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1、毕业论文开 封 大 学学生毕业设计设计题目： 年产10万吨谷氨酸工厂发酵车间设计 班级： 10级生化二班 姓名： 郭重阳 学号： 2010051106 指导教师： 韩艳霞 起止时间： 2013年3月1日至2013年5月30日 2013年 5月 30日目 录一、 前言2（一）、课程设计目的2（二）、目前生产存在问题及对策(谷氨酸)2（三）、采取必要措施：2（四）今后发展方向：3二、 10万ta谷氨酸工厂发酵车间工艺流程设计任务书4三、 可行性分析5四、 10万ta谷氨酸工厂发酵车间工艺流程设计6五、 10万ta谷氨酸工厂发酵车间的物料衡算7（一）、工艺技术指标及基础数据7（二）、谷氨酸发酵车间的
2、物料衡算7六、 设备的设计与选型10（一）、设计原则与内容10（二）、容积、生产能力、数量的计算10（三）、设备选材11（四）、设备的选型12（五）、发酵罐的计算13七、 环境保护14（一）、三废状况14（二）、三废治理14八、 设计评价15九、 机会与收获16十、 参考文献17一、 前言（一）、课程设计目的本课程是生物化工工艺专业的一门实用性和技术性很强的专业课程。学习本课程的目的是使学生在学完本专业的有关课程后，尤其是在学完生化工艺、发酵工程及设备、化工设计这门课程后，综合运用3年所学的全部知识，进行工厂的初步设计。通过专业课程设计使学生掌握应具备的基本设计技能。待学生走上工作岗位后既能担
3、负起工厂技术改造的任务，又能进行车间或全厂的工艺设计。（二）、目前生产存在问题及对策(谷氨酸)随着经济的发展和技术水平的不断提高，我国的谷氨酸生产水平也有相应的提高。但与国际先进生产水平相比，还存在着以下问题:1) 规模小，操作费和设备费用高2) 技术水平低3) 生产过程自动化低，劳动生产率低4) 主要原材料(燃料)价格高，使得生产成本高5) 经营管理体制不完善，影响技术水平的发挥和生产稳定（三）、采取必要措施：1) 合理利用原材料2) 采用新工艺，新技术，提高技术水平3) 生产设备大型化，自动化，关键设备先进化4) 加强废水处理和综合利用，提高环境效益5) 深化改革，降低生产成本，参与国际市
4、场竞争6) 跳出单一产品模式，开发多品种，提高企业抗风险能力（四）今后发展方向： 今后的发展方向是采用诱变、细胞工程、基因工程的手段选育出从遗传角度解除了反馈调节和遗传性稳定的更理想的菌种以提高产酸率；采用过程控制检测调节与自控，逐步使用现代化的电子仪表，电子计算机控制，加强科学管理，完善受控参数，进行最佳化控制，连续化、自动化、稳产高产；在工艺设备上进一步探求新工艺、新设备，以提高产率和受的率；继续研究微生物生理生化遗传变异和发酵机制等外问题，以更好地控制谷氨酸的发酵。二、 10万ta谷氨酸工厂发酵车间工艺流程设计任务书 1、完成10万ta谷氨酸工厂发酵车间工艺流程的设计 2、对主要设备（重
5、点为发酵罐）进行设计与选型 3、对谷氨酸生产的发酵车间进行物料衡算 4、对结果进行评价三、 可行性分析 1、工艺简炼。在用粮食制谷氨酸的工艺中，第一步是用水解糖(糖化酶)把粮食中的淀粉(长链葡萄糖)变成单个的葡萄糖;第二步是用酵母菌再把葡萄糖变成谷氨酸和母液。其中第一步是相当复杂的。而果谷氨酸制造技术是将淀粉中的糖加上菌种发酵，即可变成谷氨酸，省去了艰难的第一步。 2、原料成本低。按每千克谷氨酸0.5元，每千克辣椒2元计算，前者的成本只有后者的24% 。 3、设备简单。整个制谷氨酸过程中所用的发酵罐、换热器、过滤机、灌装机等设备，一般工厂都有，可将闲置设备加以改装，充分利用设备资源，不用另外投
6、资，提高了设备利用率。 4、可实现全年生产。谷氨酸生产无季节性，生产周期短，不象酒每年只能加工一次。按发酵周期为巧天左右计算，一年至少可以生产20批。 5、能耗小。此项技术在春夏秋冬季节都可以发酵，而且不需特别加热，利用室温即可进行，节省能源。四、 10万ta谷氨酸工厂发酵车间工艺流程设计谷氨酸发酵工艺流程示意图谷氨酸发酵采用淀粉原料，双酶法糖化，中糖发酵，一次等电点提取的工艺。其工艺流程示意图如图所示。水解糖预热器连消塔维持罐冷却器灭菌培 无菌 过滤除菌压缩机空气 养基 空气 发酵罐尿素（或液氨） 灭菌 母液 成熟发酵液 等电点罐 分离机 消泡剂 灭菌 谷氨酸 图 谷氨酸发酵工艺流程示意图五
7、、 10万ta谷氨酸工厂发酵车间的物料衡算（一）、工艺技术指标及基础数据 (1)主要技术指标如表所示。表 谷氨酸发酵工艺技术指标指标名称单 位指标数指标名称单 位指标数生产规模ta10万发酵初糖kgm3150生产方法中糖发酵，一次等电点提取淀粉糖化转化率95年生产天数da300产品日产量td10糖酸转化率48产品质量纯度99麸酸谷氨酸含量90倒罐率倒罐率%1.0 谷氨酸提取率 谷氨酸提取率%80发醇周期h48(2)主要原材料质量指标 淀粉原料的淀粉含量为80，含水14。 (3)二级种子培养基(gL) 水解糖25，糖蜜20，尿素3.5，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆510，泡敌0.6，硫
8、酸锰2mgL，硫酸亚铁2mgL。 (4)发酵培养基(gL) 水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾0.8，磷酸氢二钠0.2，硫酸亚铁2mg/L，硫酸锰2mgL，尿素(总尿)40，泡敌06，植物油1.0。接种量为2。（二）、谷氨酸发酵车间的物料衡算 首先计算生产1000kg纯度为100的谷氨酸需耗用的原辅材料及其他物料量。 (1)发酵液量 V1=1000(150488099) =15.66()式中 150发酵培养基初糖浓度(kg) 48糖酸转化率 80谷氨酸提取率 99除去倒罐率l后的发酵成功率 (2)发酵液配制需水解糖量 以纯糖算，G1=V1150=2349(kg) (3)二级种液量 V2
9、=2%V2=0.313（）(4)二级种子培养液所需水解糖量 G2=25V2=7.83(kg)式中25二级种液含糖量(kg)(5)生产1000kg谷氨酸需水解糖总量为： G=G1+G2=2356.8(kg) (6)耗用淀粉原料量 理论上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故理论上耗用淀粉量为： G淀粉=2356.8(8095111) =2793.7(kg)式中 80淀粉原料含纯淀粉量 95淀粉糖化转化率 (7)尿素耗用量 二级种液耗尿素量为35V2=1.1(kg) 发酵培养基耗尿素为40V1=626.4(kg) 故共耗尿素量为627.5(kg) (8)甘蔗糖蜜耗用量 二级种液耗用糖蜜量
10、为20 V2=6.26(kg) 发酵培养基耗糖蜜量为4Vl=62.64(kg) 合计耗糖蜜69.9(kg) (9)氯化钾耗量 GKCl=0.8 V1=12.53(kg) (10)磷酸氢二钠(Na2HPO47H2O)耗量。 G3=0.2 V1=3.13(kg) (11)硫酸镁(MgS047H20)用量 0.6(V1+V2)=9.58(kg) (12)消泡剂(泡敌)耗用量 0.6 V1=9.4(kg) (13)植物油耗用量 1.5 V1=23.5(kg) (14)谷氨酸(麸酸)量 发醇液谷氨酸含量为：G148(1-1)=1116.2(kg) 实际生产的谷氨酸(提取率80)为： 1116.280=8
11、93(kg)（三）、10万ta谷氨酸厂发酵车间的物料衡算表 由上述生产1000kg谷氨酸(100纯度)的物料衡算结果，可求得10万ta谷氨酸厂发酵车间的物料平衡计算。具体计算结果如下表所示。表 10万ta谷氨酸厂发酵车间的物料衡算表物料名称物料名称生产1t谷氨酸(100%)10万 t/a每日物料量发酵液(m3)156615660005220二级种液(m3)031331300104发酵水解用糖(kg)2349234900000783000二级种陪养用糖(kg)二级种培养用糖(kg)7.83783783000261000水解糖总量(kg)23568235680000785600淀粉(kg)27937279370000931233尿素(或液氨) (kg)尿素(或液氨)(kg)627562750000209166糖蜜(kg)699696000023000氯化钾(kg)125312530004176磷酸氢二钠(kg)3133130001043硫酸镁(kg)硫酸镁(1【g】9589580003193泡敌(kg)949400003133植物油(kg)23523500007833谷氨酸(kg)89389300000297666六、 设备的设计与选型 在工艺计算的基础上
