生物工程专业毕业设计(论文)-年产3万吨谷氨酸钠(味精)车间糖化工段工艺设计.doc
《生物工程专业毕业设计(论文)-年产3万吨谷氨酸钠(味精)车间糖化工段工艺设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《生物工程专业毕业设计(论文)-年产3万吨谷氨酸钠(味精)车间糖化工段工艺设计.doc(46页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书摘 要谷氨酸是利用微生物发酵生产的一个具有代表性的产品,生产工艺涉及种子培养、发酵、提取、脱色、离心和干燥等重要的单元操作和工程概念。通过对谷氨酸车间的工艺设计,可以加强对自己对所学知识的综合利能力。通过本毕业设计训练,可以提高自己理论联系实际的能力和工程设计方面的能力。本设计是以精制淀粉(纯度为86%)为原料进行设计,使用一次喷射双酶法为糖化工艺,以年实际工作日300天计算,日产味精90吨。对全厂物料、热量就行衡算,对糖化工段的罐体如调浆罐、储浆罐、维持罐、层流罐、糖化罐、储糖罐以及一些标准设备如液化喷射器、板框过滤机、板式换热器和泵等进行了详细计算,以确定它
2、们的参数,便于设备布置图的绘制。关键词:谷氨酸钠;糖化;工艺计算 AbstractGlutamate is produced by microbial fermentation of a representative of the products, production processes involved in seed culture, fermentation, extraction, bleaching, centrifugation and drying unit operations and other important engineering concepts.Through
3、 the workshop process design glutamate, can enhance their knowledge of the comprehensive profitability.Graduate training through the design, can improve their ability to integrate theory with practice and engineering design capabilities.The design is based on refined starch (86% purity) as raw mater
4、ials for the design, the use of a jet of two enzymes for the saccharification process, the actual working days to 300 days calculated at 90 tons of monosodium glutamate production.The whole plant material, the heat balance on the line for sugar chemical segment, such as mixing tanks tank, slurry sto
5、rage tank, the maintenance tank, laminar flow tank, saccharification tanks, storage sugar and some standard equipment such as liquid jet, framefilter, plate heat exchanger and pump a detailed calculation, to determine their parameters, to facilitate the drawing of equipment layout.Key words:glutamat
6、e;saccharification;process calculation目 录引 言1第一章 生产工艺21.1 味精简介21.2 设计方案的确定21.2.1 糖化方法的选择论证21.2.2 液化工艺条件的论证31.3 糖化工艺流程41.4 糖化工艺技术要点51.4.1 调浆配料51.4.2 喷射液化51.4.3 糖化51.4.4 过滤51.4.5 贮存5第二章 全厂物料衡算62.1 生产能力62.2 计算指标62.3 总物料衡算62.3.1 商品淀粉用量62.3.2 糖化液量72.3.3 产谷氨酸量72.3.4 衡算结果汇总72.4 糖化工段物料衡算72.4.1 淀粉浆量及加水量82.4.
7、2 液化酶量82.4.3 CaCl2量82.4.4 糖化酶量82.4.5 糖液产量82.4.6 过滤糖渣量82.4.7 生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量82.4.8衡算结果汇总82.5 配料、连续灭菌和发酵工段物料衡算92.5.1 发酵培养基和用糖量92.5.2 发酵配料102.5.3 配料用水102.5.4 接种量102.5.5 连续灭菌过程进入的蒸汽及补水量112.5.6 发酵过程中加入99%液氨量112.5.7 加消泡剂量112.5.8 发酵生化反应过程所产生的水分112.5.9 发酵过程从排风带走的水分112.5.10 发酵过程化验取样、放罐残留及其他损失122.5.11 发酵终止时的
8、数量122.5.12 衡算结果汇总132.6 中和等电工段物料衡算132.6.1 发酵液数量132.6.2 高流量132.6.3 硫酸用量142.6.4 等电液数量142.6.5 谷氨酸产量142.6.6 加水量142.6.7 洗水量142.6.8 母液(上清液)数量142.6.9 物料衡算汇总142.7 离交工段物料衡算152.7.1 母液调pH用硫酸量152.7.2 母液数量152.7.3 调高流用硫酸量152.7.4 洗脱液用99%液氨数量152.7.5 高流量152.7.6 排出废液量152.7.7 配洗脱液用水量152.7.8 物料衡算汇总162.8 中和脱色工段物料衡算162.8.
9、1 谷氨酸数量162.8.2 离子膜碱用量162.8.3 粉末活性炭用量162.8.4 中和脱色液数量172.8.5 废碳渣数量172.8.6 用水量172.8.7 物料衡算汇总172.9 精制(结晶)工段物料衡算182.9.1 中和脱色液数量182.9.2 产MSG量182.9.3 产母液量182.9.4 蒸发结晶过程加水182.9.5 MSG分离调水洗水量182.9.6 结晶过程蒸发水分182.9.7 物料衡算汇总18第三章 全厂热量衡算193.1 液化工段热量衡算193.1.1液化加热耗蒸汽量193.1.2 液化液冷却耗水量203.2 糖化工段热量衡算203.3 连续灭菌、发酵工段热量衡
10、算203.3.1 培养液连续灭菌用蒸汽量203.3.2 培养液冷却用水量213.3.3 发酵罐空罐灭菌蒸汽用量213.3.4 发酵过程产生的热量及冷却用水量223.4 提取工段冷量衡算233.5 精制(结晶)工段热量衡算233.5.1 热平衡与计算加热蒸汽量233.5.2 二次蒸汽冷凝所消耗循环冷却水量253.6 味精工段热量衡算253.6.1 干燥时需蒸发水量253.6.2 味精干燥过程所需热量263.6.3 味精干燥过程需空气量263.6.4 味精干燥过程耗用蒸汽量263.7 制冷机耗蒸汽量273.8 热量衡算汇总27第四章 糖化工段设备选型284.1 糖化设备284.1.1 调浆罐284
11、.1.2 储浆罐294.1.3 连续液化喷射器294.1.4 维持罐294.1.5 层流罐304.1.6 糖化罐304.1.7 储糖罐314.2 过滤设备314.2.1 板框过滤机314.3 换热设备324.3.1 板式换热器324.4 泵334.4.1 泵334.4.2 泵344.4.3 泵344.4.4 泵354.4.5 泵364.5 设备选型汇总37结 论38参考文献39引 言味精又称谷氨酸一钠,其基本成分为L-谷氨酸,具有强烈的肉类鲜味。将其添加在食品中可使食品风味增强,鲜味增加,故被广泛使用。味精在胃酸作用下生成的谷氨酸,被人体吸收后,参与人体内许多代谢反应,并与其他氨基酸一起共同构
12、成人体的组织蛋白。谷氨酸能用来预防和治疗肝昏迷,还能促进中枢神经系统的正常活动,对治疗脑震荡和脑神经损伤有一定功效1。我国的味精生产始于1923年,上海天厨味精厂最先用水解法生产。1932年沈阳开始用脱脂豆粉水解生产味精。我国从1958年开始谷氨酸生产筛选及其发酵机理的基础性研究,1964年首先在上海进行工业化试生产。目前国内味精生产已全部用发酵法。所以,今后菌种,工艺技术和生 产规模方面还需加大改革力度,使生产水平再上一个新台阶!目前,企业生产味精都是以发酵法生产,但每生产1吨味精要排放2025吨母液,其属于高浓度有机酸性废水,需对母液进行回收,发展高效提取工艺,提高谷氨酸提取率和降低工艺用
13、水,减少废水排放量,实现味精的清洁生产,在发展工业经济的同时走上可持续发展的文明道路,这样,我国的味精工业不但真正收到经济效益和环境效益的共同丰收,而且也会减轻政府对行业的管理负担,形成多种因素和谐统一,走上良性运行可持续发展的健康道路。第一章 生产工艺1.1 味精简介学名:L-谷氨酸单钠盐-水化合物商品名:味精、味素、谷氨酸钠,因味精起源于小麦,俗称麸酸钠英文名:Monosodium L-Glutamate,简写MSG结构式: HOOC-CH2-CH2-CH-COONaH2O NH2分子式:NaC5H8O4NH2O,分子量:187.13味精于1909年被日本味之素(味素)公司所发现并申请专利
14、。纯的味精外观为一种白色晶体状粉末。当味精溶于水(或唾液)时,它会迅速电离为自由的钠离子和谷氨酸盐离子(谷氨酸盐离子是谷氨酸的阴离子,谷氨酸则是一种天然氨基酸)。要注意的是如果在100以上的高温中使用味精,经科学家证明,味精在100时加热半小时,只有0.3的谷氨酸钠生成焦谷氨酸钠,对人体影响甚微。还有如果在碱性环境中,味精会起化学反应产生一种叫谷氨酸二钠的物质。所以要适当使用和存放。味精不仅应用于食品行业,还被广泛应用于医药、工业、农业等方面。味精2004年的全球市场约为170万吨,预计2010年将增长到210万吨。我国是味精生产大国,2003年中国味精产量118.9万吨,占世界53%,200
15、6年产量136万吨,居世界第一2。味精曾一度被怀疑是不可安全食用的增鲜调味品3。1973年FAO/WHO食品添加剂专家联合组织一度规定,味精的ADI值0mg120mg,即摄入量每天每千克人体体重不得超过120mg。但国际上许多权威机构都做过味精的各种毒理试验,到目前为止,还未发现味精在正常使用范围内对人体有任何危害的依据,即证明食用味精是安全的。41.2 设计方案的确定1.2.1 糖化方法的选择论证糖化工段主要有酸解法、酶酸法、双酶法这三种方法。酸解法是传统的制糖方法,它是利用无机酸为催化剂,在高温高压条件下,将淀粉转化为葡萄糖。酶酸法是将淀粉乳先用-淀粉酶液化,然后用酸水解成葡萄糖。双酶法是
16、通过淀粉酶液化和糖化酶糖化将淀粉转化为葡萄糖。三种糖化工艺,各有其优缺点。从糖液质量、收得率、耗能以及对粗淀粉原料的适应情况看,双酶法最佳、酶酸法次之、酸解法最差。但双酶法生产周期长,糖化设备较庞大。从糖浆的黏度来看,双酶法最低、酸解法最高。双酶法制糖工艺可根据升温方式的不同分为升温液化法、喷射液化法。喷射液化法又依所用加热设备的不同分为一次喷射液化法和二次喷射液化法。一次喷射液化法由于能耗低,设备少,糖液质量好而获得广泛的应用5。所以本次设计采用一次喷射双酶法。1.2.2 液化工艺条件的论证-淀粉酶能能水解淀粉及其产物内部的-1,4糖苷键,不能水解-1,6糖苷键,但能越过-1,6糖苷键继续水
17、解-1,4糖苷键,而将-1,6糖苷键留在水解产物中。(1)淀粉液化条件淀粉是以颗粒状态存在的,具有一定的结晶性结构,不容易与酶充分反应,如淀粉酶水解淀粉颗粒和水解糊化淀粉的比例为120000。因此必须先加热淀粉乳,使淀粉颗粒吸水膨胀,使原来排列整齐的淀粉层结晶结构被破坏,变成错综复杂的网状结构。这种网状会随温度的升高而断裂,加之淀粉酶的水解作用,淀粉链结构很快被水解为糊精和低聚糖分子,这些分子的葡萄糖单位末端具有还原性,便于糖化酶的作用。由于不同原料来源的淀粉颗粒结构不同,液化程度也不同,薯类淀粉比谷类淀粉易液化。淀粉酶的液化能力与温度和pH值有直接关系。每种酶都有最适的作用温度和pH值范围,
18、而且pH和温度是互相依赖的,一定温度下有较适宜的pH值。在37时,酶活力在pH值5.07.0范围内较高,在pH值6.0时最高,过酸过碱都会降低酶的活性。-淀粉酶一般在pH值6.07.0较稳定。酶活力的稳定性还与保护剂有关,生产中可通过调节加入的CaCl2的浓度,提高酶活力的稳定性。一般控制钙离子浓度0.01mol / L。钠离子对酶活力稳定性也有作用,其适量浓度为0.01mol / L左右。现在研究发现当物料pH大于5.7后,在最终糖液中即有可能生成麦芽酮糖。研究还发现,随着液化pH的不断升高,麦芽酮糖的含量也在同步增长。在液化pH低于5.6时,即可避免在糖化过程中产生麦芽酮糖。工业生产上,为
19、了加速淀粉液化速度,多采用较高温度液化,例如8590或者更高温度,以保证糊化完全加速酶反应速度。但是温度升高时,酶活力损失加快。因此,在工业上加入Ca2+或Na+,使酶活力稳定性提高。(2)液化程度的控制淀粉经液化后,分子量逐渐减少,黏度下降,流动性增强,给糖化酶的作用提供了条件。但是,如果让液化继续下去,虽然最终水解物也是葡萄糖和麦芽糖等,但这样所得糖液葡萄糖DE值低;而且淀粉的液化是在较高温度下进行的,液化时间加长,一部分已经液化的淀粉又会重新结合成硬束状态,使糖化酶难以作用,影响葡萄糖的产率,因此必须控制液化进行程度。淀粉液化的目的是为了给糖化酶的作用创造条件,而糖化酶水解糊精及低聚糖等
20、分子时,需先与底物分子生成络合结构。这就要求被作用的底物分子有一定的大小范围,才有利于糖化酶生成这种结构,底物分子过大或过小都会妨碍酶的结合和水解速度。根据发酵工厂的生产经验,在正常液化条件下,控制淀粉水解程度在葡萄糖值为1020之间为好(即此时保持较多量的糊精及低聚糖,较少量的葡萄糖)。而且,液化温度较低时,液化程度可偏高些,这样经糖化酶糖化后糖化液的DE值较高。淀粉酶液化终点常可以典液显色来控制。1.3 糖化工艺流程6喷射液化高温维持闪蒸调浆淀粉乳调PH(盐酸或石灰水、碳酸钠)、酶降温层流液化糖化升温灭酶过滤过滤酶、调PHNaCO3过滤过滤图 1-1 一次喷射双酶法制糖工艺流程图1.4 糖
21、化工艺技术要点1.4.1 调浆配料淀粉乳调成15-20oBe。研究发现,在淀粉液化过程的配料阶段,当物料pH大于5.7后,在最终糖液中即有可能生成麦芽酮糖。研究还发现,随着液化pH的不断升高,麦芽酮糖的含量也在同步增长。在液化pH低于5.6时,即可避免在糖化过程中产生麦芽酮糖,而这就需要采用低pH 特性的淀粉酶。用Na2CO3水溶液调pH5.5-5.6,以减少不可发酵糖的产生(-淀粉酶pH范围为5.5-7.0)。CaCl2用量为干淀粉的0.15-0.3%,如果水中Ca2+超过50mg / L,可以不加CaCl2。1.4.2 喷射液化工作蒸汽压0.4MPa,淀粉乳供料泵压力为0.2-0.4MPa
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 生物工程 专业 毕业设计 论文 年产 谷氨酸 味精 车间 糖化 工段 工艺 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-3289377.html