化工学院 优秀毕业设计年产10万吨柠檬酸厂糖化、发酵车间的设计15489.docx
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1、北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计年产100万吨柠柠檬酸厂厂糖化、发发酵车间间的设计计摘 要要本设计采采用薯干干原料发发酵,只只需将薯薯干磨成成粉,加加水调浆浆,直接接加入少少量淀粉粉酶液化化后灭菌菌、冷却却即可接接种发酵酵。制备备柠檬酸酸一般采采用晒干干的薯干干作为原原料。其其中薯干干含水110%-15%、淀粉粉70%左右、蛋蛋白质66%左右右。薯干干原料中中的蛋白白质可作作为氮源源供菌体体生长。薯薯干原料料中含有有铁、镁镁、钾、钙钙等的无无机盐,选选用的黑黑曲霉CC05227对这这些成分分不敏感感,故不不必对原原料做这这方面的的预处理理。本设设计采用用液体深深层好氧氧发酵、钙钙盐
2、法提提取技术术生产柠柠檬酸。这这两种方方法都是是国内比比较流行行的生产产方法,有有着大量量的实际际经验,易易于操作作,风险险小。由于本设设计为糖糖化、发发酵车间间的设计计,着重重于这两两个车间间的工艺艺计算、设设备选型型。通过过全厂物物料衡算算、车间间热量衡衡算,确确定糖化化、发酵酵车间主主要设备备发酵罐罐、种子子罐、车车间管道道的设计计和选型型以及全全厂及车车间布置置。本设计还还包括发发酵罐,全厂平平面图,车间平平面布置置图,工艺流流程图。关键词:薯干 深层好好氧发酵酵 黑曲曲霉 柠柠檬酸 设备设设计和选选型Annuual outtputt off 1000,0000 tonns ccitr
3、ric aciid pplannt ssacccharrifiicattionn feermeentaatioon,ffermmenttatiion plaant dessignnABSTTRACCTThe dessignn off raaw mmateeriaals useed ppotaato ferrmenntattionn, ssimpply pottatoo miillss, wwateer-ppastte, adddingg a smaall amoountt off diirecct -ammylaase liqqueffacttionn, ssterriliizattionn,
4、 ccoollingg, ffermmenttatiion cann bee vaacciinatted. Prrepaarattionn off ciitriic aacidd noormaallyy ussed as raww maaterrialls ddrieed ppotaato. Potaato moiistuure conntennt oof 110% to 15%, aabouut 770 pperccentt off sttarcch, prooteiin aabouut 66 peerceent. Potaato raww maaterrialls iin tthe pro
5、oteiin ccan be useed aas ssourrce of nittroggen forr ceell groowthh. PPotaato raww maaterrialls cconttainningg irron, maagneesiuum, pottasssiumm, ccalcciumm off innorgganiic ssaltt, ooptiionaal bblacck AAspeergiilluus nnigeer CC05227 iis nnot sennsittivee too thhesee inngreedieentss, iit nneedd noot
6、 ddo aany preetreeatmmentt off thhe rraw matteriialss.Thhe ddesiign of a ggoodd gaas lliquuidss deeep ferrmenntattionn, ddry callciuum ccitrratee exxtraactiion tecchnoologgy pprodducttionn. TThe twoo meethoods aree moore poppulaar ddomeestiic pprodducttionn meethoods, haas aa grreatt deeal of praact
7、iicall exxperriennce, eaasy to opeeratte, thee riisk smaall. Ass thhe ddesiign forr thhe ssacccharrifiicattionn annd ffermmenttatiion worrkshhop thee deesiggn, thee twwo wworkkshoops foccuseed oon tthe proocesss, thee seelecctioon oof eequiipmeent. Thhrouugh thee whholee pllantt maaterriall baalannc
8、e, ennerggy bbalaancee woorksshopp, iidenntiffiedd gllycoosyllatiion, feermeentaatioon wworkkshoop mmajoor eequiipmeent ferrmennterr, sseedd taankss, ppipeelinnes andd woorksshopps iin tthe dessignn annd sseleectiion.Andd thhe wwholle pplannt aand facciliity layyoutt.The dessignn allso inccluddes Fe
9、rrmenntorr, TThe facctorry pplann,Shhop flooor plaan, Floow CCharrt.Key worrds: PottatooDeeep-sseatted aerrobiic ffermmenttatiion Aspperggilllus niggerCCitrric aciid Eqquippmennt DDesiign andd Seelecctioon目 录录摘要ABSTTRACCT.1.引言言.11.1柠柠檬酸的的性质和和用途.11.2柠柠檬酸的的来源和和发展情情况.12.生产产工艺.222.1生生产方法法.22.2生生产流程程.22.
10、3操操作工艺艺.32.3.1原料料的处理理.332.3.2发酵酵工序.332.3.3醪液液处理工工序.332.3.4提取取工段.332.3.5精制制工段.443.工艺艺计算书书.553.1物物料衡算算.53.1.1工艺艺技术指指标及基基础数据据.553.1.2原料料消耗计计算(基基准:11吨成品品柠檬酸酸)53.1.3发酵酵醪量的的计算.663.1.4接种种量.663.1.5液化化醪量的的计算.63.1.6成品品柠檬酸酸.663.1.7淀粉粉质原料料年产110万吨吨一水柠柠檬酸厂厂总物料料衡算.73.2热热量衡算算.73.2.1液化化热平衡衡计算.773.2.2发酵酵过程中中的蒸汽汽耗量的的计
11、算.883.2.3发酵酵过程中中的冷却却水耗量量计算.103.2.4发酵酵过程中中的无菌菌空气耗耗用量的的计算.104.糖化化车间设设备设计计与选型型.124.1调调浆桶的的选型1224.2喷喷射加热热器的选选型1224.3液液化维持持罐的选选型1334.4板板式换热热器的选选型1335.发酵酵车间设设备设计计与选型型.1555.1发发酵罐的的选型.1555.1.1发酵酵罐容积积和台数数的确定定1155.1.2主要要尺寸的的计算1165.1.3发酵酵罐冷却却面积的的计算1165.1.4发酵酵罐搅拌拌器的设设计1175.1.5发酵酵罐设备备结构的的工艺设设计1185.1.6发酵酵罐设备备材料的的
12、选择2205.1.7发酵酵罐壁厚厚的计算算2205.1.8发酵酵罐接管管设计.215.1.9发酵酵罐支座座的选择择.225.2种种子罐的的选型2225.2.1种子子罐容积积和数量量的确定定2225.2.2种子子罐主要要尺寸确确定2225.2.3种子子罐型号号确定2235.3贮贮罐选型型2335.3.1发酵酵成熟醪醪贮罐.235.3.2硫酸酸銨贮罐罐.236.全厂厂及车间间布置.225结论26参考文献献227谢辞28IV361 引言言1.1 柠檬酸酸的性质质和用途途柠檬酸,学学名为22-羟基基-丙烷烷三羧酸酸,结构构式为: OHHOOCCCH2CCH2COOOH。柠柠檬酸在在自然界界中分布布很广
13、,主主要存在在于柠檬檬、柑橘橘等。 柠檬酸酸具有宜宜人风味味、高的的水溶性性和强的的金属螯螯合力,长长COOHH 期以来来占据食食用酸味味剂700%左右右的市场场份额,除除可口可可乐和纯果汁汁以外,几几乎所有有的饮料料(包括括固体和和液体)都都使用柠柠檬酸作作为酸味味剂,通通常的添添加量为为0.225%-0.44%(mm/m)。此此外,食食品加工工和奶制制品也添添加柠檬檬酸或柠柠檬酸盐盐。据不不完全统统计,使使用柠檬檬酸的食食品或药药品(如如化学药药的枸橼橼酸盐)约约有上千千种之多多。柠檬檬酸除用用于食品品和医药药工业外外,最大大的用途途是代替替三聚磷磷酸钠作作为洗涤涤剂的助助洗剂,220世纪
14、纪90年年代初,国国外还有有人发现现柠檬酸酸加入混混凝土中中可作为为一种“减水剂剂”,并能能提高混混凝土的的凝固强强度。可可以认为为,柠檬檬酸早已已成为现现代食品品、医药药业、日日化行业业及其他他工业的的通用原原料55。1.2柠柠檬酸的的来源和和发展情情况17844年瑞典典科学家家Schheelle首次次从柠檬檬汁中结结晶出固固体柠檬檬酸。118600年意大大利开始始用添加加石灰乳乳的方法法从果汁汁中得到到柠檬酸酸,从而而进行了了工业化化生产。直直到200世纪初初,柠檬檬酸主要要是从柠柠檬中提提取产量量很低,主主要应用用于食品品工业和和洗涤剂剂,主要要产地以以意大利利的西西西里岛为为主。118
15、933年德国国微生物物学者WWehmmer发发现一种种青霉能能够积累累柠檬酸酸,但未未能实现现工业化化生产。119177年,美美国学者者Currriee发现了了一株产产柠檬酸酸的黑曲曲霉,并并通过美美国的PPfizzer(辉瑞)公司于于19223年采采用浅盘盘发酵实实现了工工业化生生产,原原料主要要是糖蜜蜜。19952年年,美国国的Miiless公司首首先成功功地采用用液体深深层发酵酵工业化化规模生生产柠檬檬酸。由由于这种种新工艺艺比传统统的浅盘盘工艺有有更多的的优越性性,因而而推动了了世界柠柠檬酸工工业的迅迅速发展展,深层层发酵法法也成为为柠檬酸酸发酵生生产的主主要工艺艺。到220000年,
16、全全球柠檬檬酸的年年生产能能力在990万吨吨以上,并并一直保保持比较较平稳的的发展速速度55。我国柠檬檬酸发酵酵工业在在19449年以以前是个个空白。119699年上海海酵母厂厂成功利利用薯干干粉深层层发酵柠柠檬酸。在在20世世纪800年代,由由于出口口的需要要,我国国的柠檬檬酸生产产发展速速度,已已成为世世界上柠柠檬酸生生产量最最大的国国家。全全国有近近90家家柠檬酸酸生产企企业,年年生产能能力达近近50万万吨,占占世界总总量的440%多多。20002年年全国产产量300多万吨吨,20003年年达400余万吨吨。我国国开发的的以白薯薯干为原原料的产产酸菌种种具有其其独到的的特点,加加之我国国
17、的许多多地区对对生产过过程中排排放的废废水要求求较低,多多数生产产企业对对生产过过程中产产生的废废水没能能进行比比较有效效的处理理,因此此,我国国柠檬酸酸生产成成本较低低,在国国际市场场上具有有较强的的竞争力力。近年年来我国国柠檬酸酸的年出出口量一一直保持持在100万吨以以上55。2 生生产工艺艺2.1生生产方法法 本次生产产工艺设设计以薯薯干为原原料,采采用直接接粉碎、调调浆、液液化,进进行好气气液体深深层发酵酵,钙盐法法提取,最最后结晶晶、干燥燥得到柠柠檬酸。 2.2工工艺流程程本次生产产工艺的的基本过过程是:在接收糖糖浆后,根根据糖浆浆组成作作适当的的处理或或配制,配配成发酵酵原料,进进
18、行连续续杀菌并并冷却后后,进入入发酵罐罐,加入入菌种和和净化压压缩空气气后进行行发酵;发酵液经经升温、过过滤处理理后,进进入中和和罐,用用CaCCO3中和处处理;再经过过过滤洗涤涤,得到到柠檬酸酸钙固体体,送入入酸解罐罐,再添添加H2SO4酸解,并并加入活活性炭进进行脱色色;然后,通通过带式式过滤机机过滤、酸酸解过滤滤,除去去CaSOO4及废炭炭;酸解过滤滤液经离离子交换换处理后后,进行行蒸发、浓浓缩,再再进行结结晶;结晶后,用用离心机机进行固固液分离离,对得得到的湿湿柠檬酸酸晶体进进行干燥燥与筛选选,最后后得到成成品的柠柠檬酸。成品柠檬酸淀粉糖净化空气菌种种子发酵消泡剂过滤废渣处理中和钙盐干
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