年產(chǎn)20000噸味精提取工藝設計

1、38山東建筑大學畢業(yè)設計說明書目 錄摘 要··············································

2、83;···················ABSTRACT·····························&

3、#183;······························1 前 言··················&#

4、183;············································· 11.1谷氨酸發(fā)酵··

5、3;·················································

6、3;······ 21.2谷氨酸提取和廢水治理·········································&

7、#183;·······31.3味精結(jié)晶：多效蒸發(fā)和連續(xù)結(jié)晶·······································&

8、#183;·31.4生產(chǎn)設備向大型化，自動化及節(jié)能型發(fā)展·································3 2 味精生產(chǎn)工藝··········

9、;·············································· 52.1味精生產(chǎn)工藝概述·

10、3;·················································

11、3;··52.2 原料預處理及淀粉水解糖制備···········································7 2.2.1 原料

12、的預處理·················································&#

13、183;·····7 2.2.2 水解糖的制備··········································

14、·············72.3種子擴大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵··································&#

15、183;···········72.4 谷氨酸的提取····································

16、83;····················82.5谷氨酸制取味精及味精成品加工··························

17、83;·············· 82.6 谷氨酸提取工藝流程·································

18、··················82.7 工藝論證······························

19、83;·····························103 物料衡算···················&

20、#183;·········································143.1設計依據(jù)······

21、3;·················································

22、3;····153.2物料衡算············································&

23、#183;··············· 164主要設備選型及設備計算·······························

24、3;············· 174.1 調(diào)酸罐的設計··································

25、83;·····················174.2 離子交換柱的設計··························&

26、#183;·························184.3 其它設備及管道······················

27、································19謝 辭·················&

28、#183;················································22參考文獻&

29、#183;·················································&

30、#183;············23 IV 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 摘 要味精工業(yè)是技術密集型產(chǎn)業(yè)，展望未來，味精工業(yè)將會達到更高水平，味精工業(yè)前景將更加美好，我們奮斗在味精行業(yè)的同仁們，應立足于現(xiàn)狀，充分認識行業(yè)差距，借鑒國內(nèi)外，行業(yè)內(nèi)外的先進經(jīng)驗，團結(jié)一致，不斷技術創(chuàng)新，加速企業(yè)技術進步，繼續(xù)進行味精工業(yè)革命，提升技術水平，為味精工業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻。 其中等電點沉淀法是氨基酸提取方法中簡單的一種方法。其理論基礎是利用氨基酸的兩性解理于等電點性質(zhì)。不同的氨基酸有不

31、同的等電點，在等電點，氨基酸的靜電荷為零，便于氨基酸彼此吸引成為大分子沉淀下來。所以此時氨基酸的溶解度最小，容易結(jié)晶析出。 離子交換法是利用粒子交換劑對不同的氨基酸吸附能力的差異進行分離的方法。氨基酸為兩性電解質(zhì)，在特定的條件下，不同的氨基酸的帶電性質(zhì)及解離性質(zhì)不同，故統(tǒng)一成離子交換劑對不同的氨基酸的吸附能力不同，因此可對氨基酸混合物進行分組或?qū)崿F(xiàn)單一成分分離。離子交換提取氨基酸是工業(yè)中應用最為廣泛的提取方法之一。 等電離子交換法提取谷氨酸為目前許多工廠所采用。本工藝分作兩步操作：1：將發(fā)酵液等電點提取部分谷氨酸。2：將母液進行離子交換法提取。關鍵詞：等電點；離子交換法；兩性電解質(zhì)；兩性電解質(zhì)

32、 Gourmet powder factory (extraction workshops of 10,000)design ABSTRACTMonosodium glutamate industry is technology-intensive industries, looking to the future, monosodium glutamate industry will reach a higher level, monosodium glutamate industry will be more beautiful, we struggle in the monosodium

33、 glutamate industry colleagues, shall be based on the status quo, fully realize the industry at home and abroad, industry, and the advanced experience, solidarity, technology innovation, accelerating technological progress, continue industrial revolution, monosodium glutamate, to enhance the technic

34、al level monosodium glutamate industry development make more contribution.Among other amino acid extraction method of precipitation is a simple method. Based on the theory of amino acid is used in gender cleavage isoelectric properties. Different amino acids have different isoelectric, isoelectric,

35、amino acids, amino acids, zero electrostatic attraction to another as I macromolecular precipitation. So now the solubility of amino acids, easy crystallization precipitation minimum.Ion-exchange method is to use to different particle exchange of amino acid adsorption ability difference method of se

36、paration. Amino acids for both sexes electrolyte, in particular conditions, different amino acids charged properties and disintegrate into different natures, unity of ion exchange of different amino acids adsorption ability is different, so can mixed amino acids to achieve a single component group o

37、r separation. Ion-exchange extraction amino acids are widely used in the industries of the extraction methods.Isoelectric ion exchange for many plant extract glutamate adopted. This process into two steps: 1: fermented filtrates isoelectric extracting partial glutamic acid. 2: mother were extracted

38、ion exchange.Keywords：Isoelectric; Ion exchange; Gender electrolyte; Gender electrolyte - 23 -山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 1前言味精是人們熟悉的鮮味劑，是L谷氨酸單鈉鹽(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20)，具有旋光性，有D型和L型兩種光學異構(gòu)體。味精具有很強的鮮味(閾值為0. 03%)，現(xiàn)已成為人們普遍采用的鮮味劑，其消費量在國內(nèi)外均呈上升趨勢。1987年3月，聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑專家聯(lián)合委員會第十

39、九次會議，宣布取消對味精的食用限量，再次確認為一種安全可靠的食品添加劑1。早期味精是由酸法水解蛋白質(zhì)進行制造的，自從1956年日本協(xié)和發(fā)酵公司用發(fā)酵法生產(chǎn)以后，發(fā)酵法生產(chǎn)迅速發(fā)展，目前世界各國均以此法進行生產(chǎn)。谷氨酸發(fā)酵是通氣發(fā)酵，也是我國目前通氣發(fā)酵產(chǎn)業(yè)中，生產(chǎn)廠家最多、產(chǎn)品產(chǎn)量最大的產(chǎn)業(yè)2。該生產(chǎn)工藝和設備具有很強的典型性，本文對味精發(fā)酵生產(chǎn)工藝及主要設備作簡要介紹，以期有助于了解通氣發(fā)酵工藝和主要設備的有關知識。我國味精生產(chǎn)狀況據(jù)有關資料統(tǒng)計表明，1991年我國味精生產(chǎn)廠家約200多家，其中年產(chǎn)萬噸以上的工廠2家，年產(chǎn)5000噸以上的工廠11家，年產(chǎn)1000噸以上的工廠54家，其余100

40、多家年產(chǎn)量都在1000噸以下，這說明我國大陸味精工業(yè)多屬小規(guī)模生產(chǎn)。1991年我國大陸味精產(chǎn)值為37.5億元人民幣,產(chǎn)量27萬噸，較1990年成長22%?？偖a(chǎn)量中純度99%的味精占31%，售價為每噸14000-15000元人民幣；純度80%的味精占46%,售價為每噸11000-13000元人民幣；其他純度味精占23%；麩酸售價為每噸9000元左右人民幣。在產(chǎn)品成本方面，大部分工廠使用淀粉原料，少數(shù)使用糖密。以淀粉為原料的產(chǎn)品成本， 2001年，味精的全球銷售量達到150萬噸，而我國2001年味精產(chǎn)量為91.29萬噸；工業(yè)總產(chǎn)值達到137.08億元，銷售收入為94.38億元。從總體上說，我國作為

41、世界上人口最多的國家，味精行業(yè)的發(fā)展前景是比較廣闊的。加入世貿(mào)，國際市場味精勢必會大量的涌入國內(nèi)市場，市場競爭會更加激烈，給國內(nèi)企業(yè)帶來巨大壓力。因此設計一個擁有先進工藝的萬噸以上的味精廠具有重要的意義【3】。1.1 谷氨酸發(fā)酵：應采用高生物素發(fā)酵工藝，其工藝特點：營養(yǎng)豐富，種量大，風量高。在保持一定發(fā)酵轉(zhuǎn)化率基礎上，要千方百計提高產(chǎn)酸率和縮短發(fā)酵周期，即提高發(fā)酵強度。產(chǎn)酸10，周期34hr，與產(chǎn)酸15，周期30hr比較，單位產(chǎn)量提高60左右。發(fā)酵產(chǎn)能的提高，可節(jié)省固定資產(chǎn)投入，能耗下降并可降低工資及管理費用，達到降低成本的目的。亞適量生物素工藝有一定局限性，只有大種量高生物素發(fā)酵方法才能提高

42、單位時間，單位體積產(chǎn)酸量，控制上可采用添加青霉素，表面活性劑或溫度敏感型菌株，企業(yè)可以根據(jù)自身情況利用現(xiàn)有菌種通過工藝的變革實現(xiàn)，或者通過篩選溫度敏感型菌株實現(xiàn)。1.2 谷氨酸提取和廢水治理應采用濃縮等電點及廢水制造肥料的工藝。目前國內(nèi)普遍是等電點離交工藝，雖然提取收率高（高于濃縮等電），但酸，氨消耗高，廢水量大，處理難度大，成本高。隨著環(huán)保排放的嚴格控制，我們必須重新審視提取工藝，追求最佳提取與環(huán)保綜合效益。 工藝特點：發(fā)酵液濃縮。連續(xù)中和，粗谷氨酸再提純。濃縮：發(fā)酵液濃縮，主要考慮廢液制肥料時，先濃縮以減少酸性蒸發(fā)量，一般是采用多效真空蒸發(fā)裝置，溫度不超過80，谷氨酸含量2530g/dl。

43、 連續(xù)中和：隨著發(fā)酵產(chǎn)酸提高，傳統(tǒng)的間歇等電方式已不能適應（谷氨酸12以上時易形成ß-型晶體），必須連續(xù)中和。對于濃縮的發(fā)酵液連續(xù)中和是唯一的中和方式。 工藝操作上，在有一定晶體的底料中，連續(xù)流加發(fā)酵液和中和劑，維持穩(wěn)定的PH和溫度梯度。此工藝的優(yōu)點是質(zhì)量穩(wěn)定，可越過蛋白質(zhì)膠體，避免非正常發(fā)酵液的影響，其次是周期短，可提高設備能力，連續(xù)化，自動化生產(chǎn)，減輕勞動強度。 再結(jié)晶：經(jīng)過濃縮的發(fā)酵液，谷氨酸晶體雜質(zhì)高，為減輕后步工序負荷，必須進一步提純，根據(jù)工業(yè)結(jié)晶理論，結(jié)晶是提純物料最有效的方法，可采取兩種方法，一種方法是 -型晶（粗谷氨酸），經(jīng)溶解重新結(jié)晶成ß-型晶。因晶格的不

44、同，除去晶體中雜質(zhì)和色素，達到提純的目的。另一種方法是-型晶，表面適度溶解后再重新結(jié)晶（仍為-型晶形），除去表面吸附的雜質(zhì)。前者谷氨酸純度高，后者谷氨酸純度低。但具有一定的成本優(yōu)勢【4】。 廢水治理：味精生產(chǎn)廢水 COD,BOD,N-NH3,SO4-,高，難處理，目前的處理方法有：生化處理方法，適宜于中濃度廢水，工程投資大，占地面積達，能耗高，可作為輔助處理方法，培養(yǎng)飼料酵母，作為飼料添加劑，仍有二次排污需要處理;制造肥法：一種是先提取谷氨酸后母液蒸發(fā)濃縮成硫酸肥料（閉路循環(huán)），另一種是發(fā)酵液先濃縮提取谷氨酸，母液在濃縮制復合肥料。隨著發(fā)酵產(chǎn)酸提高，濃縮比降低，能耗下降，且復合肥料市場較大，治

45、理相對徹底，有一定的經(jīng)濟效益，因此提取走濃縮等電廢水治理復合肥是相對經(jīng)濟合理的方法，也是企業(yè)的發(fā)展方向。 1.3味精結(jié)晶：多效蒸發(fā)和連續(xù)結(jié)晶國內(nèi)味精結(jié)晶，一直沿用傳統(tǒng)方法，沒有大的改進，間歇單效，濃縮，結(jié)晶設備一體雖可做成大顆粒味精，但蒸汽消耗高，制作工序占蒸汽總消耗的60以上，國內(nèi)味精的消費方式正在發(fā)生變化，味精作為終端消費的比例在減少，而作為基料用于食品加工業(yè)和復合調(diào)味料的比例增加較快。目前臺灣，韓國，日本等地家庭消費味精量僅占三成，作為基料的部分市場需求的是小顆粒味精，大顆粒味精實屬過剩。連續(xù)結(jié)晶方式，充分顯示其優(yōu)勢，既能滿足用戶要求，同時實現(xiàn)了味精結(jié)晶工序連續(xù)化，自動化，并輔之多效蒸發(fā)

46、，發(fā)幅度提高效率，降低生產(chǎn)成本。1.4 生產(chǎn)設備向大型化，自動化及節(jié)能型發(fā)展發(fā)酵罐向大型化，自動化方向發(fā)展，并且改變傳統(tǒng)攪拌形式，軸向與徑向流相結(jié)合，增加溶解氧，提高效率，降低運行成本，穩(wěn)定生產(chǎn)：空氣過濾系統(tǒng)，采用過濾效率高（可達到99.9999），阻力小，壓力降低的膜過濾器，保證無菌空氣質(zhì)量，并節(jié)省電耗。谷氨酸分離系統(tǒng)，味精連續(xù)結(jié)晶，采用國產(chǎn)或進口的先進設備以達到節(jié)能，減輕勞動強度，提高效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。味精工業(yè)是技術密集型產(chǎn)業(yè)，展望未來，味精工業(yè)將會達到更高水平，味精工業(yè)前景將更加美好，我們奮斗在味精行業(yè)的同仁們，應立足于現(xiàn)狀，充分認識行業(yè)差距，借鑒國內(nèi)外，行業(yè)內(nèi)外的先進經(jīng)驗，團結(jié)一致，

47、不斷技術創(chuàng)新，加速企業(yè)技術進步，繼續(xù)進行味精工業(yè)革命，提升技術水平，為味精工業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻。其中等電點沉淀法是氨基酸提取方法中簡單的一種方法。其理論基礎是利用氨基酸的兩性解理于等電點性質(zhì)。不同的氨基酸有不同的等電點，在等電點，氨基酸的靜電荷為零，便于氨基酸彼此吸引成為i大分子沉淀下來。所以此時氨基酸的溶解度最小，容易結(jié)晶析出。離子交換法是利用粒子交換劑對不同的氨基酸吸附能力的差異進行分離的方法。氨基酸為兩性電解質(zhì)，在特定的條件下，不同的氨基酸的帶電性質(zhì)及解離性質(zhì)不同，故統(tǒng)一成離子交換劑對不同的氨基酸的吸附能力不同，因此可對氨基酸混合物進行分組或?qū)崿F(xiàn)單一成分分離。離子交換提取氨基酸是工業(yè)中

48、應用最為廣泛的提取方法之一【5】。等電離子交換法提取谷氨酸為目前許多工廠所采用。本工藝分作兩步操作：1：將發(fā)酵液等電點提取部分谷氨酸。2：將母液進行離子交換法提取。2 味精生產(chǎn)工藝2.1 味精生產(chǎn)工藝概述味精生產(chǎn)全過程可劃分為四個工藝階段：(1)原料的預處理及淀粉水解糖的制備；(2)種子擴大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵；(3)谷氨酸的提?。?4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。與這四個工藝階段相對應味精生產(chǎn)廠家一般都設置了糖化車間、發(fā)酵車間、提取車間和精制車間作為主要生產(chǎn)車間。另外，為保障生產(chǎn)過程中對蒸汽的需求，同時還設置了動力車間，利用鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽，并通過供氣管路輸送到各個生產(chǎn)需求部位。為保障全廠生產(chǎn)

49、用水，還要設置供水站。所供的水經(jīng)消毒、過濾系統(tǒng)處理，通過供水管路輸送到各個生產(chǎn)需求部位【6】。味精發(fā)酵法生產(chǎn)的總工藝流程見圖1.1。 空氣菌種原料空氣壓縮機預處理斜面培養(yǎng)搖瓶擴大培養(yǎng)冷卻水解除鐵離心沉淀發(fā)酵配料過濾氣液分離種子罐擴大培養(yǎng)過濾淀粉水解糖過濾除菌脫色濃縮結(jié)晶離心等電點調(diào)節(jié)過濾干燥大結(jié)晶干燥母液小結(jié)晶粗谷氨酸拌鹽粉碎粗谷氨酸 成品味精粉狀味精離子交換處理溶解粗谷氨酸溶液中和制味精 圖1.1 味精生產(chǎn)總工藝流程圖2.2 原料預處理及淀粉水解糖制備2.2.1 原料的預處理此工藝操作的目的在于初步破壞原料結(jié)構(gòu)，以便提高原料的利用率，同時去除固體雜質(zhì)，防止機器磨損。用于除雜的設備為篩選機，常

50、用的是振動篩和轉(zhuǎn)筒篩，其中振動篩結(jié)構(gòu)較為簡單，使用方便。用于原料粉碎的設備除盤磨機外，還有錘式粉碎機和輥式粉碎機。盤磨機廣泛用于磨碎大米、玉米、豆類等物料，而錘式粉碎機應用于薯干等脆性原料的中碎和細碎作用，輥式粉碎機主要用于粒狀物料的中碎和細碎。2.2.2 淀粉水解糖制備在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過程稱為淀粉的糖化，所制得的糖液稱為淀粉水解糖。由于谷氨酸生產(chǎn)菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，因而必須將淀粉水解為葡萄糖，才能供發(fā)酵使用。目前，國內(nèi)許多味精廠采用雙酶法制糖工藝。2.3 種子擴大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵種子擴大培養(yǎng)為保證谷氨酸發(fā)酵過程所需的大量種子，發(fā)酵車間內(nèi)設置有種子站，完成生產(chǎn)菌種的

51、擴大培養(yǎng)任務。從試管斜面出發(fā)，經(jīng)活化培養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴大至一級乃至二級種子罐培養(yǎng)，最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的健壯的生產(chǎn)種子。 谷氨酸發(fā)酵開始前，首先必須配制發(fā)酵培養(yǎng)基，并對其作高溫短時滅菌處理。用于滅菌的工藝除采用連消塔維持罐一噴淋冷卻系統(tǒng)外，還可采用噴射加熱器維持管真空冷卻系統(tǒng)或薄板換熱器滅菌系統(tǒng)。但由于糖液粘度較大，流動性差，容易將維持管堵塞，同時真空冷卻器及薄板加熱器的加工制造成本較高，因而應用較少。發(fā)酵設備，國內(nèi)味精廠大多采用機械攪拌通風通用式發(fā)酵罐，罐體大小在50m3到200m3之間。對于發(fā)酵過程采用人工控制，檢測儀表不能及時反映罐內(nèi)參數(shù)變化，因而發(fā)酵進程表現(xiàn)出波動性，產(chǎn)酸率不穩(wěn)定【

52、8】。由于谷氨酸發(fā)酵為通風發(fā)酵過程，需供給無菌空氣，所以發(fā)酵車間還有一套空氣過濾除菌及供給系統(tǒng)。首先由高空采氣塔采集高空潔凈空氣，經(jīng)空氣壓縮機壓縮后導入冷凝器、油水分離器兩級處理，再送入貯氣罐，進而經(jīng)焦炭、瓷環(huán)填充的主過濾器和纖維分過濾器除菌后，送至發(fā)酵罐使用。在北方地區(qū)由于空氣濕度小、溫度低，還可采用空氣壓縮、冷卻過濾流程，省去一級冷卻設備。2.4 谷氨酸的提取谷氨酸的提取一般采用等電點離子交換法，國內(nèi)有些味精廠還采用等電點鋅鹽法、鹽酸水解等電點法及離子交換膜電滲析法提取谷氨酸。但存在廢水污染大，生產(chǎn)成本高，技術難度大等問題，應用上受到限制。2.5 谷氨酸制取味精及味精成品加工精制車間加工的

53、谷氨酸產(chǎn)品為谷氨酸單鈉，即味精。粗品經(jīng)提純、加工、包裝，得到成品。味精中和液的脫色過程，除使用碳柱外，還可使用離子交換柱，利用離子交換樹脂的吸附色素。味精的干燥過程，國內(nèi)許多廠家還采用箱式烘房干燥，設備簡單，投資低，但操作條件差，生產(chǎn)效率低，不適應大規(guī)模生產(chǎn)的要求。也有的廠家使用氣流干燥技術，生產(chǎn)量大，干燥速度快，干燥時間短，但干燥過程對味精光澤和外形有影響，同時廠房建筑要求較高，這樣均不如振動式干燥床應用效果好。 2.6谷氨酸提取工藝流程 工藝流程： 發(fā)酵液 1加濃硫酸 育晶（2小時）PH 4-5 加濃硫酸 育晶（2小時）PH 3.5-3.8 加濃硫酸 育晶（2小時）PH 3.0-3.2 攪

54、拌育晶（16-20h） 沉淀4h 細谷氨酸返回加入1步驟 母液+上清液 加濃硫酸 調(diào)PH=1.5 上離子交換柱 洗脫 高流分返回加入1步驟工藝流程圖發(fā)酵液貯罐除菌體 發(fā)酵液貯罐等電罐-離心機-收集谷氨酸上清液 母液貯罐-調(diào)酸罐 配氨罐-離交柱-高流分罐-回到發(fā)酵液貯罐 鹽酸貯罐（用于再生） 收集2.7 工藝論證味精清潔生產(chǎn)是一個循環(huán)封閉的系統(tǒng)，發(fā)酵液以批次方式進入閉路循環(huán)圈，先經(jīng)等電結(jié)晶和晶體分離，獲得主產(chǎn)品谷氨酸，母液除菌體，得到菌體蛋白（飼料蛋白），除去菌體后的清母液濃縮，得到的冷凝水排出閉路循環(huán)圈；濃縮母液經(jīng)過脫鹽操作，獲得結(jié)晶硫酸銨；結(jié)晶硫酸銨后的硫銨母液進行焦谷氨酸開環(huán)操作和過濾分離

55、（水解過程），濾渣（高品位有機肥）排出閉路循環(huán)圈；最終得到的富含谷氨酸的酸性脫色液替代濃硫酸，調(diào)節(jié)下一批次發(fā)酵液等電結(jié)晶，。應用物流無限循環(huán)新工藝，使廢水污染消除在生產(chǎn)過程中，并且革除了離交工序，提高了味精的收得率，回收了具有經(jīng)濟價值的副產(chǎn)物。谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)過受熱濃縮，谷氨酸分子脫水環(huán)化形成焦谷氨酸，焦谷氨酸的存在影響谷氨酸的精制收率，而焦谷氨酸在強酸和高溫的條件下，會開環(huán)水解回復到谷氨酸。在發(fā)酵工業(yè)輸料時最廣泛的是離心泵，因為它體積小，效率高，運行可靠，控制方便。離心泵有可分為水泵、耐腐蝕泵、油泵、雜質(zhì)泵。因為物料是粘稠的液體，有腐蝕性，需要的壓頭較大。選離心泵必須選耐腐蝕泵，被輸送液體的粘

56、度比較大時，則泵內(nèi)液體的能量損失增大，因此泵的壓頭、流量都要減少，效率下降，軸功率增大，而且離心泵剪切力較大，所以對泵的要求比較高，從經(jīng)濟上考慮不是很好。往復泵為容積式泵，它的流量與壓頭無關，調(diào)節(jié)往復泵的流量，可采用改變往復泵轉(zhuǎn)速，改變沖程大小或采用支路調(diào)節(jié)的方法來實現(xiàn)。但往復泵不能象離心泵那樣，在出口管上設控制閥的辦法來調(diào)節(jié)流量，如若限制往復泵出口流量，即會出現(xiàn)重大事故。旋渦泵的流量小而壓頭高，泵體構(gòu)造簡單而緊湊，但效率較低，一般低于40%。齒輪泵流量較小，但壓頭較高。在發(fā)酵工業(yè)中常用于輸送粘稠液體和作為板框壓濾機的加料泵。螺桿泵結(jié)合了離心泵與往復泵的優(yōu)點，流量穩(wěn)定，較適于在高壓下輸送粘稠的

57、液體【9】。泵的特點簡介指標葉片式容積式離心式軸流式旋渦式活塞式日轉(zhuǎn)式液體排出狀態(tài)流率均勻有脈動流率均勻液體品質(zhì)均一液體（或含固體液體）均一液體均一液體均一液體均一液體允許吸上真空高（m）482574545揚程范圍大，低至5m，高至600m（多級）低，220m較高，單級可達100m以上范圍大，1600體積流量（m3/h）范圍大，低至5m，高至30000m大，可達60000較少，0.420范圍較大，1600流量和揚程的關系 流量減少，揚程增大，反之流量增大，揚程降低同離心式同離心式，但增率和降率較大（即曲線較陡）流量增減，排出壓力不變。壓力減，流量幾為定值（原動機恒速）構(gòu)造特點轉(zhuǎn)速高，體積小，運

58、轉(zhuǎn)平穩(wěn)，基礎小，設備維修較容易與離心式基本相同，翼輪較離心式葉片結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低轉(zhuǎn)速低，能力小，設備外型龐大，基礎大。與原發(fā)動機聯(lián)結(jié)較復雜同離心機流量和軸功率的關系依泵比轉(zhuǎn)速而定。離心式泵當流量減少時，軸功率降低依泵比轉(zhuǎn)速而定。軸流式泵當流量減少時，軸功率增加流量減少，軸功率增加當排出壓力一定時，流量減少，軸功率減少同活塞所以在物料的輸送中選擇了單螺桿泵，根據(jù)流量選用E2H236PW116型螺桿泵兩臺，一臺備用。輸送的物料的量是個定值，所以還選用L2B-15F型普通防腐流量計，基座材質(zhì)為不銹鋼，密封件材料為氟橡膠。考慮到硫酸的輸送泵也需要較大的揚程，選用E2H100-P-W111型螺桿泵，

59、流量可用閥門調(diào)節(jié)。流量計選用L2B-15F型玻璃轉(zhuǎn)子流量計，基座材質(zhì)為不銹鋼，密封件材料為氟橡膠。目前處理味精末次母液的工業(yè)方法有多種【10 11】。1直接等電點法這種方法是先將母液濃度調(diào)整到1718Be,再按直接等電點工藝操作制白酸,其工藝如下: 味精末次母液調(diào)整濃度和pH 冷卻結(jié)晶分離白麩酸母液售出或綜合利用該法工藝簡單不需要專門設備,但回收率不高,一般在60 %70 % ,回收的谷氨酸純度僅90 %93 % ,末次母液中的焦谷氨酸沒有得到利用。2堿水解法 末次母液中含焦谷氨酸50100 g/ L ,是谷氨酸鈉的15 %25 %。為了提高末次母液的回收率,根據(jù)焦谷氨酸的性質(zhì),在堿存在下,加

60、熱水解將其轉(zhuǎn)化成谷氨酸二鈉。然后再將水解液用適當?shù)姆椒ㄖ泻?從而達到提高回收率的目的。水解過程為:L2PCA·Na (堿水解) L2Glu·Na (堿水解) L2Glu·2Na水解液的進一步處理有2 種方法,一種是用鹽酸中和水解液,然后制備谷氨酸。該法的回收率在85 %以上。另一種方法是將水解液除鈣后,用谷氨酸中和,實現(xiàn)在不增加堿耗的情況下,提高末次母液的回收率。堿水解法回收率高,但需要水解設備,若采用鹽酸中和工藝,其堿耗比鹽酸水解法低。由于鹽分雜質(zhì)仍在系統(tǒng)中,處理后的母液結(jié)晶循環(huán)次數(shù)較正常中和脫色液要少。3再結(jié)晶法將末次母液直接蒸發(fā)濃縮,再降溫,結(jié)晶,分離,得到

61、的粗MSG可以直接投入結(jié)晶罐的底料中,或?qū)⑵淙芙?脫色除鐵后制味精。這種方法回收率較高,一般在75 %左右,但要消耗一定數(shù)量的蒸汽,母液中的焦谷氨酸沒有得到回收。生產(chǎn)上可以采用此法降低需要用水解法處理的母液量,從而減少工藝損失。4酸水解法酸水解法主要為了回收母液中的PCA·Na ,提高母液的回收率。酸水解工藝的發(fā)展過程經(jīng)歷了3 個階段。第1 階段:鹽酸水解,在酸性條件下加熱水解PCA·Na 可以轉(zhuǎn)化為L2 谷氨酸鹽酸鹽,加鹽酸水解的過程為:L2 PCA. Na L2 PCA L2 Glu L2 Glu. HCl得到的水解液可以用NaOH 中和提取谷氨酸;第2 階段:把鹽酸水

62、解液加入發(fā)酵液中作為中和劑中和發(fā)酵液,提取谷氨酸。此法工藝較復雜,需要專用水解設備,但回收率高,可達90 %以上。第3 階段:把硫酸加入味精母液中,調(diào)pH 至0. 51. 0 ,用連續(xù)噴射水解法,水解液加入發(fā)酵液一起調(diào)等電點。第2、3 階段與第1 階段水解相比節(jié)約了NaOH 耗費,提高了水解效率,每t 母液的處理費用可節(jié)約300 元左右,第3 階段與第2 階段相比,由于同等量的硫酸H+比鹽酸H+多 ， 所以用硫酸比用鹽酸水解成本低,應該大力推廣。若水解液用于中和發(fā)酵液,可實現(xiàn)不增加酸、堿消耗的情況下,提高回收率,是比較理想的方法。所以我們采用酸水解法,特別是使用硫酸水解的連續(xù)噴射水解法處理母液

63、,并將水解液用于中和發(fā)酵液的工藝;可以使末次母液中的焦谷氨酸回收利了97 % ,而且用硫酸水解，水解液經(jīng)過濾以后出來的腐殖質(zhì)是很好的肥料，這樣既節(jié)約了成本又提高了收益【12】?？紤]到水解液出來后由于溫度比較高，谷氨酸溶解的比較多，過濾的效果不是最理想，所以采用換熱器把水解液降溫至合適溫度，在送去過濾。水解液也有很強的腐蝕性，不能用普通的換熱器，因此采用了耐腐蝕的石墨換熱器，把100的水解液降溫至70，然后水解液進入板框壓濾機過濾，清夜輸送至水解清夜儲罐，水解結(jié)束后采用廂式壓濾機過濾，由于水解濾渣量大，且谷氨酸含量高，在過濾機上洗滌達不到工藝要求，為了控制該工段谷氨酸的損失率，水解濾渣送至攪拌罐

64、，用水洗滌后再經(jīng)板框壓濾機過濾，這時濾液可以直接輸送至水解液儲罐和下批次降溫后的水解液混合，但是由于攪拌后過濾完的濾液溫度已經(jīng)低于60，再進入水解液儲罐混合的話，會使整個水解液的溫度低于最佳的過濾溫度，過濾效果不好。因此我們在水解罐后面設計了一個混合罐，濾液循環(huán)作為下一批水解液的稀釋降溫用水，讓100水解液和濾液混合控制溫度在90.7，然后再經(jīng)石墨換熱器降溫，這樣既節(jié)省了冷卻水的用量，又可以提高效率【7】。水解結(jié)束后，水解液需要用活性炭脫色，脫去水解液中含有的色素類物質(zhì)。70的水解液經(jīng)過過濾后送至水解清夜儲罐，溫度會降至60，我們選用的是粉末狀活性碳脫色，為了使脫色效果達到最佳，在脫色罐上安裝

65、了夾套加熱裝置，脫色結(jié)束采用廂式壓濾機除去活性碳，為了減少過濾損失，選用隔膜擠榨式，活性碳用量為1%。 水解、脫色工段產(chǎn)生的三廢主要有：A：廢氣 水解過程中，某些物質(zhì)（如含硫蛋白質(zhì)）和濃硫酸發(fā)生反應，放出刺激性氣體（量少），以及水解過濾時溢出的酸氣（主要）。該廢氣對車間的勞動環(huán)境和工廠周圍空氣造成污染，危害身體健康，治理的措施是在水解罐上安裝排氣口，酸氣用冷凝水溶解，經(jīng)稀氨水洗滌吸收后循環(huán)使用。B：廢渣：水解濾渣是高效有機肥，但該工段如發(fā)生物料泄漏，會影響環(huán)境衛(wèi)生，因此，要嚴格控制水解濾渣的擴散。C：脫色工段分離的活性碳濾渣并入水解濾餅，一道洗滌，最后混入腐殖質(zhì)作為土壤改良劑。3 物料衡算3.

66、1設計依據(jù)（一） 本設計的任務：年產(chǎn)量2萬噸，純度為99的味精廠等電母液，采用離子交換法提取工藝的工藝及設備設計。（二） 離子交換技術的特點：離子交換技術被廣泛應用于食品，制藥，化學合成，石油化工，環(huán)保等工業(yè)中。尤其被應用于氨基酸，有機酸，抗生素等生物制品的分離提純上，它具有提取收率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低以及便于連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點。是目前生物工程工廠中最廣泛使用的技術。由此離子交換柱也就成為生物工程工廠常用的設備。離子交換技術和設備一般應滿足下列要求【13】。 1. 應采用交換容量大，吸交專一性好，抗污染性能強和再生較容易的樹脂。2. 設計的柱和管路要使料液，水，洗脫液與再生劑能和離子交換樹

67、脂充分接觸，并均勻進出離子柱；離子交換柱能耐0.25Mpa以上壓力。（三） 設計基本依據(jù):1. 以淀粉為原料，流加液氨，產(chǎn)酸平均為10，轉(zhuǎn)化率為50。采用冷凍等電和離交工藝提取谷氨酸，一次等電收率為平均76，等電加離交總收率為94，年生產(chǎn)天數(shù)為330天。2. 采用732型陽離子交換樹脂，其交換當量為35kg/t 商品樹脂（含水量 50計）3. 離子交換樹脂柱采用1.08.0m .碳鋼襯膠材料。3.2 物料衡算設計計算步驟（1） 谷氨酸的產(chǎn)量味精 分子量 M=187.13谷氨酸 分子量 M=147.13設年產(chǎn)2萬t ，純度為99味精所需谷氨酸的量為X噸，則187.13/147.13=200000

68、.99/XX=15567.6噸/年生產(chǎn)天數(shù)為330d 精制效率為 112每天生產(chǎn)的產(chǎn)量=15567.6/330/1.12=42.12t/d（2） 每天需要谷氨酸含量為10的發(fā)酵液體積等電加離交總收率為94則實際需要的谷氨酸的質(zhì)量為=42.12/0.94=44.808 t/d產(chǎn)酸平均為10則發(fā)酵液的總質(zhì)量=44.808/10=448.085 t/d取發(fā)酵液密度=1000kg/m3則發(fā)酵液總體積=448.0851000/1000=448.085 m3/d(3)貯罐的大小和個數(shù)的確定一次等電收率為平均 76則結(jié)晶出谷氨酸的質(zhì)量=44.8080.76=34.054t/d上清液中剩余谷氨酸的質(zhì)量=44.

69、808（1-0.76）=10.754 t/d上清液中谷氨酸所占的百分比=10.754/（448.085-34.054）100=2.597取=1000kg/m3則上清液總體積=（448.085-34.054）1000/1000=414.031m3所以需體積（以一天來計算）為500m3的貯罐一個。（3） 將谷氨酸上清液調(diào)成PH=1.5 所需的的H2SO4的量1. 上清液的質(zhì)量=448.085-34.054=414.031 kg 根據(jù)1噸上清液（含谷氨酸 1.82.0）從PH=1.5需92.5的硫酸約60kg ,而由于我們的上清液中谷氨酸含量為2.597，所以適當增加硫酸（92.5）為61 kg 硫

70、酸的質(zhì)量=414.03161=25255.891 kg又知 92.5的硫酸的密度 =1824 kg/m3H2SO4的體積=25255.891/1824=13.846m3每天需要調(diào)酸的液體總體積=414.031+13.846=427.877 m3每4個小時調(diào)酸一次，一天調(diào)酸6次則每次調(diào)酸的液體體積=427.877/6=71.313 m3所以需體積（以一天計算）為100 m3 的調(diào)酸罐一個【14】。4 主要設備選型及設備計算4.1調(diào)酸罐的設計：采用攪拌：高徑比H/D=2封頭容積：V=1/43.14D2(Hb+1/6D)圓柱容積：V=1/43.14D2H=1/23.14D3 取 Hb=0.04可得 1/43.14D2（Hb+1/6D）+1/43.14D2H=100計算可得：D=5.5 m H=2D=5.52=11.0 m采用槳式攪拌器，攪拌器的轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分，即1 r/s發(fā)酵液黏度為 110-3Ns/m2槳葉直徑為： Di=1/4