【正文】 41 參考文獻 [1]欒雨時 ,包永明 .生物工程實驗技術(shù)手冊 .化學(xué)工業(yè)出版社 . [2]黃儒強 ,李玲 .生物發(fā)酵技術(shù)與設(shè)備操作 .化學(xué)工業(yè)出版社 .2020..8 [3]邱樹毅 .生物工藝學(xué) .化學(xué)工業(yè)出版社 . [4]鄭裕國 .生物工程設(shè)備 .化學(xué)工業(yè)出版社 .2020 [5]劉俊果 .生物產(chǎn)品分離設(shè)備與工藝實例 .化學(xué)工業(yè)出版社 .2020 [6]鐘秦 ,陳喬遷 ,王娟 .化工原理 .國防工業(yè)出版社 . ［ 7］梁世忠 .生物工程設(shè)備 .中國輕工業(yè)出版社 .2020 ［ 8］楊汝德 .現(xiàn)代工業(yè)微生物學(xué) .華南理工大學(xué)出版社 .2020 ［ 9］賈士儒 .生物工藝與工程實驗技術(shù) . 中國輕工業(yè)出版社 .2020 ［ 10］孫彥 .生物分離工程 .化學(xué)工業(yè)出版社 .1998 42［ 11］倫世儀，陳堅等 .環(huán)境生物工程 . 化學(xué)工業(yè)出版社 .2020 ［ 12］王樹青，元英進 .生化過 程自動化技術(shù) . 化學(xué)工業(yè)出版社 .1999 附 圖 本設(shè)計附有兩張 AUTOCAD 圖紙 附圖 1 工藝流程示意圖 圖 附圖 2 廠區(qū)總平面圖 。因此，我們要感謝尊敬的邵威平老師，對論文的構(gòu)思和撰寫給予了悉心指點和多次修改，他孜孜不倦的工作精神和耐心細致的幫助指導(dǎo)，使我們受益匪淺。 40 致 謝 本篇論文雖然凝聚著我們組每一個成員的汗水，但是如果沒有指導(dǎo)老師的指引和贈予，沒有同學(xué)的幫助和支持，我們在大學(xué)的學(xué)習(xí)生活肯定不會如此一帆風(fēng)順。 第七章 結(jié)束語 設(shè)計評估 我國檸檬酸原料來源豐富，又有世界上獨特的發(fā)酵技術(shù)，工藝簡單，故選擇以薯干粉為原料，采用黑曲霉，通過深層液體發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。 最后 ，對菌絲體細胞壁中的葡聚糖進行處理，獲得可以利用的以β 葡聚糖為主的膳食纖維。最佳工藝條件是：氫氧化鈉濃度為 50%；固液比為 1： 4；處理時間為 2 小時；處理溫度為 120℃。經(jīng)過紅外光譜的檢測可知菌絲體細胞壁的主要成份為甲殼素。 其次 ，對提取麥角固醇后的菌絲 體進行堿法破壁脫蛋白。 生產(chǎn)方法為： 首先 是利用稀堿浸泡的方法對檸檬酸發(fā)酵廢渣進行預(yù)處理，獲得雜質(zhì)含量較低的黑曲霉菌絲體，在此基礎(chǔ)上進行麥角固醇的提取，提取的最佳工藝條件為低級醇的最佳加入量為 40%；最佳的萃取劑為石油醚（沸程： 30~60℃）。由于它們具有許多獨特的理化性質(zhì) 而具有廣泛的用途。 39殼聚糖（ chitosan，簡稱 CS）、麥角固醇（ ergosterol）和膳食纖維（ dietary fiber，簡稱 DF）是三種比較重要的生物化工產(chǎn)品。 發(fā)酵過程可以產(chǎn)生大量二氧化碳，而且二氧化碳的純度也很高，由于二氧化碳的利用價值很高，因此可找專門的二氧化碳處理站來處理，同時也可以自己回收利用生產(chǎn)新產(chǎn)品，這樣即解決了廢氣 的處理問題，又帶來了額外收入。因此需要合理利用、排放二氧化碳，防止人身事故發(fā)生。廢水進入曝氣池后，與活性污泥（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的條件下，活性污泥吸附并氧化分解廢水中的有機物，而污泥和水的分離則由沉淀池來完成?；钚晕勰喾ㄊ侵?、低濃度有機廢水處理中使用最多、運行最可靠的方法，具有投資 少 、處理效果好等優(yōu)點。 活性污泥法 ： 好氧生物處理是在氧氣充足的條件下 ，利用好氧微生物的生命活動氧化廢水中的有機物，其產(chǎn)物是二氧化碳、水及能量（釋放于水中） .這類方法沒有考慮到廢水中有機物的利用問題，因此處理成本較高。生物法是利用水中微生物的新陳代謝功能，使廢水中呈溶解和膠狀的有機物被降解，并轉(zhuǎn)化成為無害的物質(zhì)，廢水得以凈化。物 理法就是利用物理作用，分離廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)，在處理過程中不改變水的化學(xué)性質(zhì)，如重力分離、氣浮、反滲透、離心分離、蒸發(fā)等。在檸檬酸行業(yè)中，荷蘭帕克公司、蘇州科技學(xué)院環(huán)保技術(shù)研究所、濟南十方公司等，都對檸檬酸有機廢水的處理作了大量深入的研究，完成了多項優(yōu)良的工程，獲得行業(yè)廣泛的好評。而且，環(huán)保產(chǎn)業(yè)已從單純提供技術(shù)或承接工程，逐漸轉(zhuǎn)向全方位的服務(wù)。 檸檬酸發(fā)酵有機廢水的處理 在技術(shù)上已經(jīng)不存在 問題，在裝置上已經(jīng)大部國產(chǎn)化。 據(jù)統(tǒng)計，目前檸檬酸生產(chǎn)中治理“三廢”所需的費用約占生產(chǎn)成本的 1／ 3，因此“三廢”治理好壞成為我國檸檬酸行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵因素。資料顯示，淘汰環(huán)保不達標的檸檬酸企業(yè)已不是什么新鮮的事情了，因為檸檬酸工業(yè)是環(huán)境污染的“大戶”，在媒體報導(dǎo)也經(jīng)常會看到檸檬酸生產(chǎn)企業(yè)被停產(chǎn)整頓的消息，環(huán)保問題也 一直困擾著整個行業(yè)。該類廢水成分復(fù)雜，處理起來相對難度較大。然而，從總體上看，生物工程行業(yè)的污染 仍然十分嚴重，治理的形勢相當(dāng)嚴峻。近年來，通過工藝改革、回收和綜合利用等方法，在消除或減少危害性較大的污染物方面已經(jīng)做出了大量工作。 108m179。 108m179。 108m179。也就是所謂的“工業(yè)三廢”。 ④生產(chǎn)車間入口應(yīng)有洗滌清除身上、鞋上臟物的設(shè)施，車間內(nèi)有男女更衣室，浴室；成品包裝前應(yīng)設(shè)消毒間，北方地區(qū)車間內(nèi)應(yīng)設(shè)有廁所。 ②車間有充足照明，照明器不應(yīng)安裝在原料或半成品及成品無蓋設(shè)備上。 衛(wèi)生 設(shè)施的要求 ①食品工廠的車間備有通風(fēng)設(shè)備，吸入空氣必須清潔新鮮，沒有通風(fēng)設(shè)備要有氣窗，風(fēng)帽自然通風(fēng)。 在本設(shè)計中，檸檬酸全廠的布局參考了某公司車間的布局，在此基礎(chǔ)上又做了一定的修補（ 見 附圖 2）。車間布置必須在充分調(diào)查的基礎(chǔ) 上，掌握必要的資料作為設(shè)計的依據(jù)或參考。正面的工廠建筑物應(yīng)直線性布置，與城市建筑保持協(xié)調(diào)，以利于市容美觀整齊。 ⑥車間布置 應(yīng)遵從城市規(guī)劃的要求。廠內(nèi)生產(chǎn)區(qū)總有廢氣、廢水排出。 ⑤車間布置 應(yīng)充分考慮地區(qū)主風(fēng)向的影響，以此合理布置各建、構(gòu)筑廠房及廠區(qū)位置，主風(fēng)向由各地風(fēng)玫瑰圖 決定。 ④車間布置 應(yīng)當(dāng)將占地面積較大的生產(chǎn)主廠房布置在廠區(qū)中心地帶，以使其他部門為其提供配合服務(wù)。因此，建、構(gòu)筑物廠房布置要做到功能分區(qū)明確，合理用地，結(jié)合廠址的地形合理選擇標高，順應(yīng)等高線布置。 ②車間布置 必須按設(shè)計任務(wù)書和選擇廠址報告進行設(shè)計，按不同的規(guī)模和類別結(jié)合周圍環(huán)境，布置上力求緊湊，節(jié)約用地。 34具體的原則和要求包括以下幾點： ①車間布置 必須符合國家及行業(yè)的有關(guān)規(guī)范和規(guī)定，滿足衛(wèi)生、安全、 GMP要求。即使有了先進的生產(chǎn)工藝流程及正確的設(shè)備選型和設(shè)計，而沒有合理的車間布置相配合，生產(chǎn)也難以正常、順利地進行，從而影響整個生產(chǎn)管理。 本設(shè)計的廠址選擇 本設(shè)計“檸檬酸發(fā)酵車間”只 是個最初理論的設(shè)計，具有許多的局限性，具體廠址選擇還要結(jié)合檸檬酸行業(yè)特點和建廠方的自身經(jīng)濟條件，在此還無法給出具體的選址地址。 ②盡可能節(jié)約占地面積，少占或不占良田、耕地，充分利用所在地區(qū)的有利條件，避開或克服不利條件，充分利用當(dāng)?shù)厝肆?、財力和自然資源，保護環(huán)境。 2 1Gr18Ni9Ti 鋼 12 液化維持罐 V=12m179。φ 2400mm 2 A3 鋼 3 預(yù)過濾器 JLSYu045 2 金屬鎳 4 蒸汽過濾器 JLSF035 2 金屬鎳 5 金屬過濾器 JLS045 2 金屬鎳 6 液化醪泵 IS8050200 1 機體鑄鐵 7 種子液輸送泵 IS8050200 2 機體鑄鐵 8 發(fā)酵醪液輸送泵 IS8050200 2 機體鑄鐵 9 自來水輸送泵 IS8050200 1 機體鑄鐵 10 發(fā)酵醪貯罐 V=179。 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格與型號 臺數(shù) 材料 321 發(fā)酵罐 公稱容積 200m179。設(shè)備主體由 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 效加熱器 、分離器、熱壓泵、冷凝器、殺菌器、保溫管、料泵、水泵及儀表柜組成。 ④ 降膜蒸發(fā)器 降膜蒸發(fā)是將料液自降膜蒸發(fā)器加熱室上管箱加入，經(jīng)液體分布及成膜裝置，均勻分配到各換熱管內(nèi)，在重力和真空誘導(dǎo)及氣流作用下，成均勻膜狀自上而下流動。污泥經(jīng)過精心設(shè)計的壓榨輥系的反復(fù)擠壓與剪 切作用，脫去大量毛細作用水，使污泥水分逐漸減少，形成污泥濾餅，在重選濾帶分開處，濾餅被卸料刮刀刮下。經(jīng)過此階段后污泥流動性幾乎完全喪失，從而保證了在正常情況下污泥在壓榨脫水段不會被擠出。 ⑶楔形預(yù)壓脫水階段。 ⑵重力脫水階段。原始料漿的含固量一般很低，必須利用重力沉降或其他方式提高料漿濃度，以降低處理成本。具有結(jié)構(gòu)簡單，脫水效率高，處理量大，能耗少，噪聲低，自動化程度高，可以連續(xù)作業(yè)，易于維護等優(yōu)點，其成本和運行費用比板框壓濾機降低 30% 以上。 ③帶式過濾機 產(chǎn)品提取工序中采用過濾的方法除去發(fā)酵液中的 4CaSO 及廢炭。粉碎可采用一級或二級粉碎（兩臺粉碎機串聯(lián)使用）。永磁滾筒能自動地排除磁性雜質(zhì)，除雜效率高（ 98%以上），特別適合于除去粒狀物料中的磁性物質(zhì)。滾筒通過蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)由電動機帶動旋轉(zhuǎn)，磁芯固定不動。磁芯由鍶鈣鐵氧體永久磁鐵和鐵隔板按一定順序排列成圓弧形并安裝在固定的軸上，形成多極頭開放磁路。 3，則 內(nèi)徑? =132mm，可以滿足要求。/h，物料流速取 則 A=（ m178。 3，則 內(nèi)徑? =117mm，可以滿足要求。/h，物料流速取 （ m178。 3，則 內(nèi)徑? =219mm，可以滿足要求。 =（ m179。vD?蒸汽V=（ m179。 kJ/kg iI ttD ? ?? ）（ 12GC = )1 0 5 4( )501 0 0( 6 9 0 0 ?? ??? = kg/h 39。 kJ/kg，比容 v‘’ =179。 噴射加熱器的選型 為保證 營養(yǎng)不被破壞取停留時間為 10s，物料流速取 ①加熱器長度 L L=vt=4 m ②蒸汽耗量 流量 G=(kg178。 70%） = 臺，取 2 臺 根據(jù)以上計算，應(yīng)選用 2 個容積為 6m179。）， V 單=6m179。 30/60=179。設(shè)料液滯留時間為 30min。 =179。 調(diào)漿桶的選型 ①薯干漿的流量為 G=,即 V=G247。的機械攪拌通風(fēng)式發(fā)酵罐作為種子罐。 可以滿足工藝設(shè)計要求。 ^3/12=179。 2179。 D179。 V= ? ?23 2424 32 ??? DDD ?? = 179。 ②種子罐個數(shù)的確定： 種子罐作為二級發(fā)酵設(shè)備是負責(zé)將一級種子進行擴大培養(yǎng)并隨后接入三級發(fā)酵罐中進行發(fā)酵，故一般為便于生產(chǎn)一個三級發(fā)酵罐配套一個二級發(fā)酵罐，由前面運算知應(yīng)需要 2個三級發(fā)酵罐，故種子罐則也需要 2 個。 10%=230179。等。、 20m179。 106/)= kW 種子罐的選型 種子罐采用的也是機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。 80179。 (179。 107 = P2=179。 179。 106； Q 為通風(fēng)量（ ml/min），通風(fēng)比取，則 Q=200179。 105； D179。 1050= kW 四檔功率則為 P=4P1= kW ⑶通氣時的攪拌軸功率 P2 3132 ????????? QNDPP 式中： P1 178。 179。 103=179。 179。 代人數(shù)據(jù) ??ND2Re? =178。 103N178。罐，攪拌器直徑 ，轉(zhuǎn)速n=110r/min, 以等 P1/N 為放大標準放大求得 N2=N1(D1/D2)2/3=80(r/min) ③計算攪拌軸功率 ⑴雷諾數(shù) ??ND2Re? 試中： D 攪拌器直徑，為 N 攪拌器轉(zhuǎn)速，為 80/60= r/s ρ 醪液密度，為 1050 kg/m179。 ） =178。 ） /（ 179。Δ tm） =（ 179。的發(fā)酵罐，每次放 2 罐，每罐實際裝液量為： 178。℃）。178。 h），取經(jīng)驗值 K=179。 6000 kJ/（ m179。 ≈ 230m179。 5179。 5179。=230 解方程得： D=（ m） 取 D=5m， H=10m； 根據(jù)《發(fā)酵工廠設(shè)計概論》通用發(fā)酵罐系數(shù)表查得封頭高 H=300mm 從而定容積 V=V 桶 +2V 封 = ? ?23 2424 32 ??? DDD ?? 26 =179。 2D+π /12179。的發(fā)酵罐計算 V=V 桶 +2V 封 =230m179。75= 其中發(fā)酵時間為 66h，發(fā)酵操作時間為 75h。 每日投放罐次： ,取整到 1 次，日 運轉(zhuǎn) 179。 即需要公稱容積為 200m179。 98%= 發(fā)酵罐所需個數(shù) = 24操作周期每臺設(shè)備產(chǎn)量 日產(chǎn)量 ?= ? =。 179。 179。的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為 230m179。的六彎葉機械攪拌通風(fēng)發(fā) 酵罐為例，則需要發(fā)酵罐的個數(shù)為 N1。 =179。 V0=V247。 =179。每天產(chǎn)純度為 %的檸檬酸 ，每噸 100%的檸檬酸液需糖液 179。 100%=12% ②生產(chǎn)能力 的計算： 25現(xiàn)每天生產(chǎn) %純度的檸檬酸 ，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）。 192=則發(fā)酵初糖濃度為： 247。 發(fā)酵罐容積和臺數(shù)的確定 ①發(fā)酵初糖濃度： 由物料衡算可知，發(fā)酵液中檸檬酸的含量為 ，則 根據(jù)： C6H12O6 → C6H8O7 180 192 可算出葡萄糖量為： 179。的新型通風(fēng)發(fā)酵罐。以上。而國外則都在 400500m179。、 200m179。、 75m179。、 50m179。 生物反應(yīng)發(fā)酵罐一般有 20m179。當(dāng)前，我國檸檬酸發(fā)酵占統(tǒng)治地位的發(fā)酵罐仍是 機械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐， 即通常所