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1、 毕 业 设 计（论 文） 年产3200吨乳酸工厂提取车间设计学生：学 号：所在系部：专业_指导日 期：目 录摘要iAbstractii1 绪论11.1 乳酸的概况 11.1.1 乳酸的性质和用途 11.1.2 乳酸的质量检验与储存 31.2 乳酸的生产技术 31.2.1 发酵法 31.2.2 化学合成法 41.2.3 乳酸生产新技术 51.2.4 乳酸的提取和精制技术 62 生产工艺72.1 发酵工艺 72.1.1 发酵工艺流程与特点 72.1.2 发酵工艺条件 72.1.3 发酵工艺操作要点与须知 82.2 提取精制工艺 102.2.1 提取工艺流程与特点 102.2.2 提取工艺条件 1
2、02.2.3 提取工艺操作要点与须知 113 工艺计算与设备选型143.1 发酵工段 153.1.1 生产平衡计算 153.1.2 设备平衡计算与选型 153.2 提取工段 173.2.1 生产平衡计算 173.2.2 设备平衡计算与选型 183.3 水平衡与能量平衡计算 203.3.1 水平衡计算 203.3.2 能量平衡计算 204 车间布置设计224.1设计依据 224.2车间布置（厂房平面布置）224.2.1车间布置设计原则 224.2.2车间平面布置 234.2.3车间立面布置 234.2.4设备布置 23结 论24致25参考文献26附录281毕业设计（论文）任务书系 部生化工程系指
3、导教师职 称学生专业班级学 号设计题目年产3200吨乳酸厂提取车间设计设计容目标和要求（设计容目标和要求、设计进度等）一 容 设计生产能力为3200吨乳酸工厂提取车间与总平面布置设计。主要完成物料、设备衡算，工艺流程设计，设备布置以与主体设备的结构设计。二目 标 通过这次设计，使学生对乳酸生产技术与知识进行补充学习，对乳酸生产平衡、设备平衡、能量平衡计算进行训练。掌握发酵工艺的流程设计、设备布置设计、设备结构设计以与全厂平面布置设计。提高学生工程设计能力和综合知识应用能力，从而培养学生的实践能力。二要 求1查阅2025篇中文资料与10篇以上英文资料。2设计过程要在到凯风生物实习的基础上完成。
4、3阅读和使用化工工艺设计手册（上、下册）、化工工程制图、有机酸发酵工艺学、发酵工厂工艺设计概论等书籍。 4设计说明书书写条理清楚，论述充分，设计图纸规、整洁。 5设计阶段应严格遵守规章制度，认真严谨，不得随意请假。三进 度 本次设计是从二月二十三号查找资料开始，经过大约三个月的设计过程于五月底完成设计。 指导教师签名： 年 月 日系 部审 核此表由指导教师填写 由所在系部审核 / 2-1毕业设计（论文）学生开题报告课题名称年产3200吨乳酸工厂提取车间设计课题来源自选课题类型AY指导教师学生学 号专业班级本课题的研究现状、研究目的与意义一、研究现状：1，乳酸性质乳酸又名2-羟基丙酸，其分子式为
5、C3H6O3；常见的乳酸主要有L-乳酸、D-乳酸和它们的混合物外消旋DL乳酸，纯品为无色液体，工业品为无色至浅黄色液体，无气味，具有吸湿性；相对密度1.2060(25/4)，熔点18，沸点122（2kPa)，能与水、乙醇、甘油混溶，不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚；在常压下加热分解。2，生产工艺乳酸是世界上应用广泛的三大有机酸之一，广泛应用于食品、医药等轻工、化工领域；目前生产乳酸主要采取的方法有：（1） 发酵法，包括传统发酵工艺和新工艺；传统发酵法即发酵-钙盐法，其发酵工艺一般包括原料的预处理、糖化和发酵过程，它先采用乳杆菌或米根霉等发酵，由于乳酸菌不耐酸，所以通常发酵是在过剩的CaCO3存在的
6、条件下进行，乳酸和CaCO3反应生成乳酸钙，再进一步提取精制成精乳酸。由于传统发酵生产过程存在菌种的发酵条件严格、效率低、成本高、分离难、工艺步骤多等缺点，人们在筛选更优的菌种和改进乳酸发酵工艺方面做了相当的工作；同时，针对传统工艺所存在的一些主要问题，近年出现了许多发酵新工艺，主要有：固定化微生物法、电渗析连续发酵法、萃取发酵法、膜法发酵法、吸附发酵法、同时糖化发酵工艺。（2）化学合成法，包括：乙醛氢氰酸法(乳腈法)、丙酸氯化水解法、丙烯氧化法、生物质化学降解法等；其中只有生物质降解法具有较大的应用前景，其他化学方法则因为各种原因无法应用于实际大规模生产。3，提取精制工艺传统乳酸生产采用钙盐
7、法提取乳酸，一般通过在发酵过程中加入钙中和剂生成含乳酸钙的发酵液，经过反复结晶、洗晶后加入硫酸酸解提取乳酸，并通过反复的吸附脱色等步骤精制得到产品。其工艺流程如下：发酵液的预处理-过滤-浓缩-冷却结晶-洗晶-离心分离-乳酸钙结晶-解热溶解-酸解（硫酸）-过滤-活性炭脱色-粗乳酸-纯水溶解-活性炭脱色-过滤-浓缩-二次结晶-晶体分离-干燥-粉碎-包装。由于其提取精制过程步骤繁多，劳动强度和生产成本都很大，产品质量也不稳定；此外，传统的发酵钙盐法在中和过程和酸解过程中会消耗大量的碱和硫酸，且会副产大量硫酸钙，因此人们也在寻找改进方法来进行改进，如使用碳酸钙作为中和剂，将得到的含乳酸钙的发酵液与碳酸
8、氢钠反应，生成的碳酸钙循环使用，而乳酸钠则与CO2在3MPa压力下反应并通过萃取分离乳酸和碳酸氢钠，碳酸氢钠循环使用，同样解决了大量副产物的问题。乳酸提取的新工艺技术有：乳酸锌结晶工艺，采用此工艺，粗制品收率可由70%提高到80%以上，总体收率由40%50%提高到60%65%，溶剂萃取法提取乳酸，它具有操作简便，对设备腐蚀性小，可连续自动化操作等优点，离子交换法提取乳酸，该工艺简单，乳酸回收率高，产品质量高，电渗析法提取乳酸等。近年来不断有研究者将酯化、膜分离、萃取、吸附、精馏等各种分离手段应用于乳酸的提取和精制，新的乳酸分离技术不断出现。此外，通过类似前述原位发酵乳酸技术中耦合的分离技术同样
9、可应用于乳酸的提取精制过程。离子交换法、溶剂萃取法、膜分离法和吸附分离法等均有相关研究，其优缺点也相类似。为了得到品质较高尤其是耐热性好的乳酸，在乳酸精制中又引入了酯化法的使用，酯化法最初用于化学合成法中乙醛氢氰酸法乳酸的精制，通过乳酸高温酯化后水解的方法精制乳酸。总之，乳酸的提纯与精制正向着高效、经济、连续化、自动化方向迈进。各种提取新工艺、新技术和新设备的应用，将有利的推进乳酸生产的发展。二、研究目的与意义：1、目的： 通过对乳酸性质与其发酵生产工艺参数与设备参数的充分认识，了解乳酸生产的原料组成，能源消耗情况；在进行乳酸工厂提取车间设计时根据工厂的实际生产工艺和产能采取最优的提取工艺，合
10、理布局设计，使生产操作可靠性、方便性达到生产要求，降低成本，最终使生产效益最大化。2、意义：乳酸广泛应用与现代化工，轻工领域，尤其在复合环保材料方面有广阔的应用前景，但现在乳酸生产成本仍然较大，不利于乳酸制品的广泛应用。乳酸的提取精制是将粗产品制取成品乳酸的重要步骤，在传统乳酸发酵法生产工艺中，提取精制过程耗费的费用为整个乳酸生产成本的一半以上。因此，通过设计合理的乳酸提取工艺可以降低乳酸生产成本，对乳酸生产普与应用与现代社会的可持续发展具有重大的意义。课题类型：（1）A工程实践型；B理论研究型；C科研装置研制型；D计算机软件型；E综合应用型（2）X真实课题；Y模拟课题；（1）、（2）均要填，
11、如AY、BX等。2-2本课题的研究容1、本设计容设计生产能力为3200吨乳酸工厂提取车间与总平面布置设计。主要完成：（1）物料、设备衡算；根据要求产能和生产工艺算出所需物料量，进而选取合理的标准生产设备型号算出所需数量。（2）工艺流程设计；根据得到的设备型号与数量采取合理的生产工艺流程，画出工艺流程图。（3）设备布置以与主体设备的结构设计；通过得到的设备型号与数量，根据工艺流程图和要求产能对提取车间进行合理布局，画出设备布置与主体设备的结构设计图。此外，还需编写设计说明书。本课题研究的实施方案、进度安排（1）实施方案： 通过查阅相关文献，了解乳酸生产工艺，根据给定的产能要求算出所需产能物料量，
12、查阅化工工艺设备标准，选取合理的生产设备，确定工艺流程图，进而画出提取车间设计图。（2）进度安排： 容时间安排（周）文献查阅、实习与方案制定1-2确定参数、计算与撰写设计说明书3-6绘制草图7-9绘制正式图纸10-13答辩14-152-3已查阅的主要参考文献 1曾炜,丰秋,詹晓力.乳酸的生产技术与其研究进展J.化工进展,2006（25）. 2本昌，徐建林食品与发酵工业M.化学工业，1993 3雷燕湘.聚乳酸技术与市场现状与发展前景J.当代石油石化,2007（6）. 4熊洁羽.化工制图M.化学工业，2007. 5汝德.现代工业微生物学教程M.高等教育，2006. 6霍贵成.乳酸菌的研究与应用M.
13、中国轻工，2007. 7金其荣，继民.有机酸发酵工艺学M.中国轻工业，1989. 8吴思芳.发酵工厂工艺设计概论M.中国轻工业，1995. 9王博彦，金其荣.发酵有机酸生产应用M.中国轻工业，2000. 10汪镇安化工工艺设计手册M.集团工程，2003. 11DANNER H, MADZINGAIDZO L, HOLZER M, et al; Extraction and purification of lactic acid from silages M;Bioresource Technology; 2000. 12KIM Y H, MOON S H; Lactic acid recove
14、ry from fermentation broth using one-stage electrodialysis M;Journal of chemical technology and biotechnology; 2001. 13Tsao George T，et a1Fermentation process for producing lactic acid：WO，9306226P.993 14Robertson N C，et a1Preparation of lactic acid：US，2847464P.1998. 15HaroldBurahamTinkerProductionoflacticadd：US，4072709P.1998指导教师意见指导教师签名：
