年产3万吨味精工厂毕业设计方案.doc

齐齐哈尔大学
毕业设计

题 目 年产量3万吨味精厂发酵工段设计

学 院 食品与生物工程学院

专业班级 生物工程 092班

学生姓名 解连萌

指引教师 李琰

成 绩

年 月 日

摘 要

味精，学名“谷氨酸钠（C5H8NO4Na）”。谷氨酸是氨基酸一种，也是蛋白质最后分解产物。咱们每天吃食盐用水冲淡400 倍，已感觉不出咸味，普通蔗糖用水冲淡200 倍，也感觉不出甜味了，但谷氨酸钠，用于水稀释3000倍，仍能感觉到鲜味，因而得名“味精”。
味精是采用微生物发酵办法由粮食制成当代调味品。
本设计为年产5万吨味精厂生产工艺，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。理解味精生产中原料预解决、发酵、提取某些生产办法和生产流程，依照实际状况来选取发酵工段适当生产流程，并对流程中原料进行物料衡算、热量衡算及设备选取。最后，画出发酵工段工艺流程图和平面布置图。
本设计工艺流程为
发酵预解决（种子培养、原料预解决，制无菌空气）→发酵→等电点提取→中和制味精→浓缩结晶→精制分装。
该解决工艺具备构造紧凑简洁，运营控制灵活等特点。为味精生产抱负途径。具备良好经济效益、环境效益和社会效益。

核心词：谷氨酸钠、双酶法、糖发酵、等电点提取。

Abstract

Monosodium glutamate (MSG) is the sodium salt of the non-essential amino acid glutamic acid，which is the final resolve product from protein. If we dilute the salt with 400 times water，we can’t taste salty any more. If we dilute the sucrose with 200 times water，we can’t taste sweetness too. But even if 3000 times water，Monosodium glutamate still taste flavor.
Monosodium glutamate is a modern spice made of food by using microbial fermentation.
This productive technology designed for the monosodium 
glutamate factory which produces 50,000 tons per year by Double Enzyme、Sugar fermentation in glutamic acid and an isoelectric point of extraction to produce glutamic acid. We know through pretreatment of raw material、fermentation、extraction to learn Monosodium glutamate’s production methods and production process. According to its situation，choose the way to fermentation which suit for production process. At the same time balance the material 、heat and choose the equipment . Finally draw out the fermentation process flow diagram and floor plan.
The technological process of this design is:
Fermentation pretreatment（Seed development；Pretreatment of raw materials；System sterile air）→fermentation→Isoelectric point of extraction→neutralization to Production of MSG→Concentration crystal→processing and repacking.
this productive technology designed has many traits. Such as，well-knit structure，pithy quick control，lasting attacked，less sledge capacity,and its running and management is uncomplicated.

Key words：MSG；Double Enzyme；Sugar fermentation；Isoelectric point of extraction

目录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 味精简介 1
1.2 味精营养价值 1
1.3 味精生产历程 2
1.4 本课题研究意义、设计指引思想及设计范畴 2
1.4.1 本课题研究意义 2
1.4.2 设计指引思想 3
第2章 工厂概况 4
2.1 厂址选取 4
2.1.1 选厂原则 4
2.1.2 厂址选取 4
2.2 生产规模 4
2.3 味精生产工艺 5
2.3.1 原料预解决及淀粉水解糖制备 5
2.3.2 种子扩大培养及谷氨酸发酵 5
2.3.3 谷氨酸提取及谷氨酸单钠制备 5
2.3.4 味精精制 6
2.4 谷氨酸提取操作中要点 6
2.5 味精生产工艺概述 7
3.1 生产能力 10
3.2 总物料衡算 10
3.2.1 1000㎏纯淀粉理论上产100%MSG量 10
3.2.2 1000㎏纯淀粉实际产100%MSG 11
3.2.3 1000㎏商品淀粉（含量86%玉米淀粉）产100%MSG 11
3.2.4淀粉单耗 11
3.2.5总收率 11
3.2.6淀粉运用率 11
3.2.7生产过程中总损失 11
3.2.8原料及中间品计算 11
3.2.9总物料衡算成果 12
3.3 制糖工序物料衡算 13
3.3.1淀粉浆量及加水量 13
3.3.2粉浆干物质浓度 13
3.3.3加酶量 13
3.3.4量 13
3.3.5糖化酶量 13
3.3.6糖化液产量 13
3.3.7过滤糖渣量 13
3.3.8生产过程进入蒸汽冷凝水及洗水量 14
3.3.9衡算成果 14
3.4 配料、持续灭菌和发酵工序 14
3.4.1发酵培养和用糖量 14
3.4.2发酵配料 15
3.4.3 配料用水 15
3.4.4 接种量 15
3.4.5持续灭菌过程进入蒸汽及补加水量 16
3.4.6发酵过程中加入99%液氨量 16
3.4.7加消泡剂量 16
3.4.8发酵生化反映过程中所产生水分 16
3.4.9发酵过程中从排风中带走水分 17
3.4.10发酵过程化验取样，放管残留及其她损失 17
约13㎏ 17
3.4.11发酵终结时数量 17
3.4.12衡算成果汇总表 18
3.5 谷氨酸提取车间物料衡算 19
3.5.1中和等电工序 19
3.5.2离交工序 20
3.5.3提取车间物料衡算验算 21
3.6 精制车间物料衡算 22
3.6.1中和脱色工序 22
3.6.2精制工序 24
3.6.3精制过程物料衡算图 25
4.1 液化工序热量衡算 28
4.1.1液化加热蒸汽量 28
4.1.2液化液冷却用水量 29
4.2 糖化工序热平衡阐明 29
4.3 持续灭菌和发酵工序热量衡算 29
4.3.1培养液持续灭菌用蒸汽量 30
4.3.2培养液冷却用水量 31
4.3.3发酵罐空消灭菌蒸汽量 31
4.3.4发酵过程产生热量及冷却水用量 32
4.4 谷氨酸提取工序热量衡算 33
4.5 谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程热量衡算 34
4.5.1热平衡与计算蒸汽量 34
4.5.2二次蒸汽冷凝所消耗冷却水量 35
4.6 干燥过程热量衡算 36
4.6.1干燥时蒸发水量 36
4.6.2味精干燥过程所需热量 36
4.6.3味精干燥过程需空气量 37
4.6.4味精干燥过程中耗用蒸汽量 37
4.7 溴化锂制冷机所用蒸汽量 38
4.8 生产过程中耗用蒸汽衡算汇总及平衡图 38
4.8.1衡算成果 38
4.8.2生产过程蒸汽耗用汇总表 38
4.8.3平衡图 39
第5章 全厂水衡算 40
5.1 糖化工序用水量 40
5.1.1配料用水量（新鲜水） 40
5.1.2液化液冷却用水量 40
5.2 发酵配料及培养基灭菌后冷却用水量 40
5.2.1发酵罐配料用水量 40
5.2.2培养基冷却冷却用水量 40
5.3 发酵过程所用冷却量 40
5.4谷氨酸提取工序冷却用水量 41
5.5 中和脱色工序用水量 41
5.5.1配料用水 41
5.5.2洗碳柱及碳柱再生用水 41
5.6 精制工序用水量 41
5.6.1结晶过程加水 41
5.6.2结晶冷却水 42
5.7 动力工序用水量 42
5.7.1 锅炉用水 42
5.7.2空压机用水 42
5.8 用水汇总及水平衡图 42
5.8.1新鲜水用量（平均量/h）及味精单耗水量 42
5.8.2循环水平均量（/h） 42
5.8.3蒸汽冷凝水 42
5.9 用水平衡图 43
第6章 设备选型 44
6.1 等电灌 44
6.2 离子互换工艺 45
6.3 母液暂存罐 45
6.4 母液沉降罐 46
6.5 板框压滤机 46
6.6 柱前贮罐 46
6.7 炭柱 47
6.8 脱色液贮罐 47
6.9 加水罐 47
6.10 结晶罐 47
6.10.1二次蒸汽出口管径 47
6.10.2进料口 48
6.10.3蒸汽进口 48
每台耗冷量：5.8t/h,操作压力0.3MPa，密度，则 48
6.10.4放料口 48
6.10.5冷料水入口 48
6.11 助晶槽 48
6.12 味精离心机 49
6.13 流化床干燥机 49
6.14 液氨贮罐 49
6.15 浓硫酸贮罐 49
参照文献 51
[1]张克旭．氨基酸发酵工艺学，中华人民共和国轻工业出版社，1992：279-280。 51
道谢 52

第1章 绪论
1.1 味精简介
味精是人们熟悉鲜味剂，又称谷氨酸钠，是L—谷氨酸单纳盐（Mono sodium glutamate）一水化合物（HOOC-CH2CH(NH2)-COONa H2O）,又命名为u-氨基戊二酸单钠一水化合物。它具有一分子结晶水，其分子式为HOOC-CH2CH(NH2)-COONa H2O，分子量187.13。具备旋光性，有D-型和L-型两种光学异构体。谷氨酸跟碱作用生成谷氨酸一钠，如果碱过量，则生成不具备鲜味谷氨酸二钠。
味精为八面柱状晶体，不溶于纯酒精、乙醚及丙酮等有机溶剂，易溶于水，相对密度为1.65，熔点195℃，在120℃以上逐渐失去分子中结晶水。
味精比旋光度[]=+25.16（C=10，2NHCl）。0.2%味精溶液pH为0.7。
味精重要成分为谷氨酸钠，具备旋光性，有D-型和L-型两种光学异构体。此外还具有少量食盐、水分、脂肪、糖、铁、磷等物质。
纯味精外观为一种白色晶体状粉末。味精易溶于水，当它溶于水（或唾液）时，会迅速电离为自由钠离子和谷氨酸阴离子。
1.2 味精营养价值
一方面，味精能增进菜肴鲜味，增进食用者食欲，可以刺激消化液分泌，有助于食物在体内消化吸取。
另一方面，味精经口食入后，不久在消化道被分解为谷氨酸进入血液输送到肌体各部，参加各种生理必要蛋白质合成，谷氨酸是自然界存在二十种氨基酸之一，是构成蛋白质基本构造。
再次，谷氨酸还具备特殊功能，在人体内起着十分重要生理作用：(1)谷氨酸在人体内通过转氨酶作用将其分子中氨基转移给丙氨酮酸，形成丙氨酸。(2)谷氨酸与血液中氨形成无毒谷氨酰氨，使血液中氨浓度下降，减少氨中毒危险性。(3)谷氨酸在体内与胱氨酸、甘氨酸结合形成谷胱甘肽。该化合物是一种很有效抗氧化剂，对于延续衰老，增进疾病恢复均有好处。可以分解体内代谢过程中所产生过氧化物，避免肌体遭受过氧化物侵害，有助于维持身体健康。(4)谷氨酸在体内可以形成氨基丁酸，它是一种神经递质，协助神经传导。
1.3 味精生产历程
味精生产大体经历了三个大阶段：
第一阶段：最早味精制造办法就是从天然食物材料中抽取，例如：将海带以热水煮过，取其汤液浓缩后即可得到具有味精浓缩液或调味粉。
第二阶段：最早商业化制造味精原料是面筋。 面筋即是面粉中蛋白质，采用办法是蛋白质水解法，由于面筋来源丰富，且具有高达23%麸胺酸，最适合做为制造味精原料。
第三阶段：1958年运用微生物生产味精发酵技术开发成功，重要是运用葡萄糖、果糖或蔗糖为碳源，经特别筛选味精生产菌种吸取代谢后，合成大量麸氨酸，是属于生物合成天然氨基酸。这些特别筛选微生物会将糖蜜中糖转变成麸氨酸。每消耗一公斤糖，约可产生0.5公斤麸氨酸，生产效率非常高。

受经济危机影响，全球经济大幅缩水，国外餐饮业大幅受到影响，味精工业发展自然受到冲击，国内味精产业由于重要以内销为主，影响不大，又由于国家大幅扩大内需，是以发展前景乐观。

1.4 本课题研究意义、设计指引思想及设计范畴

1.4.1 本课题研究意义
味精是一种安全可靠食品添加剂，它可以增长菜肴色、香、味，增进食欲，有益于人体健康。市场需求量大，已成为家家户户菜肴之必备辅助食品。
初步估算，中华人民共和国大陆增鲜消费品市场容量超过300亿元，占调味品行业总体容量近25%，其中，以味精为代表老式增鲜调味品直接市场容量又占到70%以上，可以说，味精是当前中华人民共和国大陆增鲜调味品市场最重要品种。专家预测，味精年产量将保持8%-10%左右增速。
基于味精需求量之大、前景之好，本毕业设计选题为年产5万吨味精生产工艺初步设计。工艺是要不断创新、不断谋求更高效合理生产途径及更环保生产办法，而原有味精生产工艺在某些方面不够抱负，因而在这里加以改进，并在原有味精生产工艺基本上开发结合新工艺、新技术，使味精生产在某些方面达到一种突破，使整个流程更加完善。
此外，做年产5万吨味精生产工艺初步设计可以结合大学四年学过诸多知识，使我对生产工艺、物料衡算、设备选型等更加熟悉、有更全面掌握，使所学知识更加夯实并且融会贯通，是大学四年课程一种较好总结。
1.4.2 设计指引思想
（1）查阅大量文献，加大科技含量，采用先进、可靠、合理、经济工艺。
（2）尽量在生产过程中实现资源全面综合运用，可以大幅度减少能量消耗。
（3）坚持环保，采用可靠治理办法，强化干净工艺技术，做到达标排放。
1.4.3 设计范畴
（1）原料粉碎、液化、糖化、扩培、发酵、提取、精制、污水解决。
（2）与上述工序配套设备、自控、电气、土建、给排水管道等。
（3）本设计为此后发展留有一定空间。

第2章 工厂概况
2.1 厂址选取
2.1.1 选厂原则
①地价合理，有发展空间，自然环境适当发酵生产，远离居民区，选非耕田，有国家批准土地使用证明。
②水源充分(经钻井实验)，水质好，有畅通排水渠道。
③原辅料，能源丰富价廉，运送便捷。
④对治理污染有良好条件。
⑤本地政府优惠政策贯彻有保证。

2.1.2 厂址选取
选取山西省侯马市。
空地：侯马市地处山西省临汾市南部，处在临汾、运城、晋城三市及晋、冀、豫三省中间。位于汾河与浍河交汇处，东临曲沃，西接新绛，南连闻喜，北靠襄汾。市境内地势较平坦，属晋南盆地一某些。该市空地充分，适合建厂。
交通：侯马市土地肥沃，该厂位于市东郊，有得天独厚交通优势，同蒲、侯月、侯西铁路交汇，公路有晋韩、大运高速路，交通便利。在此建厂能以便原辅料运送，减少运送成本。
气温：全年平均气温12.6℃，一月最冷，平均-2.4℃；七月最热,平均气温26.1℃。全年无霜期平均约197天。气候条件较好，适合发酵生产。
降水：年平均降水量492.1㎜，水利条件较好。
总来说，山西省侯马市原料、燃料及电力十分充分，交通便利，适合建造味精厂。
2.2 生产规模
味精厂生产规模为年产5万吨，另一方面是建厂交通、运送、水、电、原料供应、污水解决等，而市场占有率是由品牌和生产成本决定，重要是后者。生产成本低，市场开拓就有潜力。
生产成本重要取决于如下4个方面：①地区优势（涉及原材料、动力价格和地方政策等）；②技术水平和管理水平；③规模效益（在生产规模较小时，如年产量2万吨如下，增长产量，明显减少成本，但产量较大时，影响不大）；④运转费用（取决于设备设计、设备配套和技术管理等）。
生产成本减少应从建厂开始，应注重叠理设计设备，合理进行设备配套，将产量规模与设备规模结合，减少运作费用；选取先进生产工艺和强化技术管理，提高技术水平，减少单耗[2]。
2.3 味精生产工艺
2.3.1 原料预解决及淀粉水解糖制备
（1）原料预解决
此工艺操作目在于初步破坏原料构造，以便提高原料运用率，同步去除固体杂质，防止机器磨损。
（2）淀粉水解糖制备
由于谷氨酸生产菌不能直接运用淀粉作为碳源，因而必要将淀粉水解为葡萄糖，才干供发酵使用。淀粉水解为葡萄糖先要进入液化阶段，然后再与糖化酶作用进入糖化阶段。
2.3.2 种子扩大培养及谷氨酸发酵
（1）种子扩大培养
在生物化工中菌种优良与否直接影响到发酵产物质量和产量，因此有专门菌种培养和保藏设备，在微生物学上运用自然选育来防止菌种退化。
谷氨酸发酵
谷氨酸发酵开始前，一方面必要配制发酵培养基，并对其作高温短时灭菌解决。消毒后谷氨酸培养液在流量监控下进入谷氨酸发酵罐，通过罐内冷却蛇管将温度冷却至32℃ ，接入菌种，添加氯化钾、硫酸锰、消泡剂及维生素等，通入无菌空气，菌种经一段时间适应后，发酵过程即开始缓慢进行。通过大概34小时培养，当产酸、残糖、光密度等指标均达到一定规定期即可放罐[5]。
2.3.3 谷氨酸提取及谷氨酸单钠制备
该过程由等电点中和与二次中和两某些完毕。
（1）谷氨酸提取
运用氨基酸两性性质，谷氨酸在等电点时，绝大某些分子以偶极离子状态存在，其分子在静电引力作用下，易于形成较大聚合体，即等电点下溶解度最低，可经长时间沉淀得到谷氨酸。因而提取即用无机酸将发酵液pH值调节到等电点pH3.2处并获得谷氨酸结晶。
（2）谷氨酸单钠制备
二次中和（碱中和）是将上述溶液过滤得到谷氨酸结晶，加入40-60℃温水溶解，用碳酸钠将谷氨酸溶液pH值调至5.6。谷氨酸是两性电解质，在不同pH值下有不同电离方式。pH值低，溶液中谷氨酸浓度百分率高；pH高，溶液中谷氨酸二钠浓度百分率高。谷氨酸及谷氨酸二钠均无味精鲜味，因而，碱中和时必要控制适当pH值，以使谷氨酸尽量生成谷氨酸单钠。碱中和时速度要缓慢，以免中和时产生大量二氧化碳泡沫，导致液面升高或逸出。加碱速度过快，搅拌不均匀还会导致局部pH值过高，同样影响中和效果。中和温度要控制在70℃以内，温度过高，会使谷氨酸钠脱水，生成焦谷氨酸钠，影响产品质量与收率[5]。
2.3.4 味精精制
谷氨酸单钠粗品经提纯、加工、包装，得到成品，即味精。
谷氨酸钠溶液通过脱色及离子互换柱除去Ca2+ 、Mg2+ 、Fe2+ 离子，即可得到高纯度谷氨酸钠溶液。将纯净谷氨酸钠溶液导入结晶罐，进行减压蒸发，当波美度达到29.5时放入晶种，进入育晶阶段，依照结晶罐内溶液饱和度和结晶状况实时控制谷氨酸钠溶液输入量及进水量。通过十几小时蒸发结晶，当结晶形体达到一定规定、物料积累到80％高度时，将料液放至助晶槽，结晶长成后分离出味精，送去干燥和筛选。
2.4 谷氨酸提取操作中要点
（1）pH值
正常谷氨酸发酵液pH值为6.7左右。需要将发酵液pH值调节至3.0—3.2之间才干达到其目。在调节pH值过程中并非使pH值均匀下降，必要保证溶解度均匀下降，并保证溶解度下降速度。可检测其溶解度下降规律，拟定pH值下降速度来得以实现工艺优化，用试纸检测pH值时必要用高纯度谷氨酸校正pH试纸，这样才干达到pH值精确性，达到较高收率。
（2）温度
减少温度也是减少溶解度办法之一。在育晶前以育晶温度需要来进行调节；育晶至pH3.8，温度控制在不回升基本上缓降，下降速度越慢好；pH3.8—pH终点可恰当加快降温速度，避免pH、温度迭加因素影响质量；pH终点后应满开冷却水阀门尽快拉至温度终点，然后搅拌几种小时，进行沉降。理论上，温度终点越低收率越好(理论上-5℃母液会结冰，可拉至-3℃～-4℃)，但这里必要考虑其冷冻能力及生产成本(成本最为重要)，因此终点温度控制比这要高诸多

2.5 味精生产工艺概述
味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）原料预解决及淀粉水解糖制备；（2）种子扩大培养及谷氨酸发酵；（3）谷氨酸提取；（4）谷氨酸制取味精及味精成品加工。
与这四个工艺阶段相相应味精生产厂家普通都设立了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为重要生产车间。此外，为保障生产过程中对蒸汽需求，同步还设立了动力车间，运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，还要设立供水站。所供水经消毒、过滤系统解决，通过供水管路输送到各个生产需求部位。
味精发酵法生产总工艺流程见图1。

空气
菌种
原料

空气压缩机
预解决
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

离心

等电点调节
过滤
干燥
大结晶
干燥
小结晶

拌盐粉碎

成品味精
粉状味精
母液
粗谷氨酸
粗谷氨酸

离子互换解决

中和制味精

粗谷氨酸溶液
溶解

第3章 全厂物料衡算

物料衡算是依照质量守恒定律而建立起来。物料衡算是进入系统所有物料重量等于 离开该系统所有物料重量，即
∑F = ∑D + W
式中
F—进入系统物料量，㎏
D—离开系统物料，㎏
W—损失物料量，㎏
生产过程中总物料衡算
3.1 生产能力
年产味精（99%）5万吨，折算为100%味精为49500t/a。
日产味精（99%）50000/330=151.52t/d，折算为100%味精为150t/d。
表3-1计算指标：
淀粉糖转化率
98.5%
发酵产酸氯（浓度）
13%
发酵对糖转化率
60%
谷氨酸提取收率
96%
精制收率
95%
产品淀粉中淀粉含量
86%
发酵周期（含辅助时间）
40h
全年工作日
330d
培养菌种耗糖为发酵耗糖
1.5%
3.2 总物料衡算
3.2.1 1000㎏纯淀粉理论上产100%MSG量
淀粉×113%→葡萄糖×81.7%→谷氨酸×127.2%→MSG（理论值）
1000×113%×81.7%×127.2%=1174.3㎏
式中
81.7%——谷氨酸对糖理论转化率
1.272=
3.2.2 1000㎏纯淀粉实际产100%MSG
1000×1.13×98.5%×60%×（100%-1.5%）×96%×95%×1.272=763.1㎏
3.2.3 1000㎏商品淀粉（含量86%玉米淀粉）产100%MSG
763.1×86%=656.3㎏
3.2.4淀粉单耗
3.2.4.1 1000㎏100%MSG实际消耗纯淀粉量
1000/763.1=1.310t /t
3.2.4.2 1000㎏100%MSG实际消耗商品淀粉量
1000/656.3=1.524t/t
3.2.4.3 1000㎏100%MSG理论上消耗纯淀粉量
1000/1174.3=0.8516t/t
3.2.4.4 1000㎏100%MSG理论上消耗商品淀粉量
0.8516/0.86=0.9902t/t
3.2.5总收率
%
728.10/1153.5×100%=63.12%
3.2.6淀粉运用率
%
3.2.7生产过程中总损失
100%-64.97=35.03%
3.2.8原料及中间品计算
3.2.8.1商品淀粉用量
日产100%味精150t(单耗商品淀粉1.524t)，日耗商品淀粉量
150×1.524=228.6t/d
相称天耗100%淀粉
228.6×86%=196.6t/d
3.2.8.2糖化液量
日产纯糖量
228.6×86%×1.13×98.5%=218.8t/d
折算成30%糖液
218.8/30%=729.3t/d
折算为34g/dL糖液
218.8/34=643.5
3.2.8.3发酵液量
发酵液中纯GlU量
218.8×60%=129.3t/d
折算成含GlU13g/dL发酵液量
129.3/13=994.6/d
994.6×1.09=1084.1t/d
式中
1.09——发酵液相对密度
3.2.8.4提取GlU量
产纯GlU量
129.3×96%=124.1t/d
折算成90%GlU量

3.2.9总物料衡算成果

表3-2总物料衡算成果
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%
1.524
228.6
糖液/t
30%
4.862
729.3
谷氨酸/t
90%
0.9197
137.9
味精
100%
1.0
150

3.3 制糖工序物料衡算
3.3.1淀粉浆量及加水量
淀粉加水比例1：1.7
1t工业淀粉用淀粉浆
1000×（1+1.7）=2700㎏
加水量1700㎏
3.3.2粉浆干物质浓度
%
3.3.3加酶量
选高温α-淀粉酶，活力0u/mL 加酶量为10u/g干淀粉
1t干淀粉加酶量

0.5L液化酶质量约为0.6㎏
3.3.4量
普通加量为干淀粉0.15%，即1t干淀粉加
㎏
3.3.5糖化酶量
普通加糖化酶120u/g干淀粉，如液体糖化酶为100000u/mL
则1t干淀粉加糖化酶为

1.2L糖化酶质量约为1.5㎏
3.3.6糖化液产量
㎏
30%糖液相称密度1.1321，相称于
1.1321×30%=34g/dL

3.3.7过滤糖渣量
湿渣含水70%，10㎏折干渣量
10×（1-70%）=3㎏
3.3.8生产过程进入蒸汽冷凝水及洗水量
3190.7+10-2700-3.6=497.1㎏

3.3.9衡算成果

表3-3制糖工序物料衡算汇总
进入系统
离开系统
项目
物料比例/㎏
日投料量/t
项目
物料比例/㎏
日产料量/t
商品淀粉
1000
228.6
30%糖液
3190.7
682.7
配料水
1700
388.6
滤渣
10
2.286
液化酶
0.6
0.14
——
——
——

1.5
0.34
——
——
——
糖化酶
1.5
0.34
——
——
——
蒸汽冷凝水及洗水量

497.1

113.6
——
——
——
合计
3200.7
731.7
——
3200.7
731.7
3.4 配料、持续灭菌和发酵工序
3.4.1发酵培养和用糖量
1000㎏商品淀粉中可产100%糖量
1000×86%×1.13×98.5%=957.2㎏
其中初始发酵定容用糖占53%，即
957.2×53%=507.3
流加补料用糖占47%
957.2×47%=449.9
初糖用30%糖液配料
㎏
即

初糖配13g/dL，初定容
V=L
13g/dL糖液相称密度1.05，则
3902.3×1.05=4097.4㎏
流加补糖用60g/dL浓糖浆（相对密度1.223），则

749.8×1.223=917.05㎏
3.4.2发酵配料
1t商品淀粉产100%糖957.2㎏，发酵配料用营养物比例
表3-4发酵配料用营养物比例
玉米浆
0.0028t
2.8㎏
糖蜜
0.0035t
3.5㎏

0.0024t
2.4㎏

0.0055t
5.5㎏

0.0071t
7.1㎏
其她维生素
0.0007t
0.7㎏
总计
0.022t
22㎏
3.4.3 配料用水
初始配料基含糖不低于20%，向30%糖液中加水
㎏
3.4.4 接种量
发酵初定容3902.3L，接种量为10%，即390.23L
种子液相对密度1.02，则
390.23×1.02=398㎏
在398㎏种液中具有100%糖（用30%玉米浆）玉米浆，甘蔗糖蜜，，蒸汽及水。
3.4.5持续灭菌过程进入蒸汽及补加水量
4097.4-1691-22-398-845.5=1140.9㎏
3.4.6发酵过程中加入99%液氨量
1t商品淀粉产100%糖957.2㎏产100%谷氨酸
957.2×60%×98.5%×96%=543.08㎏
普通发酵耗糖量为谷氨酸量0.30，即
543.08×0.30=162.9㎏
99%液氨在35℃相对密度为0.5874

3.4.7加消泡剂量
普通1t谷氨酸加消泡剂5㎏，则
㎏
消泡剂相对密度为0.8

3.4.8发酵生化反映过程中所产生水分
1t商品淀粉在发酵中产生地地道道100%谷氨酸量
957.2×60%×98.5%=565.7㎏
生产1mol谷氨酸产3mol水，生产1mol菌体产7mol
依照发酵反映式发酵产生水分为
㎏
长菌过程生产水分1g菌体产13g，产生水分为
㎏
以上共计产生水：
207.8+37.3=245.1㎏
3.4.9发酵过程中从排风中带走水分
进风25℃，相对湿度Ψ=70%，水蒸气分压18mmHg，排风32℃，相对湿度Ψ=100%，水蒸气分压27mmHg，进罐空气压力为1.5大气压（表压0，排器0.5大气压（表压），出进空气湿含量差

通风比 1：0.3，发酵液数量5000L带走水量
5000×0.3×60×32×1.157×0.001×0.011=37㎏
式中：
60——60min
32——发酵时间
1.157×0.001——32℃时干空气密度，㎏/
3.4.10发酵过程化验取样，放管残留及其她损失
约13㎏
3.4.11发酵终结时数量
1t商品淀粉发酵终结时数量
30%糖+补糖量+营养物+配料水+灭菌水+种子+反映水+液氨+消泡剂+空气蒸汽-尾气带走-损失
=终结数量
1691+917.05+22+845.5+1140.9+398+245.1+162.9+2.72+119.6-37-13=5494.8㎏
发酵液相称密度1.09

每日产发酵液
228.6×5.4948=1256.1t
即

3.4.12衡算成果汇总表
表3-5衡算成果汇总表
进入系统
离开系统
项目
1t商品淀粉之匹配物料/㎏
每天进入系统物料t/d
项目
1t商品淀粉之匹配物料/㎏
每天离开系统物料t/d
30%糖液
1691
386.6
发酵液
5494.8
1256.1
60g/dL浓糖浆
917.05
209.6
尾气带走
37
8.5
玉米浆
2.8
0.64
损失
13
2.9
糖蜜
3.5
0.8
——
——
——
无机盐等
15.7
3.6
——
——
——
配料水
845.5
193.3
——
——
——
灭菌进入蒸汽及补水

1140.9

260.8
——
——
——
种液
398
90.98
——
——
——
反映水
245.1
56.03
——
——
——
液氨
162.9
37.2
——
——
——
消泡剂
27.2
0.61
——
——
——
空消蒸汽
119.6
27.34
——
——
——
合计
5544.8
1267.5
——
5544.8
1267.5

3.5 谷氨酸提取车间物料衡算
采用等电——离子回收工艺
3.5.1中和等电工序
3.5.1.1 发酵液数量
发酵液数量为5495㎏；5041L
3.5.1.2 高流量
高流量为发酵液45%，即2473㎏
3.5.1.3 92.5%用量
92.5%用量为纯谷氨酸90%，即
543.08×90%=488.8㎏
3.5.1.4等电液数量
5495+2473=7968㎏
3.5.1.5谷氨酸产量
（1）分离前谷氨酸量
5041×13%（w/v）=655.3㎏
（2）分离后谷氨酸量
100%谷氨酸量
655.3×96%=629㎏
90%谷氨酸量
㎏
3.5.1.6加水量
加水量为479㎏
3.5.1.7洗水量
洗水量为90%谷氨酸量14.5%，即
699×14.5%=101.4㎏
3.5.1.8母液数量
7968+488.8-699.02+101.4=7859.2㎏
3.5.1.9物料衡算汇总
表3-6谷氨酸等电工序物料衡算汇总

进入系统
离开系统
项目
1t商品淀粉之匹配物料/㎏
每天进入系统物料t/d
项目
1t商品淀粉之匹配物料/㎏
每天离开系统物