1、本科毕业论文（20 届）年产 1.5 万吨味精工厂设计-酶解法制糖工艺研究所在学院 专业班级 食品科学与工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 长春工业大学本科毕业论文I摘 要本设计简要介绍了味精的发展历程及我国味精工业的现状，重点研究了年产15000 吨味精厂酶解法制糖工段的生产工艺，并对总平面布置图、公用工程（水、电、汽等） 、环境保护及综合利用、工业卫生和劳动保护等方案进行了概述。设计了厂区总平面图、制糖工艺流程图、制糖车间设备流程图等。本工艺是利用玉米淀粉为原料，双酶水解制糖后，通过谷氨酸棒杆菌发酵、等电点沉淀提取谷氨酸，再经过中和、脱色、除铁、结晶、干燥制成味精。特别
2、对酶解法制糖工艺进行了深入的研究，酶解法制糖工艺是利用玉米淀粉为原料，调浆后，加入 -淀粉酶，经过两次喷射液化，冷却，糖化（糖化酶） ，最后进入发酵工段。该技术不仅能有效利用原料，提高淀粉的转化率，而且大大地改善了糖液的质量，提高了设备的利用率，从而起到降低成本的作用。关键词：味精；酶解法制糖；液化；糖化；长春工业大学本科毕业论文IITitle: a MSG factory with the product of 15000 tons per year-making sugar with enzyme.AbstractThis design briefly introduces the dev
3、elopment history of MSG and the situation of MSG industry in our country,focused on the study of a MSG factory with the product of 15000 tons per year and technological process of making sugar with enzyme.At the same time,give a brief account of general layout、public works(supply water、electric、vapo
4、ur and so on)、environmental protection and comprehensive utilization、industry hygiene and labour enzyme and so on.Design a plant general layout,sugar process flow chart,sugar making equipment flow chart and so on.This process using corn starch as raw material,two enzymatic hydrolysis sugar after fer
5、mentation by corynebacterium glutamicum,extracted glutamic acid isoelectric precipitation by neutralization,bleaching,iron,crystal, drying and manufacturing MSG.Especially,studing on making sugar with enzyme of MSG is focused research.Making sugar with enzyme is make use of corn starch as raw materi
6、al, first mixpaste,add alpha amylase,second,two spray liquidation,and cool,then saccharification(add converzyme),final get into fermentation section.This technology not only make use of raw material effectively,improve strarchy convert ratio,but also to a great extent improve the quality of sugar so
7、lution,increase the utilization ratio of equipment,so we can reduce the cost.Key words: MSG; making sugar with enzyme; liquefaction; saccharification 长春工业大学本科毕业论文III目 录第一章 总 论 .11.1 概述 .11.1.1 味精的发展史 .11.1.2 味精的特点 .11.1.3 味精的营养价值及作用 .21.1.4 味精工艺技术的发展 .21.1.5 建设味精厂的意义及目的 .31.2 设计依据 .41.2.1 长春工业大学毕业设计
8、任务书 .41.2.2 实习所获基础资料 .41.2.3 参考资料 .41.3 设计指导思想 .41.4 设计范围 .51.4.1 生产车间 .51.4.2 辅助生产车间 .51.4.3 公用工程部分 .51.4.4.仓贮部分 .51.5 建设规模及产品方案 .51.5.1 建设规模 .51.5.2 产品方案 .51.6 主要原材料、辅助原料、动力需用量 .51.7 工作制度及全厂定员 .61.7.1 工作制度 .61.7.2 全厂定员 .6第二章 总平面布置 .82.1 厂址概述 .82.1.1 厂址地形地貌特征 .82.1.2 厂区地质情况及地震烈度 .82.1.3 气象条件 .82.2
9、总平面布置与运输 .92.2.1 总平面布置的原则 .92.2.2 厂内外运输 .102.2.3 总图绘制（见图纸） .11第三章 生产工艺 .123.1 原料及产品的质量标准 .123.1.1 感官指标 .123.1.2 理化指标 .123.1.3 卫生指标 .123.2 生产技术方案选择 .133.2.1 产品方案 .13长春工业大学本科毕业论文IV3.2.2 生产方法的选择及对比 .133.2.3 生产工艺流程简述 .153.2.4 生产工艺流程简图 .163.2.5 主要工艺参数 .163.2.6 主要原料、物料、动力消耗指标 .173.2.7 物料衡算 .173.2.8 热量衡算 .
10、213.2.9 水衡算 .243.2.10 主要工艺设备选型计算 .263.2.11 主要设备一览表 .283.2.12 车间自控水平及测量仪表的水平 .293.2.13 车间布置（主车间） .293.2.14 工艺流程图及设备平面布置图祥看附件 .30第四章 公用工程 .314.1 建筑结构 .314.2 给水、排水及消防设施 .324.2.1 给水 .324.2.2 排水 .324.2.3 污水处理 .324.2.4 消防设施 .334.3 供电 .334.4 供热 .35第五章 环境保护及综合利用 .375.1 主要副产品及“三废” .375.2 治理情况和“三废”的综合利用 .375.
11、2.1 废气处理和利用 .375.2.2 废水处理和利用 .375.2.3 废渣处理和利用 .385.2.4 噪声防治 .38第六章 职业安全卫生 .396.1 工业卫生 .396.1.1 设计依据 .396.1.2 设计原则 .396.1.3 工业卫生 .396.1.4 劳动保护 .39参考文献 .41致谢 .42长春工业大学本科毕业论文1第一章 总 论1.1 概述1.1.1 味精的发展史味精，学名谷氨酸钠，又叫麸酸钠（因味精起源于小麦） ，英文全称Monosodium L-Glutamate(MSG),常被用作食品鲜味剂，是当代最为流行的调味品之一，它既能改变烹调口味，又能促进食欲和助消化
12、。谷氨酸虽并非人体必须氨基酸，但它参与了许多人体代谢过程。并且被广泛应用于治疗肝病等其他疾病当中。谷氨酸还参与脑蛋白代谢和糖代谢，对维持脑功能十分有益。味精的发展历史大致经历三个阶段，第一阶段是 1866 年德国人立好生（H Ritthasen）博士从小麦面筋中分离到酸性氨基酸，并将其命名为谷氨酸。1908 年日本的池田菊苗教授在实验中，从海带中分离到 L-谷氨酸结晶体。第二阶段是以面筋或大豆粕为原料利用酸水解法生产味精并投入生产，这种方法一直持续到 1965 年。第三阶段随着生产技术的改进，1965 年后世界各地的味精工厂逐渐采用以粮食（玉米淀粉、大米等）为原料通过微生物发酵提取制得谷氨酸钠
13、并一直沿用至今。我国从 1958 年开始筛选谷氨酸产生菌，同时进行了对谷氨酸发酵生产的大量基础性研究。1964 年成功分离选育出北京棒杆菌 AS1.299 和钝齿棒杆菌 AS1.542 等谷氨酸产生菌，之后全国各地先后采用发酵法生产谷氨酸。1.1.2 味精的特点味精其化学名称为 L-谷氨酸单钠一水化合物，简称 MSG。化学式为C5H8O4NNaH2O,相对分子质量为 187.14。谷氨酸钠的结晶为斜方晶系，相对密度1.65，熔点 195。谷氨酸钠分子中含有一个不对称碳原子，故具有旋光性。L-谷氨酸钠为右旋。谷氨酸钠可溶解于水和酒精之中。在水中其溶解度随温度的升高而增大，但在酒精中随酒精浓度的升
14、高溶解度降低。谷氨酸钠与酸作用生成谷氨酸（如盐酸） ，与碱（如氢氧化钠）作用生成谷氨酸二盐。在加热条件下，会发生脱水反映，与谷氨酸一样，在高温环境下脱水环化生成焦谷氨酸钠。且随着温度的升高，时间的延长。谷氨酸钠生成的焦谷氨酸钠越多。焦谷氨酸钠没有鲜味，因此在亨调过程中不宜放入味精。味精的应用已有 60 多年的历史，后经联合国粮食农业组织以及世界保健组织和联合国食品添加剂专家委员会的反复实践认证，味精可以作为一种安全的食品增味剂来使用。并于 1973 年规定其每日允许摄取量为 0-120mg/kg 体重。一系列的味精长春工业大学本科毕业论文2毒性实验也证明味精可以放心食用。1.1.3 味精的营养
15、价值及作用味精对人体没有直接的营养价值，但它能增加食物的鲜味，有助于提高人的食欲，进而提高食物的消化率，对人体有一定的滋补作用。由于味精的主要成分为谷氨酸钠，它是谷氨酸的钠盐，而谷氨酸是人体需要的一种氨基酸，96%能被人体吸收。形成人体组织中的蛋白质。它又能与血氨结合。生成对人体无害的谷氨酰胺，用以解除代谢过程中所产生的氨的毒性作用。另外，谷氨酸钠能够促进脑部中枢神经系统的正常活动，改善脑机能。谷氨酸钠更被广泛应用在医疗当中，具有治疗慢性肝炎、肝昏迷、神经衰弱、癫痫病、胃酸缺乏等病的作用 5。同时，谷氨酸钠的其他复合物也被广泛应用在工业原料的生产当中，如聚谷氨酸（PLG）被用于制造人造革，质量
16、接近天然皮革，其强度、抗水性等均较好 3。十二烷酰基谷氨酸钠（AGS）肥皂以及用 L-谷氨酸或月桂酰氯与 D-谷氨酸制成的肥皂，其洗净力、气泡力、分散力均较好，且对皮肤无刺激。焦谷氨酸钠（PCA-Na）具有强烈的吸湿性，能保持皮肤湿润，吸水性极高，能防止皮肤干燥。1.1.4 味精工艺技术的发展谷氨酸的生产方法主要有提取法、水解法、化学合成法、酶促合成法和发酵法五中。提取法生产谷氨酸在糖厂中一般以甜菜废糖蜜（废糖蜜占总量的 4%）为原料提取出约 3%（占糖蜜）的游离谷氨酸。此方法于 1936 年在美国进行生产。但由于废糖蜜中谷氨酸的含量极低，加上工艺繁杂，成本较高，且容易造成环境污染等原因，最后
17、放弃使用。谷氨酸的水解法从 20 世纪初开始应用于生产，在 20 世纪 50 年代以前，是味精的主要生产方法。1910 年日本用硫酸水解面筋生产谷氨酸和味精，它是利用面筋等植物蛋白质为原料，加入盐酸，在高温下水解，生成谷氨酸盐酸盐。分离得到的谷氨酸盐酸盐与碱反应后，分离得到谷氨酸，再制成味精。这种方法在1923 年被我国上海天厨味精厂用盐酸水解的办法进行生产，但由于耗用大量植物蛋白，并会造成环境污染，在 20 世纪 60 年代以后已很少使用。谷氨酸的化学合成方法是通过以丙烯腈为原料经过一系列复杂的化学反应以后生成 DL-谷氨酸，在经过拆分得到谷氨酸的。此种方法在 1962 年日本应用生产后，在
18、 1973 年，由于原料的短缺而停止使用。酶促合成法是利用酶的催化作用，将底物转化为谷氨酸的过程，称为谷氨酸的酶促合成，常用的酶有谷氨酸脱氢酶、转氨酶和谷氨酸合酶等。发酵法生产谷氨酸是利用微生物的新陈代谢作用，生物合成谷氨酸，再经一系列的分离长春工业大学本科毕业论文3纯化过程，而得到谷氨酸的过程。是 20 世纪 50 年代以后的主要生产方法。1956 年，日本协和公司以淀粉水解糖为原料，经谷氨酸棒杆菌发酵，生产谷氨酸的研究取得成功，并于 1957 年实现工业化生产 20。1959 年，美国开始使用发酵法生产谷氨酸，1965 年，上海天厨味精厂实现发酵生产谷氨酸的工业化生产。利用发酵法生产谷氨酸
19、需要添加充足的碳源，而所使用的碳源一般为淀粉水解糖或糖蜜（以淀粉水解糖居多） 。这是由于在糖质原料发酵生产氨基酸中，几乎所有的氨基酸产生菌都不能直接利用（或是微弱利用）淀粉或糊精 18。因此在生产之前，必须将淀粉原料水解成葡萄糖，才能被发酵菌所利用。在工业生产过程中，将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，水解糖也被成为淀粉糖。水解糖中主要成份为葡萄糖，还有数量不等的少量麦芽糖和一些二糖、低聚糖等复合糖类。除此之外，还有一些如蛋白质、脂肪等的杂质混于其中 16。淀粉水解糖的制备方法一般有三种。第一种为酸解法，它是利用酸（无机酸或有机酸）为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。第二种
20、为酶解法，它是利用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。酶解法制葡萄糖，首先是利用 -淀粉酶将淀粉液化转化为糊精、低聚糖，增加淀粉的溶解性，这个过程被成为淀粉的液化 8。然后再利用糖化酶将糊精、低聚糖进一步水解成葡萄糖，这个过程被成为淀粉的糖化。由于淀粉的液化糖化都有酶的参与，因此又被称为双酶水解制糖。第三种为酸酶结合法，它是集中酸法和酶解法制糖的有点而产生的综合性生产工艺。根据淀粉的特性可采用酸酶水解或酶酸水解两种方法。酸酶法是针对原料为玉米或小麦等谷类淀粉，淀粉颗粒坚硬，短期液化不彻底等情况。酶酸法则是针对颗粒不均的原料，如碎米淀粉等，如果采用酸法水解，会使水解不均匀，出糖率
21、低。本设计也会着重对酶解法制糖工艺进行更加深入的研究。1.1.5 建设味精厂的意义及目的味精作为亚洲餐饮的主要调味剂，已经越来越与人民的生活息息相关，据初步估计，中国大陆增鲜消费品市场的容量已经超过 300 亿元，而调味品行业就占总容量的近 25%；这其中，以味精为主的传统增鲜调味品直接市场容量已经占到了 70%以上；可以说，味精是中国大陆调味品市场的最重要的品种。由于同万千大众的日常消费挂钩，味精行业展现出明显的需求稳定性和复苏快速性。味精行业在经济波动中表现平稳。并且，在食品行业子行业中，是表现最为出色的子行业之一。现阶段味精需求的结构为：食品加工业消费了 50%左右的味精供给，餐饮业消费
22、了 30%，家庭消费为 20%左右。这三个渠道的增长，将成为带动调味品市场发展的动力。味精在食品制造行业的使用主要包括：方便食品如方便面等、火锅底料、腌渍品、速冻食品、水产品、肉制品等等；复合调味料如鸡精、鸡粉、长春工业大学本科毕业论文4各种汤料、增味料、酱类等。餐饮业的火爆同经济发展水平、尤其是城市化水平密切相关，经济发展和城市化进程的延续将继续提供餐饮业成长的机会。在调味品升级的趋势下，味精行业在个人家庭消费领域的增长，原因主要在于我国多元化的经济模式。目前，鸡精、鸡粉等后代调味品的需求，增长较快的地区为华东、华南等经济发达区域。这也表明，在中西部等经济次发达区域，传统调味品仍有市场空间。
23、另一方面，随着味精有害论的瓦解，消费者将更加理性的进行调味品选择；味精作为发展最为成熟的增鲜调味品，具有较高的性价比，仍将是家庭消费的选择之一。2010-2015 年，味精行业保持 8%-10%左右的增速仍能持续。在味精需求仍有平稳增长的前提下，与之伴生的谷氨酸行业亦将呈现类似的增长速率。由于味精生产技术的不断更新，特别是双酶法制糖技术的应用，使淀粉收率从90%提高到 97%-98%，一些技术指标已经达到世界先进水平 10。同时，随着人民生活水平的不断提高，人们对味精的需求也会越来越多，相信味精行业的发展前景也会愈加广阔，而这也正是我们建厂的重要理由。1.2 设计依据1.2.1 长春工业大学毕
24、业设计任务书1.2.2 实习所获基础资料1.2.3 参考资料发酵工厂工艺设计概论 吴思方主编 中国轻工业出版社氨基酸工艺学 陈 宁编 轻工业出版社生化生产工艺学 梅乐和、姚善泾、林东强编 科学出版社 食品增味剂 郭勇 郑穗平编 中国轻工业出版社淀粉糖品生产与应用手册 尤 新主编 中国轻工业出版社1.3 设计指导思想（1）厂区所在地有丰富的原料资源，并且电力资源和劳动力资源也很丰富。（2）坚持勤俭节约，增收节支的方针。（3）尽量采用先进的生产技术与设备，认真吸取和借鉴国内外各种产品生产的成熟新工艺，新技术，尽量选用成型设备。（4）合理利用资源，对副产品进行全面的综合利用，变废为宝，节约能量，降低
25、消耗指标。（5）满足市场对产品产量及质量的要求，着眼于长远发展，留有余地，力求做长春工业大学本科毕业论文5到整体布局和场地利用合理。1.4 设计范围1.4.1 生产车间糖化车间、发酵车间、精致车间、干燥车间、包装车间1.4.2 辅助生产车间机修车间、研发中心、综合办公楼、车库等。1.4.3 公用工程部分变电所、锅炉房、水泵房（包括贮水池及消防泵房） 、空压站、冷冻站（凉水塔、循环水池） 、污水处理厂等。1.4.4.仓贮部分主原料库、包装材料库、成品库、煤堆场及灰渣场等。1.5 建设规模及产品方案1.5.1 建设规模：建设一座占地 50259 平方米，年产 15000 吨味精的味精厂。1.5.2
26、 产品方案：年产 99%味精 12000 吨，400g 包装 2688 万袋，100g 包装 672 万袋。年产 80%味精 3000 吨，400g 包装 672 万袋，100g 包装 168 万袋。1.6 主要原材料、辅助原料、动力需用量表 1 主要原材料、燃料及动力用量表数量序号 名 称 单位时 天 年备注1 玉米淀粉 t 4.2125 101.1 303302 -淀粉酶 t 1.1910-3 2.8610-2 8.5683 糖化酶 t 2.7910-3 0.0714 21.424 塑料袋 个 5833 1.4105 42001045 水 t 1075.57 25813.6 7744080
