物料衡算.docx
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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
320d
3.1.3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
——
=
=
(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%=644.7kg
(4)淀粉单耗
①1t100%MSG消耗纯淀粉量
=t
②1t100%MSG实耗商品淀粉量
=t/t
③1t100%MSG理论上消耗纯淀粉量
=t/t
④1t100%MSG理论上消耗商品淀粉量
=t/t
(5)总收率可按以下两种方法计算
①
②
(6)淀粉利用率
(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=m3
③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/d
3.1.4总物料衡算结果
总物料衡算结果汇总见表。
表总物料衡算结果(年产2万t味精)
原料
规格
玉米淀粉原料
生产1t100%MSG
日(耗)产量(t/d)
玉米淀粉/t
86%
糖液/t
30%
谷氨酸/t
90%
味精/t
100%
155
制糖工序的物料衡算
(1)淀粉浆量及加水量淀粉加水比例为1:
,1000kg工业淀粉产淀粉浆
1000×(1+)=2800kg
加水量为1800kg。
(2)粉浆干物质浓度
(3)液化酶量使用耐高温α-淀粉酶(液体,20000U/mL),加酶量10U/g干淀粉。
1000kg干淀粉加酶量
0.5L液化酶质量约为0.6kg。
(4)CaCl2量一般加量为干淀粉的%,即1000kg干淀粉加CaCl2
1000×%=1.5kg
(5)糖化酶量一般加糖化酶量为120U/g干淀粉,如液体糖化酶为100000U/mL,则每1000kg干淀粉加糖化酶量
1.2L糖化酶质量约为1.5kg。
(6)糖液产量
30%的糖液相对密度,相当于×30%=34g/dL
3134/=2768L
(7)过滤糖渣量湿渣(含水70%)10kg,折干渣量
10×(1-70%)=3kg
(8)生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量
3134+10--2800=340.4kg
(9)衡算结果(年产5万吨味精)根据总物料衡算,按日投入商品淀粉,物料衡算汇总见表。
表制糖车间物料衡算汇总表
项目
物料比例/kg
日投料量/t
项目
物料比例/kg
日产料量/t
商品淀粉
1000
30%糖液
3134
配料水
1800
滤渣
10
液化酶
CaCl2
糖化酶
蒸汽冷凝水及洗水量
累计
3144
3144
发酵工序的物料衡算
(1)发酵培养基和用糖量1000kg商品淀粉,可产100%糖量
1000×86%××%=940kg
其中初始发酵定容用糖占53%,即940×53%=498kg(100%糖);流加补量用糖占47%,即940×47%=442kg(100%糖)。
初糖用30%的糖液配料:
,即
初糖配13g/dL,初定V=
,13g/dL糖液相对密度,则
3831×=4023kg
流加补糖用60g/dL浓糖浆(相对密度),则
,737×=901kg
(2)发酵配料每吨商品淀粉产100%糖940kg,发酵配料用各种营养物比例见表。
表发酵配料用各种营养物比例
成分
数量(t)
数量(kg)
玉米浆(CSL)
糖蜜
MgSO4·7H2O
KCl
Na2HPO4·12H2O
其他(生物素等)
总计
22
(3)配料用水初始配料时培养基含糖量不低于20%,向30%的糖液中加水量为
(4)接种量发酵初定容3831L,种量为10%,即383L。
种子液相对密度,则
383×=391kg
在391kg种液中含有100%糖14kg(用30%糖液46.7kg)、玉米浆5.2kg、甘蔗糖蜜3.4kg、K2HPO40.68kg、蒸汽及水335.02kg。
(5)连续灭菌过程进入的蒸汽及补水量
4023-1660-22-830-391=1120kg
(6)发酵过程中加入99%液氨量1t商品淀粉产100%糖940kg,产100%谷氨酸
940×60%×%×96%=533.3kg
式中96%——谷氨酸提取收率
一般发酵耗氨量为谷氨酸量的,即:
×=160kg
99%液氨在35℃相对密度为,160/=272L
(7)加消泡剂量一般1t谷氨酸加消泡剂5kg,则
消泡剂相对密度为,=3.4L
(8)发酵生化反应过程所产生的水分1t商品淀粉在发酵液中所产生的100%谷氨酸量
940×60%×%=555.5kg
生成1mol谷氨酸产3molH2O;生成1mol菌体产7molH2O。
根据发酵反应式,发酵产生的水分为
长菌过程产生水分,1g菌体产酸11g,应产生水分为
以上合计产生水247.3kg。
(9)发酵过程从排风带走的水分进风25℃,相对湿度70%,水蒸气分压18mmHg(1mmHg=);排风32℃,相对湿度100%,水蒸气分压27mmHg。
进罐空气的压力为大气压(表压)(1大气压=×105Pa),排风大气压(表压),出进空气的湿含量差
通风比1:
,发酵液数量5000L,带走水分量
5000××60×32×××=37kg
式中60——60min
32——发酵时间,h
——32℃时干空气密度,kg/m3
(10)发酵过程化验取样、放罐残留及其他损失约13kg。
(11)发酵终止时的数量1t商品淀粉,发酵终止时
1660+901+22+830+1120+391++160++-37-13=5403.6kg
(30%糖)+(补浓糖)+(营养物)+(配料水)+(灭菌水)+(种子)+(反应水)+(液氨)+(消泡剂)+(空消蒸汽)-(尾气带水)-(损失)=(终止数量)
式中——空消时耗用的蒸汽量
发酵液相对密度,=5050L,每日产发酵液,即=2350m3/d。
(12)衡算结果汇总年产2万吨味精,日投商品淀粉(86%),配料、连续灭菌和发酵工序的物料衡算汇总见表。
表配料、连续灭菌和发酵工序物料衡算汇总表
项目
1t工业淀粉之匹配物料/kg
每天进入系统的物料/(t/d)
项目
1t工业淀粉之匹配物料/kg
每天离开系统的物料/(t/d)
30%糖液
1660
发酵液
60g/L浓糖浆
901
尾气带水
37
玉米浆
损失
13
糖蜜
无机盐等
配料水
830
灭菌进入蒸汽及补水
1120
种液
391
反应水
液氨
160
消泡剂
空消蒸汽
累计
谷氨酸提取车间物料衡算
采用等电-离交回收工艺(按1000kg商品淀粉相对应量计算)。
3.4.1中和等电工序
(1)发酵液数量5404kg;5050L。
(2)高流量为发酵液的45%,即2432kg。
(3)%硫酸用量为纯谷氨酸用量的90%,即×90%=480kg。
(4)等电液数量
5404+2432=7836kg
(5)谷氨酸产量
①分离前Glu量
100%Glu量:
5050×11(W/V)=555.5kg
②分离后Glu量
100%Glu量:
×96%=533.3kg
90%Glu量:
90%=592.6kg
(6)加水量479kg。
(7)洗水量为90%Glu量的%,即×%≈86kg。
(8)母液(上清液)数量
7836+479-+86=7808kg
(9)物料衡算汇总根据以上计算,再乘以(日投商品淀粉数量),即得出每日的物料量,汇总见表。
表谷氨酸等电工序物料衡算汇总表
项目
1t商品淀粉及相应物料/kg
每天进入系统的物料/(t/d)
项目
1t商品淀粉及相应物料/kg
每天离开系统的物料/(t/d)
发酵液
5404
90%Glu
57
高流
2432
母液
7808
水
565
累计
8401
8401
3.4.2离交工序
(1)母液调pH用硫酸量1t商品淀粉相应用%硫酸480kg,其总调pH用酸量占66%,即480×66%=317kg
(2)母液数量7808kg。
(3)调高流用硫酸量为总用酸量的34%,即480×34%=163kg。
(4)洗脱液用99%液氨数量为纯Glu的12%,即×12%=64kg。
(5)高流量2432kg。
(6)排出废液量废液中含Glu0.29g/dL,相对密度。
,即7655×=7808kg
(7)配洗脱液用水量
7808+2432-(317+163+64)-7808=1888kg
(8)物料衡算汇总根据以上计算,汇总见表。
表离交工序物料衡算汇总表
项目
1t商品淀粉及相应物料/kg
每天进入系统的物料/(t/d)
项目
1t商品淀粉及相应物料/kg
每天离开系统的物料/(t/d)
母液
7808
高流
2432
%硫酸
317+163=480
废液
7808
751
99%液氨
64
洗脱液用水
1888
累计
10240
10240
3.4.3提取车间物料衡算验算
以1t商品淀粉折纯量860kg为基础进行验算。
精制车间物料衡算
3.5.1中和脱色工序物料衡算
(1)谷氨酸数量100%Glu量:
533.3kg,90%Glu量:
593kg。
(2)离子膜碱用量理论上1mol谷氨酸需1molNaOH,即40/147=,1kg谷氨酸需100%NaOH0.272kg。
533.3kg100%Glu需用30%液体离子膜碱量
×30%=484kg
30%NaOH相对密度,484/=364L。
(3)粉末活性炭用量加活性炭量按纯谷氨酸量的%,533.3kg100%Glu需用活性炭量
×%=13.3kg
(4)中和脱色液数量要求浓度达到20°Bé,40g/dL。
1696×=1967kg
式中——含40%MSG溶液的相对密度
(5)废炭渣数量含水75%,则
(1-75%)=53kg
(6)用水量
1967-593-484-+53=930kg
(7)物料衡算汇总见表。
表中和脱色工序物料衡算汇总表
项目
1t商品淀粉及相应物料/kg
每天进入系统的物料/(t/d)
项目
1t商品淀粉及相应物料/kg
每天离开系统的物料/(t/d)
90%Glu
593
57
中和脱色液
1967
离子膜碱
484
废炭渣
53
活性炭
水
930
累计
2020
2020
3.5.2精制(结晶)工序物料衡算
(1)中和脱色液(俗称原液)数量1967kg,1696L,20°Bé,含MSG40g/dL。
(2)产MSG量精制收率95%,产100%MSG量
××95%=644.4kg
(3)产母液量母液平均含MSG25g/dL,则
××(1-95%)/25=136L
136×=150kg(为母液相对密度)
(4)蒸发结晶过程加水约为脱色液的10%,即200kg。
(5)MSG分离调水洗水量约为MSG产量的5%,即×5%=32kg。
(6)结晶过程蒸发水分
1967--150+200+32=1404.6kg
(7)物料衡算汇总见表。
表精制工序物料衡算汇总表
项目
1t商品淀粉及相应物料/kg
每天进入系统的物料/(t/d)
项目
1t商品淀粉及相应物料/kg
每天离开系统的物料/(t/d)
40g/dL中和脱色液
1967
100%MSG
62
结晶过程加水
200
母液
150
分离调水洗水
32
3
蒸发水分
135
累计
2199
2199
精制生产过程物料衡算图
以投料1000kg商品淀粉(含量86%的玉米淀粉)为基准,所得各部中间物料及其辅料量的衡算结果汇总见图;按年产2万吨味精衡算结果(以日产量为基准)汇总见图。
图味精生产过程物料衡算图(以1000kg商品淀粉为基准)
图味精生产过程物料衡算图(年产2万吨味精,以t/d为基准)
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