年产5000吨柠檬酸工厂设计

建厂可行性研究报告学生姓名:宋利宏专业:食品科学与工程121学号:指导教师姓名:林勤2015年10 月16 日目录第一章绪论1企业概况1目的和意义 1立项的目的 1项目投资的意义2第二章工艺方案论证3.设计依据3设计范围3工艺流程确定3工艺论证和说明3原料的预处理3发酵液的预处理3发酵4提取和精制 4成品包装5产品与产量的确定5生产方法评价5第三章厂区平面设计6厂址选择的原则6选址6总平面设计方案6车间生产过程设计7生产车间工艺布置原则7生产所需建筑8车间平面设计说明 84.工艺计算10物料衡算10全厂总物料衡算主要内容10工艺技术指标和基础数据10原辅料消耗及中间产品衡算11总反应式11液化醪量的计算11发酵液量的计算13离子交换树脂的计算13年产5000吨柠檬酸工厂总物料衡算表14热量衡算15计算步骤15液化工段耗热量15总耗热量17蒸汽用量17年产5000吨柠檬酸发酵工厂热量衡算表17水量衡算17计算步骤17调浆用水17液化清液冷却用水 17发酵冷却用水18发酵罐清洗用水18洗滤布用水18提取工段解脱液煮沸后降温所用冷耗量18提取车间其它用水18锅炉用水18其他用水19总用水量19年产5000吨柠檬酸工厂水量衡算表19电量衡算19计算步骤19原料粉碎液化工段 19发酵工段20提取精制工段20其他设备21年产5000吨柠檬酸工厂电量衡算表22第五章主要设备选型23选择设备的原则23设备的选型 23第六章劳动定员与人员培训25劳动定员25劳动人员分类25车间劳动人员安排 25第七章公用工程的建设26给排水系统 26供电工程26供热系统26供冷系统26采暖与通风系统27辅助部门设计27需要土建的辅助系统27运输设备27第八章投资概算和经济效益评价28投资概算28总投资估算 28经济效益评价28产品成本估算28副产品收入估算29收益估算29参考文献： 30年产5000吨柠檬酸发酵工厂设计食品科学与工程专业魏文姣指导老师蒲传奋摘要：本论文主要是进行年产量5000吨柠檬酸发酵工厂设计，在设计过程中进行了详细的工艺论证，对每个工艺过程进行了分析。

并且在此基础上制定产品方案，设计生产工艺，对柠檬酸生产加工过程中的物料平衡进行计算，对主要设备进行选型以及水、电、汽平衡，劳动力平衡进行计算，最后进行车间设计。

设定企业管理组织构架，实施环境保护规划并进行污水处理，对投资成本、利润、盈亏平衡点等进行估算。

生产总投资为2080万元，年利润可达万元，投资回收期年左右。

关键词：柠檬酸；发酵；工厂设计Design of an annual output of 5000 tons of Citric acid fermentation factoryFood science and engineering major Wei Wen jiaoGuide teacher Pu Chuan fenAbstract: This paper is mainly for the annual output of 5000 tons of citric acid fermentation factory design, process has been proved in the design process, for each process are analyzed. Develop product solutions and on this basis, design and production process, the material balance of citric acid production in the process of calculation, selection and water, electricity, steam balance of main equipment, labor balance calculation, the workshop design. Set the corporate management structure, the implementation plan for environmental protection and sewage treatment, to estimate the investment cost, profit, profit and loss balance production of a total investment of yuan, annual profit of yuan, the investment recovery period is y ears or so.Keywords: citric acid; fermentation; plant design第一章绪论企业概况柠檬酸发酵工厂位于山东省潍坊，潍坊市安丘市位属暖温带大陆性气候，四季分明，光照充足，雨热同季。

无霜期年平均213天，年均降雨量650余毫米，年平均气温18℃，适宜多种动植物生长。

靠近原料生产基地，空气清新，水质清纯，环境幽雅无污染，经济发展环境良好。

交通便利，利于材料以及产品的运输。

目的和意义立项的目的有机酸是微生物的初级代谢产物，与工业和人们的日常生活有着十分密切的关系，也是发酵产业中历史最悠久、吨位最大、价格最低廉的产品。

微生物能够产生多种有机酸，能够大规模生产的只有少数，主要包括柠檬酸、葡萄糖酸、衣康酸和乳酸。

目前产量最高两种有机酸分别是柠檬酸和葡萄糖酸，根据2005年的数据显示，2005年全世界的柠檬酸产量达到了100万吨，其中近50%的产量来自于中国。

由于柠檬酸的酸性、风味以及能够与金属离子形成复合物的能力，在工业中有着广泛的用途。

据统计，目前75%的柠檬酸用于食品以及饮料工业，10%用于制药行业，15%用于其他行业。

柠檬酸具有酸味圆润滋美的特点，并且无毒，安全性高，又因为柠檬酸具有溶解性好、螯合能力强的特性，因此被广泛应用于食品工业中，常被用作酸味剂、增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、螯合剂等，此外，柠檬酸还可以作为冷冻水果和水果加工品种维生素的稳定剂以及作为软饮料、冷饮等食品的增香剂。

在医药工业中，由于酸根具有直接被吸收的特性，经常被作为某些医药的合成原料。

医药中合成的柠檬酸盐被广泛用用于医学临床。

医生在采取新鲜血液的时候，需要加入一些消毒过的柠檬酸钠就能起到防止血液凝固的作用，因此被称为抗凝血剂。

作为抗氧化剂还可以防止维生素的氧化[1]。

在化学工业中柠檬酸也有着举足轻重的地位。

作为一种弱有机酸，同时又具有螯合作用，可以引起金属表面层的轻微损坏，但是作为金属离子螯合剂又可以加速金属氧化物的迁移。

因此现在多采用柠檬酸来取无机强酸用于金属表面氧化物的清洁。

它还能增加去污性能，可以替代磷酸盐，作为无磷洗衣粉的重要原料，绿色环保。

柠檬酸盐是最常用的电镀缓冲液和络合剂，其螯合作用使电镀操作稳定，产品质量较好。

虽然目前柠檬酸的世界年产量超过200万吨，柠檬酸的需求逐年迅速递增，但是仍然不能满足人们日益增长的物质需求。

其中消耗量最大的国家是美国，年需求量近70万吨。

随着全世界经济的发展和人民生活水平的提高，柠檬酸的市场需求也在快速增长，因此，柠檬酸市场就全世界而言具有较大的发展潜力。

项目投资的意义从广义上说，任何含有淀粉和糖的农产品、农产品加工品以及副产品，某些有机化合物，以及石油中的某些成分都是柠檬酸的原料。

在我国，柠檬酸生产以薯干、玉米等淀粉质原料为主。

传统的柠檬酸生产都是以薯干作为原材料，经过生物发酵和钙盐提取工艺制作的，这种方法生产的产品质量差而且成本高，环境污染严重，为了进一步扩大经济效益，提高生产效率，实现清洁无污染的生产，需要对柠檬酸生产提取工艺加以改进。

在原料方面，目前研究出了玉米粉、稻米以及秸秆等，工艺上采用工业离子色谱法、母液净化处理以及循环利用废糖液技术，这样不仅有效地降低了成本，而且对于柠檬酸生产剩余的副产物，通过优化工艺的方式加以合理的利用，废物排放量少有利于环境保护[2]。

玉米中含有丰富的营养物质，以纯碳水化合物的淀粉为主，还存在一些蛋白质，纤维素，脂肪，无机盐灰分等非纯碳水化合物。

第二章工艺方案论证.设计依据根据安全有利位置设计一所坐落于潍坊安丘市的柠檬酸发酵工厂。

本设计主要以国内柠檬酸主流生产技术为基础，结合国内外先进生产工艺和设备，参考发酵工厂设计、生物化工、柠檬酸发酵工艺、食品法规等有关文献资料，完成初步工厂设计。

设计范围制定产品方案，设计生产工艺，进行物料平衡，设备选型，劳动定员，水电汽平衡，全厂卫生安全研究。

设定企业管理组织架构并进行经济效果预测，绘制柠檬酸工厂总平面布置图、工艺流程图、车间布置图。

工艺流程确定玉米→除杂→粉碎→调浆→液化→过滤→发酵→过滤→阴离子交换吸附→解脱液煮↓ ↓玉米渣菌丝体→活性炭脱色→过滤→阳柱转型→二次脱色→蒸发浓缩→冷却结晶→离心分离→干燥→包装→柠檬酸成品[3]工艺论证和说明原料的预处理利用人工去除混入玉米中的固体杂质，如金属物、土、石、皮、芯、霉变块、粒等，排除污染。

将玉米进行粉碎，使得玉米能够充分发酵，不浪费原材料。

一般玉米不宜过碎或过大，60目过筛得到合格的玉米粉。

发酵液的预处理淀粉液化实质上是在淀粉颗粒因受热吸水膨胀、糊化破坏了其晶体结构之后进行的，这是因为淀粉颗粒对于酶作用的抵抗力较强，很难直接液化，因此淀粉糊化是酶法液化的一个重要步骤。

淀粉被糊化后，体积就会膨胀很多，粘度增强，流动性很差，搅拌困难，传热性较差，难以糊化均匀。

因此物料必须先进行液化，是料液的流动性变好，有利于料液的输送、灭菌完全、发酵初期菌体的生长、易于糖化、提高产酸率和淀粉的利用率。

使用物料输送机向调浆罐输送玉米粉，按照质量比为（玉米粉：水）为1:的比例加入65℃的水，利用碳酸钠溶液调节浆料的pH在~范围内，并加入%氯化钙，钙离子对淀粉酶具有激活和保护作用，也有助于杂质凝集，改善过滤性质。

最后加入粉耐高温α-淀粉酶（酶活力20000U/g，加入量为10U/g玉米粉），混合均匀，将物料打入高压喷射器，在喷射器中粉浆和蒸汽可直接瞬间接触，出料温度105℃。

从喷射器中喷出的液料，经过冷却降温系统使液料温度降至97℃，并将其倒入层流罐保温30分钟，保温罐温度维持在95℃，然后进行二次喷射，在第二只喷射器内液料和蒸汽直接接触使温度迅速上升至130℃，并在维持罐内维护8分钟左右，彻底杀死耐高温α-淀粉酶，进一步凝固聚沉蛋白质，对处理后的物料进行过滤处理，滤液经过真空闪急冷却系统进行冷却，然后将液料打入二次液化罐，使液料温度降低到95℃，在二次液化罐内加入耐高温α-淀粉酶（酶活力为20000U/g，加入量为8U/g玉米粉），液化30分钟，碘试合格后，结束液化。