乳酸發(fā)酵車間工藝設(shè)備設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-04 12:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 硫酸銨 KH2PO4 MgSO47H2O FeSO47H2O CaCO3 (碳酸鈣分開滅菌)。 葡萄糖 10g 硫酸銨 2g KH2PO4 MgSO47H2O FeSO47H2O CaCO3 (碳酸鈣分開滅菌)。 生產(chǎn)流程 本次生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)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L乳酸[10]。 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(jìn)行連續(xù)殺菌并冷卻后，進(jìn)入發(fā)酵罐，加入菌種和凈化壓縮空氣后進(jìn)行發(fā)酵；發(fā)酵液經(jīng)升溫、過濾處理后，進(jìn)入中和罐，用CaCO3中和處理；再經(jīng)過過濾洗滌，得到L乳酸鈣固體，送入酸解罐，再添加H2SO4酸解，并加入活性炭進(jìn)行脫色；然后，通過帶式過濾機(jī)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(jìn)行蒸發(fā)、濃縮，再進(jìn)行結(jié)晶；結(jié)晶后，用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，對得到的濕L乳酸晶體進(jìn)行干燥與篩選，最后得到成品L乳酸，見附錄1圖1。 工藝計(jì)算 生產(chǎn)條件：已知發(fā)酵培養(yǎng)接種量為5%，發(fā)酵時(shí)間為14h，發(fā)酵罐的攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，發(fā)酵液密度為1050kg/m3,s。每升發(fā)酵液可以純化得到L乳酸產(chǎn)品120g。年操作日300天，共需生產(chǎn)300/4=75個(gè)周期。水蒸氣138℃，冷卻水進(jìn)出口溫度根據(jù)實(shí)際情況確定。 以生產(chǎn)1個(gè)周期為計(jì)算L乳酸需要的輔料及其他物質(zhì)的依據(jù)[11]。 已知發(fā)酵培養(yǎng)基的成分：葡萄糖10g，硫酸銨2g，KH2PO4 ，MgSO47H2O ，F(xiàn)eSO47H2O ，CaCO3 ，水1000ml（密度為1050kg/m3） ①發(fā)酵罐L=裝料系數(shù) 取== 選用兩個(gè)12 m3的發(fā)酵罐，另選一個(gè)作為備用罐。 每個(gè)發(fā)酵罐的物料計(jì)算：發(fā)酵液 G=1050= 8768kg葡萄糖 G1=8768kg硫酸銨 G2=8768kgKH2PO4 G3=8768kgMgSO47H2O G3=8768kgFeSO47H2O G3=8768kgCaCO3 G3=8768kg水 G水=8768kg= ②種子罐 因?yàn)榻臃N量為5%，故V種=m3 裝料系數(shù) 取= = m3的種子罐，一個(gè)備用 每個(gè)種子罐的物料計(jì)算：發(fā)酵液 G=87685%= kg葡萄糖 G1=硫酸銨 G2=KH2PO4 G3=MgSO47H2O G3=FeSO47H2O G3=CaCO3 G3=水 G水== 105ml 能量衡算 ①發(fā)酵罐 用138℃水蒸氣先進(jìn)行間接加熱（不銹鋼蛇管傳熱），使培養(yǎng)基從25℃升至90℃，再用蒸汽直接加熱，使培養(yǎng)基從90℃升至121℃，然后用冷卻水使之冷卻到37℃。能量衡算如下[12]： （1）間接加熱過程的蒸汽量（培養(yǎng)基溫度從25℃升到90℃）已知G=1050kg， t1=25℃ ，t2=90℃ c=(kg℃) =138℃ 查表得r= kJ/kgK=12501900 kJ/(m2h℃) 取K=1674 kJ/(m2h℃)=5%10%，取10%== kg 式中S為蒸汽耗量，kg；G為培養(yǎng)基質(zhì)量，kg；c為培養(yǎng)基的比熱容，kJ/(kg℃)；t1為開始加熱時(shí)培養(yǎng)基的溫度，℃；t2為加熱結(jié)束時(shí)培養(yǎng)基的溫度，℃； r為蒸汽的汽化熱，kJ/kg；為加熱過程中的熱損失可取5%10%[13]。已知= 取=1h㏑㏑=1F= m2 式中為間接加熱所需時(shí)間，G為培養(yǎng)基質(zhì)量，kg；c為培養(yǎng)基的比熱容，kJ/(kg℃)；為加熱蒸汽溫度，℃；t1為開始加熱時(shí)培養(yǎng)基的溫度，℃；t2為加熱結(jié)束時(shí)培養(yǎng)基的溫度，℃；K為加熱過程中平均傳熱系數(shù)，kJ/(m2h℃)；（2）直接加熱過程的蒸汽量（培養(yǎng)基溫度從90℃升到121℃）t1=90℃ ，t2=121℃查表得138℃下= kJ/kg， = kJ/(kg℃)=5%10%，取10% kg 式中S為蒸汽耗量，kg；i為蒸汽的熱焓，kJ/kg ；G為培養(yǎng)基質(zhì)量，kg；為冷凝水的蒸汽比熱容，kJ/(kg℃)；c為培養(yǎng)基的比熱容，kJ/(kg℃)；t1為開始加熱時(shí)培養(yǎng)基的溫度，℃；t2為加熱結(jié)束時(shí)培養(yǎng)基的溫度，℃； 為加熱過程中的熱損失可取5%10%[14]。 （3）冷卻階段的冷卻水用量℃ =10℃ ℃ （實(shí)測當(dāng)培養(yǎng)基溫度t1為80℃時(shí)，此時(shí)冷卻水出口溫度t2為30℃）K=1674 kJ/(m2h℃)kJ/(kg℃)（㏑Ac2）=1674(㏑= 式中，W為冷卻水用量，kg/h；c2為冷卻水的比熱容, kJ/(kg℃)；t2s為冷卻水進(jìn)口溫度，℃；t1為培養(yǎng)基冷卻過程中某時(shí)刻的溫度，℃；t2為對應(yīng)培養(yǎng)基t1溫度是冷卻水出口溫度，℃；K為平均傳熱系數(shù)，kJ/(m2h℃)；F為傳熱面積，㎡[15]。 ②種子罐 體積小于5 m3采用夾套加熱（1）間接加熱過程的蒸汽量 已知V種= m3kgt1=25℃ ，t2=121℃ ，r==5%10%，取10% == 取= 式中S為蒸汽耗量，kg；G為培養(yǎng)基質(zhì)量，kg；c為培養(yǎng)基的比熱容，kJ/(kg℃)；t1為開始加熱時(shí)培養(yǎng)基的溫度，℃；t2為加熱結(jié)束時(shí)培養(yǎng)基的溫度，℃； r為蒸汽的汽化熱，kJ/kg；為加熱過程中的熱損失可取5%10%。K=8301250kJ/(m2h℃) 取K=1000kJ/(m2h℃)㏑㏑= F= m2 式中為間接加熱所需時(shí)間，G為培養(yǎng)基質(zhì)量，kg；c為培養(yǎng)基的比熱容，kJ/(kg℃)；為加熱蒸汽溫度，℃；t1為開始加熱時(shí)培養(yǎng)基的溫度，℃；t2為加熱結(jié)束時(shí)培養(yǎng)基的溫度，℃；K為加熱過程中平均傳熱系數(shù)，kJ/(m2h℃)；（2）冷卻階段的冷
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