第一章 物料衡算

1.1 年产 12500吨味精的发酵罐设计

1. L-Glu 化学名称为L型谷氨酸，分子式为C5H9O4N，相对分子质量为147.13 MSG 一水谷氨酸钠，相对分子质量为188.13

2、设计所需技术参数

生产周期＜48 h，每年生产日为300 天，年产MSG的量：12500 吨(含10000吨 98%MSG，2500 吨81%MSG)

第一部分 物料衡算 1. 总物料衡算

年产12500吨MSG，折算为100%MSG（纯度98%占75%，纯度81%占25%）后得年产和日产量为：

年产量：10000×98%+2500×81%=11825吨 日产量：11825/300=39.42吨

⑴．葡萄糖生成谷氨酸的总反应式：

2C6H12O6+(H2N)2CO+3O2----2C5H9O4N+3CO2+5H2O 180 147.13 谷氨酸对糖的理论转化率： 147.13/180=81.74%

MSG对谷氨酸的产率： （146.13+24+18）/147.13=1.28 ⑵．淀粉水解为葡萄糖的总反应式为：

（C6H10O5)n+nH2O-----nC6H12O6

葡萄糖对淀粉的理论转化率为：180/162=1.11 氨基酸的总收率为：（98%×50%×80%×90%）/81.74%=43.16% 以1t淀粉为基准，进行物料衡算：

1t纯淀粉理论上能产生100%MSG的量为： 1000×1.11×81.74%×1.28=1162.41 kg 1t纯淀粉实际上能生产100%MSG的量为：

1000×98P??%×1.28=451.59 kg

1t工业淀粉（含86%玉米淀粉）实际上能生产100%MSG的量为：

1000×98%×50%×80%×90%×86%×1.28=388.37 kg 因此，相对于1t纯MSG的淀粉消耗量为：

1000/（98%×50%×80%×90%×86%×1.28）=2574.92 kg 生产1t 100%MSG理论上消耗纯淀粉的量为：

1000/（1.28×81.74%×1.11）=861.06 kg 生产1t 100%MSG实际上消耗纯淀粉的量为：

1000/（1.28×98%×50%×80%×90%）=2214.43 kg 生产1t 100%MSG理论上消耗工业淀粉的量为：

861.06/86%=1001.23 kg

生产1t 100%MSG实际上消耗工业淀粉的量为：

2214.43/86%=2574.92 kg

淀粉利用率：

1001.23/2574.92=38.88% 各单元操作的总量为： ⑴．工业淀粉日耗量：

11825/（1.28×90%×50%×80%×98%×86%×300）=101.49t ⑵每日淀粉转化为糖的总量：

101.49×86%×98%=85.54 t 若终糖液浓度为24%（密度1.09），总糖液量的体积为： 85.54/（24%×1.09）=326.99m3

⑶.由工艺指标产酸率8.0g/100mL，则发酵液量的体积为： 85.54×50%/0.08=534.63 m3

若发酵液密度为1.05，发酵液的总量为： 85.54/(16.4%×1.05)=496.75 m3

⑷.经等点点沉淀和离子交换后，一般母液含谷氨酸1-3%的量，取1g/100mL，剩余谷氨酸母液的量为：

11825/1.28=9238.28kg

（300×85.54×50%-9238.28）/0.01=580449 m3 汇总如下：

年产12500吨味精工厂生产工艺物料衡算总表： 项目 原料淀粉t 24%糖液量t 90%的谷氨酸量t 100%MSG量t 排出含0.7%Glu的废液量t 以玉米淀粉为例 生产10000吨100%MSG t/d

2.各单元操作物料衡算：

A.双酶法制糖工段的物料衡算。

双酶法制糖液化过程中加入纯碱调节pH，加入氯化钙稳定酶的活性，糖化过程中加入草酸调节pH，下面根据缓冲液体系达到糖化pH来计算所需的纯碱、草酸、氯化钙的量： （1）.100g淀粉制得的糖为： 终24%糖液的体积为：

100g干淀粉中和至pH=7.0时需0.1mol/L的NaOH 15.7mL。

加入糖化酶0.017%（对淀粉浆的w/w），加入液化酶0.043%（对淀粉浆的w/w），加入氯化钙0.043%（对淀粉浆的w/w），珍珠岩0.15%（对淀粉浆的w/w）。

制糖工艺物料衡算表：

进入糖化过程的物料 项目 工业淀粉 配料水 液化酶 氯化钙 离开糖化过程的物料 项目 糖化酶 糖化液 珍珠岩 滤渣 物料比例kg 日投料量kg 物料比例日投料量 kg kg

B.连续灭菌过程及发酵工段物料衡算： （1）.蒸汽带入的冷凝水量：

（2）.长菌过程中水量的增加：

糖的消耗用于呼吸的约占20%（其中50%用于菌体合成），用于发酵的约占80%。 长菌过程：4C6H12O6+(H2N)2CO→2C8H18O4N+9CO2+3H2O

3?18?25662?20%?50%?192.465t

4?180

呼吸代谢：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O

6?18?25662?20%?50%?1539.72t 180 .产酸过程中水量增加：

产酸：2C6H12O6+(H2N)2CO+3O2→2C5H9O4N+3CO2+5H2O

5?18?25662?80%?5132.4.40t

2?180 .空气带走的冷凝水：

设定发酵过程空气进口的温度为25℃，相对湿度Ψ=70%，水蒸气分压为2399.796Pa；出口温度为32℃，相对湿度Ψ=70%，水蒸气分压为3599.694Pa。空气进罐的压力为1.5atm（表压），出罐压力为0.5atm（表压）。这是空气出口与进口的湿含量差为：

（

3599.6942399.796-）?0.622=0.03761t 550.5?1.013?10-3599.6941.5?1.013?10-2399.796（5）.加入的尿素量（年需量）： 长菌过程：

60?25662?20%?50%?213.85t

4?18060?25662?80%?3421.6t 产酸过程：

2?180每年的尿素总需求量为：213.85+3421.6=3635.45t （6）.取样等损失的量：