3.物料衡算生产过程的总物料衡算3.1.1生产能力年生产商品味精(99%)50000t,折算为100%味精为49500t/a。
日生产商品味精(99%):50000/320=(t/d),折算为100%味精为155t/d。
3.1.2计算指标(以淀粉质为原料)计算指标[10]见表。
表计算指标项目指标淀粉糖化转化率%发酵产酸率(浓度)11%发酵对糖转化率60%培养菌种耗糖为发酵耗糖的%谷氨酸提取收率96%精制收率95%商品淀粉中淀粉含量86%发酵周期(含辅助时间)40h全年工作日320d3.1.3物料衡算(1)1000kg纯淀粉理论上产100%MSG量1000××%×=1153.5kg式中%——谷氨酸对糖的理论转化率——纯味精相对分子质量纯谷氨酸相对分子质量=184147=(2)1000kg纯淀粉实际产100%MSG量1000××%×60%×(100%-%)×96%×95%×=749.6kg (3)1000kg商品淀粉(含量86%的玉米淀粉)产100% MSG量×86%=644.7 kg(4)淀粉单耗①1t100%MSG消耗纯淀粉量1000749.6=t ②1t100%MSG实耗商品淀粉量1000644.7=t/t ③1t100%MSG理论上消耗纯淀粉量10001153.5=t/t④1t100%MSG理论上消耗商品淀粉量0.866986%=t/t (5)总收率可按以下两种方法计算①)749.6)1153.5100%100%64.98% kgkg⨯⨯实际产量(理论产量(==②98.5%60%98.5%96%95%100%64.98%81.7%⨯⨯⨯⨯⨯=(6)淀粉利用率1.008100%65%1.5511⨯=(7)生产过程总损失100%-65%=35%(8)原料及中间品计算①品淀粉或淀粉乳用量:日产100%味精155t,单耗商品淀粉,日耗商品淀粉量155×=d相当日耗100%淀粉:×86%=t/d如使用°Bé,含淀粉30.113g/dL的淀粉乳,日耗量为30%=d(30.113g/dL≈30%)②糖化液量:日产纯糖量×86%××%=t/d只算为30%或34g/dL的糖液30%=; 34= m3③发酵液量:发酵液中纯谷氨酸量×60%×(100%-%)=d折算为谷氨酸11g/dL 的发酵液量11=d×=d 为发酵液相对密度)④提取谷氨酸量:产纯谷氨酸×96%=d折算为90%湿谷氨酸量90%= t/d3.1.4总物料衡算结果总物料衡算结果汇总见表。
表 总物料衡算结果(年产2万t 味精)原料规格玉米淀粉原料生产1t100%MSG日(耗)产量(t/d )玉米淀粉/t 86% 糖液/t 30% 谷氨酸/t 90%味精/t100%155制糖工序的物料衡算(1)淀粉浆量及加水量 淀粉加水比例为1:,1000kg 工业淀粉产淀粉浆1000×(1+)=2800kg加水量为1800kg 。
(2)粉浆干物质浓度100086%100%30.7%2800⨯⨯=(3)液化酶量 使用耐高温α-淀粉酶(液体,20000U/mL ),加酶量10 U/g 干淀粉。
1000kg 干淀粉加酶量1000100010500mL 0.5L 2000⨯⨯==0.5L 液化酶质量约为0.6kg 。
(4)CaCl 2量 一般加量为干淀粉的%,即1000kg 干淀粉加CaCl 21000×%=1.5kg(5)糖化酶量 一般加糖化酶量为120 U/g 干淀粉,如液体糖化酶为100000 U/mL ,则每1000kg 干淀粉加糖化酶量100010001201200mL 1.2L 100000⨯⨯==1.2L 糖化酶质量约为1.5kg 。
(6)糖液产量100086% 1.1198.5%3134kg 30%⨯⨯⨯=30%的糖液相对密度,相当于×30%=34g/dL3134/=2768L(7)过滤糖渣量 湿渣(含水70%)10kg ,折干渣量10×(1-70%)=3kg(8)生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量3134+10--2800=340.4kg(9)衡算结果(年产5万吨味精) 根据总物料衡算,按日投入商品淀粉,物料衡算汇总见表。
表 制糖车间物料衡算汇总表项目 物料比例/kg日投料量/t项目 物料比例/kg日产料量/t商品淀粉 1000 30%糖液 3134 配料水 1800 滤渣 10 液化酶 CaCl 2 糖化酶蒸汽冷凝水及洗水量累计31443144发酵工序的物料衡算(1)发酵培养基和用糖量 1000kg 商品淀粉,可产100%糖量1000×86%××%=940kg其中初始发酵定容用糖占53%,即940×53%=498kg (100%糖);流加补量用糖占47%,即940×47%=442kg (100%糖)。
初糖用30%的糖液配料:4981660kg 30%=,即4981465L 34g/dL=初糖配13g/dL,初定V=498kg3831L13g/dL=,13g/dL糖液相对密度,则3831×=4023kg流加补糖用60 g/dL浓糖浆(相对密度),则442737L60g/dL=,737×=901kg(2)发酵配料每吨商品淀粉产100%糖940kg,发酵配料用各种营养物比例见表。
表发酵配料用各种营养物比例成分数量(t)数量(kg)玉米浆(CSL)糖蜜MgSO4·7H2OKClNa2HPO4·12H2O其他(生物素等)总计22(3)配料用水初始配料时培养基含糖量不低于20%,向30%的糖液中加水量为30% 166020%1830kg(-)=(4)接种量发酵初定容3831L,种量为10%,即383L。
种子液相对密度,则383×=391kg在391kg种液中含有100%糖14kg(用30%糖液46.7kg)、玉米浆5.2kg、甘蔗糖蜜3.4kg、K2HPO40.68kg、蒸汽及水335.02kg。
(5)连续灭菌过程进入的蒸汽及补水量4023-1660-22-830-391=1120kg(6)发酵过程中加入99%液氨量1t商品淀粉产100%糖940kg,产100%谷氨酸940×60%×%×96%=533.3kg式中96%——谷氨酸提取收率一般发酵耗氨量为谷氨酸量的,即:×=160kg99%液氨在35℃相对密度为,160/=272L(7)加消泡剂量 一般1t 谷氨酸加消泡剂5kg ,则533.3×5 2.7kg 1000= 消泡剂相对密度为,=3.4L(8)发酵生化反应过程所产生的水分 1t 商品淀粉在发酵液中所产生的100%谷氨酸量940×60%×%=555.5kg生成1mol 谷氨酸产3molH 2O ;生成1mol 菌体产7 molH 2O 。
根据发酵反应式,发酵产生的水分为318555.5204kg 147⨯⨯=长菌过程产生水分,1g 菌体产酸11g ,应产生水分为555.5718×43.3kg 11147⨯= 以上合计产生水247.3kg 。
(9)发酵过程从排风带走的水分 进风25℃,相对湿度70%,水蒸气分压18mmHg (1 mmHg=);排风32℃,相对湿度100%,水蒸气分压27 mmHg 。
进罐空气的压力为大气压(表压)(1大气压=×105Pa ),排风大气压(表压),出进空气的湿含量差27100%1870%X 0.6220.6220.0150.00420.011kg /kg 1.576027100%2.57601870%X ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯出进-=-=水干空气---=通风比1:,发酵液数量5000L ,带走水分量5000××60×32×××=37kg式中 60——60min 32——发酵时间,h ——32℃时干空气密度,kg/m 3(10)发酵过程化验取样、放罐残留及其他损失 约13kg 。
(11)发酵终止时的数量 1t 商品淀粉,发酵终止时1660+901+22+830+1120+391++160++-37-13=5403.6kg(30%糖)+(补浓糖)+(营养物)+(配料水)+(灭菌水)+(种子)+(反应水)+(液氨)+(消泡剂)+(空消蒸汽)-(尾气带水)-(损失)=(终止数量) 式中 ——空消时耗用的蒸汽量发酵液相对密度,=5050L ,每日产发酵液,即=2350m 3/d 。
(12)衡算结果汇总 年产2万吨味精,日投商品淀粉(86%),配料、连续灭菌和发酵工序的物料衡算汇总见表。
表 配料、连续灭菌和发酵工序物料衡算汇总表项目1t 工业淀粉之匹配物料/kg每天进入系统的物料/(t/d )项目1t 工业淀粉之匹配物料/kg每天离开系统的物料/(t/d )30%糖液 1660 发酵液 60g/L 浓糖浆 901 尾气带水 37 玉米浆 损失 13 糖蜜 无机盐等 配料水 830灭菌进入蒸汽及补水 1120种液 391 反应水 液氨160消泡剂空消蒸汽累计谷氨酸提取车间物料衡算采用等电-离交回收工艺(按1000kg商品淀粉相对应量计算)。
3.4.1中和等电工序(1)发酵液数量5404kg;5050L。
(2)高流量为发酵液的45%,即2432kg。
(3)%硫酸用量为纯谷氨酸用量的90%,即×90%=480kg。
(4)等电液数量5404+2432=7836kg(5)谷氨酸产量①分离前Glu量100%Glu量:5050×11(W/V)=555.5kg②分离后Glu量100%Glu量:×96%=533.3kg90% Glu量:90%=592.6kg(6)加水量479kg。
(7)洗水量为90% Glu量的%,即×%≈86kg。
(8)母液(上清液)数量7836+479-+86=7808kg(9)物料衡算汇总根据以上计算,再乘以(日投商品淀粉数量),即得出每日的物料量,汇总见表。
表谷氨酸等电工序物料衡算汇总表项目1t商品淀粉及相应物料/kg 每天进入系统的物料/(t/d)项目1t商品淀粉及相应物料/kg每天离开系统的物料/(t/d)发酵液540490% Glu57高流2432母液7808水565累计840184013.4.2离交工序(1)母液调pH 用硫酸量 1t 商品淀粉相应用%硫酸480kg ,其总调pH 用酸量占66%,即480×66%=317kg(2)母液数量 7808kg 。