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沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 基础恒算
第三章 基础恒算
3.1 物料恒算
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：
∑F=∑D+W[7]
式中 ：F－进入系统物料量 (kg)
D－离开系统的物料量 (kg) W－损失的物料量 (kg)
3.1.1 生产过程的总物料衡算
⑴ 生产能力的计算
本设计的要求是年产量为4万吨商品味精生产，折算为100%的MSG的量为：4×99%×80%+4×80%×20%=3.81(万吨)
全年生产日为320天，则的日产量为：40000/320 =125吨/天) 日产100% MSG的量：3.81/320＝119.06(吨/天) ⑵ 总物料衡算
本设计以淀粉为主要原料进行生产，以1000kg纯淀粉为例进行计算。 ① 1000kg纯淀粉理论上产100% MSG的量
1000×1.11×81.7%×1.272＝1153.5(kg) 其中：1.11—淀粉水解理论转化率 81.7%—糖酸理论转化率 1.272—精制理论收率
② 1000kg纯淀粉实际产100% MSG的量
1000×111%×98%×65%×94%×95%×(－0.005)×1.272=799.14 (kg) 其中：98%—淀粉糖化转化率 65%—发酵糖酸转化率 94%—谷氨酸提取率
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95%—精制收率
0.5—倒灌率 %
③ 1000kg工业淀粉(86%玉米淀粉)生产100% MSG的量
799.14×86%＝687.26(kg)
④ 淀粉单耗
ⅰ 生产1000kg100% MSG理论上消耗纯淀粉量：
1000×1000＝0.8669 (t) 1153.5ⅱ 生产1000kg100% MSG理论上消耗工业淀粉量：
0.8669×1000＝1.0080(t) 86%ⅲ 生产1000kg100% MSG消耗纯淀粉量：
1000×1000＝1.2513(t)
799.14ⅳ 生产1000kg100% MSG消耗工业淀粉的量：
1000×1000＝1.4550(t)
687.26⑤总收率：
总收率=
实际产量799.14×100％＝×100%＝69.28%
1153.5理论产量⑥淀粉利用率：
1.0080×100%=69.3% 1.4550⑦生产过程总损失： 100%－69.3%=30.7%
物料在生产过程中损失的原因[5]： ⅰ 糖化转化率未达到理论值。
ⅱ 发酵过程中部分糖消耗于生长菌体及呼吸代谢，残糖高，灭菌损失，产生其他物质。
⑧ 原料及中间品计算 ⅰ工业淀粉日用量：
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125×1.4550=181.88(t/d) ⅱ糖化液量
纯糖：181.88×99%×1.11%×86%=171.89(t/d); 折算为24%的糖液： ⅲ发酵液量：：
纯Glu量：9171.89×65%=11.73(t/d) 折算为11g/dl的发酵液：
1171.73=1015.72(m3/d) 11171.89=761.2(t/d) 0.24 1015.72×1.05=1066.5(t) 其中：1.05—为发酵液的相对密度 ⅳ 日提取Glu量：
纯Glu量： 111.73×94%=105.03(t/d)
折算为90%的Glu量：105.03/90%=116.69(t/d)
ⅴ 日排出废母液量(采等电-离回收法，以排出之废母液含为Glu0.3%计算) (111.73-105.03)/0.3%=2234.6(t/d) 〔3〕总物料衡算结果
表3 年产4万吨味精总物料衡算结果列汇总(工业原料中淀粉含量86%)
项目
工业原料 (t) 糖液(24％) (t) 谷氨酸(90％)(t) MSG(100％)(t)
排出0.3％谷氨酸废母液
每吨100%MSG的原料及中间品
1.4550 6.01 0.98 1/0 18.77
日用量 181.88 716.21 116.69 119.06 1234.6
3.1.2 制糖工序的物料衡算
⑴ 淀粉浆量及水量：
淀粉加水比例为 1:2.5，1000kg工业淀粉产淀粉浆 1000×(1＋2.5)=3500(kg)，加水量为25530kg。 ⑵ 粉浆干物质浓度：
1000?86%×100%=24.57%
3500⑶ 液化酶量：
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使用液体α—淀粉酶(占淀粉浆总量的0.25%) 3500×0.25%=8.75(kg) ⑷ CaCl2量： 3500×0.25%=8.75(kg) ⑸ 糖化酶量：
(用液体糖化酶)3500×0.25%=8.75(kg) (6) 糖化液产量：
1000?86%?1.11?98%=3898 (kg)
24%.3898=3576(L) 1.09 24%糖液的相对密度为1.09 则体积为 (7) 加珍珠岩量：
(为糖液的0.15%) 3898×0.15%=5.85 (kg) ⑻ 滤渣产量： (含水70%废珍珠岩)
5.85=19.5(kg)
1?70%⑼ 生产过程进入的蒸汽和洗水量： 3898＋19.5－3500－(8.75×3)－5.85=385.4(kg) ⑽ 衡算结果：
(年产4万吨味精)根据总物料衡算，日投入工业淀粉181.88吨。
表4 制糖工序物料衡算汇总
进入系统
项目 工业淀粉 配料水 液化酶 CaCl2 糖化酶 珍珠岩 洗水和蒸汽 累计
物料比例(kg) 日投料量(kg)
1000 2500 8.75 8.75 8.75 5.85 385.35 3917.5
18188 454700 1591.45 1591.45 1591.45 1064.4 70087.46 712503.95
项目 糖液
离开系统 物料比例(kg)
3898
日投料量(kg)
708959.15
滤渣 19.5 3544.80
累计 3917.5 712503.95
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3.1.3 连续灭菌和发酵工序的物料衡算
⑴ 发酵培养基数量： ①?? 数量为：
3898?24%=5704(L)
16.4% 1000kg工业淀粉，得到24%的糖液 kg，发酵初始糖浓度16.4g/dl，其
16.4 g/dl的糖液相对密度为1.06，糖液质量为： 5704×1.06=6046(kg) ② 配料
按放罐液体积计算：
16.4W04×=5847(L)
15.6%玉米浆：5847×0.2%(w/v)=11.7(kg) 甘蔗糖蜜： 5847×0.3%(w/v)=17.5(kg)
无机盐(P、Mg、K等) 5847×0.2%(w/v)=111.7(kg)
配料用水：配料时培养基中含糖量不低于19%，向24%的糖液中加水量为：
3898?24%－33898=1026(kg)
19%③ 灭菌过程中加入蒸汽量及补水量：
6046－3898－1026－11.7×2－17.5=1081(kg) ④ 发酵零小时数量验算：
3898＋11.7＋17.5+11.7＋1026+1081=6046(kg) 其体积为
6046=5704(L)，与以上计算一致. 1.06⑵ 接种量：
5847×1%(w/v)=58.5(L). 58.53×1.06=62(kg)
⑶ 发酵过程加液氨数量为发酵液体积的2.8%.则液氨的量为：
5847×2.8%(w/v)=164(kg)
液氨溶重为0.62kg/L，则液氨的体积为：164/0.62=265（L）
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