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產(chǎn)53萬噸一水檸檬酸工廠發(fā)酵罐的設(shè)計(附發(fā)酵罐圖-工藝流程圖)(留存版)

2025-08-02 08:04上一頁面

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【正文】 ( 3)生產(chǎn)天數(shù):每年 300 天; ( 4)食用 %無水檸檬酸日產(chǎn)量: 247。 K) Cw水的比熱容取 (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,進塔溫 90℃,滅菌 130℃ 則滅菌用蒸汽量: ? ?? ?21DC t tDI ???? ? 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%。 12 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。 = 圓整到 4 次,日運轉(zhuǎn) 66247。 4= m2 換熱面積 mQF= tk? = 6000247。 [ (2815)]=冷卻管組數(shù)和管徑 設(shè)冷卻管總表面積為 S 0總 , 管 徑 d, 組 數(shù) 為 n, 則S 總 =n 冷卻水體積流量為 103 m3/s,取冷卻水在豎直蛇管中流速為 1m/s,根據(jù)流體力學(xué)方程式,冷卻管總截面積 S 總 為: ?總S = /v 式中: ? 冷卻水體積流量, 103m3/s v冷卻水流速, 1 m/s 則有: S 總 = 103/1= 103m2 豎直蛇管得組數(shù) N,根據(jù)管的大小一般取 12…… 組,通常每組管圈數(shù)不超過 6 圈,增加組數(shù)可排下更多的冷卻管,管與攪拌器的最小距離不應(yīng)小于 250mm;每圈管子的中心距為 ~ 外 ,管兩端 U型或 V 型彎管,可彎制或焊接,安裝是每組豎直蛇管用專用夾板夾緊,懸掛在托架上。 封頭壁厚計算 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的厚度計算公式如下:2[ ]PDSCP????? 代入數(shù)得: S= 6300247。 20 ( 1)則每天用硫酸銨溶液體積為 V= 103247。每年發(fā)酵罐用水 ,每年種子罐用水 。噴射加熱器耗熱為 1350322kj。 =2445m3/d, V 總 =V/η =2445247。有機酸發(fā)酵,考慮到對產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的影響,安全性,后道工序除鐵困難,腐蝕性強等,必須使用加工性能好,耐酸腐蝕的不銹鋼,采用 1 18 9Gr Ni Ti 制作發(fā)酵設(shè)備 [15]。本罐因有扶梯和豎式蛇管,故不設(shè)檔板。 取經(jīng)驗值 K= 500kJ/( m3 VO=V247。 [ (2815)]=8077kg/h=將發(fā)酵段水衡算列入表 33?!?); 加熱蒸汽的熱焓為 kJ/(kg升溫后進入維持罐,使料液保溫 20~ 30min 以完成液化,進蒸汽壓力保持在 ~ 表壓。 蒸發(fā)與結(jié)晶 在提純?nèi)芤哼M入蒸發(fā)部分前,通過精過濾器除去清液中的微小樹脂顆粒。 工藝流程 本次生產(chǎn)工藝的基本過程是: 在接收糖漿后,根據(jù)糖漿組成作適當(dāng)?shù)奶幚砘蚺渲?,配成發(fā)酵原料,進行連續(xù)殺菌并冷卻后,進入發(fā)酵罐,加入菌種和凈化壓縮空氣后進行發(fā)酵; 發(fā)酵液經(jīng)升溫、過濾處理后,進入中和罐,用 CaCO3中和處理; 再經(jīng)過過濾洗滌,得到檸檬酸鈣固體,送入酸解罐,再添加 H2SO4酸解,并加入活性炭進行脫色; 然后,通過帶式過濾機過濾、酸解過濾,除去 CaSO4及廢炭; 酸解過濾液經(jīng)離子交換處理后 ,進行蒸發(fā)、濃縮,再進行結(jié)晶; 結(jié)晶后,用離心機進行固液分離,對得到的濕檸檬酸晶體進行干燥與篩選,最后得到成品的檸檬酸。 檸檬酸的來源和發(fā)展情況 1784 年瑞典科學(xué)家 Scheele 首次從檸檬汁中結(jié)晶出固體檸檬酸。 本設(shè)計還包括種子罐圖,工藝流程圖。這兩種方法都是國內(nèi)比較流行的生產(chǎn)方法,有著大量的實際經(jīng)驗,易于操作,風(fēng)險小。據(jù)不完全統(tǒng)計,使用檸檬酸的食品或藥品(如化學(xué)藥的枸櫞酸鹽)約有上千種之多。我國開發(fā)的以白薯干為原料的產(chǎn)酸菌種具有其獨到的特點,加之我國的許多地區(qū)對生產(chǎn)過程中排放的廢水要求較低,多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水沒能進行 比較有效的處理,因此,我國檸檬酸生產(chǎn)成本較低,在國際市場上具有較強的競爭力。碳酸鈣經(jīng)密閉的輸送機送入車間,經(jīng)無級調(diào)速下料螺旋分散投入中和罐,以防止局部濃度過高,使中和沉淀反應(yīng)均勻,經(jīng)終點檢測合格后,將檸檬酸鈣懸浮液排入帶式過濾機中,將固體檸 檬酸鈣從懸浮液中分離出來,為滿足玉米原料及薯干原料生產(chǎn)工藝的雙重要求,中和帶式過濾機用特定的加長、強洗型,生產(chǎn)原料操作靈活,以確保粗原料生產(chǎn)時的中和洗糖要求及成品的指標(biāo)控制,要求并使中和廢水經(jīng)分流至污水處理站。 100%= kg 液化醪量計算 因為成熟蒸煮醪為: = 則調(diào)漿濃度為: 100%247?!?) 由工藝可知 : 經(jīng)過噴射加熱器溫度由 t1=50℃升溫至 t2=100℃ Q= C1 G 醪液 (10050) = (10050) =1350322kJ 發(fā)酵過程中的蒸汽耗量的計算 ( 1)蒸汽用量的計算公式 整個生產(chǎn)過程采用蒸汽加熱, 蒸汽耗用量計算公式為: ? ? ? ?? ?21D C t tQDI i I? ? ??????總 式中: η —— 為蒸汽的熱效率,取 95%?? ; I—— 汽化潛熱。 表 32 發(fā)酵車間蒸汽衡算 生產(chǎn) 工序 日用蒸汽量 (t/d) 平均蒸汽用 量 (t/h) 年用蒸汽量 ( t/a) 培養(yǎng)基滅菌 加熱發(fā)酵醪 空罐滅菌 合計 發(fā)酵過程中的冷卻水耗量計算 已知發(fā)酵過程中的發(fā)酵熱為 25080kJ/m179。 =12% ( 2)生產(chǎn)能力的計算: 現(xiàn)每天產(chǎn) %純度的檸檬酸 162t,檸檬酸發(fā)酵周期為 75h(包括發(fā)酵罐清洗、滅菌、進出物料等輔助操作時間)。 12+ = V’全 =V 全 發(fā)酵罐冷卻面積的計算 對檸檬酸發(fā)酵,每 1m3發(fā)酵液,每 1h 傳給冷卻器得最大熱量約為 6000kJ/(m3 ( )= kW 查取合適電機。 =(圈 ),取 no=10(圈) 現(xiàn)取管間距為 外 = =,計算出 與攪拌器的距離在允許范圍內(nèi)(不小于 200 mm) 。 貯罐選型 發(fā)酵成熟醪貯罐 根據(jù)化工原理貯罐類設(shè)計原則,便于計量和清洗,不宜多,一般不超過 3 支本設(shè)計根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的需要,選擇 1 支發(fā)酵成熟醪貯罐。 產(chǎn) 萬噸檸檬酸發(fā)酵車間需發(fā)酵罐 12 個,每個發(fā)酵罐 400m3;配對 50 m3 的種子罐6 個。其中發(fā)酵時間 66h,發(fā)酵操作時間 75h。 3= ( 3)滅菌所需熱量由內(nèi)列管提供。 ( 2)接管直徑的確定 該管實裝醪量 m3,設(shè) 5h 空,則物料體積流量: Q=247。由上式得: do= n= *10*8? = 查金屬材料表選取 476?? 無縫管, d內(nèi) = 68 mm d0 , d平均 = 72 mm,現(xiàn)取豎蛇管圈端部 U型彎管曲 徑為 200 mm,則兩直管間距離為 400 mm,總長度: l0 = D? = 400= 1256 mm 17 ③ 長度 L 的計算: 冷卻管總面積 F= m2,無縫鋼管為 476?? ,每米的冷卻面積為 Fo= 1=(m2),則 L=F/Fo=247。 ①計算 Rem : Rem = 2 /ND ?? 式中: D -攪拌器直徑,為 N -攪拌器轉(zhuǎn)速,為 N = = (r/s) ? -醪液密度, ? = 1050kg/ m3 ?-醪液粘度, ? = 3?? N =; 富裕量: () 247。其攪拌功率,比相同容積的通用發(fā)酵罐降低約 10%。 每罐滅菌時間 3h,輸料流量 247。 300=即結(jié)晶液中檸檬酸的含量為: 162t/d 需精制液中檸檬酸含量為: 162247。 =( 1)生產(chǎn)無水檸檬酸的 總化學(xué)反應(yīng)式: 6 10 5 2 2 6 8 7 2( ) 3 / 2 2nC H O n H O n O n C H O n H O? ? ? ? 192 X 1000 6 ( 2)生產(chǎn) %無水檸檬酸所需的理論淀粉消耗量: X=1000( 162247。 發(fā)酵工序 由備料車間提供的經(jīng)連續(xù)滅菌并冷卻的料液,通過滅菌管道泵入已空消滅菌待料的發(fā)酵罐 (或種子罐 ),通過差壓法或零磅火焰倒種法,接入已培養(yǎng)好的檸檬酸菌種,在通風(fēng)、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 淀粉糖 4 攪拌情況下,進行發(fā)酵或培養(yǎng)。到 2021 年,全球檸檬酸的年生產(chǎn)能力在 90 萬 噸以上,并一直保持比較平穩(wěn)的發(fā)展速度 [2]。其鈣鹽在冷水中比熱水中易溶解,此性質(zhì)常用來鑒定和分離檸檬酸。 ? 生化工程課程設(shè)計 ? 課題名稱: 年產(chǎn) 學(xué)生姓名 : 馮佩全 學(xué) 號: 14801056 專 業(yè): 生物工程 班 級: 14生物本 2 成 績 : 指導(dǎo)老師: 楊立、龔乃超 設(shè)計時間: 2021 年 4 月 10 日 ~ 2021 年 4 月 21 日 目錄 摘 要 .......................................................... I Abstract ...................................................... II 前言 ........................................................... 1 檸檬酸的性質(zhì)和用途 ..................................................................
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