年产10万吨谷氨酸工厂发酵车间设计

1、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 日毕业论文一、 前言 2 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。（一）、课程设计目的 2 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。（二）、目前生产存在问题及对策 （ 谷氨酸 ） 2 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。（三）、采取必要措施： 2 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。（四）今后发展方向： 3 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。二、 10 万 t a谷氨酸工厂发酵车间工艺流程设计任务书 . 4 謀荞抟

2、箧飆鐸怼类蒋薔。 三、 可行性分析 5 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。四、 10 万 t a谷氨酸工厂发酵车间工艺流程设计 6 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。五、 10 万 t a谷氨酸工厂发酵车间的物料衡算 7 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。（一）、工艺技术指标及基础数据 7 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。（二）、谷氨酸发酵车间的物料衡算 7 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。六、 设备的设计与选型 10 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。（一）、设计原则与内容 10 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。（二）、容积、生产能力、数量的计算 11 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。（三）、设备选材 11 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。（四）、设备的选型 12 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。

3、（五）、发酵罐的计算 13 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。七、 环境保护 14 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。（一）、三废状况 14 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。（二）、三废治理 14 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。八、 设计评价 15 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。九、 机会与收获 16 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。十、 参考文献 17 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。毕业论文一、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

4、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。 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。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 : 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。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

5、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毕业论文四）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

6、等外问题，以更好地控制谷氨酸的发酵。 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。毕业论文、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 t a 谷氨酸工厂发酵车间工艺流程的设计2 、对主要设备（重点为发酵罐）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 、对结果进行评价毕业论文三、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。 凍

7、鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。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 外投资，提高了设备利用率。 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。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。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼 統庫。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。毕业论文四、10 万 ta 谷

8、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。过滤除菌压缩机空气輳嬪諫迁择楨秘騖。阌擻图 谷氨酸发酵工艺流程示意图毕业论文五、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%1.0谷氨酸提取率%80发

9、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 (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 510，泡敌 0.6，硫酸锰 2mgL ，硫酸亚铁 2mgL 。氬嚕 躑竄贸恳彈瀘颔澩。(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 2mg/L，硫酸锰 2mg L，尿素(总尿)40，泡敌 06，植物 油 1.0 。接种量为 2 。 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。二)、谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产 1000kg 纯度为 1

10、00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)3=15.66(m )毕业论文3 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3V2=2%V2=0.313( m )(4)二级种子培养液所需水解糖量G2=25V2=7.83(kg)3式中 25二级种液含糖量 (kg m )(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

11、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(8095 111 ) =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8毕业论文GKCl=0.8 V 1=12.53(kg)(10) 磷酸氢二钠 (Na2HPO4 7H2O)耗量。G3

12、=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=893(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。 怂阐譜鯪迳導嘯畫長

13、凉。 表10 万 ta 谷氨酸厂发酵车间的物料衡算表物料名称生产 1t 谷氨酸 (100%)10 万 t/a每日物料量发物酵料液名(称m3)156615660005220二级种液 (m3)0 31331300104发酵水解用糖 (kg)2349234900000783000二级种陪养用糖 (kg)7.83783000261000水解糖总量 (kg)23568235680000785600淀粉(kg)27937279370000931233尿素(或液氨 ) (kg)627562750000209166糖蜜(kg)699696000023000氯化钾 (kg)125312530004176磷酸氢二

14、钠 (kg)3133130001043硫酸镁 (kg)95895800031939毕业论文泡敌 (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，确定车间发酵设备的台数，型号和尺寸。据此，进行 车间布置设计， 并为后期的非工艺设计项目打好基础， 同时， 为设备的制作和采 购提供资料。 谚辞調担鈧谄动禪泻類。（一）、设计原则与内容在漫长的谷氨酸生产历史中， 其生产由手工操作到机械化、 自动化， 设备由 简单到复杂，容量由小到大， 种类由少到多， 而生产不同品种所使用的发酵设备 也各

15、有特点。 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。从产业化研究的结论来看，设计最实用的发酵设备应满足以下要求 :（1）发酵设备的容量能够满足谷氨酸生产的要求。（2）发酵设备的材料应不易析出或极少析出对谷氨酸生产产生不利影响的物 质。（ 3）发酵设备应符合所生产谷氨酸品种的特殊要求， 并能够确保其正常进行 和谷氨酸精的质量。（ 4）发酵设备应具有适当的高径比。其高度与直径比一般为 1.6-3.0 倍左 右，罐身越长，发酵初期酵母成长时氧的利用率越高。 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。（ 5）发酵设备应能承受一定的压力。 由于发酵罐在消毒及正常工作时， 罐内 有一定的压力 （气压和液压 ）和温度，因此，罐体各部件要有一定的强

16、度。 鶼渍螻偉 阅劍鲰腎邏蘞。（6）发酵设备内应尽量减少死角， 使灭菌能彻底进行， 避免染菌或沉积污垢。（ 7）发酵设备应具有足够的换热面积。 由于微生物在生长代谢过程中会释放 出大量的热量， 为了控制发酵过程不同阶段所需的温度， 应设计有足够的夹套换 热面积。 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。（ 8）发酵设备的数量要与谷氨酸产业化生产工厂的生产能力相适应， 要尽可 能向定型化、机械化和自动化方向发展。 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。10毕业论文(9)发酵设备力求操作简单，结构合理，便于推广。(二) 、容积、生产能力、数量的计算谷氨酸发酵罐的装满系数一般为 0.7-0.9 ，因为发酵时液面上需要留有一定 的高度

17、，以防止发酵液的溅出和保证谷氨酸液面上方的产业化研究的二氧化碳浓 度。 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。(1) 主要参数装满系数 :0.8;比重 :l;工作日 :300d;生产周期 :15d;投料次数 :20/ 批。(2) 生产能力 :100000/(300/15 )=5000t(3) 发酵罐容积与数量计算 :V=Vo/ ?式中 V发酵罐容积 (m3 )Vo 谷氨酸体积 (m3 )?装满系数V=5000/20/0.8=300m3前发酵罐 V=12 m3，N=8 个后发酵罐 V=12 m3，N=14个贮谷氨酸罐 V=50 m3，N=14个(三) 、设备选材传统的发酵容器， 木桶和水泥池， 难以满足谷氨酸工

18、业大规模生产和实现自 动化的需要，现代化工业生产谷氨酸采用的材质主要有两种 : 不锈钢和碳钢，该 生产设备具有加工能力强 ; 能减少厂房面积，室内或室外露天放置均可 ; 机械化、 自动化程度高 ; 清洗和杀菌方便、彻底等优点。 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。采用不锈钢加工的生产设备，易清洗，耐腐蚀，不渗漏，对谷氨酸无不良影 响，是一种比较理想的发酵设备， 在国内同行业己推广使用。 这种罐虽然投资费 用较高，但很适合质量高、产量大的加工厂使用。碳钢罐设备投资低，使用前必 须涂一层涂料，防止罐壁生锈，是中、小型企业使用较多的贮谷氨酸设备。 挤貼 綬电麥结鈺贖哓类。11毕业论文本项目生产设备材质选用不锈钢

19、1 Crl 8Ni9Ti 。在使用不锈钢罐时，所有 的焊口部分应进行钝化处理，否则，焊口会发黑，很容易将铁带入谷氨酸中。钝 化处理有两种方法： 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。其一，采用浓硝酸接触所有发黑的地方，约五分钟，然后用清水冲洗，直到 经黑色表面洗回不锈钢的本色为止。其二，采用王水 （浓硝酸与浓硫酸按 1：3 比例制成的的混合液体） 加硅藻土 拌成浆糊状物， 将其涂在焊口发黑的位置， 十分钟后用清水冲洗干净， 即可出现 不锈钢的本色表面。 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。钝化处理过程中应注意安全， 人站在上风口处， 避免接受酸雾的侵害。 因为 所用的浓酸具有强腐蚀性，且易产生烟雾，所以事先应做好防护准备。

20、 裊樣祕廬廂 颤谚鍘羋蔺。（四）、设备的选型发酵车间设备一览表序号设备编号名称规格型号数量备注11-01配料罐V=24 m31带搅拌21-02种母罐V=2m3231-03椭圆芯转子泵Q=20m3/h2带电机41-04前发酵罐V=12 m36带夹套51-05离心式泵Q=20 m3/h8带电机61-06后发酵罐V=12 m31271-07板框过滤机Q=20 t/h2不锈钢81-08贮罐V=50 m314立式91-09澄清罐V=12 m33101-10调配罐3V=12 m3212毕业论文111-11膜过滤机Q=5 m3/h2121-12槽3V=10 m32加盖131-13离心泵Q=15 m/h1五）

21、、发酵罐的计算D V4当 H0 = 2D 时糖液圆柱部分的体积：H0圆筒高： H0 = 2D = 4m封头高： ha = 0.25D = 0.5m封头直边高： hb取 50 mm罐的总体积 V 总D2V总 4H0D2D4 hb2 14.98m3 15m3罐的总高度H = H 0+2( ha + h b)= 5.1m13毕业论文七、环境保护（一）、三废状况谷氨酸生产企业是耗能和排污大户， 谷氨酸废水主要来自麦芽车间 （浸麦废 水），糖化车间，发酵车间（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水），灌装车间（洗瓶， 灭菌废水及瓶子破碎流出的产品）以及生产用冷却废水等 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。谷氨酸工业废水主要含糖类，

22、醇类等有机物，有机物浓度较高，虽然无毒， 易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。 绽萬璉轆娛 閬蛏鬮绾瀧。谷氨酸废水按有机物含量可分为 3 类：清洁废水如冷冻机冷却水，麦汁冷 却水等。这类废水基本上未受污染。清洗废水如漂洗酵母水、洗瓶水、生产装 置清洗水等，这类废水受到不同程度污染。含渣废水如麦糟液、冷热凝固物。 剩余酵母等，这类废水含有大量有机悬浮性固体。 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。（二）、三废治理谷氨酸发酵气体除杂净化的方法可区分为吸收、 吸附和吸收吸附综合处理等 方法三类。 由于二氧化碳中的大部分杂质均溶于水， 所以，目前工业上都采用水 洗的方法来净化二氧化碳。 进一

23、步净化可采用活性炭吸附， 高锰酸钾或重铬酸钾 溶液氧化，也可以用硅胶钠型沸石等处理。 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。废渣可以回收利用。14毕业论文目前采用的污水净化措施有机械、 化学法、物理化学法淀粉质原料谷氨酸厂 污水的净化主要采用机械法和生物法处理可达到目的。 要得到高质量的水则还要 采用物理、化学方法进行补充净化处理。 鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。八、设计评价1 、本项目在技术、设备、生产成本、投资回报率、社会效益等方面表现出 了明显的优势，具有操作简单、周期短、费用低等特点，应用前景十分广阔。 栉 缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。2 、发展谷氨酸产业是人民健康发展的需要，产业化研究工作的完成为我省 乃至全国食品

24、行业应用现代技术起到了积极的示范和推广作用， 将极大地促进食 品产业化工作顺利进行。 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。3 、在发酵工业领域，发酵罐等生物反应器正在向大型化发展，100-200m3中型罐在实际生产中已有普遍应用， 600m3 的大型罐也己开始走进发酵工厂，生 产装置露天化己成趋势刚。 因此， 谷氨酸的生产应尝试运用大型设备， 以提高生 产能力。 峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。4 、谷氨酸在贮存过程中，有失光、浑浊、沉淀等现象的出现，严重影响了 谷氨酸的感官质量。因此，对如何提高谷氨酸的稳定性还需做进一步研究。 詩叁 撻訥烬忧毀厉鋨骜。5 、计算机操作在现代工业中发挥着重要作用，如果谷氨酸生产过程也能实 现现代化控制技术，将有力地推动食品产业的快速发展 . 则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。15毕业论文九、机会与收获本