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1、柠檬酸发酵车间工厂设计- 1 -目录1 前言31.1 柠檬酸的性质和用途31.2 柠檬酸的来源和发展情况32 生产工艺42.1 生产方法42.2 工艺流程42.3 操作工艺52.3.1 原料的处理52.3.2 发酵工序52.3.3 醪液处理工序62.3.4 提取工序62.3.5 精制工序63 工艺计算柠檬酸发酵车间工厂设计- 2 -73.1 物料衡算73.1.1 工艺技术指标及基础数据73.1.2 原料消耗计算73.1.3 发酵醪量的计算73.1.4 接种量的计算83.1.5 液化醪量的计算83.1.6 成品柠檬酸83.1.7 年产 5 万吨一水柠檬酸总物料衡算83.2 热量衡算93.2.1
2、液化热平衡计算93.2.2 发酵过程中蒸汽耗量的计算93.2.3 发酵过程中冷却水耗量的计算113.2.4 发酵过程中无菌空气耗量的计算114 设备选型124.1 主要设备的选型124.1.1 发酵罐的选柠檬酸发酵车间工厂设计- 3 -型124.1.1.1 发酵罐容积和台数的确定124.1.1.2 发酵罐主要尺寸计算124.1.1.3 发酵罐冷却面积计算134.1.1.4 发酵罐搅拌器的计算134.1.2 种子罐的选型144.1.2.1 种子罐容积和台数的确定144.1.2.2 种子罐主要尺寸计算144.1.2.3 种子罐型号的确定154.2 辅助设备选型154.2.1 调浆桶的选型154.2
3、.2 喷射加热器的选型154.2.3 其它辅助设备165 全厂车间布置概况175.1 厂址选择175.1.1 厂址选择的一般性原则175.1.2 本设计的厂址选择柠檬酸发酵车间工厂设计- 4 -185.2 车间布置185.2.1 车间布置的基本原则和要求185.2.2 本设计的车间布置195.3 发酵厂卫生问题196 废物处理206.1 发酵工厂污染概况206.2 柠檬酸工厂的“三废”处理206.2.1 柠檬酸发酵有机废水的处理206.2.2 柠檬酸发酵废气的处理216.2.3 柠檬酸发酵废渣的处理227 设计评估及感想22参考文献24柠檬酸发酵车间工厂设计- 5 -年产 50000t 柠檬酸
4、发酵车间工厂设计1 前言本设计采用薯干原料发酵，只需将薯干磨成粉，加水调浆，直接加入少量淀粉酶液化后灭菌、冷却即可接种发酵。制备柠檬酸一般采用晒干的薯干作为原料。其中薯干含水 10%-15%、淀粉 70%左右、蛋白质 6%左右。薯干原料中的蛋白质可作为氮源供菌体生长。薯干原料中含有铁、镁、钾、钙等的无机盐，选用的黑曲霉 C0527 对这些成分不敏感,故不必对原料做这方面的预处理。本设计采用液体深层好氧发酵、钙盐法提取技术生产柠檬酸。这两种方法都是国内比较流行的生产方法，有着大量的实际经验，易于操作，风险小。由于本设计为发酵车间的设计，着重于车间的工艺计算、设备选型。通过全厂物料衡算、车间热量衡
5、算，确定发酵车间主要设备发酵罐、种子罐的设计和选型以及全厂及车间布置。本设计还包括发酵罐图，车间平面布置图，工艺流程图。1.1 柠檬酸的性质和用途柠檬酸（citric acid） ，学名为 2-羟基-丙烷三羧酸，结构为柠檬酸发酵车间工厂设计- 6 -分子量：192.14 ，是一种重要的有机酸。无色晶体，常含一分子结晶水，无臭，有很强的酸味，易溶于水。其钙盐在冷水中比热水中易溶解，此性质常用来鉴定和分离柠檬酸。结晶时控制适宜的温度可获得无水柠檬酸。柠檬酸在自然界分布很广，主要存在于柠檬、柑橘、菠萝等。柠檬酸具有宜人风味、高的水溶性和强的金属螯合力，长期以来占据食用酸味剂 70%左右的市场份额，除
6、可口可乐和纯果汁以外，几乎所有的饮料都使用柠檬酸作为酸味剂，通常的添加量为 0.25%-0.4%（m/m） 。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；用作络 合 剂 ，掩蔽剂；用以配制缓 冲 溶 液 。此外，食品加工和奶制品也添加柠檬酸和柠檬酸盐。据不完全统计，使用柠檬酸的食品或药品约有上千种之多。柠檬酸除用于食品和医药工业以外，最大的用途是代替三聚磷酸钠作为洗涤剂的助洗剂，20 世纪 90 年代初，国外还有人发现柠檬酸加入混凝土中可作为一种“减水剂” ，并能提高混凝土的凝固强度。可以认为，柠檬酸早已成为现代食品、医药业、日化行业及其他行业的通用原料。1.2
7、 柠檬酸的来源和发展情况1784 年 C.W.舍勒首先从柑橘中提取柠檬酸。1860 年意大利开始用添加石灰乳的方法从果汁中得到柠檬酸，从而进行了工业化生产。直到 20 世纪初，柠檬酸仍然主要是从柠檬中提取，产量还很低。1893 年 C.韦默尔发现青霉（属）菌能积累柠檬酸，但未能实现工业化生产。1917 年，柯里发现了一株产柠檬酸的黑曲霉，并通过美国的辉瑞公司于 1923 年采用浅盘发酵实现了工业化生产，原料主要是糖蜜。1952 年美国迈尔斯公司首先成功采用液体深层发酵工业化规模生产柠檬酸。这种新工艺具有很多优越性，因而推动世界柠檬酸工业的迅速发展，也成为了柠檬酸发酵生产的主要工艺。我国的柠檬酸
8、发酵工业：1969 年上海酵母厂成功利用薯干粉深层发酵柠檬酸。20 世纪 80 年代，由于出口的需要，我国的柠檬酸生产发展迅速，已成为世界上柠檬酸生产量最大的国家。我国开发的以薯干为原料的产酸菌种具有其独到的特点，生产成本较低，在国际市场具有较强的竞争力。中国不仅是柠檬酸生产大国，也是出口大国，目前出口量已占总产量的 70%-80%。近 10 年来，由于受出口刺激，中国柠檬酸生产能力和产量都增长很快。1985 年，中国柠檬酸产量只有 3.7 万吨，2002 年已达到约 40.0 万吨。目前全柠檬酸发酵车间工厂设计- 7 -国有近 90 家柠檬酸生产企业，年生产能力近 50 万吨，占世界总量的 40%多。2 生产工艺2.1 生产方法本次生产工艺设计以薯干为原料，采用直接粉碎、调浆、液化，进行好气液体深层发酵，钙盐法提取，最后结晶、干燥得到柠檬酸。2.2 工艺流程基本过程为：在接收糖浆后，根据糖浆组成作适当的处理或配制，配成发酵原料，进行连续杀菌并冷却后，进入发酵罐，加入菌种和净化压缩空气后进行发酵；发酵液经升温、过滤处理后，进入中和罐，用 中和处理；3CaO再经过过滤洗涤
