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1、-生物工艺原理课程设计说明书题目：年产10万吨味精厂发酵工段工艺设计学院：科技大学化学与生物工程学院系别：生物工程系班级：生物工程1142班学生：颖学生*：7指导教师：仙俊艳 2013年12月16-20日. z.-摘要味精，学名“谷氨酸钠C5H8NO4Na。谷氨酸是氨基酸的一种，也是蛋白质的最后分解产物。我们每天吃的食盐用水冲淡400 倍，已感觉不出咸味，普通蔗糖用水冲淡200 倍，也感觉不出甜味了，但谷氨酸钠，用于水稀释3000倍，仍能感觉到鲜味，因而得名“味精。味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现代调味品。2本设计为年产10万吨味精厂的生产工艺，通过双酶法、谷氨酸中糖发酵以及一次等电点
2、提取工艺生产谷氨酸钠。了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取局部的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段适宜的生产流程，并对流程中的原料进展物料衡算、热量衡算及设备的选择。3了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取局部的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段适宜的生产流程，并对流程中的原料进展物料衡算、热量衡算及设备的选择与计算。该处理工艺具有构造紧凑简洁，运行控制灵活等特点。为味精生产的理想途径。具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。关键词：谷氨酸钠、发酵、物料衡算、热量衡算。. z.-目录摘要I第一章文献综述21.1设计容21.2设计目的及意义21.3设计围21.4关于味精
3、的概括2味精的性质2味精的作用与功能2味精的发现2味精的制取2味精的生产规模2第二章味精生产工艺2第三章谷氨酸发酵车间物料衡算23.1工艺技术指标及根底数据23.2谷氨酸发酵车间的物料衡算23.3 100000t/a味精厂发酵车间的物料衡算表2第四章连续灭菌和发酵工段能量衡算24.1 热量衡算的方法24.2 连续灭菌和发酵工段能量衡算24.2.1 计算指标以淀粉质为原料24.2.2 培养液连续灭菌用蒸汽量24.2.3 培养液冷却用水量24.2.4 发酵罐空罐灭菌蒸汽量24.1.5 发酵过程产生的热量及冷却用水量2总结与体会2参考文献2. z.-第一章文献综述1.1设计容为加强对味精发酵的理解。
4、了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取局部的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段适宜的生产流程，并对流程中的原料进展物料衡算、热量衡算及设备的选择与计算。1.2设计目的及意义通过生物工艺课程设计,使学生掌握生物工艺设计的主要程序、根本容与设计方法，稳固、深化所学知识，提高分析问题、解决问题的能力，同时培养学生综合运用所学根底理论与专业知识独立完成*一化工产品生产工艺设计，并通过设计说明书的编写、绘制工艺流程图和设备工艺条件，为毕业设计打下坚实的专业根底。1.3设计围本次设计的围为:味精发酵生产年产量约为10万吨的围。1.4关于味精的概括味精的性质据介绍，味精是谷氨酸的一种钠盐C5H8
5、NO4Na为有鲜味的物质，学名叫谷氨酸钠，亦称味素。此外还含有少量食盐、水分、脂肪、糖、铁、磷等物质。味精是鲜味调味品类烹饪原料，以小麦、大豆等含蛋白质较多的原料经水解法制得或以淀粉为原料经发酵法加工而成的一种粉末状或结晶状的调味品，也可用甜菜、蜂蜜等通过化学合成制作。味精易溶于水，具有吸湿性，味道极为鲜美，溶于3000倍的水中仍具有鲜味，其最正确溶解温度为7090。味精在一般烹调加工条件下较稳定，但长时间处于高温下，易变为焦谷氨酸钠，不显鲜味且有轻微毒性；在碱性或强酸性溶液中，沉淀或难于溶解，其鲜味也不明显甚至消失。它是既能增加人们的食欲，又能提供一定营养的家常调味品摩尔质量169.111g
6、mol-1，白色或近白色结晶性粉末，熔点225，易溶于水，谷氨酸钠的水溶性很好，在100毫升水中可以溶解74克谷氨酸钠。微溶于乙醇。5味精的作用与功能味精是一种增鲜味的调料，炒菜、做馅、拌凉菜、做汤等都可使用。一般用量为0.2%0.5%。也可用作生化试剂。中国菜里用的最多，也可用于汤和调味汁。味精对人体没有直接的营养价值，但它能增加食品的鲜味，引起人们食欲，有助于提高人体对食物的消化率。另外,味精中的主要成分谷氨酸钠还具有治疗慢性肝炎、肝昏迷、神经衰弱、癫痫病、胃酸缺乏等病的作用。味精虽能提鲜，但如使用方法不当，就会产生相反的效果，会对人体有害。它在消化过程中能分解出谷氨酸，后者在脑组织中经酶
7、催化，可转变成一种抑制性神经递质。当味精摄入过多时，这种抑制性神经递质就会使人体中各种神经功能处于抑制状态，从而出现眩晕、头痛、嗜睡、肌肉痉挛等一系列病症；有人还会出现焦躁、心慌意乱；局部体质较敏感的人甚至会觉得骨头酸痛、肌肉无力。长期过量食用味精可能导致视网膜变薄、视力下降，甚至失明。另外，过多的抑制性神经递质还会抑制人体的下丘脑分泌促甲状腺释放激素，阻碍骨骼发育，对儿童的影响尤为显著。味精的发现尽管味精广泛存在于日常食品中，但谷氨酸以及其它胺基酸对于增强食物鲜味的作用，在20世纪早期，才被人们科学地认识到。1907 年，日本东京帝国大学的研究员池田菊苗发现了一种，昆布海带汤蒸发后留下的棕色
8、晶体，即谷氨酸。这些晶体，尝起来有一种难以描述但很不错的味道。这种味道，池田在许多食物中都能找到踪迹，尤其是在海带中。池田教授将这种味道称为“鲜味。继而，他为大规模生产谷氨酸晶体的方法申请了专利。味精的制取其实味精的历史不长，从发现至今还不到百年，和源远流长的油、盐、酱、醋、酒等调味品相比，味精只能算是个蹒跚学步的幼儿。味精早期生产是利用蛋白质水解法制取。将面粉制成含蛋白质较多的面筋，或用豆饼加盐酸溶液加热，使蛋白质完全水解生成含谷氨酸的溶液，再浓缩使之结晶。五十年代起人们采用糖和氮肥硫铵、氨水、尿素等为原料，利用细菌发酵法制谷氨酸。该法卫生又经济, 每百斤糖可制谷氦酸五十多斤，因而迅速推广成
9、为目前生产味精的主要方法。4味精的生产规模味精厂的生产规模主要由市场决定，其次是建厂的交通、运输、水、电、原料供给、污水处理等。而市场占有率是由品牌和生产本钱决定，主要是后者。只要生产本钱低，市场开拓就有潜力，就能扩大生产规模。第二章味精生产工艺菌种斜面培养摇瓶扩大培养种子罐扩大培养原料预处理水解淀粉水解糖配料发酵空气空压机压缩冷却过滤除菌汽液别离等电点调节溶解粗谷氨酸离心沉淀中和制味精粗谷氨酸溶液离子交换处理母液细谷氨酸除铁过滤脱色浓缩结晶离心小结晶枯燥过滤枯燥大结晶拌盐粉碎粉状味精成品包装图2-1 味精生产总工艺流程图1淀粉消泡剂消泡剂水葡萄糖液水无机盐无机盐糖蜜配料罐定容罐定容罐配料罐糖
10、蜜玉米糖玉米糖纯维生素液氨二级种子罐连消器纯维生素实消维持罐斜面一级种子降温换热器消泡剂液氨水二级种子培养发酵罐高浓度糖液无菌空气液氨图2-2 谷氨酸发酵工艺流程示意图1第三章谷氨酸发酵车间物料衡算3.1工艺技术指标及根底数据(1)主要技术指标见表3-1指标名称单位指标数指标名称单位指标数生产规模t/a100000发酵初糖Kg/150生产方法中糖发酵，等电点-离子交换提取淀粉糖化转化率%102年生产天数d/a 300流加高浓糖Kg/ 500产品日产量t/d 333糖酸转化率% 60产品质量纯度99%麸酸谷氨酸含量% 95倒罐率 % 0.3谷氨酸提取率% 95发酵周期 h 40味精对谷氨酸产率%
11、 122主要原材料质量指标淀粉原料的含量为80%，含水14%3二级种子培养基g/L水解糖50，糖蜜20，磷酸二氢钾1.2，硫酸镁0.6，玉米浆510，泡敌0.8，生物素0.02mg，硫酸锰2mg/L，硫酸亚铁2mg/L。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2，泡敌1.0，接种量为8%3.2谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原材料以及其他物料量。1发酵液量设发酵液初糖和流加高浓糖最终发酵液总糖浓度为220kg/，则发酵液量为：式中220发酵培养基终糖浓度kg/60%糖酸转化率95%谷氨酸转化率99.7%
12、除去倒罐率0.3%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以纯糖计算：3二级种液量4二级种子培养液所需水解糖量式中50二级种液含糖量kg/5生产1000kg味精需水解糖总量6耗用淀粉原料量理论上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故耗用淀粉量为：式中 80%淀粉原料含纯淀粉量102%淀粉糖化转化率7液氨耗用量发酵过程用液氨调pH和补充氮源，耗用260280kg；此外，提取过程耗用160170kg，合计每吨味精消耗420450kg。8甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量为：发酵培养基耗糖蜜量为：合计耗糖蜜36.7136kg9氯化钾耗量10磷酸二氢钾_11硫酸镁_1
13、2消泡剂泡敌耗用量13玉米浆耗用量8g/L14生物素耗用量15硫酸锰耗用量16硫酸亚铁耗用量17磷酸耗用量18谷氨酸麸酸量发酵液谷氨酸含量为：实际生产的谷氨酸提取率95%为：3.3 100000t/a味精厂发酵车间的物料衡算表物料名称生产1t味精100%的物料量50000t/a味精生产的物料量每日物料量发酵液量/二级种液量/发酵水解用糖量/kg二级种培养用糖量/kg水解糖总量/kg淀粉用量/kg液氨用量/kg糖蜜用量/kg氯化钾用量/kg磷酸二氢钾用量/kg硫酸镁用量/kg泡敌用量/kg玉米浆用量/kg生物素用量/g硫酸锰用量/g硫酸亚铁用量/g磷酸用量/kg谷氨酸用量/kg6.5560.52
14、4481442.3226.2241468.5441621.33898642036.71365.2480.6293714.248486.9755844.195840.02360161.048961.048961.3112819.6560328655.652.4481.442322.62241.4685441.62134423.671365.24862.9371424.848697.5584419.5842360.161.048961.048961.31128.196562183.148174.65184480.2938732.592489.025539.905139.8612225.62881746.5184209.58
