【正文】 黃河，東臨濰坊，西接泉城濟(jì)南。根據(jù)企業(yè)的發(fā)展，逐步將銷售結(jié)構(gòu)調(diào)整為國內(nèi)銷售占總量20%，外貿(mào)公司5%，自營出口75%。2003年上半年，出口價格大幅下降，8月以后檸檬酸價格穩(wěn)步上升。現(xiàn)正是國內(nèi)檸檬酸生產(chǎn)廠家市場擴(kuò)張的最好時機(jī)。因此抗風(fēng)險能力較小的工廠紛紛停產(chǎn)，同時檸檬酸生產(chǎn)基礎(chǔ)較好的工廠又在不斷擴(kuò)建，從而達(dá)到了一個新的平衡。我國檸檬酸主要出口到美國、歐洲、日本以及東南亞市場。主要的生產(chǎn)廠家有安徽豐原生物化學(xué)集團(tuán)公司（）、江蘇無錫羅氏中亞檸檬酸有限公司（）、江蘇宜興協(xié)聯(lián)生化有限公司（）、安徽華源生物藥業(yè)有限公司（生產(chǎn)能力為3萬噸/年）、山東檸檬生化有限公司（生產(chǎn)能力為4萬噸/年）、山東日照泰山潔晶生化有限公司（生產(chǎn)能力為4萬噸/年）等；皖蘇魯檸檬酸產(chǎn)量約占全國產(chǎn)量75%。近10年來，由于出口的刺激，我國檸檬酸的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量增長很快。事實(shí)上，像檸檬酸這種工藝技術(shù)比較成熟、價格較低的產(chǎn)品，沒有一定的規(guī)模很難有競爭力。食品中用途最大的是清涼飲料，工業(yè)用主要在洗滌方面和電鍍方面。檸檬酸是目前用途最廣泛的食品添加劑之一，在食品行業(yè)需求量非常大。4) 區(qū)位、資源優(yōu)勢明顯，有生產(chǎn)檸檬酸得天獨(dú)厚的有利條件。目前美國人均消費(fèi)檸檬酸為1千克/年，市場潛力巨大。1) 檸檬酸用途廣泛，市場容量大，市場前景好。5) 盤活存量，熱電結(jié)合，工程優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)投資少，成本低，產(chǎn)品具有較強(qiáng)競爭力。據(jù)不完全統(tǒng)計，近幾十年來，全球檸檬酸需求量一直在強(qiáng)勁增長。展望后市，檸檬酸仍有很大發(fā)展空間，前景看好。今后我國企業(yè)要想長遠(yuǎn)發(fā)展，必須擴(kuò)大規(guī)模，在調(diào)整中發(fā)展壯大。目前，我國檸檬酸的生產(chǎn)廠家有近百家，總生產(chǎn)能力約為50萬噸/年，除西藏外，幾乎每個省都建有檸檬酸生產(chǎn)裝置。近年來我國檸檬酸的出口量逐年上升，出口量一般占國內(nèi)產(chǎn)量的80％以上，產(chǎn)品幾乎銷售到世界的每一個角落。其中，每年出口到美國的檸檬酸有6萬多噸，歐洲5萬多噸，日本3萬多噸。目前檸檬酸價格也在多年下滑走低后趨于平穩(wěn)，止跌漸升?？傮w來看，國內(nèi)銷售占總量30%，外貿(mào)公司20%，自營出口50%。目前，國內(nèi)食品級一水檸檬酸（BP93/ BP98）5800 6100元/噸；國際市場價格為USD640/MT（折合人民幣5300元/噸）。國內(nèi)主流生產(chǎn)商一水檸檬酸2009年12月報價已達(dá)6500元/噸以上，較11月份漲幅超過1000元/噸，一家主要生產(chǎn)商無水檸檬酸報價7500元/噸。淄博是山東省重要的交通樞紐城市，鐵路貫通，公路縱橫，交通方便，是國務(wù)院批準(zhǔn)的山東半島經(jīng)濟(jì)開放區(qū)城市。1) 氣溫 年平均氣溫 ℃ 極端最高氣溫 ℃ 極端最低氣溫 ℃ 最熱月（七月）日最高氣溫平均值 ℃最冷月（一月）日最低氣溫平均值 ℃2) 空氣濕度 年平均相對濕度 66% 月平均最大相對濕度 81% 月平均最小相對濕度 56%最熱月（七月）日最高氣溫平均值 ℃3) 大氣壓力年平均氣壓 月平均最大氣壓 月平均最小氣壓 極端最高氣壓 極端最低氣壓 4) 蒸發(fā)降雨量年平均降雨量 5) 風(fēng)力和風(fēng)向～，歷年最多風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)和西北風(fēng)，其頻率為12～15%淄博高新區(qū)位于淄博市張店區(qū)北部，于1992年11月經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)設(shè)立，是53家國家級高新區(qū)之一。空運(yùn)：西距濟(jì)南國際機(jī)場80公里，東距青島國際機(jī)場210公里。Table 1 Plant construction area list序號建筑物建筑面積（m2）占地面積（m2）1動力站2010 = 2002002原料庫3035 = 105010503成品庫1850 =9009004粉碎配料車間1020 = 4004005發(fā)酵車間36763 = 820882086提取車間 30503 = 4500 45007鍋爐房1016 = 160 1608包裝車間 1833 = 5945949半成品車間2733= 891 89110污水處理站3050= 1500150011活動中心20303 =180060012機(jī)修車間1540 = 60060013職工餐廳20152 = 60030014科研化驗(yàn)中心20253 = 150050015辦公樓15504 = 300075016門衛(wèi)258 = 404017門衛(wèi)158 = 4040在本設(shè)計中，檸檬酸全廠的布局參考了某公司的各個車間的布局。具體布局見附圖1。（2）辦公樓在人流出口附近，距離車間較近，方便管理，又與物流避免交叉。表2 主要設(shè)計指標(biāo)一覽表項(xiàng)目數(shù)據(jù)1全長占地面積600000m32全廠建筑物占地面積21233 m33建筑系數(shù)35%4綠化面積159248 m35綠化率15%6土地利用系數(shù)50%3. 產(chǎn)品方案及工藝流程本次生產(chǎn)工藝設(shè)計以薯干為原料，采用直接粉碎、調(diào)漿、液化，進(jìn)行好氣液體深層發(fā)酵，鈣鹽法提取，最后結(jié)晶、干燥得到檸檬酸。成品檸檬酸淀粉糖凈化空氣菌種種子發(fā)酵消泡劑過濾廢渣處理中和鈣鹽干燥濕檸檬酸純水分離次品回溶蒸發(fā)結(jié)品過濾廢渣處理酸解酸液活性炭酸解液離子交換處理滅菌配料篩選圖11 檸檬酸生產(chǎn)工藝流程示意圖 原料的處理 根據(jù)發(fā)酵的要求，對薯干原料，采用直接粉碎、磨粉、調(diào)漿、液化、連續(xù)滅菌的處理方法；以薯干原料生產(chǎn)時，根據(jù)我國薯干粗料的特征，發(fā)酵工藝要求將薯干從平倉運(yùn)至備料車間，經(jīng)過磁選裝置除去原料中含鐵雜質(zhì)，以保護(hù)設(shè)備。液化完成后送至連消裝置連續(xù)滅菌，再送至發(fā)酵車間。在發(fā)酵或培種過程的定期檢測中，若發(fā)現(xiàn)異常情況，如染菌等，應(yīng)針對具體情況及時處理，對中、前期染菌，可加大種量形成主菌群生長優(yōu)勢，或及時罐實(shí)消，補(bǔ)入適當(dāng)營養(yǎng)源重新接種發(fā)酵；后期時可加強(qiáng)監(jiān)控，提前放罐；對倒罐等應(yīng)予滅菌排放處理，并認(rèn)真查找原因，進(jìn)一步強(qiáng)化滅菌操作中的各個環(huán)節(jié)。分離后的檸檬酸鈣經(jīng)卸料螺旋送至酸解桶中，由熱水或酸解液調(diào)漿，濃硫酸由酸堿站泵入，再計量到酸堿桶中與檸檬酸鈣在80℃下生成硫酸鈣與檸檬酸的懸濁液送入酸解帶式過濾機(jī)進(jìn)行過濾，清洗液即稀酸解液收集用于調(diào)漿，硫酸鈣運(yùn)至渣場綜合利用，檸檬酸酸解送精制工段[6]。以確定產(chǎn)品(一水產(chǎn)品或無水產(chǎn)品)，再經(jīng)分離將檸檬酸晶粒從液相中分離出來，液相(母液)在分離后分別放至各級母液貯罐，根據(jù)其雜質(zhì)離交濃度情況，送往重新蒸發(fā)式回流到前工序處理提純，晶體送往干燥機(jī)[6]。（基準(zhǔn)：一噸成品檸檬酸）年產(chǎn)10萬噸一水檸檬酸，折合無水檸檬酸，按1995年5月，中國發(fā)酵工業(yè)協(xié)會檸檬酸分會制定的“檸檬酸行業(yè)統(tǒng)計辦法”：無水檸檬酸需要量為：100000247。70%=（5）α淀粉酶的消耗量：應(yīng)用酶活力為20000u/g的α淀粉酶使淀粉液化。110%= kg 液化醪量計算 因?yàn)槌墒煺糁篚矠椋?則調(diào)漿濃度為：100%247。+1℃?zhèn)溆谩)(kg98%=需分離液中檸檬酸的含量為：247。表3１ 100000t/a料檸檬酸廠物料衡算表物料名稱每噸產(chǎn)品耗物量（kg）年產(chǎn)10萬噸耗物量每天（t/d） 每年(t/a)食用檸檬酸98030691800副產(chǎn)品201872薯干原料130257淀粉91179α淀粉酶51發(fā)酵醪770087接種量70008成熟蒸煮醪700026 薯干漿量1855280噴射加熱器耗熱噴射加熱初溫t1=50℃加熱后t2=100℃醪液的比熱容為C1 =(kg）100%=%由此可算得淀粉漿的比熱容為： C=C淀粉X+C水Y=%+%=式中：X——淀粉濃度，%Y——水濃度，%（3）生產(chǎn)過程中蒸汽耗量的計算①培養(yǎng)基滅菌及管道滅菌：培養(yǎng)基采取連消塔連續(xù)滅菌，進(jìn)塔溫90℃，滅菌130℃則滅菌用蒸汽量：每罐的初始體積為180 m3，初糖濃度是13g/100ml，滅菌前培養(yǎng)基含糖量19%。3= t/h，消毒滅菌用蒸汽量：D=41050(13090)247。（）95% =（4）將發(fā)酵段蒸汽衡算列于表32。表34 發(fā)酵車間無菌空氣用量衡算表設(shè)備 名稱單罐每小時用氣量(m3/h)單罐每日用氣量(m3/d)每罐每年用氣量(m3/a)年總用氣量m3/a發(fā)酵罐1555206220800種子罐 38880 1555200總用量276481944007776000以薯干為原料生產(chǎn)檸檬酸是我國特有的檸檬酸粗料發(fā)酵工藝，原料預(yù)處理設(shè)備可全部采用國產(chǎn)定型的糧食及飼料處理機(jī)械，生產(chǎn)過程簡單、處理成本低、設(shè)備投資省。設(shè)料液滯留時間為30min。(670%)=(臺)，取2臺?！?溫度由t1=50℃加熱到t2=100℃，加熱蒸汽P=℃，干飽和蒸汽熱焓λ=，100℃飽和蒸汽熱焓量I=100；D=Gc(t2t1)/(λ1)=26900(10050)247。ρ=247。80%= m3每個維持罐的容量為V維＇=247。 V封=；總高H總=H+2h=+2=(m)核算總?cè)萘浚篤總=V筒+2V封=2+2= (m3)V總V維=12(m3)，可以滿足要求。=Q196%=106kJ/h② 用冷水冷卻，設(shè)可能被加熱到的溫度t2=50℃，水初溫為t1=18℃； Q2=G2Cw(t2t1)=Q1′ 103=G2(5018) G2= t/h③ 求平均溫差t； 液化醪 35℃100℃ 冷水 18℃50℃ 17℃ 50℃ △t==℃④螺旋板式換熱器面積F:取K=1200(m2此外在檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備方面，大型氣升式發(fā)酵罐仍處于試用攻關(guān)階段。從生物發(fā)酵行業(yè)醪液處理供料的均衡性考慮，發(fā)酵放罐間隔時間不宜大于8小時，在技術(shù)可靠的前提下，大罐放料容積不大于400 m3。192= t/d則發(fā)酵初糖濃度為：100%247。 VO=V247。=，66247。=%，能滿足產(chǎn)量要求。24)D32+ =5210+π532247。取經(jīng)驗(yàn)值K＝500kJ/( m34= m2換熱面積= = m2選用六彎葉渦輪攪拌器。＝NPN3D5ρ式中：NP－N－攪拌器轉(zhuǎn)速，(r/s)D－攪拌器直徑， ρ－醪液密度，ρ＝1050kg/m3代入上式得：PO180。()＝ kW查取合適電機(jī)。（3）密封方式 本罐采用雙面機(jī)械密封方式，處理軸與罐的動靜問題。夾板和托架則固定在罐壁上，管子與管壁的最小距離應(yīng)大于100mm，主要考慮便于安裝、清洗和良好傳熱。8=另需連接管 8m:L實(shí)=L+8=+8=可排豎直蛇管的高度，設(shè)為靜液面高度，下部可伸入封頭250 mm。=(圈)，取no=6（圈）==，計算出與攪拌器的距離在允許范圍內(nèi)（不小于200 mm）。（1）確定發(fā)酵罐的壁厚S mm式中：P—設(shè)計壓力，現(xiàn)取P=。（2）+=選取10mm厚不銹耐酸鋼。)(273+35) 247。種子罐的選型同發(fā)酵罐，采用機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。種子罐培養(yǎng)20h，輔助操作8~10h，生產(chǎn)周期約25h，因此，種子罐13只就足夠。罐=2 H180。有效=V180。封+ V180。（采用蒸汽直接加熱，）。24=1164， D=取整D=9m，則H=2D=18m，V實(shí) =93+93=V1，滿足要求。70%=250 m3（2）計劃硫酸銨溶液制備滅菌工作安排三班作業(yè)，每班配制硫酸銨溶液，占全天使用量的1/3，則每支罐體積為V1=V總/3=250247。 其他設(shè)備都作為輔助設(shè)備要根據(jù)生產(chǎn)能力，按物料衡算結(jié)果