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1、发酵(制药)工厂设计课程设计说明书 设计题目 年产10.2万吨99%味精工厂发酵 工段（种子罐+发酵罐）工艺设计 姓 名 学 号 院 (系) 专 业 指导教师 2015 年 1 月 9 日年产10.2万吨99%味精工厂发酵工段工艺设计 摘要: 设计一个味精工厂，以工业淀粉（纯度80）为原料，采用双酶法进行糖化生产，谷氨酸纯度为99。本设计从全工艺流程，物料、能量衡算、设备选型、工艺布置、车间设计、主要设备工艺设计几个方面对发酵车间进行设计。关键词: 味精；谷氨酸；发酵；设计The Fermentation Process Design Of The MSG Factory for the An
2、nual Capacityof 60,000 Tons/YearAbstract: The design is to establish a monosodium glutamate factory. Its raw material is starch that the purity is 80%; the technique method is double-enzyme saccarfication production; the purity of glutamates is 99%. The whole design includes plant technological proc
3、ess, metrical and energy balance, equipment selection, technological layout, workshop design and the main equipment technological process, which are to design an efficient fermentation workshop.Key words: glumatic acid; monosodium glutamate; fermentation; Process design目录1. 总论51.1. 概述51.1.1. 产品名称、性质
4、5医药工业6制造工业6农业领域61.2. 产品的各种生产方法61.2.1. 水解提取法71.2.2. 合成法71.2.3. 发酵法71.2.4. 味精各种制法的比较及选择71.2.5. 产品质量标准81.3. 设计任务82. 生产方案和生产流程的确定83. 味精生产工艺概述83.1.1. 味精发酵总流程图（见下页图1）93.2. 原料及其预处理93.2.1. 原料的种类93.2.2. 原料预处理93.2.3. 淀粉水解糖制备93.2.4. 种子扩大培养103.3. 影响种子质量的主要因素103.3.1. 谷氨酸发酵113.3.2. 谷氨酸生物合成途径114. 谷氨酸发酵工艺134.1. 发酵培
5、养基134.2. 培养基灭菌134.3. 谷氨酸发酵144.4. 发酵条件控制144.5. 谷氨酸的提取154.6. 谷氨酸制取味精及味精成品加工165. 工艺计算185.1. 设计依据与主要工艺技术参数185.2. 谷氨酸发酵车间的物料衡算185.2.1. 谷氨酸发酵车间的物料衡算185.3. 102000吨味精厂发酵车间的物料衡算结果205.4. 热量衡算215.4.1. 液化工序热量衡算 215.4.2. 连续灭菌和发酵工序热量衡算 225.4.3. 谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程的热量衡算 245.4.4. 干燥过程的热量衡算255.4.5. 生产过程耗用蒸汽衡算汇总衡算结果：255.5.
6、无菌空气耗量计算256. 设备设计与选型266.1. 发酵罐266.1.1. 发酵罐的选型266.1.2. 生产能力、数量和容积的确定266.1.3. 主要尺寸的计算276.1.4. 冷却面积的计算276.1.5. 搅拌轴功率的计算296.1.6. 设备结构的工艺计算306.1.7. 设备材料的选择10326.1.8. 发酵罐壁厚的计算326.1.9. 接管设计336.2. 种子罐346.2.1. 三级种子罐容积和数量的确定346.2.2. 二级种子罐396.2.3. 一级种子罐406.3. 空气分过滤器406.3.1. 三级种子罐分过滤器：406.3.2. 二级种子罐分过滤器：406.3.3
7、. 一级种子罐分过滤器：416.3.4. 发酵罐分过滤器416.4. 味精厂发酵车间设备一览表427. 设备布置和管道布置428. 总结43.1. 总论本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。设计内容为，了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程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。整个设计内容大体分成三部分，第一部分主要是味精生产的工艺和设备选择；第二部分包括发酵罐、种子罐及空气分过滤器的设计与选型；第三部分是工艺流程和
8、平面布置图。1.1. 概述1.1.1. 产品名称、性质本次味精，化学名称为L-谷氨酸钠(sodium L-glutamate),全称为L谷氨酸单钠一水化物或L-氨基戊二酸单钠一水化物(monosodium L-glutamate monohydrate,MSG),分子式C5H6O4NNaH2O,具有旋光性,又称谷氨酸,麸酸钠,味素等.它是增强食品风味的增味剂,主要呈现鲜味,也称鲜味剂.味精呈无色或白色柱状结晶性粉末，无臭，有特殊鲜味。易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚。无吸湿性，对光稳定，水溶液加温也较稳定.水中溶解度为64.1%(0).于100的温度下加热3h,分解率为0.6%,在120时失去
9、结晶水,155-160或长时间受热,失水而味力降低.1.1.2味精的应用范围 食品工业味精在食品类方面可以作为一种添加剂，能够产生“鲜味”是其重要的功能。此外，味精还可以改善食品的自然风味，使食品克服异味。随着国家现代化、社会化的发展，食品加工业也在不断地壮大，同时对味精的需求量也越来越大。味精在罐头、冷藏食品、熟食品加工、小食品和快餐调料等方面的应用也日益广泛。然而，我们在使用味精时，应该注意使用温度和烹饪方法。烧菜时，不要过早地放入味精。当烹调加热至120以上时，谷氨酸钠会发生化学变化，生成焦谷氨酸钠，既失去了鲜味，又对人体没有营养价值，而且还会有轻微的毒害作用。所以平时炒菜、做汤时，应该
10、在临出锅时放入味精，并且不要把它放在有小苏打或碱的菜中，以免味精中的谷氨酸反应生成谷氨酸二钠，从而失去其鲜味。炒菜、做汤时，加点味精可以使菜、汤更加鲜美，但是，味精也不是越多越鲜，放多了反而会使舌头发麻，产生一种似咸非咸、似涩非涩的怪味3。医药工业谷氨酸钠进入到胃肠后，会很快分解出的谷氨酸，并且立即参与人体内正常物质代谢的过程；当人体内葡萄糖供应不足时，谷氨酸还能及时替补葡萄糖，作为脑组织活动的能源，改善大脑组织的一些机能；谷氨酸能与人体内血氨结合生成无毒的谷氨酰胺，具有保肝的重要生理功能并辅助治疗肝病、肝功能不全、肝功能受损及肝昏迷；谷氨酸钠在临床上用于治疗某些精神病疾患、增强记忆、安定情绪
11、及对神经衰弱等有明显的效果和辅助治疗精神分裂症和癫痫病，谷氨酸钠已被列入许多国家的药典2。制造工业焦谷氨酸钠（味精脱水后生成的产物），具有很好的吸湿性，能够保持皮肤湿润，防止皮肤干燥，并且可以增强皮肤、毛发的柔软性和弹性。日本已经有以谷氨酸钠（或谷氨酸）作为原料生产的化妆品、高级人造革和洗涤剂等产品。农业领域谷氨酸作为植物生长调节剂，可以增加柑橘果实的含糖量，降低酸度。另外，谷氨酸钠还可用于制备农药。谷氨酸钠不仅是西红柿的保护性杀菌剂，还是防治果树腐烂病的杀菌剂。它还可以用做微肥的载体，发挥微量元素的效果。1.2. 产品的各种生产方法味精制造方法分为水解提取法、合成法和发酵法三大类。现在水解提
12、取法（蛋白质水解法和从废糖蜜中提取法）与合成法已停用。目前世界生产味精的厂商都在采用发酵法生产味精2。1.2.1. 水解提取法水解提取法包括植物蛋白质水解法和从甜菜糖蜜提取法。植物蛋白质水解法是生产味精的传统工艺，是以豆粕或面筋等植物蛋白为原料，加酸水解，使蛋白质水解成多种氨基酸，然后单离出谷氨酸，再制成味精。从甜菜糖蜜提取法，在制糖的过程中，用石灰石处理甜菜糖蜜，谷氨酸转化为焦谷氨酸，焦谷氨酸水解后可转化为谷氨酸，由于此方法收率低，而且不经济，已经停止使用。1.2.2. 合成法合成法是以丙烯腈、糠醛、环戊二烯或其他物质为原料来合成谷氨酸，再加工制成味精。化学合成方法制造味精有10多种方法，我
13、国也曾经进行过合成法的小中型试验，但是没有工业化。1.2.3. 发酵法发酵法生产味精，是以糖蜜或淀粉为原料，经糖化、发酵、提取、中和和精制一系列工艺制成味精。味精生产工艺流程： 原料的预处理及淀粉水解糖的制取谷氨酸生产菌种子的扩大培养谷氨酸发酵谷氨酸的提取与分离由谷氨酸制成味精及味精成品加工图2-1 味精生产工艺流程图1.2.4. 味精各种制法的比较及选择三种制法中，以发酵法最为优越。它原料来源广阔，单耗低，设备腐蚀性小，生产成本低，经济效益高。现在世界各地都在普遍使用发酵法生产味精。所以本设计选择中糖发酵，一次等电点提取的方法制取味精。1.2.5. 产品质量标准生产符合国家QB/T8967-
14、2007标准的味精。1.3. 设计任务 本次设计为年产10.2万吨99%味精工厂发酵工段（种子罐+发酵罐）工艺设计。具体内容如下： 1.工艺流程设计； 2.物料衡算； 3.设备设计与选型； 4.设备布置设计； 5.物料管道设计； 6.图纸绘制（CAD绘制）： （1）工艺流程图 （2）设备布置图 （3）物料管道布置图2. 生产方案和生产流程的确定选择的主要依据有：原料来源、种类和性质；产品的质量和规格；生产规模；技术水平；建厂地区的自然环境；经济合理性。保证产品质量符合国家标准，外销产品还必须满足销售地区的质量要求；尽量采用成熟的、先进的技术和设备；尽量减少三废排放量，有完善的三废治理措施；确保安全生产，以保证人身和设备的安全；生产过程尽量采用机械化和自动化，实现稳产、高产。确定由原料到成品的各个生产过程顺序，即说明生产过程中物料和能量发生的变化及流向，应用了哪些生物反应或化工过程及设备，绘制工艺流程图。xx工艺流程图见附件一 3. 味精生产工艺概述 利用淀粉为原料
