年产3万吨谷氨酸钠糖化工段毕业设计(编辑修改稿)

年产3万吨谷氨酸钠糖化工段毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

....................................... 27 热量衡算汇总 ...................................................................................................... 27 第四章 糖化工段设备选型 ............................................................................................... 28 糖化设备 .............................................................................................................. 28 调浆罐 ....................................................................................................... 28 储浆罐 ....................................................................................................... 29 连续液化喷射器 ....................................................................................... 29 维持罐 ....................................................................................................... 29 层流罐 ....................................................................................................... 30 糖化罐 ....................................................................................................... 30 储糖罐 ....................................................................................................... 31 过滤设备 .............................................................................................................. 31 板框过滤机 ............................................................................................... 31 换热设备 .............................................................................................................. 32 板式换热器 ............................................................................................... 32 泵 .......................................................................................................................... 33 泵Ⅰ ........................................................................................................... 33 泵Ⅱ ........................................................................................................... 34 泵Ⅲ ........................................................................................................... 34 泵Ⅳ ........................................................................................................... 35 泵Ⅴ ........................................................................................................... 36 设备选型汇总 ...................................................................................................... 37 结 论 ................................................................................................................................. 38 参考文献 ............................................................................................................................. 39 本科毕业设计说明书 1 引 言 味精又称谷氨酸一钠，其基本成分为 L谷氨酸，具有强烈的肉类鲜味。 将 其添加在食品中可使食品风味增强，鲜味增加，故被广泛使用。 味精在胃酸作用下生成的谷氨酸，被人体吸收后，参与人体内许多代谢反应，并与其他氨基酸一起共同构成人体的组织蛋白。 谷氨酸能用来预防和治疗肝昏迷，还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功效 [1]。 我国的味精生产始于 1923 年，上海天厨味精厂最先用水解法生产。 1932 年沈阳开始用脱脂豆粉水解生产味精。 我国从 1958 年开始谷氨酸生产筛选及其发酵机理的基础性研究， 1964 年首先在上海进行工业化试生产。 目前国内味精生产已全部用发酵法。 所以， 今后菌种，工艺技术和生 产规模方面还需加大改革力度，使生产水平再上一个新台阶。 目前，企业生产味精都是以发酵法生产，但每生产 1吨味精要排放 20～ 25 吨母液，其属于高浓度有机酸性废水，需对母液进行回收，发展高效提取工艺，提高谷氨酸提取率和降低工艺用水，减少废水排放量，实现味精的清洁生产，在发展工业经济的同时走上可持续发展的文明道路，这样，我国的味精工业不但真正收到经济效益和环境效益的共同丰收，而且也会减轻政府对行业的管理负担，形成多种因素和谐统一，走上良性运行可持续发展的健康道路。 本科毕业设计说明书 2 第一章 生产工艺 味精简介 学名： L谷氨酸单钠盐 水化合物 商品名：味精、味素、谷氨酸钠，因味精起源于小麦，俗称麸酸钠 英文名： Monosodium LGlutamate，简写 MSG 结构式： HOOCCH2CH2CHCOONaH2O ︱ NH2 分子式： NaC5H8O4NH2O， 分子量： 味精于 1909 年被日本味之素（味の素）公司所发现并申请专利。 纯的味精外观为一种白色晶体状粉 末。 当味精溶于水（或唾液）时，它会迅速电离为自由的钠离子和谷氨酸盐离子（谷氨酸盐离子是谷氨酸的阴离子，谷氨酸则是一种天然氨基酸）。 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 ％ 的谷氨酸钠生成焦谷氨酸钠，对人体影响甚微。 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。 所以要适当使用和存放。 味精不仅应用于食品行业，还被广泛应用于医药、工业、农业等方面。 味精 2020年的全球市场约为 170 万吨，预计 2020 年将增长到 210 万吨。 我国是味精生产 大国，2020 年中国味精产量 万吨，占世界 53%， 2020 年产量 136 万吨，居世界第一 [2]。 味精曾一度被怀疑是不可安全食用的增鲜调味品 [3]。 1973 年 FAO/WHO 食品添加剂专家联合组织一度规定，味精的 ADI 值 0mg~120mg，即摄入量每天每千克人体体重不得超过 120mg。 但国际上许多权威机构都做过味精的各种毒理试验，到目前为止，还未发现味精在正常使用范围内对人体有任何危害的依据，即证明食用味精是安全的。 [4] 设计方案的确定 糖化方法的选择论证 糖化工段主要有酸解法、 酶酸法、双酶法这三种方法。 酸解法是传统的制糖方法，它是利用无机酸为催化剂，在高温高压条件下，将淀粉转化为葡萄糖。 酶酸法是将淀粉乳先用 α淀粉酶液化，然后用酸水解成葡萄糖。 双酶法是通过淀粉酶液化和糖化本科毕业设计说明书 3 酶糖化将淀粉转化为葡萄糖。 三种糖化工艺，各有其优缺点。 从糖液质量、收得率、耗能以及对粗淀粉原料的适应情况看， 双酶 法最佳、 酶 酸法次之、酸 解 法最差。 但 双酶 法生产周期长，糖化设备较庞大。 从糖浆的黏度来看， 双 酶法最低、酸 解 法最高。 双酶法制糖工艺可根据升温方式的不同分为升温液化法、喷射液化法。 喷射液化法又依所用加热设备的不 同分为一次喷射液化法和二次喷射液化法。 一次喷射液化法由于能耗低，设备少，糖液质量好而获得广泛的应用 [5]。 所以本次设计采用一次喷射双酶法。 液化工艺条件的论证 α淀粉酶能能水解淀粉及其产物内部的 α1， 4 糖苷键，不能水解 α1， 6 糖苷键，但能越过 α1， 6 糖苷键继续水解 α1， 4 糖苷键，而将 α1， 6 糖苷键留在水解产物中。 （ 1）淀粉液化条件 淀粉是以颗粒状态存在的，具有一定的结晶性结构，不容易与酶充分反应 ,如淀粉酶水解淀粉颗粒和水解糊化淀粉的比例为 1﹕ 20200。 因此必须先加热淀粉乳，使淀 粉颗粒吸水膨胀，使原来排列整齐的淀粉层结晶结构被破坏，变成错综复杂的网状结构。 这种网状会随温度的升高而断裂，加之淀粉酶的水解作用，淀粉链结构很快被水解为糊精和低聚糖分子，这些分子的葡萄糖单位末端具有还原性，便于糖化酶的作用。 由于不同原料来源的淀粉颗粒结构不同，液化程度也不同，薯类淀粉比谷类淀粉易液化。 淀粉酶的液化能力与温度和 pH 值有直接关系。 每种酶都有最适的作用温度和 pH值范围，而且 pH 和温度是互相依赖的，一定温度下有较适宜的 pH 值。 在 37℃时，酶活力在 pH 值 ～ 范围内较高，在 pH 值 时最 高，过酸过碱都会降低酶的活性。 α淀粉酶一般在 pH 值 ～ 较稳定。 酶活力的稳定性还与保护剂有关，生产中可通过调节加入的 CaCl2的浓度，提高酶活力的稳定性。 一般控制钙离子浓度 / L。 钠离子对酶活力稳定性也有作用，其适量浓度为 / L 左右。 现在研究发现当物料 pH 大于 后，在最终糖液中即有可能生成麦芽酮糖。 研究还发现，随着液化 pH 的不断升高，麦芽酮糖的含量也在同步增长。 在液化 pH 低于 时，即可避免在糖化过程中产生麦芽酮糖。 工业生产上，为了加速淀粉液化速度 ，多采用较高温度液化，例如 85～ 90℃或者本科毕业设计说明书 4 更高温度，以保证糊化完全加速酶反应速度。 但是温度升高时，酶活力损失加快。 因此，在工业上加入 Ca2+或 Na+,使酶活力稳定性提高。 （ 2）液化程度的控制 淀粉经液化后，分子量逐渐减少，黏度下降，流动性增强，给糖化酶的作用提供了条件。 但是，如果让液化继续下去，虽然最终水解物也是葡萄糖和麦芽糖等，但这样所得糖液葡萄糖 DE 值低；而且淀粉的液化是在较高温度下进行的，液化时间加长，一部分已经液化的淀粉又会重新结合成硬束状态，使糖化酶难以作用，影响葡萄糖的产率，因此必须控制液化进 行程度。 淀粉液化的目的是为了给糖化酶的作用创造条件，而糖化酶水解糊精及低聚糖等分子时，需先与底物分子生成络合结构。 这就要求被作用的底物分子有一定的大小范围，才有利于糖化酶生成这种结构，底物分子过大或过小都会妨碍酶的结合和水解速度。 根据发酵工厂的生产经验，在正常液化条件下，控制淀粉水解程度在葡萄糖值为 10～ 20 之间为好（即此时保持较多量的糊精及低聚糖，较少量的葡萄糖）。 而且，液化温度较低时，液化程度可偏高些，这样经糖化酶糖化后糖化液的 DE 值较高。 淀粉酶液化。