《《 年產(chǎn)2萬噸檸檬酸工程提取車間 》設(shè)計(jì)說明書》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《 年產(chǎn)2萬噸檸檬酸工程提取車間 》設(shè)計(jì)說明書（12頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 年產(chǎn)2萬噸檸檬酸工程提取車間 設(shè)計(jì)說明書系 別： 城市建設(shè)系 專業(yè)班級(jí)： 生物工程0701班 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： （課程設(shè)計(jì)時(shí)間：2011年 月 日 2011年 月 日）華中科技大學(xué)武昌分校目 錄1課題設(shè)計(jì)目的 12課題設(shè)計(jì)題目描述和要求 13課題設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容 23.1檸檬酸生產(chǎn)相關(guān)知識(shí)簡介 23.2年產(chǎn)2萬噸檸檬酸工程提取車間的物料衡算 43.3提取工藝中雜質(zhì)濃度的計(jì)算113.4繪制工藝流程圖（附圖）4總結(jié) 16參考文獻(xiàn) 171課題設(shè)計(jì)的目的1.1 主要內(nèi)容1、生產(chǎn)工藝的確定并繪制帶控制點(diǎn)工藝流程圖；2、工藝計(jì)算確定原材料、能源消耗；3、設(shè)備計(jì)算與選型；4、編寫設(shè)計(jì)說明書及繪制

2、工程圖；5、檢查及修改說明書及圖紙。1.2 具體要求1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告不少于2000字；完成與畢業(yè)設(shè)計(jì)課題相關(guān)的外文文獻(xiàn)翻譯，不少于2000漢字；2、 中、英文摘要：350字左右；3、 完成設(shè)計(jì)說明書（工藝計(jì)算與設(shè)備選型）：不少于1萬字（圖紙、程序、計(jì)算表格除外）。4、繪制工程圖：A2圖，全部為CAD繪圖，包括設(shè)計(jì)內(nèi)容中的帶控制點(diǎn)工藝流程圖、設(shè)備平立面布置圖、管道平立面布置圖、專業(yè)設(shè)備加工條件圖（一張）2課題設(shè)計(jì)的描述 2.1 檸檬酸概述檸檬酸（citric acid，citrrus）又名枸櫞酸，學(xué)名為3羥基3羧基戊二酸。檸檬酸在自然界中分布很廣，主要存在于檸檬、柑橘、菠蘿、梅等果實(shí)中，尤

3、其以未成熟者含量較多。植物葉子中也含有檸檬酸。在動(dòng)物中，檸檬酸存在于骨骼、肌肉、血液、乳汁、唾液、汗和尿中。檸檬酸是生物體主要代謝產(chǎn)物之一。檸檬酸的用途很廣泛，其中以食品工業(yè)用量最多（約占70%），主要作為飲料的酸味劑。世界衛(wèi)生組織（WHO）對(duì)檸檬酸在食物中的添加量未作任何限制。2.1.1、檸檬酸的物理性質(zhì) 檸檬酸為無色半透明晶體，或白色顆粒，或白色結(jié)品性粉末，無免雖有強(qiáng)烈酸味但令人愉快，稍有一點(diǎn)后澀味。它在溫堰空氣中慚瀝風(fēng)化，在潮濕空氣中微有溶解性。 結(jié)晶形態(tài)與性質(zhì)：檸檬酸結(jié)晶形態(tài)因結(jié)晶條件不同而不同，有無水檸檬酸，C6H8O7，也有合結(jié)晶水的檸檬酸2C6H8O7H2O、C6H8O7H2O或

4、C6H8O72 H2O。 商品檸檬酸主要是無水檸檬酸和一水檸檬酸。 一水檸檬酸是由低溫(低于366)水溶液中結(jié)晶析出，經(jīng)分離干燥后的產(chǎn)品，分子量21014，含結(jié)晶水量為8.5%，熔點(diǎn)7075，密度的1542。20下，100g水中可溶解無水物147g.放置在干燥空氣中時(shí)，處于晶體品格中的結(jié)晶水逸出而風(fēng)化。一水檸檬酸晶體緩慢加熱時(shí)，先在5070開始失水，7075晶體軟化，開始熔化。加熱到130時(shí)完全喪失結(jié)晶水，最后在135152范田內(nèi)完全溶化化。水檸檬酸劇烈加熱時(shí)，在100熔化，結(jié)塊變?yōu)闊o水檸檬酸，繼續(xù)加熱很精確地在153溶化。一水檸檬酸晶體為斜方棱晶，晶體較大，晶軸a：bc0.6068：1：0.

5、1106。折射率率n：1493-15090.無水檸檬酸是由高溫(高于366)水溶液中結(jié)晶析出的。一水檸檬酸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水檸檬酸肋臨界溫度為366+15。無水檸檬酸分子量19212，熔點(diǎn)153，密度的16650。晶體形態(tài)為單斜晶系的棱形雙菱錐體。錐角A99。7，晶軸n：b：c1.936：1：1.50。 2.2檸檬酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題及策略 2.2.1開發(fā)綠色工藝 檸檬酸作為食品添加劑、醫(yī)藥原料、金屬清洗劑等領(lǐng)域的重要精細(xì)化學(xué)品，其應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。我國的檸檬酸產(chǎn)品幾乎銷售到了世界的每一個(gè)角落出口量不斷增加，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，但隨著人們環(huán)境意識(shí)的提高，環(huán)保壓力日益加大，檸檬酸生產(chǎn)中的環(huán)境問題越來越引

6、起人們的關(guān)注。檸檬酸的提取現(xiàn)在較多的仍是采用鈣鹽法，而鈣鹽法產(chǎn)生的CaSO4。對(duì)環(huán)境有很大的污染。目前國家已經(jīng)頒布了相關(guān)文件，禁止鈣鹽法的使用，這對(duì)檸檬酸的生產(chǎn)提出了巨大挑戰(zhàn)。檸檬酸工業(yè)要繼續(xù)發(fā)展下去必須開發(fā)出能夠取代現(xiàn)有鈣鹽法的新技術(shù)。 2.2.2持續(xù)發(fā)展目前資源日益緊缺，我國政府提出了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，號(hào)召開發(fā)新的可再生替代能源，發(fā)展生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)，從根本上打破中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源瓶頸。我國雖然是檸檬酸生產(chǎn)大國，檸檬酸生產(chǎn)過程中使用的原料主要還是玉米等糧食作物，檸檬酸的發(fā)展受到一定的限制。而我國有著豐富的秸稈資源，每年的總資源不低于10億t干物質(zhì)，以秸稈為原材料將是檸檬酸的生產(chǎn)新機(jī)遇。 2.2.3

7、開發(fā)新產(chǎn)品我國檸檬酸生產(chǎn)主要還是集中在一水檸檬酸等少數(shù)幾個(gè)產(chǎn)品上，產(chǎn)品層次單一，而對(duì)于如無水檸檬酸等市場(chǎng)急需產(chǎn)品的相關(guān)生產(chǎn)卻比較少。國內(nèi)的檸檬酸企業(yè)應(yīng)該抓住機(jī)遇，不斷改進(jìn)技術(shù)工藝，開發(fā)新產(chǎn)品，滿足國內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)無水檸檬酸等的需求。 2.3檸檬酸提取工藝 檸檬酸發(fā)酵液的成分比較復(fù)雜，除產(chǎn)物檸檬酸外，還包括殘?zhí)?、菌體、蛋白質(zhì)、色素、膠體、無機(jī)鹽、有機(jī)雜酸等多種雜質(zhì)，這些均來源于原材料和底物中未消耗的營養(yǎng)鹽以及發(fā)酵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物等。所以，發(fā)酵工藝和原材料的不同均影響著發(fā)酵液的組成，這也增加了檸檬酸提取工藝的難度。目前，我國檸檬酸生產(chǎn)廠家主要采用的提取工藝仍是傳統(tǒng)的鈣鹽法。但該法工藝復(fù)雜，收率低，能

8、耗、料耗大，且產(chǎn)生大量難處理的廢水、廢渣，這些缺點(diǎn)已嚴(yán)重制約了我國檸檬酸行業(yè)的發(fā)展。因此，檸檬酸產(chǎn)業(yè)的清潔生產(chǎn)技術(shù)不僅對(duì)降低成本具有重要意義，還事關(guān)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展；高效、低污染的提取方法如氫鈣法、色譜法、離子交換吸附法、溶液萃取法、膜分離法等得到了廣泛的研究，其中檸檬酸氫鈣法和模擬移動(dòng)床色譜法在萬噸級(jí)規(guī)模檸檬酸生產(chǎn)中獲得了成功。 鈣鹽法提取檸檬酸其理論依據(jù)是將CaCO3或Ca（OH）2加入發(fā)酵清液中，形成檸檬酸鈣沉淀，然后將此沉淀與濃硫酸反應(yīng)，形成硫酸鈣沉淀，析出檸檬酸溶液，再經(jīng)過離子交換及濃縮結(jié)晶后，便可以得到檸檬酸晶體。其工藝流程見圖1。這種方法雖然原理比較簡單， 工藝成熟， 但是勞動(dòng)強(qiáng)度

9、極大，使用了強(qiáng)酸且有廢棄物的排出，無論是對(duì)操作者還是對(duì)環(huán)境都造成了極大的危害； 同時(shí)此方法得到的檸檬酸收率也不高，一般只能達(dá)到70 %左右。2.年產(chǎn)2萬噸檸檬酸工程提取車間設(shè)計(jì) 1.1檸檬酸工程提取車間設(shè)計(jì)流程發(fā)酵醪預(yù)處理過濾中和石灰乳（石灰粉）過濾石膏渣酸化過濾炭柱脫色離子交換結(jié)晶干燥、分級(jí)離心分級(jí)菌體殘?jiān)訜嶂?0-90草酸鈣膠體，有色質(zhì)金屬離子、陰離子鋇鹽、黃血鹽93%濃硫酸金屬離子、SO42包裝圖1檸檬酸提取車間所需設(shè)備1：中和槽2：石灰乳儲(chǔ)罐3：檸檬酸鈣懸浮液叩送泵4：壓濾機(jī)5：檸檬酸鈣儲(chǔ)液罐6：濾液澄清罐7：泵8：濾液儲(chǔ)罐9：泵10：酸解罐11：酸液計(jì)量罐12：黃血鹽溶液計(jì)量罐13

10、：帶式真空過濾機(jī)14：檸檬酸液真空收集槽15：真空泵16：酸液泵17：檸檬酸儲(chǔ)液罐18：一級(jí)真空蒸發(fā)器19：一次濃縮液儲(chǔ)罐20：板框壓濾機(jī)21：濾液儲(chǔ)罐22：酸液泵23：檸檬酸液儲(chǔ)罐24：二級(jí)蒸發(fā)器25：真空冷卻器26：水槽27：水泵28：二次濃縮液儲(chǔ)罐29：泵30:結(jié)晶罐31:酸液分布器32：離心機(jī)33：一次母液儲(chǔ)罐34：母液泵35：送料器36：干燥器 37：斗式提升機(jī)38：振蕩結(jié)晶冷卻器39：成品儲(chǔ)罐 1.2 檸檬酸發(fā)酵的原料：檸檬酸發(fā)酵采用的原料是玉米，水，曲霉。1.3 檸檬酸發(fā)酵原料處理：玉米的液化、糖化1.4 檸檬酸發(fā)酵： 黑曲霉可以由糖類、乙醇和醋酸等發(fā)酵產(chǎn)生檸檬酸，這是一個(gè)非常復(fù)

11、雜的生理生化過程。早在上一世紀(jì)末，人們就開始對(duì)檸檬酸的發(fā)酵機(jī)理進(jìn)行了探比但都是從某些片面的現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)事實(shí)提出的假說，基本上屬于猜測(cè)。只Raistrick和Clark(1919年)提出的假說最接近于現(xiàn)代的理論，他們認(rèn)為檸檬酸是由草酰乙酸和醋酸縮合成的。而現(xiàn)在普遍認(rèn)為檸檬酸是經(jīng)過EMF途徑、丙酮酸羧化和三羧酸循環(huán)形成的。2檸檬酸提取車間物料衡算檸檬酸提取車間的物料平衡計(jì)算主要項(xiàng)目為發(fā)酵醪中一水檸檬酸的衡算，中和劑石灰乳和酸化用濃硫酸的量，廢渣量（草酸鈣，石膏渣，金屬離子）等。 2.1檸檬酸工程提取車間工藝流程示意圖發(fā)酵醪過濾中和Ca（OH）2化酸解過濾炭柱脫色離子交換濃縮圖2鈣鹽離子交換法提取檸檬

12、酸工藝流程示意圖過濾殘?jiān)}鹽水洗濃硫酸有色質(zhì)，膠體Fe3+、Mg2+Al3+, SO42-等 結(jié)晶交換離心石膏母液干燥CA產(chǎn)品2.2 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)根據(jù)表1的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行100kg原料生產(chǎn)12淡色啤酒的物料計(jì)算，然后進(jìn)行100L 12淡色啤酒的物料衡算，最后進(jìn)行10000t/a啤酒廠糖化車間的物料平衡計(jì)算。 表1檸檬酸生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng) 目名 稱百分比（%）項(xiàng) 目名 稱百分比（%）定額指標(biāo)食用無水檬酸標(biāo)準(zhǔn)99.5-淀粉酶用量8U/g實(shí)際產(chǎn)率約為98操作參數(shù)（轉(zhuǎn)化率）淀粉糖轉(zhuǎn)化率98.5糖酸轉(zhuǎn)化率95副產(chǎn)品2提取分離收率94玉米淀粉含量6570精制收率96水分18倒罐率12.3 2萬噸

13、一水檸檬酸提取車間物料衡算(1)年產(chǎn)2萬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(huì)檸檬酸分會(huì)制定的“檸檬酸行業(yè)統(tǒng)計(jì)辦法”: 中和(總收率90%) 進(jìn)入提取工段的無水檸檬酸：20000/1.00914=18325.085t/a每中和100kg一水檸檬酸所需的石灰乳的量計(jì)算如下：2C6H8O7H2O+3CaCO3 Ca3(C6H5O7)4H2O+3CO2 +H2O 2C6H8O7H2O+3Ca(OH)2 Ca3(C6H5O7)4H2O+4H2O 根據(jù)上述反應(yīng)式，可以計(jì)算出沒中和100kg的一水檸檬酸需要CaCO3 71.5kg 或Ca(OH)2 53kg(折合CaO40kg)。

14、那么兩萬噸一水檸檬酸消耗的石灰乳總量為14300kg ，折合CaO為8000kg。 另外發(fā)酵液中的草酸鈣在PH3以下沉淀析出。反應(yīng)如下： 草酸 C2H2O4+Ca2+ CaC2O4 葡糖酸 2C6H12O7+Ca2+ Ca(C6H11O7)2 深層發(fā)酵液中葡糖酸含量為0.20.3%，此處取0.25%，草酸含量為0.10.3%，此處取0.15%，檸檬酸95%，其它1.0%。那么檸檬酸發(fā)酵液中葡糖酸、草酸、檸檬酸的總含量分別為： 發(fā)酵液總量 20000/0.95=21052.6t 葡糖酸 21052.6*0.0025=52.63t 草酸 21052.6*0.0015=31.57t 檸檬酸 2000

15、0t 其中草酸在中和過程中（PH2.72.9）率先一草酸鈣鹽的形式沉淀下來。葡糖酸則因?yàn)槿芙舛缺容^大而繼續(xù)留在酸液中。 酸解 酸化用硫酸用量：Ca2+ SO42- CaSO4 因?yàn)榱蛩崤c鈣鹽的用量比為1.02:1左右。過量的硫酸，目的在于盡量減少檸檬酸的損失。不能過多，是應(yīng)為，硫酸對(duì)容易的沸點(diǎn)有影響，可能導(dǎo)致溫度過高時(shí)草酸鈣的分解。 有以上反應(yīng)是可計(jì)算得硫酸用量為：14280t 酸解后的凈化：1.活性炭（粉狀）出去色素和膠體； 2.鋇鹽沉淀法出去過量的硫酸根離子； 3.亞鐵氰化鈣（200g/l）去除Fe3+,Ni3+； 4.除Pb,As,可以以硫化物沉淀去除。通常用粒狀硫化鋇。 脫色，離子交換

16、 ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQoWPJeTLDrw08gVS8DsDQQYGC3cE7moO2tLF0Jf1gK74IUXyBmtIVR97CkrfVqULT5fn2t6MpJR6rbzVPSortZvIj5NB5ndVvSr4iWr1TwLFKgLSPzuhRjQ3CmZU98eUOuijdLSZqPmvrw9zKupxf8WFUG9l2G9277g2rTipa1YpCZEuqxpKBhtVDCooQOzxUz3vJrZmOcijyM62zchmeo

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