谷氨酸发酵车间的物料衡算
毕业论文-年产12万吨谷氨酸钠车间发酵工段工艺设计
（二 零 一 四 年 六 月本科毕业设计说明书学校代码： 10128 学 号： 201020513011题 目：120k t /a 谷氨酸钠车间发酵工段工艺设计 学生姓名： 学 院：化工学院 系 别：食品与生物工程系 专 业：生物工程 班 级：10-2班 指导教师：摘要本设计为12万吨谷氨酸钠车间发酵工段工艺设计，根据谷氨酸钠的物理化学以及各种特性对其分析，选择合适的工艺流程，进行物料衡算，热量衡算，设备选型，在设计中物料衡算是一个很重要的环节，它是根据质量守恒定律进入任何过程的物料质量，必须等于从该过程离开的物料质量与积存于该过程中的物料质量之和，根据物料衡算计算出整个生产过程中需要的物料量和排出的物质的质量，设计中的热量衡算是根据热量守恒定律计算出每个工段的热量消耗，本次发酵设计中只计算出发酵工段的耗蒸汽量和冷却用水量，然后根据物料衡算跟热量衡算选取发酵过程中所用发酵罐，种子罐，空气过滤器等各种设备的大小，型号，规格以及数量。
根据味精发酵工业生产手册查找数据和各种中英文文献设计完成本次设计。
关键词：味精发酵，工艺计算，设备选型AbstractThe design for the 120,000 tons of monosodium glutamate fermentation workshop section process design, based on the physical chemical properties of sodium glutamate, and a variety of its analysis, select the appropriate process, for material balance, heat balance, equipment selection in the design of the material balance can be considered a very important aspect, which is based on the law of conservation of mass access to any process of quality materials, must be equal to the quality of material left from the process and the quality of the accumulation of material in the process and, according to the material balance calculating calculates the amount of material needed in the production process and the quality of the discharged material, design heat balance be calculated in accordance with the law of conservation of heat in each section of the calories consumed, the fermentation designed only to calculate the amount of steam consumption of fermented section and cooling water, and then based on material balance with the heat balance in the fermentation process used to select the size of the fermentation tanks, seed pots, air filters and other equipment, models, specifications and quantity. Find a variety of English literature data and the completion of the design according to the design of monosodium glutamate fermentation of industrial production manual.Key word:Monosodium glutamate fermentation ,Process calculation ,Equipment selection目录第一章文献综述 (1)1.1 谷氨酸概述 (1)1.2 谷氨酸理化性质 (1)1.2.1 物理性质 (1)1.2.2 化学性质 (2)1.3 谷氨酸的生物合成途径 (2)1.4 发酵法生产谷氨酸 (3)1.4.1 谷氨酸发酵原理 (3)1.4.2 谷氨酸发酵工艺 (4)1.5 谷氨酸的提取 (6)第二章物料衡算 (7)2.1 生产要求 (7)2.2 总物料平衡的计算 (7)2.2.1 生产能力 (7)2.2.2 计算指标（以淀粉质为原料） (8)2.2.3 物料衡算（以单位1t的玉米计算） (8)2.2.4 总物料衡算结果 (10)2.3 糖化工段物料衡算 (10)2.3.1 淀粉浆量及加水量 (10)2.3.2 液化酶量 (11)量 (11)2.3.3 CaCl22.3.4 糖化酶量 (11)2.3.5 糖液产量 (11)2.3.6 过滤糖渣量 (11)2.3.7 生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量 (12)2.3.8 衡算结果汇总 (12)2.4 发酵工段物料平衡计算 (12)2.4.1 发酵培养基和用糖量 (12)2.4.2 发酵配料 (13)2.4.3 配料用水 (14)2.4.4 接种量 (14)2.4.5 连续灭菌过程进入的蒸汽及补水量 (14)2.4.6 加消泡剂量 (14)2.4.7 发酵生化反应过程所产生的水分 (14)2.4.8 发酵液的质量 (15)2.4.9 发酵过程从排风带走的水分 (15)2.4.10 发酵过程化验取样、放罐残留及其他损失 (16)2.4.11 发酵终止时的质量 (16)2.4.12 衡算结果汇总 (16)2.5 中和等电工段物料衡算 (17)2.5.1 发酵液数量 (18)2.5.2 高流量 (18)2.5.3 硫酸用量 (18)2.5.4 等电液数量 (18)2.5.5 谷氨酸产量 (18)2.5.6 加水量 (18)2.5.7 洗水量 (18)2.5.8 母液（上清液）数量 (19)2.5.9 物料衡算汇总 (19)2.6 离交工段物料衡算 (19)2.6.1 母液调pH用硫酸量 (20)2.6.2 母液数量 (20)2.6.3 调高流用硫酸量 (20)2.6.4 洗脱液用99%液氨数量 (20)2.6.5 高流量 (20)2.6.6 排出废液量 (20)2.6.7 配洗脱液用水量 (20)2.6.8 物料衡算汇总 (21)2.7 中和脱色工段物料衡算 (21)2.7.1 谷氨酸数量 (21)2.7.2 离子膜碱用量 (21)2.7.3 粉末活性炭用量 (22)2.7.4 中和脱色液数量 (22)2.7.5 废碳渣数量 (22)2.7.6 用水量 (22)2.7.7 物料衡算汇总 (23)2.8 精制（结晶）工段物料衡算 (23)2.8.1 中和脱色液数量 (23)2.8.2 产MSG量 (23)2.8.3 产母液量 (23)2.8.4 蒸发结晶过程加水 (24)2.8.5 MSG分离调水洗水量 (24)2.8.6 结晶过程蒸发水分 (24)2.8.7 物料衡算汇总 (24)第三章热量衡算 (25)3.1 连续灭菌、发酵工段热量衡算 (25)3.1.1 培养液连续灭菌用蒸汽量 (25)3.1.2 培养液冷却用水量 (26)3.1.3 发酵罐空罐灭菌蒸汽用量 (26)3.1.4 发酵过程产生的热量及冷却用水量 (28)第四章设备选型 (29)4.1 发酵罐 (29)4.2 种子罐 (39)4.3 空气分过滤器 (46)4.4 味精厂发酵车间设备一览表 (47)参考文献 (48)致谢 (49)第一章文献综述1.1 谷氨酸概述谷氨酸一种酸性氨基酸。
年产2万吨谷氨酸发酵工厂的初步设计
第一章总论一、设计项目：（1）设计课题：年产2万吨谷氨酸发酵工厂的初步设计（2）厂址：内蒙古通辽市（3）重点工段：糖化（4）重点设备：糖化罐二、设计范围：（1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）；（2）产品的生产方案、生产方法、工艺流程及技术条件的制定；（3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算；（4）全厂的物料衡算；（5）全厂的水、电、热、冷、气的衡算；（6）车间的布置和说明；（7）重点设备的设计计算；（8）对锅炉、电站、空压站等提出要求及选型；（9）对生产和环境措施提出可行方案。
三、要完成的设计图纸：（1）全厂工艺流程图一张；（2）重点车间工艺流程图一张；（3）重点车间设备布置立面图一张；（4）重点车间设备布置平面图一张；（5）重点设备装配图一张。
四、设计依据：（1）批准的设计任务书和附件可行性报告，以及可靠的设计基础资料。
（2）我国现行的有关设计和安装的设计规范和标准（3）广东轻工职业技术学院食品系下达的毕业设计任务书五、设计原则：（1）设计工作要围绕现代化建设这个中心，为这个中心服务。
首先要有加速社会主义四个现代化早日实现的明确指导思想，做到精心设计，投资省，技术新，质量好，收效快，收回期短，使设计工作符合社会主义经济建设的总原则。
（2）要学会查阅文献，收集设计必要的技术基础资料，要善于从实际出发去分析研究问题，加强技术经济的分析工作。
（3）要解放思想，积极采用技术，力求设计上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性，尽可能做到能提高生产率，实现机械化和自动化，同时兼顾社会和环境的效益。
（4）设计必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性相结合，工厂生产规模、产品品种的确定，要适应国民经济的需求，要考虑资金的来源，建厂的地点、时间、三废综合利用等条件，/chess95660/chess95660- 1 -并适当留有余地。
（5） 要注意到周围环境的清洁卫生，又要注意到工厂内车间之间的卫生、无菌、防火等条件的相互影响。
发酵工厂设计 第五章 工艺计算
混合物的比热容
C混=(WaCa+WbCb+WcCc)/(Wa+Wb+Wc) 薯干的比热容可根据绝干谷物+水计算出。 蒸煮醪的比热容可根据薯干+水计算出。 c、喷射液化器后蒸煮醪量为： W7=10950+10950×3.62×(88-50)
÷(2748.9-88×4.18)=11583 （kg） d、液化维持罐后的蒸煮醪量为
17.47+1.73+0.684=19.884（kg）
（三）3000吨/年味精厂发酵车间的物料衡算 1、示意图 2、工艺技术指标和基础数据 3、计算基准：1000公斤味精（99.5%） 4、谷氨酸发酵车间的物料衡算
发酵液量： 1000×99.5%÷112%÷80%÷48%÷99% ÷150 =15.58（m3） 发酵液需糖量：
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。
Q1=（5421.5+9831.15）×4.2 ×（50-18 ） =488073.6（kJ）
2、糊化锅内的耗热量Q2 （1）糊化锅升温至100℃耗热量Q2′
米醪比热容：
c米醪=(G大米c大米+ G麦芽c麦芽+ G水c水)/
(G大米+ G麦芽+ G水)=3.76 [kJ/(kg·K)] 米醪的初温：
酒花用量： （574/504.4）×100×0.2%=0.228（kg ）
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1万吨谷氨酸钠发酵工厂设计毕业设计
摘要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1万吨谷氨酸钠的生产车间设计，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。
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。
关键词：关键词1：谷氨酸钠；关键词2：发酵；关键词3：工艺流程ABSTRACTCourse is designed to education of undergraduate course of common colleges and universities in a very important link, is also a combination of theoretical knowledge and practical application of important link.This design for the annual output of 10000 tons of mono-sodium glutamate production workshop design, through the double enzymatic sugar in glutamate fermentation and a second-class mono-sodium glutamate isoelectric point extraction process production.In this paper, a brief introduction of the process and main equipment for the production ofmono-sodium glutamate fermentation, in order to help understand the concerned knowledge of aeration fermentation process and main equipment.Design content for, understand mono-sodium glutamate in the production of raw materials processing, fermentation, extraction part of manufacturing processes and production methods, according to the actual situation to choose suitable fermentation section in the production process, and the process of raw material to carry on the material balance, heat balance and the selection of equipment.Key words: MSG; FERMENTATION; TECHNOLOGICAL PROCESS1 谷氨酸发酵的工艺流程1.1工艺流程1.1.1 谷氨酸发酵原理1.1.2 谷氨酸发酵工艺流程1.2 原料的选择[2]我国味精生产均以淀粉为原料，成本相对比较高，如全部改用玉米代替大米作原料，每吨味精成本由比国际同行业先进水平高1000元降到比国际同行业先进水平低2000元水平，同时可以大大减少生产所形成的有机废水、废渣，实现清洁生产。
吨L-谷氨酸生产车间设计
目录年产50吨L-谷氨酸的工艺设计1文献评述1.1产物概述名称学名：L-谷氨酸-水化合物；商品名：L-谷氨酸。
因L-谷氨酸起源于小麦，故俗称麸酸。
英文名：Monosodium L-glutamate其它名称：L-2-Aminoglutaric acid, H-Glu-OH, L-glutamic acid, L(+)-glutamic acid, H-L-Glu-OH, S-2-Aminopentanedioic acid产物规格及标准结构式：分子式C6H14N4O2.C5H9NO4分子量321.33理化性质L-谷氨酸为白色鳞片状晶体。
无臭，稍有特殊的滋味和酸味。
呈微酸性。
微溶于冷水，易溶于热水，险些不溶于乙醚、丙酮和冷醋酸中，不溶于乙醇和甲醇。
247-249℃剖析，200℃升华，相对密度1.538（20/4℃），旋光度[α]＋30-＋33°。
产物用途（1）食品业氨基酸作为人体生长的重要营养物质，不但具有特殊的生理作用，并且在食品产业中具有奇特的成果。
（2）日用扮装品等谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药物可用于皮肤和毛发。
聚谷氨酸是一种精彩的环保塑料，可用于食品包装、一次性餐具及其它产业用途，可在自然界迅速降解，不污染情况。
随着科学的进步，研究的深入，谷氨酸新的应用领域将越来越广。
（3）医药行业谷氨酸还可用于医药，因为谷氨酸是组成卵白质的氨基酸之一，虽然它不是人体必须的氨基酸，但它可作为碳氮营养与机体代谢，有较高的营养代价。
2、产业生产要领的选择和论证2.1L-谷氨酸生产要领的选择与确定传统工艺中L-谷氨酸的生产要领有两种：合成法和发酵法。
（1）合成法丙烯腈与氢和一氧化碳在高温，高压和催化剂的作用下得到β-氰基丙醛（OHCCH2CH2CN），后者与氰化钾和氯化铵进行斯脱拉克（Straker）反响生成氨基腈。
将氨基腈用氢氧化钠水解，得谷氨酸二钠，然后用硫酸中和，生成D，L-谷氨酸析出，将D，L-谷氨酸进行光学疏散，即可分成L-谷氨酸和D-谷氨酸，后者经消旋化再返回到中和工序。
谷氨酸钠工厂发酵车间设计报告
谷氨酸钠工厂发酵车间设计报告化专999味精发酵生产研发有限公司市场部﹕技术部﹕品控部﹕总负责人﹕市场部调查知识背景：味精是一种常用的食品添加剂，日常生活中很多食品，如即食面、薯条、虾片、酒楼点心等都含有味精。
人类使用味精的历史其实不长，1908年一名日本科学家吃晚餐时，在汤面里加了点海藻，发觉美味无比。
经过多年的努力，终于发现当日使汤面变得美味的原因是来自一种氨基酸的钠盐－谷氨酸钠，结构式：谷氨酸钠（C5H8NO4Na），化学名α-氨基戊二酸一钠，是一种由钠离子与谷氨酸根离子形成的盐。
其中谷氨酸是一种氨基酸，而钠是一种金属元素。
生活中常用的调味料味精的主要成分就是谷氨酸钠。
1956年日本协和发酵公司用发酵法生产味精以后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。
谷氨酸的通气发酵，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,该生产工艺和设备具有很强的典型性。
技术部方案主要内容：本设计主要内容为，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、管道管径的确定。
最后，画出工艺管道流程图和车间布置图。
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。
另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。
为保障全厂生产用水，还要设置供水站。
所供的水经消毒、过滤系统处理，通过供水管路输送到各个生产需求部位。
本设计利用淀粉为原料，双酶水解制糖后，通过微生物发酵、等电点沉淀提取来生产味精，总工艺流程图如下：液化、糖化酶制剂1.设计依据与主要工业设计参数1.1设计任务设计任务为年产9000吨MSG,纯度99%，年工作320天1.2工艺流程味精生产工艺为利用淀粉为原料，双酶水解制糖后，通过微生物发酵、等电点沉淀提取生产味精的工艺是目前最成熟、最典型的生产工艺。
谷氨酸生产工艺计算
工艺计算第一节：物料平衡计算凡引入某一系统或设备的物料重量Gm ,必需等于用于转化形成产物所消耗的物量Gp 和物料损失之和GtGm=Gp+Gt一、物料衡算目的：（1）确定生产设备的容量、个数和主要设备尺寸；（2）工艺流程草图设计（3）水、蒸汽、热量、冷量衡算；（4）控制生产水平。
二、方法1．给出物料衡算流程示意图2．选定计算基准a.按每批投料量进行计算；b.按每吨产品消耗的原料量计算；c.按时间计算。
3．确定工艺指标及消耗定额以及相关的基础数据；4．列出各工艺阶段的物料衡算表并绘出物料流程图。
三、实例（以年产商品味精10000t为实例）(一)、生产规模及产品规格（1）99%规格的味精占80%，即8000t/a;（2）80%的味精占20%，即2000t/a；折算为100%味精为：8000×99%+2000×80%=9520（t/a）(二)、生产工作制度全年生产日320天；2~3班作业，连续生产。
（三）、主要工艺技术参数原料及动力单耗表生产过程的总物料衡算(一)生产能力以年产商品MSG1000t 为实例。
折算为100%MSG9520t/a。
日产商品MSG：1000/320=31.25(t/d)（其中99%的MSG25t，80%的MSG62.t）日产100%MSG：9520/320=29.75（t/d）（二）总物料衡算（以淀粉质原料为例）（1）1000kg纯淀粉理论上产100%MSG量：1000×1.11×81.7%×1.272=1153.5（kg）（2）1000kg纯淀粉实际产100%MSG：1000×1.11×98%×50%×86%×92%×1.272=547.4（kg）（3）1000kg工业淀粉（含量86%的玉米淀粉）产100%MSG量：547.4×86%=470.8（kg）（4）淀粉单耗①1t 100%MSG消耗纯淀粉量：1000/547.4=1.827(t)②1t 100%MSG实际消耗工业淀粉量：1000/470.8=2.124(t)③1t 100%MSG理论上消耗纯淀粉量：1000/1153.5=0.8669（t）④1t 100%MSG理论上消耗工业淀粉量：0.8669/86%=1.008（t）（5）总收率：可以按以下两种方法计算。
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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：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：)(0.8%124%99%95%60180100031m V =⨯⨯⨯⨯=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：)(136017011kg V G =⨯=（三）、二级种液量：)(4.0%5312m V V ==（四）、二级种子培养液所需水解糖量：)(164022kg V G ==式中 40——二级种液含糖量（kg/）（五）、生产1000kg 味精需水解糖总量：)(137616136021kg G G G =+=+=（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：)(6.1572%)111%5.98%80(G kg G =⨯⨯÷=淀粉式中 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：2.4V 2=0.96（kg ） 发酵培养基耗液氨量：20V 1=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Q 1+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。
连续灭菌和发酵工序热量衡算计算指标（以淀粉质为原料）计算指标见表2.1。
表2.1 计算指标（一）培养液连续灭菌用蒸汽量：经工艺物料衡算结果，发酵采用发酵罐体积为200m 3。
发酵罐装料系数85%，每罐产100%味精的量：200×0.85×10%×95%×124%×1.272=25.47（t/d ）式中1.272——纯味精相对分子质量纯谷氨酸相对分子质量＝272.1147187= 年产商品味精4.5万吨，日产100%味精136.4吨.发酵周期为40h ，需发酵罐台数：9.8402447.254.136=⨯⨯取9台由于装罐率，所以每罐初始体积160m 3糖浓度18.0g/dl ，灭菌前培养基含糖20.0g/dl ，其数量：）（t 1441820160=⨯ 每日投料罐次4.547.254.136= 取6罐次。
灭菌加热过程中用0.4MPa ，I=2743 KJ/kg ，使用板式换热器将物料由20°C 预热至75°C，再加热至120°C，冷却水由20°C 升到45°C。
消毒灭菌用蒸汽量（D ）：D=3212 （kg/h ）≈3.2 （t/h ）式中：3.97为糖液的比热容， [KJ/（kg·°C）]每天用蒸汽量：3.2×3×3=28.8 （t/d ）高峰用蒸汽量： 3.2×4=12.8 （t/h ） 平均用蒸汽量： 28.8/24=1.2（t/h ）（二）发酵罐空罐灭菌蒸汽量： 1、发酵罐体加热：200m 3的发酵罐重34.3t ，冷却排管重6t ，比热容0.5 KJ/（kg·°C），用0.2MPa （表压）蒸汽灭菌，使发酵罐在0.15 MPa （表压）下由20°C 升至127°C，其蒸汽量为：(kg)98620-12718.4127-17435.01000)63.34(=⨯⨯⨯⨯+）（2、填充发酵罐空间的蒸汽量：因200 m 3发酵罐的全容积大于200 m 3，考虑到罐内之排管，搅拌器等所占之空间罐之自由空间仍按200 m 3计算，填充空间需蒸汽量：D 空=Vρ=200×1.39=278 （kg/h ）式中：V —发酵罐全容积（m 3）ρ—加热蒸汽的密度（kg/ m 3）0.15mPa （表压）时为1.39（kg/m 3）3、灭菌过程的热功当量损失：200m 3发酵罐的表面积为201㎡，耗用蒸汽量：D 损=(kg)19920-7018.4127-274394.25201=⨯⨯⨯）（4、罐壁附着洗涤水升温的蒸汽消耗：(kg)4120-12718.4127-274318.41000001.0201=⨯⨯⨯⨯⨯）（式中：0.001——附壁水平均厚度（1mm ） 1000——水密度 （kg/m 3）5、灭菌过程蒸汽渗漏，取总汽消耗量的30%，空罐灭菌蒸汽消耗量;(kg/h)6.21483.0141199278986=-+++每空罐灭菌1.5 h ，用蒸汽量：2148.6×1.5=3222.9（kg/罐）每日用蒸汽量：3222.9=9668.6（kg/d ）=9.7（t/d ）平均用蒸汽量：9668.6/24=402.9（kg/h ）=0.4（t/h ） 高峰用蒸汽量：2148.64=8594.4（kg/h ）=8.6（t/h ）（三）液化工艺热量衡算 1、液化加热蒸汽量加热蒸汽消耗量Ｄ可按下式计算D=G ×C ×（T 2-T 1）÷[（h-i ）η]式中：G ——淀粉浆量（kg/h ） C ——淀粉浆比热容kJ/（kg*K ） T 2——浆料初温（20+273=293K ） T 1——液化温度（95+273=368K ）h ——加热蒸汽焓2738kJ/kg （0.3Mpa,表压） i ——加热蒸汽凝结水焓，在363K 时为377kJ/kg淀粉浆量G ：根据物料衡算，日投工业淀粉214.4t ；连续液化214.4/24=8.93（t/h ）。
加水量为1:2.5，分浆量为10600×3.5=37100（kg/h ）粉浆比热C 可按下式计算：C=C 0+C 水C=1.55+4.18=5.73 kJ/（kg*K ）式中：C 0——淀粉质比热容，取1.55kJ/（kg*K ） C 水——水的比热容，取4.18 kJ/（kg*K ）蒸汽用量D=4.7108293-368%95377-273873.537100=⨯⨯）（）（（kg/h ）=7.1（t/h ）2、灭酶用蒸汽量灭酶时将液化液由90℃加热至120℃，在100℃时的i 为419kJ/kgD 灭=289530%95419-273873.537100=⨯⨯）（（kg/h ）=2.9（t/h ）要求在20min 内使液化液由90℃升至120℃，则蒸汽高峰值为：2.9×4=11.6（t/h ）以上两项合计，平均量：（7.1+2.9）/2=5（t/h ）； 每日用量：5×24=120（t/d ）（四）糖化工艺热量衡算 1、糖化加热蒸汽量加热蒸汽消耗量Ｄ可按下式计算D 2=G ×C ×（T 2-T 1）÷[（h-i ）η]式中：G ——淀粉浆量（kg/h ） C ——淀粉浆比热容kJ/（kg*K ） T 2——浆料初温（20+273=293K ） T 1——糖化温度（60+273=333K ）h ——加热蒸汽焓2738kJ/kg （0.3Mpa,表压） i ——加热蒸汽凝结水焓，在363K 时为377kJ/kg淀粉浆量G ：根据物料衡算，日投工业淀粉214.4t ；连续糖化214.4/25=8.58（t/h ）。
加酶量为1.6L/T 淀粉。
蒸汽用量 D=3791293-333%95377-273873.537100=⨯⨯）（）（（kg/h ）=3.8（t/h ）2、灭酶用蒸汽量灭酶时将糖化液由60℃加热至80℃，在80℃时的i 为419kJ/kgD 灭=193020%95419-273873.537100=⨯⨯）（（kg/h ）=1.9（t/h ）要求在20min 内使糖化液由60℃升至80℃，则蒸汽高峰值为：1.9×4=7.7（t/h ）以上两项合计，平均量：（1.9+3.8）/2=2.85（t/h ）； 每日用量：2.85×24=68.4（t/d ）三、谷氨酸发酵的水平衡计算培养基冷却用水量：由120°C 热料通过与生料热交换，降至80°C，再用水冷却至35°C，冷却水由20°C 升至45°C，计算冷却水量（W ）：W=40280 3.97(8035)(4520) 4.18⨯⨯--⨯=68896（kg/h ）=69（t/h ）全天用水量： 69×3×4=828（t/d ）发酵过程产生的热量及冷却用水量。