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谷氨酸鈉俗稱味精，是 上應(yīng)用范圍較廣、產(chǎn)銷量較大的一種氨基酸。味精的主要作用是增加食品的鮮味，在中國(guó)菜里用的較多。

隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展和對(duì)味精需求量的不斷增加，中國(guó)成為味精的 大生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。然而高產(chǎn)出的同時(shí)，高物耗高濃度廢水排放使味精行業(yè)被列為高污染行業(yè)。從味精的生產(chǎn)工藝看出主要污染物的產(chǎn)生是谷氨酸的提取階段，谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)離心機(jī)分離后產(chǎn)生大量高濃度有機(jī)物廢水。它不僅制約了谷氨酸的提取率、質(zhì)量、生產(chǎn)成本，而且很大程度上束縛著整個(gè)產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展，如果能結(jié)合關(guān)鍵工藝的改變，改進(jìn)離心機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)特性，提高分離效率，降低能耗，減少污染物排放，將對(duì)整個(gè)工藝的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)積極的作用。

1 谷氨酸的提取工藝的發(fā)展變化

我國(guó)味精企業(yè)谷氨酸提取經(jīng)歷了很多種工藝，主要經(jīng)歷了傳統(tǒng)的等電離交法，發(fā)展到濃縮高溫連續(xù)等電提取工藝，再到改進(jìn)后的新清潔工藝的發(fā)展過(guò)程。

1.1 傳統(tǒng)的等電離交工藝流程

發(fā)酵液經(jīng)過(guò)冷凍等電后進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行分離，分離后得到谷氨酸和等電母液，谷氨酸經(jīng)過(guò)中和進(jìn)入下一道味精精制提取，等電母液進(jìn)入離子交換吸附，再洗脫后回等電結(jié)晶。

傳統(tǒng)等電離交工藝的優(yōu)點(diǎn)是提取率較高，可以達(dá)到94%～95%。但是存在輔料消耗大，廢水多等缺點(diǎn)。我們將LW450型離心機(jī)應(yīng)用在這種工藝的發(fā)酵提取工段，這是離心機(jī)開始在味精行業(yè)的應(yīng)用。與過(guò)濾機(jī)等其他設(shè)備相比，離心機(jī)具有許多優(yōu)點(diǎn)：

（1）設(shè)備工藝連續(xù)性好，可以24h不間斷運(yùn)行，其他設(shè)備是間斷進(jìn)料、出料。

（2）生產(chǎn)能力大，產(chǎn)能比其他設(shè)備大幾倍。

（3）勞動(dòng)強(qiáng)度小，操作人員少，在分離過(guò)程中，十幾臺(tái)離心機(jī)只需要1～2名操作人員。

（4）操作簡(jiǎn)便，無(wú)需高強(qiáng)度體力操作。

（5）設(shè)備運(yùn)行可靠，故障少，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)便。

1.2 濃縮等電變晶工藝流程

河南周口味之素公司引進(jìn)了濃縮高溫連續(xù)等電加轉(zhuǎn)晶（簡(jiǎn)稱濃縮等電變晶工藝），為國(guó)內(nèi)濃縮連續(xù)等電技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。濃縮連續(xù)等電工藝中在一級(jí)分離和二級(jí)分離工序中都采用離心機(jī)，此工藝對(duì)離心機(jī)來(lái)說(shuō)，問題是谷氨酸發(fā)酵液的固液比更高，物料濃度達(dá)到20%～25%。

LWD430B型離心機(jī)具有以下特點(diǎn)：

（1）采用調(diào)速電機(jī)加電渦流控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和差轉(zhuǎn)速可調(diào)。

（2）采用硬質(zhì)合金耐磨技術(shù)，解決出渣口和螺旋推料器的不耐磨損情況。

（3）采用承載能力更大的行星齒輪差速技術(shù)。

（4）采用更節(jié)能的轉(zhuǎn)鼓和輸送扭矩更大的螺旋輸送器技術(shù)。

（5）提高控制系統(tǒng)性能。

采用這些技術(shù)的離心機(jī)物料適用性更好，并 在周口味之素公司成功運(yùn)用，使離心機(jī)在味精行業(yè)應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大，被國(guó)內(nèi)更多的味精廠使用和推廣。

1.3 新清潔工藝的優(yōu)勢(shì)及創(chuàng)新點(diǎn)

新清潔工藝低消耗，低污染（尤其水量消耗大大的降低，是原工藝用水量的10%左右，同時(shí)也降低了能耗）；降低料液粘度，不易精罐，利于谷氨酸結(jié)晶；提高了谷氨酸純度；提高了味精的質(zhì)量；為提高精制收率奠定基礎(chǔ)；能有效提高設(shè)備利用率（設(shè)備只有老工藝的1/3）；降低精制生辰成本；料液中焦谷氨酸回收率高（≥98%）。

2 臥螺離心機(jī)隨著谷氨酸提取工藝的進(jìn)步而不斷創(chuàng)新

2.1 臥螺離心機(jī)的組成及工作原理

臥螺離心機(jī)是臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的簡(jiǎn)稱，是利用離心力的作用分離有一定密度差的液體與固體顆?；蛞后w與液體的混合物。利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點(diǎn)，有些沉降離心機(jī)還可以對(duì)固體顆粒按密度或粒度進(jìn)行分級(jí)。離心機(jī)大量應(yīng)用于市政、化工、食品、發(fā)酵、制藥、選礦等固液分離領(lǐng)域。

2.1.1 臥螺離心機(jī)的組成

臥螺離心機(jī)主要由主、副驅(qū)動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)鼓部件、螺旋部件、軸承座、差速器等主要部件以及電器控制系統(tǒng)組成。

2.1.2 臥螺離心機(jī)的工作原理

離心機(jī)的工作原理是根據(jù)離心力的作用，將具有不同比重互不相溶的物體分開。谷氨酸發(fā)酵液由進(jìn)料管進(jìn)入離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力的作用下，將存在比重差固液兩相分層，比重較大的固體顆粒沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上被螺旋推料器不斷推出至轉(zhuǎn)鼓的出渣口，較輕的液相轉(zhuǎn)鼓的溢流口流出，螺旋推料器與轉(zhuǎn)鼓之間的轉(zhuǎn)速差通過(guò)差速器來(lái)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速差的大小通過(guò)副電機(jī)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，就完成了離心機(jī)對(duì)谷氨酸發(fā)酵液的連續(xù)分離過(guò)程。

2.2 新舊工藝下的離心機(jī)應(yīng)用

新清潔工藝與傳統(tǒng)工藝的差別，對(duì)離心機(jī)應(yīng)用來(lái)說(shuō)區(qū)別是谷氨酸發(fā)酵液固液比非常高，傳統(tǒng)工藝中發(fā)酵液的固液質(zhì)量比約為≤10%，而新工藝中發(fā)酵液固液比提高20%～25%，達(dá)到30%～40%，尤其是二次分離液的固含量高達(dá)50%，這樣對(duì)離心機(jī)的分離性能要求越來(lái)越高，具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

（1）需要更大推料扭矩的差速器，否則對(duì)離心機(jī)設(shè)備會(huì)造成損壞。

（2）對(duì)離心機(jī)的控制系統(tǒng)提出了較高的要求，能夠精準(zhǔn)采集扭矩信號(hào)并穩(wěn)定控制扭矩，才能保證離心機(jī)的正常運(yùn)行。

（3）進(jìn)料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要合理，盡量減小進(jìn)料濃度的波動(dòng)。

（4）提高離心機(jī)的處理能力，提高設(shè)備的利用率。

3 高效離心機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

高效離心機(jī)是應(yīng)用于味精發(fā)酵液分離的機(jī)型，針對(duì)物料的特性，離心機(jī)設(shè)計(jì)考慮有大長(zhǎng)徑比、大錐角、高轉(zhuǎn)速、耐磨性能好、使用運(yùn)行性能高等特點(diǎn)。

（1）大長(zhǎng)徑比設(shè)計(jì)：大的長(zhǎng)徑比可以增加離心機(jī)的有效沉降區(qū)域，延長(zhǎng)物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間，提高固形物的去除率，使分離后的清液更清。清液不溶物含量可以做到≤2%（一般在3%左右），更易于后道工序的處理，減輕廢水處理和環(huán)保壓力；高效離心機(jī)的長(zhǎng)徑比大于4，增加了有效沉降面積，也就是增大了處理量，處理量可以由5～6m3/h提高至8～10m3/h，處理能力更大，分離性能更優(yōu)。

（2）大錐角選型設(shè)計(jì)：相對(duì)于以往的機(jī)型，針對(duì)谷氨酸發(fā)酵液選用大錐角結(jié)構(gòu)，半錐角大于10°，這種機(jī)型的特點(diǎn)是液層深度較深，相同長(zhǎng)徑比的機(jī)型物料澄清段較長(zhǎng)，液相較清；錐角大，擠壓力大，使渣相更干，這樣可以保證兩相的分離效果都有所提高，從而得到更滿意的分離性能。

（3）高轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)：離心機(jī)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速大于3500r/min，分離因數(shù)＞3200，經(jīng)對(duì)離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓、螺旋、機(jī)架等主要部件做了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使設(shè)備可以達(dá)到更高的性能。發(fā)酵液分離后，渣相的含水率可以達(dá)到20%以下。

（4）高耐磨要求：高濃度物料，高轉(zhuǎn)速對(duì)離心機(jī)的耐磨要求更嚴(yán)峻。旋轉(zhuǎn)部件采用渦流式結(jié)構(gòu)，加速物料快速進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在與物料接觸的關(guān)鍵部位，使用高硬度的材料，結(jié)合流線型耐磨結(jié)構(gòu)，減少物料的擾動(dòng)；在物料出口處采用增加可更換耐磨保護(hù)結(jié)構(gòu)工藝，增加關(guān)鍵部位的耐磨性，增加了螺旋體的使用壽命。

應(yīng)用于各種工藝的機(jī)型及參數(shù)見下表：

由上表可知，濃縮工藝的耗水量是等電工藝的20%～30%，新節(jié)能工藝的耗水量是工藝的8%～12%，大大節(jié)約水資源，同時(shí)減少?gòu)U水處理量，提升企業(yè)效益，減輕環(huán)保壓力。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著味精工藝的不斷改進(jìn)，要適應(yīng)未來(lái)工藝發(fā)展的要求，離心機(jī)需要向著高效率低能耗、節(jié)能、環(huán)保的方向開發(fā)創(chuàng)新，同時(shí)向大型化大產(chǎn)能機(jī)型不斷發(fā)展。