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1、精品毕业论文 生命科学与技术 学院 生物工程 专业 2008 级学生姓名： 毕业设计（论文）题目： 以木薯为原料的年产70000吨柠檬酸工厂工艺设计 毕业设计（论文）内容：1、收集设计相关资料，翻译与课题有关的外文文献（译文不少于3000字）；2、微生物发酵法生产70000吨柠檬酸工厂工艺设计：生产工艺的选择及论证；进行物料衡算、热量衡算、水平衡等工艺计算；设备选型与计算；主要设备结构设计计算；“三废”的处理及综合利用；3、绘制全厂总平面布置图、生产工艺流程图、车间设备布置图和主要设备装配图；4、按要求编写设计说明书。专题（子课题）题目： 年产70000吨柠檬酸工厂无菌空气制备车间工艺设计 专
2、题（子课题）内容：空气除菌流程的选择与论证，绘制无菌空气制备车间设备布置图、发酵罐装配图。毕业设计（论文）指导教师（签字）： 主 管 教 学 院 （部） 长（签字）： 年 月 日第一章 前言第一节：柠檬酸理化特性中文名称：柠檬酸 英文名称：citric acid 化学名称：2-羟基-1,2,3-三羧基丙烷 英文名称2：2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid CAS No.：77-92-9 EINECS号：201-069-1分子式：C6H8O7 分子量：192.14 外观与性状：白色结晶粉末，无臭。 熔点()：153 沸点()：(175分解) 相对密度
3、(水=1)：1.6650 闪点()：100 引燃温度()：1010(粉末) 爆炸上限%(V/V)：8.0(65)离解常数（25）：Ka1=7.410-4，Ka2=1.710-5，Ka3=4.010-7 溶解性:溶于水、乙醇、丙酮，不溶于乙醚、苯，微溶于氯仿。水溶液显酸性。 1、物理性质在室温下，柠檬酸为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末，无臭、味酸，在潮湿的空气中微有潮解性。它可以以无水合物或者一水合物的形式存在：柠檬酸从热水中结晶时，生成无水合物；在冷水中结晶则生成一水合物。加热到78 C时一水合物会分解得到无水合物。在15摄氏度时，柠檬酸也可在无水乙醇中溶解。 柠檬酸结晶形态因结晶条
4、件不同而不同，有无水柠檬酸C6H8O7也有含结晶水的柠檬酸2C6H8O7.H2O、C6H8O7.H2O或C6H8O7.2H2O。 2、化学性质从结构上讲柠檬酸是一种三羧酸类化合物，并因此而与其他羧酸有相似的物理和化学性质。加热至175 C时它会分解产生二氧化碳和水，剩余一些白色晶体。柠檬酸是一种较强的有机酸，有3个H+可以电离； 加热可以分解成多种产物，与酸、碱、甘油等发生反应。第二节：柠檬酸天然存在天然柠檬酸在自然界中分布很广，天然的柠檬酸存在于植物如柠檬、柑橘、菠萝等果实和动物的骨骼、肌肉、血液中。人工合成的柠檬酸是用砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物质发酵而制得的，可分为无水和水合物两种。纯
5、品柠檬酸为无色透明结晶或白色粉末，无臭，有一种诱人的酸味。 很多种水果和蔬菜，尤其是柑橘属的水果中都含有较多的柠檬酸，特别是柠檬和青柠它们含有大量柠檬酸，在干燥之后，含量可达8%（在果汁中的含量大约为47 g/L3）。在柑橘属水果中，柠檬酸的含量介于橙和葡萄的0.005 mol/L和柠檬和青柠的0.30 mol/L之间。这个含量随着不同的栽培种和植物的生长情况而有所变化。 第三节：主要用途柠檬酸是有机酸中第一大酸，由于物理性能、化学性能、衍生物的性能，是广泛应用于食品、医药、日化等行业最重要的有机酸。 1.用于食品工业因为柠檬酸有温和爽快的酸味，普遍用于各种饮料、汽水、葡萄酒、糖果、点心、饼干
6、、罐头果汁、乳制品等食品的制造。在所有有机酸的市场中，柠檬酸市场占有率 70%以上，到目前还没有一种可以取代柠檬酸的酸味剂。 一分子结晶水柠檬酸主要用作清凉饮料、果汁、果酱、水果糖和罐头等的酸性调味剂，也可用作食用油的抗氧化剂。同时改善食品的感官性状，增强食欲和促进体内钙、磷物质的消化吸收。无水柠檬酸大量用于固体饮料。柠檬酸的盐类如柠檬酸钙和柠檬酸铁是某些食品中需要添加钙离子和铁离子的强化剂。柠檬酸的酯类如柠檬酸三乙酯可作无毒增塑剂，制造食品包装用塑料薄膜，是饮料和食品行业的酸味剂,防腐剂。 2.用于化工、制药和纺织业柠檬酸在化学技术上可作化学分析用试剂，用作实验试剂、色谱分析试剂及生化试剂；
7、用作络合剂，掩蔽剂；用以配制缓冲溶液。采用柠檬酸或柠檬酸盐类作助洗剂，可改善洗涤产品的性能，可以迅速沉淀金属离子，防止污染物重新附着在织物上，保持洗涤必要的碱性；使污垢和灰分散和悬浮；提高表面活性剂的性能，是一种优良的鳌合剂；可用作测试建筑陶瓷瓷砖的耐酸性的试剂。 服装的甲醛污染已是很敏感的问题，柠檬酸和改性柠檬酸可制成一种无甲醛防皱整顿剂，用于纯棉织物的防皱整理。不仅防皱效果好，而且成本低。 3.用于环保柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液用于烟气脱硫。我国煤炭资源丰富，是构成能源的主要部分，然而一直缺乏有效的烟气脱硫工艺，导致大气SO2污染严重。目前，我国SO2年排放量已近4000万吨，研究有效的脱硫工
8、艺，实为当务之急。柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液由于其蒸气压低、无毒、化学性质稳定、对SO2吸收率高等原因，是极具开发价值的脱硫吸收剂。 4.用于禽畜生产在仔猪饲料中添加柠檬酸，可以提早断奶，提高饲料利用率5%10%，增加母猪产仔量。在生长育肥猪日粮中添加1%2%柠檬酸，可提高日增重，降低料肉比，提高蛋白质消化率，降低背脂厚度，改善肉质和胴体特性。柠檬酸稀土是一种新型高效饲料添加剂，适用于猪、鸡、鱼、虾、牛、羊、兔、蚕等各种动物，具有促进动物生长，改善产品品质，提高抗病能力及成活率，提高饲料转化率，缩短饲喂周期等特点。 5.用于化妆品柠檬酸属于果酸的一种，主要作用是加快角质更新，常用于乳液、乳霜、洗
9、发精、美白用品、抗老化用品、青春痘用品等。 角质的更新有助于皮肤的中黑色素的剥落，毛孔的收细，黑头的溶解等。例如碧欧泉活泉舒敏洁面摩丝，令皮肤柔软、舒适，肤色清新、纯净。 6.用于杀菌柠檬酸与80温度联合作用具有良好杀灭细菌芽孢的作用，并可有效杀灭血液透析机管路中污染的细菌芽孢。享有“西餐之王”美誉的柠檬具有很强的杀菌作用，对食品卫生很有好处，再加上柠檬的清香气味，人们历来喜欢用其制作凉菜，不仅美味爽口，也能增进食欲。 7.用于医药在凝血酶原激活物的形成及以后的凝血过程中，必须有钙离于参加。枸橼酸根离子与钙离子能形成一种难于解离的可溶性络合物，因而降低了血中钙离子浓度，使血液凝固受阻。本品在输
10、血或化验室血样抗凝时，用作体外抗凝药。 8.柠檬酸的化学加工或深加工 除了以上柠檬酸本身的用途，柠檬酸的另一个主要用途是深加工，这是一个丰富多彩的产业链。 柠檬酸是羟基酸，其分子中有四个活性基团三个羧基和一个羟基。这四个基团均可发生酯化或醇解或酰化反应，生成酯类化合物，常见的产品有柠檬酸三甲酯、柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯，乙酰柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三丁酯等；柠檬酸的羧基还可以成盐，常见的产品有柠檬酸钠、柠檬酸铵、柠檬酸钙、柠檬酸铁、柠檬酸铁铵等。 9.药用价值： (1)柠檬酸具有防止和消除皮肤色素沉着的作用。我国中医认为，柠檬性温、味苦、无毒，具有止渴生津、祛暑安胎、疏滞、健胃
11、、止痛等功能利尿，调剂血管通透性，适合浮肿虚胖的mm。吸烟者要多吃柠檬，因为他们需要的维生素C是不吸烟者的2倍。柠檬热量低，且具有很强的收缩性，因此有利于减少脂肪，是减肥良药。柠檬能防止心血管动脉硬化并减少血液粘稠度。热柠檬汁加蜂蜜对治疗支气管炎和鼻咽炎十分有效。甘地润肺、酸地消渴、开胃解酒毒、美白、润肤、降低胆固醇。冲泡剩余，可涂在面部治疗面斑，粉剌。 (2)袪痰：更鲜为人知的，是柠檬也能袪痰，且袪痰功效比橙和柑还要强。将柠檬汁加暖水和盐，饮之可将喉咙积聚的浓痰顺利咳出，十分灵验。感冒初起时，不妨用柠檬加蜜糖冲水饮，可以纾缓喉痛、减少喉咙干涸不适。 另外，每天早上在还没有进任何食物前喝一杯柠
12、檬水，不但可以加强肠胃蠕动、治疗便秘、排出体内毒素、达到美容的功效，还可以去除口腔异味，消除口臭。 柠檬片泡水喝的最直接的功效就是美容啦，每天早晨喝一杯热柠水的习惯，柠檬汁的份量以半只柠檬为宜。这会使眼睛更有神、皮肤更红润。如果在水中多加一些柠檬汁，还会起到清除体内垃圾的作用。第四节：柠檬酸行业及其科技进步概况1.总产量稳定增加，品种不断延伸，集约化程度大幅提高。据不完全统计，2002年全国柠檬酸总产量突破40万吨。 2.技术水平不断提高，消耗一降再降，生产成本压缩到新的水平，全面提升了中国柠檬酸的竞争力。 3.产品品质越来越为企业所重视，较几年前有了很大改善，中国柠檬酸产品的形象逐渐好转。安
13、徽丰原生物化学股份有限公司经过几年的培育，BBCA的品牌逐步被国际市场认可，享有很好的信誉。不少新建企业，从开工之日起，就坚持很高的质量标准和以自己独立的品牌进入市场，这是富有远见的战略决策。 4.新技术、新材料、新设备的应用有了很多新的收获。不少相关行业的成果，如酶技术、膜技术、微机技术和先进装置等越来越多地被采用。特别是提取技术的重大突破和新提取生产线的建成投产，在柠檬酸工业史上，具有划时代的意义。 5.三废治理技术日渐完善，大多数企业建设了有效的废水处理装置，正常运行并注重实效。自去年三部委92号公告发布后，更促进了业内企业对环境保护工作的高度重视。已有18家柠檬酸生产企业为省级环保部门
14、验收，被国家环保总局正式公布为达标企业。今年3月，国家环保总局、中国发酵工业协会组织有关专家对部分达标企业进行了首次调 研检查，结果基本满意，有的企业做得很好。可以说，全行业已从建立处理设施进入有效治理阶段。 6. 对于新建、扩建项目，逐渐走出盲目发展、重复建设、大起大落的误区。西部大开发以来，我们曾经十分担心，不少地方为解决粮食出路，发展出口商品，会利用政策倾斜，置生态环境于不顾，一哄而起大上柠檬酸，然而由于市场经济体系走向成熟，柠檬酸市场长期低迷，国内投资体制渐趋完善，地方政府较为理智，过去所谓的形象工程逐渐淡化，这种局面并未出现。现在虽然有一些新建、扩建工程在进行，大都经过认真的评估和论
15、证，具有很强的比较优势。 我国加入WTO后，柠檬酸工业继续发展壮大，2002年，柠檬酸出口量为26万吨，柠檬酸钠出口量为2.58万吨，出口总量比上年仍增长3%。我国柠檬酸行业开始走上了持续健康的发展道路。 第五节：柠檬酸行业亟待解决的课题1 .原料，至今仍是一个重要的课题。我们目前主要的原料是木薯和玉米。前者仍是粗料发酵，它带来了一系列固有的缺陷，如培养基营养成分的波动；大量不参与生化反应的杂质空耗能源，并给提取增加诸多负担；发酵液总糖浓度偏低，影响了发酵指数和设备利用率；发酵液滤渣价值很低，难以综合利用等等。玉米原料也只能算是半精料发酵，为了调整氮源，还要将一定比例的玉米粉直接进罐。由于要追求尽可能高的液化收率，总糖浓度也无法调高，致使我们的发酵产酸，至今停留在12%13%的水平。玉米原料的综合利用也是个大问题，我们除利用了淀粉之外，将其余部分都制成了廉价的饲料，太可惜了。所以，根据各厂实际，选用更适合的原料，提高资源利用率，是很迫切的问题。 2. 菌种，近年来进展不大。随着分子生物工程的发展，为优良菌种的选育提供了更为广阔的天地，用基因重组菌种取代，改良原有的柠檬酸、青霉素菌种已见诸报道。以基因工程手段改造传统的发酵工业，已经不是遥遥无期的事，如果我们不努
