1、- 1 -年产 10 万吨味精设计一.文献综述1.1 味精的性质 1味精是谷氨酸的一种钠盐，为有鲜味的物质，学名叫谷氨酸钠，亦称味素。化学名 -氨基戊二酸一钠，是一种由钠离子与谷氨酸根离子形成的盐，是一种无嗅无色的晶体，对光和热稳定，无吸湿性，在 232时解体熔化。其中谷氨酸是一种氨基酸，而钠是一种金属元素。生活中常用的调味料味精的主要成分就是谷氨酸钠。摩尔质量 169.111gmol-1 ，白色或近白色结晶性粉末 ， 熔点 225 ，易溶于水，谷氨酸钠的水溶性很好，在 100 毫升水中可以溶解 74 克谷氨酸钠。微溶于乙醇。1.2 味精的作用与功能 2味精是一种增鲜味的调料，炒菜、做馅、拌凉
2、菜、做汤等都可使用。一般用量为 0.2%0.5%。也可用作生化试剂。中国菜里用的最多，也可用于汤和调味汁。味精对人体没有直接的营养价值，但它能增加食品的鲜味，引起人们食欲，有助于提高人体对食物的消化率。另外,味精中的主要成分谷氨酸钠还具有治疗慢性肝炎、肝昏迷、神经衰弱、癫痫病、胃酸缺乏等病的作用。味精虽能提鲜，但如使用方法不当，就会产生相反的效果，会对人体有害。它在消化过程中能分解出谷氨酸，后者在脑组织中经酶催化，可转变成一种抑制性神经递质。当味精摄入过多时，这种抑制性神经递质就会使人体中各种神经功能处于抑制状态，从而出现眩晕、头痛、嗜睡、肌肉痉挛等一系列症状；有人还会出现焦躁、心慌意乱；部分
3、体质较敏感的人甚至会觉得骨头酸痛、肌肉无力。长期过量食用味精可能导致视网膜变薄、视力下降，甚至失明。另外，- 2 -过多的抑制性神经递质还会抑制人体的下丘脑分泌促甲状腺释放激素，妨碍骨骼发育，对儿童的影响尤为显著。1.3 味精行业发展史 31.3.1 味精的发现 尽管味精广泛存在于日常食品中，但谷氨酸以及其它胺基酸对于增强食物鲜味的作用，在 20 世纪早期，才被人们科学地认识到 。1907 年 ，日本东京帝国大学的研究员池田菊苗发现了一种，昆布（海带）汤蒸发后留下的棕色晶体，即谷氨酸。这些晶体，尝起来有一种难以描述但很不错的味道。这种味道，池田在许多食物中都能找到踪迹，尤其是在海带中。池田教授
4、将这种味道称为“鲜味” 。继而，他为大规模生产谷氨酸晶体的方法申请了专利。1.3.2 世界味精的发展第一阶段：1866 年德国人 HRitthasen(里德豪森)博士从面筋中分离到氨基酸 ，他们 称谷氨酸 ，根据 原料定名 2 东北电力大学生物工程课程设计为麸酸或谷氨酸（因为面筋是从小麦里提取出来的） 。1908 年日本东京大学池田菊苗 试验，从海带中分离到 L谷氨酸结晶体，这个结晶体和从蛋白质水解得到的 L谷氨酸是同样的物质，而且都是有鲜味的。第二阶段：以面筋或大豆粕为原料通过用酸水解的方 法生产味精，在1965 年以前是用这种方法生产的。这个方法消耗大，成本高，劳动强度大，对设备要求高，需
5、耐酸设备。第三阶段：随着科学的进步及生物技术的发展，使味精生产发生了革命性的变化。1965 年以后我国味精厂都自采用以粮食为原料（玉米淀粉 、大米、小麦 淀粉、甘薯淀粉）通过微生物发酵、提取、精制而得到符合国家标准的谷氨酸钠，为市场上增加了一种安全又富有营养的调味品，用了它以后使菜肴更加鲜美可口。1.3.3 我国味精工业发展史- 3 -1925 年，吴蕴初将自己的生产工艺公开，以做好向欧美行销的 准备。19261927 年吴蕴初还将“佛手牌”味精的配方、生产技术等，向美、法等化学工业发达国家申请专利，并获批准。这也是中国历史上，中国的化学产品第一次在国外申请专利 。1926 年，佛手牌味精获得
6、美国费城世界博览会金奖。1930 年，1933 年，吴蕴初的味精继续在世界博览会上连续获得奖项，佛手牌味精打入了欧洲等海外市场。日本“味之素”在 东南亚的市场也被中国产品取代。按照北洋政府的专利法，吴蕴初的味精专利可以享有 5 年的专利保护。1926 年，吴蕴初宣布，放弃味精的国内的专利，希望全国各地大量仿造生产。此后，国内各地先后出现了 十几个味精品牌 ，国货味精市场极大繁荣，日本 3 东北电力大学生物工程课程设计的“味之素”除了在日本关东军占领的我国东北地区外，在中国的其他地区再也难见踪影。1926 年佛手牌味精参加在西班牙举办的国际博览会上，获得金奖。1930年， “佛手”味精赴比利时列
7、日产业科学世界博览会，又获大奖。1933 年，美国芝加哥世博会，主题为“一个世界进步” 。吴蕴初紧扣主题制作了“百年中国调味品也之进步”的宣传手册，以及红木的展示台。由于产品品质优异，加上宣传到位， “佛手”味精再获大奖。 之 后 ， 味 之 素 公 司 成 立 ， 致 力 于 味 精 的 生产 与 产 品 在 日 本 市 场 的 销 售 。 味 之 素 意 味 着 味 觉 的 元 素 。 1947 年 ，味 精 登 陆 美 国 市 场 ， 命 名 为 :Accent flavor enhancer。 现 代 的 味 精 商 业 化 生 产 是 通 过 淀 粉 ， 甜 菜 ， 甘 蔗 培 养
8、基 发 酵 生 产 的 。2001 年 ， 味 精 的 销 售 量 达 到 大 约 有 150 万 吨 ， 比 上 年 增 长 了 4%。 在 欧 美 国家 老 一 套 的 看 法 中 ， 味 精 总 是 与 中 餐 馆 的 食 物 联 系 到 一 起 。 而 事 实 上 ， 现 在在 美 国 销 售 的 许 多 种 普 通 食 品 中 都 能 找 到 味 精 的 踪 迹 ： 大 多 数 美 国 产 罐 装汤 ， 如 美 国 汤 品 生 产 商 金 宝 汤 公 司 的 汤 类 产 品 （ 部 分 低 钠 产 品 除 外 ） ,大多 数 美 国 产 肉 鸡 肉 牛 产 品 ， 如 史 云 生 （
9、 部 分 低 钠 产 品 除 外 ） ,大 多 数 美 国产 薯 条 产 品 ， 其 它 的 许 多 零 食 产 品 ， 众 多 的 冷 冻 食 物 ， 快 餐 产 品 ， 如 各 种调 味 品 。二味精生产工艺概述 4- 4 -2.1 味精的加工工艺发展其实味精的历史不长，从发现至今还不到百年，和源远流长的油、盐、酱、醋、酒等调味品相比，味精只能算是个蹒跚学步的幼儿。 味精早期生产是利用蛋白质水解法制取。将面粉制成含蛋白质较多的面筋，或用豆饼加盐酸溶液加热，使蛋白质完全水解生成含谷氨酸的溶液，再浓缩使之结晶。 五十年代起人们采用糖和氮肥（硫铵、氨水、尿素等）为原料，利用细菌发酵法制谷氨酸。该
10、法卫生又经济, 每百斤糖可制谷氦酸五十多斤，因而迅速推广成为目前生产味精的主要方法。2.2 味精生产全过程可划分为糖化、发酵、提取谷氨酸晶体、精制得谷氨酸钠晶体四个工艺阶段:2.2.1调浆糖化工艺淀粉、水 调浆（加 Na2CO3和淀粉酶） 喷射液化 保温灭菌 过滤 层流罐 贮罐 冷却 糖化2.2.2发酵提取谷氨酸晶体工艺冷却 发酵罐发酵 冷却 等电点中和 谷氨酸晶体 加水溶解 二次中和 得谷氨酸钠溶液 2.2.3精制得谷氨酸钠晶体工艺活性炭脱色 过滤 离子交换脱金属离子 浓缩 蒸发结晶 分离出湿味精 干燥 得晶体味精 筛选 分装三总物料衡算年产 10 万吨（99%占 80%，80%占 20%）
11、 ，原料为 24%葡萄糖液，产酸率为- 5 -10.2g/dl，糖酸转化率 54%，谷氨酸提取率 93%，谷氨酸钠收率 94%，发酵周期40-44h。3.1 生产过程的总物料衡算3.1.1 生产能力此次设计的味精精制车间工艺设计的生产能力为年产量 10 万吨，99%规格的味精占 80%，即 80000（t/d） ；80%的味精占 20%，即 20000（t/d） 。（1）折算为 100%味精为：80000*99%+20000*80%=95200（t/d）（2）全年生产日为 320 天，则日产商品味精：100000/320=312.5（t/d）（3）日产 100%MSG 的量：95200/320
12、=297.5（t/d）3.1.2 总物料衡算本设计以 24%葡萄糖液为原料，以 1000kg 葡萄糖液为例计算。（1）1000kg 葡萄糖理论产 100%MSG 的含量：1000*81.7%*1.272=1039.22（kg）式中：81.7%糖酸理论转化率；1.272精制理论收率。（2）依照本设计的生产指标，1000kg24%葡萄糖液实际产 100%MSG：1000*93%*54%*94%*1.272*24%=144.11（kg）式中：54%发酵时糖酸转化率；93%谷氨酸提取率；94%谷氨酸钠收率。（3）生产味精时葡萄糖单耗1t100%MSG 消耗葡萄糖量：1000/144.11=6.94(t
13、)24%葡萄糖液的密度为 1.09kg/L，则实际消耗 24%葡萄糖液体积：6.94/1.09=6.37（m 3）3.1.3 生产过程中所用的工业原料及中间品计算- 6 -（1）葡萄糖液用量297.5*6.49=2064.65t/d）100%葡萄糖量：297.5*6.94*24%=495.45（t/d）（2）发酵液量495.45*54%=267.55（t/d）折算为 10.2g/dl 的发酵液为：267.55/10.2%=2623.00（m 3） ，2623.00*1.05=2754.15（t） （1.05 为发酵液的相对密度）（3）提取谷氨酸的量纯谷氨酸量：267.55*93%=248.82
14、（t/d）折算为 90%的谷氨酸量为：248.82/90%=276.47（t/d）（4）谷氨酸废母液量（采等点离回收法，以排出之废母液含谷氨酸 0.3g/dl 计算）（267.55-248.82）/0.3% =6243.33（m 3）3.1.4 总物料衡算结果表表 3-1 年产 10万吨味精总物料衡算结果列汇总原料项目 24%葡萄糖液原料 日投料量糖液（24%）t 6.94 2064.65谷氨酸（90%）t 0.93 276.47MSG（100%）t 1.00 297.50.3%谷氨酸废母液（m 3） 20.99 6243.333.2 连续灭菌和发酵工序的物料衡算3.2.1 发酵培养基（1）1
15、000kg 24%葡萄糖液，得到 24%的糖化液 1895.08kg。发酵初始糖浓度16.4g/dl ，其数量为： 1895.08*24%/16.4%=2773.28 (L)16.4g/dl 的糖相对密度为 1.06，所以 2773.28*1.06=2939.68 (kg)- 7 -（2）发酵培养基的配料要求按放罐发酵液的体积计算：2773.28*16.4%*54%/10.2%=2407.86（L）玉米浆：2407.86*0.2%=4.82 (kg)甘蔗糖蜜：2407.86*0.3%=7.22 (kg)无机盐（P，Mg，K 等）：2407.86*0.2%=4.82(kg)配料用水：向 24%的
16、糖液中加水量为（配料时培养基的含糖量不低于 19%）：1895.08*24%/19%-1895.08=498.71 (kg)（3）灭菌过程中加入蒸汽量及补水量2939.68-1895.08-498.71-4.82*2-7.22=529.03 (kg)（4）发酵零小时数量验算：1895.08+7.22+4.82*2+498.71+529.03=2939.68(kg)其体积为：2939.68/1.06=2773.28（L）与以上结果计算一致。3.2.2 接种量接种量为发酵液体积的 1%，则为：2773.28*1%=27.73（L）2773.28*1.06=29.38 (kg)3.2.3 发液氨的量
17、发酵过程加液氨数量，为发酵液体积的 2.8%，则液氨的量为：2773.28*2.8%=77.65 (kg)液氨比重为 0.62kg/L，则液氨的体积为：77.65/0.62=125.24 (L)3.2.4 消泡剂的量加消泡剂量为发酵液的 0.05%，则为：2773.28*0.05%=1.39 (kg)消泡剂的相对密度为 0.8，其体积为：1.39/0.8=1.73 (L)3.2.5 发酵过程从排风带走的水分- 8 -进风 25 相对湿度为 70% ，水蒸汽分压 18mmHg ,排风 32，相对湿度为100%，水蒸汽分压 27mmHg。进罐空气的压力为 1.5 大气压（表压） ，排风 0.5大气
18、压(表压)。进出空气的湿含量差为：X 出 -X 进 = 701865.2%.0%127605.120 =0.0149-0.0042=0.01 (kg 水/kg 干空气)通风比: 1：0.2， 则带走水量：2773.28*0.2*60*36*1.157*0.001*0.01=12.32 (kg)式中：1.15732时干空气密度(kg/m3)过程分析：放残留及其他损失 52kg3.2.6 发酵终止时的数量2939.68+29.38+77.65+1.39-12.32- 52=2983.78（kg）3.2.7 年产 10 万吨商品味精厂得连续灭菌和发酵工序的物料衡算表 3-2 连续灭菌和发酵工序的物料
19、衡算进入系统 离开系统项目 1t24%葡萄糖液之匹配物料（kg）t/d 项目 1t24%葡萄糖液之匹配物料（kg）t/d24%糖液 1895.08 2064.65 发酵液 2983.78 3250.75玉米浆 4.82 5.25 空气带走水量12.32 13.42甘蔗糖蜜 7.22 7.87 过程分析放罐残留及其他损失52 56.65无机盐 4.82 5.25配料水 498.71 543.33- 9 -灭菌过程进汽水529.03 576.36接种量 29.38 32.01液氨 77.65 84.60消泡剂 1.39 1.51累计 3047.1 3048.1 累计 3047.1 3048.13.
20、3 谷氨酸提取工序的物料衡算3.3.1 按 1000 kg24%葡萄糖液计算发酵液的体积为 2773.28L，总质量为 2983.78kg3.3.2 消耗硫酸质量用 98%硫酸来调节 pH，用量为发酵液的 3.6%（W/V） ，质量为：2773.28*3.6%=99.84（kg）98%硫酸的相对密度为 1.84，故其体积为：99.84/1.84=54.26（L）3.3.3 谷氨酸的产量（1）分离前，发酵液中 100%谷氨酸量：2773.28*10.2%（W/V）=282.87 (kg)（2）分离后谷氨酸量：100%纯谷氨酸量: 282.87*93%=263.07(kg)90%谷氨酸: 263.
21、07/90%=292.30 (kg)式中：93%谷氨酸提取率3.3.4 母液含谷氨酸 0.3g/dl ，则母液的体积为：（282.87-263.07）/0.3%=6600（L） ，因其基本是水，故母液质量近似为6600kg- 10 -3.3.5 谷氨酸分离洗水量292.30*20%=58.46（L） ，顾分离洗水量为 58.46kg3.3.6 母液回收过程中用水以及酸碱等数量6600+292.30-2983.78-99.84-58.46=3750.22（kg） ，因其基本是水，故可看成用水量为 3750.22L3.3.7 物料衡算结果根据以上计算，再乘以 2064.65（日投 24%葡萄糖量）
22、即得出每日之物料量，汇总列入表中表 3-3 谷氨酸提取工序物料衡算汇总表进入系统 离开系统项目 1t24%葡萄糖液之匹配物料(kg) t/d 项目 1t24%葡萄糖液之匹配物料(kg) t/d发酵液 2983.78 6160.46 90%谷氨酸 292.30 603.50硫酸 99.84 206.13 母液 6600 13626.69分离用洗水 58.46 120.70回收加水等 3750.22 7742.89累计 6892.3 6892.3 累计 6892.3 6892.33.4 精制工序物料衡算3.4.1 提取出来谷氨酸的数量100%谷氨酸：263.07 kg， 90%谷氨酸：292.30
23、kg3.4.2 利用 Na2CO3进行中和- 11 -所用量：292.30*36.6%=106.98 （kg）3.4.3 加活性炭量292.30*0.3%=0.88(kg)3.4.4 中和液数量263.07*1.272/40%=836.56（L）836.56*1.16=970.41 (L)式中：1.16含 40%（W/V）MSG 溶液的相对密度（20）3.4.5 中和加水量970.41-292.30-0.88-106.98=570.25 (kg)3.4.6 产 100%谷氨酸钠量（精制收率为 94%）263.07*1.272*94%=314.55（kg）3.4.7 产母液量母液平均含谷氨酸钠量
24、 25%（W/V） ，则263.07*1.272*（1-0.94）/25%=80.31（L）母液的相对密度为 1.11，则其质量为：80.31*1.11=89.143.4.8 废湿活性炭数量（湿炭含水 75%）0.88/（1-0.75）=3.52（kg）3.4.9MSG 分离调水洗水量314.55*5%=15.73（kg）3.4.10 中和脱色液在结晶蒸发过程中蒸发出的水量970.41+15.73-314.55-89.14-3.52=578.93（kg）- 12 -3.4.11 物料衡算汇总 年产 10 万吨商品味精日投 24%葡萄糖 2064.65 吨，精制工序的物料衡算汇总表 3-4 精制
25、工序物料衡算汇总表进入系统 离开系统项目 1t24%葡萄糖液及匹配物料（kg）t /d 项目 1t24%葡萄糖液及匹配物料（kg）t /d90%Glu 292.30 603.50 100%MSG 314.55 649.44Na2CO3 106.98 220.88 母液 89.14 180.04活性炭 0.88 1.82 废炭 3.52 7.28中和加水 570.25 1177.37 蒸发水量 578.93 1195.29分离洗水 15.73 32.48累计 986.14 986.14 累计 986.14 986.14四生产加工流程图（见图）- 13 -参考文献1 http:/ 梅淑君，李继泽，浅析味精行业的现状及前景J，发酵通讯科技，1997,12（1）：15-18。3 高淑芹，味精的实用价值与生产加工J，安徽农学通报，2004,10（2）：78-79。4 http:/ 14 -
