【正文】 附錄三：設備流程圖附錄四：主設備圖1 緒論 乳酸的性質和應用 乳酸的性質乳酸英文名稱lactic acid，學名2羥基丙酸，分子式為C3H6O3，相對分子質量為90。 乳酸的應用乳酸在工業(yè)、食品、醫(yī)藥等多方面有很多用途[2]。乳酸鈉制成的溶液可以治療酸中毒、高鉀血癥等疾病，該溶液還可解除由糖尿病或胃炎引起的中毒。聚乳酸還是代替聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)消除由“白色污染”所造成的環(huán)境危機的物質。 乳酸的質量檢測乳酸的監(jiān)測除檢查外觀外，還需檢查乳酸的含量、重金屬的含量、Fe2+和Ca2+含量等指標。 全球乳酸的生產(chǎn)狀況（1） 國外乳酸的生產(chǎn)狀況美國的乳酸生產(chǎn)量和消費量都是呈逐年增長的趨勢，其主要應用是在工業(yè)應用方面（包括聚乳酸的生產(chǎn)），該項消費量占總消費量的67%，食品飲料方面市場需求也呈逐年增加的趨勢，總之美國的乳酸消費量以6~8%的速度增長，美國90%的乳酸進口量都是從泰國和西班牙進口的，乳酸鹽主要從中國和荷蘭進口。在這五年內，我國乳酸市場的進出口情況發(fā)生了很大的變化，進口數(shù)量逐年增加，進口價格也有上下波動，但其變化不大。丙酸法主要是由丙酸和Cl2進行反應，生成2Cl丙酸，再與NaOH反應生成乳酸。通過該法生產(chǎn)的乳酸主要應用于食品行業(yè)方面，因此必須除去其中有毒的化學物質。 乳酸發(fā)酵過程的介紹乳酸發(fā)酵微生物的過程主要分為菌種的選育、發(fā)酵和后期提取。發(fā)酵法一般使用的微生物都具有同型發(fā)酵、營養(yǎng)要求簡單、產(chǎn)酸迅速、產(chǎn)酸量高、耐高溫和耐高濃度產(chǎn)物的抑制作用等特點[11]?，F(xiàn)今工業(yè)上的菌種主要有細菌發(fā)酵和根霉菌發(fā)酵。該法的主要缺點是生產(chǎn)成本高，后期難以分離和純化 [8]。米根霉營養(yǎng)要求低，可以直接利用淀粉質等生物質原料生產(chǎn)L乳酸，其培養(yǎng)基比較簡單，只需添加少量的無機氮源，菌絲體大而且易于分離，生產(chǎn)的L乳酸純度高且易于精制，有利于工業(yè)化生產(chǎn)高純度的L乳酸，理論轉化率75%，實際轉化率65%左右，發(fā)酵過程中需要通氣攪拌導致能源消耗大，導致其生產(chǎn)成本增加，原料利用率降，后期很難除去發(fā)酵產(chǎn)生的雜酸，容易污染且工藝控制困難。同步糖化發(fā)酵中的糖化過程和發(fā)酵過程是在同一個反應器器中進行的，即將酶與菌種同時加入到反應罐，使酶催化水解反應和微生物發(fā)酵過程耦合的生產(chǎn)工藝。同步糖化發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸的量受多種外界因素的影響，其中主要的影響因素就是原料、水解酶、菌種和溫度等，理論上以淀粉類材料為發(fā)酵的主要原料，該法可以避免由于葡萄糖濃度過高而引起的底物抑制作用，該法的轉化率可達到98%，發(fā)酵周期為47小時。糖化酶的特點主要是糖化酶對設備沒有腐蝕性，使用安全，工藝簡單、性能穩(wěn)定、有利于各廠的穩(wěn)定生產(chǎn)；使用糖化酶對淀粉水解比較安全，可提高出酒率，麩曲法能減少雜菌感染，節(jié)約糧食可降低勞動強度，改善勞動條件；使用糖化酶有利于生產(chǎn)機械化，有利于實現(xiàn)文明生產(chǎn)。該技術可以達到清除小分子雜質和提純的目的。張猛等人對乳酸提純的反應精餾工藝建立了非平衡級穩(wěn)態(tài)模型。催化反應和滲透汽化等集成技術的使得傳統(tǒng)的乳酸酯化水解法得到了新的發(fā)展，雖然過程能耗較高，但也為乳酸精制方法提供了一種新的精制方法。納濾和反滲析能一定程度上提高乳酸質量，達到食品乳酸的要求。鈣鹽法是目前國內工廠中采用最多的方法。當今主要有三大因素刺激我國乳酸工業(yè)的工業(yè)化發(fā)展，第一個因素是我國大量的白色塑料污染垃圾，用乳酸生產(chǎn)的聚乳酸替代聚氯乙烯，聚乳酸在自然條件下可以降解，其具有良好的可塑性和生物相容性,經(jīng)過特殊處理的聚乳酸克服了耐熱性差和抗沖擊強度低的缺點,使聚乳酸具有優(yōu)良的機械性能和物理性能。同步糖化發(fā)酵是將酶催化水解碳水化合物底物和細菌發(fā)酵結合的生產(chǎn)模式，具有操作簡單，無需單獨糖化，即克服了糖化酶的產(chǎn)物抑制作用，還可避免因初始糖濃度過高而引起的底物抑制作用，還可以減少生產(chǎn)周期，節(jié)約其生產(chǎn)成本和提高乳酸生產(chǎn)效率的作用。發(fā)酵液經(jīng)過升溫和過濾處理，再將其通入中和罐，以CaCO3做中和劑處理；再經(jīng)過過濾洗滌，得到乳酸鈣固體，送入酸解罐酸解。 發(fā)酵的菌種該生產(chǎn)工藝選擇的菌種是德氏乳酸桿菌。（1）菌種的擴大培養(yǎng)乳酸發(fā)酵一般為純種培養(yǎng)，接種量為10%，所以必須進行菌種的擴大培養(yǎng)，其生產(chǎn)方法是將試管原種先接種到10ml試管培養(yǎng)一段時間后轉接到200ml的三角瓶 中，再轉接到1L三角瓶后轉接到1000L種子罐再轉接到60m3發(fā)酵罐。糊化過程結束時，先降低壓力釋放出多余的蒸汽，然后向夾套中通入冷卻水使糊化液的溫度降低到60℃以下，再將糊化液和夾套的冷卻水都通入發(fā)酵罐。（3）發(fā)酵罐①發(fā)酵配料：發(fā)酵罐中通入糊化鍋夾套中的冷卻水，節(jié)約生產(chǎn)成本，水溫為50℃左右，加入原料然后定容，培養(yǎng)基濃度為100 g/L，然后通入無菌空氣，即能使料液混合均勻，還能增加溶氧量，每克大米添加120活力單位的活化酶，其接種量為10%。我們可以通過改變發(fā)酵液成分配比以及發(fā)酵工藝的操作條件的控制來減少泡沫的產(chǎn)生。 提取工藝及其控制 提取工藝流程發(fā)酵液 預熱罐 壓料罐 第一次板框過濾 沉降罐 第二次 板框過濾 濃縮 酸解 第三次板框過濾 濃縮 脫色 離子交換 脫色 濃縮 乳酸制品 提取工藝條件（1）預熱沉淀流程，所以其中的溶液總量均不能超過其總容積的80%，在其中煮沸5min，沉降罐中調節(jié)其酸堿度不得使其pH低于12，該罐中溫度可達到8590℃，MgCl2加量小于2%。該壓力下，使溫度達到70℃的條件時就能蒸發(fā)濃縮乳酸，其進料量不能超過其總體積的72%，該罐中的工作時間不能小于24小時，脫色活性炭的添加量小于等于1%。（3）第一次板框過濾：先給壓縮機中通入75℃左右的的熱蒸汽，預防發(fā)酵醪的熱料遇冷之后析出碳酸鈣晶體，并用板框壓緊鋪好的濾布，使得熱料液自流形成一層過濾層后再慢慢向其中加入物料，進行過濾，當濾液的析出量逐漸減少時，停止向其中通物料。其操作方法與第一次板框過濾相同，但在操作前必須要注意板框與濾布之間是否有破損，防止漏液。該過程需要注意的是要控制溫度不得高于70℃，防止發(fā)酵液的碳化和溫度對色度比色度的影響。該工藝中濃縮采用的是真空濃縮循環(huán)加熱的方法，該方法濃縮的主要特點是能在較低真空度下利用水的沸點比較低的原理將水蒸發(fā)掉，完成濃縮的目的。加熱時要保持真空度在一定的范圍之內。色度濃縮指的是因為酸度提高后，雜質中的有色物質的反應，使的其色度增加，因此需要用活性炭脫色。②操作方法：先向交換柱內添加732型的陽離子，再將料液通入添加有732陽離子的離子交換樹脂的交換柱內，然后再使料液流經(jīng)701型的陰離子交換柱。3 工藝計算及設備選型工藝計算的主要內容是物料衡算和能量衡算，物料衡算主要有原料（大米和麩皮）消耗的計算，還有液化酶、糖化酶、碳酸鈣、濃硫酸和活性炭等含量使用的計算。（年總工作日單罐單批生產(chǎn)量24247。 調漿罐的選型①調漿罐的容積 單個調漿罐的體積是60m3，（）。 種子罐的選型（1）單批種子液中的用量（發(fā)酵時間72小時，）V單=460 = (2)種子液的總量V總=247。 預熱罐的計算①預熱罐容積預熱罐的單個體積為12m3（）②數(shù)量N預熱=460247。63510型。(158) ≈3 第二次板框壓濾①板框壓濾機型號與第一次相同：②板框壓濾機數(shù)量（假設第一次吸水量為發(fā)酵液的20%）：洗完第一次后液體總量為V=460（1+） =216m3每天的過濾面積是216247。（12）≈1 酸解鍋（容積是10m3，）①酸解的總料液量為240247。24=則生產(chǎn)所需3個酸解鍋 第三次板框壓濾①板框壓濾機型和前面所用機型相同②需要過濾的總面積為S=113247。生產(chǎn)天數(shù) =1000247。提取工藝階段的總轉化率 =247。（20001000）=300= kg②以1克大米需要糖化酶的量為100活力單位，則糖化酶的量為：G糖化酶=（10610070%）247。（290） M碳酸鈣=300=（2）硫酸用量硫酸酸解的時候，每2分子乳酸會與1分子硫酸完全反應。 生產(chǎn)過程的能量衡算 發(fā)酵過程的能量計算（1）蒸汽使用量的計算（間接加熱）①每日成熟乳酸發(fā)酵液的量：每天投料為：（170%）247。（70） = 提取過程的能量衡算（1）沉降罐蒸汽量G2過濾水為80攝氏度左右，用量為：240=36噸/天G0=+36(1000) 247。 出雙效塔的料液為=240247。每班有投料工2人，發(fā)酵工1人，提取工1人，精制工作人員2人，包裝工2人，泵工1名，其他工作人員（包括技術員、安全人員、維修工等）2名，每班總人數(shù)為11人，本廠總人數(shù)44人。（2）。，1000=768480元=純度為75%的濃硫酸每噸價格1500元，1500=3032100元=。（2）產(chǎn)品總值每噸硫酸銨的銷售價格為2000元，年生產(chǎn)總值為10002=2000萬元（3）稅款，2000=100萬元。設該工藝的壽命為15年，折舊率為：1/15=。==。污水的處理方法主要有物化法、生化法和化學法三種，物化法主要包括稀釋、混合、篩網(wǎng)和吸附等，化學法包括氧化反應、中和反應和還原反應，生化處理方法主要是好氧氧化法、厭氧消化法和厭氧好氧合并法。二氧化碳等氣體需要用氨水或氫氧化鈉溶解吸收。其次是盡量對廢渣回收再利用，從其中提取有用物質和生產(chǎn)副產(chǎn)品。電器必須選用可靠安全件，電器設備均有安全可靠的接地措施；潮濕環(huán)境的電器設備選用密閉型；(3)防機械傷害：對于機械傳動部分，均配置安全防護罩，并定期檢查，以保證設備在良好狀態(tài)下工作。(5)衛(wèi)生防護：加強安全衛(wèi)生操作規(guī)程的制定和執(zhí)行，操作中配置必須的防護用具，設置應急沖洗水龍頭，以及保健藥箱。該工藝的主要特點是設備簡單，操作方便，處理效率較高，耗能低，污染小，無需單獨糖化，提高了糖化酶的生產(chǎn)效率，解決了傳統(tǒng)發(fā)酵過程中糖化酶和初始糖濃度對生產(chǎn)的抑制作用。在這里首先要感謝導師曾小英老師給我的耐心指導