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］。
味精发酵法生产的总工艺流程见图1。
图1 味精生产总工艺流程图
1.2 原料预处理及淀粉水解糖制备
1.2.1 原料的预处理
此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，以便提高原料的利用率，同时去除固体杂质，防止机器磨损。用于除杂的设备为筛选机，常用的是振动筛和转筒筛，其中振动筛结构较为简单，使用方便。
用于原料粉碎的设备除盘磨机外，还有锤式粉碎机和辊式粉碎机。盘磨机广泛用于磨碎大米、玉米、豆类等物料，而锤式粉碎机应用于薯干等脆性原料的中碎和细碎作用，辊式粉碎机主要用于粒状物料的中碎和细碎［3］。
1.2.2 淀粉水解糖制备
在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖。由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，因而必须将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。目前，国内许多味精厂采用双酶法制糖工艺。
1.3 种子扩大培养及谷氨酸发酵
种子扩大培养为保证谷氨酸发酵过程所需的大量种子，发酵车间内设置有种子站，完成生产菌种的扩大培养任务。从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。
谷氨酸发酵开始前，首先必须配制发酵培养基，并对其作高温短时灭菌处理。用于灭菌的工艺除采用连消塔—维持罐一喷淋冷却系统外，还可采用喷射加热器—维持管—真空冷却系统或薄板换热器灭菌系统。但由于糖液粘度较大，流动性差，容易将维持管堵塞，同时真空冷却器及薄板加热器的加工制造成本较高，因而应用较少。
发酵设备，国内味精厂大多采用机械搅拌通风通用式发酵罐，罐体大小在50m3到200m3之间。对于发酵过程采用人工控制，检测仪表不能及时反映罐内参数变化，因而发酵进程表现出波动性，产酸率不稳定。
由于谷氨酸发酵为通风发酵过程，需供给无菌空气，所以发酵车间还有一套空气过滤除菌及供给系统。首先由高空采气塔采集高空洁净空气，
经空气压缩机压缩后导入冷凝器、油水分离器两级处理，再送入贮气罐，进而经焦炭、瓷环填充的主过滤器和纤维分过滤器除菌后，送至发酵罐使用。在北方地区由于空气湿度小、温度低，还可采用空气压缩、冷却过滤流程，省去一级冷却设备［4］。
1.4 谷氨酸的提取
谷氨酸的提取一般采用等电点—离子交换法，国内有些味精厂还采用等电点—锌盐法、盐酸水解—等电点法及离子交换膜电渗析法提取谷氨酸。但存在废水污染大，生产成本高，技术难度大等问题，应用上受到限制［1］。
1.5 谷氨酸制取味精及味精成品加工
精制车间加工的谷氨酸产品为谷氨酸单钠，即味精。粗品经提纯、加工、包装，得到成品。
味精中和液的脱色过程，除使用碳柱外，还可使用离子交换柱，利用离子交换树脂的吸附色素。味精的干燥过程，国内许多厂家还采用箱式烘房干燥，设备简单，投资低，但操作条件差，生产效率低，不适应大规模生产的要求。也有的厂家使用气流干燥技术，生产量大，干燥速度快，干燥时间短，但干燥过程对味精光泽和外形有影响，同时厂房建筑要求较高，这样均不如振动式干燥床应用效果好[4]。
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/m 3 150 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V 1
()
()
3
166.15%112%99%80%481501000m V =????÷=
式中 150——发酵培养基初糖浓度（kg/m 3
）
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G 1
以纯糖算，
)(234915011kg V G =?=
（3）二级种液量 V 2
()
312313.0%2m V V ==
（4）二级种子培养液所需水解糖量 G 2
()
32283.725m 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 8.235621=+= （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 7.2793%111%95%808.2356=??÷=淀粉G
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V 3
()kg V V 1.15.323== 发酵培养基耗尿素为V 4
()kg V V 4.6264014== 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V 5
()kg V V 26.62025== 发酵培养基耗糖蜜量V 6
()kg V V 64.62416== 合计耗糖蜜69.9kg （9）氯化钾耗量G KCl
()kg V G KCl 53.128.01=
（10）磷酸氢二钠（Na 2HPO 4·7H 2O ）耗量G 3
()kg V G 13.32.013==
（11）硫酸镁（MgSO 4·7H 2O ）用量G 4
()()kg V V G 58.96.0214=+= （12）消泡剂（泡敌）耗用量G 5
()kg V G 4.96.015== （13）植物油耗用量 G 6
()kg V G 5.235.116==
（14）谷氨酸（麸酸）量
发酵液谷氨酸含量为：
()()kg G 2.1116%11%481=-? 实际生产的谷氨酸（提取率80%）为：
()kg 893%802.1116=? 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
表2 15000t/a 味精厂发酵车间的物料衡算
2.2 设备设计与选型
2.2.1 发酵罐 （1）发酵罐的选型
选用机械涡轮搅拌通风发酵罐 （2）生产能力、数量和容积的确定 ①发酵罐容积的确定：选用200m 3罐
②生产能力的计算：现每天生产99%纯度的味精50t ，谷氨酸的发酵周期为48h(包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间)。则每天需糖液体积为V 糖
。每天产纯度为99%的味精50t ，每吨100%的味精需糖液
15.66m 3
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（m 3） 15.66 2.35×105 783 二级种液（m 3） 0.313 4695 15.65 发酵水解用糖（kg ） 2349 3.52×107 1.17×105 二级种培养用糖（kg ）
7.83
1.18×105
391.5
水解糖总量（kg ） 2356.8 3.53×107 1.18×105 淀粉(kg) 2793.7 4.19×107 1.40×105 尿素（或液氨） 627.5 9.41×106 3.14×104 糖蜜（kg ） 69.9 1.05×106 3495 氯化钾（kg ） 12.53 1.88×105 626.5 磷酸氢二钠（kg ） 3.13 4.70×104 156.5 硫酸镁（kg ） 9.58 1.44×105 479 泡敌（kg ） 9.4 1.40×105 470 植物油（kg ） 23.5 3.53×105 1175 谷氨酸（kg ）
893
1.34×107
44650
()
3m 775.17%995066.15=??=糖V
设发酵罐的填充系数φ=70%；则每天需要发酵需要发酵罐的总体积为V 0（发酵周期为48h ）。
()
3
0m 4.11077.017
.775/==
=φ糖V V
③发酵罐个数的确定：公称体积为200m 3的发酵罐，总体积为230 m 3
()
个φτ总63.924
7.023048
775.1724V 01=???=?=V N
取公称体积200 m 3
发酵罐11个，其中一个留作备用。
实际产量验算：
()
a t /6.15580300%9966.155
7.0230=????
富裕量
%
9.31500015000
6.15580=-
能满足产量要求
（3）主要尺寸的计算：取高径比 H ：D=2：1[6]
；
封筒全3230m 2=+=V V V
则有：
2302242785.03
2=?+
?=D D D V π全
H=2D ；
解方程得：
23026.057.133=+D D ()m D 004.583.1230
3
==
取D=5m H=2D=10m ；
封头高：
()
mm h h H b a 1300=+=封
封头容积 ：
V 封=16.4（m3）
圆柱部分容积：
V 筒=197m 3
验算全容积V 全：
()3
m 8.2294.1621972=?+=+=封
筒‘全V V V
V 全=V ’全
符合设计要求，可行。 （4）冷却面积的计算
对谷氨酸发酵，每1m 3发酵液、每1h 传给冷却器的最大热量约为4.18×6000kJ/(m 3·h) [5]。
采用竖式蛇管换热器，取经验值K=4.18×500 kJ/(m 3·h ·℃) [8]。 平均温差Δt m ：
21
2
1m t t ln t t t ΔΔΔΔΔ-=
32℃ 32℃ 20℃ 27℃ 12 5
代入
℃Δ8512ln 5
12t m =-=
对公称容量200 m 3的发酵罐，每天装5罐，每罐实际装液量为
()
3
155517
.775m =
换热面积
()
3
5.232850018.4155600018.4m t K Q F m =????==
Δ
（5）搅拌器计算 选用六弯叶涡轮搅拌器[6]。
该搅拌器的各部分尺寸与罐径D 有一定比例关系
搅拌器叶径
()m D D i 67.135
3===
取d=1.7（m ）
叶宽 ：
()m d B 34.07.12.02.0=?==
弧长：
()m d l 64.07.1375.0375.0=?==
底距：
()m D C 7.135
3===
盘踞 ：
()
m D d i i 28.17.175.075.0=?==
叶弦长：
()
m D L i 43.07.125.025.0=?==
叶距 ：
()m D Y 5==
弯叶板厚：
δ=12（mm ）
取两挡搅拌，搅拌转速N 2可根据50m 3罐，搅拌直径 1.05m ，转速N 1=110r/min 。以等P 0/V 为基准[6]放大求得：
()
min /807.105.11103
/23
/221
12r D
D N N =?
?
?
???=???
? ??=
（6）搅拌轴功率的计算
淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。 ①计算Re m [8]
μρN D m 2Re =
式中 D ——搅拌器直径，D=1.7m
N ——搅拌器转速，()s r N /33.16080== ρ——醪液密度，ρ=1050 kg/m 3 μ——醪液粘度， μ=1.3×10-3N ·s/m 2 将数代入上式：
4
63
210101.3103.11050
33.17.1Re ＞?=???=-m
视为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7
②计算不通气时的搅拌轴功率P 0：
ρ
530D N N P P =
式中 N p ——在湍流搅拌状态时其值为常数4.7 N ——搅拌转速，N=80r/min=1.33r/s D ——搅拌器直径，D=1.7m
ρ——醪液密度，ρ=1050kg/m 3 代入上式：
kW
W P 2.88102.8810507.133.17.43
53'0=?=???=
两挡搅拌：
kW
P P 4.1762'00==
③计算通风时的轴功率Pg
()kW Q ND P P g 39
.008.03203
1025.2?
??
? ????=-
式中 P 0——不通风时搅拌轴功率（kW ），
4
220101.34.176?==P
N ——轴转速，N=80r/min
D ——搅拌器直径（cm ），D 3=1.73×106=4.9×106
Q ——通风量（ml/min ），设通风比VVm=0.11~0.18，取低限，如通风量变大，Pg 会小，为安全。现取0.11；
则Q=155×0.11×106=1.7×107（ml/min ）
()
79.3107.108
.07
08.0=?=Q
代入上式：
()
kW P g 1.6979.3109.480101.31025.239
.0643
=???
? ????????=-
④求电机功率P 电：
01
.1P 3
21g
?=
ηηη电P
采用三角带传动η1=0.92；滚动轴承η2=0.99，滑动轴承η3=0.98；端面密封增加功率为1%[7]；代入公式数值得：
()
kW P 78.201.198.099.092.069.1
=???=
电
（7）设备结构的工艺计算
①空气分布器：本罐采用单管进风，风管直径φ133×4mm 。 ②挡板：本罐因有扶梯和竖式冷却蛇管，故不设挡板
③密封方式：本罐采用双面机械密封方式，处理轴与罐的动静问题。 ④冷却管布置：采用竖式蛇管[7] Ⅰ 最高负荷下的耗水量W
()
12t t c Q W P -=
总
式中 Q 总——每1m 3醪液在发酵最旺盛时，1h 的发热量与醪液总体积的乘积
()
h kJ Q /1089.3155600018.46?=??=总
c p ——冷却水的比热容，4.18kJ/（kg ·K ） t 2——冷却水终温，t 2=27℃ t 1——冷却水初温，t 1=20℃ 将各值代入上式
()()()
s kg h kg W /9.36/1033.1202718.41089.356
=?=-??=
冷却水体积流量为 3.69×10-2m 3/s ，取冷却水在竖直蛇管中的流速为1m/s ，根据流体力学方程式，冷却管总截面积S 总为：
v W S =
总
式中 W ——冷却水体积流量，W=3.69×10-2m 3/s
V ——冷却水流速，v=1m/s
代入上式：
()
2
22
m 1069.311069.3--?=?=总S
进水总管直径 ：
()
m 217.0785.01069.3785.02
=?==-总
总S d
Ⅱ 冷却管组数和管径：设冷却管总表面积为S 总，管径d 0，组数为n ，则：
取n=8，求管径。由上式得：
()
m n S d 077.0785
.0810
69.3785
.02
0=??=
?=-总
查金属材料表选取φ89×4mm 无缝管[9]
，
mm
d 81=内
m kg g /12.5=，0d d >内，认为可满足要求，80mm =平均d 。
现取竖蛇管圈端部U 型弯管曲径为300mm ，则两直管距离为600mm ，两端弯管总长度为
l ：
()
mm D l 188460014.30=?==π
Ⅲ 冷却管总长度L 计算：由前知冷却管总面积
25.232m F =
现取无缝钢管φ89×4mm ，每米长冷却面积为
()2
025.0108.014.3m F =??=
则:
()m F F L 93025.05.2320===
冷却管占有体积：
()328.5930089.0785.0m V =??= Ⅳ 每组管长L 0和管组高度：
()m n L L 5.77129300===
另需连接管8m ：
()
m L L 93889308=+=+=实
可排竖式直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头250mm 。设发酵罐内附件占有体积为0.5m 3，则：总占有体积为
()
3
m
161.35.08.5155=++=++=附件
管液总V V V V
则筒体部分液深为：
()m S
V V 4.75
785.04
.163.1612
=?-=
-封
总 竖式蛇管总高
()m 7.725.04.7=+=管H
又两端弯管总长mm l 18840=，两端弯管总高为600mm ， 则直管部分高度：
()mm H h 71006007700600=-=-=管
则一圈管长：
()mm l h l 1608418847100220=+?=+= Ⅴ 每组管子圈数n 0：
()圈51
.165.7700===
l L n 现取管间距为()m D 22.0089.05.25.2=?=外，竖蛇管与罐壁的最小距离
为0.15m ，则可计算出搅拌器的距离在允许范围内（不小于200mm ）。 Ⅵ.校核布置后冷却管的实际传热面积：
()
2
6.23593808.014.3m
L d F =??=?=实
平均实π
而前有F=232.5m 2，F F >实，可满足要求。 （8）设备材料的选择[10]
选用A 3钢制作，以降低设备费用。
（9）发酵罐壁厚的计算 ①计算法确定发酵罐的壁厚S
[]C P
PQ
S +-=
?σ2 （cm ）
式中 P ——设计压力，取最高工作压力的1.05倍，现取P=0.4MPa D ——发酵罐内经，D=500cm
〔σ〕——A3钢的应用应力，〔σ〕=127MPa φ——焊接缝隙， φ=0.7 C ——壁厚附加量（cm ）
321C C C C ++=
式中 C 1——钢板负偏差，现取C 1=0.8mm C 2——为腐蚀余量，现取C 2=2mm C 3——加工减薄量，现取C 3=0
()()cm mm C 28.08.2028.0==++=
()cm S 4.128.04
.07.01272500
4.0=+-???=
选用14mm 厚A 3钢板制作。
②封头壁厚计算：标准椭圆封头的厚度计算公式[5]如下：
[]C P
PQ
S +-=?σ2 （cm ）
式中 P=0.4MPa D=500cm
〔σ〕=127MPa
C=0.08+0.2+0.1=0.38（cm ） φ=0.7
()cm S 5.138.04
.07.01272400
4.0=+-???=
（10）接管设计
①接管的长度h 设计：各接管的长度h 根据直径大小和有无保温层，一般取100~200mm 。 ②接管直径的确定：
按排料管计算：该罐实装醪量155m 3，设4h 之内排空，则物料体积流量
()
s m Q /0108.04
3600155
3=?=
发酵醪流速取v=1m/s;则排料管截面积为F 物。
()
2011.01
0108.0m v Q F ==
物 2785.0d F =物
管径：
()m F d 118.0785
.0011
.0785.0==
=
物
取无缝管φ133×4mm ，125.mm 〉118mm ，认为合适。
按通风管计算，压缩空气在0.4MPa 下，支管气速为20~25m/s 。现通风比0.1~0.18vvm ，为常温下20℃，0.1MPa 下的情况，要折算0.4MPa 、30℃ 状态。风量Q 1取大值，()()s m m Q /46.0m in /2818.0155331==?=。
利用气态方程式计算工作状态下的风量Q f [8]
()
s m Q f /14.020
27330
27335.01.046.03=++??
= 取风速v=25m/s ，则风管截面积F f 为
()
20056.025
14
.0m v
Q F f f ==
=
2785.0气
d F f = 则气管直径d 气为：
()m d 084.0785
.00056
.0==
气 因通风管也是排料管，故取两者的大值。取φ133×4mm 无缝管，可满足工艺要求。
排料时间复核：物料流量Q=0.0108m 3/s ，流速v=1m/s ； 管道截面积：
()
220123.0125.0785.0m F =?=，
在相同的流速下，流过物料因管径较原来计算结果大，则相应流速比为
()倍88.010123.00108.0=?==
Fv Q P 排料时间：
()h t 8.188.02=?=
（11）支座选择选用裙式支座 2.2.2 种子罐
发酵所需的种子从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。种子罐冷却方式采用夹套冷却。 （1）二级种子罐容积和数量的确定
①二级种子罐容积的确定：接种量为2%计算，则种子罐容积V 种2为：
()
32m 6.4%2230%2=?=?=总种V V
式中 V 总——发酵罐总容积（m 3）
② 二级种子罐个数的确定：种子罐与发酵罐对应上料。发酵罐平均每天上5罐，需二级种子罐6个。种子罐培养8h ，辅助操作时间8~10h ，生产周期16~18h ，因此，二级种子罐6个已足够，其中一个备用。 ③主要尺寸的确定 种子罐仍采用几何相似的机械搅拌通风发酵罐。
H ：D=2：1，则种子罐总容积量V'总为：
’
封‘筒‘总V V V 2+=
简化方程如下：
()
3
236.42785.024
2m D D D V =?+?
=π
‘总
整理后
6.426.05
7.133=+D D
解方程得
D=1.4m
则
H=2D=2×1.4=2.8（m ）
查得封头高H'封
()
mm H 37525350=+=‘封
罐体总高H'罐：
()
mm H H H 3550280037522=+?=+=’
筒‘封‘罐 单个封头容量：
V'封=0.398（m 3）
封头表面积：
S 封=2.23m 2
圆筒容量 ：
()32
m 31
.42785.0=?=D D V ‘筒 不计上封头容积 ：
()
3
53.4398.013.4m V V V =+=+=‘筒’封‘有效
校核种子罐总容积V'总：
()
393.413.4398.022m V V V =+?=+=‘筒’封‘总
比需要的种子罐容积4.6 m 3大 ，可满足设计要求。
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