【正文】 (5)設(shè)備的安裝費(fèi)按設(shè)備購置費(fèi)的 20%計(jì)算，其中包括了設(shè)備的基礎(chǔ)、設(shè)備的支架、保溫及設(shè)備的防腐材料等的費(fèi)用。 (2)設(shè)備運(yùn)雜費(fèi)按設(shè)備原價(jià)的 %計(jì)算。 設(shè)備布置 設(shè)備定位，除設(shè)計(jì)計(jì)算所得設(shè)備裝配圖定位外，對滿住生產(chǎn)工藝有如下要求： （ 1）在布置設(shè)備時(shí)一定要滿住工藝流程順序，要保證水平方向和垂直方向的連續(xù)性； （ 2）凡屬相同的幾套設(shè)備或同 類型設(shè)備或操作性質(zhì)相似的設(shè)備盡可能地布置在一起，這樣可以統(tǒng)一管理，集中操作，還可以減少備用設(shè)備或互為備用； （ 3）設(shè)備布置時(shí)除了要考慮設(shè)備本身所占有的地位外，必須有足夠的操作、進(jìn)行及檢修需要的位置； （ 4）要考慮相同設(shè)備或相似設(shè)備呼喚使用的可能性，設(shè)備排列要整齊，避免過松過緊； （ 5）要盡可能的縮短設(shè)備間的管線； （ 6）車間內(nèi)要留有堆放原料、成品和包裝材料的空地（能堆放一批或一天的量）以及必要的運(yùn)輸通道，盡可能的避免固體物料的交叉運(yùn)輸； （ 7）傳動設(shè)備要安裝安全防護(hù)裝置的位置； （ 8）要考慮物料特性對防火、防毒及控制噪音要求，譬如對噪音大的設(shè)備宜采用封閉式閣間等 [22]。 （ 5）車間所采取的勞動 保護(hù)、防腐措施是否符合要求。 車間布置（廠房平面布置） 車間布置設(shè)計(jì)原則 （ 1） 車間布置應(yīng)符合生產(chǎn)工藝的要求：車間設(shè)備不知必須按流程的流向順序依次進(jìn)行設(shè)備的排列，按順序進(jìn)行加工處理。 （ 5） 土建資料和勞動安全、防火防爆等。 設(shè)計(jì)依據(jù) 這次設(shè)計(jì)的課題是年產(chǎn) 3000噸乳酸工廠提取車間，以下列資料為設(shè)計(jì)依據(jù)： （ 1） 生產(chǎn)工藝流程圖。10=≈1（臺） 主要設(shè)備數(shù)量及規(guī)格型號見表 41 表 41 主要設(shè)備數(shù)量及規(guī)格型號 名稱 規(guī)格型號 數(shù)量 發(fā)酵罐 單只大?。?60m3 12（個(gè)） 調(diào)漿罐 單只大?。?6m3 5（個(gè)） 種子罐 單只大小： 10 m3 3（個(gè)） 發(fā)酵儲罐 單只大小： 60m3 5（個(gè)） 預(yù)熱罐 單只大?。?12m3 3（個(gè)） 雙效塔 單只大?。?12m3 1（個(gè)） 壓料罐 單只大?。?15m3 3（個(gè)） 沉降罐 單只大?。?15m3 3（個(gè)） 濃縮罐 單只大小 : 10m3 1（個(gè)） 酸解 鍋 單只大小： 10m3 3（個(gè)） 板框壓濾機(jī) 型號： BMS10/63510 4（個(gè)） 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 24 頁 共 36 頁 5 車間布置設(shè)計(jì) 車間布置設(shè)計(jì)的目的是對廠房的配置和設(shè)備的排列作出合理的安排，并決定車間、工段的長度、寬度、高度和建筑結(jié)構(gòu)型式，以及各車間之間與工段之間的相互聯(lián)系。24=≈3 （ 4）富裕系數(shù) =（ ） 247。100%=% . 7 酸解鍋（裝填系數(shù)取 75%） （ 1）總?cè)莘e 進(jìn)入酸解鍋的料液量為： 46075%%247。100%=% 即：取 2臺型號為 BMS10/63510的板框壓濾機(jī) 4. 雙效塔（雙效塔裝填系數(shù)取 75%） 因發(fā)酵液中乳酸鈣液濃度為 %，雙效后乳酸鈣濃度為 26%，則出雙效塔的液量為： V=46075%%247。100%=% 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 22 頁 共 36 頁 4. 第二次板框壓濾 （ 1）型號： 同第一次板框壓濾機(jī) （ 2）臺數(shù) 設(shè)第一次洗水量為發(fā)酵液的 1/5，則第一次洗完后液體體積為 V=46075%（ 1+） =216m3 則每天過濾面積為 216247。10=≈1（臺） （ 3）富裕系數(shù)（ ） 247。8=≈3 （ 3）富裕系數(shù) =（ ） 247。100%=% 即：取 3個(gè)容積為 12m3的預(yù)熱罐 壓料罐容積及罐數(shù) （ 1）單罐容積 壓料罐 單只容積 V 壓 取為 15m3（裝液系數(shù)為 80%） （ 2）數(shù)量 第一次用于預(yù)熱： N=46075%247。60=≈4 （ 4）富裕系數(shù) =（ ） 247。30） =3 個(gè) 即：取 3個(gè)容積為 10m3的種子罐 . 4 發(fā)酵儲罐容積及數(shù)目 （ 1）總?cè)莘e：貯罐容積應(yīng)滿足每天全罐發(fā)酵液裝滿。（種子罐單罐容積 裝液系數(shù) 24247。6247。調(diào)漿罐裝液系數(shù) 247。（ 70） =1710 t/d (注： 1cal=)[20] 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁 共 36 頁 4 設(shè)備平衡計(jì)算及選型 發(fā)酵工段 ． 1 發(fā)酵罐容積及罐數(shù) （ 1）單罐容積 發(fā)酵罐單 只容積 V發(fā)取為 60m3，（裝液系數(shù)為 65%） （ 2）發(fā)酵罐數(shù)目 A．單罐單批生產(chǎn) 100%乳酸的量 M=V發(fā) 裝液系數(shù) 糖濃度 轉(zhuǎn)化率 總收率 ( 1染菌率 )密度 =6065%（ 10%70%111%） 93%（ 75%80%） （ 1－ %） = （注：由于染菌的可能性很小可以忽略，因此染菌率取為 %） B．每年生產(chǎn) 100%乳酸的量 年產(chǎn) 80%的乳酸為 3000噸，則純?nèi)樗崃繛椋?300080%=2400t C．所需發(fā)酵罐數(shù) N 發(fā) =年產(chǎn)純 乳酸量 247。75%=；如果取 1個(gè) 10 m3的雙效塔，則每天需濃縮 247。K) C．蒸汽用量 G1， 蒸汽與發(fā)酵之間有以下熱平衡 C 發(fā)酵成熟醪 GΔT1=C 水蒸汽 G 1ΔT 其中 ΔT1為發(fā)酵醪升溫， ΔT1=80－ 50=30℃ ； 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁 共 36 頁 ΔT為水蒸氣升溫， ΔT=120－ 50=70℃ G為發(fā)酵成熟醪的質(zhì)量 代入數(shù)據(jù)可得： G1=30(704. 2) = t/d 提取 精制 工段 提取精制工段物料衡算 CaCO3用量 發(fā)酵后理論上每天產(chǎn) 80%乳酸量為 因?yàn)樵谑褂?CaCO3中和乳酸時(shí)，中和 2分子的乳酸需要 1分子 CaCO3。300= t/d；在每天投料中，一罐的發(fā)酵液中水的體積可認(rèn)為： 46075%=180 t/d；則每天成熟發(fā)酵醪的量：G1=+180= t/d。 ： 蒸汽用量、冷卻水用量等。 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁 共 36 頁 3 工藝 平衡計(jì)算 工藝計(jì)算包括物料衡算和能量衡算。離子交換時(shí)要注意：經(jīng)常檢測流出液的質(zhì)量，不得含 有 Ca2+和 Fe3+。離子交換法是使溶液通過 732型陽離子交換柱，再流經(jīng) 701型陰離子交換柱。色 度濃縮是因?yàn)殡s質(zhì)提高后發(fā)生了反映，產(chǎn)生有色物質(zhì)，使色度增加，需活性炭脫色。 （ 2）工藝操作：在濃縮前檢查蒸發(fā)器的出料閥及其他出汽閥門是否關(guān)閉好，然后中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁 共 36 頁 打開真空系統(tǒng)， 使蒸汽發(fā)生器內(nèi)達(dá)到一定的真空度后，打開進(jìn)料閥吸入原料。 經(jīng)雙效蒸發(fā)后，乳酸鈣濃度可達(dá) 26%，注意進(jìn)料前，應(yīng)檢查各閥門是否關(guān)閉，以保證正常操作。通熱水沖洗濾渣。 型號： 型式：單級風(fēng)冷移動式 排氣量： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁 共 36 頁 軸功 率： 額定壓力： 轉(zhuǎn)速： 1200r/min 外形尺寸： 154551092 總重量： 239kg 預(yù)熱液由空氣壓縮機(jī)從壓料罐壓入第一次板框進(jìn)行過濾。脫色時(shí)間不低于 24h，成品脫色活性炭加量不得超過 1%。真空度不得超過 ，放料濃度不得低于 20%，草酸鈣終點(diǎn) pH為 ～ Ca2+ 和 進(jìn)行定性控制草酸鈣板框?yàn)V渣含酸不得超過 2%。 提取工藝條件 預(yù)熱、沉降罐不能超過其容積的 80%，預(yù)熱罐液 ，煮沸 5min，沉降罐料溫調(diào)至 pH=12以上，溫度達(dá) 8590℃ 。過濾除石灰渣，這時(shí)酸濃度達(dá)到 78176。在初糖濃度較高時(shí)，如不注意就會有五水乳酸鈣針狀晶體析出，晶體空隙也含水分，從而使整個(gè)發(fā)酵醪固體化，給后面操作帶來麻煩。 （ 3）發(fā)酵后期管理：當(dāng)測試殘?zhí)墙抵?1g/L以下時(shí)，表明發(fā)酵結(jié)束，總發(fā)酵時(shí)間約70小時(shí)，往罐中添加石灰以中和過量乳酸，使料液 pH升至 11～ 12，再加堿時(shí)要通氣翻拌均勻，待石灰溶解后停止通氣 ，使菌體雜質(zhì)沉淀下來，用泵抽出液相，送入板框過濾機(jī)，沉渣濾出，用少量沖洗發(fā)酵罐，沉渣與洗滌水一般置于另一容器中沉淀。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁 共 36 頁 （ 2）發(fā)酵控制：乳酸菌不能耐高酸度，發(fā)酵過程中 pH≥4，發(fā)酵開始后約 6小時(shí)，開始加 CaCO3進(jìn)行中和。 調(diào)漿池中攪拌均勻后進(jìn)入糊化鍋，通蒸汽，蒸汽壓為 100Pa（表壓），約 2030min即糊化醪要求；糊化結(jié)束后，降下鍋的壓力，放出多余的蒸汽，夾套中通冷卻水，使糊化醪降至 60℃ 以下，放到發(fā)酵罐中。種子培養(yǎng)基與發(fā)酵培養(yǎng)基皆不必滅菌，接入到三角瓶中培養(yǎng)，開動攪拌，在 50℃ 左右培養(yǎng)3040小時(shí)。C下培養(yǎng) 24h，可適當(dāng)轉(zhuǎn)接多次，再經(jīng)過一級種子活化，二級種子活化，最后即可使用。在瓊脂平板培養(yǎng)基上菌落扁平，呈鋸齒形；明膠平板培養(yǎng)基上菌落呈灰色，環(huán)狀；在瓊脂斜面培養(yǎng)基上呈半透明、灰色條紋。 菌種：采用德氏乳桿菌（ Lactobacillus delbrueckii）為菌種。 發(fā)酵工藝 發(fā)酵工藝流程及特點(diǎn) 工藝流程： 原料（大米和麩皮） →調(diào)漿 →蒸煮糊化 →定溶 →糖化發(fā)酵（同時(shí)進(jìn)行） 特點(diǎn)： 采用大米為原料，將糖化酶與乳酸菌同時(shí)接入糊化醪中，糖化與發(fā)酵是同時(shí)進(jìn)行的，其優(yōu)點(diǎn)是不需要提取淀粉或者先行加糖，減少設(shè)備投資。 乳酸的提取和精制技術(shù) 乳酸的提取精制是將粗產(chǎn)品制取成品乳酸的重要步驟，在傳統(tǒng)乳酸發(fā)酵法生產(chǎn)工藝中 ，提取精制過程耗費(fèi)的費(fèi)用為整個(gè)乳酸生產(chǎn)成本的一半以上。 除以上方法外，還曾有乙酸乙烯酯羰基化法、乙醛一氧化碳合成法等化學(xué)合成技術(shù)出現(xiàn)，除乙醛氫氰酸法外，其他的化學(xué)合成技術(shù)或因成本問題，或僅僅在理論探索，并未實(shí)現(xiàn)實(shí)際的規(guī)?；a(chǎn)。因?yàn)樘穷愒谒岷蛪A催化條件下可以發(fā)生降解，研究表明將纖維素和氫氧化鈣等無機(jī)堿或銨類有機(jī)堿共混于水中，在 250℃ 、 5～25 MPa的條件下可使纖維素迅速降解為乳酸。但由于乳腈法只能生產(chǎn)外消旋體乳酸，且其原料氫氰酸的劇毒性大大限制了生產(chǎn)和發(fā)展。反應(yīng)是在大氣壓力下進(jìn)行，通過水的蒸 發(fā)驅(qū)散反應(yīng)熱。且米根霉菌絲較大，易分離，且生產(chǎn)的 L乳酸的純度較高。由于乳酸菌不能直接發(fā)酵淀粉質(zhì)原料，所以原料必須經(jīng)過糖化過程，轉(zhuǎn)變?yōu)樘琴|(zhì)原料才能用于發(fā)酵。 乳酸的生產(chǎn)技術(shù) 發(fā)酵法 傳統(tǒng)的乳酸發(fā)酵法即為發(fā)酵 —鈣鹽法，此方法是目前我國乳酸生產(chǎn)所主要采取的方法。檢驗(yàn)乳酸質(zhì)量時(shí)， 還 除對其外觀進(jìn)行觀察外，還需檢驗(yàn)以下指標(biāo)： 1 乳酸含量、 2 2 含量、 3 Cl含量、 4 重金屬（以 Pb 計(jì)）含量、 5 Fe2+含量、 6 Ca2+含量、 7 砷含量、 8 灼燒含量、 9 易碳化物。 在環(huán)保產(chǎn)品方面，特別是在當(dāng)今全球面臨環(huán)境污染問題的今天，作為可降解日常生活用品工業(yè)原料的聚乳酸更是有廣泛的應(yīng)用前景。另外， L乳酸還可以與許多化學(xué)物質(zhì)（葡萄糖、氨基酸等）配置成藥品?？捎糜陲嬃稀⑻枪?、糕點(diǎn)的生產(chǎn)，也可用于魚。 常見的乳酸主要有 L乳酸（右旋性）、 D乳酸（左旋性）和它們的混合物外消旋DL—乳酸，乳酸純品為無色液體，工業(yè)品為無色至淺黃色液體，無氣味，具有吸濕性；乳酸相對分子質(zhì)量為 ，相對密度 (25/4 ) ℃ ，熔點(diǎn) 18℃ ，沸點(diǎn) 122℃ （ 2KPa)，能與水、乙醇、甘油混溶，不溶于 氯仿、二硫化碳和石油醚；在常壓下加熱分解 [1]。目前工業(yè)化生產(chǎn)中，我國生產(chǎn)乳酸的主要采取的方法是微生物發(fā)酵法，同時(shí)開展了以米根霉深層發(fā)酵產(chǎn) L乳酸的研究工作，在生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化率、發(fā)酵周 期等方面達(dá)到了國際水平，并建成了千噸以上規(guī)模的 L乳酸生產(chǎn)數(shù)十家。 本設(shè)計(jì)綜述了國內(nèi)外乳酸的生產(chǎn)工藝及其發(fā)展前景。在對各種乳酸生產(chǎn)工藝進(jìn)行了詳細(xì)比較后，選擇了糖化發(fā)酵的生產(chǎn)工藝。但目前乳酸的普及應(yīng)用人有較大的瓶頸，尤其是在乳酸提取精制方面，乳酸的提取精制占到了乳酸生產(chǎn) 成本的一半以上，因此，以最低成本提取最優(yōu)質(zhì)的乳酸新技術(shù)是目前亟待解決的問題，近年來，很多國家在乳酸提取新技術(shù)研究方面也有一定進(jìn)展，主要有：乳酸鋅提取技術(shù)，溶劑萃取法提取技術(shù)，離子交換法提取技術(shù)，電滲析發(fā)提取技術(shù)等。 由于乳酸分子內(nèi)有羥基和羧基，所以有自動酯化能力；乳酸濃度越高，這種趨勢就越強(qiáng)，一般濃乳酸溶液中 20%或更多的乳酸自動酯化生成支鏈形式的乳酰乳酸的聚合體，又稱聚乳酸。肉、蔬菜的加工 和保藏。此外，乳酸可以添加于煙草中，能保持煙草的濕度，提高其品質(zhì)，用于制革工業(yè)中的脫石灰，使皮革變得細(xì)膩，用于反芻動物的飼料添加劑。如，日常用的塑料袋，由于其很難