年产15万吨味精工厂发酵车间设计说明书

筑要求较高，这样均不如振动式干燥床应用效果好[4]。
2 发酵罐及种子罐的设计与选型
2.1 味精工厂发酵车间的物料衡算
2.1.1 工艺技术指标及基础数据 （1）查《发酵工厂工艺设计概论》P326表3 ［5］，选用主要指标如表1
味精行业国家企业标准
指标名称 生产规模 生产方法 年生产天数 产品日产量 产品质量
两挡搅拌：
味精中和液的脱色过程，除使用碳柱外，还可使用离子交换柱，利 用离子交换树脂的吸附色素。味精的干燥过程，国内许多厂家还采用箱 式烘房干燥，设备简单，投资低，但操作条件差，生产效率低，不适应 大规模生产的要求。也有的厂家使用气流干燥技术，生产量大，干燥速 度快，干燥时间短，但干燥过程对味精光泽和外形有影响，同时厂房建
设发酵罐的填充系数φ=70%；则每天需要发酵需要发酵罐的总体积 为V0（发酵周期为48h）。 ③发酵罐个数的确定：公称体积为200m3的发酵罐，总体积为230 m3
取公称体积200 m3 发酵罐11个，其中一个留作备用。
实际产量验算： 富裕量 能满足产量要求 （3）主要尺寸的计算：取高径比 H：D=2：1[6]
年产1.5万吨味精工厂发酵车间设计说明书
引言
味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono
sodium
glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20)，具有旋光
性，有D—型和L—型两种光学异构体。味精具有很强的鲜味(阈值为0.
03%)，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋
发酵液谷氨酸含量为：
实际生产的谷氨酸（提取率80%）为：
2.1.3 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果
由上述生产1000kg味精（100%纯度）的物料衡算结果，可求得
15000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计算。
具体计算结果如表2
物料名称
发酵液（m3） 二级种液（m3）
生产1t味精 （100%）的物料 量
7.83
2356.8 2793.7 627.5 69.9 12.53 3.13 9.58
9.4 23.5
1.18×105
3.53×107 4.19×107 9.41×106 1.05×106 1.88×105 4.70×104 1.44×105 1.40×105 3.53×105
391.5
1.18×105 1.40×105 3.14×104
3495 626.5 156.5 479 470 1175
2.2 设备 设计 与选 型
2.2.1 发酵 罐 （1） 发酵 罐的 选型
谷氨酸（kg）
893
1.34×107
44650
选用机械涡轮搅拌通风发酵罐
（2）生产能力、数量和容积的确定 ①发酵罐容积的确定：选用200m3罐 ②生产能力的计算：现每天生产99%纯度的味精50t，谷氨酸的发酵周期 为48h(包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间)。则每天需糖 液体积为V糖 。每天产纯度为99%的味精50t，每吨100%的味精需糖液 15.66m3
则有： 解方程得：
H=2D；
取D=5m H=2D=10m； 封头高： 封头容积 ： V封=16.4（m3） 圆柱部分容积：
V筒=197m3 验算全容积V全：
V全=V’全 符合设计要求，可行。 （4）冷却面积的计算 对谷氨酸发酵，每1m3发酵液、每1h传给冷却器的最大热量约为 4.18×6000kJ/(m3·h) [5]。 采用竖式蛇管换热器，取经验值K=4.18×500 kJ/(m3·h·℃) [8]。 平均温差Δtm：
32℃ 32℃
20℃ 27℃
12
5
代入
对公称容量200 m3的发酵罐，每天装5罐，每罐实际装液量为
换热面积
（5）搅拌器计算 选用六弯叶涡轮搅拌器[6]。
该搅拌器的各部分尺寸与罐径D有一定比例关系
搅拌器叶径
取d=1.7（m）
叶宽 ：
弧长：
底距：
盘踞 ：
叶弦长：
叶距 ：
弯叶板厚：
δ=12（mm） 取两挡搅拌，搅拌转速N2可根据50m3罐，搅拌直径1.05m，转速 N1=110r/min。以等P0/V为基准[6]放大求得： （6）搅拌轴功率的计算 淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。 ①计算Rem[8] 式中 D——搅拌器直径，D=1.7m
（7）尿素耗用量 二级种液耗尿素量为V3 发酵培养基耗尿素为V4 故共耗尿素量为627.5kg
（8）甘蔗糖蜜耗用量 二级种液耗用糖蜜量V5 发酵培养基耗糖蜜量V6 合计耗糖蜜69.9kg
（9）氯化钾耗量GKCl （10）磷酸氢二钠（Na2HPO4·7H2O）耗量G3 （11）硫酸镁（MgSO4·7H2O）用量G4 （12）消泡剂（泡敌）耗用量G5 （13）植物油耗用量 G6 （14）谷氨酸（麸酸）量
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［4］。
味精发酵法生产的总工艺流程见图1。
空气 菌种 原料 空气压缩机 预处理 斜面培养 摇瓶扩大培养 冷却 水解 除铁 离心 沉淀 发酵 配料 过滤 气液分离 种子罐扩大培养 过滤 淀粉水解糖 过滤除菌 脱色 浓缩结晶
最多、产品产量最大的产业［2］。该生产工艺和设备具有很强的典型
性，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。最后，画出发
用于原料粉碎的设备除盘磨机外，还有锤式粉碎机和辊式粉碎机。 盘磨机广泛用于磨碎大米、玉米、豆类等物料，而锤式粉碎机应用于薯 干等脆性原料的中碎和细碎作用，辊式粉碎机主要用于粒状物料的中碎 和细碎［3］。 1.2.2 淀粉水解糖制备
在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得 的糖液称为淀粉水解糖。由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作 碳源，因而必须将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。目前，国内许 多味精厂采用双酶法制糖工艺。
离心 等电点调节 过滤 干燥 大结晶 干燥 母液 小结晶 粗谷氨酸
拌盐粉碎 粗谷氨酸 成品味精 粉状味精 离子交换处理 溶解 粗谷氨酸溶液 中和制味精
图1 味精生产总工艺流程图
1.2 原料预处理及淀粉水解糖制备
1.2.1 原料的预处理 此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，以便提高原料的利用
率，同时去除固体杂质，防止机器磨损。用于除杂的设备为筛选机，常 用的是振动筛和转筒筛，其中振动筛结构较为简单，使用方便。
酵工段的工艺流程图和平面布置图。
整个设计内容大体分成三部分，第一部分主要是味精生产的工艺和
设备选择；第二部分包括发酵罐、种子罐及空气分过滤器的设计与选
型；第三部分是工艺流程和平面布置图。
由于我的水平有限，加之对先进设计的了解甚少，设计中有好多不
足的地方敬请各位老师和同学批评指正。
1 味精生产工艺
1.1 味精生产工艺概述
倒灌率 发酵周期 发酵初糖
淀粉糖转化率 糖酸转化率 麸酸谷氨酸含量 谷氨酸提取率 味精对谷氨酸产率
表1 味精发酵工艺技术指标
单位 t/a
指标数 15000（味精）
中糖发酵，一次等电点提取
d/a
300
t/a
50
纯度%
99
%
1.0
h
48
Kg/m3
150
%
95
%
48
ห้องสมุดไป่ตู้
%
90
%
80
%
112
（2）主要原材料质量指标 淀粉原料的淀粉含量为80%，含水14%。 （3）二级种子培养基（g/L） 水解糖25，糖蜜20，尿素3.5，磷酸氢二 钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆5~10，泡敌0.6，硫酸镁0.002，硫酸亚铁 0.002。 （4）发酵培养基（g/L） 水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾0.8， 磷酸氢二钠0.2，硫酸亚铁0.002，硫酸锰0.002，尿素（总尿）40，泡敌 0.6，植物油1.0。 （5）接种量为2% 。 2.1.2 谷氨酸发酵车间的物料衡算
（3）二级种液量 V2 （4）二级种子培养液所需水解糖量 G2
式中 25——二级种液含糖量（kg/m3） （5）生产1000kg味精需水解糖总量G为： （6）耗用淀粉原料量
理论上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故理论上耗用的淀粉 量G淀粉为：
式中 80%——淀粉原料含纯淀粉量 95%——淀粉糖转化率
势。1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合
委员会第十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安
全可靠的食品添加剂［1］。早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的，
自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后，发酵法生产迅速发
展，目前世界各国均以此法进行生产。
谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家
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，
15.66
0.313
15000t/a味精生产 每日物料量 的物料量
2.35×105 4695
783 15.65