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物料衡算是根据质量守恒定律而建立起来的物料衡算是进入系统的全部物料重量等于离开该系统的全部物料重量,即ZF=£D+W式中F—进入系统的物料量kg D——离开系统的物料量kg W——损失的物料量kg
4.1生产过程总物料衡算
4.
1.1生产能力以年产商品MSGlOOOOt为实例折算为100%MSG9900t/a日产商品MSG10000/320=
331.25t/d日产100%MSG9900/320=
30.9375t/d
4.
1.2总物料衡算11000kg纯淀粉理论上产100%MSG量1000xl.lx
81.7%x
1.272=
1153.5kg21000kg纯淀粉实际上产100%MSG量1000x
1.11x98%x50%x86%x92%x
1.272=
547.4kg31000kg I业淀粉含86%的玉米淀粉产100%MSG量
547.4X86%=
470.8kg4淀粉单耗1ltlOO%MSG消耗纯淀粉量1000/
547.4=
1.827t2ltl%MSG实际消耗工业淀粉量1000/
470.8=
2.124t3ltlO%MSG理论上消耗纯淀粉量1000/
1153.5=
0.8669t4lt!00%MSG理论上消耗工业淀粉量
0.8669/86%=
1.008t5总收率计算实际产量kg/理论产量kg x100%=
547.4/
1153.5x100%=
47.45%6淀粉利用率
1.008/
2.!24xl00%=
47.45%7生产过程总损失100%—
47.45%=
52.55%物料在生产过程中损失原因参照图8,120°C热料通过与生料热交换,降至80°C,用水冷却至35°Co冷却水由20°C升至45°C,计算冷却水量W W=40300x
3.97x80-35一45-20《
4.18=68896kg/h
3.发酵车间热量衡算Q最大=
4.18x冷却水流量kg/h xt出发酵液总体积nF=
4.I8x68869x45-20T40=5]406[kJ/m3h]所以全天热量衡算为Q*Q鼓大x24x50x140=
8.64x109[kJ/m3・h]a糖化转化率低b发酵过程中部分糖消耗于长菌体及呼吸代谢;残糖高;灭菌损失;产生其他产物c提取收率低母液中Ghi含量高d精制加工过程损耗及生产焦谷氨酸钠等8原料及中间计算1淀粉用量
30.9375x
2.124=
65.71t/d2糖化液量纯糖
65.71x86%x
1.11x98%=
61.52t/d折算为24%的糖液
61.51/24%=
256.29t/d3发醵液量纯Glu量
61.51x50%=
30.76t/d;折算为8g/dl的发酵液
30.76/8%=
384.44m3;
384.44x
1.05=
403.
6601.05为发酵液的相对密度4提取Glu量纯Glu量
30.76x86%=
26.45t/d;折算为90%的Glu量
26.45/90%=
29.39t/d5Glu废母液量采用等电点离子回收法,以排出废母液含Glu
0.7g/dl计算
30.76-
29.39/
0.7%=
614.73m3/d
4.
1.3总物料衡算结果由上述生产10000t味精厂全厂的物料衡算结果,可求得5万/a味精厂全厂的物料平衡衡算结果工业原料,淀粉含量86%具体计算结果如表4-1表4-1总物料衡算结果生产5万t谷生产It谷氨酸物料名称氨酸99%的物每口物料最99%的物料量料量工业原料t
2.
124525680016427.5糖液t
8.
282050320064072.5谷氨酸90%t
0.
9523512007347.5MSG100%t
1.024752007735排除含
0.7%谷氨
19.
8749178400153682.5酸废母液m,
4.2谷氨酸发酵车间物料衡算
4.
2.1谷氨酸发酵工艺流程图谷氨酸发酵采用淀粉原料,双酶法糖化,中糖发酵,一次等电点提取工艺,其工艺流程示意图如图6所示图6谷氨酸发酵工艺流程示意图
4.
2.2工艺技术指标及基础数据1查《发酵工厂工艺设计概论》P326表3味精行业国家企业标准⑶,选用主要指标如表22主要原材料质量指标淀粉原料的淀粉含量为80%,含水14%o3二级种子培养基g/L水解糖25,糖蜜20,尿素
3.5,磷酸氢二钾
1.0,硫酸镁
0.6,玉米浆5-10,泡敌
0.6,硫酸镁
0.002,硫酸亚铁
0.0024发酵培养基g/L水解糖15,糖蜜4,硫酸镁
0.6,氯化钾.8,磷酸氢二钠
0.2,硫酸亚铁
0.002,硫酸镐
0.002,尿素总尿40,泡敌
0.6,植物油l.Oo5接种量为2%423谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原辅材料及其他物料量表2味精发酵工艺技术指标指标名称单位指标数生产规模t/a80000(味精)生产方法中糖发酵,一次等电点提取年生产天数d/a320产品日产量t/a250产品质量纯度%99倒灌率%
1.0发酵周期h48发酵初糖Kg/m3415淀粉糖转化率%95糖酸转化率%48缺酸谷氨酸含量%90谷氨酸提取率%80味精对谷氨酸产率%112
(1)发酵液量vY=10004-(150X48%X80%X99%X112%)=
15.66即)式中150-------发酵培养基初糖浓度(kg/m3)48%——糖酸转化率80%——谷氨酸提取率99%——除去倒灌率1%后的发酵成功率112%一味精对谷氨酸的精制产率
(2)发酵液配制需水解糖量G以纯糖算,G=V,x150=2349(^)3二级种液量V2V2=2%V,=
0.313(麻)式中2%——接种量4二级种子培养液所需水解糖量G2G2=25V2=
7.83(冰)式中25——二级种液含糖量kg/m35生产1000kg味精需水解糖总量G为G=G+2=
2356.8愆6耗用淀粉原料量理论上,lkg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg,故理论上耗用的淀粉量G淀粉为G;挪=
2356.8+80%x95%xlll%=
2793.7kg式中80%——淀粉原料含纯淀粉量95%——淀粉糖转化率7尿素耗用量二级种液耗尿素量为V3岭=
3.5*=
1.1愆式中
3.5为尿素含量kg/m3发酵培养基耗尿素为V4V4=40%=
626.4愆故共耗尿素量为
627.5kg8甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量V5*=20V,=
6.26值g发酵培养基耗糖蜜量V6K=4V,=
62.64愆合计耗糖蜜
69.9kg9氯化钾耗量GKCI GKO=
0.8%
12.53耘10磷酸氢二钠NazHPCUIHzO耗量G3G,=
0.2%=
3.13kg11硫酸镁MgSOHHzO用量G4G4=
0.6匕+岭=
9.58施12消泡剂泡敌耗用量G5G5=
0.6*=
9.4危13植物油耗用量G66=
1.5%=
23.5愆)14谷氨酸数酸量发酵液谷氨酸含量为G,x48%l-l%=
1116.2^实际生产的谷氨酸提取率80%为
1116.2x80%=893施
4.
2.45万t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果由上述生产1000kg味精99%纯度的物料衡算结果,可求得5万l/a味精厂发酵车间的物料平衡计算具体计算结果如表
34.3发酵车间无菌空气用量衡算
4.
3.1谷氨酸发酵无菌空气平衡示意图如图7所示图7谷氨酸发酵无菌空气平衡示意图
4.
3.2谷氨酸发酵工艺技术指标及基础数据5万t/a味精发酵工艺技术指标物料平衡计算结果详见
4.
2.3根据表2和表3给出的基础数据及物料衡算结果,列出与空气消耗有关的基本数据有生产It味精的发酵液量为
15.66nP二级种液
0.313n发酵时间34h发酵周期含清洗、灭菌等48h发酵罐公称容积200n5个发酵罐装料系数70%表35万Ua味精厂发酵车间的物料衡算4-生产It味5万t/a味每日物料物料名称精(99%)的物精生产的物料.
3.3量料量量发酵液
15.
662.35x15783m3二级种液
0.
313469515.65n发酵水解
23493.52x
1071.17X105用糖(kg)二级种培
7.
831.18X
105391.5养用糖(kg)水解糖总
2356.
83.53x
171.18xl5量(kg)淀粉(kg)
2793.
74.19X
1071.40X105尿素(或液
627.
59.41X
1063.14X104氨)糖蜜(kg)
69.
91.05X1063495氯化钾
12.
531.88x1尸
626.5(kg)发酵车磷酸氢二
3.
134.70x
104156.5钠kg间无菌空硫酸镁
9.
581.44X105479气消kg耗主泡敌kg
9.
41.40X105470要用植物油于谷
23.
53.53x151175kg氨酸发酵过程通风供氧,其次为种子培养的通气以及培养基的压料输送也需要压缩空气此外,因设备和管路、管件等的消毒吹干以及其他损耗构成无菌空气的消耗用量(无菌空气如何制得?如何改进)
1.单罐发酵无菌空气用量200m,规模的通气搅拌发酵罐的通气速率vvm=
0.11〜.18取低限,如通风量变大,Pg会小,为安全现取
0.11进行计算单罐发酵过程空气用量常压空气V=200x70%x.ll x60=924m3/h单罐年用气量Va=Vx34x=290=9110640m3式中290--------每年单罐发酵批次
2.种子培养等无菌空气耗量二级种培养是在种子罐中进行的,可以根据接种量、通气速率、培养时间等进行计算但通常的设计习惯,是把种子用气、培养基压送及管路损失等算作一次,一般取这些取这些无菌空气消耗量之和约等于发酵过程空气耗量的25%O故这项无菌空气耗量为V=25%V=231m3/h每年用气量为V a=25%Vax50=25%x9110640x50=113883000m3/h式中50—发酵罐的个数
3.发酵车间高峰无菌空气用量Vmax=50V+V=50924+231=57900m3/h
4.发酵车间无菌空气年耗量Vt=50x290V+V x34=
5.71xl08m
34.
3.4发酵车间无菌空气单耗根据设计,实际味精年产量为G=230x
0.7x50/
15.66x99%x2x320=
83078.6t/a故发酵车间无菌空气单耗为Vo=Vt/G=6873m3/t
4.
3.5无菌空气衡算表根据以上计算结果,可以得出5万t/a味精厂无菌空气用量衡算表,如表4所示发酵罐种子培空气单单罐通高峰耗年空气公称容积养耗气量耗n/t味气量n气量m3/h耗量m3m3m3/h精
5.71x120092423157900687308表4发酵车间无菌空气衡算表注发酵罐装料系数为70%,发酵周期48h,年生产天数320d,实际生产能力83079t/a公称容积200m3全容积230m3o
4.4发酵车间的热量衡算通过冷却水带走的热量进行计算在最热季节,发酵放热高峰期,测定冷却水量及进、出口温度,然后就可算出最大发热值Q”
4.
4.1培养液冷却水用量
1.输料流量发酵罐200m3装料系数
0.7,每罐初始体积140m3,糖浓度
16.4g/dl,灭菌前培养基含糖19%,其数量140x
16.4%^19%=
120.8t灭菌加热过程中用
0.4MPa蒸汽(表压)I=2743KJ/kg,使用板式换热器将物料由20°C预热至75°C,在加热至120°C.冷却水由20升至45°C如图8所示图8应用板式换热器灭菌流程(图!)1一板式换热器(冷却段)2一板式换热器(预热段)3一连消塔4一维持管每罐灭菌3h,输料流量
120.84-3=
40.3(t/h)=40300(kg/h)
2.培养液冷却水用量。