1、湘潭大學化工學院專業課程設計說明書題目：年產5000 噸味精工廠糖化車間設計專業：生物工程學號：指導教師：完成日期：2022.2.24 PAGE PAGE 28湘潭大學化工學院專業課程設計任務書設計題目： 5000 噸味精工廠糖化車間設計學號： 2022651201姓名：羅開花專業：指導教師： 張小 云系主任：陶能 國一、主要內容及根本要求主要內容：擬設計5000 1 份有先進性與合理性，工藝計算正確，繪圖標準二、進度安排序號各階段完成的內容完成時間1文獻查閱、收集資料1 周2工藝流程選擇、物料衡算2 周3設備選型及繪制圖紙3 周4編寫設計說明書4 周三、應收集的資料及主要參考文獻6 參考文獻

2、吳思方發酵工廠工藝設計概論 M北京：中國輕工業出版社，2022.7陳寧氨基酸工藝學 M北京：中國輕工業出版社，2022.1梁世中生物工程設備 M北京：中國輕工業出版社，2022.9劉振宇發酵工程技術與實踐 M上海：華東理工大學出版社，2022.1王志魁化工原理 M 北京：化學工業出版社，2022.10李功樣，陳蘭英，崔英德常用化工單元設備設計 M廣州：華南理工大學出版社，2022.4俞俊堂，唐孝宣生物工藝學上冊M2022.1張克旭氨基酸發酵工藝學 M北京：中國輕工業出版社，2022.2蔣迪清, 唐偉強. 食品通用機械與設備 M廣州：華南理工大學出版社,2022.710劉玉德. M北京：化學工業

3、出版社，2022，811 于信令主編. 味精工業手冊 M.北京：中國輕工業出版社，2022目 錄 HYPERLINK l “_TOC_250021“ 前言5 HYPERLINK l “_TOC_250020“ 味精的主要理化性質5 HYPERLINK l “_TOC_250019“ 主要介紹任務內容、工廠特點、產品等6 HYPERLINK l “_TOC_250018“ 第1 章味精工廠糖化工藝8 HYPERLINK l “_TOC_250017“ 淀粉質原料蒸煮糖化的目的8 HYPERLINK l “_TOC_250016“ 設計方案確實定8 HYPERLINK l “_TOC_250015

4、“ 糖化方法的選擇論證8 HYPERLINK l “_TOC_250014“ 糖化工藝流程10 HYPERLINK l “_TOC_250013“ 淀粉的液化糊化10 HYPERLINK l “_TOC_250012“ 糊化和糖化的把握12 HYPERLINK l “_TOC_250011“ 第2 章工藝計算13 HYPERLINK l “_TOC_250010“ 味精生產糖化階段工藝流程13的主要工藝參數如下表2-113物料的計算13 HYPERLINK l “_TOC_250009“ 味精廠的總物料衡算13 HYPERLINK l “_TOC_250008“ 主要工藝參數及經濟指標14 H

5、YPERLINK l “_TOC_250007“ 原料消耗的計算14 HYPERLINK l “_TOC_250006“ 蒸煮醪量的計算15 HYPERLINK l “_TOC_250005“ 第3 章相關設備的計算與選型16 HYPERLINK l “_TOC_250004“ 蒸煮設備16 HYPERLINK l “_TOC_250003“ 糊化設備16糖化設備17 HYPERLINK l “_TOC_250002“ 車間設備數量18 HYPERLINK l “_TOC_250001“ 設計體會19 HYPERLINK l “_TOC_250000“ 參考文獻19前言理論聯系實際的力量和工程

6、設計方面的力量。味精的主要理化性質味精又名麩氨酸鈉，化學名稱為L-谷氨酸一鈉C5H8NO4NaH2O1，是氨基酸的一種，也是蛋白質的最終分解產物。現多承受微生物發酵的方法由糧食制成。從發酵液中提取得到的谷氨酸僅僅是味精生產中的半成品。谷氨酸鹽與適量的堿進展中和反響，生成谷氨酸一鈉，其溶液經過脫色、除鐵、除去局部雜質，最終通過減壓濃縮、結晶及0.3溫度的變化而轉變表1。其相對密度為1.6351，視相對密度為0.80.83。比旋光度 水 250 分子內脫水；240280 熱分解；280 炭化。1-1 谷氨酸鈉在水中的溶解度溫度/谷氨酸/g/100ml2溫度/g/100mlH2O062.735089

7、.751066.846099.02070.4770110.303075.7180124.114082.08味精的相對分子質量為 187.13g/mol，易溶于水。與酸鹽反響生成谷氨酸鹽，與堿反響生成谷氨酸二鈉鹽，主要的反響式如下：C5H8NO4Na+HClC5H9O4N+NaCl(1)C5H8NO4Na+NaOHC5H7O4NNa2+H2O(2)純的味精外觀為一種白色晶體狀粉末。當味精溶于水或唾液時，它會快速電谷氨酸鹽離子是谷氨酸的陰離子，谷氨酸則是一種自然氨基酸。要留意的是假設在 100 以上的高溫中使用味精，經科學家證明，味精100 0.32 的谷氨酸鈉生成焦谷氨酸鈉，對人體影響甚微。地使

8、用和存放。主要介紹任務內容、工廠特點、產品等本設計是以精制淀粉純度為86%為原料進展設計，使用一次噴射雙酶法為糖化工藝，以實際工作日 30 天計算，日產味精 60 噸。對全廠物料、熱量就行衡算，對糖化于設備布置圖的繪制。下面具體表述：任務內容：5000 噸味精廠的設計。設計的內容主要包括設計方案，工藝計算，設備選型，本錢預算，廠的總平面設計，各車間設備布置圖及說明書。工廠特點：味精是人們的日常用品，由于味精生產沒有季節限制，所以工廠可30 天。工廠生產受環境和原料的限制比較大，所以選址要嚴格依據標準來進展。味精特點：味精是谷氨酸的一種鈉鹽C5H8NO4Na ，為有鮮味的物質，學名叫谷氨酸鈉，又

9、叫麩氨酸鈉，是氨基酸的一種，也是蛋白質的最終分解產物。有固體會精和液體會精兩種。液體會精是未經煉成顆粒的味精原液，飲食業中以用固體會精為常見。過化學合成制作。除含有谷氨酸鈉外還含有少量的食鹽，以含谷氨酸鈉的多少 (99%、95%、90%、80%)，分成各種規格。全國各地均有生產。據爭辯，味精可以增進人們的有大量的谷氨酸，是人體所需要的一種氨基酸，96能被人體吸取，形成人體組織中的 正常活動起良好的作用。我國味精生產進展狀況：我國的味精生產，近十年來得到很大的進展。1992年34 萬噸3，2022 71.4 10%速度遞增。目前，我國的味精總產量居世界第一位，但人均消費水平仍舊較低，隨著我國人民

10、生活水平的提高，味精消費量將會持續增長。按年人均消費600克計算，估量每年需求72 糖蜜味精已成為世界味精生產進展的主趨勢，并占據和壟斷了世界味精市場。第1章味精工廠糖化工藝淀粉質原料蒸煮糖化的目的程，稱為糖化。糖化過程是淀粉酶或酸水解的作用，把淀粉糖化變成可發酵性糖。將淀粉質原料進展蒸煮的第一個目的就是；原料吸水后，借助于蒸煮時的高溫高壓作使酒精發酵能順當進展。設計方案確實定糖化方法的選擇論證糖化工段主要有酸解法、酶酸法、雙酶法這三種方法。酸解法是傳統的制糖方法， 它是利用無機酸為催化劑，在高溫高壓條件下，將淀粉轉化為葡萄糖。酶酸法是將淀粉化將淀粉轉化為葡萄糖。三種糖化工藝，各有其優缺點。從

11、糖液質量、收得率、耗能以及對粗淀粉原料的適應狀況看，雙酶法最正確、酶酸法次之、酸解法最差。但雙酶法生產周期長，糖化設備較浩大。從糖漿的黏度來看，雙酶法最低、酸解法最高。雙酶法制糖工藝可依據升溫方式的不同分為升溫液化法、噴射液化法。噴射液化法又依所用加熱設糖液質量好而獲得廣泛的應用5。所以本次設計承受一次噴射雙酶法。2.2 液化工藝條件的論證-1，4 -1，6 糖苷鍵， -1，4 -1，6 糖苷鍵3留在水解產物中。淀粉液化條件1202202原料來源的淀粉顆粒構造不同，液化程度也不同，薯類淀粉比谷類淀粉易液化。pH值 pH 37時，酶活 pH 6.07.0 較穩定。CaCl2 的濃度，提高酶 /

12、L。鈉離子對酶活力穩定性也有作用，其0.01mol / L 左右。 pH pH 5.6時，即可避開在糖化過程中產生麥芽酮糖。工業生產上，為了加速淀粉液化速度，多承受較高溫度液化，例如8590或者更Ca2+Na+,使酶活力穩定性提高。液化程度的把握淀粉經液化后，分子量漸漸削減，黏度下降，流淌性增加，給糖化酶的作用供給了DE值低；而且淀粉的液化是在較高溫度下進展的，液化時間加長，一局部因此必需把握液化進展程度。淀粉液化的目的是為了給糖化酶的作用制造條件，而糖化酶水解糊精及低聚糖等分發酵工廠的生產閱歷，在正常液化條件下，把握淀粉水解程度在葡萄糖值為 1020 之間為好即此時保持較多量的糊精及低聚糖，

13、較少量的葡萄糖。而且，液化溫度較低時，液化程度可偏高些，這樣經糖化酶糖化后糖化液的DE值較高。淀粉酶液化終點常可以典液顯色來把握。糖化工藝流程糖化工藝流程圖如以下圖 1.1 所示。淀粉乳淀粉乳調漿噴射液化高溫維持閃蒸調PH鹽酸或石灰水、碳酸鈉、酶降溫層流液化過濾過濾升溫滅酶糖化酶、調PH過濾過濾NaCO3圖 1.1一次噴射雙酶法制糖工藝流程圖淀粉的液化糊化淀粉液化的目的100 10 min 即可完成，然后降低溫度，供糖化用。淀粉液化的方法水解動力的不同：酸法、酶法、酸酶法、機械液化法工藝的不同：間歇式、半連續式、連續式設備的不同：管式、罐式、噴射式加酶方式的不同：一次加酶、兩次加酶、三次加酶本

14、設計糖化工段的主要工藝是連續操作，雙酶法。 3酶法液化連續操作體中或者在管道中都是保持流淌的狀態。以溶液中蛋白質分散好，結團好，料液過濾速度快，糖液透光率高。續糖化時間會縮短。雙酶法6改善了糖液的質量，是目前最為抱負的制糖方法。雙酶法具有很多優點：雙酶法是在酶的作用下進展的，反響條件較溫存，不需要耐高溫高壓或而酸腐蝕的設備；酶作為催化劑的特點是專一性強，副反響少，故水解糖液顏色淺、無苦味、質量高，有利于糖液的充分利用。但雙酶法反響時間較長，設備要求雙酶法制糖將漸漸取代酸解法制糖。-淀粉酶的作用后，遇碘呈色很快反響，如下表現：藍紫紅淺紅不顯色(即碘原色)8淀粉在糊化之前，-淀粉酶是難以直接進入淀

15、粉顆粒內部與淀粉分子發生作用的。pH 等又將最終影響淀粉的液化質量。糖化酶：作用于淀粉的 l，4-糖苷鍵相結合，能從葡萄糖鍵的非復原性末端起將葡文明生產。糊化和糖化的把握本設計承受自動化設備對液化糖化過程進展把握，主要把握回路有調漿罐溫度及pH 值把握、一次噴射溫度把握、糖化溫度把握。調漿罐定容可承受流量或液位測量方式;調漿罐溫度用進入盤管的蒸汽量把握在 30 ；pH 值用純堿溶液把握在 4.2。這些系PID 把握，只要把握器參數調整適宜，都能滿足把握要求。制糖過程的另一個重要把握系統是糖化罐的溫度把握，要在整個糖化時間內保持穩定的溫度，以利于液化淀粉轉換成葡萄糖。由于糊化及糖化屬于原料處理階

16、段，所以衛生及自動化要求可以相對低一些。第2章工藝計算味精生產糖化階段工藝流程淀粉漿預蒸糊化氣液分別真空冷卻糖化壓慮糖化的主要工藝參數糖化的主要工藝參數如下表 2-1 所示42-1 糖化的主要工藝參數液化來料DE 值：1519 %糖化前pH 值：加酶量：糖化溫度：糖化時間：糖化完畢pH 值：滅酶溫度：滅酶保溫時間：4.20.1100-300 u/g 淀粉58-60 60min 4.85.075-80 后30 min2.3 物料的計算糖化工段物料衡算如圖 2.1 所示。商品淀粉商品淀粉配料水液化酶CaCl2糖化酶30%糖液糖化工段濾渣蒸汽冷凝水及洗水量2.1 制糖工序物料衡算圖味精廠的總物料衡算

17、2-2所示。原料消耗的計算：中間產品：表2-2味精廠的總物料衡算主要原料為淀粉，其他原料有淀粉酶、糖化酶、尿素蒸煮醪、糖化醪、發酵醪量等。成品、副產品以及廢氣、廢水、廢渣等生產工藝承受雙酶法糖化、間接發酵和等電點結晶、流化床枯燥。主要工藝參數及經濟指標2-3。表2-3味精主要工藝參數及經濟指標生產規模t/a80000 t/a 味精生產方法雙酶法糖化間接發酵等電點結晶生產天數每年30 天味精日產量60t產品質量味精純度99原料淀粉80，水份12淀粉酶8u/g 原料，糖化酶150u/g 原料尿素204.59kg/t 味精原料消耗的計算淀粉原料生產味精的總化學反響式為：C6105n+ n 2n C6

18、126發酵：C6H12O6NH31.5O2C5H9NO4CO23H2O1 1.6096 t-淀粉酶消耗量：應用酶活力為2022 u/g 淀粉酶使淀粉液化，促進糊化，可 原料計算。1.6096103 8 6.4384(kg)202220220 u/g150 u/g 原料，則糖化1.6096103 150 12.072(kg)20220尿素的用量：204.59kg/t味精蒸煮醪量的計算 80%11，5000 噸味精耗大米量為：50001.6096103/80%=1.006107 kg/a依據生產實踐，淀粉原料連續蒸煮的粉料加水比為 1：3，故粉漿量為：1.0061071+34.024107 kg/

19、a簡單。為簡便計算，可近似求解。蒸煮醪比熱容為 3.62 kJ/(K),水的比熱容為 4.18 kJ/(K),假定蒸煮醪的比熱容在整個蒸煮過程維持不變。1.經蒸煮柱加熱后蒸煮醪量為：4.024107 3.62 (88 50)/2748.9 88 4.18+ 4.024107= 4.256107 kg/a2748.9蒸煮柱和后熟器加熱蒸汽的焓kJ/K)2.后熟器出來的蒸煮醪量為：4.024107 + 4.0241073.62(84 50)/2288.3 =4.24107 kg/a84下飽和蒸汽的汽化潛熱kJ/K)3.經后熟器后的蒸煮醪為：4.24107 + 4.24 107 3.62 (115

20、84)/(2748.9 115 4.18)= 4.45107 kg/a式中115滅酶溫度 飽和蒸汽的焓kJ/K)4.經汽液分別器后的蒸煮醪量：4.45107 + 4.45107 3.62 (115 104.3) / 2245=4.53107 kg/a式中下飽和蒸汽的汽化潛熱kJ/K)5.經真空冷卻器后最終蒸煮醪液量為：4.53107+4.531073.62 (104.3 63) /2351=4.82107 kg/a式中2351真空冷卻溫度為63下的飽和蒸汽的汽化潛熱kJ/K)3章 相關設備的計算與選型蒸煮設備在我國發酵廠，將噴射加熱器與后熟器、糖化罐組成了連續蒸煮糖化流程，提高了蒸煮糖化使用了

21、儀表自動把握。本設計承受罐式連續蒸煮糖化。其特點為：承受噴射加熱器連續加熱，節約能耗；操作簡潔把握；設備構造簡潔，為大中型工廠廣泛承受；。糊化設備。鍋體型式：由圓柱形鍋身，球形底或圓錐形底，和弧形頂蓋或錐形頂蓋1.5:12:158%60120為宜。0.30.6MPa9。1.5 /min。2050r/min34m/s。500mm。1/301/505。蝶閥。外露外表拋光，不應有碰傷、劃傷痕跡。本設計承受 10 立方米的糊化鍋：V有效=V =10 0.6=6 m3總H=2D，圓錐角= 60，則：總錐高：h=D2tan2=1=VD2H D2h總 434= D2 2D D2 D4122tan30=D3

22、D3由于V =10 m3，D3224tan30所以10=D3 224tan30得：D=1.8 m 表3-1 型號JA7005-0Z有效容積m36直徑mmm主要材料重量kg糖化設備11180071Cr18Ni9Ti、T27000總高mm工作壓力主電動機功率kW 用途3600鍋內常壓，夾層0.3Mpa75 千噸圓形味精糖化設備9、12/19 立方米的，但是要依據工廠的生3 立方米為宜，由于容積太小，不易保持糖化的溫度，太大則后冷卻較慢，簡潔引起雜菌污染。本設計承受 9 立方米的糖化鍋：有效V =V =9 0.87=7.83m有效H=2D，則：=V D2H=總4=D2 2D4= D32由于V= 9m3，所以9=D32得：D=1.79 m3-27。設備名稱設備型號主要技術參數配套動力kW設備重量(kg)表3-2糖化鍋選型表糖化鍋J47101-0Z有效容積：7.83 立方米，直徑：1790 mm，總高：3580 mm，加熱面積：6 平方米，主要材料：Cr18Ni9Ti735004全自動快開式壓濾機DRA15001.70(N-1)75mm，鋁板數量N，濾室容積1500 mm2nx +1985+2050+2840 mm/LWH，10 HP1.5 KW。車間設備數量5000m= 310=16.13 t1