味精工厂发酵车间的物料衡算
发酵工厂设计 第五章 工艺计算
• 生物合成热为：
Q=Gq q：单位耗糖所产生的热量（kJ/kg）
• 搅拌热为：Q=3600×0.92P
P：搅拌功率（kW）
• 设备向环境散热：
Q=FαT（tw-ta）τ 一般根据经验公式计算；
写出公式过程中的注意事项：
• 示意图要绘好，不要遗漏其他形式转化过
15.58×150=2337（kg）
二级种子量： 15.58×2%=0.31（m3）
种子用糖量： 0.31×25=7.75（kg）
总糖量： 2337+7.75=2340.75（kg）
淀粉需用量： 2340.75÷95%÷111%÷80% =2774.7（kg）
第二节 热量平衡计算
一、热量衡算的意义、方法和步骤
（1）1000公斤食用酒精淀粉用量： W1=1000×92.41%÷92×162÷91.45% =1779.3 （kg） 折薯干量为： W2=1779.3÷65%=2737.4 （kg）
（2）淀粉酶的用量 W3=2737.4×8÷2000=10.95 （kg）
（3） 糖化酶的用量 发酵醪用糖化酶： W4=2737.4×150÷20000=20. 5 （kg）
品或原料为计算基准，常用于间歇操作过 程及设备的计算；
• 以加入设备的一批物料量为计算基准，常
用于间歇操作过程及设备的计算；
6、进行物料衡算，部分计算要与热量衡算联 立求解；
7、填表及绘制物料流程图
二、主要技术经济指标的确定
单耗：生产1000公斤产品的原材料、水、 电、煤、蒸汽、空气、制冷量消耗定额。 是计算产品生产成本的基础数据。
Q4′= 26.7%G混合c混合（100-70） = 559860 （kJ）
物料衡算
3.物料衡算生产过程的总物料衡算3.1.1生产能力年生产商品味精（99%）50000t，折算为100%味精为49500t/a。
日生产商品味精（99%）：50000/320=（t/d），折算为100%味精为155t/d。
3.1.2计算指标（以淀粉质为原料）计算指标[10]见表。
表计算指标项目指标淀粉糖化转化率%发酵产酸率（浓度）11%发酵对糖转化率60%培养菌种耗糖为发酵耗糖的%谷氨酸提取收率96%精制收率95%商品淀粉中淀粉含量86%发酵周期（含辅助时间）40h全年工作日320d3.1.3物料衡算（1）1000kg纯淀粉理论上产100%MSG量1000××%×＝1153.5kg式中%——谷氨酸对糖的理论转化率——纯味精相对分子质量纯谷氨酸相对分子质量＝184147＝（2）1000kg纯淀粉实际产100%MSG量1000××%×60%×（100%－%）×96%×95%×＝749.6kg （3）1000kg商品淀粉（含量86%的玉米淀粉）产100% MSG量×86%＝644.7 kg（4）淀粉单耗①1t100%MSG消耗纯淀粉量1000749.6＝t ②1t100%MSG实耗商品淀粉量1000644.7＝ t/t ③1t100%MSG理论上消耗纯淀粉量10001153.5＝ t/t④1t100%MSG理论上消耗商品淀粉量0.866986%＝ t/t （5）总收率可按以下两种方法计算①)749.6)1153.5100%100%64.98% kgkg⨯⨯实际产量（理论产量（＝＝②98.5%60%98.5%96%95%100%64.98%81.7%⨯⨯⨯⨯⨯=（6）淀粉利用率1.008100%65%1.5511⨯=（7）生产过程总损失100%－65%=35%（8）原料及中间品计算①品淀粉或淀粉乳用量：日产100%味精155t，单耗商品淀粉，日耗商品淀粉量155×＝d相当日耗100%淀粉：×86%＝ t/d如使用°Bé，含淀粉30.113g/dL的淀粉乳，日耗量为30%=d（30.113g/dL≈30%）②糖化液量：日产纯糖量×86%××%＝ t/d只算为30%或34g/dL的糖液30%=; 34= m3③发酵液量：发酵液中纯谷氨酸量×60%×（100%－%）＝d折算为谷氨酸11g/dL 的发酵液量11=d×＝d 为发酵液相对密度)④提取谷氨酸量：产纯谷氨酸×96%＝d折算为90%湿谷氨酸量90%＝ t/d3.1.4总物料衡算结果总物料衡算结果汇总见表。
工厂设计-年产3万吨味精工厂发酵车间设计
生化工厂设计概论课程设计题目：年产3万吨味精工厂发酵车间设计学院：生命科学学院专业：生物工程年级：06 级姓名：XXX学号：XXX指导教师：XXX时间：前言课程设计是普通高校本科教育中非常重要的一个环节，同时也是理论知识与实际应用相结合的重要环节。
本设计为年产3万吨味精厂的生产车间设计，通过双酶法谷氨酸中糖发酵以及一次等电点提取工艺生产谷氨酸钠。
谷氨酸单钠（monosodium glutamate）,呈强烈鲜味，商品名为味精。
因味精具有肉类鲜味，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。
随着人们对味精的认识不断深入提高，对它的营养价值、安全性及如何正确使用都有了普遍的了解。
味精具有很强的鲜味（值为0.03%），现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。
1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂。
味精是一种强碱弱酸盐，它在水溶液中可以完全电离变成谷氨酸离子（GA︱+︱）和钠离子。
味精进入胃后，受胃酸作用生成谷氨酸。
谷氨酸被人体吸收后，参与体内许多代谢反应，并于其他许多氨基酸一起共同构成人体组织的蛋白质。
味精可以增进人们的食欲，提高人体对其他各种食物的吸收能力，对人体有一定的滋补作用。
因为味精里含有大量的谷氨酸，是人体所需要的一种氨基酸，96％能被人体吸收，形成人体组织中的蛋白质。
它还能与血氨结合，形成对机体无害的谷氨酰胺，解除组织代谢过程中所产生的氨的毒性作用。
因此，谷氨酸能用来预防和治疗肝昏迷。
由于谷氨酸参与脑组织的蛋白质代谢和糖代谢，故而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疗效。
从总体上说，味精行业的发展前景是比较广阔的，我国是世界上人口最多的国家，而我国的味精出口不足年产量的1%，绝大部分味精都在国内市场上消化了，随着人民生活水平的提高，人们对味精的需求会越来越大，况且国内外市场上对味精的消费不仅仅限于调味，而是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行业。
味精工厂发酵车间设计
4.烹调条件对味精呈鲜效果影响
4.1食盐对味精呈鲜效果的影响
谷氨酸发酵属于通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业。其生产工艺和设备都是非常典型的，本文对味精的生产工艺和主要设备作简要介绍，希望有助于了解通气发酵工艺和主要设备的相关关知识。
设计的主要类容为，了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。
/（%）/（g/100mL酒精）
酒精含量（体积分数）谷氨酸一钠量
/（%）/（g/100mL酒精）
99.950.0720
97.950.1052
87.32 0.2204
73.12 2.2019
64.91 3.4102
56.08 6.9270
g.PH：7.0
h.全氮：7.48%
i.熔点：195℃（在125℃以上易失去结晶水）
谷氨纳的鲜味在有食盐存在的情况下才能显示出，食盐是味精的助鲜剂，谷氨酸钠之所以要在有食盐存在的情况下才显示鲜味，这是因为谷氨酸钠溶于水后电离出谷氨酸离子和钠离子，谷氨酸离子虽然有一定的鲜味，但如果不与钠离子结合，其鲜味并不明显，在这里钠离子起辅助增鲜作用，而且要在定量的钠离子包围阴离子的情况下，才能显示出其特有的鲜味，这定量的钠离子仅靠谷氨酸一钠中电离出来的钠离子是不够的，必须靠食盐的电离来供给。所以说食盐对谷氨酸钠的鲜味有很大的影响，而且二者的不同添加量之间存在着定量关系，一般谷氨酸钠的添加量与食盐添加量成反比。
味精车间设计
年产1.5万吨味精工厂发酵车间设计说明书引言味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodiumglutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。
味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%)，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。
1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂［1］。
早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的，自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。
谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业［2］。
该生产工艺和设备具有很强的典型性，本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。
设计内容为，了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。
最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。
整个设计内容大体分成三部分，第一部分主要是味精生产的工艺和设备选择；第二部分包括发酵罐、种子罐及空气分过滤器的设计与选型；第三部分是工艺流程和平面布置图。
由于我的水平有限，加之对先进设计的了解甚少，设计中有好多不足的地方敬请各位老师和同学批评指正。
1 味精生产工艺1.1 味精生产工艺概述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。
与这四个工艺阶段相对应味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。
8万吨每年味精厂发酵工艺设计
唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：8万吨/年味精厂发酵工艺设计系 别：_________________________班 级：_________________________姓 名：_________________________指 导 教 师：_________________________2010年6月 8 日李云凯 郭少兵 07生化2班 环境与化学工程系8万吨/年味精厂发酵工艺设计摘要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对应，味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。
本设计对全厂进行了物料衡算、发酵车间热量衡算、无菌空气用量计算。
对味精发酵车间进行工艺流程的设计和发酵罐的设计与选型计算。
关键词：味精谷氨酸发酵工艺设计The design of production 80000/t a yearthe MSG fermentation workshopAbstractMSG production process technology can be divided into four stages: (1) raw materials and starch hydrolysis pretreatment of sugar (2)seed cultivation and expansion of glutamic acid fermentation, (3)the extraction of glutamate (4)Glutamate production of monosodium glutamate and MSG products processing. And the four of the corresponding stage, monosodium glutamate manufacturers are generally set up a glycosylated workshop, fermentation workshop, and extraction and refining plant workshop as a major production workshop. Here was the whole plant mass balance, fermentation plant heat balance, sterile air bottle. MSG fermentation workshop conducted on the design and fermentation process design and selection calculation.Key words: MSG glutamate ferment process design目录1引言 (1)2文献综述 (1)2.1味精工业发展历程 (1)2.2我国味精工业发展现状 (1)2.2.1工艺技术进展情况 (2)2.2.2技术指标进展情况： (2)2.3我国味精行业发展趋势 (2)3流程工艺设计 (3)3.1味精发酵总流程图（见下页图1） (3)3.2原料及其预处理 (3)3.2.1原料的种类 (3)3.2.2原料预处理 (3)3.3淀粉水解糖制备 (3)3.4种子扩大培养 (3)3.4.1影响种子质量的主要因素 (3)3.5谷氨酸发酵 (5)3.5.1谷氨酸生物合成途径 (5)3.5.2谷氨酸发酵工艺 (6)3.5.3发酵条件控制 (8)3.6谷氨酸的提取 (9)3.7谷氨酸制取味精及味精成品加工 (9)4工艺计算 (10)4.1生产过程总物料衡算 (11)4.1.1生产能力 (11)4.1.2总物料衡算 (11)4.1.3总物料衡算结果 (12)4.2谷氨酸发酵车间物料衡算 (12)4.2.1谷氨酸发酵工艺流程图 (12)4.2．2 工艺技术指标及基础数据 (13)4.2.3 谷氨酸发酵车间的物料衡算 (13)4.2.4 80000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果 (16)4.3发酵车间无菌空气用量衡算 (16)4.3.1谷氨酸发酵无菌空气平衡示意图如图7所示 (16)4.3.2谷氨酸发酵工艺技术指标及基础数据 (16)4.3.3发酵过程无菌空气用量计算 (17)4.3.4发酵车间无菌空气单耗 (18)4.3.5无菌空气衡算表 (18)4.4发酵车间的热量衡算 (19)4.4.1培养液冷却水用量 (19)5设备设计与选型 (20)5.1发酵罐 (20)6谢辞 (30)7参考文献 (31)8附录 (32)8.1发酵罐装配图 (32)8.2发酵工艺流程图 (32)8.3发酵车间平面布局图 (32)8.4全厂工艺流程图(初步设计阶段) (32)9外文资料 (33)1引言味精，化学名称为L-谷氨酸钠(sodium L-glutamate),全称为L谷氨酸单钠一水化物或L-α-氨基戊二酸单钠一水化物(monosodium L-glutamatemonohydrate,MSG),分子式C5H6O4NNa•H2O,具有旋光性,又称谷氨酸,麸酸钠,味素等.它是增强食品风味的增味剂,主要呈现鲜味,也称鲜味剂.味精呈无色或白色柱状结晶性粉末，无臭，有特殊鲜味。
味精的生产
玉米为原料发酵生产味精常用菌株有：谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌、嗜 氨小杆菌、硫殖短杆菌等。国产菌株有：北京棒杆菌 AS1.299 、北京棒杆菌 7338 、北京棒杆菌 D110 、棒杆菌 S-944 、钝齿棒杆菌 AS1.542 、钝齿棒杆菌 HU7251 、。本工艺选用谷氨酸棒状杆菌
我国味精生产于1923年，上海天厨味精厂用面筋水解法生产。 1932年沈阳 味精厂用豆粕水解法生产味精。用 发酵法生产谷氨酸，我国是开始于1958年 进行菌种筛选和发酵工艺的研究，至 1964年，上海天厨味精厂首先用黄色杆 菌617为生产菌株，发酵生产谷氨酸试验成功，随后投入工业化生产。 1965年 以后，随着一株株谷氨酸生产菌在我国筛选出来，发酵法生产谷氨酸的味精 厂像雨后春笋般地先后在沈阳、天津、杭州、广州、武汉等地投入生产，形 成了我国发酵工业的一个重要系统。此后，落后的水解法味精生产便被淘汰。
1890年乌尔夫（wolff）利用4-酮戊酸（CH3COCH2CH2COOH）溴化合成消 旋谷氨酸。
1908年，日本池田菊苗等从海带汁液中提取出谷氨酸，并开始生产味 精作为商品销售。
1910年，日本味之素公司用水解法生产谷氨酸。 1936年，美国用甜菜废糖蜜提取谷氨酸，这是因为甜菜废糖蜜中含有 不少数量的谷酰胺的缘故，此法称为司蒂芬法。 用微生物发酵制造谷氨酸始于 40年代中期。1946年美国用发酵法能够 积累α-酮戊二酸，并发表用酶法或化学法将此酮酸转换为 L-谷氨酸的研 究报告。50年代中期以前，日本等国味精生产还是用水解法或者是以α 酮戊二酸发酵为主体的二步发酵法。 1956-1957日本协和发酵研究所的木 下、鹈高等发表用谷氨酸棒状杆菌，东京大学应用微生物研究所的朝井、 相田、大石等用易变小球菌由葡萄糖直接发酵生产谷氨酸的特许公报，前 者对糖的谷氨酸收率可达30%，并由协和公司开始工业规模的生产。
三万吨味精发酵工厂设计包括物料衡算热量衡算和设备选型
年产3万吨谷氨酸发酵罐的设计目录前言第一章年产3万吨谷氨酸的发酵罐2.1 生产规模及计算2.2通用发酵罐的系列尺寸2.3发酵罐主要设计条件2.4 发酵罐的型式2.5发酵罐的用途2.6冷却水及冷却装置2.7设计压力罐内0.4MPa；夹套0.25 MPa第二章谷氨酸生产工艺流程3.1谷氨酸发酵工艺技术参数3.2谷氨酸生产原料及处理3.3谷氨酸生产工艺流程图第三章工艺计算4.1主要工艺技术参数4.2总物料衡算第四章发酵罐选型及工艺计算5.1 发酵罐空罐灭菌蒸汽用量计算5.1.1发酵罐体加热用蒸汽量5.1.2 填充发酵罐空间所需蒸汽量5.1.3 灭菌过程的热损失5.1.4 灌壁附着洗涤水升温所需蒸汽量5.2发酵罐的设计与选型5.2.1发酵罐的选型5.2.2生产能力，数量和容积的确定5.2.3主要尺寸的计算5.2.4冷却面积的确定5.2.5 搅拌器的设计5.2.6搅拌器功率的确定5.2.7设备结构的工艺设计5.2.8竖直蛇管冷却装置设计5.2.9设备材料的选择5.2.10发酵罐厚壁计算5.2.11接管设计第六章发酵罐设计图第一章前言谷氨酸是一种氨基酸, 其用途非常广泛,可用于食品、医学、化妆品等。
谷氨酸生产，始于1910年日本的味之素公司用水解法生产谷氨酸。
1956年日本协和发酵公司分离得到谷氨酸棒杆菌，使发酵法生产谷氨酸成为可能，由于发酵法生产氨基酸具有生产能力大、成本低、设备利用率高等特点，使氨基酸工业得到突飞猛进的发展[1]。
我国1958年开始研究，1965年在上海天厨味精厂投产。
目前我国谷氨酸的年产量已达170万吨，产销量占世界第一位[2]。
经过几十年的发展，在该行业诸多工程人员的努力研究下，使我国谷氨酸生产四大收率指标（糖化收率、发酵糖酸转化率和产酸率、提取收率、精制收率）均达到历史最好水平。
其质量已达国际领先水平。
但是，在谷氨酸生产中仍然存在原料利用率低，生产成本高，自动化控制水平低，环境污染日趋严重等问题。
年产45万吨味精发酵工段工艺设计
二级种子培养基配方：水解糖 25 g/L，玉米浆 10 g/L，糖蜜 20 g/L，无机盐 1.4 g/L，尿素 3.5 g/L，消泡剂 0.6 g/L。接种量： 10％
2、商品淀粉中淀粉含量85.5％。 3、发酵过程相关指标：进入发酵工段的糖液浓度为30％（密 度为1.1321），淀粉糖化转化率96.8％，发酵对糖转化率62％，倒 罐率为2％。 4、提取精制过程相关指标：谷氨酸提取收率96％，精制收率 95％。 5、商品味精纯度为99％，发酵周期48 h，全年工作日330 d。 6、发酵罐选型相关指标：单台公称体积200 m3，装液系数80 ％，H=2D，封头H=D/6。
年产12500吨味精的发酵罐设计说明
第一章物料衡算1.1 年产 12500吨味精的发酵罐设计1.L-Glu 化学名称为L型谷氨酸，分子式为C5H9O4N，相对分子质量为147.13MSG 一水谷氨酸钠，相对分子质量为188.132、设计所需技术参数生产周期＜48h，每年生产日为300 天，年产MSG的量：12500 吨(含10000吨98%MSG，2500 吨81%MSG)第一部分物料衡算1.总物料衡算年产12500吨MSG，折算为100%MSG（纯度98%占75%，纯度81%占25%）后得年产和日产量为：年产量：10000×98%+2500×81%=11825吨日产量：11825/300=39.42吨⑴．葡萄糖生成谷氨酸的总反应式：2C6H12O6+(H2N)2CO+3O2----2C5H9O4N+3CO2+5H2O180 147.13谷氨酸对糖的理论转化率：147.13/180=81.74%MSG对谷氨酸的产率：（146.13+24+18）/147.13=1.28⑵．淀粉水解为葡萄糖的总反应式为：（C6H10O5)n+nH2O-----nC6H12O6葡萄糖对淀粉的理论转化率为：180/162=1.11氨基酸的总收率为：（98%×50%×80%×90%）/81.74%=43.16%以1t淀粉为基准，进行物料衡算：1t纯淀粉理论上能产生100%MSG的量为：1000×1.11×81.74%×1.28=1162.41 kg1t纯淀粉实际上能生产100%MSG的量为：1000×98%50%80%90%×1.28=451.59 kg1t工业淀粉（含86%玉米淀粉）实际上能生产100%MSG的量为：1000×98%×50%×80%×90%×86%×1.28=388.37 kg因此，相对于1t纯MSG的淀粉消耗量为：1000/（98%×50%×80%×90%×86%×1.28）=2574.92 kg生产1t 100%MSG理论上消耗纯淀粉的量为：1000/（1.28×81.74%×1.11）=861.06 kg生产1t 100%MSG实际上消耗纯淀粉的量为：1000/（1.28×98%×50%×80%×90%）=2214.43 kg生产1t 100%MSG理论上消耗工业淀粉的量为：861.06/86%=1001.23 kg生产1t 100%MSG实际上消耗工业淀粉的量为：2214.43/86%=2574.92 kg淀粉利用率：1001.23/2574.92=38.88%各单元操作的总量为：⑴．工业淀粉日耗量：11825/（1.28×90%×50%×80%×98%×86%×300）=101.49t⑵每日淀粉转化为糖的总量：101.49×86%×98%=85.54 t若终糖液浓度为24%（密度1.09），总糖液量的体积为：85.54/（24%×1.09）=326.99m3⑶.由工艺指标产酸率8.0g/100mL，则发酵液量的体积为：85.54×50%/0.08=534.63 m3若发酵液密度为1.05，发酵液的总量为：85.54/(16.4%×1.05)=496.75 m3⑷.经等点点沉淀和离子交换后，一般母液含谷氨酸1-3%的量，取1g/100mL，剩余谷氨酸母液的量为：11825/1.28=9238.28kg（300×85.54×50%-9238.28）/0.01=580449 m3汇总如下：年产12500吨味精工厂生产工艺物料衡算总表：2.各单元操作物料衡算：A.双酶法制糖工段的物料衡算。
年产8万吨味精厂设计工艺计算部分工艺计算说明书
有关数据如下：生产规模：80,000吨／年；生产规格：纯度为99％的味精生产方法：以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发酵，低温浓缩、等电提取生产天数：310天／年倒罐率：0.3％发酵周期：45小时生产周期：51小时种子发酵周期：8小时；种子生产周期：15小时发酵醪初糖浓度：15％(W／V) ；流加糖浓度：55％(W／V)发酵谷氨酸产率：11％糖酸转化率：62％淀粉糖转化率：105％谷氨酸提取收率：95％味精对谷氨酸的精制收率：115％原料淀粉含量：80％含水量：12%；发酵罐接种量：10％发酵罐填充系数：75％发酵培养基(W/V)：淀粉水解糖，16％；糖蜜，0.4％；玉米浆，0.25%；MgSO40.04％，KCl 0.14％，Na2HPO4：0.15%，尿素：3％，消泡剂：0.03％种子培养基(W/V)：淀粉水解糖：3.0％，糖蜜：1.5％，玉米浆：l.5 %，MgSO40.04％，K2HPO4：0.15％，尿素：0.4％，消泡剂：0.04％年产80000t味精厂设计工艺计算部分 (2)1. 糖化阶段 (2)1.1 味精生产糖化阶段工艺流程 (2)1.2 糖化的主要工艺参数有： (2)2. 物料衡算 (3)2.1. 谷氨酸发酵工艺流程示意图 (3)2.2 工艺技术指标和基础数据： (5)2.3 谷氨酸发酵车间的物料衡算 (5)2.4 80000t/a味精厂发酵车间的物料衡算表 (7)3 蒸煮醪量的计算 (8)3.1 经蒸煮柱加热后蒸煮醪量为： (8)3.2 经后熟器出来的蒸煮醪量为： (9)3.3 经后熟器后的蒸煮醪为： (9)3.4、经汽液分离器后的蒸煮醪量： (9)3.5 经真空冷却器后最终蒸煮醪液量为： (9)4 热量平衡计算 (9) (9)4.1糖化用水耗热量Q14.2米醪煮沸耗热量Q (10)2 (11)4.3洗槽水耗热量Q3 (11)4.4糖化总耗热量Q总4.5糖化耗用蒸汽量D (11)4.6蒸汽单耗 (11)4.7 α-淀粉酶消耗量： (11)4.8 年产80000吨味精厂糖化车间总物料衡算表 (12)年产80000t味精厂设计工艺计算部分1. 糖化阶段1.1 味精生产糖化阶段工艺流程淀粉浆—预蒸—糊化—气液分离—真空冷却—糖化—压虑1.2 糖化的主要工艺参数有：2. 物料衡算2.1. 谷氨酸发酵工艺流程示意图谷氨酸发酵采用淀粉原料，双酶法糖化，流加糖发酵，低温浓缩，等电提取的工艺，其工艺流程示意图如下所示：2.2 工艺技术指标和基础数据：2.2.1 主要技术指标如下表所示：表1 谷氨酸发酵工艺技术指标指标名称单位指标数指标名称单位指标数发酵初糖浓度（W/V）%150生产规模t/a80000(味精)生产方法双酶法糖化、流加糖发流加糖浓度（W/V）%55酵，低温浓缩、等电提取年生产天数d/a310 淀粉糖化转化率%105产品日产量t/d258 糖酸转化率%62产品质量纯度99%发酵谷氨酸产率%11倒罐率%0.3 谷氨酸提取率%95发酵周期H45 味精对谷氨酸精制%115收率原料淀粉含量%80 发酵罐接种量%10淀粉含水量%12 发酵罐填充系数%752.2.2 主要原材料质量指标工业淀粉原料的淀粉含量为80%，含水量12%2.2.3 种子培养基 (W/V) 淀粉水解糖：3.0％，糖蜜：1.5％，玉米浆：l.5 %，MgSO40.04％，K2HPO4：0.15％，尿素：0.4％，消泡剂：0.04％2.2.4 发酵培养基(W/V) 淀粉水解糖：16％，糖蜜：0.4％，玉米浆：0.25%，MgSO4 0.04％，KCl 0.14％，Na2HPO4：0.15%，尿素：3％，消泡剂：0.03％2.3 谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产1000k g纯度为100%的味精需消耗的原辅材料及其他物料量2.3.1 发酵液量设发酵初糖和留加浓糖最终发酵液总糖浓度为220kg/ m3，则发酵液量为：V 1=1000÷（220×62%×95%×99.7%×115%）=6.73（m 3）式中220——发酵培养基终糖浓度（kg/ m 3） 62%——糖酸转化率 95%——谷氨酸提取率99.7%——除去倒灌率0.3%后的发酵成功率 115%——味精对谷氨酸的精制产率2.3.2 发酵液配制需水解糖量 以纯糖算，G 1= V 1×220=1480.6（kg ） 2.3.3 二级种液量V 2=10% V 1=0.673（m 3）式中10%——发酵罐接种量2.3.4 二级种子培养液所需水解糖量G 2= 30V 2=20.19（kg ）式中30——二级种液含糖量（kg/ m 3）2.3.5 生产1000kg 味精需水解糖总量G = G 1 +G 2=1500.79kg2.3.6 耗用淀粉原料量理论上，100k g 淀粉转化为葡萄糖量为111kg ，故耗用淀粉量为1500.79G 1609.6()80%105%111%kg ==⨯⨯淀粉式中 80%——淀粉原料含纯淀粉量105%——淀粉糖化转化率2.3.7 尿素耗用量二级种液耗用尿素量为：4V 2=2.692（kg ） 发酵培养基耗尿素量为：30 V 1=201.9（kg ） 合计耗尿素204.59kg 2.3.8 甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量为：15V 2=10.10（kg ） 发酵培养基耗糖蜜量为：4 V 1=26.92（kg ） 合计耗糖蜜37.02kg2.3.9 氯化钾耗量G KCl=1.4 V1=9.422（kg）2.3.10 磷酸氢二钠（Na2HPO4.7H2O）G3磷酸氢二钾（K2HPO4.7H2O）G4耗用量G3= 1.5 V1=10.10（kg）G4=1.5 V2=1.01（kg）2.3.11 硫酸镁（MgSO4.7H2O）耗用量0.4（V1+ V2）=2.96（kg）2.3.12 消泡剂耗用量0.3 V1+0.4 V2=2.29（kg）2.3.13 玉米浆耗用量2.5 V1+15 V2=26.92（kg）2.3.14 谷氨酸量发酵液谷氨酸含量为：G1×62%×（1-0.3%）=915.22（kg）实际生产的谷氨酸（提取率为95%）为：915.22×95%=869.46（kg）2.4 80000t/a味精厂发酵车间的物料衡算表由上述生产1000kg味精（100%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。
谷氨酸发酵车间的物料衡算
工艺计算生产方法：以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发酵，低温浓缩、等电提取。
主要技术指标：淀粉液化工艺参数：糖化工艺参数：培养基配方：灭菌各参数：冷却水末温45℃发酵罐末温127℃灭菌时间 1.5h灭菌中其它蒸汽损耗总汽耗30％一、谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原材料以及其他物料量。
（一）、发酵液量设发酵液初糖和流加高浓糖最终发酵液总糖浓度为180kg/，则发酵液量为：式中 180——发酵培养基终糖浓度（kg/）60%——糖酸转化率95%——谷氨酸转化率99%——除去倒罐率1%后的发酵成功率124%——味精对谷氨酸的精制产率（二）、发酵液配制需水解糖量，以纯糖计算：（三）、二级种液量：（四）、二级种子培养液所需水解糖量：式中 40——二级种液含糖量（kg/）（五）、生产1000kg味精需水解糖总量：（六）、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：式中 80%—淀粉原料含纯淀粉量98.5%—淀粉糖化转化率（七）、液氨耗用量：二级种液耗液氨量：2.4V2=0.96（kg）发酵培养基耗液氨量：20V1=160（kg）共耗液氨量：160+0.96=161.0（kg）（八）、磷酸氢二钾耗量：G（K2HPO4）=1.5V1+1V2=12+0.4=12.4（kg）（九）、硫酸镁用量：0.4V2+0.6V1=0.16+4.8=4.96（kg）（十）、消泡剂耗用量：0.4V1=3.2（kg）（十一）、玉米浆耗用量：15V2=6（kg）（十二）、硫酸锰耗用量：0.002V2=0.8（g）（十三）、谷氨酸量：发酵液谷氨酸含量为：G1×60%（1-1%）=1360×0.6×0.99=807.84（kg）实际生产的谷氨酸（提取率95%）为：807.84×95%=767.45（kg）45000t/a味精厂发酵车间的物料衡算表物料名称生产1t味精（100%）的物料量生产45000t/a味精的物料量每日物料量发酵液量/8 360000 1091二级种液量/0.4 18000 54.55发酵水解用糖量/kg1360 61200000 1885454.5 二级种培养用糖量/kg16 720000 2181.8水解糖总量/kg 1376 61920000 187636.4 淀粉用量/kg 1572.6 707670 214445.5 液氨用量/kg 161 72450 21954.55 磷酸二氢钾用量/kg12.4 558000 1691硫酸镁用量/kg 4.96 223200 676.4消泡剂用量/kg 3.2 144000 436.4玉米浆用量/kg 6 270000 818.2硫酸锰用量/g 0.0008 36 0.11谷氨酸量/kg 767.45 34535250 104652.3二、谷氨酸发酵的热量衡算热量衡算是根据能量守恒定律建立起来的，热平衡方程表示如下：∑Q入=∑Q出+∑Q损————————（2-1）式中∑Q入─输入的热量总和（kJ）∑Q出─输出的热量总和（kJ）∑Q损─损失的热量总和（kJ）通常，∑Q入=Q1+Q2+Q3 ————————（2-2）∑Q出=Q4+Q5+Q6+Q7 ————————（2-3）∑Q损=Q8 ————————（2-4）式中 Q1—物料带入的热量（kJ）Q2—由加热剂（或冷却剂）传给设备和所处理的物料的热量（kJ）Q3—过程的热效应，包括生物反应热、搅拌热等（kJ）Q4—物料带出的热量（kJ）Q5—加热设备需要的热量（kJ）Q6—加热物料需要的热量（kJ）Q7—气体或蒸汽带出的热量（kJ）把（2-2）～（2-4）式代入（2-1）式，得Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6+Q7+Q8值得注意的是，对具体的单元设备，上述的Q1～Q8各项热量不一定都存在，故进行热量衡算时，必须根据具体情况进行具体分析。
6万吨每年味精发酵车间工艺设计
唐山学院毕业设计设计题目：6万吨/年味精发酵车间工艺设计系别：环境与化学工程系班级：07化工本（2）班姓名：宗静指导教师：李云凯2011年6月3日6万吨/年味精发酵车间工艺设计摘要味精的主要成分是谷氨酸钠，是一种鲜味剂。
本设计是生产纯度为99%商品味精的设计。
采用的是中糖发酵、一次等电点提取的发酵方法生产味精。
选用机械涡轮搅拌通风发酵罐，每年生产时间是300天，每天生产味精200吨。
以粮食淀粉为原料，经糖化、发酵、提取、中和、精制工艺制成商品味精。
谷氨酸发酵受温度、pH、排气通风量等因素的影响，整体操作要在无菌的条件下进行。
本设计从工艺流程，物料和热量衡算，用水量和无菌空气量计算，设备选型，主要设备工艺尺寸的计算，车间布局几个方面对发酵车间进行设计。
关键词：谷氨酸钠发酵工艺The Fermentation Process Design Of The MSG Factory for the Annual Capacityof 60,000 Tons/YearAbstractThe main component of MSG is monosodium glutamate,which is generally used as a kind of food flavor enhancer.This Graduate design is The Fermentation Process Design Of The MSG Factory，the purity of MSG is 99%.Sugar fermentation and extracted from the isoelectric point of the first fermentation are used in this desin.I choose mechanical ventilation stirred fermenter in the Fermentation Process,the Production time is 300 days and produces 200 tons of MSG per day.Grain starch is the raw material,after saccharification, fermentation, extraction and refining process we can get MSG.The fermentation of Glutamic acid was affacted by temperature、pH、exhaust ventilation and other factors,the overall operation should be carried out under sterile conditions.The design includes plant technical process, material and heat balance, aseptic air amount used computation, equipment selection, and the main equipment craft size computation, workshop layout, which are to design a fermentation workshop.Key word: Monosodium glutamate Fermentation Process design目录1 前言 (1)1.1味精的主要性质 (1)1.1.1味精的物理性质 (1)1.1.2味精的化学性质 (2)1.1.3味精的鲜味和化学结构 (2)1.2味精与人体健康 (2)1.3味精的应用 (3)1.3.1食品工业 (3)1.3.2医药工业 (3)1.3.3制造工业 (4)1.3.4农业领域 (4)1.4味精工业的发展及现状 (4)1.4.1世界味精工业的发展历程 (4)1.4.2我国味精工业的发展史 (4)1.4.3我国味精工业的发展现状 (5)1.4.4我国味精工业的发展趋势 (5)2 工艺流程设计 (7)2.1味精生产工艺的选择 (7)2.1.1水解提取法 (7)2.1.2合成法 (7)2.1.3发酵法 (7)2.1.4味精各种制法的比较及选择 (8)2.2发酵法生产味精工艺概述 (8)2.3淀粉糖化工艺 (9)2.3.1原料及其预处理 (9)2.3.2淀粉水解糖制备 (9)2.4发酵工艺 (12)2.4.1谷氨酸生产菌的分离纯化 (12)2.4.2种子扩大培养 (12)2.4.3发酵培养基的组分 (13)2.4.4发酵条件的控制 (14)2.4.5发酵工艺要点 (15)2.5谷氨酸提取工艺 (16)2.6味精的精制工艺 (17)2.6.1精制工艺流程 (17)2.6.2氨基酸中和原理 (18)2.6.3氨基酸中和技术条件 (18)3 工艺计算 (20)3.1物料衡算 (20)3.1.1工艺技术指标及基础数据 (20)3.1.2谷氨酸发酵车间的物料衡算 (20)3.1.3 60000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果 (22)3.2热量衡算以及用水量计算 (23)3.2.1培养液连续灭菌用蒸汽量 (23)3.2.2培养液冷却用水量 (23)3.2.3发酵罐空罐灭菌蒸汽用量 (23)3.2.4发酵过程产生的热量及冷却用水量 (24)3.3发酵车间无菌空气用量计算 (25)3.3.1谷氨酸发酵无菌空气平衡示意图 (25)3.3.2 谷氨酸发酵工艺技术指标及基础数据 (25)3.3.3 发酵过程无菌空气用量计算 (25)3.3.4 发酵车间无菌空气单耗 (27)3.3.5 无菌空气衡算表 (27)4设备的选型及计算 (28)4.1发酵罐 (28)4.1.1发酵罐的选型 (28)4.1.2生产能力、数量和容积的确定 (28)4.1.3主要尺寸的计算 (28)4.1.4冷却面积的计算 (29)4.1.5搅拌器计算 (30)4.1.6搅拌轴功率的计算 (31)4.1.7设备结构的工艺计算 (32)4.1.8设备材料的选择 (35)4.1.9发酵罐壁厚的计算 (35)4.1.10接管设计 (36)4.1.11支座的选择 (37)4.2种子罐的设计 (37)4.3 空气分过滤器 (38)4.4 二级种子罐分过滤器 (38)4.5发酵罐分过滤器 (38)4.6 味精厂发酵车间设备一览表 (39)5 结论 (40)参考文献 (41)谢辞 (42)附录 (43)外文资料 (44)1 前言1.1味精的主要性质味精的主要成分是谷氨酸钠盐（MSG），又名谷氨酸钠、味素等，它具有强烈的鲜味，是食品中添加的增鲜剂[1]。
年产5万吨味精厂空气除菌设备
年产5万吨味精厂空气除菌设备（主过滤器）设计一、物料衡算1.生产天数：330天发酵罐填充系数80%发酵液谷氨酸含量8%谷氨酸钠对谷氨酸的收率124%发酵液谷氨酸提取收率95%生产过程中的vvm：1:0.11~1:0.38（空气体积以标准状态计）生产周期40h（从接种开始到下一次接种，共198个周期）味精的精制损失率8%产品味精谷氨酸钠含量99%发酵液的密度1050kg/m³（通过波美度7计算）每周期生产味精质量252.525t需谷氨酸质量252.525/（0.99*0.92*1.24*0.95）=235.362t‘’需发酵液2942.026t，考虑到倒罐率0.02%，可得发酵液需求量为{【2943/（1-0.02%）】*1000}/1050=2802m³发酵液发酵空气要求，无水、无菌，温度为40℃（比发酵温度高10℃）二、发酵罐设计采用600m³机械通风搅拌罐高径比取1:3H=3D,h b=0.25DVq=V1（圆筒部分）+2V2（封头）=（π/4）D²【H0+2（h b+⅙D）】=600m³求得D=5.8411mH=17.5233mh b=1.4603m真实容积为600.0002m³（取600m³）1.每一个罐子里的发酵液量为480m³，需要发酵罐7个（留一个罐子做备用）2.空气分布器采用单管式，空气流速取20m/s（教材上），开口距离罐底取40mm（经验值）3.下封头体积为65.2173m³，圆筒部分发酵液为（480-65.2173）=414.7827m ³，发酵液可至15.4789（圆筒部分发酵液的高度）+1.4603=16.9392m（40mm的差距可忽略不计）通气量根据vvm最大0.38来计算，可得每一个发酵罐所需的最大通气量为3.04m³/s（标准状态下），进气管的压强取0.3MPa，对应的流量（压缩空气的）为1.0133m³/s流量=气速*面积进气管的截面积为0.05067m²，对应的管径为0.1271m则进气管管口所承受的液柱压力+液面以上气压为(0.1499+0.1)MPa<0.3MPa （足够），发酵罐内上页面气压取0.1MPa，进气管内空气取0.3MPa，三、分过滤器中膜过滤器的计算膜取0.22μm孔径（为细菌的绝对过滤，材料为聚四氟乙烯ptfe）工作压力取0.3MPa，总通过流量为1.0133m³/s选用GS-PTFE型折叠式滤芯（上海过滤器有限公司），其精度可以达到0.1μm过滤效率99.9999%压力降0.005 MPa单芯过滤面积0.65m²滤芯长度10inch=254mm=0.254m10in的折叠式滤芯的流量在0.3MPa下一般按3m³/min=0.05m³/s由流量要求，可得膜过滤器滤芯需求量为21支，采用标准封头的话，配套的过滤器圆筒内径查得为450mm=0.45m，根据配图，H:D=1.5，高度应为0.675m 四、二级主过滤器的计算由于种子培养，培养基压入等操作也需要无菌空气，变化多，一般按发酵总用气量的20%来计算，即主过滤器所需要处理的压缩空气量为7.2958m³/s （0.3MPa下）设计效率99.999%，过滤介质选择玻璃纤维毡（过滤效率效率高）,填充系数选择10%资料查得d f=14μm、空气流速V0=3.15m/s时K’=605 （1/m）根据对数穿透定律，lg（N2/N1）=-K’L算得玻璃纤维毡厚度为4.9587*10⁻³m=4.9587mm取5mm此时，空气压力为0.305MPa，计算得到对应的空气密度为3.5077kg/m³算得压力降▵p=cL【(2ρυ²αm)/πd f】，单位paC:阻力系数，以玻璃纤维做过滤介质是C=52/Re=314.580Re=d fυρ/μ=(16*10-6*3.5*5.6335）/0.1909=0.1653L:过滤层厚度（m）=4.9587*10⁻³mρ：空气密度（kg/m³）=5.6335kg/m³/（1-α）=3.15/(1-0.1)=3.5m/s υ：空气实际在介质中的流速（m/s）υ=Vs：过滤器空罐空气流速（m/s）=3.15m/sVsα：介质填充系数=10%m：实验指数，14μm的玻璃纤维估算值为1.44d f：纤维直径（m）=14*10-6m代入数据算得▵p=0.1107MPa过滤器直径的计算υS=7.2958m³/s（膜过滤器所造成的压力降过小，所以忽略不计）算得直径为1.7173m五、一级主过滤器的计算参数，工作压力为0.4157MPa过滤介质选用棉花，设计过滤效率99.999%d f=16μm填充系数α=8%空气流速Vs=3m/s过滤常数K’=255(1/m)过滤层厚度的计算根据对数穿透定律lg（N2/N1）=-K’LN1=1个/m³N2=1*10-3个/m³代入数据得过滤层厚度L=0.01176m=11.76mm，取12mm由此得出活性炭的厚度为12mm压力降的计算▵p=cL【(2ρυ²αm)/πd f】C:阻力系数，以棉花做过滤介质是C=100/Re=100/0.436（教材）=229L:过滤层厚度（m）=0.01176mρ：空气密度（kg/m³）=4.6767kg/m³（算出来的）υ：空气实际在介质中的流速（m/s）υ=Vs/（1-α）=3/(1-0.08)=3.261m/sVs：过滤器空罐空气流速（m/s）=3m/sα：介质填充系数=8%m：实验指数，16μm的棉花纤维估算值为1.45d f：纤维直径（m）=16*10-6m代入数据算得▵p=0.1368MPa过滤器直径的计算0.4157MPa下的空气流量5.4715m³/sS=1.8238m2直径为1.5238m六、加热器的计算加热器出气口的压力为0.5525MPa加热至40摄氏度，空气的比热容参照资料取1.005kJ/(kg*K)采用电加热器在此压力下，空气的流量为3.9795m³/s电加热器的功率P=（L*△t）/3000*ηL:送风量（m³/h）=14326.2△t：空气升温（℃）=20℃η：电加热器效率（一般取85%）算得P=112.36kW，，选用DYK-35（Ⅱ）型空气加热器，此种型号的加热器的压力损失约有0.045MPa七、丝网分离器的选型0.5172MPa下的空气密度为5.8461kg/m³，对应的流量为4.3771m³/s选用不锈钢丝作为丝网材料，直径0.25mm，网带宽150mm，高度300mm，丝网孔径80目（选型标准是按照教材上效率最好的）△p=33.44Vs ρg=128.1070Pa=0.0001MPa（可忽略不计）直径的计算D=πUs /4V =1.0631mU 容=K*g /g l P P P ）（ =0.8737m/s （K 取0.067，资料上的数据）Us=75%*U 容=0.6553m/s八、旋风分离器的选型与计算选用标准型旋风分离器，即蜗壳式旋风分离器，分离精度为10μm其所造成的的压力降基本可以忽略不计，为0.002MPa总流量为3.6479m ³/s ，取空气进口速度为25m/s由临界粒径=10*10-6m 得到空气的进口宽度为0.28m=a （正方形入口的边长） 根据比例圆柱部分的直径D=4a=1.12m圆柱部分的高度h1=0.8D*0.21=0.19m椎体部分的高度h2=2.2D=2.464m椎体下部分的直径D 底台=0.5D=0.56m空气排出管直径d=0.38D=0.426m排气管的扦入深度hi=0.5D=0.56m九、冷却器的计算采用列管式空气换热器空气压缩前T1=293K,P1=0.1MPa ，V1=21.8874m ³/s=78794.64m ³/h20℃时的饱和蒸气分压为2.3346kPa ，空气相对湿度取90%（梅雨时节的最高纪录）空气湿含量X=0.622[φPb/P-(φPb)]=0.013(kg 水/kg 干空气)湿空气比容V=Vg+Vs=0.804（m ³/kg 空气）湿空气含量G 湿气=78794.64/0.804=98003.284（kg/h ）空气中的水蒸气的含量G ‘水=0.013（98003.284/1.013）=1257.70（kg/h ） 干空气的重量 G 干气=98003.284-1257.70=96745.3（kg/h ）空气压缩后，温度T2=T1（P2-P1）0.2=419.274K=146.274℃空气体积=18792.12（m ³/h ）空气冷却后T3=273+20=293K空气相对湿度：φ=100%空气压力P3=P2=0.6MPa空气容积V3=V2*(P2/P3)(T3/T2)=13132.36（m ³/h ）空气湿含量X2=0.622[φPb/P-(φPb)]=0.0037(kg 水/kg 干空气)空气含水蒸气的量G ”水=96745.3*0.037=357.96（kg/h ）空气冷却后应冷凝的水量 G 水=G ’水-G ”水=1257.70-357.96=899.74（kg/h ） 冷却干空气放出的热量Q1=G 干气C 干气*(t2-t3)=12277498.1（kJ/h ）冷却空气中的水蒸气放出的热量Q2=G ’水*C 水气(t2-t3)=333511.1（kJ/h ） 冷凝空气中水蒸气所放出的热量Q3=G 水*Q 冷凝=899.74*2423.7=2180699.84（kJ/h ）总热量Q=Q1+Q2+Q3=14791709.04（kJ/h ）传热温度差△tm=37.6冷却水用量的计算W=Q【C(t2-t1)】= 704367.1（kg/h）换热面积的计算，选取空气冷却器的传热系数K=418kJ/（h*m*K）换热面积A=Q/K△tm=941.14m2换热器设计，选取9台同样大小的冷却器串联使用，每台冷却器的换热面积为104.6m2取出厂标准4m长的钢管，φ60*5mm的管子（取自GB8163-87）管子数量n=166十、空气储罐的选型与计算储罐体积=3.6479*60*0.2=44m³H:D=4,得储罐的直径为2.4105m，高为9.6419m十一、空压机的选型与计算吸气量为21.8874m³/s，出气压力0.6MPa，排气量为3.6479m³/s选用EI120-625型离心式空压机，出口压力符合要求，其进口流量为125m³/min=2.0833m³/s，所以，需要10.5台，取整11台十二、高效前置除菌的计算设计效率99.99%，选用蒙乃尔金属滤板根据课本上的表格数据，过滤速度0.11m/s，其效率可以达到99.9%，所以，为了达到要求，选择双层板过滤。
35000吨味精工厂发酵车间设计
武汉轻工大学《发酵(制药)工厂设计》课程计说明书设计题目：年产３5０00吨味精工厂发酵车间工艺设计姓名学号1００２1院 (系）生物与制药工程学院专业生物工程指导教师陶兴无201４年 1月 10 日35００0吨味精工厂发酵车间工艺设计xxx(武汉轻工大学生物与制药工程学院武汉430023）摘要：味精,学名“谷氨酸钠(C5H8NO4Ｎa)”。
谷氨酸是氨基酸的一种,也是蛋白质的最后分解产物。
我们每天吃的食盐用水冲淡400 倍,已感觉不出咸味，普通蔗糖用水冲淡200 倍,也感觉不出甜味了,但谷氨酸钠，用于水稀释3000倍，仍能感觉到鲜味,因而得名“味精”。
味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现代调味品。
本设计为年产味精厂350０0吨味精工艺设计;以玉米淀粉为原料水解生成葡萄糖、利用谷氨酸生产细菌进行碳代谢、生物合成谷氨酸、谷氨酸与碱作用生成谷氨酸钠即味精为主体工艺,进行物料衡算、热量衡算、水衡算和设备选型计算，并绘制了发酵车间连续消毒工序流程图以及设备布置图。
关键词:味精,发酵车间,连消工序,工艺设计ﻬAbstrａｃt:Ｔhe ｄｅsiｇｎiｓaｎａnnual ｏｕｔput oｆ4００00tｏｎs ｏf monosoｄiumｇluｔａmate for ｍaterial bａlance calcuｌation ,heat balance ｃaｌculａtion，waｔer bａlａnce ｃaｌcuｌation and the seｌｅｃｔｉoｎcalculatｉｏn oｆfeｒmeｎtor, ｐrｏcess ｄesigｎ; To hｙdｒoｌysiｓof cor ｎstａrchａs ｒaw ｍａterials tｏgeｎｅrate ｇluｃｏｓe, gluｔaｍiｃa ｃiｄproｄuｃiｎg baｃｔeｒia ｔo uｓe carbon metabｏlism,ｂiosｙntｈesｉｓｏf gluｔaｍiｃacid , glｕｔaｍiｃaｃidａnｄalkali tｏform a sｏdium glutａmate ｏr MSG is the mainｐrｏｃess，ｆor material bａlａｎｃe calculatｉon ，heａｔbａlａｎceｃaｌｃulａtiｏn，wateｒbaｌａn ｃｅｃalcｕlatｉon and ｔhe selectｉon calcｕｌatiｏn of fermentｏr, and mａpped thｅstrucｔureｏf fｅrmentation tａｎk, ferｍeｎtation procｅss ｗｉｔh cｏｎｔrol pｏiｎｔmap，thｅfacｔory floｏr pｌaｎ，saccharｉfication ｐroｃｅsｓmaｐanｄthe ｐrocess mａp of eｘｔｒactｉｏnand ｐurifiｃation 。
味精工厂发酵车间的物料衡算
2 发酵罐及种子罐的设计与选型2.1 味精工厂发酵车间的物料衡算2.1.1 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［5］，选用主要指标如表1表1 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 15000（味精）生产方法中糖发酵，一次等电点提取年生产天数d/a 300产品日产量t/a 50产品质量纯度% 99倒灌率% 1.0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（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3.5，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆5~10，泡敌0.6，硫酸镁0.002，硫酸亚铁0.002。
（4）发酵培养基（g/L）水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾0.8，磷酸氢二钠0.2，硫酸亚铁0.002，硫酸锰0.002，尿素（总尿）40，泡敌0.6，植物油1.0。
（5）接种量为2% 。
2.1.2 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。
（1）发酵液量V1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，（3）二级种液量V2（4）二级种子培养液所需水解糖量G2式中25——二级种液含糖量（kg/m3）（5）生产1000kg味精需水解糖总量G为：（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：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发酵培养基耗尿素为V4故共耗尿素量为627.5kg（8）甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量V5发酵培养基耗糖蜜量V6合计耗糖蜜69.9kg（9）氯化钾耗量GKCl（10）磷酸氢二钠（Na2HPO4•7H2O）耗量G3（11）硫酸镁（MgSO4•7H2O）用量G4（12）消泡剂（泡敌）耗用量G5（13）植物油耗用量G6（14）谷氨酸（麸酸）量发酵液谷氨酸含量为：实际生产的谷氨酸（提取率80%）为：2.1.3 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果由上述生产1000kg味精（100%纯度）的物料衡算结果，可求得15000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计算。
年产4.0万吨味精工厂设计
年产4.0万吨味精工厂工艺设计1前言味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现代调味品，是L-谷氨酸单钠(Mono sodium glutamate)的一水化合物（HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20），具有旋光性，有D-型和L-型两种光学异构体。
谷氨酸是氨基酸的一种，也是蛋白质的最后分解产物。
我们每天吃的食盐用水冲淡400 倍，已感觉不出咸味，普通蔗糖用水冲淡200 倍，也感觉不出甜味了，但谷氨酸钠，用于水稀释3000倍，仍能感觉到鲜味，现在是广泛使用的鲜味剂。
1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂[1]。
关于味精的生产有着两种方式，发酵法和水解蛋白质法，用发酵法生产味精最想起源于日本，当时日本一家私人公司发明了这个方法，从那以后发酵法便广泛流传开来，截止到目前为止世界上所有国家仍然是以这种方法生产味精的。
但是在很久以前我们是用水解蛋白质的方法来生产味精的。
味精可以参与体内的各种代谢活动，比如糖代谢，蛋白质代谢，这些代谢活动对我们的中枢神经系统的正常运行时非常重要的，此外，味精在治疗神经运动性发作和癫痫病发作方面还是有一定作用的。
长期食用谷氨酸对于我们智力的提高还是有一定效果的。
但是味精确实有时候会存在一定的危害，但这种危害是因为对味精特性不够了解，食用方法不当造成的，如果烹饪时温度超过了120℃的话，谷氨酸钠就会发生裂解变成焦谷氨酸钠，这种物质不但会减退鲜味，而且具有一定的毒性，但是我们只要注意味精的加入时间就不会出现这样的问题。
此外，我们还需要注意味精不能与碱性物质一起使用，在碱性环境中味精会发生化学反应生成谷氨酸二钠的化合物，所以存放味精时注意不要和苏打放在一起。
谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业[2]。
味精是一种弱酸强碱盐，当它遇到水以后可以完全解离成钠离子和谷氨酸离子。
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2 发酵罐及种子罐的设计与选型2.1 味精工厂发酵车间的物料衡算2.1.1 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［5］，选用主要指标如表1表1 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 15000（味精）生产方法中糖发酵，一次等电点提取年生产天数d/a 300产品日产量t/a 50产品质量纯度% 99倒灌率% 1.0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（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3.5，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆5~10，泡敌0.6，硫酸镁0.002，硫酸亚铁0.002。
（4）发酵培养基（g/L）水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾0.8，磷酸氢二钠0.2，硫酸亚铁0.002，硫酸锰0.002，尿素（总尿）40，泡敌0.6，植物油1.0。
（5）接种量为2% 。
2.1.2 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。
（1）发酵液量V1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，（3）二级种液量V2（4）二级种子培养液所需水解糖量G2式中25——二级种液含糖量（kg/m3）（5）生产1000kg味精需水解糖总量G为：（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：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发酵培养基耗尿素为V4故共耗尿素量为627.5kg（8）甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量V5发酵培养基耗糖蜜量V6合计耗糖蜜69.9kg（9）氯化钾耗量GKCl（10）磷酸氢二钠（Na2HPO4•7H2O）耗量G3（11）硫酸镁（MgSO4•7H2O）用量G4（12）消泡剂（泡敌）耗用量G5（13）植物油耗用量G6（14）谷氨酸（麸酸）量发酵液谷氨酸含量为：实际生产的谷氨酸（提取率80%）为：2.1.3 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果由上述生产1000kg味精（100%纯度）的物料衡算结果，可求得15000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计算。
具体计算结果如表2物料名称生产1t味精（100%）的物料量15000t/a味精生产的物料量每日物料量发酵液（m3）15.66 2.35×105 783二级种液（m3）0.313 4695 15.65发酵水解用糖（kg）2349 3.52×107 1.17×105二级种培养用糖（kg）7.83 1.18×105 391.5水解糖总量（kg）2356.8 3.53×107 1.18×105淀粉(kg) 2793.7 4.19×107 1.40×105尿素（或液氨）627.5 9.41×106 3.14×104糖蜜（kg）69.9 1.05×106 3495氯化钾（kg）12.53 1.88×105 626.5磷酸氢二钠（kg）3.13 4.70×104 156.5硫酸镁（kg）9.58 1.44×105 479泡敌（kg）9.4 1.40×105 470植物油（kg）23.5 3.53×105 1175谷氨酸（kg）893 1.34×107 44650表2 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算2.2 设备设计与选型2.2.1 发酵罐（1）发酵罐的选型选用机械涡轮搅拌通风发酵罐（2）生产能力、数量和容积的确定①发酵罐容积的确定：选用200m3罐②生产能力的计算：现每天生产99%纯度的味精50t，谷氨酸的发酵周期为48h(包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间)。
则每天需糖液体积为V糖。
每天产纯度为99%的味精50t，每吨100%的味精需糖液15.66m3设发酵罐的填充系数φ=70%；则每天需要发酵需要发酵罐的总体积为V0（发酵周期为48h）。
③发酵罐个数的确定：公称体积为200m3的发酵罐，总体积为230 m3取公称体积200 m3 发酵罐11个，其中一个留作备用。
实际产量验算：富裕量能满足产量要求（3）主要尺寸的计算：取高径比H：D=2：1[6]则有：H=2D；解方程得：取D=5mH=2D=10m；封头高：封头容积：V封=16.4（m3）圆柱部分容积：V筒=197m3验算全容积V全：V全=V’全符合设计要求，可行。
（4）冷却面积的计算对谷氨酸发酵，每1m3发酵液、每1h传给冷却器的最大热量约为4.18×6000kJ/(m3•h) [5]。
采用竖式蛇管换热器，取经验值K=4.18×500 kJ/(m3•h•℃) [8]。
平均温差Δtm：32℃32℃20℃27℃12 5代入对公称容量200 m3的发酵罐，每天装5罐，每罐实际装液量为换热面积（5）搅拌器计算选用六弯叶涡轮搅拌器[6]。
该搅拌器的各部分尺寸与罐径D有一定比例关系搅拌器叶径取d=1.7（m）叶宽：弧长：底距：盘踞：叶弦长：叶距：弯叶板厚：δ=12（mm）取两挡搅拌，搅拌转速N2可根据50m3罐，搅拌直径1.05m，转速N1=110r/min。
以等P0/V为基准[6]放大求得：（6）搅拌轴功率的计算淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。
①计算Rem[8]式中D——搅拌器直径，D=1.7mN——搅拌器转速，ρ——醪液密度，ρ=1050 kg/m3μ——醪液粘度，μ=1.3×10-3N•s/m2将数代入上式：视为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7②计算不通气时的搅拌轴功率P0：式中Np——在湍流搅拌状态时其值为常数4.7N——搅拌转速，N=80r/min=1.33r/sD——搅拌器直径，D=1.7mρ——醪液密度，ρ=1050kg/m3代入上式：两挡搅拌：③计算通风时的轴功率Pg式中P0——不通风时搅拌轴功率（kW），N——轴转速，N=80r/minD——搅拌器直径（cm），D3=1.73×106=4.9×106Q——通风量（ml/min），设通风比VVm=0.11~0.18，取低限，如通风量变大，Pg会小，为安全。
现取0.11；则Q=155×0.11×106=1.7×107（ml/min）代入上式：④求电机功率P电：采用三角带传动η1=0.92；滚动轴承η2=0.99，滑动轴承η3=0.98；端面密封增加功率为1%[7]；代入公式数值得：（7）设备结构的工艺计算①空气分布器：本罐采用单管进风，风管直径φ133×4mm。
②挡板：本罐因有扶梯和竖式冷却蛇管，故不设挡板③密封方式：本罐采用双面机械密封方式，处理轴与罐的动静问题。
④冷却管布置：采用竖式蛇管[7]Ⅰ最高负荷下的耗水量W式中Q总——每1m3醪液在发酵最旺盛时，1h的发热量与醪液总体积的乘积cp——冷却水的比热容，4.18kJ/（kg•K）t2——冷却水终温，t2=27℃t1——冷却水初温，t1=20℃将各值代入上式冷却水体积流量为3.69×10-2m3/s，取冷却水在竖直蛇管中的流速为1m/s，根据流体力学方程式，冷却管总截面积S总为：式中W——冷却水体积流量，W=3.69×10-2m3/sV——冷却水流速，v=1m/s代入上式：进水总管直径：Ⅱ冷却管组数和管径：设冷却管总表面积为S总，管径d0，组数为n，则：取n=8，求管径。
由上式得：查金属材料表选取φ89×4mm无缝管[9]，，，认为可满足要求，。
现取竖蛇管圈端部U型弯管曲径为300mm，则两直管距离为600mm，两端弯管总长度为：Ⅲ冷却管总长度L计算：由前知冷却管总面积现取无缝钢管φ89×4mm，每米长冷却面积为则:冷却管占有体积：Ⅳ每组管长L0和管组高度：另需连接管8m：可排竖式直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头250mm。
设发酵罐内附件占有体积为0.5m3，则：总占有体积为则筒体部分液深为：竖式蛇管总高又两端弯管总长，两端弯管总高为600mm，则直管部分高度：则一圈管长：Ⅴ每组管子圈数n0：现取管间距为，竖蛇管与罐壁的最小距离为0.15m，则可计算出搅拌器的距离在允许范围内（不小于200mm）。
Ⅵ.校核布置后冷却管的实际传热面积：而前有F=232.5m2，，可满足要求。
（8）设备材料的选择[10]选用A3钢制作，以降低设备费用。
（9）发酵罐壁厚的计算①计算法确定发酵罐的壁厚S（cm）式中P——设计压力，取最高工作压力的1.05倍，现取P=0.4MPaD——发酵罐内经，D=500cm〔σ〕——A3钢的应用应力，〔σ〕=127MPaφ——焊接缝隙，φ=0.7C——壁厚附加量（cm）式中C1——钢板负偏差，现取C1=0.8mmC2——为腐蚀余量，现取C2=2mmC3——加工减薄量，现取C3=0选用14mm厚A3钢板制作。
②封头壁厚计算：标准椭圆封头的厚度计算公式[5]如下：（cm）式中P=0.4MPaD=500cm〔σ〕=127MPaC=0.08+0.2+0.1=0.38（cm）φ=0.7（10）接管设计①接管的长度h设计：各接管的长度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：该罐实装醪量155m3，设4h之内排空，则物料体积流量发酵醪流速取v=1m/s;则排料管截面积为F物。
管径：取无缝管φ133×4mm，125.mm〉118mm，认为合适。
按通风管计算，压缩空气在0.4MPa下，支管气速为20~25m/s。
现通风比0.1~0.18vvm，为常温下20℃，0.1MPa下的情况，要折算0.4MPa、30℃状态。
风量Q1取大值，。
利用气态方程式计算工作状态下的风量Qf[8]取风速v=25m/s，则风管截面积Ff为则气管直径d气为：因通风管也是排料管，故取两者的大值。
取φ133×4mm无缝管，可满足工艺要求。
排料时间复核：物料流量Q=0.0108m3/s，流速v=1m/s；管道截面积：，在相同的流速下，流过物料因管径较原来计算结果大，则相应流速比为排料时间：（11）支座选择选用裙式支座2.2.2 种子罐发酵所需的种子从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。