年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸味精工廠設(shè)計(jì)-酶解法制糖工藝研究

PAGEXXXIVPAGE43摘要本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要介紹了味精的發(fā)展歷程及我國(guó)味精工業(yè)的現(xiàn)狀，重點(diǎn)研究了年產(chǎn)15000噸味精廠酶解法制糖工段的生產(chǎn)工藝，并對(duì)總平面布置圖、公用工程（水、電、汽等）、環(huán)境保護(hù)及綜合利用、工業(yè)衛(wèi)生和勞動(dòng)保護(hù)等方案進(jìn)行了概述。設(shè)計(jì)了廠區(qū)總平面圖、制糖工藝流程圖、制糖車間設(shè)備流程圖等。本工藝是利用玉米淀粉為原料，雙酶水解制糖后，通過(guò)谷氨酸棒桿菌發(fā)酵、等電點(diǎn)沉淀提取谷氨酸，再經(jīng)過(guò)中和、脫色、除鐵、結(jié)晶、干燥制成味精。特別對(duì)酶解法制糖工藝進(jìn)行了深入的研究，酶解法制糖工藝是利用玉米淀粉為原料，調(diào)漿后，加入α-淀粉酶，經(jīng)過(guò)兩次噴射液化，冷卻，糖化（糖化酶），最后進(jìn)入發(fā)酵工段。該技術(shù)不僅能有效利用原料，提高淀粉的轉(zhuǎn)化率，而且大大地改善了糖液的質(zhì)量，提高了設(shè)備的利用率，從而起到降低成本的作用。關(guān)鍵詞：味精；酶解法制糖；液化；糖化；Title:aMSGfactorywiththeproductof15000tonsperyear-makingsugarwithenzyme.AbstractThisdesignbrieflyintroducesthedevelopmenthistoryofMSGandthesituationofMSGindustryinourcountry,focusedonthestudyofaMSGfactorywiththeproductof15000tonsperyearandtechnologicalprocessofmakingsugarwithenzyme.Atthesametime,giveabriefaccountofgenerallayout、publicworks(supplywater、electric、vapourandsoon)、environmentalprotectionandcomprehensiveutilization、industryhygieneandlabourenzymeandsoon.Designaplantgenerallayout,sugarprocessflowchart,sugarmakingequipmentflowchartandsoon.Thisprocessusingcornstarchasrawmaterial,twoenzymatichydrolysissugarafterfermentationbycorynebacteriumglutamicum,extractedglutamicacidisoelectricprecipitationbyneutralization,bleaching,iron,crystal,dryingandmanufacturingMSG.Especially,studingonmakingsugarwithenzymeofMSGisfocusedresearch.Makingsugarwithenzymeismakeuseofcornstarchasrawmaterial,firstmixpaste,addalphaamylase,second,twosprayliquidation,andcool,thensaccharification(addconverzyme),finalgetintofermentationsection.Thistechnologynotonlymakeuseofrawmaterialeffectively,improvestrarchyconvertratio,butalsotoagreatextentimprovethequalityofsugarsolution,increasetheutilizationratioofequipment,sowecanreducethecost.Keywords:MSG;makingsugarwithenzyme;liquefaction;saccharification目錄第一章總論 11.1概述 11.1.1味精的發(fā)展史 11.1.2味精的特點(diǎn) 11.1.3味精的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及作用 21.1.4味精工藝技術(shù)的發(fā)展 21.1.5建設(shè)味精廠的意義及目的 31.2設(shè)計(jì)依據(jù) 41.2.1長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 41.2.2實(shí)習(xí)所獲基礎(chǔ)資料 41.2.3參考資料 41.3設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想 41.4設(shè)計(jì)范圍 51.4.1生產(chǎn)車間 51.4.2輔助生產(chǎn)車間 51.4.3公用工程部分 51.4.4.倉(cāng)貯部分 51.5建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案 51.5.1建設(shè)規(guī)模 51.5.2產(chǎn)品方案 51.6主要原材料、輔助原料、動(dòng)力需用量 51.7工作制度及全廠定員 61.7.1工作制度 61.7.2全廠定員 6第二章總平面布置 82.1廠址概述 82.1.1廠址地形地貌特征 82.1.2廠區(qū)地質(zhì)情況及地震烈度 82.1.3氣象條件 82.2總平面布置與運(yùn)輸 92.2.1總平面布置的原則 92.2.2廠內(nèi)外運(yùn)輸 102.2.3總圖繪制（見(jiàn)圖紙） 11第三章生產(chǎn)工藝 123.1原料及產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 123.1.1感官指標(biāo) 123.1.2理化指標(biāo) 123.1.3衛(wèi)生指標(biāo) 123.2生產(chǎn)技術(shù)方案選擇 133.2.1產(chǎn)品方案 133.2.2生產(chǎn)方法的選擇及對(duì)比 133.2.3生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述 153.2.4生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖 163.2.5主要工藝參數(shù) 163.2.6主要原料、物料、動(dòng)力消耗指標(biāo) 173.2.7物料衡算 173.2.8熱量衡算 213.2.9水衡算 243.2.10主要工藝設(shè)備選型計(jì)算 263.2.11主要設(shè)備一覽表 283.2.12車間自控水平及測(cè)量?jī)x表的水平 293.2.13車間布置（主車間） 293.2.14工藝流程圖及設(shè)備平面布置圖祥看附件 30第四章公用工程 314.1建筑結(jié)構(gòu) 314.2給水、排水及消防設(shè)施 324.2.1給水 324.2.2排水 324.2.3污水處理 324.2.4消防設(shè)施 334.3供電 334.4供熱 35第五章環(huán)境保護(hù)及綜合利用 375.1主要副產(chǎn)品及“三廢” 375.2治理情況和“三廢”的綜合利用 375.2.1廢氣處理和利用 375.2.2廢水處理和利用 375.2.3廢渣處理和利用 385.2.4噪聲防治 38第六章職業(yè)安全衛(wèi)生 396.1工業(yè)衛(wèi)生 396.1.1設(shè)計(jì)依據(jù) 396.1.2設(shè)計(jì)原則 396.1.3工業(yè)衛(wèi)生 396.1.4勞動(dòng)保護(hù) 39參考文獻(xiàn) 41致謝 42第一章總論1.1概述1.1.1味精的發(fā)展史味精，學(xué)名谷氨酸鈉，又叫麩酸鈉（因味精起源于小麥），英文全稱MonosodiumL-Glutamate(MSG),常被用作食品鮮味劑，是當(dāng)代最為流行的調(diào)味品之一，它既能改變烹調(diào)口味，又能促進(jìn)食欲和助消化。谷氨酸雖并非人體必須氨基酸，但它參與了許多人體代謝過(guò)程。并且被廣泛應(yīng)用于治療肝病等其他疾病當(dāng)中。谷氨酸還參與腦蛋白代謝和糖代謝，對(duì)維持腦功能十分有益。味精的發(fā)展歷史大致經(jīng)歷三個(gè)階段，第一階段是1866年德國(guó)人立好生（H·Ritthasen）博士從小麥面筋中分離到酸性氨基酸，并將其命名為谷氨酸。1908年日本的池田菊苗教授在實(shí)驗(yàn)中，從海帶中分離到L-谷氨酸結(jié)晶體。第二階段是以面筋或大豆粕為原料利用酸水解法生產(chǎn)味精并投入生產(chǎn)，這種方法一直持續(xù)到1965年。第三階段隨著生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)，1965年后世界各地的味精工廠逐漸采用以糧食（玉米淀粉、大米等）為原料通過(guò)微生物發(fā)酵提取制得谷氨酸鈉并一直沿用至今。我國(guó)從1958年開(kāi)始篩選谷氨酸產(chǎn)生菌，同時(shí)進(jìn)行了對(duì)谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)的大量基礎(chǔ)性研究。1964年成功分離選育出北京棒桿菌AS1.299和鈍齒棒桿菌AS1.542等谷氨酸產(chǎn)生菌，之后全國(guó)各地先后采用發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸。1.1.2味精的特點(diǎn)味精其化學(xué)名稱為L(zhǎng)-谷氨酸單鈉一水化合物，簡(jiǎn)稱MSG?；瘜W(xué)式為C5H8O4NNa·H2O,相對(duì)分子質(zhì)量為187.14。谷氨酸鈉的結(jié)晶為斜方晶系，相對(duì)密度1.65，熔點(diǎn)195℃。谷氨酸鈉分子中含有一個(gè)不對(duì)稱碳原子，故具有旋光性。L-谷氨酸鈉為右旋。谷氨酸鈉可溶解于水和酒精之中。在水中其溶解度隨溫度的升高而增大，但在酒精中隨酒精濃度的升高溶解度降低。谷氨酸鈉與酸作用生成谷氨酸（如鹽酸），與堿（如氫氧化鈉）作用生成谷氨酸二鹽。在加熱條件下，會(huì)發(fā)生脫水反映，與谷氨酸一樣，在高溫環(huán)境下脫水環(huán)化生成焦谷氨酸鈉。且隨著溫度的升高，時(shí)間的延長(zhǎng)。谷氨酸鈉生成的焦谷氨酸鈉越多。焦谷氨酸鈉沒(méi)有鮮味，因此在亨調(diào)過(guò)程中不宜放入味精。味精的應(yīng)用已有60多年的歷史，后經(jīng)聯(lián)合國(guó)糧食農(nóng)業(yè)組織以及世界保健組織和聯(lián)合國(guó)食品添加劑專家委員會(huì)的反復(fù)實(shí)踐認(rèn)證，味精可以作為一種安全的食品增味劑來(lái)使用。并于1973年規(guī)定其每日允許攝取量為0-120mg/kg體重。一系列的味精毒性實(shí)驗(yàn)也證明味精可以放心食用。1.1.3味精的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及作用味精對(duì)人體沒(méi)有直接的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但它能增加食物的鮮味，有助于提高人的食欲，進(jìn)而提高食物的消化率，對(duì)人體有一定的滋補(bǔ)作用。由于味精的主要成分為谷氨酸鈉，它是谷氨酸的鈉鹽，而谷氨酸是人體需要的一種氨基酸，96%能被人體吸收。形成人體組織中的蛋白質(zhì)。它又能與血氨結(jié)合。生成對(duì)人體無(wú)害的谷氨酰胺，用以解除代謝過(guò)程中所產(chǎn)生的氨的毒性作用。另外，谷氨酸鈉能夠促進(jìn)腦部中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常活動(dòng)，改善腦機(jī)能。谷氨酸鈉更被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療當(dāng)中，具有治療慢性肝炎、肝昏迷、神經(jīng)衰弱、癲癇病、胃酸缺乏等病的作用[5]。同時(shí)，谷氨酸鈉的其他復(fù)合物也被廣泛應(yīng)用在工業(yè)原料的生產(chǎn)當(dāng)中，如聚谷氨酸（PLG）被用于制造人造革，質(zhì)量接近天然皮革，其強(qiáng)度、抗水性等均較好[3]。十二烷酰基谷氨酸鈉（AGS）肥皂以及用L-谷氨酸或月桂酰氯與D-谷氨酸制成的肥皂，其洗凈力、氣泡力、分散力均較好，且對(duì)皮膚無(wú)刺激。焦谷氨酸鈉（PCA-Na）具有強(qiáng)烈的吸濕性，能保持皮膚濕潤(rùn)，吸水性極高，能防止皮膚干燥。1.1.4味精工藝技術(shù)的發(fā)展谷氨酸的生產(chǎn)方法主要有提取法、水解法、化學(xué)合成法、酶促合成法和發(fā)酵法五中。提取法生產(chǎn)谷氨酸在糖廠中一般以甜菜廢糖蜜（廢糖蜜占總量的4%）為原料提取出約3%（占糖蜜）的游離谷氨酸。此方法于1936年在美國(guó)進(jìn)行生產(chǎn)。但由于廢糖蜜中谷氨酸的含量極低，加上工藝繁雜，成本較高，且容易造成環(huán)境污染等原因，最后放棄使用。谷氨酸的水解法從20世紀(jì)初開(kāi)始應(yīng)用于生產(chǎn)，在20世紀(jì)50年代以前，是味精的主要生產(chǎn)方法。1910年日本用硫酸水解面筋生產(chǎn)谷氨酸和味精，它是利用面筋等植物蛋白質(zhì)為原料，加入鹽酸，在高溫下水解，生成谷氨酸鹽酸鹽。分離得到的谷氨酸鹽酸鹽與堿反應(yīng)后，分離得到谷氨酸，再制成味精。這種方法在1923年被我國(guó)上海天廚味精廠用鹽酸水解的辦法進(jìn)行生產(chǎn)，但由于耗用大量植物蛋白，并會(huì)造成環(huán)境污染，在20世紀(jì)60年代以后已很少使用。谷氨酸的化學(xué)合成方法是通過(guò)以丙烯腈為原料經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)以后生成DL-谷氨酸，在經(jīng)過(guò)拆分得到谷氨酸的。此種方法在1962年日本應(yīng)用生產(chǎn)后，在1973年，由于原料的短缺而停止使用。酶促合成法是利用酶的催化作用，將底物轉(zhuǎn)化為谷氨酸的過(guò)程，稱為谷氨酸的酶促合成，常用的酶有谷氨酸脫氫酶、轉(zhuǎn)氨酶和谷氨酸合酶等。發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸是利用微生物的新陳代謝作用，生物合成谷氨酸，再經(jīng)一系列的分離純化過(guò)程，而得到谷氨酸的過(guò)程。是20世紀(jì)50年代以后的主要生產(chǎn)方法。1956年，日本協(xié)和公司以淀粉水解糖為原料，經(jīng)谷氨酸棒桿菌發(fā)酵，生產(chǎn)谷氨酸的研究取得成功，并于1957年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)[20]。1959年，美國(guó)開(kāi)始使用發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸，1965年，上海天廚味精廠實(shí)現(xiàn)發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的工業(yè)化生產(chǎn)。利用發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸需要添加充足的碳源，而所使用的碳源一般為淀粉水解糖或糖蜜（以淀粉水解糖居多）。這是由于在糖質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸中，幾乎所有的氨基酸產(chǎn)生菌都不能直接利用（或是微弱利用）淀粉或糊精[18]。因此在生產(chǎn)之前，必須將淀粉原料水解成葡萄糖，才能被發(fā)酵菌所利用。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，將淀粉水解為葡萄糖的過(guò)程稱為淀粉的糖化，水解糖也被成為淀粉糖。水解糖中主要成份為葡萄糖，還有數(shù)量不等的少量麥芽糖和一些二糖、低聚糖等復(fù)合糖類。除此之外，還有一些如蛋白質(zhì)、脂肪等的雜質(zhì)混于其中[16]。淀粉水解糖的制備方法一般有三種。第一種為酸解法，它是利用酸（無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方法。第二種為酶解法，它是利用專一性很強(qiáng)的淀粉酶及糖化酶將淀粉水解為葡萄糖的工藝。酶解法制葡萄糖，首先是利用α-淀粉酶將淀粉液化轉(zhuǎn)化為糊精、低聚糖，增加淀粉的溶解性，這個(gè)過(guò)程被成為淀粉的液化[8]。然后再利用糖化酶將糊精、低聚糖進(jìn)一步水解成葡萄糖，這個(gè)過(guò)程被成為淀粉的糖化。由于淀粉的液化糖化都有酶的參與，因此又被稱為雙酶水解制糖。第三種為酸酶結(jié)合法，它是集中酸法和酶解法制糖的有點(diǎn)而產(chǎn)生的綜合性生產(chǎn)工藝。根據(jù)淀粉的特性可采用酸酶水解或酶酸水解兩種方法。酸酶法是針對(duì)原料為玉米或小麥等谷類淀粉，淀粉顆粒堅(jiān)硬，短期液化不徹底等情況。酶酸法則是針對(duì)顆粒不均的原料，如碎米淀粉等，如果采用酸法水解，會(huì)使水解不均勻，出糖率低。本設(shè)計(jì)也會(huì)著重對(duì)酶解法制糖工藝進(jìn)行更加深入的研究。1.1.5建設(shè)味精廠的意義及目的味精作為亞洲餐飲的主要調(diào)味劑，已經(jīng)越來(lái)越與人民的生活息息相關(guān)，據(jù)初步估計(jì)，中國(guó)大陸增鮮消費(fèi)品市場(chǎng)的容量已經(jīng)超過(guò)300億元，而調(diào)味品行業(yè)就占總?cè)萘康慕?5%；這其中，以味精為主的傳統(tǒng)增鮮調(diào)味品直接市場(chǎng)容量已經(jīng)占到了70%以上；可以說(shuō)，味精是中國(guó)大陸調(diào)味品市場(chǎng)的最重要的品種。由于同萬(wàn)千大眾的日常消費(fèi)掛鉤，味精行業(yè)展現(xiàn)出明顯的需求穩(wěn)定性和復(fù)蘇快速性。味精行業(yè)在經(jīng)濟(jì)波動(dòng)中表現(xiàn)平穩(wěn)。并且，在食品行業(yè)子行業(yè)中，是表現(xiàn)最為出色的子行業(yè)之一。現(xiàn)階段味精需求的結(jié)構(gòu)為：食品加工業(yè)消費(fèi)了50%左右的味精供給，餐飲業(yè)消費(fèi)了30%，家庭消費(fèi)為20%左右。這三個(gè)渠道的增長(zhǎng)，將成為帶動(dòng)調(diào)味品市場(chǎng)發(fā)展的動(dòng)力。味精在食品制造行業(yè)的使用主要包括：方便食品如方便面等、火鍋底料、腌漬品、速凍食品、水產(chǎn)品、肉制品等等；復(fù)合調(diào)味料如雞精、雞粉、各種湯料、增味料、醬類等。餐飲業(yè)的火爆同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、尤其是城市化水平密切相關(guān)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程的延續(xù)將繼續(xù)提供餐飲業(yè)成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)。在調(diào)味品升級(jí)的趨勢(shì)下，味精行業(yè)在個(gè)人家庭消費(fèi)領(lǐng)域的增長(zhǎng)，原因主要在于我國(guó)多元化的經(jīng)濟(jì)模式。目前，雞精、雞粉等后代調(diào)味品的需求，增長(zhǎng)較快的地區(qū)為華東、華南等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域。這也表明，在中西部等經(jīng)濟(jì)次發(fā)達(dá)區(qū)域，傳統(tǒng)調(diào)味品仍有市場(chǎng)空間。另一方面，隨著味精有害論的瓦解，消費(fèi)者將更加理性的進(jìn)行調(diào)味品選擇；味精作為發(fā)展最為成熟的增鮮調(diào)味品，具有較高的性價(jià)比，仍將是家庭消費(fèi)的選擇之一。2010-2015年，味精行業(yè)保持8%-10%左右的增速仍能持續(xù)。在味精需求仍有平穩(wěn)增長(zhǎng)的前提下，與之伴生的谷氨酸行業(yè)亦將呈現(xiàn)類似的增長(zhǎng)速率。由于味精生產(chǎn)技術(shù)的不斷更新，特別是雙酶法制糖技術(shù)的應(yīng)用，使淀粉收率從90%提高到97%-98%，一些技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平[10]。同時(shí)，隨著人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)味精的需求也會(huì)越來(lái)越多，相信味精行業(yè)的發(fā)展前景也會(huì)愈加廣闊，而這也正是我們建廠的重要理由。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1.2.1長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.2.2實(shí)習(xí)所獲基礎(chǔ)資料1.2.3參考資料《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》吳思方主編中國(guó)輕工業(yè)出版社《氨基酸工藝學(xué)》陳寧編輕工業(yè)出版社《生化生產(chǎn)工藝學(xué)》梅樂(lè)和、姚善涇、林東強(qiáng)編科學(xué)出版社《食品增味劑》郭勇鄭穗平編中國(guó)輕工業(yè)出版社《淀粉糖品生產(chǎn)與應(yīng)用手冊(cè)》尤新主編中國(guó)輕工業(yè)出版社1.3設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想（1）廠區(qū)所在地有豐富的原料資源，并且電力資源和勞動(dòng)力資源也很豐富。（2）堅(jiān)持勤儉節(jié)約，增收節(jié)支的方針。（3）盡量采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備，認(rèn)真吸取和借鑒國(guó)內(nèi)外各種產(chǎn)品生產(chǎn)的成熟新工藝，新技術(shù)，盡量選用成型設(shè)備。（4）合理利用資源，對(duì)副產(chǎn)品進(jìn)行全面的綜合利用，變廢為寶，節(jié)約能量，降低消耗指標(biāo)。（5）滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量的要求，著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，留有余地，力求做到整體布局和場(chǎng)地利用合理。1.4設(shè)計(jì)范圍1.4.1生產(chǎn)車間糖化車間、發(fā)酵車間、精致車間、干燥車間、包裝車間1.4.2輔助生產(chǎn)車間機(jī)修車間、研發(fā)中心、綜合辦公樓、車庫(kù)等。1.4.3公用工程部分變電所、鍋爐房、水泵房（包括貯水池及消防泵房）、空壓站、冷凍站（涼水塔、循環(huán)水池）、污水處理廠等。1.4.4.倉(cāng)貯部分主原料庫(kù)、包裝材料庫(kù)、成品庫(kù)、煤堆場(chǎng)及灰渣場(chǎng)等。1.5建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案1.5.1建設(shè)規(guī)模：建設(shè)一座占地50259平方米，年產(chǎn)15000噸味精的味精廠。1.5.2產(chǎn)品方案：年產(chǎn)99%味精12000噸，400g包裝2688萬(wàn)袋，100g包裝672萬(wàn)袋。年產(chǎn)80%味精3000噸，400g包裝672萬(wàn)袋，100g包裝168萬(wàn)袋。1.6主要原材料、輔助原料、動(dòng)力需用量表1主要原材料、燃料及動(dòng)力用量表序號(hào)名稱單位數(shù)量備注時(shí)天1玉米淀粉t4.2125101.1303302α-淀粉酶t1.19×10-32.86×10-28.5683糖化酶t2.79×10-30.071421.424塑料袋個(gè)58331.4×1054200×1045水t1075.5725813.677440806電Kwh8433202392607176007煤t3.849227888.81.7工作制度及全廠定員1.7.1工作制度本味精廠全年生產(chǎn)，年工作日300天，發(fā)酵車間每天2班，其他車間每天3班，連續(xù)生產(chǎn)。1.7.2全廠定員總計(jì)230人，其中干部和管理人員25人，工人171人，工程技術(shù)人員30人，服務(wù)人員4人。表2勞動(dòng)定員表序號(hào)部門(mén)管理人員技術(shù)人員工人服務(wù)人員合計(jì)1廠部1122廠辦113黨辦114生產(chǎn)計(jì)劃科225技術(shù)科13266質(zhì)檢科12257化驗(yàn)科3258倉(cāng)儲(chǔ)112139銷售科1121310財(cái)務(wù)科12311勞動(dòng)安全科15612行政科11213公路隊(duì)1151614接待室22小計(jì)13854277合計(jì)7715變電所12316鍋爐房15617空壓機(jī)114618水泵房及貯水池114619冷凍站126920環(huán)保所及污水處理廠121518小計(jì)683448合計(jì)4821糖化車間232513122發(fā)酵車間122512923脫色精制車間12101324干燥、包裝12151825質(zhì)檢15814小計(jì)614832105合計(jì)105總計(jì)230第二章總平面布置2.1廠址概述本味精廠位于長(zhǎng)春市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，南環(huán)高速公路附近，臨近凈月潭開(kāi)發(fā)區(qū)，廠區(qū)靠近原料供應(yīng)地，交通條件便利，無(wú)污染源，能夠保證獲得足夠數(shù)量和優(yōu)質(zhì)的原料。廠區(qū)附近有充足的水源，有完善的供水、排水系統(tǒng)。電力、熱力等設(shè)施完善。廠區(qū)內(nèi)擁有配套的生活設(shè)施，為工作人員提供了極大的便捷。2.1.1廠址地形地貌特征本味精廠占地約50259平方米，廠區(qū)長(zhǎng)253.64米，寬198.15米，整個(gè)廠地較平坦，極限高差約1.5米。廠區(qū)內(nèi)設(shè)有生產(chǎn)車間及各種日常生活設(shè)施，并且有充足的發(fā)展余地，不須另行征用土地。2.1.2廠區(qū)地質(zhì)情況及地震烈度(1)根據(jù)地址勘察報(bào)告，地質(zhì)巖性較為穩(wěn)定，第一層為耕土及耕土卵石及雜填土，厚度約為0.25～0.91米；第二層為粉狀細(xì)沙，厚度約為0.14～2.10米，第三層為卵石，其厚度約為3.40～5.15米；第四層為花崗巖，本層為勘查區(qū)基巖，控制厚度約為0.30～0.50米，控制深度為5.00～7.90米。(2)廠區(qū)地下水為潛水類型，主要埋藏在卵石層中，水補(bǔ)給源通常依靠降雨滲透補(bǔ)給，地下水位高低主要受此影響。廠區(qū)地理位置降雨量全年適中。(3)根據(jù)中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖，長(zhǎng)春地區(qū)地震裂度為七度，建筑應(yīng)按七度設(shè)防。2.1.3氣象條件表3長(zhǎng)春地區(qū)氣象條件表氣象條件數(shù)據(jù)年平均氣壓995.50毫帕年平均氣溫6.5℃年極端最高氣溫37.7℃年極端最低氣溫-36.2℃年平均相對(duì)濕度72%全年日照時(shí)數(shù)2284.0無(wú)霜期130～160天積雪最大深度35毫米年平均降水量947毫米年最大降水量1272.8毫米月最大降水量520.7毫米日最大降水量162.7毫米最大凍結(jié)深度最大風(fēng)速平均風(fēng)速1000.0毫米22m/s1.5m/s全年主導(dǎo)風(fēng)向WS2.2總平面布置與運(yùn)輸2.2.1總平面布置的原則（1）工藝條件：味精工廠所涉及到的主要工藝是從工業(yè)粗淀粉到糖的生產(chǎn)，再進(jìn)入發(fā)酵培養(yǎng)階段，最后經(jīng)過(guò)各項(xiàng)處理得到味精成品。因此廠區(qū)的總平面設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格符合生產(chǎn)工藝流程。原料、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品的生產(chǎn)作業(yè)線應(yīng)通順，避免交叉往返。（2）公用工程：生產(chǎn)車間占地面積較大，且應(yīng)該布置在廠區(qū)中心地帶，廠區(qū)內(nèi)，生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)應(yīng)該嚴(yán)格分開(kāi)，工廠出口與生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)相適應(yīng)，便于工作人員上下班。（3）環(huán)保：工廠建成后要用綠化帶對(duì)空間進(jìn)行分隔，空地可以種植草坪和灌木等。廠區(qū)內(nèi)部的污水、廢氣、廢渣等的排放，除合理利用之外，均要達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，，煤渣給磚廠用于燒磚，但不能在廠區(qū)內(nèi)長(zhǎng)期貯留[6]。（4）交通運(yùn)輸：總平面設(shè)計(jì)應(yīng)將人流、貨流的通道分開(kāi)，避免交叉運(yùn)輸。工廠應(yīng)設(shè)置至少兩個(gè)以上的出入門(mén)，包括正門(mén)（職工出入），側(cè)門(mén)（產(chǎn)品出入），后門(mén)（原材料、廢料、燃料出入）等，并合理規(guī)劃人、貨運(yùn)輸路線，防止擁擠[1]。（5）建筑=1\*GB3①生產(chǎn)車間主生產(chǎn)車間是全廠布置的關(guān)鍵，首先考慮將其布置在廠區(qū)中心地帶。選擇地點(diǎn)地勢(shì)應(yīng)平坦，有一定的地耐力，朝向應(yīng)盡量正面朝陽(yáng)或偏南向，以加強(qiáng)車間采光效果。生產(chǎn)車間還應(yīng)直通廠區(qū)大門(mén)和生活區(qū)，為工人生活提供方便。=2\*GB3②輔助車間輔助車間應(yīng)靠近它所服務(wù)的車間廠房并且與包裝車間等其他后續(xù)處理車間相近，以便于減少運(yùn)輸距離，減輕勞動(dòng)消耗。=3\*GB3③動(dòng)力車間動(dòng)力車間主要包括鍋爐房、變電所、冷凍站（涼水塔、循環(huán)水池）、空壓站、水泵房等，動(dòng)力車間可以大部分集中在廠區(qū)一側(cè)建立。并盡量靠近其服務(wù)車間。并要求動(dòng)力車間布置在廠區(qū)的下風(fēng)向，盡可能的減少污染及用電風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約資源。=4\*GB3④后勤部門(mén)后勤部門(mén)多集中在廠前區(qū)，參照大多數(shù)新建工廠的設(shè)計(jì)方案，可將其建立在工廠前門(mén)臨近兩側(cè)。（6）衛(wèi)生要求廠區(qū)應(yīng)遠(yuǎn)離污染較嚴(yán)重的工業(yè)區(qū)，并且建立在主要污染源的上風(fēng)向。廠區(qū)建筑物、構(gòu)筑物的距離，應(yīng)嚴(yán)格遵守防火、衛(wèi)生等國(guó)家規(guī)定。2.2.2廠內(nèi)外運(yùn)輸工廠全年運(yùn)輸總量：82036.87噸運(yùn)入量：59327.6噸（煤27888.8噸，玉米淀粉30330噸）運(yùn)出量：22709.27噸（味精14280噸，灰渣8366.64噸）表4全廠運(yùn)輸量表序號(hào)名稱單位運(yùn)輸量運(yùn)輸方式備注一運(yùn)入量t/a59327.61玉米淀粉t/a30330公路2α-淀粉酶t/a18.18公路3糖化酶t/a45.51公路4氯化鈣t/a45.51公路5糖蜜t/a999.6公路6煤t/a27888.8公路二運(yùn)出量t/a22709.271味精t/a14280公路2灰渣t/a8366.64公路3菌體蛋白t/a62.63公路三總計(jì)t/a81979.082.2.3總圖繪制（見(jiàn)圖紙）第三章生產(chǎn)工藝3.1原料及產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)3.1.1玉米淀粉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（1）感官要求氣味：具有玉米淀粉固有的特殊氣味，無(wú)異味。外觀：白色或微帶淺黃色陰影的粉末，具有光澤。理化指標(biāo)理化指標(biāo)應(yīng)符合下表規(guī)定：表5玉米淀粉理化指標(biāo)表項(xiàng)目單位優(yōu)級(jí)品一級(jí)品二級(jí)品水分%≤14.0≤14.0≤14.0細(xì)度%≥99.8≥99.5≥99.0斑點(diǎn)個(gè)≤0.4≤1.2≤2.0酸度ml≤12.0≤18.0≤25.0灰分%≤0.10≤0.15≤0.20蛋白質(zhì)（干基）%≤0.4≤0.50≤0.80脂肪（干基）%≤0.10≤0.15≤0.25二氧化硫%≤0.004鐵鹽%≤0.0023.1.2味精質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)感官指標(biāo)具有正常的味精色澤、滋味，不得有異味及夾雜物。其中99%味精：白色有光澤晶體、白色粉狀95%味精：白色粉狀/混鹽晶體90%味精：白色粉末/混鹽晶體80%味精：白色粉末/混鹽晶體（2）理化指標(biāo)理化指標(biāo)應(yīng)符合下表規(guī)定：表6味精理化指標(biāo)表項(xiàng)目單位99%味精（晶體）99%味精（粉狀）95%味精90%味精80%味精谷氨酸鈉%≥99≥99≥95≥90≥80水分%≤0.2≤0.3≤0.5≤0.7≤1.0氯化鈉以Cl計(jì)%≤0.15≤0.5≤5.0≤10≤20透光率%≥95≥90≥85≥80≥70砷ppm≤0.5≤0.5≤0.5≤0.5≤0.5鉛ppm≤1.0≤1.0≤1.0≤1.0≤1.0鐵ppm≤5≤5≤10≤10≤10鋅ppm≤5≤5≤5≤5≤53.1.3衛(wèi)生指標(biāo)GB2760-2011食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB/T5009.43-2003味精衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法3.2生產(chǎn)技術(shù)方案選擇3.2.1產(chǎn)品方案年產(chǎn)15000噸味精工廠產(chǎn)品品種：含99%和80%谷氨酸鈉（Glu·Na·H2O）的味精3.2.2生產(chǎn)方法的選擇及對(duì)比（1）淀粉水解糖制備方法的選擇目前國(guó)內(nèi)水解淀粉為葡萄糖的方法主要有三種，分別是酸解法、酶解法、酸酶結(jié)合法。由于酸酶結(jié)合法對(duì)設(shè)備要求較高，且所需設(shè)備種類較多，在本味精工廠設(shè)計(jì)中將不予考慮這種方法制備。下面主要討論酸解法和酶解法的優(yōu)缺點(diǎn)，并加以選擇：=1\*GB3①酶解法是以專一性很強(qiáng)的淀粉酶和糖化酶將淀粉水解為葡萄糖；酸解法是以酸為催化劑,在控制高溫高壓條件下將淀粉水解為葡萄糖。=2\*GB3②酶解法反應(yīng)條件較溫和，如采用α-淀粉酶，反應(yīng)溫度在85～90℃，采用糖化酶，反應(yīng)溫度在50～60℃。而酸法制糖則較為劇烈，一般反映溫度會(huì)達(dá)到80℃以上，糖化液溫度達(dá)到140～150℃。=3\*GB3③酸解法由于水解作用發(fā)生在高溫、高壓及一定酸濃度的環(huán)境中，因此對(duì)設(shè)備的要求較高，需要耐腐蝕、耐高溫、高壓的設(shè)備，且設(shè)備安全系數(shù)要高。酶解法由于反應(yīng)條件溫和，對(duì)設(shè)備的要求沒(méi)有酸解法高。=4\*GB3④酶解法可以直接利用淀粉粗原料，如大米、玉米等，而酸解法工藝要求用精致原料，且淀粉顆粒不宜過(guò)大，大小要均勻。顆粒如果太大，水解則不完全。=5\*GB3⑤酶解法由于微生物酶作用的專一性較強(qiáng)，淀粉水解副反應(yīng)少，因此淀粉轉(zhuǎn)化率高，一般能達(dá)到96%以上，酸解法副反應(yīng)較多，轉(zhuǎn)化率一般為90%～92%。=6\*GB3⑥酶解法反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，需要專門(mén)培養(yǎng)酶。酸解法反應(yīng)時(shí)間短（如采用10波美濃度淀粉，在3kg/cm2壓力下僅需20min；在3.5kg/cm2壓力下僅需7～10min），生產(chǎn)能力大[3]。=7\*GB3⑦酶制劑生產(chǎn)技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及酶制劑的大量生產(chǎn)，彌補(bǔ)了酶解法生產(chǎn)工藝對(duì)酶需求量大，且由于酶是蛋白質(zhì)，引起糖液過(guò)濾困難等因素。酶法制糖已經(jīng)逐漸被許多大型味精工廠利用并逐漸取代酸解法。最后可通過(guò)如下數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇：表7不同糖化工藝所得糖化液質(zhì)量比較項(xiàng)目酸解法酶解法葡萄糖值（DE）9198葡萄糖含量（%干基）8697灰分（%）1.60.1羥甲基糖醛0.300.003色素10.00.2葡萄糖收得率較酸法高10%由表6數(shù)據(jù)（摘錄自《氨基酸工藝學(xué)》）得出：酶解法出糖率較酸解法高；酶解法水解糖中含有的雜質(zhì)（灰分、羥甲基糖醛、色素）少，其主要影響糖化液的甜味是否純正。因此根據(jù)以上兩種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)研究，本味精工廠采用酶解法制糖工藝生產(chǎn)淀粉水解糖。（2）液化方法的選擇淀粉酶液化的分類方法很多，按照生產(chǎn)工藝操作方式的不同可分為間歇式、半連續(xù)式和連續(xù)式。=1\*GB3①間歇式液化：是三種液化方法中最簡(jiǎn)單的一種，常用于小型工廠生產(chǎn)。它的操作過(guò)程為：將調(diào)整好的淀粉乳調(diào)整pH（5.5～6.0），加入液化酶，在攪拌下加熱至90～110℃，維持30～90分鐘，達(dá)到液化程度后，經(jīng)碘試反應(yīng)成棕色即可[4]。此反應(yīng)需要的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作也較容易，與噴射液化相比其液化效果差，經(jīng)糖化后的過(guò)濾性差，糖濃度也比較低。=2\*GB3②半連續(xù)式液化：這種操作方法也較為簡(jiǎn)單，效果比間歇法要好，它的工藝操作主要有：在液化桶放入底水加熱至95℃左右，然后將淀粉乳經(jīng)泵送至噴淋頭并引入液化桶，溫度保持在95～97℃，淀粉糊化、液化送入保溫桶保溫30～90分鐘，達(dá)到所需的液化效果[4]。此方法由于噴淋液化在開(kāi)口容器中進(jìn)行，料液濺出容易傷人，安全系數(shù)低，液化蒸汽用量較大，且由于開(kāi)口的原因，無(wú)法達(dá)到α-淀粉酶的最適溫度（105℃）。=3\*GB3③噴射液化：一般采用耐高溫α-淀粉酶[12]。其工藝流程為：淀粉調(diào)漿，用Na2CO3調(diào)節(jié)pH（6.2～6.5），0.043%的CaCl2作為淀粉酶激活劑，最后加入耐高溫α-淀粉酶，料液經(jīng)攪拌由泵送入噴射液化器，料液與高溫蒸汽接觸，溫度瞬間升高至105℃，然后經(jīng)維持管維持，進(jìn)行第二次噴射液化，溫度瞬間升高到125℃，再經(jīng)維持管維持，溫度降至95℃，最后通過(guò)碘呈色試驗(yàn)合格后，液化結(jié)束。噴射液化效果較上兩種好，液化液透明，清亮，葡萄糖的收率高[9]。通過(guò)以上比較，本設(shè)計(jì)采用連續(xù)噴射液化二次加酶法制糖工藝。3.2.3生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述酶解法制糖工藝：=1\*GB3①調(diào)漿淀粉加水的比例為1：2.5，調(diào)漿后淀粉乳濃度為（15±1）°Bé，加Na2CO3調(diào)節(jié)pH6.2～6.5，CaCl2（淀粉漿的0.043%）作為酶活性劑，經(jīng)攪拌均勻后，加入耐高溫α-淀粉酶（淀粉漿的0.017%），并繼續(xù)攪拌均勻。=2\*GB3②第一次噴射液化噴射溫度105～108℃（一般不超過(guò)110℃），并在維持管維持5～6min。在送入閃蒸罐閃蒸。=3\*GB3③保溫液化料液經(jīng)閃蒸后送入液化保溫罐，溫度降至95～97℃，在此溫度下料液進(jìn)行液化。時(shí)間為40～45min。=4\*GB3④第二次噴射液化料液由泵送至噴射器進(jìn)行第二次噴射，溫度達(dá)到125～140℃，噴射后送入維持罐5～10min。=5\*GB3⑤第二次液化料液送至保溫罐，溫度降至95～97℃，并加入耐高溫α-淀粉酶，繼續(xù)液化至終點(diǎn)[14]。=6\*GB3⑥糖化液化液冷卻至60～62℃，pH調(diào)至4.2～4.5，加入糖化酶（1.5kg/t工業(yè)淀粉），糖化20～40小時(shí)，糖化過(guò)程中，糊精，低聚糖不斷轉(zhuǎn)化為葡萄糖，糖化后期，葡萄糖DE值達(dá)到95%以上，糖化基本完成。結(jié)束后。經(jīng)80℃，15～20min升溫滅酶處理后，將料液降溫至60-70℃，再經(jīng)板框過(guò)濾機(jī)循環(huán)過(guò)濾，過(guò)濾后的濾液進(jìn)入糖液儲(chǔ)罐。3.2.4生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖α-淀粉酶糖化酶玉米漿、無(wú)機(jī)鹽二級(jí)種子鹽酸/硫酸↓↓↓↓↓淀粉→液化→糖化→過(guò)濾→糖化液→配料→連續(xù)滅菌→發(fā)酵→等電點(diǎn)→分離→↑↓↑↑↓水濾渣無(wú)菌空氣消泡劑母液Na2CO3、活性炭↓谷氨酸→中和→脫色→過(guò)濾→過(guò)濾液→交換柱脫鐵→碳柱脫色→脫色液→蒸發(fā)結(jié)晶↓廢炭水母液↓↑→貯晶→分離→濕味精→干燥→粉碎→篩選→味精3.2.5主要工藝參數(shù)年生產(chǎn)天數(shù)：300天雙酶法淀粉糖轉(zhuǎn)化率：≥95%發(fā)酵產(chǎn)酸率：≥8.0g/100ml發(fā)酵糖酸轉(zhuǎn)化率：≥48%谷氨酸提取收率：≥80%味精對(duì)谷氨酸產(chǎn)率：≥112%發(fā)酵周期：≤38h發(fā)酵生產(chǎn)操作周期：≤48h淀粉加水比：1：2.5α-淀粉酶用量：淀粉漿的0.017%糖化酶用量：淀粉漿的0.043%淀粉糖化液濃度：24%二級(jí)種子培養(yǎng)基濃度：2.5%發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度：16.4%接種量：2%谷氨酸產(chǎn)生菌生長(zhǎng)溫度：30～32℃谷氨酸產(chǎn)生菌發(fā)酵溫度：34～37℃谷氨酸產(chǎn)生菌生長(zhǎng)PH：7.5～8谷氨酸產(chǎn)生菌發(fā)酵PH：7.0～7.2發(fā)酵液通風(fēng)速度：0.15～0.2m3/m3·min（常壓）發(fā)酵罐裝料系數(shù)：70～75%3.2.6主要原料、物料、動(dòng)力消耗指標(biāo)表8主要原材料、燃料、動(dòng)力消耗指標(biāo)表序號(hào)名稱規(guī)格單位產(chǎn)品消耗指標(biāo)備注單位數(shù)量1玉米淀粉86%t/t2.1242α-淀粉酶kg/t1.2743糖化酶kg/t3.1864塑料袋個(gè)/t12500100g個(gè)/t10000400g個(gè)/t25005水t/t542.36電Kwh/t4251.937汽t/t10.278煤t/t1.9533.2.7物料衡算（1）生產(chǎn)過(guò)程的總物料衡算=1\*GB3①生產(chǎn)能力年產(chǎn)15000噸MSG（其中含99%的MSG12000噸，含80%的MSG3000噸）進(jìn)行計(jì)算，折算為100%的MSG為年產(chǎn)14280噸。按每年的生產(chǎn)天數(shù)為300天計(jì)算，日產(chǎn)量含99%的MSG40噸，含80%的MSG10噸，折算為100%的MSG，日產(chǎn)量47.6噸。=2\*GB3②總物料衡算1000kg純淀粉理論上生產(chǎn)100%MSG的量為：1000×111%×81.7%×127.2%=1153.5(kg)式中111%—淀粉水解糖的理論轉(zhuǎn)化率；81.7%—葡萄糖生成谷氨酸（C5H9O4N）的理論轉(zhuǎn)化率；127.2%—味精（NaC5H8O4N·H20）的理論轉(zhuǎn)化率。1000kg純淀粉實(shí)際上能生產(chǎn)100%MSG的量為：1000×111%×98%×50%×86%×92%×127.2%=547.4（kg）式中98%—淀粉的糖化轉(zhuǎn)化率；50%—糖酸轉(zhuǎn)化率；86%—谷氨酸提取率；92%—精致收率。1000kg工業(yè)淀粉（含量86%的玉米淀粉）產(chǎn)生的100%MSG的量為：547.4×86%=470.8（kg）=3\*GB3③淀粉的單耗：生產(chǎn)1000kg100%MSG理論上消耗純淀粉的量為：1000/1153.5=0.8669（t）生產(chǎn)1000kg100%MSG理論上消耗工業(yè)淀粉的量為：0.8669/86%=1.008(t)生產(chǎn)1000kg100%MSG實(shí)際上消耗純淀粉的量為：1000/547.4=1.827(t)生產(chǎn)1000kg100%MSG實(shí)際上消耗工業(yè)淀粉的量為：1000/470.8=2.124(t)總收率：實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量×100%=547.4/1153.5×100%=47.45%淀粉利用率：1.008/2.124×100%=47.45%生產(chǎn)過(guò)程的總損失：100%-47.45%=52.55%=4\*GB3④原料及中間體的計(jì)算：淀粉用量：47.6×2.124=101.1（t/d）糖化液量純糖量為：101.1×111%×98%×86%=94.58（t/d）式中98%—淀粉的糖化轉(zhuǎn)化率86%—含有的玉米淀粉換算成為含量24%的糖液量為：94.58/24%=394.08（t/d）發(fā)酵液量的計(jì)算：94.58×50%×100/8×1.05=620.68（t/d）式中50%—糖酸轉(zhuǎn)化率100/8—1g谷氨酸需要的發(fā)酵液體積1.05—發(fā)酵液的密度提取出來(lái)的谷氨酸的量：94.58×50%×86%=40.76（t/d）換算成含量90%的提取液為40.76/90%=45.19（t/d）谷氨酸廢液量（以排出的廢液含0.7g/100ml谷氨酸計(jì)）：（94.58×50%-94.58×50%×86%）/0.7%=945.8(m3/d)將上述計(jì)算結(jié)果進(jìn)行匯總，即得出了表9。表9年產(chǎn)15000t味精生產(chǎn)工藝的總物料恒算結(jié)果項(xiàng)目以玉米淀粉為原料（t/y）（t/d）原料淀粉/t31860101.124%糖液量/t41415131.4290%的谷氨酸量/t1424145.19100%MSG量/t1500047.6排出含0.7%谷氨酸的廢液量/m3298053945.8（2）淀粉制糖工藝的物料衡算=1\*GB3①淀粉漿量及加入量味精生產(chǎn)過(guò)程中，淀粉加水的比例為1：2.5[2]，即1000kg的工業(yè)淀粉調(diào)漿時(shí)加水量為2500kg，由此制得的淀粉漿量為3500kg。淀粉漿中干物質(zhì)（淀粉）濃度：1000×86%/3500=24.57%=2\*GB3②液化用酶的量淀粉液化用酶是α-淀粉酶，其用量為淀粉漿的0.017%。即α-淀粉酶的用量為：3500×0.017%=0.6（kg）=3\*GB3③CaCl2的加入量由于α-淀粉酶是一種金屬酶，Ca2+能使α-淀粉酶的活性大為提高，能夠保持酶的穩(wěn)定性，一般來(lái)說(shuō)，CaCl2的加入量是淀粉漿量的0.043%，那么CaCl2量為：3500×0.043%=1.5（kg）=4\*GB3④糖化酶的用量：糖化酶的用量一般為淀粉漿量的0.043%，即糖化酶的量為：3500×0.043%=1.5（kg）=5\*GB3⑤糖化液的量由于淀粉經(jīng)α-淀粉酶液化，糖化酶糖化后，制得的24%糖化液的量為：1000×86%×111%×98%/24%=3898（kg）24%的糖液的相對(duì)密度為1.09，那么糖化液的體積就為：3898/1.09=3576(L)=6\*GB3⑥加入珍珠巖量和濾渣量淀粉經(jīng)過(guò)液化，糖化后的糖化液過(guò)濾比較困難，需加入珍珠巖作為助濾劑，加入量為糖化液的0.15%[2]。即3898×0.15%=5.85（kg）而過(guò)濾后的濾渣是含水70%的廢珍珠巖，則濾渣量為：5.85/(1-70%)=19.5(kg)蒸汽冷凝水及洗水量為：3898+19.5-2500-0.6-1.5-1.5=1413.9（kg）表10制糖工藝的物料衡算進(jìn)入糖化過(guò)程的物料離開(kāi)糖化過(guò)程的物料項(xiàng)目物料比例/kg日投料量/kg項(xiàng)目物料比例/kg日投料量/kg工業(yè)淀粉1000101100糖化液3898394088配料水2500252750濾渣19.51971液化酶0.660CaCl21.5152糖化酶1.5152珍珠巖5.85591（3）發(fā)酵工序配料及連續(xù)滅菌過(guò)程的物料衡算=1\*GB3①發(fā)酵培養(yǎng)基的量1000kg的工業(yè)淀粉經(jīng)水解后，得到24%的糖液3898kg，而發(fā)酵培養(yǎng)基的初糖濃度為16.4%，則發(fā)酵培養(yǎng)基的總量為：3898×24%/16.4%=5704(kg)配料用水：5704-3898=1806（kg）=2\*GB3②發(fā)酵液的配料配料指標(biāo)如下：糖蜜：0.30%玉米漿：0.20%硫酸鎂：0.06%泡敵（消泡劑）：0.05%氯化鉀：0.08%硫酸錳：0.2mg/100ml尿素：4.0%硫酸亞鐵：0.2mg/100ml磷酸氫二鈉：0.02%植物油：0.10%表11主要物料衡算表序號(hào)名稱規(guī)格單位產(chǎn)品消耗指標(biāo)單位數(shù)量年用量單位時(shí)天年1玉米淀粉86%t/t2.124t4.2125101.1303302α-淀粉酶kg/t1.274t0.002530.060618.183氯化鈣kg/t3.186t0.006320.151745.514糖化酶kg/t3.186t0.006320.151745.515糖化液24%t/t8.28t16.422394.131242006珍珠巖kg/t12.43t0.02460.5917177.57尿素或液氮t/t0.628t1.243429.8938967.88糖蜜t/t0.070t0.13863.332999.69硫酸鎂t/t0.010t0.01980.476142.810泡敵t/t0.009t0.017820.4284128.5211植物油t/t0.024t0.047521.1424342.7212發(fā)酵液t/t12.115t23.988576.67173002.213二級(jí)種液m3/t0.313t0.619714.89884469.6414谷氨酸t(yī)/t0.86t1.702840.9412280.83.2.8熱量衡算（1）淀粉漿量G根據(jù)物料衡算已知，日投工業(yè)淀粉的量為101.1噸，24小時(shí)連續(xù)液化，每小時(shí)的處理量為：101.1/24=4.213(t/h)。液化調(diào)漿時(shí)淀粉與水的比例關(guān)系由前面得知為1：2.5，淀粉漿量：4213×3.5=14745.5（kg/h）。=1\*GB3①淀粉漿中純淀粉的濃度：4213×86%/14745.5×100%=24.6%淀粉漿的比熱容（C）可按下式計(jì)算：C=C0X/100+C水(100-X)/100=1.55×24.6/100+4.18×(100-24.6)/100=3.53kJ(kg·k)式中C0—淀粉的比熱容kJ(kg·k)；X—淀粉漿中淀粉的含量（濃度）；C水—水的比熱容kJ(kg·k)。（2）兩次噴射液化熱量衡算=1\*GB3①第一次噴射液化物料由20℃被加熱至105℃。蒸汽用量W蒸汽1：W蒸汽1=14745.5×3.53×（105-20）/(2737.23-436.93)=1923.4(kg/h)式中2737.23—加熱蒸汽的熱焓(0.3MPa，表壓)；436.93—加熱蒸汽凝結(jié)水的熱焓（105℃時(shí)）；105—液化溫度；20—淀粉漿的初始溫度。=2\*GB3②第二次噴射液化物料由95℃被加熱至125℃。蒸汽用量W蒸汽2：W蒸汽2=14745.5×3.53×（125-95）/(2737.23-527.02)=706.52(kg/h)式中2737.23—加熱蒸汽的熱焓(0.3MPa，表壓)；527.02—加熱蒸汽凝結(jié)水的熱焓（125℃時(shí)）；125—第二次液化溫度；95—第二次液化的初始溫度。由上可知，液化過(guò)程的平均用蒸汽量為：1923.4+706.52=2629.92(kg/h)。每日蒸汽平均用量為2629.92×24=63118（kg/d）=63.12（t/d）=3\*GB3③液化液冷卻用水量第一次噴射液化結(jié)束：需將物料由105℃降到95℃，假設(shè)冷卻水的進(jìn)口溫度是20℃，出水溫度是60℃，那么需要冷卻水用量為：W=(14745.5+1923.4)×3.53×(105-95)/(60-20)/4.18=3519.2(kg/h)則每天用水量為：3519.2×24=84460.8(kg/d)=84.5（t/d）第二次噴射液化結(jié)束：需將物料由125℃降到95℃，假設(shè)冷卻水的進(jìn)口溫度是20℃，出水溫度是60℃，那么需要冷卻水用量為：W=(14745.5+2629.92)×3.53×(125-95)/(60-20)/4.18=11005.1(kg/h)則每天用水量為：11005.1×24=264.1（t/d）總計(jì)：每天用水量為84.5+264.1=348.6（t/d）（3）糖化過(guò)程熱量衡算年產(chǎn)15000t商品味精的工廠，按照前面的計(jì)算，日產(chǎn)含糖24%的糖液為：47.6×2.124×3.898=394.1（t）糖液的相對(duì)密度為1.09，則它的體積為：394.1/1.09=361.56（m3）糖化操作周期是30h[2]，選用100m3糖化鍋，裝料75m3,生產(chǎn)上需要糖化鍋的量為：361.56/75×30/24=6.03只，選用8只鍋(1只作為備用)糖化液經(jīng)滅菌后由95℃降到60℃，用二次水冷卻，冷卻水的進(jìn)口溫度為20℃，出口溫度為45℃，其平均用水量為：(14745.5+2629.92)×3.53×(95-60)/(45-20)/4.18=20542.9(kg/h)生產(chǎn)上一般要求在2h內(nèi)把63.6m3的糖液冷卻至40℃，其高峰用水量為：20542.9/(14745.5+2629.92)×75000×1.09/2=48326(kg/h)由于每天同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的糖化鍋有6.03×24/30=4.82（鍋）則每天的冷卻水的用水量為：48.326×4.82=465.9（t）（4）連續(xù)滅菌熱量衡算=1\*GB3①待滅菌培養(yǎng)基量計(jì)算假設(shè)發(fā)酵過(guò)程所用的發(fā)酵罐為200m3，裝料系數(shù)為0.7[2]，那么每只罐產(chǎn)100%MSG的量應(yīng)為：200×0.7×8%×86%×92%×127.2%=11.27（t）其中8%—發(fā)酵產(chǎn)酸率(g/100ml)；而前面的物料衡算已知，年產(chǎn)15000t商品味精的工廠，日產(chǎn)100%MSG為47.6t。一般說(shuō)來(lái)，發(fā)酵的操作時(shí)間需要48h（其中發(fā)酵時(shí)間38h），這樣生產(chǎn)需要的發(fā)酵罐應(yīng)為：47.6/11.27×47/24=8.45(臺(tái))取整數(shù)9臺(tái)。每日投（放）罐次為47.6/11.27=4.22罐，日運(yùn)轉(zhuǎn)8.45×38/48=6.69罐，每罐的初始體積為200×0.7=140m3，糖濃度為16.4g/100ml,滅菌前培養(yǎng)基的含糖量為19%，其數(shù)量應(yīng)為：140×16.4%/19%=120.8（t）=2\*GB3②培養(yǎng)基連續(xù)滅菌用蒸汽量滅菌用0.4MPa蒸汽（表壓），其加熱蒸汽的熱焓2743kJ/kg,使用連消塔滅菌[7]，培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外由20℃預(yù)熱到75℃，再加熱到120℃，而冷卻水的溫度由20℃升到45℃，設(shè)每罐的滅菌時(shí)間為3h，需要輸料流量為120.8/3=40.3（t/h）。則滅菌用蒸汽量為：W蒸汽=40300×3.7×（120-75）/(2743-120×501.6)=3.2(t/h)式中3.7—糖液的比熱容kJ(kg·k)；501.6—蒸汽凝結(jié)水熱焓（120℃時(shí)）。則每天用蒸汽量為3.2×3×5=48（t/d）。其高峰用量為3.2（t/h）平均用量為48/24=2（t/h）=3\*GB3③培養(yǎng)液冷卻用水量120℃料液冷卻至80℃，再經(jīng)冷水冷卻至30℃，在此過(guò)程中冷卻水的溫度由20℃，升至56℃，由此計(jì)算出冷卻水的用量為：W冷卻=40300×3.7×（80-30）/(56-20)/4.18=49.5(t/h)全天冷卻水用量為：49.5×3×5=742.5(t/d)3.2.9水衡算（1）配料用水量年產(chǎn)15000噸味精，日投工業(yè)淀粉量為101.1t，配料加水比例由前面可知為1：2.5，則用水量為：101.1×2.5=252.75(t/d),每天用水量為：252.75/24=10.53(t/h)。（2）液化冷卻用水量由前面計(jì)算得知為：348.6t/d（3）糖化冷卻用水量由前面計(jì)算得知為：465.9t/d，高峰量為：48.3t/h（4）連續(xù)滅菌用水量=1\*GB3①配料用水由于糖化后的糖液含糖量為24%，而培養(yǎng)基的含糖量為19%，配成的糖液有120.8t，那么每罐需要加水的量為：120.8×（1-19%/24%）=25.4（t），每日按5罐計(jì)算，配料需要用水量為5×25.4=127（t/d）,=2\*GB3②滅菌后料液的冷卻水量前面已計(jì)算出為：742.5（t/d）。（5）發(fā)酵冷卻用水根據(jù)部分味精廠的實(shí)測(cè)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，谷氨酸發(fā)酵熱為3.0×104kj/(m3·h)200m3發(fā)酵罐，裝料量為140m3，使用新鮮水冷卻，假設(shè)進(jìn)口T為10℃，出口為20℃，則用水量為W=3.0×104×140/[(20-10)×4.18]=100（t/h）每次發(fā)酵罐為4.22罐次，高峰用水量為：4.22×100=422（t/h）日用水量為：422×0.8×24=8064（t/d）（其中0.8—各罐發(fā)熱狀況均衡系數(shù)）平均用水量為：8064/24=336（t/h）（6）提取工序用水根據(jù)部分味精廠的實(shí)測(cè)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，約為76t/d。（7）中和脫色工序用水=1\*GB3①配料用水日產(chǎn)100%谷氨酸為40.94t/d配成40%濃度用水量為40.94/40%-40.94=61.4(t/d)=2\*GB3②洗滌離子交換柱配稀酸堿用水220t/d洗滌流分用水150t/d洗再生處理柱用水900t/d[16]則計(jì)算出中和脫色工序總用水量為：1340t/d（8）精致工序=1\*GB3①結(jié)晶過(guò)程由于日產(chǎn)100%MSG47.6t，選用25m3的結(jié)晶罐，每罐可產(chǎn)MSG10t，需罐數(shù)47.6/（10-1.6）=5.7（罐）（其中1.6—每罐晶種量）取整數(shù)6罐每臺(tái)加水量為6t，共用6×6=36（t/d）=2\*GB3②結(jié)晶冷卻用水量一般為7800t/d。（9）動(dòng)力工序鍋爐用水量一般為1200t/d?？諌簷C(jī)、冷凍機(jī)及其他循環(huán)水量約為6000t/d。（10）鍋爐房用水W=k1×k2×Q式中W—鍋爐房最大小時(shí)用水量；k1—蒸汽系數(shù)，一般為1.15；k2—鍋爐房其他用水系數(shù)，一般取1.35；Q—鍋爐蒸發(fā)量，一般取2.92。則鍋爐房最大小時(shí)用水量為W=1.15×1.35×2.92=4.5(t/h)平均值取3.5t/h則每天用水量為3.5×24=84t每年用水量為84×300=25200t（11）生活用水生活用水按每人每天消耗80kg計(jì)，全廠共230人則每天用水量為80×230=18400kg=18.4t每年用水量為18.4×300=5520t（12）循環(huán)水補(bǔ)充量為了有效利用水資源，要采用循環(huán)供水方式，將液化冷卻，糖化冷卻，結(jié)晶冷卻，發(fā)酵冷卻工段用水作為循環(huán)水補(bǔ)充。由前面計(jì)算可得，每日冷卻用水量為：348.6+465.9+8064+7836=16415（t/d）設(shè)損失量約為10%，損失量為16415×10%=1641（t/d）則循環(huán)水為16415-1641=14774（t/d）（13）消防用水根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)得知，日消耗量約為250t/d每小時(shí)平均消耗量10.4t/h高峰用量為11t/h表12用水量衡算表用水工序及設(shè)備日用水量（t）年用水量（t）每小時(shí)用水量（t）配料252.757582510.53液化冷卻348.610458014.53糖化冷卻465.913977019.41滅菌配料127381005.29滅菌冷卻742.522275030.94發(fā)酵冷卻80642419200336提取工序76228003.167中和脫色134040200055.83精致工序78362350800326.5動(dòng)力工序72002160000300生活用水18.455200.77消防用水2507500010.4總計(jì)2672180163451113循環(huán)水1477444322206163.2.10主要工藝設(shè)備選型計(jì)算（1）維持管的計(jì)算取維持管的流速為0.8m/s，在管中的維持時(shí)間為5min，則維持管的長(zhǎng)度為：L=vt=0.8×5×60=240m糖化液由前面計(jì)算得知，每小時(shí)糖液量為17t，則每小時(shí)糖液流量為：Q=17/1.09=15.6m3/h(其中1.09—糖化液的相對(duì)密度)根據(jù)公式Q/3600=/[4(d2×v)]求得d=262mm（2）糖化鍋的計(jì)算由前面計(jì)算得知，每小時(shí)所需糖液量為17.0t（或15.6m3），則每天需要糖液量為：V糖=15.6×24=375m3考慮到糖化鍋操作的靈活性，每天用5個(gè)糖化鍋，故每個(gè)糖化鍋的有效體積為：V每=375/5=75m3糖化鍋個(gè)數(shù)的確定：n=（5×30/24）+1=7.25取整數(shù)8個(gè)取糖化鍋的填充系數(shù)為0.75，則每個(gè)糖化鍋的全容積為：V全=75/0.75=100m3V全=V筒+2V封=1.44D3D=4.11m取值D=4mH=1.5D=6.165mH=6mha=1/4D=1.0275mha=1mV全=(π/4)D2H+2(π/4)D2hb+2(π/6)D2ha其中（hb=50mm）=93.36<100m3取D=4.2m再代入V全=102.93>100符合條件因此糖化罐值為：D=4m，H=6m，ha=1m總高度為：6+2×1=8m（3）保溫罐的計(jì)算由前面計(jì)算可知，每小時(shí)所需糖液量為17.0t（或15.6m3），在保溫罐維持45min，則45min內(nèi)需要糖液量為：V糖=15.6×45/60=11.7m3取保溫罐的填充系數(shù)為0.85，則每個(gè)保溫罐的全容積為：V全=11.7/0.85=13.765m3H=2Dha=1/4D由于V全=V筒+2V封=(π/4)D2H+2(π/4)D2hb+2(π/6)D2ha為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將2hb包含在筒體高H內(nèi)，即省略2(π/4)D2hb