【正文】 口溫度 34℃ ，冷卻水用量（ W） W=67003247。（ 2718125） = (5) 滅 菌 過 程 蒸 氣 滲 漏 取 總 氣 消 耗 量 5%, 空 罐 滅 菌 蒸 氣 消 耗 量 為（ 1192+236+） 247。（ 2718125） =1192kg (2)填充發(fā)酵罐空間需的蒸汽量 。(2[a]tP)+G1+G2 =3900247。6） 247。=58766kg/(m3*h) 發(fā)酵罐空罐滅菌蒸汽用量 （ 1）查表得 hb=40Mn,取 D:H=1:4 200=πD2[HD+2（ hb+D247。如污染青霉則危害極大，這些雜菌能在低 pH 醪中生長，結(jié)果使醪變稠、變黃、粘度增大，嚴(yán)重影響氧的傳遞， 導(dǎo)致發(fā)酵失敗，甚至“倒罐”。如已產(chǎn)酸但不高，則加 CaCO3上調(diào) pH 至 ~，間接滅菌，重新一級接種發(fā)酵。 發(fā)現(xiàn)較遲，染菌較重，要立刻加檸檬酸母液或濃鹽酸、硫酸等而等將發(fā)酵液 pH 調(diào)節(jié)到＜ 再加風(fēng)量。只有防得嚴(yán)才能消除或降低染菌因素。氧的溶解與攪拌轉(zhuǎn)速、罐壓成正比關(guān)系；與溫度和培養(yǎng)基粘度成反比關(guān)系。 f 通風(fēng)量： 檸檬酸發(fā)酵通風(fēng)量相對來說不大。但生產(chǎn)中不可抗拒的意外事故，在所難免。以菌株體 形式生長的菌體，可限制生物體大量繁殖。當(dāng)檸檬酸產(chǎn)量和殘?zhí)呛恐偷扔诨蚪咏鹗歼€原糖時，才提高通風(fēng)量，迅速進(jìn)入產(chǎn)酸期，使pH迅速降至 以下，保證檸檬酸發(fā)酵的正常進(jìn)行。 b PH: 發(fā)酵的最短 Ph，分為起始和過程中的 pH，實驗證明：發(fā)酵培養(yǎng)滅菌前將 pH 降到，滅菌后 pH為 時，發(fā)酵效果較好，低于此值效果下降。 7H2O 含量 /% Zn2+ 含量/(mg/L) Mn2+含量/((mg/L) Cu2+含量/((mg/L) S 含量/((mg/L) Fe2+含量/((mg/L) 深層發(fā)酵 ~ ~ ~ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ 2 ②發(fā)酵條件的控制 a 溫度： 黑曲霉發(fā)本地檸檬酸溫度控制在 28~30℃時，檸檬酸產(chǎn)率最高，發(fā)酵速度也最快，超過 35℃時，雖初期產(chǎn)酸較高，但最終產(chǎn)酸低于 15%以上。尤其對國外采用的不耐金屬離子的檸檬酸產(chǎn)生菌，在發(fā)酵中控制微量金屬離子水平是極為重要的。所以銨鹽既可以調(diào)節(jié)代謝，也可以控制 pH。我國采用玉米粉的深層發(fā) 酵，粉漿濃度為 16%~20%,若采用淀粉質(zhì)的深層發(fā)酵粉漿濃度可達(dá) 25%。 （ 5）發(fā)酵罐培養(yǎng) ①發(fā)酵培養(yǎng)基： 碳源：碳源除了合成細(xì)胞物質(zhì)和提供維持生命的能量外，主要用于合成代謝產(chǎn)物（檸檬酸）。 此麩曲可直接作為種子罐種子，也可以作為二級種子，再擴(kuò)大培養(yǎng)，擴(kuò)大量為 200 倍，即一瓶麩曲可接種 200 只相同的三角瓶。未發(fā)現(xiàn)氣味異?；蛉揪?，即可使用。按麩皮：水 =1:~ 比例加入水，拌勻至無干份無結(jié)團(tuán)想象。濾去麥芽渣，用水調(diào)至 10176。 但一級接種發(fā)酵前期，容易染菌，一旦發(fā)現(xiàn)染菌，或菌種出現(xiàn)質(zhì)量問題時，則培養(yǎng)基必須重新滅菌，而種子罐則靈活得多。 如培養(yǎng)基或培養(yǎng)條件出現(xiàn)不可預(yù)見的異常因素，則孢子比菌球體更能適應(yīng)。目前大多是作為種子罐種子（二級種子）出現(xiàn)質(zhì)量問題或因生產(chǎn)中的突發(fā)事件而二級種子不能及時供應(yīng)時的一個補(bǔ)救措施。將分純獲得的菌株，經(jīng)過反復(fù)的搖床 發(fā)酵試驗，篩選出高產(chǎn)檸檬酸的菌株。通常第一級冷卻至 30~35度，第二級冷卻到 20~25 度，然后再加熱到 35 度左右，使相對濕度降到 50~60%進(jìn)入過濾器。 （ 3）空氣凈化： 好氣性發(fā)酵需要大量無菌空氣，空氣要做到絕對無菌在目前是不經(jīng)濟(jì)的，發(fā)酵對無菌空氣的程度的要求是：一般只有在發(fā)酵過程不至于因為染菌，而造成損失即可。 ⑦菌絲體含低水平甘油和磷酸酯。 ④在深層液體發(fā)酵培養(yǎng)時，能形成大量的細(xì)小球體。其a淀粉酶在 仍能保持原活力的 80%以上。 ⑥、小 梗分二層，初生小梗和次生小梗區(qū)別明顯，初生小梗（ 30~31） umⅹ 7um,次生小梗大多是 3 根，也有 2根的，大小為（ 9~13） umⅹ 。 ③、菌落頂端著生稀疏的大型的黑褐色孢子穗，成熟后呈花狀而崩裂。他的產(chǎn)酸能力也較高，在生產(chǎn)上比應(yīng)用其他菌種有跟多優(yōu)點(diǎn)。 4 235A/防腐 貯糖罐 100 m179。/h 2 SLJ79XⅡ型 維持罐 15 m179。 4/24= 罐 取一個罐 四、所用設(shè)備 工序 設(shè)備名稱 規(guī)格 /容積 數(shù)量 備注 糖化工序 調(diào)漿罐 179。 75%） }179。 1= 取 2 臺 第二次： （ 50179。 第一次液化操作周期為 1h，液化時間忽略不計。 K) 每小時蒸汽用量： 由公式： D=GC（ t1t2） /（ Iλ） 得 第一次： D1=5390179。 K） X—— 粉漿干物質(zhì)含量， % C 水 —— 水的比熱容， （ kg179。 =（ 2）粉漿干物質(zhì)濃度： 1012（每小時投工業(yè)淀粉）179。（ 170%） = 生產(chǎn)過程進(jìn)入的蒸汽量和洗水量： +179。 179。 %=7kg 第二次液化酶量： 2800179。 100%=% 第一次液化酶量： 2800179。 Be B）一次液化：淀粉酶量 —— 58 單位 /克干淀粉（ 2/3） 液化 pH—— 液化溫度 —— 90~95℃ 液化維持時間 —— 30~60min C）二次液化：淀粉酶量 —— 58 單位 /克干淀粉（ 1/3） 液化溫度 —— 140145℃ 液化維持時間 —— 30min 二、物料衡算 淀粉漿量加水量：淀粉加水比例 1:， 1000kg 工業(yè)淀粉產(chǎn)淀粉漿： 1000179。此法的優(yōu)點(diǎn)是，液化均勻完成，已切斷的淀粉鏈不易重新聚合、蛋白質(zhì)類雜質(zhì)凝固好，過濾性能佳、設(shè)備體積小、可連續(xù)化操作。酶法液化淀粉方法， 按工藝條件可分為：間歇法、半連續(xù)法、連續(xù)法；按設(shè)備條件可分為：罐式、管式、噴射式；按加酶方式可分為：一次、二次、三次加酶多間段液化工藝。 %=179。 發(fā)酵液相對密度 :179。 %（糖化率） =折算為 30%的糖液： 247。 179。 = ④ 1t100%檸檬酸理論上消耗工業(yè)淀粉量為： 原材料含淀粉量 粉量檸檬酸理論上消耗純淀%1 0 0t1 即： 247。 %（提取率） = 1000kg 工業(yè)淀粉（含量 86%玉米淀粉）產(chǎn) 100%檸檬酸量； 179。 %（理論轉(zhuǎn)化值） = 1000kg 純淀粉實際產(chǎn) 100%檸檬酸量； 1000179。 300=17t/d （二）、總物料衡算 淀粉水解為葡萄糖的總反應(yīng)式： 61262n5106 )( OHCOHOHC ?? 162 180 淀粉水解為葡萄糖理論糖化率為： 180/162179。綜合利用這些副產(chǎn)品，不但能減輕或消除 環(huán)境污染，還能增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。因此，以玉米為原料的生產(chǎn)工藝是一種相對低廢工藝。 （ 6） 完全機(jī)械化操作，并可以實現(xiàn)自動控制，勞動強(qiáng)度低，勞動生產(chǎn)率高。 深層發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)可以簡單概況如下： 一級 二級 三級 部分用作冷卻水 （ 1） 發(fā)酵體系是均一的液體，傳熱體質(zhì)良好，不存在死亡。 廢水厭氧處理的特點(diǎn)： ①能顯著降低 BOD 和 COD ②在密閉系統(tǒng)中進(jìn)行，能控制有機(jī)物分解后的異味，不產(chǎn)生大量泡沫，不流失 ③需要供熱維持平衡 ④廢水在厭氧處理裝置中停留時間長 “ 三廢”處理總圖： 玉米 檸檬酸生產(chǎn)系統(tǒng) 檸檬酸 市場 廢渣 廢水 石膏 菌落 玉米漿 濃廢水 淡廢水 化學(xué)反應(yīng) 拌合 多效蒸發(fā) 氧化 干燥 達(dá)標(biāo)排放 碳酸鈣 硫酸鈣 飼料 化學(xué)反應(yīng) 氯化銨鉀 硫酸鉀銨 市場 以玉米為 原料檸檬酸清潔生產(chǎn)系統(tǒng)示意 圖 部分冷卻水 第二章 工藝流程的選擇及論證 一、檸檬酸的生產(chǎn)方法主要有發(fā)酵法、合成法和直接提取法，從生產(chǎn)工藝設(shè)備運(yùn)作及其它方面的優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行比較，以發(fā)酵法最為優(yōu)越。上流式厭氧污泥床（ UASB）是國外主要采用的檸檬酸廢水處理方法。生產(chǎn)中使用的和工藝流程中 產(chǎn)生的 HCl、 SH2 、 HCHO、 42SOH 等氣體通過設(shè)備密封，使用液體石蠟與 空氣隔離等措施防止其溢出，對于泄漏的少量廢氣通過機(jī)械排風(fēng)和風(fēng)筒高空排放等方式，做到不超標(biāo)。 設(shè)計過程中必須加強(qiáng)計劃性，各階段工作都要有明確的進(jìn)度，使畢業(yè)設(shè)計工作能如期完成，最終 通過畢業(yè)設(shè)計提高自身的分析和解決問題的能力。 第一章 總論 一、設(shè)計項目 設(shè)計課題：年產(chǎn) 10000 噸檸檬酸發(fā)酵工廠的設(shè)計 廠址：珠三角 重點(diǎn)車間：糖化車間、發(fā)酵車間 重點(diǎn)設(shè)備：發(fā)酵罐 二、設(shè)計范圍 全廠初步設(shè)計 重點(diǎn)車間的工藝設(shè)計 環(huán)境保護(hù)、衛(wèi)生和“三廢”處理設(shè)施 重點(diǎn)車間工藝流程圖一張 重點(diǎn)車間設(shè)備布置平面圖一張 重點(diǎn)車間設(shè)備布置立面圖一張 重點(diǎn)設(shè)備裝配圖一張 三、設(shè)計依據(jù) 廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與生物工程系下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 我國現(xiàn)行的有關(guān)設(shè)計和安裝的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 參考資料： 《現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)》 、《新型發(fā)酵食品》、《發(fā)酵有機(jī)酸生產(chǎn)與應(yīng)用》、《發(fā)酵工廠設(shè)備》、《發(fā)酵工廠工業(yè)設(shè)計概論》 四、設(shè)計原則 設(shè)計工作要體現(xiàn)國家有關(guān)方針、政策，切合實際，安全使用，技術(shù)先進(jìn)，作到精心設(shè)計，千方百計把工廠設(shè)計得合理，力求作到投資省，技術(shù)新，質(zhì)量好，收效快，使設(shè)計工作符合社會市場經(jīng)濟(jì)建設(shè)的總原則； 設(shè)計工作必須從設(shè)計出發(fā)，認(rèn)真調(diào)查研究，學(xué)會查閱文獻(xiàn)，收集設(shè)計必須的技術(shù)基礎(chǔ)資料，加強(qiáng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析工作。另外，食品類工廠還要貫徹國家食品衛(wèi)生法有關(guān)規(guī)定，充分體現(xiàn)衛(wèi)生、優(yōu)美、流暢的原則。 （ 3）質(zhì)量指標(biāo)及技術(shù)指標(biāo) 指標(biāo)名 稱 指標(biāo)數(shù) 指標(biāo)名稱 指標(biāo)數(shù) 生產(chǎn)規(guī)模 10000（ t/a） 糖化周期 22h 生產(chǎn)方法 深層發(fā)酵、電參析吸交法提取 糖化收率 % 年生產(chǎn)天數(shù) 300（ t/a） 產(chǎn)酸率 % 產(chǎn)品日產(chǎn)量 34（ t/a） 轉(zhuǎn)化率 % 產(chǎn)品質(zhì)量 純度 98% 提取率 % 發(fā)酵周期 75h 七、公用工程 供熱：由熱廠供給蒸汽，自備鍋爐 供電：由電廠供給，自備發(fā)電機(jī) 供水：由電廠（自備水井、水塔）及水廠共同供給 壓縮空氣與制冷：由本廠自身生產(chǎn)供給 八、環(huán)保處理 廢氣處理：煙塵排放主要通過加高 煙囪高度和采用除塵器等干式機(jī)械除塵。生化處理主要采用管道式厭氧消化器和高溫厭氧消化池進(jìn)行處理。上流式厭氧污泥床與其它厭氧處理方法相比有更強(qiáng)的耐負(fù)荷擊力，處理效果好、剩余污泥少，操作方便簡單等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)檸檬酸，以深層法最有競爭 力和優(yōu)越性，表面法次之，固體發(fā)酵法仍有活力，其他工藝仍處于研究開發(fā)階段。 （ 4） 產(chǎn)酸速率高，產(chǎn)檸檬酸幾乎接近理論產(chǎn)率，菌體生產(chǎn)量少，從而原材料消耗低 （ 5） 發(fā)酵設(shè)備密閉，雜菌污染的可能性小，管理方便。二采用玉米為原料生產(chǎn)檸檬酸，產(chǎn)品質(zhì)量好、廢水少且一次性處理即可達(dá)標(biāo)排放，并且脫色的活性炭大大減少。 ③“三廢”綜合利用生產(chǎn) 1 噸檸檬酸主要副產(chǎn)黑曲霉菌體約 噸，廢糖水約 14 噸、發(fā)酵廢渣約 10 噸和硫酸鈣渣約 2 噸等。 %247。 （理論糖化率）179。 %（糖化轉(zhuǎn)化率）179。 = ③ 1t100%檸檬酸理論上小號純淀粉的量： 檸檬酸量純淀粉理論上產(chǎn) 檸檬酸 %1001 %100t1t 即： 1000kg247。 100%=% 淀粉利用率： 粉量檸檬酸實際消耗工業(yè)淀 淀粉量檸檬酸理論上消耗工業(yè)%1001 %100t1 t 即： 247。 86%（工業(yè)淀粉含量）179。 13%（產(chǎn)酸率） =179。 %=⑤檸檬酸廢母液量（采用電滲析 — 離子交換回收法，以排出的廢母液含檸檬酸）：（ — ）247。對檸檬酸工業(yè)適用的則是酶法液化。當(dāng)