年产17万吨味精课程设计

1、 * * 生物下游技术课程设计生物下游技术课程设计 * *课题名称：课题名称： 年产年产 1.71.7 万吨味精万吨味精 学生姓名：学生姓名： 罗罗 忠忠 学学 号：号： 1004011106 专专 业：业： 生物工程生物工程 班班 级：级： 10411 成成 绩：绩： 指导教师：指导教师： 杨立杨立 龚乃超龚乃超 魏娜老师魏娜老师 设计时间：设计时间：2013 年年 月月 日至日至 2013 年年 月月 日日环境与生命科学系目 录摘要.1关键词.1Abstract.1Key words.11 绪论.21.1 味精的发展 .21. 2 味精应用.21.3 国内外味精生产状况 .21.4 味精的

2、典型特征.21.5 味精主要性质.31.5.1 物理性质.31.5.2 化学性质.31.5.3 味精的鲜味.31.6 味精的生产方案.31.7 食用味精成品质量标准.32 味精的生产工艺.42.1 设计产品种类及方案.42.1.1 产品方案.42.1.2 生产方案.42.2 味精生产工艺.42.2.1 生产方法的选择.42.2.1 味精生产的糖化工艺 .52.2.2 味精生产的发酵工艺 .62.2.3 味精生产的提取工艺.82.2.4 味精生产的精制工艺.103 工艺计算 .113.1 设计依据.113.3.1 生产能力 .113.3.2 主要技术指标 .113.2 物料衡算.113.2.1

3、发酵罐.113.2.2 种子罐.113.2.3 尿素罐.113.2.4 淀粉水解锅.113.2.5 等电点罐.123.2.6 离子交换柱.123.2.7 离心机.124 热量衡算 .124.1 液化工序热量衡算 .124.1.1 液化加热蒸汽量 .124.1.2 灭酶用蒸汽量 .124.1.3 液化液冷却水用量 .134.2 糖化工序热量计算 .134.3 发酵工序热量衡算 .134.4 谷氨酸提前工序冷量横算 .145.水平衡.145.1 糖化工序用水量 .145.2 发酵工序用水量 .145.3 用水量 .156 离心机的设计 .156.1 离心机相关参数的计算 .156.2 离心机设备图

4、（见附图） .156.3 年产 2.9 万吨味精工厂提取工段工艺流程图（见附图） .157 结论 .15参考文献.16年产 1.7 万吨味精工厂提取工段离心机设计 摘摘 要：要：谷氨酸是一种酸性氨基酸，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。 谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。食品工业上，味精是常用的仪器增鲜剂，其主要成份是谷氨酸钠盐。过去生产味精主要用小麦面筋水解法进行，现改用微生物发酵法来进行大规模生产。不论在食品、化妆品还是医药行业。谷氨酸都有很大的用途。 本设计对年产 1.7 万吨味精厂发酵工段进行初步设计。重点

5、介绍将谷氨酸菌到制成食用味精过程中，通过对原料发酵工段的物料衡算对发酵工段进行工艺选择和设备选型、设备数量确定，确保工艺、设备型号及数量满足生产要求。 关键词：关键词：谷氨酸：物料衡算；提取；设备选型。Annual output of 17000 tons of monosodium glutamate factory centrifuge extraction section in designAbstract：Glutamic acid is a kind of acidic amino acid, glutamate is the one of the basic amino acid

6、of nitrogen metabolism in the body and on metabolism is of great significance.Glutamic acid in the process of biological protein metabolism in the body of important position, to participate in many of the animals, plants and microorganisms in the important chemical reactions. Food industry, MSG is a

7、 common instrument increases fresh agent, its main ingredients are sodium glutamate. Production of MSG in the past was mainly done by hydrolysis of wheat gluten, to switch to microorganism fermentation to proceed with mass production now. In both the food, cosmetic and pharmaceutical industries. Glu

8、tamic acid has great use.This design of annual output of 17000 tons of gourmet powder factory fermentation section in preliminary design. Focus on glutamic acid bacteria to make consumption of MSG in the process, through to the raw material balance in fermentation stages of fermentation section for

9、process selection and equipment selection, equipment number is determined, to ensure the process, equipment type and quantity to meet production requirements.Keywords: glutamate; material balance; Extraction; Equipment selection.1 绪论1.1 味精的发展味精，学名谷氨酸钠。味精又称谷氨酸钠，学名 -氨基戊二酸（L-谷氨酸）的钠盐，L-一钠水化合物，又称为麸酸、麸氨酸。

10、英文名称为 Mono Sodium L-glutamate，简称MSG。第一阶段：1866 年德国人 HRitthasen(里德豪森)博士从面筋中分离到氨基酸，他们称谷氨酸，根据原料定名为麸酸或谷氨酸（因为面筋是从小麦里提取出来的） 。1908 年日本东京大学池田菊苗试验，从海带中分离到 L谷氨酸结晶体，这个结晶体和从蛋白质水解得到的 L谷氨酸是同样的物质，而且都是有鲜味的。第二阶段：以面筋或大豆粕为原料通过用酸水解的方法生产味精，在 1965 年以前是用这种方法生产的。这个方法消耗大，成本高，劳动强度大，对设备要求高，需耐酸设备。第三阶段：随着科学的进步及生物技术的发展，使味精生产发生了革命

11、性的变化。自1965 年以后我国味精厂都采用以粮食为原料（玉米淀粉、大米、小麦淀粉、甘薯淀粉）通过微生物发酵、提取、精制而得到符合国家标准的谷氨酸钠，为市场上增加了一种安全又富有营养的调味品，用了它以后使菜肴更加鲜美可口。1. 2 味精应用(1)食品方面味精具有强烈的鲜味，是日常生活中的调味品，用量居调味品之首，还可以用做强化食品。(2)医药方面味精对神经衰弱，易疲劳，记忆力衰退，神经性癫痫病发作和肝昏迷等具有一定疗效，谷氨酸为神经病患者的中枢神经及大脑皮层质的滋养剂，还有降低血液中氨中毒的作用。(3)工业方面味精可用于制造人造革制造，润肤剂，洗涤剂。(4)农业方面味精用于制农药（杀虫剂） ；

12、用作植物生长调节剂；用作微肥的载体。1 1. .3 3 国内外味精生产状况味精生产和研究已有百年历史。目前，国外味精生产已采用了微机控制。连续化、自动化成功的降低了劳动强度，七生产效率高，且设备向大型化发展。目前我国味精行业提高经济效益发展对策是：合理利用原理材料，采用新菌种、新工艺、新技术、新设备，提高技术水平，防止噬菌体污染，节能降耗，逐步实现自动控制，提高劳动生产率，全面降低成本，参与国际竞争。同时，要搞好废水治理，提高环境和社会效益。1 1. .4 4 味精的典型特征MSG 有很浓的鲜味，具鲜味强度与 PH 值有关，中性时鲜味最强，酸性或碱性鲜味均降低，其鲜味产生是由于-NH3+与-C

13、OO-两个基团的静电吸引，形成五元环的结构。1.5 味精主要性质味精又称谷氨酸钠，学名 -氨基戊二酸（L-谷氨酸）的钠盐，L-一钠水化合物，又称为麸酸、麸氨酸。英文名称为 Mono Sodium L-glutamate，简称 MSG。1.5.1 物理性质味精是一种无色至白色的柱状结晶或白色的结晶状粉末，结晶态的味精含有一个分子的结晶水，分子式为 C5H9NO4NaH2O，结构式为Na+NH2OHOOO-图 3-1 谷氨酸钠结构式分子量为 187.13，斜方晶系、柱状八面体，粒子相对密度 1.635，视相对密度0.800.83。谷氨酸钠分子有不对称 C 原子，具有旋光性，有三种光学异构体。味精易

14、溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，难溶于纯酒精，在水中的溶解度如表 1-1，表 1-1 味精溶解度温度（）0204060溶解度（g/100g 水）64.6272.0683.8101.6味精热稳定性：常温100脱温，100120安定，120130结晶水放散，130170安定，170250脱水，240280熔解热分解，280炭化。1.5.2 化学性质在盐的作用下生成谷氨酸或谷氨酸盐。在强碱作用下可生成谷氨酸二钠盐，但加酸后仍生成谷氨酸钠。在水溶液中长时间加热，可即分脱水生成吡咯烷酮羧酸钠(通称焦谷氨酸钠，Sodium Pyroglutamate)， ，具在的或碱作用下仍可生成谷氨酸钠或谷氨酸。在

15、水溶液中解成两性离子，具等电点 PI=6.96（谷氨酸钠） 。1.5.3 味精的鲜味MSG 有很浓的鲜味，具鲜味强度与 PH 值有关，中性时鲜味最强，酸性或碱性鲜味均降低，其鲜味产生是由于-NH3+与 -COO-两个基因的静电吸引，形成五元环的结构。MSG 的对映体 D-GluNa 和 MSG 的氨基乙酰化，羧酸的酯化，-氢的甲基化都是鲜味消失。 位一个氢被羟基（OH）置换时，苏式结构的鲜味增强，而赤式结构的鲜味消失。1.6 味精的生产方案味精制造分为水解提取法，合成法和发酵法三大类。目前世界均采用发酵法生产。本设计采用发酵法。以大米为原料。采用酶法水解工艺制糖，微生物生产麸氨酚，采用等电点和

16、离子交换进行麸的提取，半成品麸的再溶解进行中和，脱色、除铁、真空浓缩结晶制得湿味精，气流干燥得成品。1.7 食用味精成品质量标准表 1-2 食用味精成品质量标准项目单位99%晶体味精95%粉状味精80%粉状味精谷氨酸钠%999580水分%0.20.51.0Nacl%0.5(以 cl 计)0.5(以 Nacl 计)20(以 Nacl 计)透光率%958570外观白色有光泽晶体白色粉状白色粉状Asppm0.50.50.5Pbppm1.01.01.0Feppm51010Znppm5552 2 味精的生产工艺味精的生产工艺2.1 设计产品种类及方案2.1.1 产品方案纯度 99%的晶体味精、纯度 95

17、%的粉状味精。2.1.2 生产方案味精制造分为水解提取法，合成法和发酵法三大类。目前世界均采用发酵法生产。本设计采用发酵法。以大米为原料。采用酶法水解工艺制糖，微生物生产麸氨酚，采用等电点和离子交换进行麸的提取，半成品麸的再溶解进行中和，脱色、除铁、真空浓缩结晶制得湿味精，气流干燥得成品。2.22.2 味精生产工艺2.2.1 生产方法的选择味精生产大致有四中方法：1 水解法、2 发酵法、3 合成法、4 从甜菜糖蜜中提取。（1）水解法：就是蛋白质原料经盐酸水解生产氨基酸，利用谷氨酸盐溶解度小的性质，提取分离谷氨酸，经中和处理制得味精。蛋白质水解法要耗用大量含蛋白质的粮食，原料来源少，价格高，生产

18、周期长，浓盐酸耗量大，设备腐蚀严重，劳动强度大，劳动条件差，生产成本高，但质量好，收率稳定。（2）合成法：以石油裂解气丙烯氧化氨化生成丙烯晴，通过羧化、晴氨化、水解等反应生成消旋谷氨酸，再经分解制得 L谷氨酸。合成法的优点是不用粮食，利用石油废气，但生产过程要求高温、高压，而且其他原料有毒、易燃，生产要求高，成本与发酵法相似，生产工艺复杂，设备投资大。（3）提取法：废糖蜜是甜菜制糖结晶后，从离心分离机中分离出的母液含有大量的非糖物质，在回收蔗糖后，其废液再经碱法水解浓缩，提取谷氨酸.甜菜废糖蜜系综合利用，但原料来源有限，同时，设备庞大，生产工艺复杂，产品是 L 型。（4）发酵法:以淀粉质原料水

19、解生成葡萄糖，或直接以糖蜜或醋酸为原料，利用谷氨酸生产菌进行碳代谢，生物合成谷氨酸。发酵法原料来源广泛，可利用条件好，以淀粉质原料生产，设备一般，腐蚀性低，劳动强度小，可自动化、连续化生产，收率高，成本较低。综述上面优缺点，本设计采用发酵法生产，以大米为原料图 2-1 发酵法2.2.1 味精生产的糖化工艺糖制原料发酵法生产谷氨酸，谷氨酸产生菌不能直接利用淀粉、糊精。只能将淀粉质原料水解为葡萄糖，才能供发酵生产之用。一、糖化工艺方法的选择淀粉水解为 G 方法有酶解法、酸解法和酶酸结合法（包括酶酸法和酸酶法）（1）酸解法：工艺简单、费时短、效率高，设备周期短，但副产物多，影响糖化液的质量，淀粉转化

20、率低，糖化 DE 值只有 90%左右，生产对原料要求高，要求用纯度较高的精制淀粉，设备要求耐高温、耐高压、耐腐蚀。（2）酶解法：淀粉转化率高，糖化液纯度高，营养成分丰富，可采用粗淀粉原料，条件温和，设备要求较低，但生产周期长，夏天糖液易变质，发酵生产不正常时，给生产调度带来困难。（3）酶酸结合法：具有两法的优点，特别是酶酸法，该工艺适用于大米或粗淀粉为原料，可提高淀粉利用率，生产易于控制，周期短，淀粉转化率高。糖液质量高。从上述三种制糖方法比较，结合所用的生产原料（大米） ，本设计采用酶酸法制糖。二、糖化工艺流程与工艺操作（1）工艺流程大米水洗浸泡粉碎调浆液化灭酶压滤滤液加酸调 PH1.8糖化

21、中和脱色压滤糖液（2）工艺操作 将大米输入浸泡桶，加入自来水，清洗干净，排去淘米水再新加清水常温浸泡，夏12h，春秋 34h，冬 46h，以米浸泡后用手捏碎为佳。排水，磨成粉浆度保持 20Be左右，粒度达 80 目以上，泵入调浆桶，加清水调成浓度为 15Be 左右，假如0.3%CaCl2。以纯碱调 PH6.36.5，再按大米加入 -淀粉酶 0.250.3%，搅拌均匀，进入液化锅内保温 80左右，1020 分钟，取样作碘色反应作终点，呈棕红色或橙黄色才液化完全。再开 100102，5min 杂酶，再压滤，在搅拌下向液化液中加盐酸调 PH1.8 泵入糖化锅内，升压至 0.28mPa。排气可适当关小

22、，1015min 左右，用无水酒精检查糖化终点，无白色反应时即可放料。再经缓冲捅，降温 80以下中和，达 PH4.64.8 为止，用活性炭脱色在 PH5.0 以下，不少于 30min，再经过压滤，得水解糖液。流入贮液捅，以备发酵。（3）大米及水解糖液质量要求大米淀粉含量 7585% 蛋白质含量 68%，淀粉乳浓度 1213.5%。糖液淡黄色透明，无糊反应，还原糖含量 18%左右。DE 值 90%以上，PH 值：4.65.0，淀粉转化率：淀粉糖 92%以上，大米糖 87%以上。2.2.2 味精生产的发酵工艺一、谷氨酸产生菌目前国内各味精厂生产菌有：短杆菌 T613 及共诱变株 FM8209，FM

23、-415，CMT6282，TG863，TG866，S9114，D85 等。钝齿棒杆菌 AS1.542 及诱变株B9，B9-17-36 等。北京棒杆菌 AS1299 及其诱变株 7338，D110 现在多数厂用T613，FM-415，S9114，CM7，C6282 等。本设计采用 S9114 菌株，该菌株脲酶活力强，因而发酵过程中添加尿素的次数较少，它对生物营养要求较低，抗噬菌体能力强，产酸率较高。菌种保藏，为随时供生产用，采用斜面保存，菌种移植到新鲜培养基斜面上，3032培养 24h，置于 4冰箱保存，每两月分离一次。二、发酵工艺中菌种的扩大培养及种子质量要求（1）斜面菌种的培养菌种的斜面培养

24、必须有利于菌种生长而不产酸，并要求斜面菌种绝对纯，不能有任何染菌和噬菌体，培养条件有利于菌种繁殖，培养基以多含有机氮而不含或少含糖为原则。培养基组成：葡糖糖 0.1%，蛋白胨 1.0%，牛肉膏 1.0%，氯化钠 0.5%，琼脂2.02.5%， PH7.07.2。培养基条件： 3034，恒温 1824h。（2）一级种子培养目的在于大量繁殖活动力强的菌体，培养基组成应少含糖分，多含有机氮为主。培养基组成：葡糖糖 2.5%，尿素 0.5%，硫酸镁 0.04%，硫酸氢二钾 0.1%，玉米浆2.53.5%，FeSO4，MnSO4 2ppm，PH 7.0。培养条件：用 1L 滴瓶装入培养基 200ml，灭

25、菌后置于冲程 7.6cm，频率 96 次/min 的往复式摇床上振荡培养 12h，3034。质量要求：种龄 12h，PH 6.40.1，光密度，净增 0D 值 0.5 以上，残糖 0.5%以下。无菌检查：无噬菌体；镜检：菌体生长均匀，粗壮，排列整齐，G+反应（3）二级种子培养培养基配方：水解糖 2.5% 玉米浆 2.5%，K2HPO4 0.18%，尿素0.4%，MgSO40.04%，Fe2+ 2ppm，Mn2+ 2ppm，PH0.87.0。培养条件：接种量 0.81.0%；温度 3234，78h。通风量：50L 接种罐 1:0.5 搅拌转速 340r/min 250L 种子罐 1:0.3 搅拌

26、转速 300r/min 500L 种子罐 1:0.25 搅拌转速 230 r/min质量要求：种龄 78h，PH7.2 左右，OD 值净增 0.5 左右。无菌检查：无噬菌体，残糖消耗 1%左右；镜检：生长旺盛，排列整齐，G+反应。三、发酵培养基的成分（1）碳源：采用流加糖，提供 Glu 产酸菌 C 源。（2）氮源：采用流加氨水和尿素补充氮源，流加氨水对 PH 值影响较大，流加尿素则温和易控制。（3）无机盐：菌体生产所需，用以构成副本成分及酶组成，酶酸剂和抑制剂，调节PH 值，渗透压，氧化还原电位等。所需无机盐有：磷酸盐，硫酸盐，氯化物及钾、钠、镁盐等。微量元素有 Cu、Zn、Mn、Mo、I 等

27、。（4）生长因子：谷氨酸生产菌绝大多数为生物素缺陷型，以生物素为生长因子，国内添加生物素玉米浆，糖蜜，麸皮水解液。用麸皮水解液需加一套水解设备，生物素含量不稳定。本设计采用玉米浆作生物素添加剂，其用量为 0.70.8%。（5）消泡剂：发酵过程中产生大量消泡剂，可能跑液或杂菌。可用植物液机基油聚醚作消泡剂。也可采用机械消泡。优点是不在发酵液中加另外物质节省原料，减少染菌机会，缺点不能从根本上消除泡沫。但用化学消泡剂迅速可靠，用量少，效率高。本设计采用化学消泡剂。四、发酵工艺流程及工艺条件（1）工艺流程图 2-2 发酵工艺流程（2）工艺流程说明糖液贮存罐的水解液泵入糖液贮罐兼计量罐，同时各种营养盐

28、（尿素除外）在配料桶内加水用蒸汽浴解，然后用配料泵打如糖液计量罐，定容后用连消泵送入连消塔，后又送入维持罐，再送入喷淋冷却器冷却，然后在发酵罐内冷却发酵温度发酵。尿素在尿素溶解桶溶解后，用泵打入尿素灭菌罐，灭菌后空压入尿素计量罐备用。泡敌由贮桶入泡敌灭菌罐灭菌，然后冷却备用。来自空中的空气经过过滤除菌进入发酵罐，成熟种子液接入发酵罐。营养液：图 2-3 物料流向（3）工艺条件灭菌条件发酵罐空消 2kgf/cm2 表压下持续 30min 后通过无菌空气保压备用；种子罐实消，夹层预热升温至 90100，关闭夹层进入内层蒸汽，115维持 8min，后关闭蒸汽开冷却水降温至 34左右；培养基连消，夹层

29、通蒸汽预热 90，直接通蒸汽升温至 105，保持510min，通入无菌空气保压，并迅速降温；管路灭菌 2.53.0 kgf/cm2，灭菌 4060min；油罐灭菌 2 kgf/cm2 蒸汽压力下保持 1h，后通入无菌空气保压，用夹层蒸汽烘干油中水分；空气总过滤机 2 kgf/cm2 上冲 2030min，下冲 2030min 后吹风干燥；分过滤器 2 kgf/cm2 40min，夹层烘干压力 0.51.0 kgf/cm2。发酵技术条件接种量 1.5%，温度 35，初糖量 13.5%，罐压 1 kgf/cm2，通风比 1:0.1，搅拌转速 90转/分。发酵控制：a . PH：012h ，7.27

30、.1；1224h，7.17.0 。b. 温度：03h，35；518h，36；1824h，37；2428h，38；28h 后，39。c. 风量：0h，230m3/h；OD 70.25 360 m3/h，OD 70.6 570 m3/h，OD 要求达到0.700.75发酵至 18h 左右，OD 值如果稳定可以降低风量，以提制三级阵风为准。480 m3/h380 m3/h320 m3/h尿素流加，如表表 2-1 尿素流加量一二三时间8101224以 PH 是PH7.27.17.17.17.0OD 值0.60.70.81.00.81.0流加量0.6%0.6%0.5%消泡剂视具体情况而定，实行少量多次流

31、加。发酵成熟液质量标准：Glu 含量6.5%，残糖0.8%，PH6.7 左右，NH4+0.1%，转化率48%。（4）培养基灭菌谷氨酸发酵要求纯种培养，培养基彻底灭菌防止污染，确促生产正常进行关键之一。灭菌方式分为间歇式（实消）与连消式（连消） 。灭菌方式有火焰灭菌，湿热灭菌（蒸汽灭菌） ，射线灭菌，化学药剂灭菌及介质过滤除菌等。间歇式：操作简单，不需其它设备，但由于中间时间长，而设备利用率低，培养基中的营养成分易破坏。连续式：设备操作相对复杂，但设备一直处于相对较热和稳定的温度，热利用率高，培养基升温快，加热时间短，营养成分受破坏少，无死角，灭菌效率好，设备利用率高，适于大量培养基灭菌。本设计

32、发酵罐采用连消，种子罐实消。2.2.3 味精生产的提取工艺一、提取工艺方法的选择谷氨酸生产菌在发酵液中积累 L-谷氨酸提取出来，进一步中和，除铁脱色，加工精制成谷氨酸单钠盐（即味精） 。Glu 分离提纯，常应用它两性电解质性质，Glu 的溶解度，分子大小，吸附剂作用及 Glu 的成盐作用等，可把发酵液中 Glu 提取出来。提取工艺选择原则：工艺简单，操作方便，提取效率高，产品纯度高，劳动强度小，设备简单，造价低，使用的原材料，药品价廉，来源容易，同时还要减少环境污染。目前国内外味精厂主要采用以下几种方法提取 Glu：（1）等电点法将发酵液加盐酸调 PH 值至谷氨酸的等电点，使之沉淀出来，其收率

33、可达 6070%。次数项目同时采用冷冻低温处理，液温冷却至 5以下，收率达 78%左右。母液不再回收 Glu，可继续进行综合处理。该法设备简单，操作简单，投资少等优点，为国内许多味精厂所用。等电点法提取谷氨酸发酵液不经除菌或除菌，不经浓缩或浓缩处理，在常温或低温下加盐酸调至谷氨酸的等电点 PH3.22，使 Glu 呈过饱和状态，结晶析出。目前国内许多味精厂均采用一次冷冻低温等电点法提取工艺，一般收率可达 7882%，母液谷氨酸含量 1.2%左右，还有采用等电点法与其它方法配合进行，如等电点-离子交换法、等电点-锌盐法。一般总回收率达 85%左右。（2）离子交换法先将发酵液稀释至一定浓度，用盐酸

34、将发酵液调至一定的 PH 值，采用阳离子交换树脂吸附 Glu，然后用洗脱剂将 Glu 从树脂上洗脱下来，达到浓缩和提取的目的。收率达8590%左右。但酸碱用量大，废水排量大。可采用等电点-离子交换法提取，总收率达 90%左右。（3）金属盐法包括锌盐法和钙盐法，即利用 Glu 与 Zn，Ca，Co 等金属离子作用，生成难溶于水的谷氨酸金属盐，沉淀析出，在酸性环境中 Glu 金属盐被分解，在 PH2.4 时，Glu 溶解度最小，以 Glu 形式结晶析出。一般锌盐法提取率在 85%左右。（4）盐酸水解-等电点法发酵液中除含有 Glu 外，尚有一定量的谷氨酰胺。焦谷氨酸和菌体蛋白，这些物质用上述方法无

35、法除去回收酸。发酵液经浓缩后加盐酸水解，可回收部分 Glu，从而使 Glu 的提取收率和谷氨酸的质量得到提高。（5）离子交换膜电渗析法提取 Glu：据渗透膜时各种离子物质的选择性不同而将 Glu 分离，如电渗析和反渗透法。本设计采用等电点-离子交换法提取谷氨酸，该法是发酵液经等电点提取 Glu 以后，将母液通过离子交换柱（单柱或双柱）进行吸附，脱洗回收，使脱洗所的的高流分与发酵液合并，进行等电点提取，可达回收率 90%左右。二、工艺流程 图 2-4 提取工艺流程三、工艺流程的操作要点本工艺分两步操作，第一步是将发酵液经等电点提取部分谷氨酸，第二步是将母液进行离子交换提取，操作方法基本同上。等电

36、点提取回收的部分细 Glu，可与发酵液合并，放入等电点池内，再用 PH1.5 离子交换的高成分母液（或盐酸）继续中和，开始定量大些，当溶液 PH 为 5 时，流量要放小，观察结晶晶体形状情况，有晶核出现时停止加酸，育晶 2h，再调 PH 为 3.2 继续育晶 2h 后开大冷却水，搅拌 16-20h，使其充分长晶，然后沉淀 4-6h，母液上离子交换柱，提取谷氨酸。离子交换收集液处理方法：低流分（初流分）可以上柱再交换高流分再要加盐酸调PH1.5，搅拌均匀，使 Glu 全部溶解。供等电点中和用，后流分单独上离子交换柱，进行回收。本工艺操作简单，设备少，化工原料用量少，生产成本低，废液不含腐蚀性，不

37、含有毒物质，易处理，用母液排收采用滑槽回收麸酸，收率高。湿麸酸质量标准：谷氨酸质量标准90%，氯化钠0.7%，透光率40%。2.2.4 味精生产的精制工艺一、味精生产的工艺流程谷氨酸中和除铁沉淀脱色过滤二次脱色、除铁过滤k-15 炭柱脱色收缩结晶离心分离振动干燥包装二、味精生产的工艺说明将麸酸在头道中和桶中内加热，加纯碱而生成 Glu 钠盐，同时加入少量活性炭和 Na2S溶液，然后用泵将溶液泵入二道中和桶，此时加入全部活性碳，Na2S 使 PH 在 5.0 左右，操作完毕，用泵送入板框过滤机过滤，滤液收集在贮桶滤布在洗桶洗涤后，洗涤水用泵送回过滤机，滤渣再生利用，滤液贮桶中的滤液自动流入脱色柱

38、脱色，脱色液收集干脱色液暂贮罐中，再用泵将清液送入清液贮桶中备用。浓缩时，清液依浓缩锅的真空负压吸入浓缩结晶锅进行浓缩结晶，控制真空度为 650mmHg 以上浓缩结晶完毕，经育品槽育品后进行离心分离得湿味精。三、味精生产的工艺特点本工艺采用 k-15 颗粒活性炭脱色，不但可起到粉碳脱色难于透光率，而且节约粉碳用量。采用真空搅拌浓缩结晶（流加清夜）不仅结晶稳定，而且减少味精受热分解。均采用不锈钢结构（或衬胶）以减少味精金属离子。四、味精生产的包装贮存包装是味精生产最后一道工序。味精和包装材料必须符合有关标准，生产设备和包装贮运操作达到食品卫生和工艺要求，称量准确，包装标志完整，检验严格，确保合格

39、产品出厂。包装流程如下：散味精称量封口计数装箱封箱捆扎贮存。保质期：在干燥通风可长时间贮存不变质。运输工具必须清洁干燥符合食品卫生要求，贮过程应轻拿轻放，不得于有毒，有害，有腐蚀性质装混运。本品应贮于干燥通风的库房中。堆存高度：外包装均为纸箱，堆存高度 8-12 层，2.0-2.5m。五、味精生产的散味精的质量标准味精按其组分分类，有 99%味精含盐味精和强力味精，其质量标准 99%符合 GB8907-88 规定，含盐味精和强力味精符合 QB1500-92 规定。3 3 工艺计算工艺计算3.1 设计依据3.3.1 生产能力年产味精 1.7 万吨（其中 99%味精 5100 吨，80%味精 11

40、900 吨） ，折合纯味精 14569 吨，年生产日为 320 天。3.3.2 主要技术指标发酵产酸 4.5%提取收率 85%（等电点法及离子交换法）精制收率 90%谷氨酸制成味精的转化率物料衡算187.13=1.27147.133.2 物料衡算3.2.1 发酵罐每立方米发酵液产纯味精： (kg)1000 4.5% 85% 90% 1.2744年产发酵液： (m3)1456900044331113.36每天生产发酵液： (m3)331113.363201035发酵罐装料系数 70%，发酵作业周期（包括空消、实消或连消、进料、出料、清洗等）共48h。所需发酵罐容积为： (m3)1535 20.7

41、3000应选用 500m3发酵罐 6 台。3.2.2 种子罐取发酵液量m3，接种量 1%，培养时间 12h，辅助时间 4h，每罐需要种子500 70%350量 m3，考虑备用及设备周转，选用 500L 种子罐 6 台。一级摇瓶种子每天一560 1%5.6瓶 8001000 mL，接种量为 0.570.7%。3.2.3 尿素罐总尿以 3%计算，每罐需用尿素： (kg)350000 3%10500尿素水溶液平均浓度为 50%，装料系数 80%，每罐需用尿素溶液： (m3)10.526.2550% 80%一个作业周期需用尿素溶液： (m3)6 26.25157.5选用 200 m3尿素罐 1 台。3

42、.2.4 淀粉水解锅每罐初糖浓度 1111.5%，灭菌损耗约 5%，以初糖 12%计算：纯糖：(kg)350000 12%42000则 20%糖液为：(L)4200020%210000水解时间共 0.5h，每班 2 批次，每天 1 班，装料系数为 70%，每批次需用水解液：11683360.5选用 200m3水解锅。3.2.5 等电点罐 一般情况下等电点罐的个数等于发酵罐的个数，发酵罐有 6 台，所以等电点罐也取 6 台。发酵液 350m3，高流分及盐酸约 20%，共 420m3。3.2.6 离子交换柱离子交换柱上母液 420 m3，谷氨酸含量 1.6%，NH4+含量为 0.5%，选用 190

43、08000 毫米离子交换柱 2 台。3.2.7 离心机湿谷氨酸（湿纯 90%）每天约，选用 SS1600 型离心机，960r/min，三足式，72 104.53 8不锈钢或在衬胶离心机 5 台。4 4 热量衡算热量衡算4.14.1 液化工序热量衡算液化工序热量衡算4.1.1 液化加热蒸汽量加热蒸汽消耗量（D）有下式计算：21(tt )GCDI 式中，G淀粉浆量(kg/h) C淀粉浆比热容kJ/(kgk) t1浆料初温(20273293 k) t2液化温度(90273363 k) I加热蒸汽焓，2738 kJ/kg(0.3Mpa，表压)加热蒸汽凝集水的焓，在 363 k 时为 377 kJ/kg

44、淀粉浆量 G根据物料衡算，日投工业淀粉 97.75t，连续液化，97.75244.073 (t/h)。加水为 1：2.5，则浆量为 40733.514255.5 (kg/h)。粉浆干物质浓度：4073 86%24.57%14255.5 100%粉浆比热 C 可按下式计算0 x100 x100100CCC水式中，C0淀粉质比热容，取 1.55 kJ/(kgk) X淀粉干物质量，24.57% C水水的比热容，4.18 kJ/(kgk)则 kJ/(kgk)24.5710024.571.554.183.53100100C蒸汽用量 (kg/h)14255.5 3.53 (9020)1491.972738

45、377D4.1.2 灭酶用蒸汽量 灭酶时将液化液由 90加热到 100，在 100时 为 419kJ/kg (kg/h)14255.5 3.53 (10090)2172738419D 要求在 20min 内使液化液由 90加热到 100，则蒸汽高峰量为： (kg/h)6021765120 以上两项合计平均量：1491.97615=2142.97 (kg/h) 则每日用量：2.1424=51.36 (t/d) 高峰量：1491.97615=2142.97 (kg/h)4.1.3 液化液冷却水用量 板式换热器，将物料由 100降温至 65，用二次冷却水，冷却水进口温度为 20，出水温度为 58.7

46、，需冷却用水量 W114255.52142.97 3.53 (10065)14524.45 kg / h348.59 t /d(58.720) 4.184.2 糖化工序热量计算 日产 20%的糖液m3，糖化操作周期 30h，其中糖化时间为 25h，糖化罐210 66302100m3，装料为 10075%=75m3，需糖化罐 (台)，取 11 台。6303010.087525 使用板式换热器，使糖化液（经灭酶后）由 85降至 60，用二次冷却水冷却，冷却水进口温度 20，出口温度 45，平均用水量为： (kg/h)14255.52142.973.53806013848.4745204.18 要求

47、 2h 把 112.5m3糖液冷却至 40，高峰用水量为： (kg/h)13848.47112500 1.0934518.8414255.52142.972 每日糖化罐同时运转罐2510.088.4930 每日（放）料罐次：罐6308.4975 每日冷却水用量：934.592794.5 t/d4.3 发酵工序热量衡算 500m3 发酵罐装料量为 350m3，使用新鲜水，冷却水进口温度 10，出口温度 20，冷却水用量 W： t/h43.0 10350251.220 104.18W 日运转 3 台，高峰用水量：251.23753.6 t/h 日用水量： t/d753.6 0.8 2414469.

48、12 平均用水量： t/h144169.12602.924式中，0.8 为各罐发热状况均衡指数4.4 谷氨酸提前工序冷量横算 等电点罐 500m3，装液量 420m3，相对密度 1.06，由 30降温至 5，降温速度 2/h，其冷量为 (kJ/h)36420 101.06 2 3.973.5 10 式中 3.97 为发酵液比热容kJ/(kgk)中和时 H2SO4对水的溶解热为 92kJ/mol，6h 加 98% H2SO45100kg其溶解热为： (kJ/h)335100 98%92 10782 106 98每天运转 3 台等电点罐，总制冷量： (kW)653.5 107.82 1035683

49、 36005.水平衡5.1 糖化工序用水量1000kg 纯淀粉实际产 100%MSGkg1000 1.1 98% 50% 86% 92% 1.27541.601000kg 工业淀粉（含 86%玉米粉）产 100%MSG 541.6086%465.8 (kg)1t100%MSG 实际消耗工业淀粉量： (t)10002.147465.8年产 14569t 纯味精实际消耗工业淀粉量：145692.14731279.643 (t)则 320 个工作日平均每天消耗淀粉量： (t)31279.64332097. 75则在水平衡计算过程中：1 配料用水量，日投工业淀粉 97.75 t，加水比 1：2.5，用

50、水量为：97.752.5244.375 (t/d)因连续生产，平均水量高峰水量 (t/d)244.3752410. 82 液化液冷却水用水量：平均量高峰水量14.52 (t/h)348.59 (t/d)3 糖液冷却水用量，每日用冷却水量 2794.5 t/d平均量 (t/h)2794.5116.424高峰量 51.8(t/h)5.2 发酵工序用水量由发酵工序热量衡算中已计算，日用水量 14469.1 (t/d)，平均用水量 602.9 (t/h)，高峰量753.6 (t/h)，使用新鲜水。等电点罐 500m3，装液量 420m3，相对密度 1.06，由 30降温至 5，降温速度 2/h，其冷量衡算为： (kJ/h)36420 101.06 2 3.973.5 10 中和时，H2SO4对水的溶解热为 92kJ/mol，6h 加 98% H2SO45100kg其溶解热为： (kJ/h)335100 98%92 10782 106 98每天运转 3 台罐，总制冷量： (kW)653.5 107.82 1035683 36005.3 用水量配料用水：21000042000168(t)每日投料按 3 罐计算，需水量：16831008(t/d)平均用水量：