钠盐，又称味素，学名 -氨基戊二酸钠，含有一分子的结 晶水，分子式为 NaC5H8O4NH2O，分子量为 187.13。 分子结构如下： 味精和谷氨酸都有旋光性，有 D-型及 L-型二种光学异构体。当 D-型与 L-型相等时，发生消
13、旋， 称为 DL-型。在动植物体中存在的谷氨酸都是 L-型，用蛋白质水解法及发酵法生产的谷氨酸钠也都 是 L-型，而用化学合成法生产的谷氨酸为 DL-型。 味精的主要物理性质： （1）性状 味精是无色至白色的柱状晶体或白色的结晶性粉末； （2）结晶系 斜方晶系，柱状八面体。轴角 =90o，轴长 abc； （3）密度 粒子相对密度 1.635，视相对密度 0.800.83； （4）溶解度及其他 不溶于酒精、乙醚及丙酮等有机溶剂，易溶干水，比重为 1.65；熔点为 195；在 120以上逐渐失去分子中的结晶水；pH 为 7.0。 味精的主要化学性质是： （1）与酸作用，生成谷氨酸或谷氨酸盐酸盐；
14、（2）与碱作用，生成谷氨酸二钠盐，加酸后又生成单钠盐； （3）长时间受热会引起分子内失去水生成焦谷氨酸钠； （4）水溶液中解离。 1.1.2 味精产业概况味精产业概况 我国味精生产开始于 1923 年，至今已有 80 多年历史。它经历了创建、转换和发展三个阶段。 上海天厨味精厂最先用水解法生产味精。之后，1932 年沈阳又开始用脱脂豆粕水解生产味精。 但在解放前，我国味精工业像其它工业一样，与国外技术与世隔绝，生产长期落后，濒临破产的状 态。直到 1939 年我国味精厂才有沈阳、天津和青岛味精厂三大味精生产家。这些生产家大都以豆 粕为原料，工艺采用水解法生产。以上为创建期。 新中国成立后，味精
15、生产如雨后春笋般的成长。1958 年有关科研单位、院校和企业合作，进 行发酵法制谷氨酸的试验研究工作。1964 年上海味精厂和有关科学研究单位协作，开始采用发酵 陕西理工学院毕业设计 2 法生产味精。特别是经过无产阶级文化大革命，味精生产迅速发展。目前全国大部分省(市)都有了 味精生产，1967 年全国味精产量为 1965 年产量的 5 倍。在发酵法生产得到了普遍应用后，在生产 用菌种、原材料、发酵工艺、回收提取、以及设备和自动控制等技术方面也都有不少改进和发展。 但发展是很不平衡的，距离先进水平还有差距，需要不断地努力。19701980 年期间，北京等厂 用醋酸原料生产味精，后因设备腐蚀等原
16、因而停产；福建、广东、广西等省部分企业用甘蔗糖蜜生 产味精。此阶段为转换阶段。 我国味精生产自 80 年代开始进入高速发展阶段。从量变发展到质变，产量上获得历史性突破。 1992 年成为世界味精生产的第一大国，产量达 34 万 t。2000 年我国味精年产量将近 100 万 t，占世 界味精年产量的 47。我国味精产量不断增加的同时，生产技术水平也不断得到提高。据了解，现 今我国味精生产的各项技术指标比 90 年代初有了较大的进步。味精生产企业实现了集约化经营。 90 年代初，我国味精生产企业 130 家，年产量约 30 万 t。目前仅 50 家生产企业的年产量就达 100 多万 t。河北梅花味精集团年产味精 40 万 t。河南莲花味精集团有限公司一家企业年产量就达 30 万 t，堪与国际上同类大企业比肩。 1910 年日本味之素公司用水解法生产谷氨酸。1936 年美国从甜菜废液(司蒂芬废液)中提取谷氨 酸。日本 1956 年开始用糖质原料发酵法，1962 年用合成法，1966 年以醋酸为原料用发酵法生产味 精。1977 年，
