年产8万吨味精厂工艺设计

毕业设计说明书作者：学号：院系：专业：生物工程题目：年产8万吨味精厂工艺设计重点设备-机械搅拌通风发酵罐指导者：评阅者：2023年6月摘要本设计为年产8万吨味精厂工艺设计，以淀粉为原料水解生成葡萄糖，运用谷氨酸生产菌进行碳代谢，生成谷氨酸，谷氨酸与碱作用生成谷氨酸一钠即味精为主体工艺。味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）原料的预解决及淀粉水解糖的制备；（2）种子的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相应，我们设立了液糖化车间、发酵提取车间和精制车间作为重要生产车间。本设计对全厂进行了物料衡算、热量衡算、水电冷耗计算，对味精发酵车间进行工艺流程的设计和重点设备发酵罐的设计与选型计算。并且绘制了液糖化车间工艺流程图、发酵提取车间工艺流程图、精制车间工艺流程图、全厂总平面设计布置图和重点设备-机械搅拌通风发酵罐装配图各一张。设计的结果和目的重要是通过对工艺流程和相关设备的计算与选型设计出一个高产量低能耗污染小的现代化味精生产工厂。关键词：味精；谷氨酸；发酵；工艺设计AbstractThedesignfortheannual80，000tonsofMSGplantprocessdesign，rawstarchhydrolysistoglucose，glutamicacidproducingbacteriautilizecarbonmetabolism，generatingglutamate，glutamicacidandalkalieffectthatgeneratesmonosodiumglutamateMSGasthemainprocess.MSGproductionprocesscanbedividedintofourstagesoftheprocess：pre-treatmentpreparation(1)rawstarchhydrolysisandsugar；expandingculture(2)seedsandglutamicacidfermentation；(3)glutamicacidextraction；(4)PreparationofglutamicacidandMSGMSGfinishedprocessing.Thefourstagesoftheprocessandthecorresponding，wesettheliquidbrewhouse，fermentationextractionplantandrefiningplantasamajorproductionplant.Thedesignofthewholeplantforthematerialbalance，heatbalance，coldwaterandelectricityconsumptioncalculation，theMSGfermentationworkshopfocusedonprocessdesignandequipmentdesignandselectionfermentercalculation.Anddrawtheliquidbrewhouse，fermentationextractionplantandrefiningplantflowcharts，fermentationextractionplantandthewholeplantgraphicdesignlayout，keyequipment-mechanicalagitationfermentorventilationassemblydrawingsofeachone.TheresultsofthedesignandpurposeismainlythroughtheprocessandrelatedequipmentselectionanddesigncalculationsandahighoutputlowenergyconsumptionandlesspollutionofthemodernMSGproductionplants.Keywords：MSG；glutamicacid；fermentation；processdesign目录TOC\o"1-3"\h\u16361摘要 I20298Abstract II27188第1章绪论 1267091.1味精的性质 1252081.2味精的发展 1152721.2.1我国味精工业发展史 1106831.2.2世界味精工业发展史 2167111.3中国味精生产量的增长情况 2105671.4中国味精工业现状与发展前景 3106381.4.1中国味精工业发展概况 3295271.4.2国内外味精生产技术水平比较分析 471221.4.3发展前景 48139第2章设计概论 7119842.1毕业设计的目的 7141822.2毕业设计的题目 7106012.3毕业设计的任务 7271352.4设计的指导思想 8303502.5设计的依据 8285032.6厂址选择 8197902.7原料来源、规格及标准 10121352.8重要辅料的质量标准 10220952.9水的质量标准（外观、理化指标及规定） 13303162.10成品品种及质量标准 1387802.11重要工艺技术参数 15230282.12生产工作制度 1585262.13废水解决 15245092.13.1物化解决方法 1622172.13.2生物解决方法 18154002.14现状及国内外发展趋势 2017941第3章味精生产工艺流程的设计及说明 22280333.1味精的性质、用途及生产方法概述 22205673.1.1性质 22252103.1.2用途 23272133.2味精生产工艺流程的拟定 2334653.2.1糖化工序 23213543.2.2发酵工序 2551163.2.3提取工序 26309333.2.4精制工序 2732525第4章味精生产过程中的物料和热量衡算 2953274.1物料衡算 29179794.1.1生产过程的总物料衡算 29220334.1.2糖化工序的物料衡算 3014514.1.3连续灭菌和发酵工序的物料衡算 31141384.1.4谷氨酸提取工序的物料衡算 3321514.1.5精制工序的物料衡算 34119094.2热量衡算 36198854.2.1液化工序热量衡算 36246724.2.2糖化工序热量衡算 38106764.2.3连续灭菌和发酵工序热量衡算 3850264.2.4谷氨酸提取工序冷量衡算 40259954.2.5谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程的热量衡算 40236554.2.6干燥过程热量衡算 4279354.3水、电、冷消耗的计算 43232634.3.1水平衡计算 43288484.3.2电消耗计算 4655304.3.3味精生产冷耗的计算 4827573第5章设备计算与选型 49294525.1糖化设备 49305935.1.1调浆罐 49134105.1.2层流罐 4945935.1.3贮糖罐 5091875.1.4糖化罐 51308765.1.5配料罐 52316015.2发酵设备 53199405.2.1培养基连消设备 53276175.2.2发酵设备 5780295.3空气净化和除菌设备 61133775.3.1空压机 6183145.3.2高空取气 62287565.3.3贮气罐 62173195.3.4气液分离器 63163175.3.5空气过滤器 63279625.3.6空气换热器 63132365.4提取设备 6358575.4.1等电罐 6379985.4.2离子互换柱 65121435.4.3离子机 6515905.5精制设备 6687665.5.1中和设备 6624885.5.2板框过滤机 6626935.5.3贮藏罐 66257595.5.4结晶罐 67312985.5.5贮晶槽 68248865.5.6干燥机 68147735.5.7粉碎机 68146785.5.8筛分机 6919330第6章重点设备—机械搅拌通风发酵罐的设计 7072996.1谷氨酸发酵工艺流程 7089336.2发酵罐的选择 70132466.3发酵罐的计算 709387第7章总体平面设计及全厂定员 76310187.1总体平面设计的原则及规定 7642977.1.1依据 76106907.1.3规定 7686457.1.4全厂总平面设计 7624657.2全厂定员 7722607参考文献 7814258致谢 79第1章绪论1.1味精的性质味精，学名谷氨酸钠，英文名(monosodiumL-glutamate)MSG，是L-α-氨基戊二酸[1.5]单钠-水化合物，分子量187.13。味精的外观是白色柱状结晶和白色结晶性粉末，有一定的亮度，一般晶型规则，无明显的杂质和异物[1]。和自然的关系：味精在自然界是普遍存在的，多种食品以及人体内都具有谷氨酸盐，它既是蛋白质和肽的结构氨基酸之一。氨基酸是组成蛋白质的基本单位，它有两种存在形式：游离型和结合型。人体内的谷氨酸也是以游离和结合两种形式而存在。游离氨基酸具有美味，而结合型的氨基酸不具有游离氨基酸的美味，比如蘑菇、番茄或豌豆等一类蔬菜都有相称高的游离谷氨酸存在；而牛奶和乳酪等中的氨基酸是以结合型的形式存在。和人的关系：水和蛋白质是人体生命活动的基本物质，任何生命不可缺少的物质。在人体内水占的比例约为70%，蛋白质的比例在14%~17%之间，其中蛋白质中20%是谷氨酸盐。以体重70kg的成年人为例，其蛋白质平均具有2023g谷氨酸盐。蛋白质是营养素中的第一要素，是其他任何营养物质都不能代替的。人体所需要的有18种氨基酸，其中有8种是必须氨基酸，10种是非必须氨基酸。谷氨酸虽是一种非必需的氨基酸，但在脱氨基、转氨基、脱羧、解氨等反映中起着重要作用。谷氨酸对大脑皮质和中枢神经有益，食用后有96%在体内被吸取[2]。1.2味精的发展1.2.1我国味精工业发展史1992年中国味精产量（不含台湾省）已达34万吨，跃居世界首位，占全世界产量（约95.2万吨）的35.7%。中国已经成为当今世界味精的重要产区之一。中国味精生产始于1923年，至今已有90年历史，它经历了创建、转换和发展三个历史阶段。创建期：1923年，吴蕴初创办上海天厨味精厂，此为我国味精工业之开端，后在重庆，香港设立分厂；1925年，上海天一等味精厂相继兴起；1929年大连设立味精生产厂，1937年左右停产；1939年沈阳、天津、青岛味精厂建立，此阶段味精生产工艺均采用水解法并以面筋为原料。转换期：1958年，有关科研单位，院校和公司合作，进行发酵法制谷氨酸的实验研究工作，以糖质为原料进行实验生产，至今依旧采用发酵法生产味精；1964年，发酵法成功，上海厂以淀粉为原料采用发酵法工艺投产；1965年，沈阳、天津、杭州等厂相继完毕原料（淀粉、大米）和工艺的转换，并采用优良的AS1.229和AS1.542菌种投入发酵生产；70年代，北京等厂用醋酸生产味精、后因原料困难，设备腐蚀严重等因素而停产，新疆、黑龙江等省区部分工厂采用甜菜糖蜜生产味精[3]。发展期：从80年代到90年代初期味精行业进入了高速阶段，生产原料开始多样化（甘蔗、糖蜜、淀粉、大米、糖蜜、葡萄糖母液、粗砂糖、玉米粉均作为生产原料），福建、广东等省部分公司用甘蔗糖蜜等生产味精，我国工艺装备水平不断改善提高，味精生产产量剧增，跃居世界首位。生产公司规模向大型化、集团化方向发展，生产技术已向国外出口，1984年字缅甸建设的600t/aMSG工厂投产。1.2.2世界味精工业发展史1861年，德国的立好生从小麦面筋硫酸分解物之酸性氨基酸中最先单离出谷氨酸。192023，日本东大专家池田菊苗从呈味成分的海带煮出汁提取到谷氨酸钠，发明了新的人工调味料，获得专利。192023，池田与铃木三郎合作工业化生产，味之素公司的商品味精问世，从此诞生了味精工业。此为味精工业发展的起源期。从1936年到1966年味精发展进入转换期，美国国际化学药品公司以甜菜废糖液为原料，抽出法生产味精；1958年，韩国的味元以面筋制造味精；1958年，日本木下柱郎等以发酵法制谷氨酸研究成功，协和发酵公司在防府工厂最先以淀粉、糖蜜为原料发酵法生产味精。此发酵法一直沿用至今。60年代以后，味精工业进入了高速发展期。1962年韩国的味元和第一制糖公司以发酵法生产味精，1963年法国的奥桑公司以甜菜糖蜜原料生产味精。1964~1965年，中国的上海、沈阳、天津等厂以淀粉原料发酵生产味精。1972年朝鲜平壤味精厂用粗砂糖为原料发酵法生产味精。1974年印尼与韩国合资以糖蜜生产味精。1975年美国Starffer化学公司以糖蜜原料制造味精，1983年停产。此外、，泰国、意大利、法国、巴西、马来西亚等国的味精厂在60年代也逐步兴起，均用发酵法生产味精[4]。1.3中国味精生产量的增长情况解放前全国味精产量局限性500t，解放后我国味精生产有所发展。1957年产量达成1000t，占世界产量的0.33%，1960年达成2023t；1965年达4000t（占世界产量的4%）。由于发酵法被采用，味精生产量也得到较快发展；1977年产量16200吨；进入80年代，在改革开放政策的对的方针指引下，味精工业获得高速发咱的良机。1986年产量上升到67100t；1992年达成34000t，占世界产量的35.7%，成为全世界产味精最多的国家之一[5]。中国是出口味精较早的国家，但出口量不多，最高年份只有1万吨。1.4中国味精工业现状与发展前景1.4.1中国味精工业发展概况通过对95年度全国味精行业汇总资料数据分析，可以发现，95年味精行业生产现状是令人惊喜的，其总体、生产规模、技术水平、经济效益都达成了历史最佳水平，概括起来，重要有以下几个特点：（1）公司集约化经营上规模、上档次1991年全国味精生产公司有200多家，总产量为27.16万吨，95年虽然生产公司减少到60多家(其中具有从发酵到精制全过程只有50多家)，而味精产量却上升到40.76万吨，其中年产万吨以上的味精生产公司n家，总产量达成24万吨，占全国味精生产总量的60%；规模最大的河南周口味精厂产量已达成8.23万吨，山东济宁味精厂产量为3.21万吨，位居同行业第二位，并且这些规模比较大的味精厂其各项技术经济指标都处在国内领先水平，真正体现了规模效益的作用。由此可以看出，我国的味精行业正面临着较大的调整，一些素质较差的味精厂将在剧烈的市场竞争中出现低效益或无效益，甚至关门倒闭，而一些规模较大的味精厂则通过经营机制的转换，技术水平的提高，增强了公司的应变能力，在剧烈的行业竞争中显示出较强的优越性，从目前的行业发展形势分析，公司规模还将继续扩大，公司数目将继续减少。（2）技术装备改兽，技术水平显著提高味精生产的重要技木经济指标，发酵产酸率和转化率，我国曾长期徘徊在6%和45%左右，致使味精生产成本过高。近几年，许多味精生产公司已意识到这个间题，他们狠抓了技术进步，努力增长技改投入、提高技术水平。82年以前，行业大多数味精厂基本上是用30m3、50m3，最多只有100m3的铁质发酵罐。而这几年，100m3、200m3的不锈钢发酵罐相继在许多同行中出现，这些技术装备限度的不断更新都在一定限度上提高了味精品质和劳动生产率。并且近几年、许多新技术，新工艺也得到了广泛的应用，比如、用液氨代替尿素发酵，用直接等电法提取谷氨酸，用硫酸代替盐酸作为中和剂；用双酶法制造葡萄糖，用沉降式分机分离谷氨酸等等，技术水平的提高，大大减少了味精生产成本，提高了经济效益。目前，反映味精生产技术水平的“五率”指标，国内最高水平糖化转化率已经达成98.20%，发酵产酸率达成9.8%；发酵转化率达成59.15%；提取收率达成95.38%，转制收率达成96.20%；其中：提取收率比90年国内最高水平提高了11.6个百分点处在国际领先水平。（3）产品结构发生明显变化，规模型公司生产资料自给力加强通过对味精产值与全厂产值这两个数字的对比，可以发现，这几年、许多厂其它产品产值的比重越来越大，这说明，他们都在调整产品结构，走“一业为主，多种经营”的道路，并且从这些厂的效益分析，确有明显的好转。此外，国内规模较大的味精生产公司都配有原材料加工基地，如周口味精厂，山东济宁味精厂配有玉米加工厂，周口味精厂，浙江味精厂配有发电厂等等通过调整产品结构，开发原材料生产基地，公司实力加强，就可以在剧烈的行业竞争中稳住脚根。[6]1.4.2国内外味精生产技术水平比较分析目前国内味精生产技术与世界先进水平比较重要存在以下问题：（1）规模小。日本味之素和韩国的味元产味精6万吨，印尼的味元5.4万吨。我国台湾味丹年产7万吨，而国内除周口味精厂4万吨外，大多数为1万吨或数千吨。发酵罐规模味丹600立罐6只；国内最大的为200m3，操作费和设备费高。（2）技术水平低。尽管我国发酵技术水平有了较大提高，但是与世界先进水平比较，尚有一定差距。（3）生产过程自动限度低。劳动生产率低，国外已经基本实现生产过程自动化，生产人员少，劳动生产率高。（4）重要原燃材料价格提高，使生产成本提高。（5）经营管理机制不适应改革开放形式，影响技术水平的发挥和生产稳定。1.4.3发展前景经济改革开放以来，为适应国民经济发展和人民生活水平不断提高，国家对生物技术产业实行倾斜政策，投人更多资金改造味精行业，味精生产技术经济指标逐年提高，味精产量迅速增长。随着我国人民生活水平的不断提高，人们对味精的需求会越来越多，更何况国内外市场上，对于味精的食用已不仅仅限于调味，而是更为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公司，由此可见，味精的消费市场的开拓将很有前景，国内味精生产公司总体规模在此后一段时间内，也会有较大幅度的增长，组建公司集团，多业经营，多元化开发将成为味精行业此后发展的一个方向。一个公司假如只靠一种产品求发展，这不仅风险大，并且公司的技术、管理等资源会得不到充足运用而导致浪费。因此以味精为主，开发派生产品进行深度加工，才干进一步提高公司的应变能力和整体效益。此外在味精生产技术方面也应采用国外的先进技术。（1）味精市场前景看好，出口和内销将出现双增长的势头现在全世界味精产量在150万吨以上。2023年中国味精产量已达119万吨产量高居世界首位。我国已成为世界的味精生产中心。以淀粉大米为原料的生产工艺，其重要技术经济指标已进人世界先进行列。由于技术水平不断提高，生产成本大幅度下降，已扭转了味精出口亏损的局面。味精进口量由上世纪八九十年代，每年进口上万吨下降至2023年进口187t；而同期的出口量由每年几千吨增长到2023年的4.3万吨，一跃而成为出口味精大国。一些大型味精公司应抓住时机，扩大出口，把国内市场让给中小型公司，以缓解国内市场的无序竞争。从年人均占用味精量来看，我国现在为900g，低于台湾省(3500g)和港澳特区(2023g)假如现有产量翻一番，也达不到上述地区的现有的水平，可见此后发展空间很大。此外，农村味精销路日旺，市场容量在不断扩大，是一个潜在的大市场[7]（2）公司要在竞争中求发展味精工业与其他工业同样，在改革开放大潮中早已进入市场经济，通过数年来的实践来看，竞争是非常残酷的，但竞争也并非是坏事。通过竞争使全行业的管理水平、技术水平、经济效益和环境效益都得到了很大提高。以吨味精单耗商品淀粉为例，由上世纪八十年代的2.8t，降至现在1.5t，减少率为46.4%。此后市场竞争也是不可避免的。公司领导或高层领导集体，应具有宏大的视野，能捕抓发展倾向和苗头。公司信誉不是靠宣传，而是靠一流的产品，靠公司自身的行动。高层领导要关爱公司员工，使员工发挥出集体效应，把产品成本降在最低，在任何情况下，公司都能立于不败之地，在剧烈的竞争中取胜。（3）加大投入，彻底根治废水污染现在多数厂已结识到新老公司都要把环保放在第一位。它是关系到公司的生存和发展，决定公司命运的大事。味精生产的重要污染物是废水，必须根治达标，否则随时会被停止生产。通过数年的努力，对味精废水已找出一条有效可靠的治理途径，即高浓度废水经提取蛋白饲料后，再经浓缩造粒制成复混肥料；低度废水经厌氧一好氧生化解决后达标排放。此法可变废为宝，废水治理由投人型转变为效益型。每吨复混肥获利500元；蛋白饲料每吨获利2023元。以1个年产5万吨的味精厂为例，废水治理工程需投资3500万元。可年产复混肥6.25万吨，年产蛋白饲料4167t，两项合计每年可获利3958万元，不到11个月即可回收所有投资。此举不仅解决了废水治理难题，并且经济效益十分可观。（4）味精生产促进农业产业化的发展味精目前是中国消费淀粉最大的行业。按现有的味精生产量，每年可消化玉米350万吨，占全国玉米年产量的3%，相称种植面积73万公顷。淀粉生产中还付产大量的食用油、蛋白粉、纤维饲料等。这对促进农业产业化发展很有利。对提高农民收人，建设小康社会也具有重要意义。（5）加强味精食用安全性的宣传力度，对的引导消费市场1987年世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)已宣布取消对味精的食用酿制。实际味精的安全性比糖和盐还高，解除部分人对吃味精的疑虑。近几年销售市场有很大变化，即味精颗粒由大向小(速溶)的方向发展，这是非常可喜的势头，这对公司和消费者都有好处，此后要多加引导，把消费习惯引导到对的轨道上来[8]。第2章设计概论2.1毕业设计的目的树立对的的设计思想，在技术上采用先进的生产经验和成熟的科技成果，选择先进可靠、安全合用的工艺流程和工艺条件及生产设备；技术经济指标先进，生产损耗和能量消耗低，在经济上具有合理；对环境污染限度低，在环境保护上具有可行性。对物料、水、电、汽进行平衡计算，对重要生产设备进行选型与计算，同时进行重点设备的设计和重点车间平面布置设计以及全厂平面布置设计，并绘制图纸。通过毕业设计使学生熟悉味精生产过程和解决一些工程技术问题，培养学生独立查找、分析和使用技术资料，独立编写设计文献，纯熟使用CAD软件绘制工艺流程图和设备装配图的能力。2.2毕业设计的题目总题目年产8万吨味精工厂初步工艺设计重点重点设备-机械搅拌通风发酵罐2.3毕业设计的任务（1）拟定建厂的意义；（2）厂址选择、建厂规模及布置方案；（3）对所给设计题目进行总体构思，涉及工艺流程选择、工艺批次及工艺参数的选取，技术经济指标的拟定，厂址的选择等。（4）就设计题目的规格进行全厂的物料衡算：涉及所有的原辅料、半成品及成品（以1000kg原料为基准）→(每批次产量、天天产量、月产量、年产量)。（5）在物料衡算基础上，进行全厂的设备的选型与计算，拟定重要生产设备的总容量、数量、型号、功率、设备材料及动力设备，最后列出全厂设备一览表。（6）对全厂水、电、汽、冷等进行计算，列出衡算表。（7）重点设备、工艺的设计及讨论。（8）重点车间平面布置设计和全厂平面布置设计；（9）绘制图纸；（10）全厂经济技术指标的校核、计算。（11）厂区的交通状况、能源供应、水源情况、原料来源综合分析。（12）其他。2.4设计的指导思想（1）在工艺上的选择和设备的选用上为保证工艺稳定、可靠和产品质量，部分采用了传统式，同时进行了革新改造，引进了一部分国外较先进的技术和设备。（2）设计中考虑尽量减少操作费用及味精的单耗量，使其具有上马快、收效大的特点。（3）设计考虑到味精厂此后的发展趋势（如增长品种、扩大产量等），在建筑和平面布置上及设备选取上，都留有适当的余地，同时又不致于导致现有设备、场地的太大浪费。（4）设计考虑到工人劳动条件的改善及劳动强度的减少，采用了一些新工艺、新设备，同时又保证味精质量。（5）考虑到味精厂的环境，进行了污水解决、废酵母等综合运用，不仅改善了环境污染，同时增长工厂的收入。（6）设计采用部分自动化仪表控制，使本厂在机械化、自动化水平上与国外先进水平差距缩短了。2.5设计的依据依据国家和地方政府的经济计划，综合国内、国际市场情况，本地原料、水源、水质、能源供应及交通运送状况的调查与研究，依据自然状况、查阅大量相关资料，遵从设计的题目规定，用学过的理论知识与实践知识相结合，进行此题目的设计工作。2.6厂址选择从技术观点出发厂址的选择应遵循下列原则进行：（1）厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利的地区，并在贮运、机修、公用工程和生活设施等方面具有良好协作条件的地区；（2）厂址应靠近水量充足和水质优良的水源；（3）厂址应有便利的交通条件。在有条件的地方，要优先考虑水运。对于超重、超大或超长设备的工厂，应当注意沿途是否具有运送条件；（4）选厂应注意节约用地，不占或少占耕地。厂区的面积、形状或其他条件应满足工艺流程合理布置的需要。厂区适当留有余地；（5）选厂应注意本地自然环境条件，并对工厂投产后对环境也许导致的影响作出预评价。工厂的生产区和居民区的建设地点应同时选定；（6）厂址应避离低于洪水位或在采用措施后仍不能保证不受水淹的地段；厂址的自然地形应有助于厂房和管线的布置、交通联系和场地排水。拟建年产8万吨味精工厂。布置方案：按功能区分为厂前办公区、生产装置区、生产辅助区、热能动力区、净水解决区、污水解决区、原料仓储区、成品罐装区、铁路发运区等，厂区主干道、次干道。（1）选址地点：内蒙古省通辽市（2）选择依据：交通便利、空气清洁、无污染。（地点：方位。场地：面积外姓及潜藏技术经济性）①自然条件a.地理位置：通辽市位于内蒙古自治区东部，地处北纬42°15′～45°41′、东经119°15′～123°43′之间，总面积59535平方公里，南北长约418公里，东西宽约370公里。东靠吉林省、西接赤峰市、南依辽宁省、西北和北边分别与锡盟、兴安盟为邻，属东北和华北地区的交汇处。b.地貌、土壤和气候：地形地貌：通辽市地处松辽平原西端，属于蒙古高原递降到低山丘陵和倾斜冲击平原地带。北部山区属大兴安岭余脉，面积19349平方公里，占全市总面积的32.5%，海拔高度1000～1400m。中部属西辽河、新开河、教来河冲击平原，面积12502平方公里，占全市总面积的21.0%，平原区由西向东逐渐倾斜，海拔由320m降到90m。南部和西部属于辽西山区的边沿地带，由浅山、丘陵、沟壑、沙沼构成，面积27684平方公里，占46.5%，海拔400～600m气候特性：通辽市属温带大陆性气候。春季干旱多风；夏季短促温热，降水集中；秋季凉爽；冬季干冷。大部分地区无霜期为90～150d。年降雨量350～450mm。风能丰富、风能有效时数（3～20m／s）为5000至6000h。年有效风功率密度为100至150w／m2。②技术经济条件a.原料供应与销售：通辽市土质肥沃、水草丰美。既是国家重要商品粮基地，也是国家重要的畜牧业生产基地，被誉为"黄牛之乡"。现有耕地面积91.4万公倾、盛产玉米、小麦、水稻、大豆及小杂粮等、粮食总产量稳定在35亿公斤以上。境内草原面积327.4万亩，牲畜存栏头数达成712.5万头只，特别是西门塔尔牛、科尔沁牛、中国美利奴细毛羊、科尔沁细毛羊、科尔沁马等畜种享誉国内外。b.交通运送：通辽陆路交通发达，现有六条铁路在境内通过，总里程1000多公里，所辖线路有京通线、通霍线、大郑线、平齐线、通让线、集通线。四通八达的公路网络延伸到市内各乡、镇、苏木，全市现有公路84条，公路里程达4524.36公里，大中桥梁4016m/48座。盟设公路管理处，各旗、县、市设9个公路段，下设144个道班对全市公路实行管养。通辽公路网络初具规模，现有国道4条，区道3条，县道17条。重要运送物资有煤、钢铁、矿建材料、木材、粮食等。通辽共有等级客运站16个，等外简易客运站78个，旅客乘降点1542个，日发班车945班次，营运线路284条，营运里程26900公里，乡、镇(苏木)班车通车率达成96.8%，村(嘎查)班车通车率达成82.1%，并与吉林、辽宁省和区内兴安盟、呼伦贝尔市、锡盟、赤峰市及区外北京、沈阳、天津、大连等地通了班车。通辽设有公路运送管理处，各旗、县、市设有运送管理所，负责执行公路运送的方针政策和本地区公路运送行业管理工作【6】2.7原料来源、规格及标准（1）来源：玉米采购在内蒙古省通辽市周边（2）规格及标准采用玉米淀粉为原料，玉米淀粉质量标准符合GB12309-90，见表2-1。感观规定：白色或微带浅黄色阴影的粉末，具有光泽。具有玉米淀粉固有的特殊气味，无异味。表2-1玉米淀粉质量标准[9]项目指标项目指标水分%（m/m）≤14.0灰分（干基）%（m/m）≤0.15细度%（m/m）≥99.5蛋白质（干基）%（m/m）≤0.50斑点，个/平方厘米≤1.2脂肪（干基）%（m/m）≤0.15酸度≤18.02.8重要辅料的质量标准（1）工业用合成盐酸质量标准符合GB320-93，见表2-2。外观为无色或浅黄色透明液体。表2-2工业用合成盐酸质量标准[9]项目指标项目指标总酸度（以HCl计）≥31.0砷≤0.0001铁≤0.03灼烧残渣含量≤0.08硫酸盐≤0.03氧化物（以Cl计）≤0.005（2）工业硫酸质量标准符合GB634-89，见表2-3。表2-3工业硫酸质量标准[9]项目指标项目指标硫酸含量%>98砷含量%<0.005灼烧残渣含量%<0.03透明度㎜>50铁含量%<0.01色度ml<2.0（3）纯碱质量标准符合GB210-89，见表2-4。外观：白色粉状结晶表2-4纯碱质量标准[9]项目指标项目指标总碱量换算成碳酸钠含量%>98 铁含量换算成三氧化二铁含量% <0.020水不溶含量% <0.20 硫酸钠含量%<0.10氯化钠%<1.2 灼烧含量%<0.7（4）液氨的质量标准符合GB536-88，见表2-5。外观：无色液体表2-5液氨质量标准[9]项目指标项目指标氨含量%>99.8残留物含量%<0.20（5）食用盐质量标准符合GB5461-85，见表2-6。外观：色白，无可见的外来杂物，味咸，无苦味，无异味。（6）α-淀粉酶制剂质量标准符合GB8275-87，见表2-7。外观：粉状，不结块（7）糖化酶质量标准符合GB8276-87，见表2-8。外观：固体时粉状无结块，液体时黄褐色，允许有少量凝集物。表2-6食用盐质量标准[9]项目指标项目指标粒度所有通过0.84㎜筛钡mg/kg≤15白度，度65氟mg/kg≤5（湿基）氯化钠%≥97 铅mg/kg≤1（湿基）水不容度%≤0.70砷mg/kg≤0.5（湿基）水分% ≤0.20碘mg/kg碘盐含碘量20～50表2-7α-淀粉酶制剂质量标准[9]项目指标项目指标酶活力u/g5000，6000，8000，10000铅%≤0.00110ppm水分%≤80砷%≤0.00033ppm细度（通过40目网筛）≥80黄曲霉素%≤0.0000005酶活力保存率%≥85大肠菌群个/100g≤30重金属%≤0.00440ppm沙门氏菌不得检出表2-8糖化酶质量标准[9]项目指标项目指标酶活力u/g3000～4000（固体）20230～80000（液体）铅%≤0.00110ppm水分%≤80（固体）砷%≤0.00033ppm细度（通过40目网筛）≥80（固体）黄曲霉素%≤0.0000005酶活力保存率%不低于80大肠菌群个/100g≤30重金属%≤0.00440ppm沙门氏菌不得检出2.9水的质量标准（外观、理化指标及规定）在味精厂里水的重要用途是：工艺过程用水，锅炉用水和各种洗涤用水。工艺用水规定符合饮用水标准。水的硬度不应超过7毫克当量/L，即中档硬度的水。不符合规定的水要通过必要的解决才干应用[10]。硬度过高的水不能用于味精生产，由于所有的味精生产工艺过程都是在弱酸性的条件下进行的（pH4.5～5.5）.冷却用水硬度也不能过高，否则容易引起设备和管道表面结垢，影响冷却效果。锅炉用水应符合锅炉用水标准，硬度超标一定要进行软化解决。生活饮用水水质标准见表2-9。水的硬度一般用1。d=10mgCaO/L或7.19mgMgO/L表达，即1L水中含10mgCaO/L或7.19mgMgO/L为1°d（德国标准），按此标准可将原水按硬度分为如下几类，见表2-10。表2-10水的硬度分类[11]水质类别硬度值碱性离子浓度（mmol/LH2O）较软水0～4.00～1.44软水4.1～8.01.45～2.88中硬水8.1～12.02.89～4.21较硬水12.1～18.04.33～6.48硬水18.1～30.06.49～10.80极硬水≥31.0＞10.812.10成品品种及质量标准99%味精质量符合GB8967-88，我国味精质量标准见表2-11。表2-11我国味精质量标准[11]项目单位指标谷氨酸钠%≥99%比旋光度+24.8—25.3°透光率%≥98PH6.7—7.2砷（As）mg/kg≤0.5重金属（以Pb计）mg/kg≤10铁（Fe）mg/kg≤5锌（Zn）mg/kg≤5外观白色有光泽晶体表2-9生活饮用水水质标准[11]项目标准感官性状和一般化学指标色浑浊度臭和味肉眼可见pH总硬度（以碳酸钙计）铁锰铜锌挥发酚类（以苯酚计）阴离子合成洗涤剂硫酸盐氯化物色度不超过15度并不得呈现其他异色不超过3度，特殊情况不超过5度不得有异臭、异味不得具有6.5～8.5450mg/L0.3mg/L0.1mg/L1.0mg/L1.0mg/L0.002mg/L0.3mg/L250mg/L250mg/L毒理学指标氟化物氰化物砷硒汞镉铬(六价)铅银硝酸盐(以氮计)氯仿*四氯化碳*苯并(a)芘滴滴涕六六六1.0mg/L0.05mg/L0.05mg/L0.01mg/L0.001mg/L0.01mg/L0.05mg/L0.05mg/L0.05mg/L20mg/L60g/L3g/L0.01g/L1g/L5g/L细菌学指标细菌总数总细菌总数游离余氟100个/mL3个/L在与水接触300后应不低于0.3mg/L。集中式给水除出厂水应符合上述规定外,管网末梢水不应低于0.05mg/L。放射性指标总α放射性总β放射性0.1Bq/L1Bq/L2.11重要工艺技术参数重要工艺技术参数见表2-12表2-12重要工艺技术参数[12]序号生产工序参数名称指标1制糖（双酶法）淀粉糖化转化率%992发酵产酸率g/dl10.53发酵糖酸转化率%564谷氨酸提取提取收率%955精制Glu-MSG收率%936发酵操作周期h44～482.12生产工作制度全年生产日320天连续生产。2.13废水解决味精废水作为一种难解决的高浓度有机废水，直接排放严重污染环境，如何对其进行经济有效的解决，是众多味精生产厂家所面临的重要问题。有关科研单位、高校和味精生产公司围绕味精废水的解决工艺和综合运用方法，做了大量的工作，提出了不少解决技术。目前，众多味精废水解决技术大体分为两步，一是提取废水中的谷氨酸菌体单细胞蛋白，通过此步分离菌体，约可除去30%左右的COD，常用物化方法进行解决(如絮凝、离心等方法)；二是提取菌体后废液的解决，使其达成排放标准或解决后用于工厂回用，这也是众多味精废水解决技术所面临的关键问题，常采用生物解决方法(如厌氧发酵、生物膜法等)。下面对味精废水解决技术进行综述。2.13.1物化解决方法物化方法涉及絮凝沉淀、膜分离、离心等方法。在以前，物化解决方法一般局限于味精废水的预解决，如提取谷氨酸菌体。随着水解决技术的进一步发展和工程实践经验的增长，物化解决方法完全可以对味精废水进行彻底的分离解决，并完毕资源化的目的。（1）絮凝沉淀絮凝是一种广泛使用的水解决技术，在给水、废水解决中均发挥着十分重要的作用。影响絮凝效果的因素有絮凝剂(种类和用量)、操作条件(pH值，温度等)以及反映器设计等。味精废水COD含量很高，絮凝沉淀一般作为整个解决流程的前解决单元，用来除去一部分COD，为后续解决(如膜分离、生物解决)减轻负荷。中国轻工业武汉设计院采用絮凝方法对武汉某味精高浓度有机废水进行预解决，在合适的絮凝剂和反映条件下提取菌体蛋白，能去除67.8%的COD和44.8%的SS，为后续生化解决发明了有利的条件。常用的絮凝剂分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两大类，有关科研人员对它们的解决效果进行了较为进一步的研究。①无机絮凝剂无机絮凝剂涉及常见的铁盐、铝盐絮凝剂。深圳大学化学系采用碱式氯化铝、硫酸亚铁、三氯化铁和氢氧化钙等无机絮凝剂对谷氨酸发酵液的絮凝情况进行了研究，结果表白，单纯的无机絮凝剂，即使配合助凝剂，絮凝效果也不抱负，难以满足实际应用的规定。因此，在味精废水解决过程中，无机絮凝剂很少单独使用，一般均作为助凝剂，与有机絮凝剂配合使用。但碱式氯化铝是一种无机大分子，不仅具有高价金属离子的作用，也具有部分有机絮凝剂的立体结构和网捕作用，絮凝效果较好。②有机絮凝剂相关科研部门对有机絮凝剂解决味精废水做了大量工作，一般认为有机絮凝剂对味精废水的絮凝效果较好，但不同种类的絮凝剂对操作条件的规定不同，絮凝效果也有所差别。味精废水属于酸性废水(pH为1.8～3.2)，pH值对有机絮凝剂的絮凝性能影响较大，这也是选择絮凝剂时应当考虑的问题。上海大学环境系采用羧甲基纤维素钠、木质素和聚丙烯酸钠进行絮凝实验，三种絮凝剂在酸性条件下絮凝效果相对较好，但单独使用羧甲基纤维素钠或木质素作为絮凝剂时预解决效果不佳(COD去除率分别为18.4%和23.5%)，在生产实际中几乎没有使用的也许。聚丙烯酸钠的解决效果较好，COD去除率达成了36.0%。味精废水的酸性在于其中具有的高浓度的SO42-(8000～9000mg/L)，采用碱中和或电渗析等方法去除SO42-，均可使味精废水pH值接近中性或偏碱性，从而为某些有机絮凝剂的使用提供合适的pH值。[13]目前，众多有机絮凝剂中较活跃的是壳聚糖。壳聚糖作为絮凝剂已经在许多废水解决领域中得到应用，如渔业废水解决、印染废水脱色以及络合吸附重金属离子等。壳聚糖是甲壳素通过β-(1，4)糖苷键连接而成的一种线性高分子多糖的脱乙酰基产物，无毒无害且不导致二次污染，适合味精废水资源化的规定。壳聚糖在过酸的条件下，主链容易发生水解，生成葡萄糖胺、葡胺糖的衍生物或各种低分子量的多聚糖，球絮体结构松散，很难再吸附络合废水中的有机大分子物质；在过碱的条件下，其氨基电中性，吸附络合能力大大下降。因此，壳聚糖絮凝合适的pH值条件是中性或偏碱性。③絮凝剂的配合使用将有机絮凝剂与无机絮凝剂配合使用，对味精废水的絮凝效果要优于单独使用有机絮凝剂。上海大学环境系的研究表白，聚丙烯酸钠中加入木质素作助凝剂，COD去除率能达成46.8%，比单独使用聚丙烯酸钠提高约10%。而在壳聚糖中加入CaCl2，可明显提高壳聚糖的絮凝活性，在合适的条件下，对味精废水COD去除率可稳定在70%左右。毛美洲等人通过正交实验拟定了壳聚糖和其他助凝剂的合适配比，采用合适的反映条件，对谷氨酸菌体的去除率达98.5%。在实际解决中，应当充足发挥助凝剂的作用，节约重要絮凝剂的用量，这样既提高了解决效果，又节省了解决费用。总之，絮凝作为一种有效的水解决技术，无论在谷氨酸菌体分离，还是除菌后的进一步解决中，都应当发挥重要的作用。应当结识到，实验室的工作应当指导实际工程实践，因此，絮凝反映器的设计也很重要。由絮凝理论可知，在同样的水质、絮凝剂投加量和水流条件下，絮凝结果只与速度梯度G和搅拌时间T有关，只要在实验和生产过程中保持G、GT相同，就必然会在实验和生产中产生同样大小粒度的絮体。因此，反映器的设计与实验条件的控制应当引起足够的重视。（2）膜分离方法膜分离作为一种新型的水解决技术，近几年来在废水解决中发展也不久。超滤、反渗透和电渗析等方法已在多个领域得到应用。膜分离方法有常温操作、能耗低、占地少和操作方便等优点，也符合味精废水资源再生的规定，已逐步在味精废水解决中发挥着越来越重要的作用。①超滤超滤是一种压力推动的膜分离方法，运用超滤从味精发酵液中分离菌体，在国外已有报道。在国内，有关科研人员也进行了研究。韩式荆等人运用超滤法分离味精废水中的菌体，废水中菌体去除率达99%以上；将超滤和萃取工艺相结合，可使废水中COD减少34%，BOD5减少20%。该工艺对日解决25t味精废水进行了长期运营实验，效果良好。南开大学环境科学系将超滤技术和生物解决结合起来，运用超滤来解决生物解决后的废液，截留藻和菌体，避免排放后的二次污染。广州味精厂拟引进国外的超滤解决技术，发酵液经超滤解决，可有助于提高谷氨酸提取率(可达90%以上)，而味精废水经超滤后，菌体去除率达99%以上。郑宗坤等人将超滤和絮凝技术结合起来，运用超滤解决絮凝后的上清液。味精废水经絮凝离心后，COD去除率为83%，再经截留分子量低于104的DDS膜超滤解决，可得到COD为123mg/L、BOD5为42mg/L的清液，[14]接近第二类污染物的排放标准。但是，超滤技术在解决味精废水中也存在膜污染严重的问题，特别在分离谷氨酸菌体时[15]。同时，一次投资大等问题也要在生产实际中予以解决。②反渗透反渗透用于去除大小与溶媒同一数量级的颗粒物，分子量在10～1000范围内。反渗透开始是大规模用于海水脱盐、高纯水的生产，目前，在废水解决中的应用也日趋普遍。也有人采用反渗透膜来解决高浓度废水。但在味精废水解决中，尚无成熟的技术推出。虽然味精废水COD含量较高，但其COD组成有其自身的特点，采用反渗透技术解决，只要选择好合适的预解决方法，解决好膜污染的问题，还是有较好的应用前景的。（3）其它相关解决技术离心分离、吸附方法也常用于味精废水的解决，与其他方法联合使用，提高解决效率。2.13.2生物解决方法生物解决在废水解决的各个领域都有广泛的应用，已经积累了丰富的经验。一般来说，废水的解决常用好氧法来进行，但随着有机废水的大量增长，特别是高浓度废水的增长，厌氧解决方法也更多地被使用，并取得了不少成功的经验。对于味精废水，由于COD含量太高，开始常用厌氧解决，排放前再使用好氧解决，从而达成排放标准。同时，从味精废水资源化的目的出发，人们也探讨了一些综合运用方法(生产饲料酵母)，下面分别加以讨论。（1）发酵废母液生产饲料酵母运用谷氨酸发酵废母液生产饲料酵母，早在20世纪80年代由轻工部食品发酵工业研究所完毕实验研究，并应用于生产。该工艺特别适合于味精生产中采用冷冻提取工艺的谷氨酸发酵废母液。随着味精生产的不断改善，特别是“冷冻等电点-离交提取工艺”的普遍使用，原饲料酵母生产工艺的应用受到一定的限制。但采用新菌种、新设备和新工艺生产饲料酵母，仍得到了较好的效益。运用味精废液生产饲料酵母工艺已经成熟，设备定型，由初期的间歇发酵变为连续发酵，大大提高了生产效率，且节约了能耗，有许多研究所和味精生产公司掌握了该项技术。饲料酵母法目前存在的问题是相应设备投资、运营费用和生产成本居高不下，影响了该技术的推广。同时，生产酵母后的二次废水COD较原母液减少40%左右，但仍然有较高的COD含量，如何进一步解决，也是该工艺需要解决的问题。（2）厌氧生物解决厌氧生物解决的优点在于：能耗低；可回收生物能源(沼气)；每去除单位重量底物产生的微生物(污泥)量少；具有较高的有机物负荷的潜力。缺陷是解决后出水的COD值较高，水力停留时间较长，并产生恶臭。厌氧反映器是厌氧解决中发生生物氧化反映的主体设备，国内外进行了广泛的研究，设计了不少新的厌氧工艺和厌氧反映器。在味精废水解决中，提取菌体蛋白后的废水先进入厌氧反映器(如UBF装置)，出水可再进一步厌氧解决(如UASB)，也可以直接进行好氧解决(如SBR)。上流式厌氧污泥床(UASB)反映器在味精废水解决中，一般用于解决淀粉废水或通过预解决的发酵废液(或离交废液)。它的特点在于上部设立三相分离器，可使厌氧生物污泥自动回沉到下部反映区，因而反映器可维持较高的生物量和较长的污泥停留时间；同时由于三相分离器的作用，反映器中形成粒状污泥，进一步延长了污泥的停留时间。周口味精厂1992年与河南省能源研究所合作建成了117m3UASB厌氧水解决中型示范工程，通过2年多的运营，厌氧污泥充足颗粒化，COD去除率达90%左右，解决淀粉、制糖混合废水出水水质基本达成国家排放标准。之后，他们又继续与河南能源研究所、省能源环保总站合作，于1994年建成了1700m3(4×425m3)UASB厌氧沼气工程。1997年又有两套厌氧解决工程投入运营，厌氧解决废水工程的总容积已达5500m3，取得了很好的运营效果[16]郝晓刚等人采用屠宰废水中培养的颗粒污泥接种启动中温UASB反映器，解决味精-卡那霉素混合废水，将进水COD浓度控制在1000～6000mg/L之间，BOD5∶COD=0.6～0.7，调节进水pH值为7～7.5，反映器能承受较高浓度的硫酸盐、氨氮和氯化物。当HRT为2～3h，容积负荷率可达35～40kgCOD/(m2•d)，COD去除率为75%～80%。（3）好氧生物解决好氧生物解决一般不直接解决发酵废液，只是作为整个解决流程的后续解决手段，使废水最终达成排放标准。目前较常用的有SBR法，有人也采用藻菌共生系统来解决。SBR工艺SBR工艺是一种间歇式的生化解决方法，具有造价低、运营方式灵活、耐冲击负荷和解决效果好等优点。味精废水经厌氧UBF后，COD降至2850mg/L。出水再进行SBR解决，工况的运营顺序为：进水(2L)，搅拌(0.5h)，然后依次曝气(30h)-厌氧(25h)-曝气(35h)-厌氧(30h)-排水(0.5h)。通过SBR的好氧、厌氧、再好氧、再厌氧的运营，出水COD浓度达成了行业排放标准350mg/L以下。周口味精厂在味精废水解决工艺中也采用了SBR工艺。将离子互换柱冲洗水、精制废水、厌氧消化液、浓缩蒸发冷凝水及部分离交尾液经稀释合并进行好氧解决，采用SBR工艺，最终达标排放。莲花集团污水解决厂采用8个SBR池，解决污水量为7450t/d，尺寸为L×B×H=25m×21m×5m。以12h为一个运营周期，其中进水、搅拌1h，曝气8.5h，沉淀1h，排水1h，待机0.5h。藻菌共生系统刘庆余等人对预解决后的味精废水采用藻菌共生系统进行生物解决，效果较好。但此系统的解决效果受预解决的影响较大，进水COD浓度越高，解决效果越差。他们进一步将超滤技术用于截留藻菌共生系统解决液中的藻和菌体，从而避免了二次污染。味精废水综合解决技术探讨对于味精厂发酵废液，如何选择合适的解决技术，组合成一套经济、有效的解决方案，是味精生产厂家所关心的问题。综合解决技术路线应当考虑到味精废水的特点(酸性强、高COD、高BOD、高SO42-、高菌体含量)，同时要经济可行，实现资源化的规定。2.14现状及国内外发展趋势随着人口增长，经济的迅速增长，也导致严重的水污染，很多工业公司，由于建厂初期因各种因素没有实行“三同时”，也由于政策法规不尽完善，以及人们环境意识薄弱，只顾眼前利益及地方经济发展而使水污染治理工作不能跟上经济可连续发展步伐，反过来严重影响人民生活健康及经济发展。（1）生物解决技术，目前世界各国都在进行研究。加拿大EPI在国际上已取得领先地位。最近美国，日本，意大利，新西兰，比利时等国在工业及城市污水解决运用生物滤池的同时，采用加拿大EPI（环保研究所）培养的新型EPICIN及EPIZYM微生物对各种污水进行解决[17]。由于我国目前还没有较好的微生物菌种，生物滤池法技术得不到发展，与国外先进水平相比有很大差距，必须积极赶上去。假如我过通过引进（微生物菌种），培养适应我国国情的新的微生物菌种，使其功能达成或超过上述微生物的效率，则在我国设计新的生物滤池时，就可采用较高的设计负荷指标，减少生物滤池尺寸，节约用地，节省投资及动力消耗。对于已建成的滤池由于排水BOD、COD值的变化，尚未能达标时，也可使用新型微生物使之达标从而节约了改造费用。对一些虽已达标但由于排污量的增长需要扩建的公司亦可通过生物解决强化解决效率满足达标规定，节省扩建费用，因此它的经济效益是比较好的。（2）随着我国国民经济的迅速发展，在各种工业排放的废水中，具有高浓度有机污染物并且浓度高到采用生物化学法难以解决的各种废水日益增多。例如，全国现有味精厂54家，其中生产过程产生的不易生物降解的高浓度有机废水至今未有很好的解决方法。采用先进解决技术可应用于所有味精厂及酒精等轻工行业的废水解决。我国在这类高浓度有机废水的解决方面，合肥工业大学、机械科学研究员环保所、北京英瀚环保设备公司等单位已做了大量的研究工作，此后将进一步加强对各种高浓度有机废水解决的应用研究。在水资源日趋贫乏以及工业废水排放标准规定不断提高的情况下，世界上许多国家已开展了针对具有高浓度有机物的工业废水净化解决新方法的研究，并取得了许多成果，其中一些现已达成了工业应用水平。发达国家已经结识到，味精生产过程所排放的高浓度有机废水很难解决，因而他们从发展中国家进口味精，以保护他们的生态环境。第3章味精生产工艺流程的设计及说明3.1味精的性质、用途及生产方法概述3.1.1性质化学名称：L-谷氨酸钠-水化物；L-α-氨基戊二酸[1，5]单钠一水化物商品名称：味精，味素。因味精起源于小麦，俗称麸酸钠，谷氨酸钠。味精的物理性质（1）性状；味精是五色至白色的状柱或白色的结晶性粉末（2）分子结构式分子式：C5H8NO4Na·H2O结构式：[-OOC-CH2-CH2-CH-COO].Na+·H2ONH3+分子量：187.13（3）结晶系：斜方晶系，柱状八面体。轴角α=β=γ=90度，轴长a≠b≠c。（4）密度：粒子相对密度1.635；视相对密度0.80～0.83（5）旋光性及其比旋光度：因谷氨酸钠分子结构中具有不对称碳原子，因此具有旋光性。分为L型、D型和DL型三种光学异构体。当50%L-Glu.Na+50%D-Glu.Na，发生消旋即为DL-Glu.Na上述三种光学异相体，只有L-Glu.Na具有鲜味。在动植物体中存在的谷氨酸，用蛋白质水解法和发酵法生产的Glu.Na都是L型的。而用化学合成法生产的谷氨酸是等分子的D型和L型混合而成即DL-谷氨酸，旋光性抵消，鲜味约等于同重量的L-Glu.Na一半。L-谷氨酸的比旋光度：[α]D20=+24.8～+25.3度（6）溶解度：味精易溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，难容于纯酒精。（7）pH：7.0（10%水溶液）（8）全氮：7.48%（9）熔点：195℃（在125℃以上易失去结晶水）（10）味精的热稳定性：常温～100℃脱湿；100～120℃安定；120～130℃结晶水放散；130～170℃稳定；170～250℃脱水；240～280℃熔解热分解；280℃炭化。味精的化学性质（1）与酸碱反映与盐酸作用生成谷氨酸盐C5H8O4NNa+HCl C3H9O4N+NaCl +HCl C5H9O4N·HCl与碱作用生成谷氨酸二钠盐C5H8O4NNa+NaOH C5H7O4NNa2+H2O（2）热稳定性在120℃下失去结晶水，在155℃下分子内脱水，225℃以上分解，若其水溶液长时间受热，会引起失火，生成焦谷氨酸钠。保存期限味精必须保存在干燥通风的仓库内，在这条件下商品味精应在下述期限内符合质量标准。味精保存与质量标准见表3-1。表3-1味精保存与质量标准【8】度数听、瓶装塑料袋装备注99度二年一年塑料袋包装内粉状味精成混盐晶体，味精在保存期间允许自然增重1%92度二年一年90度二年一年80度二年一年3.1.2用途味精是一种增鲜味的调料，炒菜、做馅、拌凉菜、做汤等都可用。味精对人体没有直接的营养价值，但它能增长食品的鲜味，引起人们食欲，有助于提高人体对食物的消化率。此外，味精中的重要成分谷氨酸钠还具有治疗慢性肝炎、肝昏迷、神经衰弱、癫痫病、胃酸缺少等病的作用。3.2味精生产工艺流程的拟定味精生产中重要的工序：糖化工序、发酵工序、提取工序、精制工序。3.2.1糖化工序糖化工序工艺流程见图3-1。糖化工序的操作重要分为调浆、液化、糖化和过滤四个环节。（1）调浆过程：将淀粉乳调成15～20°Be，用碳酸钠水溶液调节pH6.4～6.5。氯化钙用量为干淀粉的0.15%～0.3%，再加入适量液化酶即α-淀粉酶，准备液化。（由于液化中使用的液化酶为α-淀粉酶，在pH为6.0～7.0时较稳定，pH过高或过低都会使酶失活，所以工业上一般将pH调到6.4～6.5之间。）水 配料罐 调浆罐淀粉α-淀粉酶 pH6.4～6.5液化一次喷射蒸汽120～125℃，压力0.4Mp维持罐压力0.05～0.1Mpa，5～6min层流罐补加α-淀粉酶 85～90℃30～60min，以碘色反映呈红棕色为液化结束糖化罐糖化酶 pH4.2～4.5，60℃左右，32h杀酶30min，80℃，pH为4.8～5.0过滤滤渣 60℃糖化液发酵工段图3-1糖化工序工艺流程示意图（2）液化过程：一般采用一次蒸汽喷射液化。一般工作蒸汽压力0.4Mpa，喷射温度120～125℃。一次喷射是为将淀粉乳用高温蒸汽瞬间加热、蒸煮。再将喷射糊化后的淀粉乳导入维持罐，使淀粉糊化更彻底。通过层流罐进行液化，由于喷射液化时，高温会是一部分酶失活，所以在淀粉进罐时要补加一部分α-淀粉酶。然后液化液通过130～140℃灭酶5～10min，再通过螺旋板换热器降温后，导入糖化罐。（3）糖化过程：用硫酸调其pH到4.2～4.5，加入适量糖化酶糖化。由于糖化液中具有酶影响以后的发酵过程，所以要升温80℃，调pH至4.8～4.5进行杀酶。（4）过滤过程：将杀酶后的糖化液降温到60℃左右用板框式过滤机进行过滤。3.2.2发酵工序发酵工序工艺流程见图3-2。糖化工段糖化液高空取气玉米浆糖蜜活塞式空气压缩机无机盐配料罐 贮气罐 斜面空气换热器连消塔 一级种子丝网除沫器118～120℃二级种子维持罐118～120℃，13min补糖气液分离器 30～32℃ 螺旋板换热器 pH7.0～7.2空气过滤器（金属微孔薄膜过滤器） PPE消泡剂 32h 尿素 生物素发酵图3-2发酵工序工艺流程示意图发酵工段重要有三个操作过程：培养基的制备、种子的纯培养与扩培、谷氨酸发酵。（1）培养基的制备：将配好的配料通入连消塔（即汽液混合器）进行灭菌，再通入维持罐保温13min，然后通过螺旋板换热器降温，即可通入发酵罐中使用。（2）种子的纯培养与扩培：本厂采用二级种子培养，流程是：斜面菌种→一级种子培养→二级种子培养→发酵罐。谷氨酸生产菌的培养周期为32h左右。前期约为3～5h，此时成为形成期，第4～10h是对数生长期，菌体生长旺盛。二级种子罐内温度一般为33～34℃，pH值为7.0～7.2是最适种子生长条件。（3）发酵过程：先将发酵罐空消灭菌后，将灭菌降温的培养基导入发酵罐，然后进行接种，一般为容积200m3的发酵罐接种110m3左右。菌体生长12h后由于生物素贫乏，开始代谢谷氨酸，20h后，菌体衰老自溶，所以一般发酵时间为10～20h左右。在发酵过程中不断进行通风搅拌，通风可以给菌体提供氧。在罐内温度过高时，可通过罐内的蛇形排管进行连续降温。发酵过程中，假如一次加入的糖过多，则渗透压大，菌体不易放出谷氨酸，所以采用高糖流加法补充碳源。一般高糖流加约30t左右，同时要分批流加液氨，用以保证氮源和适当的调节pH值。发酵结束后即可放罐，将发酵液送到提取工段进行提取。发酵工段中为二级种子罐与发酵罐提供无菌空气的重要设备是过滤罐。工厂通过高空采风将采得的空气通入空气压缩机，再进入空气换热器，压缩空气通过冷却器冷却后，使温度可达饱和点，采用汽液过滤式的分离器进行分离油和水，达成空气进化的目的，再进入过滤罐，进行灭菌解决后，共给所需操作使用。3.2.3提取工序提取工序工艺流程见图3-3。发酵工段发酵液硫酸 制白谷氨酸等电点罐 pH3.0，16～18℃降至6～8℃水分离 低馏分 母液母液H+阳离子互换柱高馏分等电点 后馏分湿谷氨酸湿谷氨酸pH6.05、6液图3-3提取工序工艺流程示意图提取工段的操作重要有：谷氨酸的提取、母液的离交和5、6液的制备。（1）谷氨酸的提取：提取谷氨酸采用了等电点法。在发酵液与高馏分的混合液中加入硫酸调节pH，当pH为4.3～4.5时，溶液中的谷氨酸达成饱和的介稳状态，加入制白谷氨酸晶种开始育晶。当晶种长至一定规格后进行二步中和，pH达成3.0左右，得到充足结晶后即可进行分离（本厂结出的晶体为α型）。（2）5、6液的制备：将结晶后的液体用锥蓝式离心机或卧式离心机进行分离，得到谷氨酸晶体，将谷氨酸晶体装入调配罐，加碱调节使pH达6.0，混合液即得5、6液。（3）母液的离交：将离心分离后的液体（即母液）加入硫酸调节pH为1.5，用泵将其压入树脂柱进行谷氨酸离子互换。用氨水将柱上吸附的谷氨酸洗脱下来，当pH达成1.5～2.0时，收到的为低馏分，pH为2.5～7.0时，收到的为高馏分，当pH为7.0以上时，收到的为尾馏分。由于低馏分和尾馏分具有少量谷氨酸，所以上下一级柱子进行再互换，高馏分即可与发酵液混合进行结晶提取。3.2.4精制工序精制工序工艺流程见图3-4。精制工段重要分为：脱色过程、精制过程、干燥过程。（1）脱色过程：将5、6液加水溶解，用碳酸钠中和，再装入配料罐，加入0.5%～0.6%的活性炭进行脱色搅拌30～40min左右。然后将其通入密压机中进行过滤，密压机压力不超过0.5Mpa，过滤后的液体通过板框式过滤机进行二次过滤后，将液体泵入树脂柱，除去溶液中的铁后，再导入颗粒碳柱进行脱色，将脱色后的溶液泵入原料罐调节pH为6.7～7.0左右，得到脱色液，同时将提取的母液一同脱色。（2）精制过程：将脱色液通入结晶罐，进行蒸发。当溶液蒸发到饱和时，吸入晶种，同时过淋水育晶，当晶种长大到一定规格时，放罐进入助晶槽，搅拌整晶。将整晶后的溶液泵入转鼓离心分离器，即得到湿的味精和母液。母液循环运用。（3）干燥过程：将湿味精送入气流筛板式干燥器中进行干燥，干燥后的味精装袋包装。提取工段谷氨酸碳酸钠活性炭谷氨酸中和脱色过滤废炭过滤液脱铁（加硫化钠）炭柱脱色蒸发结晶压力1～2个65～70℃分离味精母液湿味精 次品味精粉碎干燥包装 筛选粉体味精 包装晶体味精图3-4精制工序工艺流程示意图第4章味精生产过程中的物料和热量衡算4.1物料衡算物料衡算是根据质量守恒定律而建立起来的。物料衡算是进入系统的所有物料重量等于离开该系统的所有物料重量，即：ΣF=ΣD+W其中，F-进入系统物料量（㎏）D-离开系统的物料量（㎏）W-损失的物料量（㎏）4.1.1生产过程的总物料衡算生产能力以年产商品味精80000t，折算为100%味精79200t/a，日产商品味精：80000/320=250t/d，日产100%的MSG为：79200/320=247.5t/d总物料衡算（1）1000㎏纯淀粉理论上产100%MSG量：1000×1.11×81.7%×1.272=1153.5㎏其中：1.11为淀粉水解产生葡萄糖的理论得率。81.7%为葡萄糖转化为谷氨酸的理论得率。1.272为谷氨酸转化为味精的理论得率。（2）1000㎏工业淀粉实际产1000×1.11×99%×56%×93%×95%×1.272=691.6㎏（3）1000㎏工业淀粉（含量86%的玉米淀粉）产100%MSG量：691.6×86%=594.8㎏（4）淀粉单耗①1t100%MSG消耗纯淀粉量：1000/691.6=1.446t②1t100%MSG实际消耗工业淀粉量：1000/594.8=1.681t③1t100%MSG理论上消耗纯淀粉量：1000/1153.5=0.8669t④1t100%MSG理论上消耗工业淀粉量：0.8669/86%=1.008t（5）总收率：实际产量（㎏）/理论产量（㎏）×100%=691.6/1153.5×100%=59.95%（6）淀粉运用率：1.008/1.681×100%=59.96%（7）生产过程总损失：100%-59.96%=40.04%物料在生产过程中损失的因素：①糖化转化率稍低。②发酵过程中部分糖消耗与长菌体及呼吸代谢，残糖高，灭菌损失，产生其他