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1、年产10万吨味精厂发酵车间设计南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计年产10万吨味精厂发酵车间设计Annual Production Capacity of 100,000 Tons of Monosodium Glutamate Fermentation Plant Design Workshop 学 院： 生物与化学工程学院 专 业： 生 物 化 学 专 业 学生姓名： * 学 号： * 指导教师： 李 杰（讲师） 完成日期： 2009.5 南阳理工学院 Nanyang Institute of Technology3年产10万吨味精厂发酵车间设计生物工程专业 *摘 要本设计的题目
2、是年产10万吨味精厂发酵车间设计，在熟悉味精及其生产的基础上通过比较不同工艺的优缺点，确定能满足生产任务的先进、合理的工艺流程。根据所采用的工艺流程、该工艺对原料的利用情况确定满足生产任务所需原料的量，然后确定所采用的设备类型、结构尺寸，同时进行所需水的衡算，同时确定培养基灭菌流程，然后进行所需设备的选型和计算，最后进行发酵车间的设备布置，并制作工艺流程图和设备布置图。关键词味精 物料衡算 发酵车间设计 设备选型Annual Production Capacity of 100,000 Tons of Monosodium Glutamate Fermentation Plant Design
3、 WorkshopBiological Engineering Major LI TingAbstract：This design is the subject of an annual output of 100,000 tons of monosodium glutamate fermentation plant design workshop, in a familiar and monosodium glutamate production based on comparative advantages and disadvantages of different processes
4、to determine the production tasks to meet the advanced and reasonable process. According to the process used in the process of utilization of raw materials to meet production requirements to determine the amount of raw materials, and then used to determine the type of equipment, structure, size, at
5、the same time to carry out the necessary balance of water and steam balance, at the same time to determine medium sterilization processes, the necessary equipment and then proceed to the selection and calculation of the final fermentation workshop equipment layout, and production process flow diagra
6、m and equipment layout.Key words：Monosodium glutamate material balance fermentation workshop design equipment selection2目 录前言11 味精生产工艺31.1 工艺选择31.2 原料选择41.3 菌种选择41.4 培养基选择42 工艺设计62.1 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72.2 无菌空气消耗量的计算92.2.1 无菌空气消耗量计算的意义92.2.2 无菌空气消耗量计算92.3 设备的设计选型112.3.1 专业设备设计
7、选型112.3.2 连续操作设备的计算和选型252.3.3非专业设备的计算和选型282.4 味精厂发酵车间设备一览表302.5车间设计布置原则312.6车间布置相关技术参数要求322.7 设备布置说明33结论35参考文献36致 谢37前言味精是人们熟悉的鲜味剂，是世界上应用范围最广、产销量最大的一种氨基酸类物质，是发酵工业和调味工业的主导产业。 味精的化学成分是谷氨酸钠,为白色透明有光泽的八面柱状结晶体。易溶于水，不溶于纯酒精、醚及丙酮等有机溶剂，对光稳定，中性条件下水溶液加热也不分解，一般情况下无毒性。味精是重要的调味品之一，作为调味品的市售味精，为干燥颗粒或粉末，因含一定量的食盐而稍有吸湿
8、性，贮放应密闭防潮。商品味精中的谷氨酸钠含量分别有90%、80%、70%、60%等不同规格，以80%最为常见，其余为精盐，食盐起助鲜作用兼作填充剂。市场也有不含盐的颗粒较大的“结晶味精”。 据研究：味精可以增进人们的食欲，提高人体对其他各种食物的吸收能力，对人体有一定的滋补作用。其摄入体内后可分解成谷氨酸、酪氨酸，对人体健康有益。但过多的食用味精就会出现一些不良反应，如头昏眼花，眼球突出，上肢麻木，下颌发抖，心慌气喘，晕眩无力等表现。因此，在烹制食品时，放入味精宜适量1。味精是世界上应用范围最广、产销量最大的一种氨基酸类物质,是发酵工业和调味工业的主导产业。主要生产国家和地区有中国、韩国、日本
9、、印尼、泰国、法国、巴西和我国台湾等地，其中，亚洲的味精产量占世界总产量的90，而我国又是世界上最大的味精生产国之一。就人均消费量来看，我国味精消费主要在沿海经济发达地区。据估计，北京市年消费达1.5万吨。因而预期味精需求将有进一步的增长，我国和世界部分地区味精产品的消费潜力很大，市场前景看好，为我国发展味精工业提供了先决条件。我国味精的生产，从技术水平上看，与国外还有不小的差距，主要表现在以下几个方面：菌种性能，我国平均产酸水平56%，日本1014%，糖酸转化率，我国45左右，而日本则在5060左右；工艺和过程控制，我国普遍采用底糖或中糖发酵，而日本已采用高糖并实行流加糖工艺；生产规模，我国
10、生产规模普遍较小；污染，国外已普遍对味精废液进行了综合利用，我国在培养单细胞蛋白方面取得了一定的成功。经过近年来引进国外技术和技术改进，缩短了我国与国外先进水平的差距。主要表现在以下几个方面: （1）技术提高。谷氨酸平均产酸率从4.58%提高至8.46%，糖酸转化率从38.24%提高到54.07%，提取率从77.87%提高到89.22%，精制率得从89.51%提高到93.50%。均已达到或接近世界先进水平。（2）发酵设备发展朝向大型化。多数味精厂已淘汰了75m3、的发酵罐，广泛采用100m3至200m3的中型罐。1997年,珠海益力味精厂已建立全国最大容量660m3的发酵罐，产酸率达到10以上
11、。等电点罐从原来的50 m3,发展至现时的200m3；离子交换柱由1.2m扩大到6.0m；味精结晶缸由610m3扩大到1225m3。（3）工艺改进。味精生产糖化工艺，1994年，全行业由酸法过渡到酸酶、酶酸法，并采用连续喷射液化，使淀粉糖化收率从90左右提高到9798，味精总收率提高4，全行业年增产味精2万多吨，糖液含糖由18-20提高到3036，为酶发酵产酸创造了有利的条件。（4）开发替代原料,降低生产成本。我国味精生产均以淀粉为原料。成本相对比较高，如全部改用玉米代替大米做原料，每吨味精成本由比国际同行业先进水平高1000元有望降到比国际同行业先进水平低2000元的水平，同时可大大减少生产
12、所形成的有机废水、废渣，实现清洁生产。（5） 环保问题，味精行业已成为国家限期治理三河三湖地区的重点行业之一。目前全国主要味精十几个企业基本上实施了废水达标排放。无锡轻工业大学研制的味精封闭循环的清洁生产工艺，在青岛味精厂中试的基础上，在菱花味精厂进行2 万吨味精规模的生产性试验，取得满意结果2。本设计主要研究以玉米为原料进行发酵生产味精的过程。主要涉及菌种的选育、谷氨酸发酵设备的设计和选型，及发酵条件的控制等方面的内容。关键的问题是工艺流程的选择和确定，这关系到味精产量的多少和质量的好坏，因此工艺流程的确定必须要选择先进、经济的工艺流程。其次就是车间设备的布置，车间设备布置得好坏直接关系着整
13、个工厂的生产效率和能力的耗损，因此必须要慎重解决。最后争取在工艺上力求其合理性和先进性，在设备上尽量采用先进的生产设备，生产过程机械化、自动化，减轻繁重的体力劳动，提高劳动生产率，在技术上尽量采用已成熟的生产技术，使建厂后即能顺利投产，并能达到设计能力。1 味精生产工艺1.1 工艺选择目前国内正在采用的谷氨酸发酵工艺有酸解法、双酶法、酶酸法等三种，此三种发酵工艺各有优缺点。选择发酵工艺时应该根据具体情况，如所用的原料、发酵设备、提取工艺、水、热量等条件来决定1。无论采用哪一种工艺都必须达到提高效率、降低单耗、降低成本，而不能片面追求某一项高指标，必需考虑综合效益。淀粉水解糖或糖蜜 配料 菌种一
14、级种子二级种子发酵 晶种 等电点提取洗脱母液上离子交换柱离心分离谷氨酸中和、脱色真空煮晶分离干燥筛分成品（味精）图1 发酵法制造谷氨酸的工艺流程Figure 1 Glutamic Acid Fermentation Process to Create目前谷氨酸的生产方法主要有三种： 蛋白质水解法：植物蛋白水解提取，甜菜糖蜜中提取； 合成法：以化工原料丙烯腈、糖醛、环戊二烯为原料合成； 发酵法：以淀粉（或糖蜜）为原料，经糖化、发酵、谷氨酸提取后用谷氨酸制造味精。蛋白质水解制造味精是最古老的一个方法，其优点是水解操作易于掌握，但原料来源少，价格高，得率低，对设备腐蚀性打，劳动繁重，故此法目前已极少使用；合成法的优点是不用粮食原料，但需要高温高压，设备要求高、严密性好，不适于一般工厂生产；目前，国内谷氨酸（味精）的生产已全部采用发酵法，而且多以淀粉为原料，仅有少数工厂采用糖蜜作为原料。这个方法的优点是： 原料来源丰富，含糖原料、碳氢化合物等经微生物发酵均可获得需要的产品，不像水解法那样，只能利用蛋白质为原料。 得率高，成本低。按目前发酵水平，每100kg糖发酵转化为谷氨酸可达45kg左右，如用碳
