前言
本设计是年产两万吨味精工艺设计。通过发酵法生产及等电点—离子交换法提取工艺生产谷氨酸钠。 味精即谷氨酸钠，是L-谷氨酸的单钠盐，又称味素，学名α-氨基戊二酸钠，含有一分子的结晶水，分子式为NaC5H8O4N·H2O，分子量为187.13。谷氨酸钠是一种胺基酸谷氨酸的钠盐。是一种无颜无气味的晶体，在232℃时解体熔化。谷氨酸钠的水溶性很好，在100毫升水中可以溶解74克谷氨酸钠。味精的主要作用是增加食品的鲜味，在中国菜里用的最多，也可用于汤和调味汁。
目前工业上应用的谷氨酸产生菌有谷氨酸棒状杆菌、乳糖发酵短杆菌、散枝短杆菌、黄短杆菌、等。我国常用的菌种有北京棒状杆菌、纯齿棒状杆菌等。谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸。α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH+4存在的条件下，生成谷氨酸。我国现有生产谷氨酸的菌种有3种：1）生物素亚适量型；2)高生物素及表面活性剂型；3)温度敏感型。现在全国味精行业 82 家生产厂所用的生物素亚适量菌种为Ｓ9114 和ＦＭ415两种，尚处生产试验阶段；生物素亚适量型菌种是谷氨酸发酵较为普遍使用的菌种，其特点是产酸稳定、提取收率高、发酵周期短、不易染菌、放罐体积小和经济效
益好。生物素亚适量菌种发酵周期为 30ｈ，产酸率为 10.5％，糖酸转化率 60％以上，提取收率达 96％。
生物素亚适量菌种工艺路线是液化、糖化、发酵、提取和精制，为等电加离交的提取工艺。温度敏感型菌种是现在一种新兴的菌种，此菌种的优点是发酵产酸率高和糖酸转化率高。温度敏感型菌种的产酸率在 14％-16 ％，糖酸转化率 64 ％左右，提取收率达 85％，发酵时间为 36ｈ。斗拱模型
当前也使用谷氨酸的连续离交技术于味精生产工艺。首先原料在高pH值下发酵，原料可用甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、大米、淀粉等。发酵后pH下降，然后在结晶器内生成谷氨酸结晶，经离心机和母液分离，所得谷氨酸结晶重新溶解，加入氢氧化物，脱后在结晶器内生成MSG结晶，分离后经干燥、包装得到产品。从发酵液中分离谷氨酸的方法较多，有等电点法、离子交换法、等电点—离子交换法、连续等点—转晶法、锌盐法、钙盐法、溶剂萃取法、电渗析法等。国内味精生产厂采用的提取工艺主要是：等电点—离交法、连续等电—转晶法、离子交换法等。谷氨酸的分离方法应考虑工艺简单，收率高，产品纯度好，泽低，操作安全，劳动强度小，设备简单，各种原辅材料价格低廉，来源广易，并应考虑清洁生产等方面
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的原因。
近年来，广泛利用生物传感器于谷氨酸发酵生产中，谷氨酸传感器解决了谷氨酸上清液的离交回收中快速测定问题。因此我们可以预言：一旦真正实现生物传感器的在线测定与过程控制，现行的谷氨酸发酵生产技术将会产生重大变革。
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本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，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。
一．工艺技术方法
1.1原料的预处理和淀粉水解制备
原料预处理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。用于原料粉碎的设备有盘磨机、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。
淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称之为淀粉水解糖。由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作为碳源，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。
电光源设备1.2谷氨酸发酵
以淀粉、大米水解糖为原料。利用发酵法生产谷氨酸的基本要素是采用优良的菌株和控制合适的环境条件。谷氨酸发酵过程可分为三
个阶段，长菌阶段，长菌型细胞向产菌型细胞的转移阶段与产酸阶段。发酵条件的控制一般包括：发酵过程温度的控制，pH控制，种龄和种量控制，泡沫控制，排气CO2控制等。对温度的控制，谷氨酸产菌的最适温度为30～34℃，谷氨酸生产菌产生谷氨酸的最适温度是35～37℃，谷氨酸发酵在不同阶段的要求不同，需要分别加以控制。
谷氨酸发酵开始前，首先必须配制发酵培养基，并对其作高温短时灭菌处理。用于灭菌的工艺除采用连消塔—维持罐一喷淋冷却系统外，还可采用喷射加热器—维持管—真空冷却系统或薄板换热器灭菌系统。但由于糖液粘度较大，流动性差，容易将维持管堵塞，同时真空冷却器及薄板加热器的加工制造成本较高，因而应用较少。发酵设备，国内味精厂大多采用机械搅拌通风通用式发酵罐，罐体大小在50m3到200m3之间。对于发酵过程采用人工控制，检测仪表不能及时反映罐内参数变化，因而发酵进程表现出波动性，产酸率不稳定。由于谷氨酸发酵为通风发酵过程，需供给无菌空气，所以发酵车间还有一套空气过滤除菌及供给系统。首先由高空采气塔采集高空洁净空气，经空气压缩机压缩后导入冷凝器、油水分离器两级处理，再送入贮气罐，进而经焦炭、瓷环填充的主过滤器和纤维分过滤器除菌后，送至发酵罐使用。在北方地区由于空气湿度小、温度低，还可采用空气压缩、冷却过滤流程，省去一级冷却设备［4］。
煤炭水分
1.3种子扩大培养与谷氨酸的提取
种子扩大培养为保证谷氨酸发酵过程所需的大量种子，发酵车间内设置有种子站，完成生产菌种的扩大培养任务。从试管斜面出发，
经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。
输出滤波器谷氨酸的提取一般采用等电点—离子交换法，国内有些味精厂还采用等电点—锌盐法、盐酸水解—等电点法及离子交换膜电渗析法提取谷氨酸。但存在废水污染大，生产成本高，技术难度大等问题，应用上受到限制。
1.4谷氨酸制取味精及味精成品加工
精制车间加工的谷氨酸产品为谷氨酸单钠，即味精。粗品经提纯、加工、包装，得到成品。味精中和液的脱过程，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，同时厂房建筑要求较高，这样均不如振动式干燥床的应用效果好。
二．工艺计算
2.1.味精工厂工艺技术指标
2.1.1 主要经济技术指标
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