1、 * * 生物下游技術課程設計生物下游技術課程設計 * *課題名稱：課題名稱： 年產年產 1.71.7 萬噸味精萬噸味精 學生姓名：學生姓名： 羅羅 忠忠 學學 號：號： 1004011106 專專 業：業： 生物工程生物工程 班班 級：級： 10411 成成 績：績： 指導教師：指導教師： 楊立楊立 龔乃超龔乃超 魏娜老師魏娜老師 設計時間：設計時間：2013 年年 月月 日至日至 2013 年年 月月 日日環境與生命科學系目 錄摘要.1關鍵詞.1Abstract.1Key words.11 緒論.21.1 味精的發展 .21. 2 味精應用.21.3 國內外味精生產狀況 .21.4 味精的

2、典型特征.21.5 味精主要性質.31.5.1 物理性質.31.5.2 化學性質.31.5.3 味精的鮮味.31.6 味精的生產方案.31.7 食用味精成品質量標準.32 味精的生產工藝.42.1 設計產品種類及方案.42.1.1 產品方案.42.1.2 生產方案.42.2 味精生產工藝.42.2.1 生產方法的選擇.42.2.1 味精生產的糖化工藝 .52.2.2 味精生產的發酵工藝 .62.2.3 味精生產的提取工藝.82.2.4 味精生產的精制工藝.103 工藝計算 .113.1 設計依據.113.3.1 生產能力 .113.3.2 主要技術指標 .113.2 物料衡算.113.2.1

3、發酵罐.113.2.2 種子罐.113.2.3 尿素罐.113.2.4 淀粉水解鍋.113.2.5 等電點罐.123.2.6 離子交換柱.123.2.7 離心機.124 熱量衡算 .124.1 液化工序熱量衡算 .124.1.1 液化加熱蒸汽量 .124.1.2 滅酶用蒸汽量 .124.1.3 液化液冷卻水用量 .134.2 糖化工序熱量計算 .134.3 發酵工序熱量衡算 .134.4 谷氨酸提前工序冷量橫算 .145.水平衡.145.1 糖化工序用水量 .145.2 發酵工序用水量 .145.3 用水量 .156 離心機的設計 .156.1 離心機相關參數的計算 .156.2 離心機設備圖

4、（見附圖） .156.3 年產 2.9 萬噸味精工廠提取工段工藝流程圖（見附圖） .157 結論 .15參考文獻.16年產 1.7 萬噸味精工廠提取工段離心機設計 摘摘 要：要：谷氨酸是一種酸性氨基酸，是生物機體內氮代謝的基本氨基酸之一，在代謝上具有重要意義。 谷氨酸在生物體內的蛋白質代謝過程中占重要地位，參與動物、植物和微生物中的許多重要化學反應。食品工業上，味精是常用的儀器增鮮劑，其主要成份是谷氨酸鈉鹽。過去生產味精主要用小麥面筋水解法進行，現改用微生物發酵法來進行大規模生產。不論在食品、化妝品還是醫藥行業。谷氨酸都有很大的用途。 本設計對年產 1.7 萬噸味精廠發酵工段進行初步設計。重點

5、介紹將谷氨酸菌到制成食用味精過程中，通過對原料發酵工段的物料衡算對發酵工段進行工藝選擇和設備選型、設備數量確定，確保工藝、設備型號及數量滿足生產要求。 關鍵詞：關鍵詞：谷氨酸：物料衡算；提取；設備選型。Annual output of 17000 tons of monosodium glutamate factory centrifuge extraction section in designAbstract：Glutamic acid is a kind of acidic amino acid, glutamate is the one of the basic amino acid

6、of nitrogen metabolism in the body and on metabolism is of great significance.Glutamic acid in the process of biological protein metabolism in the body of important position, to participate in many of the animals, plants and microorganisms in the important chemical reactions. Food industry, MSG is a

7、 common instrument increases fresh agent, its main ingredients are sodium glutamate. Production of MSG in the past was mainly done by hydrolysis of wheat gluten, to switch to microorganism fermentation to proceed with mass production now. In both the food, cosmetic and pharmaceutical industries. Glu

8、tamic acid has great use.This design of annual output of 17000 tons of gourmet powder factory fermentation section in preliminary design. Focus on glutamic acid bacteria to make consumption of MSG in the process, through to the raw material balance in fermentation stages of fermentation section for

9、process selection and equipment selection, equipment number is determined, to ensure the process, equipment type and quantity to meet production requirements.Keywords: glutamate; material balance; Extraction; Equipment selection.1 緒論1.1 味精的發展味精，學名谷氨酸鈉。味精又稱谷氨酸鈉，學名 -氨基戊二酸（L-谷氨酸）的鈉鹽，L-一鈉水化合物，又稱為麩酸、麩氨酸。

10、英文名稱為 Mono Sodium L-glutamate，簡稱MSG。第一階段：1866 年德國人 HRitthasen(里德豪森)博士從面筋中分離到氨基酸，他們稱谷氨酸，根據原料定名為麩酸或谷氨酸（因為面筋是從小麥里提取出來的） 。1908 年日本東京大學池田菊苗試驗，從海帶中分離到 L谷氨酸結晶體，這個結晶體和從蛋白質水解得到的 L谷氨酸是同樣的物質，而且都是有鮮味的。第二階段：以面筋或大豆粕為原料通過用酸水解的方法生產味精，在 1965 年以前是用這種方法生產的。這個方法消耗大，成本高，勞動強度大，對設備要求高，需耐酸設備。第三階段：隨著科學的進步及生物技術的發展，使味精生產發生了革命

11、性的變化。自1965 年以后我國味精廠都采用以糧食為原料（玉米淀粉、大米、小麥淀粉、甘薯淀粉）通過微生物發酵、提取、精制而得到符合國家標準的谷氨酸鈉，為市場上增加了一種安全又富有營養的調味品，用了它以后使菜肴更加鮮美可口。1. 2 味精應用(1)食品方面味精具有強烈的鮮味，是日常生活中的調味品，用量居調味品之首，還可以用做強化食品。(2)醫藥方面味精對神經衰弱，易疲勞，記憶力衰退，神經性癲癇病發作和肝昏迷等具有一定療效，谷氨酸為神經病患者的中樞神經及大腦皮層質的滋養劑，還有降低血液中氨中毒的作用。(3)工業方面味精可用于制造人造革制造，潤膚劑，洗滌劑。(4)農業方面味精用于制農藥（殺蟲劑） ；

12、用作植物生長調節劑；用作微肥的載體。1 1. .3 3 國內外味精生產狀況味精生產和研究已有百年歷史。目前，國外味精生產已采用了微機控制。連續化、自動化成功的降低了勞動強度，七生產效率高，且設備向大型化發展。目前我國味精行業提高經濟效益發展對策是：合理利用原理材料，采用新菌種、新工藝、新技術、新設備，提高技術水平，防止噬菌體污染，節能降耗，逐步實現自動控制，提高勞動生產率，全面降低成本，參與國際競爭。同時，要搞好廢水治理，提高環境和社會效益。1 1. .4 4 味精的典型特征MSG 有很濃的鮮味，具鮮味強度與 PH 值有關，中性時鮮味最強，酸性或堿性鮮味均降低，其鮮味產生是由于-NH3+與-C

13、OO-兩個基團的靜電吸引，形成五元環的結構。1.5 味精主要性質味精又稱谷氨酸鈉，學名 -氨基戊二酸（L-谷氨酸）的鈉鹽，L-一鈉水化合物，又稱為麩酸、麩氨酸。英文名稱為 Mono Sodium L-glutamate，簡稱 MSG。1.5.1 物理性質味精是一種無色至白色的柱狀結晶或白色的結晶狀粉末，結晶態的味精含有一個分子的結晶水，分子式為 C5H9NO4NaH2O，結構式為Na+NH2OHOOO-圖 3-1 谷氨酸鈉結構式分子量為 187.13，斜方晶系、柱狀八面體，粒子相對密度 1.635，視相對密度0.800.83。谷氨酸鈉分子有不對稱 C 原子，具有旋光性，有三種光學異構體。味精易

14、溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有機溶劑，難溶于純酒精，在水中的溶解度如表 1-1，表 1-1 味精溶解度溫度（）0204060溶解度（g/100g 水）64.6272.0683.8101.6味精熱穩定性：常溫100脫溫，100120安定，120130結晶水放散，130170安定，170250脫水，240280熔解熱分解，280炭化。1.5.2 化學性質在鹽的作用下生成谷氨酸或谷氨酸鹽。在強堿作用下可生成谷氨酸二鈉鹽，但加酸后仍生成谷氨酸鈉。在水溶液中長時間加熱，可即分脫水生成吡咯烷酮羧酸鈉(通稱焦谷氨酸鈉，Sodium Pyroglutamate)， ，具在的或堿作用下仍可生成谷氨酸鈉或谷氨酸。在

15、水溶液中解成兩性離子，具等電點 PI=6.96（谷氨酸鈉） 。1.5.3 味精的鮮味MSG 有很濃的鮮味，具鮮味強度與 PH 值有關，中性時鮮味最強，酸性或堿性鮮味均降低，其鮮味產生是由于-NH3+與 -COO-兩個基因的靜電吸引，形成五元環的結構。MSG 的對映體 D-GluNa 和 MSG 的氨基乙酰化，羧酸的酯化，-氫的甲基化都是鮮味消失。 位一個氫被羥基（OH）置換時，蘇式結構的鮮味增強，而赤式結構的鮮味消失。1.6 味精的生產方案味精制造分為水解提取法，合成法和發酵法三大類。目前世界均采用發酵法生產。本設計采用發酵法。以大米為原料。采用酶法水解工藝制糖，微生物生產麩氨酚，采用等電點和

16、離子交換進行麩的提取，半成品麩的再溶解進行中和，脫色、除鐵、真空濃縮結晶制得濕味精，氣流干燥得成品。1.7 食用味精成品質量標準表 1-2 食用味精成品質量標準項目單位99%晶體味精95%粉狀味精80%粉狀味精谷氨酸鈉%999580水分%0.20.51.0Nacl%0.5(以 cl 計)0.5(以 Nacl 計)20(以 Nacl 計)透光率%958570外觀白色有光澤晶體白色粉狀白色粉狀Asppm0.50.50.5Pbppm1.01.01.0Feppm51010Znppm5552 2 味精的生產工藝味精的生產工藝2.1 設計產品種類及方案2.1.1 產品方案純度 99%的晶體味精、純度 95

17、%的粉狀味精。2.1.2 生產方案味精制造分為水解提取法，合成法和發酵法三大類。目前世界均采用發酵法生產。本設計采用發酵法。以大米為原料。采用酶法水解工藝制糖，微生物生產麩氨酚，采用等電點和離子交換進行麩的提取，半成品麩的再溶解進行中和，脫色、除鐵、真空濃縮結晶制得濕味精，氣流干燥得成品。2.22.2 味精生產工藝2.2.1 生產方法的選擇味精生產大致有四中方法：1 水解法、2 發酵法、3 合成法、4 從甜菜糖蜜中提取。（1）水解法：就是蛋白質原料經鹽酸水解生產氨基酸，利用谷氨酸鹽溶解度小的性質，提取分離谷氨酸，經中和處理制得味精。蛋白質水解法要耗用大量含蛋白質的糧食，原料來源少，價格高，生產

18、周期長，濃鹽酸耗量大，設備腐蝕嚴重，勞動強度大，勞動條件差，生產成本高，但質量好，收率穩定。（2）合成法：以石油裂解氣丙烯氧化氨化生成丙烯晴，通過羧化、晴氨化、水解等反應生成消旋谷氨酸，再經分解制得 L谷氨酸。合成法的優點是不用糧食，利用石油廢氣，但生產過程要求高溫、高壓，而且其他原料有毒、易燃，生產要求高，成本與發酵法相似，生產工藝復雜，設備投資大。（3）提取法：廢糖蜜是甜菜制糖結晶后，從離心分離機中分離出的母液含有大量的非糖物質，在回收蔗糖后，其廢液再經堿法水解濃縮，提取谷氨酸.甜菜廢糖蜜系綜合利用，但原料來源有限，同時，設備龐大，生產工藝復雜，產品是 L 型。（4）發酵法:以淀粉質原料水

19、解生成葡萄糖，或直接以糖蜜或醋酸為原料，利用谷氨酸生產菌進行碳代謝，生物合成谷氨酸。發酵法原料來源廣泛，可利用條件好，以淀粉質原料生產，設備一般，腐蝕性低，勞動強度小，可自動化、連續化生產，收率高，成本較低。綜述上面優缺點，本設計采用發酵法生產，以大米為原料圖 2-1 發酵法2.2.1 味精生產的糖化工藝糖制原料發酵法生產谷氨酸，谷氨酸產生菌不能直接利用淀粉、糊精。只能將淀粉質原料水解為葡萄糖，才能供發酵生產之用。一、糖化工藝方法的選擇淀粉水解為 G 方法有酶解法、酸解法和酶酸結合法（包括酶酸法和酸酶法）（1）酸解法：工藝簡單、費時短、效率高，設備周期短，但副產物多，影響糖化液的質量，淀粉轉化

20、率低，糖化 DE 值只有 90%左右，生產對原料要求高，要求用純度較高的精制淀粉，設備要求耐高溫、耐高壓、耐腐蝕。（2）酶解法：淀粉轉化率高，糖化液純度高，營養成分豐富，可采用粗淀粉原料，條件溫和，設備要求較低，但生產周期長，夏天糖液易變質，發酵生產不正常時，給生產調度帶來困難。（3）酶酸結合法：具有兩法的優點，特別是酶酸法，該工藝適用于大米或粗淀粉為原料，可提高淀粉利用率，生產易于控制，周期短，淀粉轉化率高。糖液質量高。從上述三種制糖方法比較，結合所用的生產原料（大米） ，本設計采用酶酸法制糖。二、糖化工藝流程與工藝操作（1）工藝流程大米水洗浸泡粉碎調漿液化滅酶壓濾濾液加酸調 PH1.8糖化

21、中和脫色壓濾糖液（2）工藝操作 將大米輸入浸泡桶，加入自來水，清洗干凈，排去淘米水再新加清水常溫浸泡，夏12h，春秋 34h，冬 46h，以米浸泡后用手捏碎為佳。排水，磨成粉漿度保持 20Be左右，粒度達 80 目以上，泵入調漿桶，加清水調成濃度為 15Be 左右，假如0.3%CaCl2。以純堿調 PH6.36.5，再按大米加入 -淀粉酶 0.250.3%，攪拌均勻，進入液化鍋內保溫 80左右，1020 分鐘，取樣作碘色反應作終點，呈棕紅色或橙黃色才液化完全。再開 100102，5min 雜酶，再壓濾，在攪拌下向液化液中加鹽酸調 PH1.8 泵入糖化鍋內，升壓至 0.28mPa。排氣可適當關小

22、，1015min 左右，用無水酒精檢查糖化終點，無白色反應時即可放料。再經緩沖捅，降溫 80以下中和，達 PH4.64.8 為止，用活性炭脫色在 PH5.0 以下，不少于 30min，再經過壓濾，得水解糖液。流入貯液捅，以備發酵。（3）大米及水解糖液質量要求大米淀粉含量 7585% 蛋白質含量 68%，淀粉乳濃度 1213.5%。糖液淡黃色透明，無糊反應，還原糖含量 18%左右。DE 值 90%以上，PH 值：4.65.0，淀粉轉化率：淀粉糖 92%以上，大米糖 87%以上。2.2.2 味精生產的發酵工藝一、谷氨酸產生菌目前國內各味精廠生產菌有：短桿菌 T613 及共誘變株 FM8209，FM

23、-415，CMT6282，TG863，TG866，S9114，D85 等。鈍齒棒桿菌 AS1.542 及誘變株B9，B9-17-36 等。北京棒桿菌 AS1299 及其誘變株 7338，D110 現在多數廠用T613，FM-415，S9114，CM7，C6282 等。本設計采用 S9114 菌株，該菌株脲酶活力強，因而發酵過程中添加尿素的次數較少，它對生物營養要求較低，抗噬菌體能力強，產酸率較高。菌種保藏，為隨時供生產用，采用斜面保存，菌種移植到新鮮培養基斜面上，3032培養 24h，置于 4冰箱保存，每兩月分離一次。二、發酵工藝中菌種的擴大培養及種子質量要求（1）斜面菌種的培養菌種的斜面培養

24、必須有利于菌種生長而不產酸，并要求斜面菌種絕對純，不能有任何染菌和噬菌體，培養條件有利于菌種繁殖，培養基以多含有機氮而不含或少含糖為原則。培養基組成：葡糖糖 0.1%，蛋白胨 1.0%，牛肉膏 1.0%，氯化鈉 0.5%，瓊脂2.02.5%， PH7.07.2。培養基條件： 3034，恒溫 1824h。（2）一級種子培養目的在于大量繁殖活動力強的菌體，培養基組成應少含糖分，多含有機氮為主。培養基組成：葡糖糖 2.5%，尿素 0.5%，硫酸鎂 0.04%，硫酸氫二鉀 0.1%，玉米漿2.53.5%，FeSO4，MnSO4 2ppm，PH 7.0。培養條件：用 1L 滴瓶裝入培養基 200ml，滅

25、菌后置于沖程 7.6cm，頻率 96 次/min 的往復式搖床上振蕩培養 12h，3034。質量要求：種齡 12h，PH 6.40.1，光密度，凈增 0D 值 0.5 以上，殘糖 0.5%以下。無菌檢查：無噬菌體；鏡檢：菌體生長均勻，粗壯，排列整齊，G+反應（3）二級種子培養培養基配方：水解糖 2.5% 玉米漿 2.5%，K2HPO4 0.18%，尿素0.4%，MgSO40.04%，Fe2+ 2ppm，Mn2+ 2ppm，PH0.87.0。培養條件：接種量 0.81.0%；溫度 3234，78h。通風量：50L 接種罐 1:0.5 攪拌轉速 340r/min 250L 種子罐 1:0.3 攪拌

26、轉速 300r/min 500L 種子罐 1:0.25 攪拌轉速 230 r/min質量要求：種齡 78h，PH7.2 左右，OD 值凈增 0.5 左右。無菌檢查：無噬菌體，殘糖消耗 1%左右；鏡檢：生長旺盛，排列整齊，G+反應。三、發酵培養基的成分（1）碳源：采用流加糖，提供 Glu 產酸菌 C 源。（2）氮源：采用流加氨水和尿素補充氮源，流加氨水對 PH 值影響較大，流加尿素則溫和易控制。（3）無機鹽：菌體生產所需，用以構成副本成分及酶組成，酶酸劑和抑制劑，調節PH 值，滲透壓，氧化還原電位等。所需無機鹽有：磷酸鹽，硫酸鹽，氯化物及鉀、鈉、鎂鹽等。微量元素有 Cu、Zn、Mn、Mo、I 等

27、。（4）生長因子：谷氨酸生產菌絕大多數為生物素缺陷型，以生物素為生長因子，國內添加生物素玉米漿，糖蜜，麩皮水解液。用麩皮水解液需加一套水解設備，生物素含量不穩定。本設計采用玉米漿作生物素添加劑，其用量為 0.70.8%。（5）消泡劑：發酵過程中產生大量消泡劑，可能跑液或雜菌?？捎弥参镆簷C基油聚醚作消泡劑。也可采用機械消泡。優點是不在發酵液中加另外物質節省原料，減少染菌機會，缺點不能從根本上消除泡沫。但用化學消泡劑迅速可靠，用量少，效率高。本設計采用化學消泡劑。四、發酵工藝流程及工藝條件（1）工藝流程圖 2-2 發酵工藝流程（2）工藝流程說明糖液貯存罐的水解液泵入糖液貯罐兼計量罐，同時各種營養鹽

28、（尿素除外）在配料桶內加水用蒸汽浴解，然后用配料泵打如糖液計量罐，定容后用連消泵送入連消塔，后又送入維持罐，再送入噴淋冷卻器冷卻，然后在發酵罐內冷卻發酵溫度發酵。尿素在尿素溶解桶溶解后，用泵打入尿素滅菌罐，滅菌后空壓入尿素計量罐備用。泡敵由貯桶入泡敵滅菌罐滅菌，然后冷卻備用。來自空中的空氣經過過濾除菌進入發酵罐，成熟種子液接入發酵罐。營養液：圖 2-3 物料流向（3）工藝條件滅菌條件發酵罐空消 2kgf/cm2 表壓下持續 30min 后通過無菌空氣保壓備用；種子罐實消，夾層預熱升溫至 90100，關閉夾層進入內層蒸汽，115維持 8min，后關閉蒸汽開冷卻水降溫至 34左右；培養基連消，夾層

29、通蒸汽預熱 90，直接通蒸汽升溫至 105，保持510min，通入無菌空氣保壓，并迅速降溫；管路滅菌 2.53.0 kgf/cm2，滅菌 4060min；油罐滅菌 2 kgf/cm2 蒸汽壓力下保持 1h，后通入無菌空氣保壓，用夾層蒸汽烘干油中水分；空氣總過濾機 2 kgf/cm2 上沖 2030min，下沖 2030min 后吹風干燥；分過濾器 2 kgf/cm2 40min，夾層烘干壓力 0.51.0 kgf/cm2。發酵技術條件接種量 1.5%，溫度 35，初糖量 13.5%，罐壓 1 kgf/cm2，通風比 1:0.1，攪拌轉速 90轉/分。發酵控制：a . PH：012h ，7.27

30、.1；1224h，7.17.0 。b. 溫度：03h，35；518h，36；1824h，37；2428h，38；28h 后，39。c. 風量：0h，230m3/h；OD 70.25 360 m3/h，OD 70.6 570 m3/h，OD 要求達到0.700.75發酵至 18h 左右，OD 值如果穩定可以降低風量，以提制三級陣風為準。480 m3/h380 m3/h320 m3/h尿素流加，如表表 2-1 尿素流加量一二三時間8101224以 PH 是PH7.27.17.17.17.0OD 值0.60.70.81.00.81.0流加量0.6%0.6%0.5%消泡劑視具體情況而定，實行少量多次流

31、加。發酵成熟液質量標準：Glu 含量6.5%，殘糖0.8%，PH6.7 左右，NH4+0.1%，轉化率48%。（4）培養基滅菌谷氨酸發酵要求純種培養，培養基徹底滅菌防止污染，確促生產正常進行關鍵之一。滅菌方式分為間歇式（實消）與連消式（連消） 。滅菌方式有火焰滅菌，濕熱滅菌（蒸汽滅菌） ，射線滅菌，化學藥劑滅菌及介質過濾除菌等。間歇式：操作簡單，不需其它設備，但由于中間時間長，而設備利用率低，培養基中的營養成分易破壞。連續式：設備操作相對復雜，但設備一直處于相對較熱和穩定的溫度，熱利用率高，培養基升溫快，加熱時間短，營養成分受破壞少，無死角，滅菌效率好，設備利用率高，適于大量培養基滅菌。本設計

32、發酵罐采用連消，種子罐實消。2.2.3 味精生產的提取工藝一、提取工藝方法的選擇谷氨酸生產菌在發酵液中積累 L-谷氨酸提取出來，進一步中和，除鐵脫色，加工精制成谷氨酸單鈉鹽（即味精） 。Glu 分離提純，常應用它兩性電解質性質，Glu 的溶解度，分子大小，吸附劑作用及 Glu 的成鹽作用等，可把發酵液中 Glu 提取出來。提取工藝選擇原則：工藝簡單，操作方便，提取效率高，產品純度高，勞動強度小，設備簡單，造價低，使用的原材料，藥品價廉，來源容易，同時還要減少環境污染。目前國內外味精廠主要采用以下幾種方法提取 Glu：（1）等電點法將發酵液加鹽酸調 PH 值至谷氨酸的等電點，使之沉淀出來，其收率

33、可達 6070%。次數項目同時采用冷凍低溫處理，液溫冷卻至 5以下，收率達 78%左右。母液不再回收 Glu，可繼續進行綜合處理。該法設備簡單，操作簡單，投資少等優點，為國內許多味精廠所用。等電點法提取谷氨酸發酵液不經除菌或除菌，不經濃縮或濃縮處理，在常溫或低溫下加鹽酸調至谷氨酸的等電點 PH3.22，使 Glu 呈過飽和狀態，結晶析出。目前國內許多味精廠均采用一次冷凍低溫等電點法提取工藝，一般收率可達 7882%，母液谷氨酸含量 1.2%左右，還有采用等電點法與其它方法配合進行，如等電點-離子交換法、等電點-鋅鹽法。一般總回收率達 85%左右。（2）離子交換法先將發酵液稀釋至一定濃度，用鹽酸

34、將發酵液調至一定的 PH 值，采用陽離子交換樹脂吸附 Glu，然后用洗脫劑將 Glu 從樹脂上洗脫下來，達到濃縮和提取的目的。收率達8590%左右。但酸堿用量大，廢水排量大?？刹捎玫入婞c-離子交換法提取，總收率達 90%左右。（3）金屬鹽法包括鋅鹽法和鈣鹽法，即利用 Glu 與 Zn，Ca，Co 等金屬離子作用，生成難溶于水的谷氨酸金屬鹽，沉淀析出，在酸性環境中 Glu 金屬鹽被分解，在 PH2.4 時，Glu 溶解度最小，以 Glu 形式結晶析出。一般鋅鹽法提取率在 85%左右。（4）鹽酸水解-等電點法發酵液中除含有 Glu 外，尚有一定量的谷氨酰胺。焦谷氨酸和菌體蛋白，這些物質用上述方法無

35、法除去回收酸。發酵液經濃縮后加鹽酸水解，可回收部分 Glu，從而使 Glu 的提取收率和谷氨酸的質量得到提高。（5）離子交換膜電滲析法提取 Glu：據滲透膜時各種離子物質的選擇性不同而將 Glu 分離，如電滲析和反滲透法。本設計采用等電點-離子交換法提取谷氨酸，該法是發酵液經等電點提取 Glu 以后，將母液通過離子交換柱（單柱或雙柱）進行吸附，脫洗回收，使脫洗所的的高流分與發酵液合并，進行等電點提取，可達回收率 90%左右。二、工藝流程 圖 2-4 提取工藝流程三、工藝流程的操作要點本工藝分兩步操作，第一步是將發酵液經等電點提取部分谷氨酸，第二步是將母液進行離子交換提取，操作方法基本同上。等電

36、點提取回收的部分細 Glu，可與發酵液合并，放入等電點池內，再用 PH1.5 離子交換的高成分母液（或鹽酸）繼續中和，開始定量大些，當溶液 PH 為 5 時，流量要放小，觀察結晶晶體形狀情況，有晶核出現時停止加酸，育晶 2h，再調 PH 為 3.2 繼續育晶 2h 后開大冷卻水，攪拌 16-20h，使其充分長晶，然后沉淀 4-6h，母液上離子交換柱，提取谷氨酸。離子交換收集液處理方法：低流分（初流分）可以上柱再交換高流分再要加鹽酸調PH1.5，攪拌均勻，使 Glu 全部溶解。供等電點中和用，后流分單獨上離子交換柱，進行回收。本工藝操作簡單，設備少，化工原料用量少，生產成本低，廢液不含腐蝕性，不

37、含有毒物質，易處理，用母液排收采用滑槽回收麩酸，收率高。濕麩酸質量標準：谷氨酸質量標準90%，氯化鈉0.7%，透光率40%。2.2.4 味精生產的精制工藝一、味精生產的工藝流程谷氨酸中和除鐵沉淀脫色過濾二次脫色、除鐵過濾k-15 炭柱脫色收縮結晶離心分離振動干燥包裝二、味精生產的工藝說明將麩酸在頭道中和桶中內加熱，加純堿而生成 Glu 鈉鹽，同時加入少量活性炭和 Na2S溶液，然后用泵將溶液泵入二道中和桶，此時加入全部活性碳，Na2S 使 PH 在 5.0 左右，操作完畢，用泵送入板框過濾機過濾，濾液收集在貯桶濾布在洗桶洗滌后，洗滌水用泵送回過濾機，濾渣再生利用，濾液貯桶中的濾液自動流入脫色柱

38、脫色，脫色液收集干脫色液暫貯罐中，再用泵將清液送入清液貯桶中備用。濃縮時，清液依濃縮鍋的真空負壓吸入濃縮結晶鍋進行濃縮結晶，控制真空度為 650mmHg 以上濃縮結晶完畢，經育品槽育品后進行離心分離得濕味精。三、味精生產的工藝特點本工藝采用 k-15 顆粒活性炭脫色，不但可起到粉碳脫色難于透光率，而且節約粉碳用量。采用真空攪拌濃縮結晶（流加清夜）不僅結晶穩定，而且減少味精受熱分解。均采用不銹鋼結構（或襯膠）以減少味精金屬離子。四、味精生產的包裝貯存包裝是味精生產最后一道工序。味精和包裝材料必須符合有關標準，生產設備和包裝貯運操作達到食品衛生和工藝要求，稱量準確，包裝標志完整，檢驗嚴格，確保合格

39、產品出廠。包裝流程如下：散味精稱量封口計數裝箱封箱捆扎貯存。保質期：在干燥通風可長時間貯存不變質。運輸工具必須清潔干燥符合食品衛生要求，貯過程應輕拿輕放，不得于有毒，有害，有腐蝕性質裝混運。本品應貯于干燥通風的庫房中。堆存高度：外包裝均為紙箱，堆存高度 8-12 層，2.0-2.5m。五、味精生產的散味精的質量標準味精按其組分分類，有 99%味精含鹽味精和強力味精，其質量標準 99%符合 GB8907-88 規定，含鹽味精和強力味精符合 QB1500-92 規定。3 3 工藝計算工藝計算3.1 設計依據3.3.1 生產能力年產味精 1.7 萬噸（其中 99%味精 5100 噸，80%味精 11

40、900 噸） ，折合純味精 14569 噸，年生產日為 320 天。3.3.2 主要技術指標發酵產酸 4.5%提取收率 85%（等電點法及離子交換法）精制收率 90%谷氨酸制成味精的轉化率物料衡算187.13=1.27147.133.2 物料衡算3.2.1 發酵罐每立方米發酵液產純味精： (kg)1000 4.5% 85% 90% 1.2744年產發酵液： (m3)1456900044331113.36每天生產發酵液： (m3)331113.363201035發酵罐裝料系數 70%，發酵作業周期（包括空消、實消或連消、進料、出料、清洗等）共48h。所需發酵罐容積為： (m3)1535 20.7

41、3000應選用 500m3發酵罐 6 臺。3.2.2 種子罐取發酵液量m3，接種量 1%，培養時間 12h，輔助時間 4h，每罐需要種子500 70%350量 m3，考慮備用及設備周轉，選用 500L 種子罐 6 臺。一級搖瓶種子每天一560 1%5.6瓶 8001000 mL，接種量為 0.570.7%。3.2.3 尿素罐總尿以 3%計算，每罐需用尿素： (kg)350000 3%10500尿素水溶液平均濃度為 50%，裝料系數 80%，每罐需用尿素溶液： (m3)10.526.2550% 80%一個作業周期需用尿素溶液： (m3)6 26.25157.5選用 200 m3尿素罐 1 臺。3

42、.2.4 淀粉水解鍋每罐初糖濃度 1111.5%，滅菌損耗約 5%，以初糖 12%計算：純糖：(kg)350000 12%42000則 20%糖液為：(L)4200020%210000水解時間共 0.5h，每班 2 批次，每天 1 班，裝料系數為 70%，每批次需用水解液：11683360.5選用 200m3水解鍋。3.2.5 等電點罐 一般情況下等電點罐的個數等于發酵罐的個數，發酵罐有 6 臺，所以等電點罐也取 6 臺。發酵液 350m3，高流分及鹽酸約 20%，共 420m3。3.2.6 離子交換柱離子交換柱上母液 420 m3，谷氨酸含量 1.6%，NH4+含量為 0.5%，選用 190

43、08000 毫米離子交換柱 2 臺。3.2.7 離心機濕谷氨酸（濕純 90%）每天約，選用 SS1600 型離心機，960r/min，三足式，72 104.53 8不銹鋼或在襯膠離心機 5 臺。4 4 熱量衡算熱量衡算4.14.1 液化工序熱量衡算液化工序熱量衡算4.1.1 液化加熱蒸汽量加熱蒸汽消耗量（D）有下式計算：21(tt )GCDI 式中，G淀粉漿量(kg/h) C淀粉漿比熱容kJ/(kgk) t1漿料初溫(20273293 k) t2液化溫度(90273363 k) I加熱蒸汽焓，2738 kJ/kg(0.3Mpa，表壓)加熱蒸汽凝集水的焓，在 363 k 時為 377 kJ/kg

44、淀粉漿量 G根據物料衡算，日投工業淀粉 97.75t，連續液化，97.75244.073 (t/h)。加水為 1：2.5，則漿量為 40733.514255.5 (kg/h)。粉漿干物質濃度：4073 86%24.57%14255.5 100%粉漿比熱 C 可按下式計算0 x100 x100100CCC水式中，C0淀粉質比熱容，取 1.55 kJ/(kgk) X淀粉干物質量，24.57% C水水的比熱容，4.18 kJ/(kgk)則 kJ/(kgk)24.5710024.571.554.183.53100100C蒸汽用量 (kg/h)14255.5 3.53 (9020)1491.972738

45、377D4.1.2 滅酶用蒸汽量 滅酶時將液化液由 90加熱到 100，在 100時 為 419kJ/kg (kg/h)14255.5 3.53 (10090)2172738419D 要求在 20min 內使液化液由 90加熱到 100，則蒸汽高峰量為： (kg/h)6021765120 以上兩項合計平均量：1491.97615=2142.97 (kg/h) 則每日用量：2.1424=51.36 (t/d) 高峰量：1491.97615=2142.97 (kg/h)4.1.3 液化液冷卻水用量 板式換熱器，將物料由 100降溫至 65，用二次冷卻水，冷卻水進口溫度為 20，出水溫度為 58.7

46、，需冷卻用水量 W114255.52142.97 3.53 (10065)14524.45 kg / h348.59 t /d(58.720) 4.184.2 糖化工序熱量計算 日產 20%的糖液m3，糖化操作周期 30h，其中糖化時間為 25h，糖化罐210 66302100m3，裝料為 10075%=75m3，需糖化罐 (臺)，取 11 臺。6303010.087525 使用板式換熱器，使糖化液（經滅酶后）由 85降至 60，用二次冷卻水冷卻，冷卻水進口溫度 20，出口溫度 45，平均用水量為： (kg/h)14255.52142.973.53806013848.4745204.18 要求

47、 2h 把 112.5m3糖液冷卻至 40，高峰用水量為： (kg/h)13848.47112500 1.0934518.8414255.52142.972 每日糖化罐同時運轉罐2510.088.4930 每日（放）料罐次：罐6308.4975 每日冷卻水用量：934.592794.5 t/d4.3 發酵工序熱量衡算 500m3 發酵罐裝料量為 350m3，使用新鮮水，冷卻水進口溫度 10，出口溫度 20，冷卻水用量 W： t/h43.0 10350251.220 104.18W 日運轉 3 臺，高峰用水量：251.23753.6 t/h 日用水量： t/d753.6 0.8 2414469.

48、12 平均用水量： t/h144169.12602.924式中，0.8 為各罐發熱狀況均衡指數4.4 谷氨酸提前工序冷量橫算 等電點罐 500m3，裝液量 420m3，相對密度 1.06，由 30降溫至 5，降溫速度 2/h，其冷量為 (kJ/h)36420 101.06 2 3.973.5 10 式中 3.97 為發酵液比熱容kJ/(kgk)中和時 H2SO4對水的溶解熱為 92kJ/mol，6h 加 98% H2SO45100kg其溶解熱為： (kJ/h)335100 98%92 10782 106 98每天運轉 3 臺等電點罐，總制冷量： (kW)653.5 107.82 1035683

49、 36005.水平衡5.1 糖化工序用水量1000kg 純淀粉實際產 100%MSGkg1000 1.1 98% 50% 86% 92% 1.27541.601000kg 工業淀粉（含 86%玉米粉）產 100%MSG 541.6086%465.8 (kg)1t100%MSG 實際消耗工業淀粉量： (t)10002.147465.8年產 14569t 純味精實際消耗工業淀粉量：145692.14731279.643 (t)則 320 個工作日平均每天消耗淀粉量： (t)31279.64332097. 75則在水平衡計算過程中：1 配料用水量，日投工業淀粉 97.75 t，加水比 1：2.5，用

50、水量為：97.752.5244.375 (t/d)因連續生產，平均水量高峰水量 (t/d)244.3752410. 82 液化液冷卻水用水量：平均量高峰水量14.52 (t/h)348.59 (t/d)3 糖液冷卻水用量，每日用冷卻水量 2794.5 t/d平均量 (t/h)2794.5116.424高峰量 51.8(t/h)5.2 發酵工序用水量由發酵工序熱量衡算中已計算，日用水量 14469.1 (t/d)，平均用水量 602.9 (t/h)，高峰量753.6 (t/h)，使用新鮮水。等電點罐 500m3，裝液量 420m3，相對密度 1.06，由 30降溫至 5，降溫速度 2/h，其冷量衡算為： (kJ/h)36420 101.06 2 3.973.5 10 中和時，H2SO4對水的溶解熱為 92kJ/mol，6h 加 98% H2SO45100kg其溶解熱為： (kJ/h)335100 98%92 10782 106 98每天運轉 3 臺罐，總制冷量： (kW)653.5 107.82 1035683 36005.3 用水量配料用水：21000042000168(t)每日投料按 3 罐計算，需水量：16831008(t/d)平均用水量：