年产5000吨味精工厂糖化车间设计

湘潭大学化工学院 专业课程设计说明书

题 目：年产5000吨味精工厂糖化车间设计

专 业： 生 物 工 程 学 号： 2008651201 姓 名： 罗 开 花 指导教师： 张 小 云

完成日期： 2012.2.24

湘潭大学化工学院

专业课程设计任务书

设计题目： 年产5000吨味精工厂糖化车间设计

学号： 2008651201 姓名： 罗开花 专业： 生物工程 指导教师： 张 小 云 系主任： 陶 能 国

一、主要内容及基本要求

主要内容：拟设计年产5000吨味精工厂，以糖化工序为主体做初步设计，完成糖化车间工艺流程选择、物料衡算、设备选型的相关计算，绘制车间平面和立面布置图、车间设备布置图、带控制点的生产工艺流程图及主要单件设备图等；按相关要求编写设计说明书1份 基本要求：生产方案和平面布局合理，工艺流程设计和设备选择及生产技术经济指标具有先进性与合理性，工艺计算正确，绘图规范

二、进度安排

序号 1 2 3 4 各阶段完成的内容 文献查阅、收集资料 完成时间 第1周 第2周 第3周 第4周 工艺流程选择、物料衡算 设备选型及绘制图纸 编写设计说明书 三、应收集的资料及主要参考文献

味精生产工艺和设备相关的文献；味精工厂设计相关文献；工厂设计所需各类工具书等。

6参考文献

[1] 吴思方．发酵工厂工艺设计概论 [M]．北京：中国轻工业出版社，2006.7．

2

[2] 陈宁．氨基酸工艺学 [M]．北京：中国轻工业出版社，2007.1． [3] 梁世中．生物工程设备 [M]．北京：中国轻工业出版社，2006.9． [4] 刘振宇．发酵工程技术与实践 [M]．上海：华东理工大学出版社，2007.1 [5] 王志魁．化工原理 [M] ．北京：化学工业出版社，2004.10． [6] 李功样，陈兰英，崔英德．常用化工单元设备设计 [M]．广州：华南理工大学 出版社，2003.4． [7] 俞俊堂，唐孝宣．生物工艺学（上册）[M]．上海：华东理工大学出版社，2003.1． [8] 张克旭．氨基酸发酵工艺学 [M]．北京：中国轻工业出版社，2006.2． [9] 蒋迪清, 唐伟强. 食品通用机械与设备 [M]．广州：华南理工大学出版社,2003.7 [10]刘玉德. 食品加工设备选用手册 [M]．北京：化学工业出版社，2006，8 [11] 于信令主编. 味精工业手册 [M].北京：中国轻工业出版社，2005

3

目 录

前言 ............................................................................................................................................ 5 1.味精的主要理化性质 .......................................................................................................... 5 2.主要介绍任务内容、工厂特点、产品等 .......................................................................... 6 第1章 味精工厂糖化工艺 .................................................................................................. 8 1.1淀粉质原料蒸煮糖化的目的 ........................................................................................... 8 1.2 设计方案的确定 .............................................................................................................. 8 1.2.1 糖化方法的选择论证 ............................................................................................... 8 1.3 糖化工艺流程 ................................................................................................................ 10 1.3.1淀粉的液化（糊化） .............................................................................................. 10 1.3.2糊化和糖化的控制 .................................................................................................. 12 第2章 工艺计算 ................................................................................................................ 13 2.1味精生产糖化阶段工艺流程 ......................................................................................... 13 2.2糖化的主要工艺参数如下表2-1................................................................................... 13 2.3 物料的计算 .................................................................................................................... 13 2.3.1 味精厂的总物料衡算 ............................................................................................. 13 2.3.2主要工艺参数及经济指标 ...................................................................................... 14 2.3.3 原料消耗的计算 ..................................................................................................... 14 2.3.4 蒸煮醪量的计算 ..................................................................................................... 15 第3章 相关设备的计算与选型 ........................................................................................ 16 3.1蒸煮设备 ......................................................................................................................... 16 3.2糊化设备 ......................................................................................................................... 16 3.3糖化设备 ......................................................................................................................... 17 3.4车间设备数量 ................................................................................................................. 18 设计体会 .................................................................................................................................. 19 参考文献 .................................................................................................................................. 19

4

前 言

味精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。

1. 味精的主要理化性质

味精又名麸氨酸钠，化学名称为L-谷氨酸一钠（C5H8NO4Na·H2O）[1]，是氨基酸的一种，也是蛋白质的最终分解产物。现多采用微生物发酵的方法由粮食制成。从发酵液中提取得到的谷氨酸仅仅是味精生产中的半成品。谷氨酸盐与适量的碱进行中和反应，生成谷氨酸一钠，其溶液经过脱色、除铁、除去部分杂质，最后通过减压浓缩、结晶及分离，得到较纯的谷氨酸一钠的晶体，不仅酸味消失，而且有很强的鲜味（阈植为0.3 %）。 ① 味精的物理性质

味精是无色至白色的柱状结晶或白色的结晶性粉末。晶系结构为斜方柱状八面体。味精易容易水，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，难溶于纯酒精。谷氨酸钠在水中的溶解度随温度的变化而改变（表1）。其相对密度为1.635[1]，视相对密度为0.80～0.83。比旋光度[a]20D =+24.8°～+25.3°，氮含量为7.48 %，熔点为195 ℃（在125 ℃以上易失去结晶水），常温易脱湿，100～120 ℃稳定；120～130 ℃失去结晶水；130～170 ℃稳定；170～250 ℃分子内脱水；240～280 ℃热分解；280 ℃炭化。

表1-1谷氨酸钠在水中的溶解度

温度/℃ 谷氨酸钠（/g/100mlH2O） 温度/℃ 谷氨酸钠/（g/100mlH2O） 0 10 20 30

62.73 66.84 70.47 75.71

50 89.75 60 99.0 70 110.30 80 124.11

40 82.08

② 味精的化学性质

5

第3章 相关设备的计算与选型

3.1蒸煮设备

在我国发酵厂，将喷射加热器与后熟器、糖化罐组成了连续蒸煮糖化流程，提高了生产能力和出酒率，降低了煤耗，改善了劳动条件。后来又实现了蒸煮醪液的真空混合，蒸煮糖化使用了仪表自动控制。

本设计采用罐式连续蒸煮糖化。其特点为： a) 采用喷射加热器连续加热，节省能耗； b) 操作容易控制；

c) 设备结构简单，为大中型工厂广泛采用； d) 采用真空冷却器冷却，提高效率，降低费用 本设计的煮沸锅的型号为A411-003[10]。

3.2糊化设备

糊化锅是用于加热煮沸大米或其他辅料粉，使淀粉糊化和液化的设备。我国行业标准ZBY99030。锅体型式：由圆柱形锅身，球形底或圆锥形底，和弧形顶盖或锥形顶盖组成。锅身直径与高度之比1.5:1~2:1，有效容量系数58%~60%，锥底角度以α＜120°为宜。

加热方式：夹套间接蒸汽加热，夹套蒸汽压力为0.3~0.6MPa[9]。 升温速度：不低于1.5 ℃/min。

搅拌装置：为了防止物料沾锅和提高传热效果，在靠近锅底处设有桨式搅拌器。搅拌器的转速一般在20~50r/min，圆周速度3~4m/s。

材质：锅身、锥底和顶盖宜采用不锈钢。球底宜采用紫铜。 净空高度：不小于500mm。

排气管截面积与锅身截面积之比：1/30~1/50[5]。

需设附件：人孔门，照明灯，液位、温度测量装置，清洗装置，安全装置，排气管蝶阀。

表面要求：锅盖、锅身和锅底内表面焊缝应磨平抛光，应作耐腐蚀的酸性钝化处理。外露表面抛光，不应有碰伤、划伤痕迹。

本设计采用10立方米的糊化锅：

V有效=V总?=10?0.6=6 m

3设圆柱高H=2D，圆锥角α= 60°，则：

锥高： h=D2tan?2

16

V总=?4DH?2213??4Dh?D?22 = =?4D?2D?D?3?123D2tan30?

?2?D24tan30?由于 V总=10 m3，

所以 10D =?224tan?30?3?D3得： D=1.8 m

本设计的糊化锅选型如下表3-1[9]。

表3-1 糊化锅选型表

型号 直径?mm? 加热面积?m2? 主要材料 重量?kg?

JA7005-0Z

有效容积?m3? 总高?mm? 工作压力 主电动机功率?kW?

用途

6 3600 锅内常压，夹层

0.3Mpa 7

年产5千吨圆形味精

糖化设备

1800

7

1Cr18Ni9Ti、T2

7000

3.3糖化设备[11]

本设计采用的糖化设备具有搅拌器和冷却器，底呈弧形，是一个矮而肥的圆柱形。上面有轻便的盖子。一般糖化锅的容积有9、12/和19立方米的，但是要根据工厂的生产规模来决定，一般以不小于3立方米为宜，因为容积太小，不易保持糖化的温度，太大则后冷却较慢，容易引起杂菌污染。

本设计采用9立方米的糖化锅：

V有效=V总?=9?0.87=7.83m

3设圆柱高H=2D，则：

17

V总=?4DH2D?2D

2 = =?4?2D3由于 V= 9m3， 所以 9=?2D

3得： D=1.79 m

本设计的糖化锅选型如下表3-2[7]。

表3-2 糖化锅选型表

设备名称 设备型号 主要技术参数 配套动力（kW） 设备重量(kg)

糖化锅

J47101-0Z

有效容积：7.83立方米，直径：1790 mm，总高：3580 mm，加热面积：6平方米，主要材料：Cr18Ni9Ti

7 3500

（4）全自动快开式压滤机

型号DR?A1500，过滤面积1.70?(N-1)，滤板厚度75mm，铝板数量N，滤室容积32?(N-1)，滤板尺寸1500?1500 mm，整体外观尺寸2nx +1985+2050+2840 mm/LWH，油压泵浦10 HP，功率1.5 KW。

3.4车间设备数量

糖化一天所生产的味精质量：

m=

5000310=16.13 t

取糖化液的密度为1.01 t/m3,并忽略糖化液与蒸煮醪液的密度差，可得一天糖化的糖化液总体积：

V糖=

16.11.01=15.9 m

3

糖化锅的数量：n1?V糖/V有效?15.9?7.83?2.03个? 因此需糖化锅3台。

一天所需糊化的淀粉为3.2452?104kg=32.45 t

18

淀粉的密度为1.5 g/cm3=1.5 t/m3

V糊=

32.451.5=21.6 m3

糊化锅的数量：n1?V糊/V有效?21.6/6?3.6?个? 因此需糊化锅4台。

设计体会

我的设计任务是《年产5000吨味精糖化车间设计》，对于该设计书，我从前期是查找资料然后开始着手设计。该任务书主要分为总论、糖化工段、工艺计算、设备选型等几部分，刚开始设计的时候我有点不知道怎么下手，但是随着看书以及在网上查找资料，我开始对工厂车间设计有了自己的理解，并进行了认真的设计。在这个过程中让我学会了，做任何事情都不要被自己想象出来的困难吓倒，拿到题目要用心的去分析、思考，相信任何问题都有解决的办法，其实我对工厂设计没有全面的了解很充分，因为我主要设计的内容是糖化车间，因此我对糖化车间进行了相对仔细的学习与了解。而且，这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。由于本人所学的还相对较浅，难免有所错误和纰漏，还望老师批评指正。

参考文献

[1] 吴思方．发酵工厂工艺设计概论[M]．北京：中国轻工业出版社，2006.7． [2] 陈宁．氨基酸工艺学[M]．北京：中国轻工业出版社，2007.1． [3] 梁世中．生物工程设备[M]．北京：中国轻工业出版社，2006.9． [4] 刘振宇．发酵工程技术与实践[M].上海：华东理工大学出版社，2007.1 [5] 王志魁．化工原理[M]. 北京：化学工业出版社，2004.10．

[6] 李功样，陈兰英，崔英德．常用化工单元设备设计[M]．广州：华南理工大学出版

社，2003.4．

[7] 俞俊堂，唐孝宣．生物工艺学（上册）[M]．上海：华东理工大学出版社，2003.1． [8] 张克旭．氨基酸发酵工艺学[M]．北京：中国轻工业出版社，2006.2．

19

[9] 蒋迪清,唐伟强. 食品通用机械与设备[M]. 广州：华南理工大学出版社,2003.7. [10] 刘玉德.食品加工设备选用手册[M]. 北京：化学工业出版社，2006，8. [11] 于信令主编.味精工业手册[M]. 北京：中国轻工业出版社，2005.

20

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mm8g.html