8万吨每年味精厂发酵工艺设计

8万吨每年味精厂发酵工艺设计内容摘要：

解，用碳酸钠或氢氧化钠中和，经脱水，除铁、钙、镁等离子，再经蒸发浓缩、结晶、分离、干燥、筛选等单元操作，得到高纯度的晶体粉末或粉末味精。 这个生产过程称为“ 制造 味精”，精制得到的味精称为“散味精”。 谷氨酸制造味精生产工艺流程如图 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。 也有的厂家使用唐 山 学 院 毕 业 设 计 10 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更好些。 图 5 精生产工艺流程 图 4 工艺计算 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全部物料重量等于离开该系统的全部物料重量 ，即 ： ∑ F=∑ D+W 式中 F—— 进入系统的物料量（ kg） D—— 离开系统的物料量（ kg） 湿味精 味精母液 筛选 包装 晶体味精 粉碎 包装 粉体味精 混盐 报装 含盐味精 谷氨酸中和 谷氨酸中和 脱色除铁 浓缩结晶 分离 干燥 次品味精 食盐 谷氨酸 水 纯碱 唐 山 学 院 毕 业 设 计 11 W—— 损失的物料量（ kg） 生产过程总物料衡算 生产能力 以年产商品 MSG10000t 为实例。 折算为 100%MSG9900t/a 日产商品 MSG： 10000/320=（ t/d） 日产 100%MSG： 9900/320=（ t/d） 总物料衡算 （ 1） 1000kg 纯淀粉理论上产 100%MSG 量： 1000 % =（ kg） （ 2） 1000kg 纯淀粉实际上产 100%MSG 量： 1000 98% 50% 86% 92% =（ kg） （ 3） 1000kg 工业淀粉（含 86%的玉米淀粉）产 100%MSG 量： 86%=（ kg） （ 4）淀粉单耗 1） 1t100%MSG 消耗纯淀粉量： 1000/=（ t） 2） 1t100%MSG 实际消耗工业淀粉量： 1000/=（ t） 3） 1t100%MSG 理论上消耗纯淀粉量： 1000/=（ t） 4） 1t100%MSG 理论上消耗工业淀粉量： （ t） （ 5）总收率计算 实际产量（ kg） /理论产量（ kg） 100%= 100%=% （ 6）淀粉利用率： 100%=% （ 7）生产过程总损失： 100%－ %=% 物料在生产过程中损失原因： a 糖化转化率低。 b发酵过程中部分糖消耗于长菌体及呼吸代谢；残糖高；灭菌损失；产生其他产物。 c提取收率低母液中 Glu 含量高。 d精制加工过程损耗及生产焦谷氨酸钠等。 唐 山 学 院 毕 业 设 计 12 （ 8）原料及中间计算： 1）淀粉用量： =（ t/d） 2）糖化液量： 纯糖 86% 98%=（ t/d）折算为 24%的糖液： （ t/d） 3)发酵液量： 纯 Glu 量： 50%=（ t/d）；折算为 8g/dl 的发酵液。 =(t)( 为发酵液的相对密度 ) 4）提取 Glu 量： 纯 Glu 量 86%=（ t/d）；折算为 90%的 Glu 量： /90%=（ t/d） 5） Glu 废母液量（采用等 电点 离子回收法，以排 出 废母液含 /dl 计算）： （ － ） /%=（ m3/d） 总物料衡算结果 由上述生产 10000t 味精厂全厂的物料衡算结果，可求得 80000t/a 味精厂全厂的物料平衡衡算结果。 工业原料，淀粉含量 86%。 具体计算结果如表 1 表 1 总物料衡算结果 物料名称 生产 1t 味精（ 99%）的物料量 生产 80000t味精（ 99%）的物料量 每日物料量 工业原 料（ t） 5256800 糖液（ t） 20503200 谷氨酸（ 90%）（ t） 2351200 MSG(100%)（ t） 2475200 7735 排除含 %谷氨酸废母液（ m3） 49178400 谷氨酸发酵车间物料衡算 谷氨酸发酵工艺流程图 唐 山 学 院 毕 业 设 计 13 谷氨酸发酵采用淀粉原料，双酶法糖化，中糖发酵，一次等电点提取工艺，其工艺流程示意图如图 6所示 图 6 谷氨酸发酵工艺流程示意图 ． 2 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 ［ 3］ ，选用 主 要指标如表 2 （ 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 ，磷酸氢二钾 ，硫酸镁 ，玉米浆 5～ 10，泡敌 ，硫酸镁 ，硫酸亚铁。 （ 4）发酵培养基（ g/L） 水解糖 150，糖蜜 4，硫酸镁 ，氯化钾 ，磷酸氢二钠 ，硫酸亚铁 ，硫酸锰 ，尿素（总尿） 40，泡敌 ，植物油。 （ 5）接种量为 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。 水解糖 预热器 连消塔 维持罐 冷却器 空气 压缩机 过滤除菌 灭菌培养基 无菌空气 成熟发酵液 发酵罐 灭菌 灭菌 尿素 消泡剂 等电点罐 分离机 谷氨酸 母液 唐 山 学 院 毕 业 设 计 14 表 2 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 80000（味精） 生产方法 中糖发酵，一次等电点提取 年生产天数 d/a 320 产品日产量 t/a 250 产品质量 纯度 % 99 倒灌率 % 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 （ 1）发酵液量 V1   31 %112%99%80%481501 0 0 0mV  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， )(234915011 kgVG  （ 3）二级种液量 V2  312 3 1 %2 mVV  式中 2%—— 接种量 （ 4）二级种子培养液所需水解糖量 G2  322 mVG  式中 25—— 二级种液含糖量（ kg/m3） 唐 山 学 院 毕 业 设 计 15 （ 5）生产 1000kg 味精需水解糖总量 G 为：  kgGGG 3 5 621  （ 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：    7 9 3 %1 1 1%95% 3 5 6 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 V3  kgVV 23  式中 为尿素含量（ kg/m3） 发酵培养基耗尿素为 V4  kgVV 2 640 14  故共耗尿素量为 （ 8）甘蔗糖蜜耗用量 二级种液耗用糖蜜量 V5  kgVV 25  发酵培养基耗糖蜜量 V6  kgVV 16  合计耗 糖蜜 （ 9）氯化钾耗量 GKCl  kgVG KCl 1 （ 10）磷酸氢二钠（ Na2HPO4 7H2O）耗量 G3  kgVG 13  （ 11）硫酸镁（ MgSO4 7H2O）用量 G4    kgVVG 214  （ 12）消泡剂（泡敌）耗用量 G5  kgVG 15  （ 13）植物油耗用量 G6  kgVG 16  唐 山 学 院 毕 业 设 计 16 （ 14）谷氨酸（麸酸）量 发酵液谷氨酸含量为：    kgG 1 1 6%11%481  实际生产的谷氨酸（提取率 80%）为：  kg8 9 3% 1 1 6  80000t/a 味精厂发酵车间的物料衡算结果 由上述生产 1000kg 味精（ 99%纯度）的物料衡算结果，可求得 80000t/a 味精厂 发酵车间的物料平衡计算。 具体计算结果如表 3 发酵车间无菌空气用量衡算 谷氨酸发酵无菌空气平衡示意图如图 7 所示 图 7 谷氨酸发酵无菌空气 平衡示意图 谷氨酸发酵工艺技术指标及基础数据 80000t/a 味精发酵工艺技术指标物料平衡计算结果详见 根据表 2和表 3给出的基础数据及物料衡算结果，列出与空气消耗有关的基本数据有：生产 1t 味精的 发酵液量为 （ m3） 二级种液： （ m3） 发酵时间： 34h 发酵周期（含清洗、灭菌等）： 48h 发酵罐公称容积： 200（ m3）（ 50 个） 空气 压缩 过滤除菌 种子罐 发酵罐 灭菌培养 成熟发酵醪 送提取 灭菌消泡剂 灭菌尿素 唐 山 学 院 毕 业 设 计 17 发酵罐装料系数： 70% 表 3 80000t/a 味精厂发酵车间的物料衡算 发酵过程无菌空气用量计算 发酵车间无菌空气消耗主要用于谷氨酸发酵过程通风供氧， 其次为种子培养的通气以及培养基的压料输送也需要压缩空气。 此外，因设备和管路、管件等的消毒吹干以及其他损耗构成无菌空气的消耗用量。 物料名称 生产 1t 味精（ 99%）的物料量 80000t/a 味精生产的物料量 每日物料量 发酵液（ m3） 105 783 二级种液（ m3） 4695 发酵水解用糖（ kg） 2349 107 105 二级种培养用糖（ kg） 105 水解糖总量（ kg） 107 105 淀粉 (kg) 107 105 尿素（或液氨） 106 104 糖蜜（ kg） 106 3495 氯化钾（ kg） 105 磷酸氢二钠（ kg） 104 硫酸镁（ kg） 105 479 泡敌（ kg） 105 470 植物油（ kg） 105 1175 唐 山 学 院 毕 业 设 计 18 200 m3规模的通气搅拌发酵罐的通气速率 vvm=～ 取低限，如通风量变大， Pg 会小，为安全。 现取 进行计算。 单罐发酵过程空气用量（常压空气） V=200 70% 60=924（ m3/h） 单罐年用气量 Va=V 34 =290=9110640 （ m3） 式中 290—— 每年单罐发酵批次 二级种培养是在种子罐中进行的，可以根据接种量、通气速率、培养时间等进行计算。 但通常的设计习惯，是把种子用气、培养基压送及管路损失 等算作一次，一般取这些取这些无菌空气消耗量之和约等于发酵过程空气耗量的 25%。 故这项无菌空气耗量为： V、 =25%V=231（ m3/h） 每年用气量为： V、 a=25%Va 50=25% 9110640 50=113883000（ m3/h） 式中 50—— 发酵罐的个数 Vmax=50（ V+ V、 ） =50（ 924+231） =57900（ m3/h） Vt=50 290（ V+ V、 ） 34= 108（ m3） 发酵车间无菌空气单耗 根据设计，实 际味精年产量为： G=230 50/（ 99% 2） 320=（ t/a） 故发酵车间无菌空气单耗为： Vo=Vt/G=6873（ m3/t） 无菌空气衡算表 根据以上计算。