【正文】 ①能顯著降低 BOD 和 COD ②在密閉系統(tǒng)中進(jìn)行，能控制有機(jī)物分解后的異味，不產(chǎn)生大量泡沫，不流失 ③需要供熱維持平衡 ④廢水在厭氧處理裝置中停留時(shí)間長 “ 三廢”處理總圖： 玉米 檸檬酸生產(chǎn)系統(tǒng) 檸檬酸 市場 廢渣 廢水 石膏 菌落 玉米漿 濃廢水 淡廢水 化學(xué)反應(yīng) 拌合 多效蒸發(fā) 氧化 干燥 達(dá)標(biāo)排放 碳酸鈣 硫酸鈣 飼料 化學(xué)反應(yīng) 氯化銨鉀 硫酸鉀銨 市場 以玉米為 原料檸檬酸清潔生產(chǎn)系統(tǒng)示意 圖 部分冷卻水 第二章 工藝流程的選擇及論證 一、檸檬酸的生產(chǎn)方法主要有發(fā)酵法、合成法和直接提取法，從生產(chǎn)工藝設(shè)備運(yùn)作及其它方面的優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行比較，以發(fā)酵法最為優(yōu)越。通過斜板三相分離作用，水通過三相分離器上的上部的出水管排出，污泥留在反應(yīng)器底部，沼氣通過水封經(jīng)管道排出，進(jìn)入氣柜被鍋爐利用。上流式厭氧污泥床（ UASB）是國外主要采用的檸檬酸廢水處理方法。目前國外主要采用生化法進(jìn)行簡單處理。生產(chǎn)中使用的和工藝流程中 產(chǎn)生的 HCl、 SH2 、 HCHO、 42SOH 等氣體通過設(shè)備密封，使用液體石蠟與 空氣隔離等措施防止其溢出，對(duì)于泄漏的少量廢氣通過機(jī)械排風(fēng)和風(fēng)筒高空排放等方式，做到不超標(biāo)。 （ 2）產(chǎn)品為 98%純度的檸檬酸，符合國家 GB標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè)計(jì)過程中必須加強(qiáng)計(jì)劃性，各階段工作都要有明確的進(jìn)度，使畢業(yè)設(shè)計(jì)工作能如期完成，最終 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)提高自身的分析和解決問題的能力。注意節(jié)約用地，盡量少占耕地； 生物產(chǎn)品的工廠設(shè)計(jì)要考慮其工廠的獨(dú)特要求，既要注意到周圍環(huán)境（包括空氣、水源）的清潔衛(wèi)生，又要注意到工廠內(nèi)各車間對(duì)衛(wèi)生、無菌條件、防火等的要求。 第一章 總論 一、設(shè)計(jì)項(xiàng)目 設(shè)計(jì)課題：年產(chǎn) 10000 噸檸檬酸發(fā)酵工廠的設(shè)計(jì) 廠址：珠三角 重點(diǎn)車間：糖化車間、發(fā)酵車間 重點(diǎn)設(shè)備：發(fā)酵罐 二、設(shè)計(jì)范圍 全廠初步設(shè)計(jì) 重點(diǎn)車間的工藝設(shè)計(jì) 環(huán)境保護(hù)、衛(wèi)生和“三廢”處理設(shè)施 重點(diǎn)車間工藝流程圖一張 重點(diǎn)車間設(shè)備布置平面圖一張 重點(diǎn)車間設(shè)備布置立面圖一張 重點(diǎn)設(shè)備裝配圖一張 三、設(shè)計(jì)依據(jù) 廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與生物工程系下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 我國現(xiàn)行的有關(guān)設(shè)計(jì)和安裝的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 參考資料： 《現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)》 、《新型發(fā)酵食品》、《發(fā)酵有機(jī)酸生產(chǎn)與應(yīng)用》、《發(fā)酵工廠設(shè)備》、《發(fā)酵工廠工業(yè)設(shè)計(jì)概論》 四、設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)工作要體現(xiàn)國家有關(guān)方針、政策，切合實(shí)際，安全使用，技術(shù)先進(jìn)，作到精心設(shè)計(jì)，千方百計(jì)把工廠設(shè)計(jì)得合理，力求作到投資省，技術(shù)新，質(zhì)量好，收效快，使設(shè)計(jì)工作符合社會(huì)市場經(jīng)濟(jì)建設(shè)的總原則； 設(shè)計(jì)工作必須從設(shè)計(jì)出發(fā)，認(rèn)真調(diào)查研究，學(xué)會(huì)查閱文獻(xiàn)，收集設(shè)計(jì)必須的技術(shù)基礎(chǔ)資料，加強(qiáng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析工作。設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以達(dá)到或超過國內(nèi)同類型工廠生產(chǎn)實(shí)際平均先進(jìn)水平為宜； 要積極采用新技術(shù)，力求設(shè)計(jì)在技術(shù)上 具有現(xiàn)實(shí)性何先進(jìn)性，盡可能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)兼顧社會(huì)和環(huán)境效益； 設(shè)計(jì)工作要貫徹經(jīng)濟(jì)的原則，反對(duì)盲目最求形式；廠房和廠區(qū)設(shè)計(jì)以適用、經(jīng)濟(jì)為主導(dǎo)，適當(dāng)講究美觀。另外，食品類工廠還要貫徹國家食品衛(wèi)生法有關(guān)規(guī)定，充分體現(xiàn)衛(wèi)生、優(yōu)美、流暢的原則。 五、廠址選擇的要求 符合國家方針政策，廠址滿足生產(chǎn)需要盡量不占良田，節(jié)約用地，又有發(fā)展余地 廠址的位置符合城市規(guī)劃（供汽、供電、給排水、交通運(yùn)輸、職工文化生活、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)??） 廠址周圍有良好衛(wèi)生環(huán)境，空氣質(zhì)量要好，選在城市主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，不受其他單位的煙塵和污染影響 廠址的地區(qū)要接近原料、燃料基地和產(chǎn)品銷售市場，必須要充足近水源電源 選在郊區(qū)不近民居的地段，不要在有傳染病原區(qū)和污染的河流下游及可能導(dǎo)致飲用水污染的地段 具有良好的交通運(yùn)輸 條件 場地有效利用系數(shù)較高，并有遠(yuǎn)景規(guī)劃的最終總體布局 有一定的基建施工條件和投產(chǎn)夠的協(xié)作條件 廠址選擇要有利于三廢處理，保證環(huán)境衛(wèi)生 防洪措施的防洪構(gòu)筑物標(biāo)高后場地設(shè)計(jì)正平標(biāo)高應(yīng)高出 30 ~50 年洪水重出期的 ~ 六、建廠規(guī)模和產(chǎn)品方案： 建廠的規(guī)模：年產(chǎn) 10000 噸，生產(chǎn)天數(shù) 300 天，三班制，連續(xù)操作生產(chǎn) 生產(chǎn)方案： （ 1）以淀粉為原料，選用含淀粉比例為 70%的薯干。 （ 3）質(zhì)量指標(biāo)及技術(shù)指標(biāo) 指標(biāo)名 稱 指標(biāo)數(shù) 指標(biāo)名稱 指標(biāo)數(shù) 生產(chǎn)規(guī)模 10000（ t/a） 糖化周期 22h 生產(chǎn)方法 深層發(fā)酵、電參析吸交法提取 糖化收率 % 年生產(chǎn)天數(shù) 300（ t/a） 產(chǎn)酸率 % 產(chǎn)品日產(chǎn)量 34（ t/a） 轉(zhuǎn)化率 % 產(chǎn)品質(zhì)量 純度 98% 提取率 % 發(fā)酵周期 75h 七、公用工程 供熱：由熱廠供給蒸汽，自備鍋爐 供電：由電廠供給，自備發(fā)電機(jī) 供水：由電廠（自備水井、水塔）及水廠共同供給 壓縮空氣與制冷：由本廠自身生產(chǎn)供給 八、環(huán)保處理 廢氣處理：煙塵排放主要通過加高 煙囪高度和采用除塵器等干式機(jī)械除塵。 廢渣處理：檸檬酸發(fā)酵后的廢渣提取殼聚糖、麥角醇、氨基葡萄糖等生化產(chǎn)品技術(shù)廢渣處理工藝： 玉米→粉碎→調(diào)漿→液化→糖化→過濾→濕玉米渣→干燥→包裝 ↓ 糖化液進(jìn)入發(fā)酵罐 廢水處理：廢水中含有有機(jī)酸、糖、蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、纖維素、酶菌 等有機(jī)物及 N、 P、 S等有機(jī)物。生化處理主要采用管道式厭氧消化器和高溫厭氧消化池進(jìn)行處理。廢水通過反應(yīng)器底部進(jìn)水管進(jìn)入內(nèi)筒，逐漸上升到反應(yīng)器頂部的水 分布器，通過紅吸管均勻進(jìn)入外筒和中筒之間與馴化好的污泥相混合，在厭氧菌的作用下，廢水中的有機(jī)物被分解成沼氣。上流式厭氧污泥床與其它厭氧處理方法相比有更強(qiáng)的耐負(fù)荷擊力，處理效果好、剩余污泥少，操作方便簡單等優(yōu)點(diǎn)。 生產(chǎn)工藝總流程： 玉米粉碎 調(diào)漿 氨水 菌種（黑曲霉菌） 采風(fēng) 液化 包裝 空壓機(jī) 糖化 干燥 斜面培養(yǎng) 絲網(wǎng)過濾品 過濾 濕玉米渣 空氣干燥器 無菌空氣 發(fā)酵 種子罐培養(yǎng) 三角瓶培養(yǎng) 飼料 干燥 菌絲體 過濾 炭柱脫色 電滲析柱 離子交換 石灰 濃水調(diào)節(jié)池 高濃度廢水 洗脫 去糖化劑 包裝 UASD 反應(yīng)池 去易碳化物 正品 脫色 篩分 廢水處理 沼氣 抽濾 干燥 達(dá)標(biāo)排放 脫硫 轉(zhuǎn)型 濕檸檬酸 沼氣柜 濃縮 結(jié)晶 分離 母液 二、檸檬酸生產(chǎn)方法的選擇論證 ①檸檬酸的生產(chǎn)方法主要有深層液體發(fā)酵法、表面發(fā)酵法、固體發(fā)酵法、半固體發(fā)酵法和生化反應(yīng)器發(fā)酵法等。當(dāng)前，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)檸檬酸，以深層法最有競爭 力和優(yōu)越性，表面法次之，固體發(fā)酵法仍有活力，其他工藝仍處于研究開發(fā)階段。 （ 2） 設(shè)備占地面積小，生產(chǎn)規(guī)模大。 （ 4） 產(chǎn)酸速率高，產(chǎn)檸檬酸幾乎接近理論產(chǎn)率，菌體生產(chǎn)量少，從而原材料消耗低 （ 5） 發(fā)酵設(shè)備密閉，雜菌污染的可能性小，管理方便。 （ 7） 發(fā)酵副產(chǎn)物少，有利于產(chǎn)品的提取，所得產(chǎn)品質(zhì)量高。二采用玉米為原料生產(chǎn)檸檬酸，產(chǎn)品質(zhì)量好、廢水少且一次性處理即可達(dá)標(biāo)排放，并且脫色的活性炭大大減少。 ②我國的檸檬酸生產(chǎn)廠家目前全部采用“鈣鹽法”提取工藝，每生產(chǎn)一噸檸檬酸要產(chǎn)生兩噸固體硫酸鈣，成為工業(yè)垃圾，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染；由于需要加熱和洗滌，生產(chǎn)過程粗放，因而能源消耗大、自動(dòng)化 水平較低；工藝本身存在缺陷，至少要有 10%已經(jīng)發(fā)酵好的檸檬酸未被提取，造成巨大的浪費(fèi)。 ③“三廢”綜合利用生產(chǎn) 1 噸檸檬酸主要副產(chǎn)黑曲霉菌體約 噸，廢糖水約 14 噸、發(fā)酵廢渣約 10 噸和硫酸鈣渣約 2 噸等。 三、生產(chǎn)過程的總物料衡算 物料衡算是根據(jù)質(zhì)量守恒定律而建立起來的。 %247。 100%=111% 即 : 葡萄糖轉(zhuǎn)成檸檬酸的總反應(yīng)式： OHOHCOOHC 278626126 23/2 ??? 180 192 葡萄糖轉(zhuǎn)成檸檬酸理論轉(zhuǎn)化率為： 192/180179。 （理論糖化率）179。 （理論糖化率）179。 %（糖化轉(zhuǎn)化率）179。 86%= 淀粉單耗； ① 1t100%檸檬酸消耗純淀粉量為： 檸檬酸量純淀粉產(chǎn) 檸檬酸 %1001 %100t1t 即： 1000kg247。 = ③ 1t100%檸檬酸理論上小號(hào)純淀粉的量： 檸檬酸量純淀粉理論上產(chǎn) 檸檬酸 %1001 %100t1t 即： 1000kg247。 86%= 總收率： 檸檬酸量純淀粉理論上產(chǎn) 檸檬酸量純淀粉實(shí)際產(chǎn) %1001 %100t1t 即： 247。 100%=% 淀粉利用率： 粉量檸檬酸實(shí)際消耗工業(yè)淀 淀粉量檸檬酸理論上消耗工業(yè)%1001 %100t1 t 即： 247。 100%=69% 1t 淀粉生產(chǎn)檸檬酸過程總損失為： 100%— 69%=31% 原料及中間品計(jì)算： ①每天需工業(yè)淀粉用量： 17179。 86%（工業(yè)淀粉含量）179。 30%=68t/d ③每天發(fā)酵液量： 生成檸檬酸量： （純糖液）179。 13%（產(chǎn)酸率） =179。 = ④每天的聽取檸檬酸量： 檸檬酸量： （生成純檸檬酸量）179。 %=⑤檸檬酸廢母液量（采用電滲析 — 離子交換回收法，以排出的廢母液含檸檬酸）：（ — ）247。 （三）、總物料衡算結(jié)果 衡算結(jié)果列匯總表。對(duì)檸檬酸工業(yè)適用的則是酶法液化。檸檬酸工業(yè)用于玉米粉的液化是采用二次加酶二次噴射工藝。當(dāng)高壓蒸汽通過噴嘴，使噴射器的內(nèi)腔形成真空，混有а 淀粉酶的淀粉乳，在此力的引吸和泵的推動(dòng)力作用下，成薄膜狀進(jìn)入噴射器內(nèi)腔，隨即與蒸汽混合形成湍流，料溫劇升至 100~120℃，瞬間完成了糊化、液化，淀粉糊粘度迅速下降，形成流 體從噴射器下部出料口排至保溫系統(tǒng)，恒溫90℃維持 30~60min，達(dá)到需要的液化程度。 選擇二次加酶二次噴射的工藝有利于蛋白質(zhì)類雜質(zhì)進(jìn)一步凝固，并可使玉米皮松軟，附著其中之一的淀粉大部分可在二次液化氣時(shí)被利用。 工藝流程 工藝參數(shù) A）調(diào)漿： 17176。（ 1+） =2800kg 加水量為 1000179。 86%/2800179。 %=14kg179。 %=7kg CaCL2 用量： 2800179。 %179。 86%179。 %/30%= 30%糖液的相對(duì)密度為 247。 %=% 濾渣產(chǎn)量（含水 70%廢珍珠巖）： 247。 = 衡算結(jié)果（年產(chǎn) 5000t 檸檬酸）：根據(jù)總物料衡算：日投工業(yè)淀粉 進(jìn)入 系統(tǒng) 離開系統(tǒng) 項(xiàng)目 物料比例 日投料量 項(xiàng)目 物料比例 日投料量 工業(yè)淀粉 1000 2431