年产一万吨味精发酵工厂设计讲课教案
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年产一万吨味精发酵工厂设计
摘要:味精是一种家常调味品,它采用面筋或淀粉用微生物发酵的方法制成。别名又叫:味素、味粉、谷氨酸钠。味精又称味素,是调味料的一种,主要成分为谷氨酸钠。
一.设计的任务及主要设计内容
1.生产工艺阶段
味精生产全过程可划分为四个工艺阶段:(1).原料的预处理及淀粉水解糖的制备(2).种子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
2.设计内容
主要设计内容包括(1).工艺流程设计(2).物料衡算(3).设备的设计与选型(4).车间布置设计及物料管道设计
二.工艺流程设计
三.物料衡算 1.计算指标
主要技术指标见下表
(1)主要原材料质量指标 淀粉原料的淀粉含量为80%。含水14% (2)二级种子培养基(g/L ):水解糖50m ,糖蜜20,磷酸二铵钾1.0,硫酸镁0.6,玉米浆8,泡敌0.6,生物素0.02mg ,硫酸锰2mg/L ,硫酸亚铁2mg/L 。 (3)发酵初始培养基(g/L ):水解糖150,糖蜜4,硫酸镁0.6,氯化钾
0.8,磷酸0.2,生物素2μg ,泡敌1.0,接种量为8%。
2.物料衡算
首先计算生产1000Kg 纯度为100%的味精需耗用的原材料及其他物料量。 (1)设发酵初糖和流加高浓糖最终发酵液总糖浓度为220kg/m ³,则发酵液量为:
31 6.55m 122%
99.8%95%60%2201000
v =⨯⨯⨯⨯=
(2)发酵液配置需水解糖量 以纯糖计算:)(1441220m 11kg V ==
(3)二级种液量)(312m 0.5248%v v ==
(4)二级种子培养液所需水解糖总量)(kg 26.250v m 22== (5)生产1000kg 味精需水解糖总量)(kg 1467.2m m m 21=+=
(6)耗用淀粉原料量
理论上,100kg 淀粉转化生成葡萄糖量为111kg ,故耗用淀粉量为:
)
(淀粉kg 1529.9111%
108%80%1467.2
m =⨯⨯= (7)液氨耗用量 发酵过程用液氨调pH 和补充氮源,耗用260-280kg ;此外,提取过程耗用160-170kg ,合计每吨味精消耗420-450kg 。
(8)甘蔗糖蜜耗用量
二级种液耗用糖蜜量为:)(kg 10.4820v 2= 发酵培养基耗糖蜜量为:)(kg 26.24v 1=
合计耗糖蜜36.68kg
(9)氯化钾耗量)(24.58.0m 1k cl kg v ==
(10)磷酸镁用量)(kg 0.5241.0V m 23==
(11)硫酸镁用量)()(kg 4.24v v 0.621=+
(12)消泡剂(泡敌)耗用量)(kg 6.551.0V 1= (13)玉米浆耗用量(8g/L ))(kg 4.198V m 24== (14)生物素耗用量)(g 0.02360.002V 0.02V m 125=+= (15)硫酸锰耗用量)(g 1.0480.002V m 26== (16)硫酸亚铁耗用量)(g 1.0480.002V m 27==
(17)磷酸耗用量)(kg 1.310.2V m 15==
(18)谷氨酸(麸酸)量
发酵液谷氨酸含量为:862.90.2%-160%
m 1=⨯)( 实际生产的谷氨酸(提取率95%)为:)(kg 819.895%862.9=⨯
3.10000t/a 味精发酵车间物料衡算表
四.设备的设计与选型 1. 发酵罐选型
本次设计选用涡轮搅拌通风发酵罐。这种发酵罐历史悠久,资料齐全,在比拟放大方面积累了较丰富的成功经验,成功率高。性能优良的机械通风搅拌罐需满足以下要求:
(1)发酵罐具有适宜的径高比,高度与直径比一般为2.5-4倍,罐身越长,氧利用率越高。
(2)发酵罐能承受一定压力,搅拌器的轴封严密,尽量减少泄漏。 (3)发酵罐的搅拌通风装置能使汽液充分混合,提高溶解氧。 (4)发酵罐具有足够的冷却面积,尽量减少死角,使得灭菌彻底。
2. 生产能力数量和容积的确定
(1)发酵罐容积的确定:随着科学技术的发展,生产发酵罐的专业厂家越来越多。现在有的发酵罐容量系列如5,10,20,50,60,75,100,120,150,200,250,500,550,600,780m ³等。
(2)生产能力的计算:每吨99%的味精需要
)(3m 6.55122%
99.8%95%60%2201000
v =⨯⨯⨯⨯=生产10000t/a 味精为
)(34
m 106.55⨯每年工作300天,每天需糖液体积:)(糖3m 218300
65500v ==
若取发酵罐的填充系数φ=70%,则每天需要发酵罐总容量为:
311.4370%
218
v v 0==
=
ϕ
糖
根据生产的规模和实用性选择120m ³的六万叶机械搅拌通风发酵罐。
(3)现选择120m ³的六万叶机械搅拌通风发酵罐,每天需要120m ³发酵罐个数为:(个)3
120
311.43
N 0==
。共需发酵罐数:(个)总62412048311.4324v v N 01=⨯⨯=⋅=τ 每天应有3个发酵罐出料,每年工作300天,实际产量验算:
)
(t 115416.55
300
370%120=⨯⨯⨯ 设备富裕量为15%1000010000-11541=÷)(,能满足生产要求。
3. 接管设计
(1)接管的长度h 设计:各接管长度h 根据直径大小和有无保温层,一般取100-200mm 。
(2)接管直径的确定
按排料管计算:该罐的实际装醪量96m ³,设4小时之内排空,则物料体积
流量:)
(/s m 0.00674
360096
q 3v =⨯= 发酵醪流速区v=0.5m/s,则排料管截面积2v 0.0134m 0.5
0.0067V q A ===
物,20.785A d =物,管径)(0.13070.785
0.0134
d m ==
,取无缝管 4.5159⨯,管内径130.7mm 150mm 24.5-159d 〉=⨯=内,认为合适
排料时间复核: 物流量3
0.0067m
Q =,物料流速0.5m/s v =,管道截面积
220.0177m 0.150.785A =⨯=,在相同的流速下,流过物料因管径较原来计算结果
大,则相应流速比为:0.1890.50.0177
0.0067
A Q P v =⨯==倍,排料时间为:)
(h 0.7560.1894t =⨯=. (3)支座选用裙式支座