年产30000吨柠檬酸发酵设计..

生物工程设备课程设计

年产30000吨柠檬酸发酵设计学院：化工与材料学院

专业：姓名：指导老师：

生物工程

学号：

职称：高级工程师

中国·珠海

二○一五年十一月

北京理工大学珠海学院课程设计

诚信承诺书

本人郑重承诺：我所呈交的课程设计《年产30000吨柠檬酸发酵设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。

承诺人签名：

日期：年月日

北京理工大学珠海学院12级生化工程设备课程设计

任务书

题目：年产30000吨柠檬酸发酵设计

专业学院：化工与材料学院

专业：生物工程

学生姓名：

指导教师：

一、主要研究内容：

1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质，工作参数的确定。

2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。

3、动力消耗、设备结构的工艺设计。

二、主要任务及目标：

1、工艺设计和计算

根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。主要包括：

（1）工艺设计

①设备结构及主要尺寸的确定（D，H，H

L ，V，V

L

，Di等）

②通风量的计算

③搅拌功率计算及电机选择

④传热面积及冷却水用量的计算

（2）设备设计

①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套）

②搅拌器及搅拌轴的设计

③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔及进出口接管等）

④冷却装置的设计(包括冷却面积、列管规格、总长及布置等)

2、设计说明书的编制

设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。

3、绘制设备图一张

设备图绘制，应标明设备的主要结构与尺寸。

指导教师签字：年月日

工作小组组长签字：年月日

年产30000吨柠檬酸发酵设计

摘要

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α－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13%、淀粉75%、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。

本设计对目前发酵生产柠檬酸的状况及其主要的生产技术做了阐述，并对发酵生产柠檬酸的工艺技术方法、工艺流程及设计技术说明给出了明确设计。因为知识有限，在工艺计算方面，只做了物料衡算和发酵罐选型的有关计算。确定了柠檬酸生产的主要工艺设备选型以及全厂及车间布置。

本设计还包括发酵罐，全厂平面图，车间平面布置图，工艺流程图。

关键词：柠檬酸发酵设备设计与选型

目录

摘要 ......................................................................................................................................... I 第一章引言 . (1)

1.1柠檬酸简介 (1)

1.2柠檬酸发酵生产的现状及生产技术 (1)

1.2.1柠檬酸发酵生产现状 (1)

1.2.2主要的生产技术 (2)

第二章工艺流程 (3)

2.1生产方法 (3)

2.2工艺流程 (3)

2.3操作工艺 (4)

2.3.1原料的处理 (4)

2.3.2无菌空气的处理 (5)

2.3.3种子的培养 (5)

2.3.4发酵工序及醪液处理工序 (6)

2.3.5提取工段 (7)

2.3.6 精制工段 (7)

2.3.7污水处理工序 (8)

第三章工艺计算 (10)

3.1物料衡算 (10)

3.1.1工艺技术指标及基础数据 (10)

3.1.2原料消耗计算（基准：一吨成品柠檬酸） (10)

3.1.3发酵醪量的计算 (11)

3.1.4接种量 (11)

3.1.5接种醪量的计算 (11)

3.1.6 成品柠檬酸 (11)

3.1.7淀粉质原料年产3万吨一水柠檬酸厂总物料衡算 (12)

第四章设备的设计及选型 (13)

4.1发酵罐的选型 (13)

4.1.1发酵罐容积和台数的确定 (13)

4.2柠檬酸生产的主要设备表 (14)

第五章车间布置 (16)

总结 (17)

参考文献 (18)

结语 (19)

第一章引言

1.1柠檬酸简介

柠檬酸是一种重要的有机酸，又名枸橼酸，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。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/L）。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。

1.2柠檬酸发酵生产的现状及生产技术

1.2.1柠檬酸发酵生产现状

1917年，美国学者Currie发现了一株产柠檬酸的黑曲霉，并通过美国的Pfizer(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，美国的Miles公司首先成功地采用液体深层发酵工业化规模生产柠檬酸。由于这种新工艺比传统的浅盘工艺有更多的优越性，因而推动了世界柠檬酸工业的迅速发展，深层发酵法也成为柠檬酸发酵生产的主要工艺。到2000年，全球柠檬酸的年生产能力在90万吨以上，并一直保持比较平稳的发展速度[1]。

我国柠檬酸发酵工业起步较晚，1969年上海酵母厂成功利用薯干粉深层发酵柠檬酸。在20世纪80年代，由于出口的需要，我国的柠檬酸生产发展速度，已成为世界上柠檬酸生产量最大的国家。全国有近90家柠檬酸生产企业，年生产能力达近50万吨，占世界总量的40%多。2002年全国产量30多万吨，2003年达40余万吨。我国开发的以