年产6万吨味精发酵车间工艺设计(毕业设计论文doc).docx
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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:
化工本
(2)班
姓 名:
指导 教师:
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
TheFermentationProcessDesign OfTheMSGFactory fortheAnnual Capacity
of 60,000Tons/Year
Abstract
ThemaincomponentofMSGismonosodiumglutamate,whichisgenerallyusedasakindof foodflavorenhancer.This Graduatedesignis TheFermentationProcessDesign OfTheMSGFactory,thepurityofMSGis99%.Sugar fermentationandextractedfromtheisoelectricpointofthefirstfermentationareusedinthisdesin.Ichoose mechanical ventilation stirred fermenterinthe FermentationProcess,the Productiontime is300 daysandproduces200tonsofMSGperday.
Grain starch istherawmaterial,aftersaccharification,fermentation,extractionandrefiningprocesswecangetMSG.The fermentationof Glutamicacidwasaffactedbytemperature、pH、exhaust ventilation andotherfactors,theoveralloperationshouldbecarriedoutundersterileconditions.Thedesignincludesplanttechnicalprocess,materialandheat balance,asepticairamountusedcomputation,equipmentselection,andthemainequipment craftsizecomputation,workshoplayout,whicharetodesignafermentationworkshop.
Keyword:
Monosodiumglutamate Fermentation Processdesign
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 14
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
3.1.360000t/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]。
此外味精还含有少量食盐、水分、脂肪、磷、铁、糖等其他物质。
味精是一种具有肉类鲜味的物质,食用后受胃酸的作用,通过化学反应生成谷氨酸。
谷氨酸具有较高的营养价值,不仅是组成人体蛋白质的主要成分,而且还参与体内许多其他代谢过程。
味精的中文化学名称:
L-谷氨酸单钠一水化物;L-α-氨基戊二酸[1,5]单钠一水化物。
味精的商品名称:
味精、味素、俗称麸酸钠、谷氨酸钠。
味精的英文名称:
Monosodium L-glutamate,简写:
MSG;MonosodiumL-glutamatemonohydrate;Gourmet powder
1.1.1味精的物理性质
性状:
无臭,有特殊鲜味,是一种无色至白色的柱状结晶或白色的结晶性粉末。
分子式:
C5H8NO4Na·H2O
结构式:
HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa·H2O
分子量:
187.13
密度:
粒子相对密度1.635;视相对密度0.80—0.83
结晶系:
斜方晶系柱状八面体
pH:
7.0
熔点:
1950℃(在1250℃以上容易失去结晶水)
溶解度:
味精易溶于水,不溶于乙醚丙酮等有机溶剂,难溶于纯酒精。
表1—1谷氨酸钠在水中的溶解度
温度/℃ 谷氨酸钠/(g/100mlH2O)
温度/℃ 谷氨酸钠/(g/100mlH2O)
062.73
1066.84
2070.47
3075.71
40 82.08
50 89.75
60 99.0
70 110.30
80 124.11
表1—2谷氨酸钠在酒精中的溶解度
酒精含量(体积分数) 谷氨酸钠量
/(%) /(g/100mL酒精)
酒精含量(体积分数) 谷氨酸钠量
/(%) /(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
1.1.2味精的化学性质
味精可在水中解离;在盐酸作用下可生成谷氨酸(Glu)或谷氨酸盐酸盐(Glu·HCl);在强碱作用下可生成谷氨酸二钠盐,但加酸后仍可生成谷氨酸钠;在水溶液中长时间加热,可脱水生成吡咯烷酮羧酸钠,它在酸或碱的作用下仍可水解成谷氨酸钠或谷氨酸,谷氨酸钠水溶液在不同温度、时间下的脱水状况不同。
味精的化学式是C5H8O4NNa·H2O,是一种外观白色的结晶粉末,与酸、碱都能反应。
与盐酸作用生成谷氨盐酸盐:
C5H8NO4Na+HCl C5H9O4N+NaCl
+HCl C5H9O4N·HCl
与碱作用生成谷氨酸二钠盐:
C5H8O4NNa+NaOH C5H7O4NNa2+H2O
味精的等电点:
pI=6.96。
谷氨酸钠是一种氨基酸的钠盐。
在某一pH的溶液内,氨基酸解离呈阴、阳离子的趋势相同,呈电中性,所带的净电荷为零,此时的溶液pH就是该氨基酸的等电点。
1.1.3味精的鲜味和化学结构
L-谷氨酸钠(MSG)有非常浓的鲜味,它的鲜味的强度与pH值有关,中性时鲜味最强,酸性或碱性情况下鲜味均降低[2]。
在酸性氨基酸中,羧基以-COOH的形式存在,在碱性氨基酸中,氨基以-NH2的形式存在,氨基与羧基之间的静电吸引减少,所以鲜味消失。
1.2味精与人体健康
谷氨酸普遍存在于人的体内,人体蛋白质的20%是谷氨酸盐。
味精不仅能起到调味的作用,而且还能为人体补充谷氨酸钠。
味精味道很鲜美,有健身补脑的功效,可用于药膳调料,能提高鲜味、增进人们的食欲。
对于体质虚弱的人,能起到增加营养吸收和消化的作用,
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