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1、 生物工程工厂设计 课程设计报告题 目 130000t/a味精工厂发酵车间设计系 别： 专业班级： 姓 名： 学 号： 指引教师： （课程设计时间：6月4日6月24日）XXXXX学校 摘要课程设计是一般高校本科教育中非常重要的一种环节，同步也是理论知识与实际应用相结合的重要环节。本设计为年产13万吨味精厂的生产车间设计，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。本文对味精发酵生产工艺及重要设备作简要简介，以期有助于理解通气发酵工艺和重要设备的有关知识。设计内容为，理解味精生产中的原料预解决、发酵、提取部分的生产措施和生产流程，根据实际状况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程
2、中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。 Abstract Course design is very important links to common college undergraduate education , but also the combination of theoretical knowledge and practical application . The design is about of the annual output of 130000 tons of Gourmet Powder Factorys wor
3、kshop design, through the two enzymes method of fermentation and sugar glutamic acid a second-class electric point extraction technology production glutamic acid sodium. In this paper, it briefly introduced the monosodium glutamate fermentation production process and the main equipment . In order to
4、 help us to understand the fermentation process and the main equipment ventilation of relevant knowledge.The content of design conclude understanding the monosodium glutamate production material pretreatment, fermentation, the methods of extracting production and production process. To select suitab
5、le fermentation production process and conduct the material balance, heat balance calculations and equipment choice according to actual condition.目 录1 课程设计目的12 课程设计题目描述和规定22.1 设计题目描述22.2设计内容22.3 设计规定23 130000t/a味精工厂发酵车间的物料衡算33.1味精发酵法生产的总工艺流程33.2工艺技术指标及基本数据43.3谷氨酸发酵车间的物料衡算53.4 130000t/a味精厂发酵车间的物料衡算成果
6、74 味精发酵过程热量衡算84.1液化工序热量衡算84.1.1液化加热蒸汽量84.1.2灭酶用蒸汽量94.1.3液化冷却水用量94.2糖化热量衡算94.3持续灭菌和发酵工序热量衡算104.3.1培养液持续灭菌用蒸汽量104.3.2培养液冷却用水量114.3.3填充发酵罐空间所需的蒸汽量114.3.4发酵过程产生的热量及冷却用水量115 水平衡计算135.1糖化工序用水量135.2持续灭菌工序用水量135.3发酵工序用水136无菌压缩空气消耗量计算146.1 谷氨酸发酵无菌空气平衡示意图146.2 发酵工艺指标及基本数据146.3 发酵过程无菌空气用量计算146.4 年产130000吨味精无菌空
7、气衡算表：157 设备设计与选型167.1 发酵罐设计167.1.1 发酵罐选型与数量167.1.2 发酵罐重要尺寸167.1.3 冷却面积计算167.1.4 搅拌器计算187.1.5 搅拌轴功率的计算197.2 设备构造的工艺计算207.3 设备材料的选择6237.4 发酵罐壁厚的计算237.5 接管设计247.6 支座选择257.7 种子罐257.7.1种子罐容积和数量的拟定257.7.2重要尺寸的拟定267.7.3冷却面积的计算277.7.4设备材料的选择及设备工艺278 工艺设计计算成果汇总及重要符号阐明32附录一 130000t/a味精厂发酵车间的物料衡算成果32附录二 热量衡算33
8、附录三 发酵过程无菌空气用量34附录四 设备参数349 总结36参照文献361 课程设计目的生物工程设备课程的课堂教学和课程设计形成一种典型的综合性教学环节,课程设计是课堂课程教学的最后一种环节，这种教学安排对本课程的学习具有是十分重要意义，重要表目前一下几种方面：（1）本课程设计旨在让学生综合运用机械设计及其有关先修课程，如机械制图、测量与公差配合、金属材料与热解决、工程力学等的理论和生产实际知识进行机械训练，使理论和实际结合起来。针对设计过程中所遇到的问题和困惑更深的巩固我们课堂所学基本原理和理论，实现从点到面的广泛学习，再从面到点的总结归纳，使我们能更好地掌握生产设备设计的基本原则、基本
9、程序和基本措施。（2）生工设备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，在教师指引下完毕一定的设备设计任务，以达到培养设计能力的目的，学习和掌握机械设计到的一般环节和措施，培养设计能力和解决实际问题的能力，也为毕业设计乃至承当工业生产全程设计打下良好的基本。（3）要树立对的的设计思想和求是精神，本着严谨、负责、协调、创新的工作作风，进行基本技能的训练，对精确地工程计算、制图、查阅资料（如手册、图册、技术原则、规范等）、收集数据以及进行经验估算等机械方面的基本技能得到一次综合训练，提高技能水平，并能用简洁的文字、清晰的图表来体现设计意图，培养综合应用知识能力、全面思考问题和团队
10、协作精神。2 课程设计题目描述和规定2.1 设计题目描述设计一种年产130000吨的味精发酵车间。已知条件为A 采用中糖发酵，等电点离子互换提取的生产措施；B 选用A3钢板，材料在设计温度下的许用应力;C 钢板厚度负偏差D使用含淀粉86%的工业淀粉原料；试拟定该发酵车间的各设备及其布置状况。2.2设计内容根据所给的设计题目完毕如下内容：(1)设计方案拟定； (2)有关衡算； (3)重要设备工艺计算； (4)重要工艺流程设计；(5)辅助（或周边）设备的计算或选择；(6)制图（涉及带节点控制的工艺流程图和发酵车间的设备平面布置图）、编写设计阐明书及其他。2.3 设计规定设计时间为两周。设计成果规定
11、如下：1. 完毕设计所需数据的收集与整顿2. 完毕发酵车间中各设备的多种计算3. 完毕有关设施的设计计算4. 完毕谷氨酸发酵流程图，完毕车间设备布置平面图5. 完毕设计阐明书或计算书（手书或电子版打印均可）3 130000t/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-离子互换提取的工艺。其工艺流程示意图见图1。空气菌种原料空气压缩机预解决斜面培养摇瓶扩大培养冷却水解除铁离心沉淀发酵配料过滤气液分离种子罐扩大培养过滤淀粉水解糖过滤除菌脱色浓缩结晶离心等电点调节过滤干燥大结晶干燥小结晶 拌盐粉碎成品味精粉状味精母液
12、粗谷氨酸粗谷氨酸中和制味精 离子互换解决粗谷氨酸溶液溶解 图1 味精生产总工艺流程图3.2工艺技术指标及基本数据（1）味精行业国家公司原则1，选用重要指标如表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/a130000（味精）生产措施中糖发酵，等电点-离子互换提取年生产天数d/a300产品日产量t/d433.33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%95味精对谷氨酸产率%122（2）重要原材料质量指标 淀粉原料的淀粉含量为86%，含水14%（3）二级种子培养基（g
13、/L） 水解糖50，糖蜜20，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆510，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2g，泡敌1.0，接种量为8%。3.3谷氨酸发酵车间的物料衡算一方面计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原辅材料及其她物料量。（1）发酵液量V1 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， （3）二级种液量 V2 （4）二级种子培养液所需水解糖量 G2 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： （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：式中
