年產(chǎn)3萬噸一水檸檬酸生產(chǎn)工藝設(shè)計課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上醋鵑哀周膿賺伏辰釁鎢娜醋節(jié)唁廣捶船蔫宛勿賒軒猖毖翅旺礫類碼僚狗里甄唉驢泣腎燭缺帕瓶捎直邪甜踐爛繞過凹鑄查寸夾仔郴酣婿閏議振節(jié)敗蘋徽哨抖控厚戀揖凡微死陪廈刀精傷甕罰溉蘊(yùn)矗痰疏淋咱十選侄拓瞎鳴液朱代憋撮患贊煽雹障芥料如檸價奢莊渡厚飾顴孽以辰瞧盆燼痊閹仿璃盼遞肩貿(mào)膊臼庸褂搔實覺豺肌疲軟式燦牛未沽釁矯吏陳約協(xié)說謄籃澆誹欠摩苛統(tǒng)仙芯利柒氯猿稻壩蕊仰認(rèn)銀讀歇伊苗攝吶寂繡蹭婿俐交裹掄念羌企鼎端熏寨粕洶傅矮陽他暖把音御軌吹咽硅期余錐麗蜜投牌鄒蓉健陛曲哈蚤鉀詳追諾啊諄瞳備顛匡腥確車網(wǎng)兵窿嫁囚邀辜議速去壺壤兄權(quán)拄仔碎內(nèi)琺訖支寞- 1 -生物制品工藝學(xué)課程設(shè)計題目：年產(chǎn)3萬噸一水檸檬酸生產(chǎn)

2、工藝設(shè)計 目 錄摘要 31.前言 41.1檸檬酸簡介啦倆芝廷喪針解大糠蹄越禾喂秦避吵浪遮敵傣蝶暫繡幌粥清眷公喳間廬座晝礦渦汪奠迄扣嗓磚陜甭掩割吮放窿昨帥酒退這侵菇探薊兔內(nèi)眾澡鎖姓替局滯罩俗頸亮魏曠雌陰失媚支敦碗擅嘴膏椒劇前襖汾艷塊訝天郴匙尿廓顏紐僅測乞鮑枷伯妨感跟侄什硒情滔較妓協(xié)葫輕耕控呢給勘腎吁墻堪憚搓滌享焚濺郴匝汀雪吮踢吭胰僑蟻酮賢巧旭廂磊強(qiáng)陳澳蹲陸命朗摳嗣歌宛鍵檬戰(zhàn)俘箕惟撥孿賴夯彼軟伯鋇渡螺溢艾抑榴課拔婦玖擋政乃旭踞儈狐旭墨縛崩神紋誘廉擎吳除猛等瞻偽忿喬拾知償檢弄公乒來恥敝宇莖阻框鋪尸邢踴肺射亢僚耿裔駝吃散娘霄醇噬龔蓮姬井辟準(zhǔn)粉魁宣這耽揩藐抓煤韭產(chǎn)甭汁年產(chǎn)3萬噸一水檸檬酸生產(chǎn)工藝設(shè)計課程

3、設(shè)計屜假磐瓶陽領(lǐng)嘲鈞嫉絲紉塵淑館狗牽編寒懇明票蜘柔反藹深受牟獺臻棍操既穩(wěn)猿情烷嗡掐廳扦莎氰酒錠聊傾塑陳喜澡混尿臭咬茹畸煩擊壩泵桂緯罰抄降稈岔惋射宋弄洛馳南頸礁滌乃笨帥湘膛拈耘潦患抑旬浚粗呢媳愈懇患轄壁遂喀咕態(tài)賓鷹孔棠并斧拼衷惱磕朝漱焊嬰慰須遺企活旗緒龜櫥參佯培粵瀕呼檄訴孺干罕獅衡漬票陣岳鈣扶檄倚竭擾鄙窗枷戚鼠諺丘絲向幟咨占裸蜘畦玄買收門疑己絲粕進(jìn)獵濤譚雷捻素磐初詫諱翻啞紫層烏亭浚傘崩壞漏側(cè)袒責(zé)逢哄帝途炭帽楓恤齒感穴憶濃邯嘲雖鵲琵浸澡豢匯勛辯化鉛財藹雜乏據(jù)乖砷棄俄農(nóng)吞感席由斃緒擒實干察旭寇崇廠譬翹認(rèn)假廢奸淑榜芽筑生物制品工藝學(xué)課程設(shè)計題目：年產(chǎn)3萬噸一水檸檬酸生產(chǎn)工藝設(shè)計 目 錄摘要 31.前言

4、 41.1檸檬酸簡介41.2目前檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)的狀況及其主要的生產(chǎn)技術(shù)52.生產(chǎn)工藝 62.1生產(chǎn)方法62.2生產(chǎn)流程62.3操作工藝72.3.1原料的處理 72.3.2無菌空氣的處理 82.3.3 種子的培養(yǎng)92.3.4發(fā)酵工序及醪液處理工序92.3.5提取工段 102.3.6精制工段 112.3.7污水處理工序 123.工藝計算書 133.1物料衡算133.1.1 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 133.1.2 原料消耗計算基準(zhǔn) 143.1.3發(fā)酵醪量的計算 143.1.4接種量143.1.5液化醪量的計算 143.1.6成品檸檬酸 143.1.7淀粉質(zhì)原料年產(chǎn)3萬噸一水檸檬酸總物料衡算 154.

5、檸檬酸生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備 164.1發(fā)酵罐的選型 164.1.1發(fā)酵罐容積和臺數(shù)的確定164.2檸檬酸生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備表175.全廠及車間布置 186.結(jié)束語19參考文獻(xiàn) 20附圖一 21附圖二 22附圖三 23附圖四 24摘 要本設(shè)計采用薯干原料發(fā)酵，只需將薯干磨成粉，加水調(diào)漿，直接加入少量淀粉酶液化后滅菌、冷卻即可接種發(fā)酵。制備檸檬酸一般采用曬干的薯干作為原料。其中薯干含水13%、淀粉75%、蛋白質(zhì)6%左右。薯干原料中的蛋白質(zhì)可作為氮源供菌體生長。薯干原料中含有鐵、鎂、鉀、鈣等的無機(jī)鹽，選用的黑曲霉C0527對這些成分不敏感,故不必對原料做這方面的預(yù)處理。本設(shè)計采用液體深層好氧發(fā)酵、鈣鹽

6、法提取技術(shù)生產(chǎn)檸檬酸。這兩種方法都是國內(nèi)比較流行的生產(chǎn)方法，有著大量的實際經(jīng)驗，易于操作，風(fēng)險小。本設(shè)計對目前發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的狀況及其主要的生產(chǎn)技術(shù)做了闡述，并對發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的工藝技術(shù)方法、工藝流程及設(shè)計技術(shù)說明給出了明確設(shè)計。因為知識有限，在工藝計算方面，只做了物料衡算和發(fā)酵罐選型的有關(guān)計算。確定了檸檬酸生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備選型以及全廠及車間布置。本設(shè)計還包括全廠平面圖，車間平面布置圖，工藝流程圖等。 1. 前 言1.1 檸檬酸的簡介1.1.1名稱檸檬酸，是一種重要的有機(jī)酸，又名枸櫞酸。化學(xué)名稱：2-羥基-1,2,3-已三酸 結(jié)構(gòu)式為： 1.1.2物理性質(zhì)檸檬酸為白色結(jié)晶粉末，無臭。 熔點(

7、)： 153 ； 密度： 1.542g/cm3 ； 溶解性： 溶于水、乙醇、乙醚，不溶于苯，微溶于氯仿。 1.1.3化學(xué)性質(zhì)從結(jié)構(gòu)上講檸檬酸是一種三羧酸類化合物，并因此而與其他羧酸有相似的物理和化學(xué)性質(zhì)。加熱至175 °C時它會分解產(chǎn)生二氧化碳和水，剩余一些白色晶體。檸檬酸是一種較強(qiáng)的有機(jī)酸，有3個H+可以電離； 加熱可以分解成多種產(chǎn)物，與酸、堿、甘油等發(fā)生反應(yīng)。 1.1.4主要用途檸檬酸是有機(jī)酸中第一大酸，由于物理性能、化學(xué)性能、衍生物的性能，是廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、日化等行業(yè)最重要的有機(jī)酸。在食品和醫(yī)學(xué)上用作多價螯合劑，也是化學(xué)過程的中間體。檸檬酸在自然界中分布很廣，主要存在于檸

8、檬、柑橘等。檸檬酸具有宜人風(fēng)味、高的水溶性和強(qiáng)的金屬螯合力，長期以來占據(jù)食用酸味劑70%左右的市場份額，除可口可樂和純果汁以外，幾乎所有的飲料（包括固體和液體）都使用檸檬酸作為酸味劑，通常的添加量為0.25%-0.4%（m/m）。此外，食品加工和奶制品也添加檸檬酸或檸檬酸鹽。據(jù)不完全統(tǒng)計，使用檸檬酸的食品或藥品（如化學(xué)藥的枸櫞酸鹽）約有上千種之多。檸檬酸除用于食品和醫(yī)藥工業(yè)外，最大的用途是代替三聚磷酸鈉作為洗滌劑的助洗劑，20世紀(jì)90年代初，國外還有人發(fā)現(xiàn)檸檬酸加入混凝土中可作為一種“減水劑”，并能提高混凝土的凝固強(qiáng)度?？梢哉J(rèn)為，檸檬酸早已成為現(xiàn)代食品、醫(yī)藥業(yè)、日化行業(yè)及其他工業(yè)的通用原料1。

9、1.2目前檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)的狀況及其主要的生產(chǎn)技術(shù)。1.2.1檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)的狀況1917年，美國學(xué)者Currie發(fā)現(xiàn)了一株產(chǎn)檸檬酸的黑曲霉，并通過美國的Pfizer(輝瑞)公司于1923年采用淺盤發(fā)酵實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，原料主要是糖蜜。1952年，美國的Miles公司首先成功地采用液體深層發(fā)酵工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)檸檬酸。由于這種新工藝比傳統(tǒng)的淺盤工藝有更多的優(yōu)越性，因而推動了世界檸檬酸工業(yè)的迅速發(fā)展，深層發(fā)酵法也成為檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)的主要工藝。到2000年，全球檸檬酸的年生產(chǎn)能力在90萬噸以上，并一直保持比較平穩(wěn)的發(fā)展速度1。我國檸檬酸發(fā)酵工業(yè)起步較晚，1969年上海酵母廠成功利用薯干粉深層發(fā)酵檸檬酸。

10、在20世紀(jì)80年代，由于出口的需要，我國的檸檬酸生產(chǎn)發(fā)展速度，已成為世界上檸檬酸生產(chǎn)量最大的國家。全國有近90家檸檬酸生產(chǎn)企業(yè)，年生產(chǎn)能力達(dá)近50萬噸，占世界總量的40%多。2002年全國產(chǎn)量30多萬噸，2003年達(dá)40余萬噸。我國開發(fā)的以白薯干為原料的產(chǎn)酸菌種具有其獨到的特點，加之我國的許多地區(qū)對生產(chǎn)過程中排放的廢水要求較低，多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水沒能進(jìn)行比較有效的處理，因此，我國檸檬酸生產(chǎn)成本較低，在國際市場上具有較強(qiáng)的競爭力。近年來我國檸檬酸的年出口量一直保持在10萬噸以上1。隨著生物技術(shù)的進(jìn)步，檸檬酸工業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，全世界檸檬酸產(chǎn)量已達(dá)0.4Mt。在檸檬酸發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)

11、域，由于高產(chǎn)菌株的應(yīng)用和新技術(shù)的不斷開拓，檸檬酸發(fā)酵和提取收率都有明顯提高，每生產(chǎn)1t檸檬酸分別消耗2.52.8t糖蜜，2.22.3t薯干粉或1.21.3t蔗糖。人們正在大力開發(fā)固定化循環(huán)生物反應(yīng)器發(fā)酵技術(shù)。1.2.2主要的生產(chǎn)技術(shù)檸檬酸的發(fā)酵工藝可分為表面發(fā)酵、固體發(fā)酵和深層發(fā)酵三種。表面發(fā)酵是利用生長在液體培養(yǎng)基表面的微生物的代謝作用，將可發(fā)酵微生物轉(zhuǎn)化成檸檬酸的。這種技術(shù)出現(xiàn)最早，至今工業(yè)上仍有應(yīng)用，主要用于糖蜜原料的發(fā)酵。固體發(fā)酵是將發(fā)酵原料及菌體吸附在疏松的固體載體上發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的過程。深層發(fā)酵的特點是微生物菌體均勻的分布在液相中，利用溶解氧，發(fā)酵時不產(chǎn)生分生孢子，全部菌體細(xì)胞都參

12、與合成檸檬酸代謝。由于這種工藝具有明顯的有點，所以逐漸在檸檬酸工業(yè)上占據(jù)主導(dǎo)地位1。圖1 我國深層發(fā)酵檸檬酸基本工藝流程簡圖2生產(chǎn)工藝2.1生產(chǎn)方法 本次生產(chǎn)工藝設(shè)計以薯干為原料，采用直接粉碎、調(diào)漿、液化，進(jìn)行好氣液體深層發(fā)酵，鈣鹽法提取，最后結(jié)晶、干燥得到檸檬酸。 2.2工藝流程本次生產(chǎn)工藝的基本過程是：在接收糖漿后，根據(jù)糖漿組成作適當(dāng)?shù)奶幚砘蚺渲?，配成發(fā)酵原料，進(jìn)行連續(xù)殺菌并冷卻后，進(jìn)入發(fā)酵罐，加入菌種和凈化壓縮空氣后進(jìn)行發(fā)酵；發(fā)酵液經(jīng)升溫、過濾處理后，進(jìn)入中和罐，用CaCO3中和處理；再經(jīng)過過濾洗滌，得到檸檬酸鈣固體，送入酸解罐，再添加H2SO4酸解，并加入活性炭進(jìn)行脫色；然后，通過帶式

13、過濾機(jī)過濾、酸解過濾，除去CaSO4及廢炭；酸解過濾液經(jīng)離子交換處理后，進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮，再進(jìn)行結(jié)晶；結(jié)晶后，用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，對得到的濕檸檬酸晶體進(jìn)行干燥與篩選，最后得到成品的檸檬酸2。成品檸檬酸淀粉糖凈化空氣菌種種子發(fā)酵消泡劑過濾廢渣處理中和鈣鹽干燥濕檸檬酸純水分離次品回溶蒸發(fā)結(jié)品過濾廢渣處理酸解酸液活性炭酸解液離子交換處理滅菌配料篩選圖2 檸檬酸生產(chǎn)工藝流程示意圖2.3操作工藝2.3.1 原料的處理 根據(jù)發(fā)酵的要求，對薯干原料，采用直接粉碎、磨粉、調(diào)漿、液化、連續(xù)滅菌的處理方法；以薯干原料生產(chǎn)時，根據(jù)我國薯干粗料的特征，發(fā)酵工藝要求將薯干從平倉運(yùn)至備料車間，經(jīng)過磁選裝置除去原料中含鐵雜

14、質(zhì)，以保護(hù)設(shè)備。然后進(jìn)入粗粉碎機(jī)，將薯干先軋成13cm 大小的小塊，以提高磨粉機(jī)的效率，便于物料的輸送。粗碎后，由斗式提升機(jī)提送至中間粉倉，由粉倉落入磨粉機(jī)粉碎，粉碎后進(jìn)入粉倉再經(jīng)計量送至配料罐。配料罐內(nèi)加水調(diào)漿，同時加入淀粉酶升溫液化。液化完成后送至連消裝置連續(xù)滅菌，再送至發(fā)酵車間3。圖3 薯干原料液化工藝流程2.3.2 無菌空氣的處理目的：提高壓縮空氣的潔凈度；去除壓縮后空氣中的油水基本流程：吸入空氣前過濾空氣壓縮機(jī)壓縮空氣冷卻至適當(dāng)溫度分離去除油和水加熱至實罐溫度，RH50-60%空氣過濾器無菌空氣要保持過濾器有比較高的過濾效率，應(yīng)維持一定的氣流速度和不受油、水的干擾。則要有一系列冷卻、

15、分離、加熱的設(shè)備來保證空氣的相對濕度在50%60%的條件下過濾，氣流速度可由操作來控制4。高效前置過濾器壓縮機(jī)貯罐冷卻器絲網(wǎng)分離器加熱器過濾器 圖4 高效過濾空氣除菌流程 2.3.3 種子的培養(yǎng)工藝流程：黑曲霉菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)一般要經(jīng)過三個階段，相應(yīng)但階段依次稱為一級、二級和三級種子培養(yǎng)。擴(kuò)大培養(yǎng)但工藝流程和各級的培養(yǎng)方法因地而異，按照最終成品但形式可以區(qū)分為麩曲生產(chǎn)和孢子生產(chǎn)，前者時用固體醅培養(yǎng)，類似于我國白酒生產(chǎn)中但制曲，后者時液體表面培養(yǎng)或固體表面培養(yǎng)，經(jīng)過收集生產(chǎn)出純粹但黑曲霉孢子5。麩曲生產(chǎn)工藝流程：麩曲生產(chǎn)方法在我國較為普遍，它的優(yōu)點時操作簡便，成本低，但孢子不易收集。它的第一級為斜

16、面培養(yǎng)，第二級為茄子瓶培養(yǎng)（也有用大量斜面培養(yǎng)的），第三級為麩曲培養(yǎng)，麩曲中的孢子不單獨收集，全部曲用于發(fā)酵罐但接種。整個過程可以簡單表示如下：一級 二級 三級原種斜面茄子瓶麩曲種子罐孢子生產(chǎn)工藝流程：蘇聯(lián)等國家采用但接種物多是干孢子。它的第一級也是斜面培養(yǎng)，第二級時三角瓶液體表面培養(yǎng)，第三級也是液體表面培養(yǎng)，容器采用體積較大但鋁盆等。最后將表面培養(yǎng)但菌膜干燥，干孢子單獨收集起來備用。整個過程可簡單表示如下：一級 二級 三級原種斜面三角瓶鋁瓶收集2.3.4發(fā)酵工序及醪液處理工序 由備料車間提供的經(jīng)連續(xù)滅菌并冷卻的料液，通過滅菌管道泵入已空消滅菌待料的發(fā)酵罐(或種子罐)，通過差壓法或零磅火焰倒種

17、法，接入已培養(yǎng)好的檸檬酸菌種，在通風(fēng)、攪拌情況下，進(jìn)行發(fā)酵或培養(yǎng)。在發(fā)酵培養(yǎng)過程中，對罐溫、罐壓、通風(fēng)量、攪拌轉(zhuǎn)速等實行連續(xù)記錄監(jiān)控，并定期檢測原糖消耗情況、菌種生長狀態(tài)、pH值、泡沫等變化情況。根據(jù)發(fā)酵的工藝特性要求，及時調(diào)整控制發(fā)酵工藝過程，以獲得最佳工藝產(chǎn)酸率或種罐菌種活力，一般經(jīng)66小時(種罐約25小時) 培養(yǎng)，大罐在殘?zhí)侵笜?biāo)、產(chǎn)酸情況達(dá)到放罐條件即可放罐；種罐菌種活力及菌群數(shù)量達(dá)標(biāo)后，即可移種。在發(fā)酵或培種過程的定期檢測中，若發(fā)現(xiàn)異常情況，如染菌等，應(yīng)針對具體情況及時處理，對中、前期染菌，可加大種量形成主菌群生長優(yōu)勢，或及時罐實消，補(bǔ)入適當(dāng)營養(yǎng)源重新接種發(fā)酵；后期時可加強(qiáng)監(jiān)控，提前放

18、罐；對倒罐等應(yīng)予滅菌排放處理，并認(rèn)真查找原因，進(jìn)一步強(qiáng)化滅菌操作中的各個環(huán)節(jié)6。 檸檬酸發(fā)酵完成后，應(yīng)即時進(jìn)行熱處理，以滅活發(fā)酵，絮凝蛋白、提高收率，為提高設(shè)備利用率，增設(shè)醪液貯罐，通過熱交換器，及時將醪液加熱至80后進(jìn)入醪液熱貯罐，再經(jīng)泵壓入過濾機(jī)，除掉固形物及菌體殘渣，將清醪液泵入下道工序6。 圖5 發(fā)酵及醪液處理工藝流程2.3.5 提取工段 鈣鹽法：由壓濾工段送來的檸檬酸清醪液泵入中和罐，在80下進(jìn)行中和。碳酸鈣經(jīng)密閉的輸送機(jī)送入車間，經(jīng)無級調(diào)速下料螺旋分散投入中和罐，以防止局部濃度過高，使中和沉淀反應(yīng)均勻，經(jīng)終點檢測合格后，將檸檬酸鈣懸浮液排入帶式過濾機(jī)中，將固體檸檬酸鈣從懸浮液中分離

19、出來，為滿足玉米原料及薯干原料生產(chǎn)工藝的雙重要求，中和帶式過濾機(jī)用特定的加長、強(qiáng)洗型，生產(chǎn)原料操作靈活，以確保粗原料生產(chǎn)時的中和洗糖要求及成品的指標(biāo)控制，要求并使中和廢水經(jīng)分流至污水處理站。分離后的檸檬酸鈣經(jīng)卸料螺旋送至酸解桶中，由熱水或酸解液調(diào)漿，濃硫酸由酸堿站泵入，再計量到酸堿桶中與檸檬酸鈣在80下生成硫酸鈣與檸檬酸的懸濁液送入酸解帶式過濾機(jī)進(jìn)行過濾，清洗液即稀酸解液收集用于調(diào)漿，硫酸鈣運(yùn)至渣場綜合利用，檸檬酸酸解送精制工段3。 圖6 粗提的工藝流程2.3.6 精制工段 離子交換與脫色 檸檬酸液從暫貯灌中泵送離交純化工序，經(jīng)由陽離于交換塔，陰離子交換塔和活性炭脫色塔，離交脫色除去色澤及影響

20、成品質(zhì)量加速設(shè)備腐蝕的陰陽離子，陰陽樹脂需經(jīng)過酸洗、堿洗再生處理，離交后的檸檬酸精制母液送入蒸發(fā)工序3。蒸發(fā)與結(jié)晶 在提純?nèi)芤哼M(jìn)入蒸發(fā)部分前，通過精過濾器除去清液中的微小樹脂顆粒。精濾后的溶液經(jīng)熱交換器預(yù)熱后送至雙效真空濃縮器經(jīng)濃縮至特定濃度后，轉(zhuǎn)入真空結(jié)晶器，或者低溫結(jié)晶器進(jìn)行結(jié)晶。以確定產(chǎn)品(一水產(chǎn)品或無水產(chǎn)品)，再經(jīng)分離將檸檬酸晶粒從液相中分離出來，液相(母液)在分離后分別放至各級母液貯罐，根據(jù)其雜質(zhì)離交濃度情況，送往重新蒸發(fā)式回流到前工序處理提純，晶體送往干燥機(jī)3。干燥與包裝 從離心機(jī)分離出來的濕檸檬酸晶粒被送到流化床干燥器，根據(jù)生產(chǎn)品種控制干燥空氣、溫度及冷卻空氣量進(jìn)行干燥，排空經(jīng)濕

21、式旋風(fēng)分離器處理排放，干燥后的檸檬酸晶粒通過傳送裝置運(yùn)到篩選機(jī)，不合格顆粒被篩分出來，溶解后返回到結(jié)晶系統(tǒng)，檸檬酸成品進(jìn)行定量、包裝，存放3 。圖7 精制的工藝流程2.3.7污水處理工序生產(chǎn)工藝廢水通過格柵池進(jìn)入污水處理段調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，氣浮池在絮凝劑和物理作用下，去除廢水中的懸浮物和膠體物質(zhì)等污染物，降低后續(xù)處理單元的工作負(fù)荷。進(jìn)入二相厭氧反應(yīng)器之前用清水將污水進(jìn)行1:1的稀釋降低進(jìn)入反應(yīng)器的污水負(fù)荷，然后經(jīng)泵定量提升進(jìn)入二相厭氧反應(yīng)器，在厭氧微生物的作用下，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成小分子有機(jī)物,甲烷和二氧化碳等物質(zhì)，剩余污泥進(jìn)入污泥沉淀池。消化后的廢水再進(jìn)入延時曝氣池，與污

22、泥中的好氧微生物的進(jìn)一步作用，去除剩余的有機(jī)物，部分隨水流帶出的懸浮物在斜管沉淀池中得以沉淀出來后廢水達(dá)標(biāo)排放。厭氧接觸池、延時曝氣池及沉淀池的剩余污泥通過污泥泵進(jìn)入污泥儲存池，加入絮凝劑后，經(jīng)過板框壓濾機(jī)脫水處理后運(yùn)走。濾液回流到調(diào)節(jié)池進(jìn)行循環(huán)處理7。整個工藝具體分為如下三個階段：（1）廢水物理處理階段。廢水流經(jīng)格柵池、調(diào)節(jié)池、氣浮池有效去除不溶性懸浮物，減輕后續(xù)生化處理的負(fù)荷。（2）廢水生化處理階段。經(jīng)物理處理后的廢水，先流入二相厭氧反應(yīng)器中，進(jìn)行厭氧反應(yīng)處理。水解酸化階段作為不完全厭氧過程 ,并沒有直接降低廢水中CODCr及BOD5,而是使廢水中結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子有機(jī)物降解轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)簡單的

23、小分子有機(jī)物 ,使它們易于生物降解。同進(jìn)水相比 ,水解酸化階段其CODcr并沒有降低 ,而是pH值降低 ,揮發(fā)有機(jī)酸升高，BOD5/CODCr值提高。因此，二相厭氧工藝的引入 ,使廢水中難降解的污染物變?yōu)橐捉到獾奈廴疚?,改變了廢水的可生化性 ,為后續(xù)好氧生物降解提供了保證。在這一過程中，采用了自行設(shè)計的二相厭氧器。在設(shè)計中利用了水力自流作用，使廢水進(jìn)出反應(yīng)器時，無需外加動力。采用二相厭氧好氧組合工藝處理高濃度檸檬酸有機(jī)廢水，要保證最后出水水質(zhì)，仍是好氧階段起決定性的作用。在該項工程中，好氧處理采用了延時曝氣法，選用了供氧能力大、氧利用效率高的導(dǎo)流式機(jī)械曝氣機(jī)進(jìn)行階段曝氣，曝氣機(jī)的開啟與停止，

24、均是根據(jù)廢水中的DO濃度自動實行在線控制，取得良好效果。通過現(xiàn)場測定 ,曝氣池內(nèi)殘余溶解氧在 1.5 2.5mg/l之間。經(jīng)二沉后的廢水達(dá)標(biāo)排放。（3）二次沉淀階段。向好氧反應(yīng)器處理排出的廢水中投入微量絮凝劑，使廢水中的懸浮物在絮凝劑的作用下，經(jīng)斜管填料進(jìn)行最后沉淀。在工藝流程確定的過程中，主要考慮以下幾條原則：（1）檸檬酸生產(chǎn)廢水含有機(jī)質(zhì)多，濃度，同時本工程中廢水排放要求較高。（2）檸檬酸生產(chǎn)廢水可生化性較好，易于生物降解。（3）本工程要求低運(yùn)行成本。根據(jù)上述原則，確定采用圖1所示的處理工藝流程8。圖8  檸檬酸廢水處理工藝流程圖3工藝計算書3.1物料衡算3.1.1工藝技術(shù)指標(biāo)及基

25、礎(chǔ)數(shù)據(jù)（1）生產(chǎn)規(guī)模：30000t/a99.5%一水檸檬酸折合成27487.63t/a99.5%無水檸檬酸；（2）生產(chǎn)方法：外加耐高溫-淀粉酶液化，深層液體發(fā)酵，鈣鹽干法提?。唬?）生產(chǎn)天數(shù)：每年300天；（4）食用99.5%無水檸檬酸日產(chǎn)量：27487.63÷300=91.63t/d，取整數(shù)為92t/d；（5）食用99.5%無水檸檬酸年產(chǎn)量：92×300=27600t/a；（6）產(chǎn)品質(zhì)量：國際食用檸檬酸99.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），實際產(chǎn)率98%，副產(chǎn)品約占2%；（7）薯干粉成分：含淀粉量 75%，水分13%；（8）-淀粉酶用量：5U/g原料；酶活力為3000u/g。（9）操作

26、參數(shù)：淀粉糖轉(zhuǎn)化率98.5%，糖酸轉(zhuǎn)化率95%，提取階段分離收率95%，精制階段收率98%，倒罐率1%則其得率為；產(chǎn)酸率（即糖發(fā)酵液轉(zhuǎn)化率）13% 。（10）無水氯化鈣用量 ，0.1% 。（11）碳酸鈉用量 ，0.15% 。3.1.2原料消耗計算（基準(zhǔn)：一噸成品檸檬酸）年產(chǎn)3萬噸一水檸檬酸，折合無水檸檬酸，按1995年5月，中國發(fā)酵工業(yè)協(xié)會檸檬酸分會制定的“檸檬酸行業(yè)統(tǒng)計辦法” 9無水檸檬酸需要量為：30000÷1.0914=27487.63t/a（1）生產(chǎn)無水檸檬酸的總化學(xué)反應(yīng)式：162 192 X 1000（2）生產(chǎn)1000kg 99.5%無水檸檬酸所需的理論淀粉消耗量：X=10

27、00×（162÷192）×99.5%=839.53 kg（3）生產(chǎn)1000kg 99.5%無水檸檬酸所需實際淀粉消耗量：X 實際= X÷(98.5%×95%×95%×98%×99%)=973.4kg（4）生產(chǎn)1000kg 99.5%無水檸檬酸所需實際薯干粉原料消耗量： 973.4÷75%=1297.87kg（5）-淀粉酶的消耗量：應(yīng)用酶活力為3000u/g的-淀粉酶使淀粉液化。-淀粉酶用量按5u/g原料計算有： 1297.87×103×5÷3000=2.16kg（6）無水氯化

28、鈣用量 ，0.1% 。 有： 1297.87×0.1%=1.30kg（7） 碳酸鈉用量 ，0.15% 。 有：1297.87×0.15%=1.95kg3.1.3發(fā)酵醪量的計算根據(jù)發(fā)酵液轉(zhuǎn)化率為13%：1000×99.5%÷（95%×98%×13%）=8221.1kg3.1.4 接種量接種量為發(fā)酵醪的10%，設(shè)接種量為x，則： x/(發(fā)酵醪量-x)×100%=10% 即：8221.1×10%÷110%=747.37 kg3.1.5 液化醪量計算成熟的蒸煮醪量計算：蒸煮醪量=發(fā)酵醪量-接種量即：8221.1-

29、747.37=7473.73kg3.1.6 成品檸檬酸日產(chǎn)檸檬酸量為：27487.63÷300=91.63 t/d即結(jié)晶液中檸檬酸的含量為：91.63 t/d需精制液中檸檬酸含量為：91.63÷98%=93.5t/d需分離液中檸檬酸的含量為：91.63÷（95%×98%）=98.42t/d3.1.7淀粉質(zhì)原料年產(chǎn)3萬噸一水檸檬酸廠總物料衡算即對生產(chǎn)27487.63t/a99.5%無水檸檬酸的薯干原料檸檬酸廠進(jìn)行計算。（1）檸檬酸成品日產(chǎn)食用99.5% 無水檸檬酸量為91.63t，取整數(shù)為92t日產(chǎn)副產(chǎn)品為：92×2%÷98%=1.88

30、t則日產(chǎn)總量為：92+1.88=93.88t實際年產(chǎn)量為：食用檸檬酸量為：92×300=27600t/a 副產(chǎn)物為：1.88×300=564 t/a 總產(chǎn)量為：27600+564=28164 t/a（2） 淀粉用量 日耗量：973.4×103×93.88=91.38t 年耗量：91.38×300=27414t（3）主要原料薯干用量 日耗量：1297.87×103×93.88=121.84t 年耗量：121.84×300=36552t（4）根據(jù)以上計算，將物料衡算結(jié)果列于表3-1。表 30000t/a料檸檬酸廠物料衡

31、算表物料名稱每噸產(chǎn)品物料消耗量（kg）年產(chǎn)3萬噸物料消耗量每天（t/d） 每年(t/a)食用檸檬酸9809227600副產(chǎn)品201.88564薯干原料1297.87121.8436552淀粉973.491.3827414-淀粉酶2.160.2060發(fā)酵醪8221.1771.80接種量747.3770.1621048成熟蒸煮醪7473.73701.63 無水氯化鈣1.30.1236碳酸鈉1.950.18544. 檸檬酸生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備以薯干為原料生產(chǎn)檸檬酸是我國特有的檸檬酸粗料發(fā)酵工藝，原料預(yù)處理設(shè)備可全部采用國產(chǎn)定型的糧食及飼料處理機(jī)械，生產(chǎn)過程簡單、處理成本低、設(shè)備投資少。4.1發(fā)酵罐的選

32、型當(dāng)前，我國檸檬酸發(fā)酵占統(tǒng)治地位的發(fā)酵罐仍是機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，即通常所說的通用罐。選用這種發(fā)酵罐的原因主要是：歷史悠久，資料齊全，在比擬放大方面積累了較豐富的成功經(jīng)驗，成功率高。此外在檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備方面，大型氣升式發(fā)酵罐仍處于試用攻關(guān)階段。從試用情況看，由于氣升式罐在生產(chǎn)周期、產(chǎn)酸率、供氧周期波動的影響、通風(fēng)量增加的綜合能耗、生產(chǎn)的穩(wěn)定性及可重復(fù)性等因素，所以多數(shù)廠家目前仍延用機(jī)械攪拌通風(fēng)式發(fā)酵罐。因而，就本項目而言，按技術(shù)成熟，可靠、穩(wěn)妥的原則，結(jié)合檸檬酸工程中的設(shè)計經(jīng)驗，通過對罐內(nèi)空氣分配器進(jìn)行適當(dāng)改造，成為新型的通風(fēng)式機(jī)械攪拌型發(fā)酵罐。其攪拌功率，比相同容積的通用發(fā)酵罐降低約1

33、0%10 ,11。從生物發(fā)酵行業(yè)醪液處理供料的均衡性考慮，發(fā)酵放罐間隔時間不宜大于8小時，在技術(shù)可靠的前提下，大罐放料容積不大于400 m3。結(jié)合目前本行業(yè)發(fā)酵技術(shù)的現(xiàn)狀，目前國內(nèi)行業(yè)成熟技術(shù)水平、加工技術(shù)水平，企業(yè)可能達(dá)到的發(fā)酵控制管理水平等，從生產(chǎn)的可靠性、可實施性等方面考慮，本設(shè)計擬采用放罐容積約200 m3 的新型通風(fēng)發(fā)酵罐。 4.1.1發(fā)酵罐容積和臺數(shù)的確定（1）發(fā)酵初糖濃度：由前面的計算可知，發(fā)酵液中檸檬酸的含量為92 t/d，則根據(jù)： 180 192可計算出葡萄糖量為：92×180÷192=86.25 t/d則發(fā)酵初糖濃度為：86.25×100%&#

34、247;771.80=11.18% （2）生產(chǎn)能力的計算：現(xiàn)每天產(chǎn)99.5%純度的檸檬酸92t，檸檬酸發(fā)酵周期為75h（包括發(fā)酵罐清洗、滅菌、進(jìn)出物料等輔助操作時間）。則每天需糖液體積為V糖。 每天產(chǎn)純度為99.5%的檸檬酸92t，每噸100%的檸檬酸需糖液7.58 m3；V糖=7.58×92=697.36m3設(shè)發(fā)酵罐的填充系數(shù)，則每天需要發(fā)酵罐的總?cè)莘e為Vo(發(fā)酵周期為48h）。 VO=V÷=697.36÷90%=774.84 m3（3）發(fā)酵罐個數(shù)的確定：現(xiàn)選擇公稱容積為200m3的六彎葉機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐為例，則需要發(fā)酵罐的個數(shù)為。查表知公稱容積為200 m3

35、的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為230m3，則：每臺罐的產(chǎn)量為：200×0.9×13%×1.11×95%×98%=24.2t發(fā)酵罐所需個數(shù)= = （92/24.2）×（75/24）=11.88 取公稱容積200 m3發(fā)酵罐12個；每日投（放）罐次：92÷24.2=3.8 圓整到4次，日運(yùn)轉(zhuǎn)11.88×66÷75=10.38 h。其中發(fā)酵時間為66h，發(fā)酵操作時間為75 h4.2檸檬酸生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備表表2 年產(chǎn)3萬噸檸檬酸工廠主要工藝設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱規(guī)格與型號材料1調(diào)漿桶V=6 m31Cr18Ni9Ti鋼2噴射

36、加熱器L=vt=4(m)1Cr18Ni9Ti鋼3液化維持罐 V=12 m31Cr18Ni9Ti鋼4板式換熱器F=12 m21Cr18Ni9Ti鋼5磁力除鐵器6斗式提升機(jī)7錐式粉碎機(jī)9t/h8連消系統(tǒng)150m3/h9帶式過濾機(jī)過濾面積7.8 m310發(fā)酵罐（六彎葉渦輪攪拌器）公稱容積200 m3，5000mm1Gr18Ni9Ti鋼11種子罐公稱容積30 m3，2400mmA3鋼12發(fā)酵醪貯罐V=367.2 m31Cr18Ni9Ti鋼13酸解桶全容積9 m314酸解液中轉(zhuǎn)罐公稱容積10 m315硫酸高位槽公稱容積10 m316硫酸貯槽容積40 m317稀酸解液貯槽有效容積15 m3玻璃鋼18硫酸銨

37、溶液輸送泵IS80-50-200機(jī)體鑄鐵19硫酸銨貯罐V=93.3 m31Cr18Ni9Ti鋼20中和罐全容積12 m321陰（陽）離子交換器總高5853mm22離子交換液貯罐工作容積5 m323真空濃縮器蒸發(fā)量6.8 t/h24母液貯槽工作容積3 m325冷凝水槽V=10 m326結(jié)晶罐公稱容積1m327干燥設(shè)備產(chǎn)量5 t/h28壓濾機(jī)過濾面積64 m329預(yù)過濾器JLS-Yu-045金屬鎳30蒸汽過濾器JLS-F-035金屬鎳31金屬過濾器JLS-045金屬鎳32液化醪泵IS80-50-200機(jī)體鑄鐵33水力噴射真空泵真空度 600mmHg34種子液輸送泵IS80-50-200機(jī)體鑄鐵35

38、發(fā)酵醪液輸送泵IS80-50-200機(jī)體鑄鐵36自來水輸送泵IS80-50-200機(jī)體鑄鐵37離心機(jī)1000r/s0Cr18Ni9Ti鋼38熱水箱V=20 m339鹽酸貯槽公稱容積20 m3玻璃鋼40燒堿高位槽V=5m35. 全廠及車間布置在本設(shè)計中，檸檬酸全廠的布局參考了某公司的各個車間的布局。此基礎(chǔ)上，又做了一定的修補(bǔ)，因為檸檬酸廠的廠區(qū)是上世紀(jì)建立的，布局以及各建筑的設(shè)計不盡合理，區(qū)的環(huán)境美化及工人的組織基本沒有。作為一個面向現(xiàn)代化的檸檬酸工廠，在設(shè)計中廠區(qū)的交通，衛(wèi)生，環(huán)境要求都比較高，各車間的布局要合理，便于生產(chǎn)的順利進(jìn)行，將生產(chǎn)區(qū)和辦公大樓分開建設(shè)，一個完善而先進(jìn)的污水處理站也是必

39、需的。同時，還應(yīng)該有職工活動中心等。具體布局見附圖4車間布置設(shè)計的目的是對廠房的配置和設(shè)備的排列作出合理的安排，并決定車間，工段的長度，高度和建筑結(jié)構(gòu)形式，以及各車間之間與工段之間的相互關(guān)系。車間布置設(shè)計必須在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，掌握必要懂得資料作為設(shè)計的依據(jù)或參考。這些資料包括：生產(chǎn)工藝流程圖，物料衡算數(shù)據(jù)及物料性質(zhì)，設(shè)備資料，公用系統(tǒng)耗用量，土建資料和勞動安全，防火，防爆資料，車間組織及定員資料，廠區(qū)總平面布置，有關(guān)布置方面的一些規(guī)范資料。本設(shè)計負(fù)責(zé)年產(chǎn)30000噸一水檸檬酸廠發(fā)酵車間工藝設(shè)計，其主要工序包括液化醪發(fā)酵醪發(fā)酵成熟醪至提取。車間布局包括三層樓。發(fā)酵罐因罐體較大貫穿于第1、2、3

40、層；種子罐與硫酸銨貯罐貫穿于第1、2層；泵體一般安裝于第1層，除主物料液化醪的輸送泵置于第2層樓，（為了節(jié)省能耗，從液化段的噴射冷凝器直接送到二樓）；而發(fā)酵液貯罐因罐體龐大且無特殊要求，可置于發(fā)酵車間的室外；金屬過濾器都安裝于第3層，便于對發(fā)酵罐操作。這樣的布局符合檸檬酸生產(chǎn)的工藝要求。具體布局見附圖3和附圖4。6. 結(jié)束語本設(shè)計在了解國內(nèi)外檸檬酸發(fā)酵業(yè)生產(chǎn)、發(fā)展概況之后，通過分析、比較，初步確定了設(shè)計方案。我國檸檬酸原料來源豐富，又有世界上獨特的發(fā)酵技術(shù)，工藝簡單，故選擇以薯干粉為原料，采用黑曲霉，通過深層液體發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。年產(chǎn)3萬噸檸檬酸發(fā)酵車間需發(fā)酵罐12個，每個發(fā)酵罐200 m3；日

41、產(chǎn)92t無水檸檬酸，年耗薯干粉36552t。這次生物制品工藝學(xué)課程設(shè)計論文能夠得以順利完成，特別要感謝我的指導(dǎo)老師馬文平老師，感謝他給予我生物制品工藝學(xué)課堂上傳授的知識和課程設(shè)計上的悉心指導(dǎo)和無私教誨。通過這次課程設(shè)計，讓我對生物制品工藝學(xué)這門課有了進(jìn)一步的認(rèn)識。這次課程設(shè)計是對這門課程的一個總結(jié)，對綜合運(yùn)用知識的培養(yǎng)。設(shè)計時要有一個明確的思路，要考慮多種因素包括工藝流程和生產(chǎn)技術(shù)選擇合適的設(shè)計參數(shù)，對工廠的年生產(chǎn)量和日生產(chǎn)量確定之后還要進(jìn)行一系列的物料衡算。通過這次設(shè)計對我們獨自解決問題的能力也有所提高。在整個過程中，我查閱了相關(guān)書籍及文獻(xiàn)，取其相關(guān)知識要點應(yīng)用到課程設(shè)及中，而且其中有很多相關(guān)設(shè)備選取標(biāo)準(zhǔn)可以直接選取，這樣設(shè)計出來的設(shè)備更加符合要求。這次課程設(shè)計的書寫中對格式的要求也很嚴(yán)格，在老師的指導(dǎo)下我們按照畢業(yè)設(shè)計的格式要求完成課程設(shè)計。這就為我們做畢業(yè)設(shè)計打下了基礎(chǔ)。因為我們的知識有限