【正文】 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 年產(chǎn)5000噸檸檬酸發(fā)酵工廠設(shè)計建廠可行性研究報告 學(xué) 生 姓 名: 宋利宏 專 業(yè): 食品科學(xué)與工程121 學(xué) 號: 20123672 指導(dǎo)教師姓名: 林 勤 2015年 10 月 16 日目 錄第一章 緒論 1 1 1 1 2第二章 工藝方案論證 3 3 設(shè)計范圍 3 3 工藝論證和說明 3 3 3 4 4 5 5 5第三章 廠區(qū)平面設(shè)計 6 6 6 6 7 7 生產(chǎn)所需建筑 8 車間平面設(shè)計說明 8 10 10 全廠總物料衡算主要內(nèi)容 10 工藝技術(shù)指標(biāo)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 10 原輔料消耗及中間產(chǎn)品衡算 11 總反應(yīng)式 11 11 發(fā)酵液量的計算 13 離子交換樹脂的計算 13 年產(chǎn)5000噸檸檬酸工廠總物料衡算表 14 熱量衡算 15 計算步驟 15 液化工段耗熱量 15 總耗熱量 17 17 年產(chǎn)5000噸檸檬酸發(fā)酵工廠熱量衡算表 17 水量衡算 17 計算步驟 17 調(diào)漿用水 17 液化清液冷卻用水 17 發(fā)酵冷卻用水 18 發(fā)酵罐清洗用水 18 洗濾布用水 18 提取工段解脫液煮沸后降溫所用冷耗量 18 18 18 19 19 年產(chǎn)5000噸檸檬酸工廠水量衡算表 19 電量衡算 19 計算步驟 19 原料粉碎液化工段 19 發(fā)酵工段 20 提取精制工段 20 21 年產(chǎn)5000噸檸檬酸工廠電量衡算表 22第五章 主要設(shè)備選型 23 23 23第六章 勞動定員與人員培訓(xùn) 25 勞動定員 25 勞動人員分類 25 車間勞動人員安排 25第七章 公用工程的建設(shè) 26 26 26 26 26 27 27 27 27第八章 投資概算和經(jīng)濟(jì)效益評價 28 28 28 經(jīng)濟(jì)效益評價 28 28 29 29參考文獻(xiàn)： 30年產(chǎn)5000噸檸檬酸發(fā)酵工廠設(shè)計食品科學(xué)與工程專業(yè) 魏文姣指導(dǎo)老師 蒲傳奮摘 要：本論文主要是進(jìn)行年產(chǎn)量5000噸檸檬酸發(fā)酵工廠設(shè)計，在設(shè)計過程中進(jìn)行了詳細(xì)的工藝論證，對每個工藝過程進(jìn)行了分析。并且在此基礎(chǔ)上制定產(chǎn)品方案，設(shè)計生產(chǎn)工藝，對檸檬酸生產(chǎn)加工過程中的物料平衡進(jìn)行計算，對主要設(shè)備進(jìn)行選型以及水、電、汽平衡，勞動力平衡進(jìn)行計算，最后進(jìn)行車間設(shè)計。設(shè)定企業(yè)管理組織構(gòu)架，實(shí)施環(huán)境保護(hù)規(guī)劃并進(jìn)行污水處理，對投資成本、利潤、盈虧平衡點(diǎn)等進(jìn)行估算。生產(chǎn)總投資為2080萬元。關(guān)鍵詞：檸檬酸； 發(fā)酵； 工廠設(shè)計 Design of an annual output of 5000 tons of Citric acid fermentation factory Food 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 20800000 yuan, annual profit of 19137000 yuan, the investment recovery period is years or so.Keywords: citric acid。 fermentation。 plant design 第一章 緒論 檸檬酸發(fā)酵工廠位于山東省濰坊，濰坊市安丘市位屬暖溫帶大陸性氣候，四季分明，光照充足，雨熱同季。無霜期年平均213天，年均降雨量650余毫米，年平均氣溫18℃，適宜多種動植物生長?？拷仙a(chǎn)基地，空氣清新，水質(zhì)清純，環(huán)境幽雅無污染，經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境良好。交通便利，利于材料以及產(chǎn)品的運(yùn)輸。 有機(jī)酸是微生物的初級代謝產(chǎn)物，與工業(yè)和人們的日常生活有著十分密切的關(guān)系，也是發(fā)酵產(chǎn)業(yè)中歷史最悠久、噸位最大、價格最低廉的產(chǎn)品。微生物能夠產(chǎn)生多種有機(jī) 酸，能夠大規(guī)模生產(chǎn)的只有少數(shù)，主要包括檸檬酸、葡萄糖酸、衣康酸和乳酸。目前產(chǎn)量最高兩種有機(jī)酸分別是檸檬酸和葡萄糖酸，根據(jù)2005年的數(shù)據(jù)顯示，2005年全世界的檸檬酸產(chǎn)量達(dá)到了100萬噸，其中近50%的產(chǎn)量來自于中國。由于檸檬酸的酸性、風(fēng)味以及能夠與金屬離子形成復(fù)合物的能力，在工業(yè)中有著廣泛的用途。據(jù)統(tǒng)計，目前75%的檸檬酸用于食品以及飲料工業(yè)，10%用于制藥行業(yè)，15%用于其他行業(yè)。檸檬酸具有酸味圓潤滋美的特點(diǎn)，并且無毒，安全性高，又因為檸檬酸具有溶解性好、螯合能力強(qiáng)的特性，因此被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中，常被用作酸味劑、增溶劑、緩沖劑、抗氧化劑、螯合劑等，此外，檸檬酸還可以作為冷凍水果和水果加工品種維生素的穩(wěn)定劑以及作為軟飲料、冷飲等食品的增香劑。在醫(yī)藥工業(yè)中，由于酸根具有直接被吸收的特性，經(jīng)常被作為某些醫(yī)藥的合成原料。醫(yī)藥中合成的檸檬酸鹽被廣泛用用于醫(yī)學(xué)臨床。醫(yī)生在采取新鮮血液的時候，需要加入一些消毒過的檸檬酸鈉就能起到防止血液凝固的作用，因此被稱為抗凝血劑。作為抗氧化劑還可以防止維生素的氧化[1]。在化學(xué)工業(yè)中檸檬酸也有著舉足輕重的地位。作為一種弱有機(jī)酸，同時又具有螯合作用，可以引起金屬表面層的輕微損壞，但是作為金屬離子螯合劑又可以加速金屬氧化物的遷移。因此現(xiàn)在多采用檸檬酸來取無機(jī)強(qiáng)酸用于金屬表面氧化物的清潔。它還能增加去污性能，可以替代磷酸鹽，作為無磷洗衣粉的重要原料，綠色環(huán)保。檸檬酸鹽是最常用的電鍍緩沖液和絡(luò)合劑，其螯合作用使電鍍操作穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量較好。雖然目前檸檬酸的世界年產(chǎn)量超過200萬噸，檸檬酸的需求逐年迅速遞增，但是仍然不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需求。其中消耗量最大的國家是美國，年需求量近70萬噸。隨著全世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，檸檬酸的市場需求也在快速增長，因此，檸檬酸市場就全世界而言具有較大的發(fā)展?jié)摿?。從廣義上說，任何含有淀粉和糖的農(nóng)產(chǎn)品、農(nóng)產(chǎn)品加工品以及副產(chǎn)品，某些有機(jī)化合物，以及石油中的某些成分都是檸檬酸的原料。在我國，檸檬酸生產(chǎn)以薯干、玉米等淀粉質(zhì)原料為主。傳統(tǒng)的檸檬酸生產(chǎn)都是以薯干作為原材料，經(jīng)過生物發(fā)酵和鈣鹽提取工藝制作的，這種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量差而且成本高，環(huán)境污染嚴(yán)重，為了進(jìn)一步擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)清潔無污染的生產(chǎn)，需要對檸檬酸生產(chǎn)提取工藝加以改進(jìn)。在原料方面，目前研究出了玉米粉、稻米以及秸稈等，工藝上采用工業(yè)離子色譜法、母液凈化處理以及循環(huán)利用廢糖液技術(shù)，這樣不僅有效地降低了成本，而且對于檸檬酸生產(chǎn)剩余的副產(chǎn)物，通過優(yōu)化工藝的方式加以合理的利用，廢物排放量少有利于環(huán)境保護(hù)[2]。 玉米中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，以純碳水化合物的淀粉為主，還存在一些蛋白質(zhì)，纖維素，脂肪，無機(jī)鹽灰分等非純碳水化合物。 第二章 工藝方案論證 根據(jù)安全有利位置設(shè)計一所坐落于濰坊安丘市的檸檬酸發(fā)酵工廠。本設(shè)計主要以國內(nèi)檸檬酸主流生產(chǎn)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)生產(chǎn)工藝和設(shè)備，參考發(fā)酵工廠設(shè)計、生物化工、檸檬酸發(fā)酵工藝、食品法規(guī)等有關(guān)文獻(xiàn)資料，完成初步工廠設(shè)計。 設(shè)計范圍制定產(chǎn)品方案，設(shè)計生產(chǎn)工藝，進(jìn)行物料平衡，設(shè)備選型，勞動定員，水電汽平衡，全廠衛(wèi)生安全研究。設(shè)定企業(yè)管理組織架構(gòu)并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效果預(yù)測，繪制檸檬酸工廠總平面布置圖、工藝流程圖、車間布置圖。玉米→除雜→粉碎→調(diào)漿→液化→過濾→發(fā)酵→過濾→陰離子交換吸附→解脫液煮 ↓ ↓ 玉米渣 菌絲體→活性炭脫色→過濾→陽柱轉(zhuǎn)型→二次脫色→蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→離心分離→干燥→包裝→檸檬酸成品[3] 工藝論證和說明利用人工去除混入玉米中的固體雜質(zhì)，如金屬物、土、石、皮、芯、霉變塊、粒等，排除污染。將玉米進(jìn)行粉碎，使得玉米能夠充分發(fā)酵，不浪費(fèi)原材料。一般玉米不宜過碎或過大，60目過篩得到合格的玉米粉。淀粉液化實(shí)質(zhì)上是在淀粉顆粒因受熱吸水膨脹、糊化破壞了其晶體結(jié)構(gòu)之后進(jìn)行的，這是因為淀粉顆粒對于酶作用的抵抗力較強(qiáng)，很難直接液化，因此淀粉糊化是酶法液化的一個重要步驟。淀粉被糊化后，體積就會膨脹很多，粘度增強(qiáng)，流動性很差，攪拌困難，傳熱性較差，難以糊化均勻。因此物料必須先進(jìn)行液化，是料液的流動性變好，有利于料液的輸送、滅菌完全、發(fā)酵初期菌體的生長、易于糖化、提高產(chǎn)酸率和淀粉的利用率。使用物料輸送機(jī)向調(diào)漿罐輸送玉米粉，按照質(zhì)量比為（玉米粉：水）為1:℃的水，~，%氯化鈣，鈣離子對淀粉酶具有激活和保護(hù)作用，也有助于雜質(zhì)凝集，改善過濾性質(zhì)。最后加入粉耐高溫α淀粉酶（酶活力20000U/g，加入量為10U/g玉米粉），混合均勻，將物料打入高壓噴射器，在噴射器中粉漿和蒸汽可直接瞬間接觸，出料溫度105℃。從噴射器中噴出的液料，經(jīng)過冷卻降溫系統(tǒng)使液料溫度降至97℃，并將其倒入層流罐保溫30分鐘，保溫罐溫度維持在95℃，然后進(jìn)行二次噴射，在第二只噴射器內(nèi)液料和蒸汽直接接觸使溫度迅速上升至130℃，并在維持罐內(nèi)維護(hù)8分鐘左右，徹底殺死耐高溫α淀粉酶，進(jìn)一步凝固聚沉蛋白質(zhì)，對處理后的物料進(jìn)行過濾處理，濾液經(jīng)過真空閃急冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，然后將液料打入二次液化罐，使液料溫度降低到95℃，在二次液化罐內(nèi)加入耐高溫α淀粉酶（酶活力為20000U/g，加入量為8U/g玉米粉），液化30分鐘，碘試合格后，結(jié)束液化。液化醪過濾除去玉米渣得液化清液，溫度降至37℃后打入發(fā)酵罐，%尿素、%磷酸氫鉀、%二氧化硫和10%種子液。菌體生長的優(yōu)劣完全取決于培養(yǎng)液內(nèi)的氮源，這是因為細(xì)胞中銨離子濃度的升高能解除ATP和檸檬酸對于關(guān)鍵酶磷酸果糖激酶的反饋抑制，使得EMP代謝流增強(qiáng)，利于檸檬酸的生產(chǎn)和積累。無機(jī)鹽也是構(gòu)成微生物生命活動不可缺少的物質(zhì)，在檸檬酸發(fā)酵中，有的構(gòu)成菌體，有的促進(jìn)代謝，有的促進(jìn)產(chǎn)酸[4]。黑曲霉是嗜熱微生物，生長溫度在33~37℃，由于培養(yǎng)基中固形物較多，對菌體起到保護(hù)作用，一般溫度控制在（35177。1）℃。發(fā)酵溫度控制在34℃，發(fā)酵周期