武汉轻工大学
《发酵（制药）工厂设计》课程设计
说明书
设计题目：年产32000吨味精工厂发酵车间工艺设计
姓名
学号10021
院（系）生物与制药工程学院
专业生物工程
指导教师陶兴无江贤君
2014 年1月10 日
1
32000吨味精工厂发酵车间工艺设计
（武汉轻工大学生物与制药工程学院武汉430023）
摘要：
味精，学名为谷氨酸钠（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”。
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。
本设计为年产32000吨味精厂的生产工艺，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的物料衡算和热量衡算；第二部分设备的设计与选型；第三部分是工艺流程和平面布置图。
关键词：谷氨酸钠，发酵车间，工厂设计
Process Design of 32，000 tons Monosodium Glutamate
Factory Fermentation Workshop
Abstract：
Monosodium glutamate （MSG）is the sodium salt of the non-essential amino acid glutamic acid，which is the final resolve product from protein. If we dilute the salt with 400 times water，we can’t taste salty any more. If we dilute the sucrose with 200 times water，we can’t taste sweetness too. But even if 3000 times water，Monosodium glutamate still taste flavor.
In this paper，MSG fermentation process and a brief introduction of major equipment ，in order to help understand the fermentation process and the main ventilation equipment knowledge .
According to the actual situation to choose the appropriate section in the production process of fermentation designed annual production capacity of 32，000 tons of the monosodium glutamate factory production process，design content ，understanding raw material pretreatment MSG production ，fermentation，extraction production methods and production processes part ，and the raw material for the process to select the material balance ，heat balance and equipment. Finally ，draw the fermentation section of the flow chart and floorplan .
The whole design content roughly divided into three parts，the first part is mainly MSG production technology and equipment selection ; second part consists of fermentation tanks，seed tank and air filter of the design and selection ; third part is the process and floorplan .
Key words：Sodium glutamate，fermentation workshop，plant desig
1总论
1.1概述
1.1.1产品名称、性质
味精又称味素，是调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠。要注意的是如果在100℃以上的高温中使用味精，经科学家证明，味精在100℃时加热半小时，只有0.3%的谷氨酸钠生成焦谷氨酸钠，对人体影响甚微。文献报道，焦谷氨酸钠对人体无害。还有如果在碱性环境中，味精会起化学反应产生一种叫谷氨酸二钠的物质。所以要适当地使用和存放。谷氨酸钠是一种氨基酸的钠盐。是一种无色无味的晶体，在232°C时解体熔化。谷氨酸钠的水溶性很好，20℃时的溶解度为74克（即20℃时，在100毫升水中最多可以溶解74克谷氨酸钠）。
外观：白色结晶粉末，颗粒状大小
熔点：232℃
溶解性：易溶于水，20℃时溶解度为71.7g/100ml，微溶于无水乙醇。
谷氨酸钠是一种氨基酸谷氨酸的钠盐。是一种无嗅无色的晶体，在232℃时解体熔化。谷氨酸钠的水溶性很好，在100毫升水中可以溶解72克谷氨酸钠。
1.1.2产品应用范围、市场
谷氨酸是一种氨基酸，其用途非常广泛，可用于食品、医学、化妆品等。谷氨酸生产，始于1910年日本的味之素公司用水解法生产谷氨酸。现在味精生产企业主要分布在山东和内蒙古、东北等地区，其中呼和浩特市的阜丰和通辽市的梅花产量最大。国内味精目前产能大约有120万吨，阜丰和梅花两家占50%以上。其他大的企业有河南莲花，山东济宁的菱花、圣花，聊城的三九、信乐，德州的华茂等。
1.1.3产品的各种生产方法
味精生产大致经历了三个大的阶段：
第一阶段：最早的味精制造方法就是从天然的食物材料中抽取，例如：将海带以热水煮过，取其汤液浓缩后即可得到含有味精的浓缩液或调味粉。
第二阶段：最早商业化制造味精的原料是面筋。面筋即是面粉中的蛋白质，采用的方法是蛋白质水解法，因为面筋的来源丰富，且含有高达23%的麸胺酸，最适合做为制造味精的原料。
第三阶段：1958年利用微生物生产味精的发酵技术开发成功，主要是利用葡萄糖、果糖或蔗糖为糖源，经特别筛选的味精生产菌种吸收代谢后，合成大量的麸胺酸，是属于生物合成的天然胺基酸。这些特别筛选的微生物会将糖蜜中的糖转变成麸胺酸。每消耗一公斤的糖，约可产生0.5公斤的麸胺酸，生产效率非
常高。
1.1.3产品质量标准
味精系指以粮食为原料经发酵提纯的谷氨酸钠结晶。
1.感官指标：
具有正常味精色泽、滋味，不得有异味及夹杂物。
2.理化指标见下表：
项目指标
麸酸钠符合产品规格
铅（mg/kg ，以Pb计）≤1
砷（mg/kg ，以As计）≤0.5
锌（mg/kg ，以Zn计）≤5
1.2设计任务
本次设计为32000吨味精工厂发酵车间工艺设计。
1.2.1 工艺计算
本次设计工艺计算应完成工艺流程各过程的物料衡算，能量衡算，主要设备的工艺条件、工艺参数计算。
1.2.2设备设计和计算
本次设计的主要设备设计，在满足工艺条件的前提下，进行主要设备的机械设计，包括强度设计、刚度计算、稳定性计算和结构设计。
典型辅助设备设计选型，包括典型设备主要结构尺寸计算和设备型号规格的选定。
1.2.3工艺流程图设计
工艺流程图，按工艺流程图绘制要求完成有一定控制点的流程详图，包括设备、物料管线、主要管件、控制仪表等内容。主体设备结构详图，按化工设备结构图的要求绘制完成。
1.2.4设备布置图设计
设备布置图设计应包括以下两个方面：
（1）确定车间的结构型式及主要尺寸，并对生产区、辅助区、行政生活区位置进行布局；
（2）确定车间所有设备在车间建筑平面和空间的相对位置。
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。
味精生产发酵工艺流程图见附件一
3生产流程简述
味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）原料的预处理及淀粉水解糖的制备；（2）种子扩大培养及谷氨酸发酵；（3）谷氨酸的提取；（4）谷氨酸制取味精及味精成品加工。
与这四个工艺阶段相对应味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。为保障全厂生产用水，还要设置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理，通过供水管路输送到各个生产需求部位。
4工艺计算
4.1设计依据与主要工艺技术参数
4.1.1生产规模及产品规格
生产规模：年产32000吨味精
生产规格：纯度为99%的味精
4.1.2生产工作制度
全年生产320天，2~3班作业，连续生产。
4.1.3主要工艺技术参数及基础数据
日产量：32000/320=100（t）
倒罐率：0.3％
发酵周期：38-40小时
生产周期：48-50小时
种子发酵周期：8-10小时
种子生产周期：12-16小时
发酵醪初糖浓度：15％（W／V）
流加糖浓度：45％（W／V）
发酵谷氨酸产率：10％
糖酸转化率： 56％ 淀粉糖转化率： 98％ 谷氨酸提取收率： 90％ 味精对谷氨酸的精制收率：110％ 原料淀粉含量： 86％ 发酵罐接种量： 10％ 发酵罐填充系数： 75％
发酵培养基（W/V ）： 水解糖 15％，糖蜜 0.3％，玉米浆 0.2%，MgSO4 0.04％，KCl 0.12％，Na2HPO4 0.16%，尿素 4％，消泡剂 0.04％
种子培养基（W/V ）： 水解糖 2.5％，糖蜜 2％，玉米浆 l %，MgSO4 0.04％，K2HPO4 0.1％，尿素 0.35％，消泡剂 0.03％ 4.2物料衡算
4.2.1发酵车间的物料衡算
首先计算生产1000kg 纯度为100%的味精需耗用的原辅材料及其他物料量。 （1）发酵液量V 1
()
()
3
122.8%110%7.99%90%562201000m
V =????÷=
式中 220——发酵培养基初糖浓度（kg/m 3） 56%——糖酸转化率 90%——谷氨酸提取率
99.7%——除去倒灌率0.3%后的发酵成功率 110%——味精对谷氨酸的精制产率 （2）发酵液配制需水解糖量G 1
以纯糖算，
)(180922011kg V G =?=
（3）二级种液量 V 2
()
312822.0%10m V V ==
（4）二级种子培养液所需水解糖量 G 2
()
32255.2025m V G ==
式中 25——二级种液含糖量（kg/m 3） （5）生产1000kg 味精需水解糖总量G 为：
()kg G G G 55.182921=+=
（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：
()
()
kg 7.1978%111%89%5855.1829淀粉=??÷=G
式中 85%——淀粉原料含纯淀粉量 98%——淀粉糖转化率 （7）尿素耗用量
二级种液耗尿素量为V 3
()kg V V 20885.323==
发酵培养基耗尿素为V 4
()kg V V 8.3284014==
故共耗尿素量为331.68kg （8）甘蔗糖蜜耗用量
二级种液耗用糖蜜量V 5
()kg V V 44.162025==
发酵培养基耗糖蜜量V 6
()kg V V 66.24316==
合计耗糖蜜41.1kg （9）氯化钾耗量G KCl
()kg V G KCl 864.92.11==
（10）磷酸氢二钾（K 2HPO 4）耗量G 3
()kg V G 822.01.013==
（11）硫酸镁（MgSO 4?7H 2O ）用量G 4
()()kg V V G 62.34.0214=+=
（12）消泡剂（泡敌）耗用量G 5
()kg V V G 54.33.04.0215=+=
（13）磷酸氢二钠耗用量G 6
()kg V G 15.136.116==
（14）谷氨酸（麸酸）量
发酵液谷氨酸含量为：
()()kg G 1010%3.01%561=-?
实际生产的谷氨酸（提取率90%）为：
()kg 909%901010=?
（15）玉米浆用量
66.24102217=+=V V G
2.1.2 32000吨味精发酵车间的物料衡算结果
由上述生产的1t 味精（100%纯度）的物料衡算结果，可求得32000t/a 味精厂（99%纯度）发酵车间的物料平衡计算。具体计算结果如表1所示。
表1 年产32000吨味精物料衡算表
物料名称 生产1t 味精（100%）
的物料量 32000t/a 味精生产的物料量
每日物料量 发酵液（m3） 8.22 2.60E+04 8.14E+02 二级种液（m3） 0.822 2.60E+03 8.14E+01 发酵水解用糖（kg ） 1809 5.73E+06 1.79E+05 二级种培养用糖（kg ） 20.55 6.51E+04 2.03E+03 水解糖总量（kg ）
1829.55 5.80E+06 1.81E+05 淀粉（kg ） 1978.7 6.27E+06 1.96E+05 尿素（或液氨） 331.68 1.05E+06 3.28E+04 糖蜜（kg ） 41.1 1.30E+05 4.07E+03 氯化钾（kg ） 9.87 3.13E+04 9.77E+02 磷酸氢二钾（kg ） 0.822 2.60E+03 8.14E+01 硫酸镁（kg ） 3.62 1.15E+04 3.58E+02 泡敌（kg ） 3.54 1.12E+04 3.50E+02 磷酸氢二钠（kg ） 13.15 4.17E+04 1.30E+03 玉米浆（kg ） 24.66 7.81E+04 2.44E+03 谷氨酸（kg ）
9.9
3.14E+04
9.80E+02
4.3热量衡算
热量衡算是根据能量守恒定律建立起来的，热平衡方程表示如下：
Q 1+Q 2+Q 3=Q 4+Q 5+Q 6
4.3.1液化工序热量衡算
（1）液化加热蒸汽量
加热蒸汽消耗量（D ），可按下式计算：
D=)()(12λ+÷-??I t t C G
式中 G--淀粉浆量（kg/h ）
C--淀粉浆比热容（kJ/（kg·K ）） t 1--浆料初温（20+273=293K ）
t 2--液化温度（90+273=363K ）
I--加热蒸汽焓，2738kJ/kg （0.3Mpa ，表压） λ--加热蒸汽凝结水的焓，在363K 时为377kJ/kg
① 粉浆量G ：根据物料衡算，日投工业淀粉196t ；连续液化，196/24=8.17
（t/h ）。加水为1：2.5，粉浆量为：8.17×3.5=28.6（t/h ）=28600（kg/h ）。 ② 浆比热C 可按下式计算： C=C 0×X + C 水×（1-X ） 式中 C 0--淀粉质比热容，取1.55kJ/（kg·K ） X--粉浆干物质含量，24.6% C 水--水的比热容，4.18kJ/（kg·K ）
C=1.55×0.246 +4.18×（1-0.246）=3.34（kJ/（kg·K ））
③ 汽用量
D=)()(12λ+÷-??I t t C G =2145（kg/h ）
（2）灭酶用蒸汽量
灭酶时将液化液由90℃加热至100℃，在100℃时的λ为419kJ/kg 。 D 灭=28600×10×3.34÷（2738+419）=303（kg/h ）
要求在20min 内使液化液由90℃升至100℃，则蒸汽高峰量为： 303×3 =909（kg/h ）
以上两项合计，平均量2145+303=2448（kg/h ）；
每日用量2.45×24=58.75（t/d ）。
高峰量： 2145+909=3528（kg/h ） 4.3.2 连续灭菌和发酵工序热量衡算
（1）培养液连续灭菌用蒸汽量
发酵罐200m 3装料系数0.75，每罐产100%味精量： 200×0.75×10%×90%×110%×1.272=18.89（t ）
发酵操作时间48h （其中发酵时间38h ），需发酵罐台数：
24
48
89.18100?
=10.6（台） 取11台 每日投（放）料罐次
89
.18100
=5.3 日运转： 10.2×
48
38
=7.92（罐） 每罐初始体积150 m 3糖浓度16.4g/dl ，灭菌前培养基含糖19%，其数量：
%
19%
4.16150?=129.47（t ）
灭菌加热过程中用0.4Mpa 蒸汽（表压）I=2742kJ/kg ，使用板式换热器将物料由20℃预热至75℃，再加热至120℃。冷却水由20℃升至45℃。每罐灭菌时间3h ，输料流量
3
47
.129=43.16（t/h ） 消毒灭菌用蒸汽量（D ）： D =
18
.4120-2742)
75120(34.343160?-??=2895.4（kg/h ）=2.9（t/h ）
式中 3.34为糖液的比热容（kJ/（kg·K ）） 每日用蒸汽量：
2.9×3×6=52.2（t/d ）
高峰量： 2.9t/h 平均量：
24
2
.52=2.175（t/h ） （2）发酵罐空罐灭菌蒸汽用量
①发酵罐体加热：200m 3，1Cr18Ni9的发酵罐体重34.3t ，冷却排管重6t ，1Cr18Ni9的比热容0.5kJ/（kg·K ），用0.2Mpa （表压）蒸汽灭菌I=2718kJ/kg ，使发酵罐在0.15 Mpa （表压）下，由20℃升至127℃。
其蒸汽量为18
.4127-2718)
20127(5.0）600034300（?-??+=985.8（kg ）
②填充发酵罐空间所需的蒸汽量：因200m 3发酵罐的全容积大于200m 3，考虑到罐内之排管、搅拌器等所占之空间，罐之自由空间仍按200m 3计算。填充空间需蒸汽量：
D 空=Vρ=200×1.622=324.4（kg ）
式中 V--发酵罐自由空间即全容积（m 3）
ρ--加热蒸汽的密度（kg/m 3），0.2Mpa 表压时为1.622
③灭菌过程的热损失：辐射与对流联合给热系数α，罐外壁温度70℃。
α=33.9+0.19×（70-20）=43.4（kJ/（m 2·h·K ））
200m3发酵罐的表面积为201 m 2，耗用蒸汽量：
D 损=
18
.41272718)
2070(4.43210?--?? =208.4（kg ）
④ 罐壁附着洗涤水升温的蒸汽消耗
18
.4127271818
.4)20127(1000001.0210?-?-???=42.9（kg ）
式中： 0.001—附壁水平均厚度（1㎜） 1000—水密度 （㎏/m 3）
⑤ 灭菌过程蒸汽渗漏，取总汽消耗量的5%，空罐灭菌蒸汽消耗量为：
05
.019
.424.2084.3248.985-+++=1643.7（kg/h ）
每空罐灭菌1.5h ，用蒸汽量：
1643.7×1.5=2465.5（kg/罐）
每日用蒸汽量：
2465.5×6=14793（kg/d ），
平均量：
14793/24=616.4（kg/h ）
（3）发酵过程产生的热量及冷却用水量
发酵过程的热量计算可通过发酵液温度升高进行计算，关闭冷却水观察罐内发酵液温度升高，用下式计算Q 最大
Q 最大=
V
t C G GCt )
(18.4111+ [KJ/（m 3?h ）]
式中：G —发酵液重量（㎏）
C —发酵液比热容［KJ/（㎏?℃）］ t —1h 内发酵液温度升高数（℃） G 1—设备筒体的重量（㎏）
C 1—设备筒体的比热容［KJ/（m 3?h ）］ V —发酵液体积（m 3）
根据经验所得谷氨酸的发酵热高峰值约3.0×104 KJ/（m 3?h ）
200 m 3发酵罐，装料量150 m 3使用新鲜水，冷却水进口温度20℃，出口温度30℃，冷却水用量（W ）：
W= 18
.4)2030(150
100.34?-??=107655.5（㎏/h ）=107.7（t/h ）
日运转7.92台，高峰用水量：
107.7×7.92=852.6（t/h ）
日用水量：
852.6×0.8×24=16371.5（t/d ）
平均用水量：
24
16371.5
=682.1（t/h ） 式中： 0.8—各罐发热状况均衡系数
5主要设备的选型计算
中小规模的味精厂培养基灭菌多采用实罐间歇灭菌，以简化操作手续。规模较大的厂则考虑连续灭菌以提高经济效益。连续灭菌流程有三种：一是连消塔---喷淋冷却流程；二是喷射加热流程；三是板式换热灭菌流程。三个流程各有优缺点。现采用喷射加热流程，该设备主要有喷射加热器，维持罐，螺旋板换热器组成。增加螺旋板换热器，利用热糖液预热冷糖液，以节省热量。 5.1喷射加热器 5.1.1喷射泵的选择
本设计加热采用喷射器，经查阅资料得喷射器规格及型号见表2所示。
表2 喷射加热器的规格及型号
序号 型号
规格
t/h （干物质计） m 3/h （液体计） 1 HYZ-1 0.2 0.5 2 HYZ-2 0.5 1.5 3 HYZ-3 1 3 4 HYZ-4 2 6 5 HYZ-5 4 12 6 HYZ-6 6 20 7 HYZ-7 10 30 8 HYZ-8 20 60 9 HYZ-9 30 90 10 HYZ-10 40 120 11 HYZ-11 50 150 12 HYZ-12 66 200 13
HYZ-13
100
300
连消流程简图见图1所示。
料泵
配料罐
图1 连消流程简图
需要连消的糖液用泵送经预热的热交换器1 ，经喷射器后，被迅速地加热至115℃，然后进入维持罐，在维持罐内停留将彻底杀菌糖液通过1、2号螺旋板换热器冷却至发酵温度30℃进入发酵罐。 5.1.2 生产能力、数量和容积的确定
（1）生产能力的确定
由前面的物料衡算可知，每天需要发酵液814m 3； （2）喷射泵数量的确定
由前计算知，每天需发酵液814m 3；每天需要装满液量为150 m 3发酵罐6个；在决定连续灭菌设备时，尽量选择生产能力大些的，这样可以节省辅助操作的时间，以缩短生产周期。选用一套型号为HYZ-10的喷射泵设备， 1h 输液量120 m 3，每台喷射泵每小时实际输液量为110 m 3；
则灭菌时间t=
110
150
=1.36h 每天实际连消工作时间为：1.36×6=8.18h 5.2 维持罐
参照各厂连消系统维持时间选择10min ；已知每小时糖液流量110 m 3，则可计算出维持罐有效容积为
V 有效=110×10/60=18.3（m 3）
取维持罐的φ=80%；
则维持罐全容积为：V 全容=18.3/80%=22.9（m 3）
考虑到维持罐的返混问题，现拟取其D
H
=3；因该设备有一定温度和压力，视为受压容器，采用椭圆封头。
查手册：椭圆形封头容积 V=
4π×D 2（h b +6
D ），其中D 为罐内径，h b 为椭圆形封头直边高度（通常不到内径的1/10），封头直边忽略不计，以方便计算。
V 维=2V 封+V 筒= 2×（24π× D 3）+0.785 D 2
× 3D= 65πD 3=22.9（m 3）
解方程，得内径D=（22.9×5π
6
）-3 =2.06 （m ），取2.0（m ）
H=3×2.0=6.0（m ）
查表可得，公称直径为2000mm 的封头，其曲边高度h 1=0.5m ，直边高度h 2=0.05m ，封头体积V=1.2 (m 3)
验算维持罐容积V 维持=3.14×4
22
×6 +2×1.2 =18.84+2.4=21.24 (m 3)，认为可
以满足设计要求。数量与喷射加热器配套，1个。 5.3 螺旋板换热器
（1） 螺旋板换热器1
流程图中螺旋板式换热器1是糖液的预热器，利用被加热物料，将需要连消的糖液预热（25℃到65℃），与此同时，从维持罐内流出的热糖液被冷却，从115℃降到72℃；
总热量为Q=G 实C （t 1-t 2）=110×103×3.34×（115-72）=1.58×107（kJ/h ） 式中 C —糖液比热容，3.34（kJ/（kg?K ））； G 实—糖液的实际流量；
平均温差△t 计算： 热糖液温度变化 115—72 冷糖液温度变化 65—25 △t=（50-47）/ln(50/47) =48.5℃
A= Q/KC 水△t =1.58×107/(1200×4.18×48.5)=64.9(m 3)
查表可选取公称换热面积为80(m 3)，型号为Ⅰ6，Ⅰ16B80-1.0/1400-14的不锈耐酸钢制PN0.6、1.6MPa 不可拆式（Ⅰ型）螺旋板换热器。
（2） 螺旋板换热器2
螺旋板换热器2是糖液的冷却器，维持罐流出的糖液经换热器1冷却后，在此换热器中用冷水进一步冷却至发酵温度，送入已杀过菌的发酵罐，准备接种发
酵。
热负荷Q：
Q=G实C（t2-t1）=110×103×3.34×（72-30）=1.54×107（kJ/h）
平均温差△t计算：糖液温度变化72—30
冷却水温度变化16—35
△t=（37-14）/ln（37/14）=23.7℃
传热面积计算：
A=Q/KC水△t =1.54×107 /(1200×4.18×23.7)=129.8(m3) 查表可选取公称换热面积为130(m3)，型号为Ⅰ6，Ⅰ16B130-1.0/1967-16的不锈耐酸钢制PN0.6、1.6MPa不可拆式（Ⅰ型）螺旋板换热器。
5.4连消泵
连消泵输送的是密度为1.05t/m3的水解液，其粘度范围在（1.3-0.5）×10-3Pa·s，温度在115℃以下。
介质中无固体颗粒，澄清透明。
介质中基本无气体。
操作条件：温度为60-70℃；
压力：进口侧靠调浆罐液位压送，出口侧设备压力为0.4-0.5MPa；
=120m3/h,最小流量q m，min=100 m3/h，正常流量q m=110 流量：最大流量q m
，max
m3/h
连消泵一般设在车间或泵房中，进口侧泵在液面之下。
据以上数据，查阅相关资料，可选择连消泵的型号为IS200-150-400。该产品转速1400r/min，流量400m3/h，扬程50m。为保证连续生产，考虑设备用泵1台,因此，泵的数量为2台，流量可以用阀门调节。
6 物料管道设计
设糖液固形物含量x=15%，则比热容C为：
c p=[0.37×15%＋﹙1－15%﹚]×4.18=3.80[kJ/㎏?℃]
糖液密度为ρ=1.06t/m 3,糖液质量流量为
G=110×1.06=116.6t/h=116600㎏/h
连消终温取t2=115℃，预热温度取t1=72℃，加热蒸汽P=0.42MPa，相应饱和蒸汽温度145℃，干饱和蒸汽热焓λ=654.3×4.18kJ/㎏，比容v′′=0.45m3/㎏,115℃饱和蒸汽热焓量I=115×4.18kJ/㎏，则蒸汽耗量D为：
D =GC(t2-t1)/(λ-I)
=[116600×3.80×(115-72)]÷[4.18×(654.3－115)]
=8460.1㎏/h
V蒸汽=Dv′=8460.1×0.45=3807（m3/h）
设因热损失蒸汽增加耗量10%，则蒸汽的质量流量为：
D′=D×1.1=8460.1×1.1=9306.1㎏/h
体积流量为
V′蒸汽=V蒸汽×1.1=3807×1.1=4187.7m3/h
（1）进汽管直径计算：查表知此压力下的汽速范围20-50m/s之间，现取v=45m/s,则进气管截面积为F，
F=V′蒸汽/v=4187.7÷45÷3600=0.026m2，
进气管直径:
d=(F/0.785)?=(0.026÷0.785﹚?=0.182m，查材料手册，取无缝钢管Φ219×6，=200mm，可满足生产要求。
则Φ
内
（2）进料管直径计算：进料体积流量V=110 m3/h；物料流速范围0.3-0.6m/s,取v=0.45m/s，则进料管截面积F=V/v=110÷3600÷0.45=0.068（m2）进料管直径d
=﹙F÷0.785）?=（0.068÷0.785﹚?=0.294m
进
=300mm,满足生产要求。
查材料手册，取无缝钢管φ325×8，φ
内
（3）出料管直径计算：出料管应将进料量加上蒸汽冷凝量D′,则出料量为G出=G+D′=116600+9306.1=125960㎏/h=125.96t/h，换算成体积流量。
V出=G出/ρ=125.96÷1.06=118.8m3/s,取流速为0.45m/s，出料管截面积为：F=V出/v=118.8÷0.45÷3600=0.073m2,则出料管直径为
d出=﹙F/0.785﹚?=﹙0.073÷0.785﹚?=0.304m,查金属材料手册，选无缝管φ377×9，φ内=350mm，满足生产要求。
7车间设备布置
发酵车间连消工序的一套设备有喷射泵，维持罐，螺旋换热器1和2，连消
泵等。发酵车间设备布置图见附件二。
8 总结
本次课程设计是我们学完专业课后进行的一次工程设计专业训练，历时两个星期终于顺利完成。辛苦虽然是不可避免，但收获还是令人尤其欣慰。
通过本次工程设计训练，我大致掌握了工程设计基本步骤和方法，为即将到来的毕业设计和今后实际设计工作打下了基础。以及再一次操作使用了CAD绘图工具，不仅让我对CAD的操作更加熟练，还让我生物工程工厂设计相关图纸的设计有了更深的了解。
参考文献
[1]吴思方.生物工程工厂设计概论.北京：中国轻工业出版社.2009．
[2]吴思方.发酵工厂设计概论.北京：中国轻工业出版社.1995．
[3]梁世忠.生物工程设备.北京：中国轻工业出版社.2005．
[4]王旭禹郑超．味精发酵生产工艺及其主要设备，高等函授学报（自然科学版），1995（4）：45-48．
[5]高平、刘书志．生物工程设备，化学工业出版社，2006．
[6]于信令，味精工业手册，中国轻工业出版社，1997．47-63．
[7]黎润钟．发酵工厂设备，中国轻工业出版社，1991．
[8]姚玉英．化工原理，天津大学出版社，1999．
[9]国家医药管理局上海医药设计院，化工工艺设计手册，化学工业出版社，1996．
[10]华南工学院，发酵工程与设备，北京轻工业出版社，1981．
[11]何铭新等．机械制图，高等教育出版社，1997．
[12]何铭新等．建筑制图高等教育出版社，1994．
[13]华东理工大学浙江大学，生物工程（技术）专业英语，化学工业出版社，1999．
附件
一、带控制点工艺流程图（1张）
二、发酵车间设备布置图（1张）
学生签名：
年月日
指导老师签名
35000吨味精工厂发酵车间设计
武汉轻工大学 《发酵(制药)工厂设计》课程计 说明书 设计题目：年产35000吨味精工厂发酵车间工艺设计 姓名 学号 10021 院 (系) 生物与制药工程学院 专业生物工程 指导教师陶兴无 2014 年 1月 10 日 35000吨味精工厂发酵车间工艺设计 xxx (武汉轻工大学生物与制药工程学院武汉430023)
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。本设计为年产味精厂35000吨味精工艺设计；以玉米淀粉为原料水解生成葡萄糖、利用谷氨酸生产细菌进行碳代谢、生物合成谷氨酸、谷氨酸与碱作用生成谷氨酸钠即味精为主体工艺，进行物料衡算、热量衡算、水衡算和设备选型计算，并绘制了发酵车间连续消毒工序流程图以及设备布置图。 关键词:味精，发酵车间，连消工序，工艺设计
Abstract: The design is an annual output of 40000 tons of monosodium glutamate for material balance calculation ， heat balance calculation， water balance calculation and the selection calculation of fermentor， process design; To hydrolysis of corn starch as raw materials to generate glucose， glutamic acid producing bacteria to use carbon metabolism， biosynthesis of glutamic acid ， glutamic acid and alkali to form a sodium glutamate or MSG is the main process， for material balance calculation ， heat balance calculation， water balance calculation and the selection calculation of fermentor， and mapped the structure of fermentation tank，fermentation process with control point map， the factory floor plan ，saccharification process map and the process map of extraction and purification . Key words: MSG， fermentation workshop， continuous disinfection processes，process design
年产一万吨味精发酵工厂设计 摘要：味精是一种家常调味品，它采用面筋或淀粉用微生物发酵的方法制成。别名又叫：味素、味粉、谷氨酸钠。味精又称味素，是调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠。 一．设计的任务及主要设计内容 1.生产工艺阶段 味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）.原料的预处理及淀粉水解糖的制备（2）.种子扩大培养及谷氨酸发酵（3）.谷氨酸的提取（4）.谷氨酸制取味精及味精成品加工 2.设计内容 主要设计内容包括（1）.工艺流程设计（2）.物料衡算（3）.设备的设计与选型（4）.车间布置设计及物料管道设计 二．工艺流程设计
三．物料衡算 1.计算指标 主要技术指标见下表 （1）主要原材料质量指标 淀粉原料的淀粉含量为80%。含水14% （2）二级种子培养基（g/L ）：水解糖50m ，糖蜜20，磷酸二铵钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆8，泡敌0.6，生物素0.02mg ，硫酸锰2mg/L ，硫酸亚铁2mg/L 。 （3）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2μg ，泡敌1.0，接种量为8%。 2.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及其他物料量。 （1）设发酵初糖和流加高浓糖最终发酵液总糖浓度为220kg/m 3，则发酵液量为： 31 6.55m 122% 99.8%95%60%2201000 v =????= （2）发酵液配置需水解糖量 以纯糖计算：)(1441220m 11kg V == （3）二级种液量）（312m 0.5248%v v ==
（4）二级种子培养液所需水解糖总量）（kg 26.250v m 22== （5）生产1000kg 味精需水解糖总量）（kg 1467.2m m m 21=+= （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： ） （淀粉kg 1529.9111% 108%80%1467.2 m =??= （7）液氨耗用量 发酵过程用液氨调pH 和补充氮源，耗用260-280kg ；此外，提取过程耗用160-170kg ，合计每吨味精消耗420-450kg 。 （8）甘蔗糖蜜耗用量 二级种液耗用糖蜜量为：）（kg 10.4820v 2= 发酵培养基耗糖蜜量为：）（kg 26.24v 1= 合计耗糖蜜36.68kg （9）氯化钾耗量)(24.58.0m 1k cl kg v == （10）磷酸镁用量）（kg 0.5241.0V m 23== （11）硫酸镁用量）（）（kg 4.24v v 0.621=+ （12）消泡剂（泡敌）耗用量）（kg 6.551.0V 1= （13）玉米浆耗用量（8g/L ））（kg 4.198V m 24== （14）生物素耗用量）（g 0.02360.002V 0.02V m 125=+= （15）硫酸锰耗用量）（g 1.0480.002V m 26== （16）硫酸亚铁耗用量）（g 1.0480.002V m 27==
年产3万吨谷氨酸发酵罐的设计 目录 前言 第一章年产3万吨谷氨酸的发酵罐 2.1 生产规模及计算 2.2通用发酵罐的系列尺寸 2.3发酵罐主要设计条件 2.4 发酵罐的型式 2.5发酵罐的用途 2.6冷却水及冷却装置 2.7设计压力罐内0.4MPa；夹套0.25 MPa 第二章谷氨酸生产工艺流程 3.1谷氨酸发酵工艺技术参数 3.2谷氨酸生产原料及处理 3.3谷氨酸生产工艺流程图 第三章工艺计算 4.1主要工艺技术参数 4.2总物料衡算 第四章发酵罐选型及工艺计算 5.1 发酵罐空罐灭菌蒸汽用量计算 5.1.1发酵罐体加热用蒸汽量 5.1.2 填充发酵罐空间所需蒸汽量 5.1.3 灭菌过程的热损失 5.1.4 灌壁附着洗涤水升温所需蒸汽量 5.2发酵罐的设计与选型 5.2.1发酵罐的选型 5.2.2生产能力，数量和容积的确定 5.2.3主要尺寸的计算 5.2.4冷却面积的确定 5.2.5 搅拌器的设计 5.2.6搅拌器功率的确定 5.2.7设备结构的工艺设计 5.2.8竖直蛇管冷却装置设计 5.2.9设备材料的选择 5.2.10发酵罐厚壁计算 5.2.11接管设计 第六章发酵罐设计图
第一章前言 谷氨酸是一种氨基酸, 其用途非常广泛,可用于食品、医学、化妆品等。谷氨酸生产，始于1910年日本的味之素公司用水解法生产谷氨酸。1956年日本协和发酵公司分离得到谷氨酸棒杆菌，使发酵法生产谷氨酸成为可能，由于发酵法生产氨基酸具有生产能力大、成本低、设备利用率高等特点，使氨基酸工业得到突飞猛进的发展[1]。我国1958年开始研究，1965年在上海天厨味精厂投产。目前我国谷氨酸的年产量已达170万吨，产销量占世界第一位[2]。经过几十年的发展，在该行业诸多工程人员的努力研究下，使我国谷氨酸生产四大收率指标（糖化收率、发酵糖酸转化率和产酸率、提取收率、精制收率）均达到历史最好水平。其质量已达国际领先水平。但是，在谷氨酸生产中仍然存在原料利用率低，生产成本高，自动化控制水平低，环境污染日趋严重等问题。因此，目前对谷氨酸行业的研究方向主要集中在提高自动化生产程度，改进生产工艺，处理三废，解决环境污染等方面。 第二章年产3万吨谷氨酸的发酵罐 2.1生产规模及计算 2.1.1生产规模：年产3万吨谷氨酸 2.1.2生产规格：纯谷氨酸 2.1.3生产制度：全年生产日320天；2~3班作业，连续生产。 2.1.4生产能力 日产量：30000t÷320d=93.75t／d 发酵周期：48h(包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间) 发酵罐个数： 需要200 m3发酵罐25个 2.2 通用发酵罐的系列尺寸 表--通用发酵罐的系列尺寸
目录 第一章总论 第一节设计依据和围 第二节设计原则 第三节建设规模和产品方案 第四节项目进度建议 第五节厂址概述 第二章总平面布置及运输 第一节总平面布置 第二节工厂运输 第三章劳动定员第四章车间工艺第一节工艺流程及相关工艺参数 第二节物料衡算 第三节车间设备选型 第五章经济技术指标 参考文献
第一章总论 1.1 设计依据和围 1.1.1 设计依据 根据科技大学生命科学与工程学院2012届毕业任务书的要求，结合我国味精行业发展状况和市场行情，在老师的悉心指导下，本着理论联系实际的思想，认真参考了《氨基酸工艺学》《生物工程设备》《发酵工厂设计》《味精工业手册》等文献，提出了年产10万吨味精厂发酵车间的设计。 1.1.2 设计围 1.味精的生产工艺设计 2.物料衡算 3.设备选型 4.生产车间设计及布置 5.全厂人员编制及经济效益分析 1.2 设计原则 （a）生产规模要在盈亏平衡点之上； （b）产品方案符合国家产业政策，产品质量符合国家标准 （c）各项技术指标达到国中上水平； （d）工厂三废综合利用，并适当留有发展余地。 1．3建厂规模和产品方案 1．3．1 建厂规模 本设计为10万吨味精厂发酵车间设计，以淀粉乳为原料，采用三班倒制，每班八小时，年工作日为330天。 本设计全年11个月生产：每年的7月份进行机器检修； 日产量为100000／330=303吨； 班产量303／3=101吨； 1.3.2 生产方案 味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）原料的预处理及淀粉水解糖的制备；（2）种子扩大培养及谷氨酸发酵；（3）谷氨酸的提取；（4）谷氨酸制取味精及味精成品加工。 与这四个工艺阶段相对应味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。为保障全厂生产用水，还要设置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理，通过供水管路输送到各个生产需求部位。
年产1.5万吨味精工厂发酵车间设计说明书 引言 味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%)，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂［1］。早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的，自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。 谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业［2］。该生产工艺和设备具有很强的典型性，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平面布置图。 由于我的水平有限，加之对先进设计的了解甚少，设计中有好多不足的地方敬请各位老师和同学批评指正。 1 味精生产工艺 1.1 味精生产工艺概述 味精生产全过程可划分为四个工艺阶段:(1)原料的预处理及淀粉水
年产1.5万吨味精工厂发酵车间设计 说明书 1 2020年4月19日
年产1.5万吨味精工厂发酵车间设计说明书 引言 味精是人们熟悉的鲜味剂,是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20),具有旋光性,有D—型和L—型两种光学异构体。味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%),现已成为人们普遍采用的鲜味剂,其消费量在国内外均呈上升趋势。1987年3月,联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议,宣布取消对味精的食用限量,再次确认为一种安全可靠的食品添加剂［1］。早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的,自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后,发酵法生产迅速发展,当前世界各国均以此法进行生产。 谷氨酸发酵是通气发酵,也是中国当前通气发酵产业中,生产厂家最多、产品产量最大的产业［2］。该生产工艺和设备具有很强的典型性,本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简 2 2020年4月19日
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。 整个设计内容大致分成三部分,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平面布置图。 由于我的水平有限,加之对先进设计的了解甚少,设计中有好多不足的地方敬请各位老师和同学批评指正。 1 味精生产工艺 1.1 味精生产工艺概述 3 2020年4月19日
湘潭大学化工学院专业课程设计说明书 题目：年产5000吨味精工厂糖化车间设计 专业：生物工程 学号：2008651201 姓名：罗开花 指导教师：张小云 完成日期：2012.2.24
湘潭大学化工学院 专业课程设计任务书 设计题目：年产5000吨味精工厂糖化车间设计 学号：2008651201 姓名：罗开花专业：生物工程 指导教师：张小云系主任：陶能国 一、主要内容及基本要求 主要内容：拟设计年产5000吨味精工厂，以糖化工序为主体做初步设计，完成糖化车间工艺流程选择、物料衡算、设备选型的相关计算，绘制车间平面和立面布置图、车间设备布置图、带控制点的生产工艺流程图及主要单件设备图等；按相关要求编写设计说明书1份 基本要求：生产方案和平面布局合理，工艺流程设计和设备选择及生产技术经济指标具有先进性与合理性，工艺计算正确，绘图规范 二、进度安排 三、应收集的资料及主要参考文献 味精生产工艺和设备相关的文献；味精工厂设计相关文献；工厂设计所需各类工具书等。6参考文献 [1] 吴思方．发酵工厂工艺设计概论[M]．北京：中国轻工业出版社，2006.7．
[2] 陈宁．氨基酸工艺学[M]．北京：中国轻工业出版社，2007.1． [3] 梁世中．生物工程设备[M]．北京：中国轻工业出版社，2006.9． [4] 刘振宇．发酵工程技术与实践[M]．上海：华东理工大学出版社，2007.1 [5] 王志魁．化工原理[M] ．北京：化学工业出版社，2004.10． [6] 李功样，陈兰英，崔英德．常用化工单元设备设计[M]．广州：华南理工大学 出版社，2003.4． [7] 俞俊堂，唐孝宣．生物工艺学（上册）[M]．上海：华东理工大学出版社，2003.1． [8] 张克旭．氨基酸发酵工艺学[M]．北京：中国轻工业出版社，2006.2． [9] 蒋迪清, 唐伟强. 食品通用机械与设备[M]．广州：华南理工大学出版社,2003.7 [10]刘玉德. 食品加工设备选用手册[M]．北京：化学工业出版社，2006，8 [11] 于信令主编. 味精工业手册[M].北京：中国轻工业出版社，2005
武汉轻工大学 《发酵（制药）工厂设计》课程设计 说明书 设计题目：年产32000吨味精工厂发酵车间工艺设计 姓名 学号10021 院（系）生物与制药工程学院 专业生物工程 指导教师陶兴无江贤君 2014 年1月10 日 1
32000吨味精工厂发酵车间工艺设计 （武汉轻工大学生物与制药工程学院武汉430023） 摘要： 味精，学名为谷氨酸钠（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”。 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。 本设计为年产32000吨味精厂的生产工艺，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的物料衡算和热量衡算；第二部分设备的设计与选型；第三部分是工艺流程和平面布置图。 关键词：谷氨酸钠，发酵车间，工厂设计
Process Design of 32，000 tons Monosodium Glutamate Factory Fermentation Workshop Abstract： Monosodium glutamate （MSG）is the sodium salt of the non-essential amino acid glutamic acid，which is the final resolve product from protein. If we dilute the salt with 400 times water，we can’t taste salty any more. If we dilute the sucrose with 200 times water，we can’t taste sweetness too. But even if 3000 times water，Monosodium glutamate still taste flavor. In this paper，MSG fermentation process and a brief introduction of major equipment ，in order to help understand the fermentation process and the main ventilation equipment knowledge . According to the actual situation to choose the appropriate section in the production process of fermentation designed annual production capacity of 32，000 tons of the monosodium glutamate factory production process，design content ，understanding raw material pretreatment MSG production ，fermentation，extraction production methods and production processes part ，and the raw material for the process to select the material balance ，heat balance and equipment. Finally ，draw the fermentation section of the flow chart and floorplan . The whole design content roughly divided into three parts，the first part is mainly MSG production technology and equipment selection ; second part consists of fermentation tanks，seed tank and air filter of the design and selection ; third part is the process and floorplan . Key words：Sodium glutamate，fermentation workshop，plant desig
味精工厂发酵车间设计 目录 前言 (3) 第一章全厂工艺论证 (7) 1.1 味精生产工艺 (7) 1.1.1味精生产工艺概述 (7) 1.1.2味精生产全厂工艺流程图 (8) 1.2原料预处理 (9) 1.3淀粉水解糖制备 (9) 1.4淀粉的液化 (9) 1.5淀粉的糖化 (10) 1.6种子扩大培养 (10) 1.7谷氨酸的发酵 (11) 1.8谷氨酸的提取 (12) 1.9谷氨酸制取味精 (12) 第二章物料衡算及热量衡算 (13) 2.1味精工厂发酵车间的物料衡算 (14) 2.1.1工艺技术指标及基础数据 (14) 2.1.2谷氨酸发酵车间的物料衡算 (15) 2.1.3 8000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果 (16) 2.1.4谷氨酸提取车间的物料衡算 (16) 2.1.5 8000t/a味精厂提取车间物料衡算表 (17) 2.2 谷氨酸提取车间热量衡算 (18) 2.2.1提取车间热量衡算的意义和具体计算 (18) 2.2.2 提取车间热量衡算表 (19) 第三章设备的设计与选型 (20) 3.1 发酵罐 (20) 3.1.1发酵罐的选型 (20) 3.1.2生产能力、数量和容积的确定 (20) 3.1.3主要尺寸的计算 (21) 3.1.4冷却面积的计算 (21) 3.1.5搅拌器计算 (22) 3.1.6搅拌轴功率的计算 (23) 3.1.7设备结构的工艺计算 (24) 3.1.8设备材料的选择 (26) 3.1.9发酵罐壁厚的计算 (26) 3.1.10接管设计 (27) 3.1.11支座选择 (28) 3.2 种子罐 (28) 3.2.1二级种子罐容积和数量的确定 (28) 3.2.2一级种子罐 (34) 3.3 空气分过滤器 (34)
2.1 味精工厂发酵车间的物料衡算 2.1.1 工艺技术指标及基础数据 （1）查《发酵工厂工艺设计概论》P326表3 味精行业国家企业标准［5］，选用主要指标如表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/a 15000（味精） 生产方法中糖发酵，一次等电点提取 年生产天数d/a 300 产品日产量t/a 50 产品质量纯度% 99 倒灌率% 1.0 发酵周期h 48 发酵初糖Kg/m3 150 淀粉糖转化率% 95 糖酸转化率% 48 麸酸谷氨酸含量% 90 谷氨酸提取率% 80 味精对谷氨酸产率% 112 （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（g/L）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5~10，泡敌0.6，硫酸镁0.002，硫酸亚铁0.002。 （4）发酵培养基（g/L）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0.002，硫酸锰0.002，尿素（总尿）40，泡敌0.6，植物油1.0。 （5）接种量为2% 。 2.1.2 谷氨酸发酵车间的物料衡算 首先计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原辅材料及其他物料量。 （1）发酵液量V1 式中 150——发酵培养基初糖浓度（kg/m3） 48%——糖酸转化率 80%——谷氨酸提取率 99%——除去倒灌率1%后的发酵成功率 112%——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 25——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 80%——淀粉原料含纯淀粉量 95%——淀粉糖转化率 （7）尿素耗用量 二级种液耗尿素量为V3 发酵培养基耗尿素为V4 故共耗尿素量为627.5kg （8）甘蔗糖蜜耗用量 二级种液耗用糖蜜量V5 发酵培养基耗糖蜜量V6 合计耗糖蜜69.9kg （9）氯化钾耗量GKCl （10）磷酸氢二钠（Na2HPO4?7H2O）耗量G3 （11）硫酸镁（MgSO4?7H2O）用量G4 （12）消泡剂（泡敌）耗用量G5 （13）植物油耗用量G6 （14）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80%）为： 2.1.3 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果 由上述生产1000kg味精（100%纯度）的物料衡算结果，可求得15000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计算。 具体计算结果如表2 物料名称生产1t味精（100%）的物料量15000t/a味精生产的物料量每日物料量 发酵液（m3）15.66 2.35×105 783 二级种液（m3）0.313 4695 15.65 发酵水解用糖（kg）2349 3.52×107 1.17×105
《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： 指导教师： （课程设计时间：2012年6月4日——2012年6月24日） XXXXX学校
摘要 课程设计是普通高校本科教育中非常重要的一个环节，同时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。 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 Factory's workshop 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 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 suitable fermentation production process and conduct the material balance, heat balance calculations and equipment choice according to actual condition.
产1万吨味精厂发酵车间设计
味精厂发酵车间设计 题目：年产1万吨味精工厂发酵车间设计 学院：食品科技与工程学院 专业：09物工程 年级：xxxx级 姓名：xxx 指导教师：xxx 时间：2010年12月25号
前言 课程设计是普通高校本科教育中非常重要的一个环节，同时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1万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。 谷氨酸单钠（monosodium glutamate）,呈强烈鲜味，商品名为味精。因味精具有肉类鲜味，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。随着人们对味精的认识不断深入提高，对它的营养价值、安全性及如何正确使用都有了普遍的了解。味精具有很强的鲜味（值为0.03%），现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂。 味精是一种强碱弱酸盐，它在水溶液中可以完全电离变成谷氨酸离子（GA︱+︱）和钠离子。味精进入胃后，受胃酸作用生成谷氨酸。谷氨酸被人体吸收后，参与体内许多代谢反应，并于其他许多氨基酸一起共同构成人体组织的蛋白质。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。因为味精里含有大量的谷氨酸，是人体所需要的一种氨基酸，96％能被人体吸收，形成人体组织中的蛋白质。它还能与血氨结合，形成对机体无害的谷氨酰胺，解除组织代谢过程中所产生的氨的毒性作用。因此，谷氨酸能用来预防和治疗肝昏迷。由于谷氨酸参与脑组织的蛋白质代谢和糖代谢，故而能促进中枢神经系统的正常活动，对治疗脑震荡和脑神经损伤有一定疗效。 从总体上说，味精行业的发展前景是比较广阔的，我国是世界上人口最多的国家，而我国的味精出口不足年产量的1%，绝大部分味精都在国内市场上消化了，随着人民生活水平的提高，人们对味精的需求会越来越大，况且国内外市场上对味精的消费不仅仅限于调味，而是广泛的作为一种原材料或香料表面活性剂应用于医药和化妆品生产行业。由此可见，味精的消费市场开拓是很有前景的。 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平面布置图。 在本次设计过程中，自始至终得到王能强老师的悉心指导和同学的热心帮助，在此表示衷心感谢！
味精工厂发酵车间设计 前言 1.味精的主要性质 味精是L-谷氨酸一钠，带有一个分子的结晶水。从发酵液中提取得到的谷氨酸仅仅是味精生产中的半成品。谷氨酸盐与适量的碱进行中和反应，生成谷氨酸一钠，其溶液经过脱色、除铁、除去部分杂质，最后通过减压浓缩、结晶及分离，得到较纯的谷氨酸一钠的晶体，不仅酸味消失，而且有很强的鲜味（阈植为0.3%）。谷氨酸一钠的商品名就是味精或味素。 1.1味精的物理性质 a.性状：味精是无色至白色的柱状结晶或白色的结晶性粉末。 b.分子式：C 5H 8NO 4Na ·H 2O 相对分子质量：187.13 c.结晶系：斜方晶系柱状八面体 d.密度：粒子相对密度1.635，视相对密度0.80～0.83 e.比旋光度：[a]20D =+24.8°～+25.3° f.溶解度：味精易溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，难溶于纯酒精。 表1谷氨酸钠在水中的溶解度 表2谷氨酸钠在酒精中的溶解度 酒精含量（体积分数）谷氨酸一钠量 酒精含量（体积分数） 谷氨酸一钠量 温度/℃ 谷氨酸钠/（g/100mlH 2O ） 温度/℃ 谷氨酸钠/（g/100mlH 2O ） 0 62.73 10 66.84 20 70.47 30 75.71 40 82.08 50 89.75 60 99.0 70 110.30 80 124.11
/（%）/（g/100mL酒精）/（%）/（g/100mL酒精） 99.950.0720 97.950.1052 87.32 0.2204 73.12 2.2019 64.91 3.4102 56.08 6.9270 g.PH：7.0 h.全氮：7.48% i.熔点：195℃（在125℃以上易失去结晶水） j.热稳定性：常温～100℃脱湿；100～120℃稳定；120～130℃失去结晶水；130～170℃稳定；170～250℃分子内脱水；240～280℃热分解；280℃炭化。 1.2 味精的化学性质 味精的化学名称：谷氨酸钠（C5H8NO4Na），又叫麸氨酸钠。是氨基酸的一种，也是蛋白质的最后分解产物。 味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现代调味品。 IUPAC英文名 sodium (2S)-2-amino-5-hydroxy-5-oxo-pentanoate CAS号 142-47-2 PubChem 85314 SMILES C(CC(=O)O)C(C(=O)O-)N.[Na+] 化学式C5H8O4NNa·H2O 摩尔质量 187.13g mol-1 外观白色结晶粉末 熔点 225℃ 在水中的溶解度: 易溶于水 a.与酸、碱反应 与盐酸作用生成谷氨盐酸盐： C5H8NO4Na+HCl C5H9O4N+NaCl +HCl C5H9O4N·HCl 与碱作用生成谷氨酸二钠盐： C5H8O4NNa+NaOH C5H7O4NNa2+H2O b.味精等电点: pI=6.96 主要成分：谷氨酸钠是一种氨基酸谷氨酸的钠盐。是一种无嗅无色晶体，在232℃时解体熔化。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。
本科毕业设计(论文)开题报告 题目：年产5万吨谷氨酸工厂发酵设计 开题报告 课题类型：工业设计 学生姓名：刘少年 学号：3100402209 专业班级：生物工程102 学院：生物与化学工程学院 指导教师：李松 开题时间：2014年3 月 2014年月日
一、本课题的研究意义、研究现状和发展趋势 引言：谷氨酸为无色晶体或结晶性粉末，分为α、β两种晶型，通常β型稳定。分子式:COOCCH(NC2)CH2CH2COOH分子结构如下所示: 谷氨酸是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义。L一谷氨酸是蛋白质的主要构成成分，谷氨酸盐在自然界普遍存在。多种食品以及人体内都含有谷氨酸盐，它既是蛋白质或肤的结构氨基酸之一又是游离氨基酸，L型氨基酸美味较浓。谷氨酸(2一氨基戊二酸)有左旋体、右旋体和外消旋体。左旋体，即L一谷氨酸，是一种鳞片状或粉末状晶体，呈微酸性，无毒。微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醚、丙酮及冷醋酸中，也不溶于乙醇和甲醇。在200℃时升华，247℃一249℃分解，密度为1.538沙衬，旋光度+37一 +38.9(25℃)。谷氨酸的用途广泛，它本身作为药品，能治疗肝昏迷症，也可用来生产味精、食品添加剂、香料和用于生物化学的研究[1]。
1.1研究目的及意义 谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多，产品产量最大的产业。该生产工艺和设备具有很强的典型性，本论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及主要设备的有关知识。本设计是年产量为20000吨的味精厂，重点是产品的物料衡算，热量衡算，同时工艺流程及设备选型等设计。本设计的重点车间为发酵工艺车间，重点设备为糖化，煮沸，发酵设备。 该论文设计的目的是从生产实际出发，确保生产的各个环节中使用较少的人力、物力、财力取得较大的经济效益。此为本设计的指导思想，亦是本设计最主要的特点。同时本设计从节约用地出发，充分利用厂房设备来安排产品，对于那些类型不相同，生产设备，生产条件十分相同，甚至是用同一厂房，设备来生产不同产品。 1.2谷氨酸用途 1.食品行业 应用较多的是制成谷氨酸钠。谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用，用于食品内，有增香作用。在食品中浓度为0.2%一0.5%，每人每天允许摄入量(ADI)为0一120微克/千克(以谷氨酸计)。在食品加工中一般用量为0.2一1.5克/公斤。谷氨酸 作为风味增强剂可用于增强饮料和食品的味道，不仅能增强食品风味，对动物性食品有保鲜作用。
2 发酵罐及种子罐的设计与选型 2.1 味精工厂发酵车间的物料衡算 2.1.1 工艺技术指标及基础数据 （1）查《发酵工厂工艺设计概论》P326表3 味精行业国家企业标准［5］，选用主要指标如表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/a 15000（味精） 生产方法中糖发酵，一次等电点提取 年生产天数d/a 300 产品日产量t/a 50 产品质量纯度% 99 倒灌率% 1.0 发酵周期h 48 发酵初糖Kg/m3 150 淀粉糖转化率% 95 糖酸转化率% 48 麸酸谷氨酸含量% 90 谷氨酸提取率% 80 味精对谷氨酸产率% 112 （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（g/L）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5~10， 泡敌0.6，硫酸镁0.002，硫酸亚铁0.002。 （4）发酵培养基（g/L）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0.002，硫酸锰0.002，尿素（总尿）40，泡敌0.6，植物油1.0。 （5）接种量为2% 。 2.1.2 谷氨酸发酵车间的物料衡算 首先计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原辅材料及其他物料量。 （1）发酵液量V1 式中150——发酵培养基初糖浓度（kg/m3） 48%——糖酸转化率 80%——谷氨酸提取率 99%——除去倒灌率1%后的发酵成功率 112%——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25——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80%——淀粉原料含纯淀粉量 95%——淀粉糖转化率 （7）尿素耗用量 二级种液耗尿素量为V3 发酵培养基耗尿素为V4 故共耗尿素量为627.5kg （8）甘蔗糖蜜耗用量 二级种液耗用糖蜜量V5 发酵培养基耗糖蜜量V6 合计耗糖蜜69.9kg （9）氯化钾耗量GKCl （10）磷酸氢二钠（Na2HPO4?7H2O）耗量G3 （11）硫酸镁（MgSO4?7H2O）用量G4 （12）消泡剂（泡敌）耗用量G5 （13）植物油耗用量G6 （14）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80%）为： 2.1.3 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果 由上述生产1000kg味精（100%纯度）的物料衡算结果，可求得15000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计 算。 具体计算结果如表2 物料名称生产1t味精（100%）的物料量15000t/a味精生产的物料量每日物料量 发酵液（m3）15.66 2.35×105 783
生化工厂设计概论课程设计 题目：年产3万吨味精工厂发酵车间设计 学院：生命科学学院 专业：生物工程 年级：06 级 姓名：XXX 学号：XXX 指导教师：XXX 时间：2009年12月9日 前言
课程设计是普通高校本科教育中非常重要的一个环节，同时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3万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。 谷氨酸单钠（monosodium glutamate）,呈强烈鲜味，商品名为味精。因味精具有肉类鲜味，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。随着人们对味精的认识不断深入提高，对它的营养价值、安全性及如何正确使用都有了普遍的了解。味精具有很强的鲜味（值为0.03%），现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂。 味精是一种强碱弱酸盐，它在水溶液中可以完全电离变成谷氨酸离子（GA︱+︱）和钠离子。味精进入胃后，受胃酸作用生成谷氨酸。谷氨酸被人体吸收后，参与体内许多代谢反应，并于其他许多氨基酸一起共同构成人体组织的蛋白质。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。因为味精里含有大量的谷氨酸，是人体所需要的一种氨基酸，96％能被人体吸收，形成人体组织中的蛋白质。它还能与血氨结合，形成对机体无害的谷氨酰胺，解除组织代谢过程中所产生的氨的毒性作用。因此，谷氨酸能用来预防和治疗肝昏迷。由于谷氨酸参与脑组织的蛋白质代谢和糖代谢，故而能促进中枢神经系统的正常活动，对治疗脑震荡和脑神经损伤有一定疗效。 从总体上说，味精行业的发展前景是比较广阔的，我国是世界上人口最多的国家，而我国的味精出口不足年产量的1%，绝大部分味精都在国内市场上消化了，随着人民生活水平的提高，人们对味精的需求会越来越大，况且国内外市场上对味精的消费不仅仅限于调味，而是广泛的作为一种原材料或香料表面活性剂应用于医药和化妆品生产行业。由此可见，味精的消费市场开拓是很有前景的。 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平面布置图。 在本次设计过程中，自始至终得到王能强老师的悉心指导和同学的热心帮助，在此表示衷心感谢！ 虽然作者在编写和修改过程中已做了很大努力，但由于水平有限以及经验不足，其中还是有许多错误和不当之处，敬请各位老师批评指点，以利于作者认识