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年产5000吨乳酸工厂提取车间设计.doc

年产5000吨乳酸工厂提取车间设计.doc

上传者: 小猪欲哭却大笑 2017-10-11 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《年产5000吨乳酸工厂提取车间设计doc》,可适用于综合领域,主题内容包含年产吨乳酸工厂提取车间设计乳酸是世界上应用广泛的三大有机酸之一目前生产乳酸主要采取的方法有传统发酵工艺以及固定化微生物法、电渗析连续发酵法、萃取发酵符等。

年产吨乳酸工厂提取车间设计乳酸是世界上应用广泛的三大有机酸之一目前生产乳酸主要采取的方法有传统发酵工艺以及固定化微生物法、电渗析连续发酵法、萃取发酵法、膜法发酵法、吸附发酵法、同时糖化发酵法等新工艺在工业生产中多采用微生物发酵法生产L乳酸。乳酸的提取精制是乳酸生产中非常重要的步骤工业生产中常用的乳酸提取工艺主要有:钙盐法、锌盐法、离子交换法、溶剂萃取法和电渗析法等。本设计采用德式乳杆菌为菌种以大米为主要原料麸皮为辅助原料经糖化发酵并行式来生产乳酸。在发酵时加入CaCO作为乳酸中和剂和发酵液稳定剂得到的发酵液经预处理浓缩冷却结晶洗晶离心分离乳酸钙结晶溶晶酸解过滤脱色等一系列步骤得到粗乳酸粗乳酸先经浓缩再经离子交换法(先通过阳离子交换柱再通过阴离子交换柱)得到纯乳酸。根据上述工艺流程在进行乳酸工厂提取车间设计时根据工厂的实际生产工艺和产能采取最优的提取工艺通过对乳酸生产平衡、设备平衡和能量平衡等的计算选取相应的生产设备合理布局设计使生产操作可靠性、方便性达到生产要求降低成本最终使生产效益最大化并设计出合理的工艺流程图、设备结构和布置图以及全厂平面布置图。关键词:发酵工艺乳酸提取车间工厂设计THEDESIGNOFTHEEXTRACTEDWORKSHOPWHICHPRODUCETONOFLACTICACIDINAYEARABSTRACTLacticacidisoneofthethreeorganicacidswhichwidelyusedintheworldNowthemainapproachtoproducelacticacidinclude:thetraditionalfermentationprocessandimmobilizedmicroorganisms,continuouselectrodialysisfermentation,extractionfermentation,membranefermentation,adsorptionfermentation,lawsaccharificationandfermentationtechnologyectthesenewprocess(MicrobialfermentationistheprocesswhichmostwidelyusedinindustrialproductiontoproduceLlacticacidExtractionoflacticacidproductionisrefinedveryimportantstepsomeprocesseslike:calciummethod,zincsalts,ionexchange,solventextractionandelectrodialysislawwhicharenormallyusedinindustrialproductionoflacticacidThedesignusedtheGermanLactobacillusforstrainsandriceasthemainrawmaterials,wheatbranasauxiliaryrawmaterialsandthenforparallelsaccharificationandfermentationtoproducelacticacidTheCaCOisusedaslacticacidneutralizerandstabilizerfermentationbrothinthefermentationThefermentationbrothobtainedfromthefermentationmustbetreatbythesesteptobecrudelacticby:thepretreatmentofthefermentationbrothcondensethebrothcoolingcrystallizationofconcentratedwashcrystalwashthecrystalcentrifugedissolvedcrystallizethecalciumlactateintocrystaldissolveitwithwaterdissolveitwithacidfilteritdecoloritectcrudelacticacidconcentrationfromthefirstusedtheviaionexchange(firstpaththroughthecationexchangecolumnandthenthroughtheanionexchangecolumn)tobepurelacticacidAccordingtotheaboveprocess,duringlacticacidplantextractionplantdesign,basedontheactualproductionprocessandproductionoftheplantcantaketheoptimalextractionprocess,lacticacidproductionandbalanceequipment,balanceandenergybalancecalculations,selecttheappropriateproductionequipment,rationaldistributionofthedesign,productionandoperationalreliability,convenience,andmeetproductionrequirements,reducecosts,andultimatelymaximizeproductionefficiency,anddesigntheprocessflowdiagramanddevicestructureandlayout,aswellasthewholefactoryfloorplanfermentationprocesstheworkshopforextractedlactateKeywords:thefactorydesign目录绪论乳酸的概况乳酸的理化性质乳酸的工业生产乳酸的用途及功能乳酸的质量检验与储存乳酸的发酵方法生产工艺发酵工艺发酵工艺流程及特点发酵工艺操作要点及注意事项提取精制工艺提取工艺流程及特点提取工艺条件提取注意事项以及工艺操作要点工艺计算及设备选型发酵工段物料平衡计算设备计算及选型提取工段生产平衡计算设备平衡计算及选型车间布置设计设计依据车间布置(厂房平面布置)车间布置设计原则车间平面布置车间立面布置设备布置结论参考文献致谢错误~未定义书签。附件一附件二绪论作为被世界使用最广泛的有机酸之一的乳酸它在医药、食品等轻化工领域应用甚多环保领域尤为突出。目前在所有的工业化生产乳酸方法中我国主要采用的方法是微生物发酵法还对米根霉深层发酵产L乳酸的研究工作在生产、转化率、发酵周期等方面达到了国际水平并建成了千吨以上规模的L乳酸生产数十家。但目前乳酸的普及应用人有较大的瓶颈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产成本的一半以上因此以最低成本提取最优质的乳酸新技术是目前亟待解决的问题近年来很多国家在研究提取乳酸方面提出了新的方法主要有:乳酸锌提取技术离子交换法提取技术电渗析发提取技术等。在设计乳酸提取车间工厂时根据生产工艺极其产能的实际情况选用合适的生产设备和最优的生产工艺对工厂进行合理布局在达到生产要求的基础上降低生产成本从而实现效益的最大化。乳酸的概况乳酸的理化性质乳酸分子中有一个不对称硫原子因此有旋光性。L乳酸为左旋性D乳酸为右旋性分子量。结构式表示如下:OOHOHOOHOHHCHHCHD()乳酸L()乳酸图乳酸的结构式表乳酸的理化性质熔点比旋光度解离常熔化热构型α数()(KJmol)DLD,LD乳酸与水的互溶性很强非常不容易从水中结晶出来。但是当浓溶液达到以上时就会具有很强的吸湿性。基于此原理商品乳酸几乎都是的溶液。其中食品级乳酸含量为以上药典级多为。通过在Pa的真空环境下反复进行分馏便可获得纯品乳酸结晶。乳酸的工业生产乳酸是一种广泛存在于自然界的羟基羧酸。年Avery在美国马萨诸塞州进行乳酸生产性试验获得成功年德国的Ingelhein建立了第一家乳酸生产工厂此技术随后传至欧洲其他国家。年美国Monsanto公司在美国德克萨斯建立了第一家乳酸化学合成工厂便出现了化学合成法生产乳酸。世界每年生产乳酸超过万吨实际消耗量超过万吨。我国年乳酸产量约万吨左右年达到万吨成为世界上第一的乳酸生产大国。我国主要采用传统的微生物发酵法生产产品有DL乳酸L乳酸。我国比较大的乳酸生产厂家主要有安徽丰原格拉特乳酸有限公司河南金丹乳酸有限公司湖北广水民族化工有限公司等。乳酸的用途及功能乳酸及其盐类和衍生物在医疗、农业和许多工业部门都有广泛的用途。乳酸不仅对人畜无害而且有杀菌作用可以用作手术室、病房、实验室、车间等场所的喷雾杀菌。由于其酸性稳定因此被广泛用在食品工业中作为酸味剂和防腐剂以保存食品的味道。还可用于蔬菜和鱼肉的加工和保存。在卷烟工业中它用于提高烟草的品质保持烟草湿度。由于乳酸可以通过将钙转化成可溶性钙盐让皮革变得柔软不粗糙所以乳酸常被用于制革工业脱石灰从而制造出高级的皮革使触感柔柔软。发酵工业上调节发酵液酸度也常用乳酸。乳酸盐、乳酸衍生物和聚合物的种类不下几千种其用途之广是难以细述的。乳酸钠、乳酸铁、乳酸铜、乳酸钙可以补充金属元素以弥补某些东西金属元素的不足。乳酸铵则可以作为反刍动物饲料的添加剂从而把非蛋白氮转化为蛋白质供人类食用。乳酸乙酯是名酒香味的主要成分之一。乳酸丁酯能使硝酸纤维素、虫胶、色素等溶解。世界上约有的乳酸用来生产硬脂酰乳脂酸。它的钙盐硬脂酰乳脂酸钙(CSL)可以和面包团中的谷蛋白结合因而被用作面团的改良剂。它也可以与面粉中的淀粉作用是面包质地柔软。硬脂酰乳脂酸钠(SSL)具有类似的作用另外他们还可以作为乳化剂。两者都可以延长面包的保存期。用聚乳酸制作而成的生物塑料可以用于制作手术缝合线它能将伤口愈合并分解被人体吸收无需拆线。甚至有人推测可以用它来作生物植片已修复骨折或其他机体损伤。乳酸的质量检验与储存通过乳酸的用途和需求不同的划分它包括食品添加剂级、药典级和工业级三种食品添加剂标和药典级的标准是乳酸必须是由糖质或淀粉原料通过微生物发酵制成检验乳酸质量首先要观察其外观要求为无色或者黄色、澄清、粘性液体。然后还要检验以下指标:、Fe含量、含量、易碳化物乳酸含量、Cl含量、砷含量、重金属(以Pb计)含量、Ca含量、灼烧含量。乳酸制作成乳酸钙一定要符合药品卫生标准的规定即每克乳酸钙中含有的细菌数量不能够超过个霉菌数量不能够超过个并且不含有大肠杆菌。乳酸制品的存储主要是运输环节和销售环节在这两个环节下必须保证乳酸制品处于冷藏的环境否则乳酸中的活性菌在很短的时间里面会大量死亡更有甚者会因为它的变质而造成危害。因此重视乳酸的储存有极其重大的意义。乳酸的发酵方法制造乳酸的原料国外常用玉米淀粉糖、糖蜜或乳清而国内常用大米或薯干作为碳源。乳酸发酵原料包括葡萄糖、玉米淀粉、马铃薯淀粉、菊芋使用淀粉类原料时需先用酸或酶水解。保加利亚乳酸菌、干酪乳杆菌能同化乳糖这些菌种能以乳清作为原料生产乳酸。但乳清含有大量的盐类杂质会影响乳酸的提取。糖蜜是乳酸发酵的重要原料之一。但糖蜜原料杂质多发酵乳酸需要用溶剂抽提才能制备出纯净的乳酸。如果先用活性炭处理糖蜜或用其他方法纯化糖蜜则能减轻产品提取阶段的负荷。纤维素经纤维素酶水解后也可作为乳酸发酵原料。除培养基碳源、氮源、PH等条件显著影响乳酸发酵外许多化学因子能促进或抑制乳酸发酵。近年来还发现咖啡因、NaF、还原型谷胱甘肽对乳酸发酵有促进作用而樟脑使乳杆菌细胞体积增加但抑制产酸。乳杆菌虽是一种微好氧菌但乳酸的生物合成过程不需供氧不需要连续搅拌与通气。乳酸发酵罐一般配有搅拌或通气装置作用间隙搅拌或通气防止CaCO沉淀。乳酸发酵过程中产生的CO也有一定的搅拌作用。乳酸发酵事宜的PH值为~在PH<时发酵被抑制。为此预先在培养基中加入灭过菌的CaCO或在发酵过程中间加CaCO或NaOH中和。生产工艺本次生产工艺设计以大米和麸皮为原料采用直接粉碎、调浆、液化进行好气液体深层发酵钙盐法提取最后结晶、干燥得到乳酸。乳酸生产工艺流程为:原料(辅料)调浆液化发酵罐预热罐板框过滤沉降罐板框过滤浓缩酸解板框过滤浓缩脱色离子交换脱色浓缩成品本次生产工艺的基本过程是:在接收糖浆后根据糖浆组成作适当的处理或配制配成发酵原料进行连续杀菌并冷却后进入发酵罐加入菌种和净化压缩空气后进行发酵发酵液经升温、过滤处理后进入中和罐用CaCO中和处理再经过过滤洗涤得到乳酸钙固体送入酸解罐再添加HSO酸解并加入活性炭进行脱色然后通过带式过滤机过滤、酸解过滤除去CaSO及废炭酸解过滤液经离子交换处理后进行蒸发、浓缩再进行结晶结晶后用离心机进行固液分离对得到的湿乳酸晶体进行干燥与筛选最后得到成品乳酸如图。图乳酸的生产工艺流程发酵工艺发酵工艺流程及特点发酵工艺工艺流程:原料调浆蒸煮糊化定溶糖化发酵(同时进行)发酵工艺特点:这是以无机酸或有机酸为催化剂在高压高温的条件下水解淀粉的方法。其主要的优点是设备体积小时间段设备生产的能力较大。并行发酵工艺是发酵与糖化同时进行的一种发酵工艺。这是日本科学家根据清酒发酵(清酒发酵)也是一种并行发酵)的原理发明出来的一种发酵方法。其最大的有点事无需先行提取淀粉或先制糖因而可以减少设备的投资。由于乳酸发酵温度(C)十分接近于糖化酶的最适温度(C~C),所以并行发酵工艺十分适合乳酸的发酵。根据实际生产中的经验并行发酵工艺染杂菌机会极少所以发酵容器可以敞开而不必担心杂菌的污染。发酵工艺条件原料以大米为主要原料大米不需要粉碎但是要先进行糊化。糊化在糊化罐内进行。以麸皮为辅助原料将大米与麸皮和水按::的比例加入罐内进行糊化。菌种发酵法生产乳酸主要菌种为乳酸杆菌生产中常用的是徳氏乳酸杆菌和保加利亚乳酸杆菌。国内外菌种保藏机构收藏的有徳氏乳杆菌ATCC、米根霉ATCC、干酪乳杆菌亚种ATCC。我国大连科学研究所M、M、M兰州工业试验所以及江苏省微生物研究所等单位收藏皆为根霉。本设计发酵法采用德氏乳杆菌(Lactobacillusdelbrueckii)为菌种()分类:大小,um属真菌目乳杆菌科乳杆菌属细胞杆状。单个或成短链革兰氏阳性不运动。德式乳酸杆菌是淀粉糖制造乳酸的主要生产菌能依靠蔗糖、麦芽糖、果糖等碳源发酵产生乳酸。最适生长温度C。对徳氏乳杆菌具有明显促进作用的物质有天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸、维生素B、烟酸、叶酸。具有明显抑制作用的物质有维生素B、苯胺绿、苯胺蓝、甲基橙等。()菌种的扩大培养:将种子培养基泵入种子罐内种子罐体积是发酵罐的~,其体积填充系数为大概没L罐装液L。种子的培养基与发酵的培养基相同。葡萄糖麦根,(NH)HPOCaCO(以上单位均为gl)发酵工艺操作要点及注意事项原料处理大米不需要粉碎(粒径<mm)。但是要先进行糊化。糊化在糊化罐内进行。以麸皮为辅助原料将大米与麸皮和水按::的比例加入罐内进行糊化。调浆池将大米与麸皮和水按::的比例加入罐内进行糊化。糊化锅搅拌均匀后进入糊化锅直接通入蒸汽蒸汽压为kgcm使糊化锅内的压力达到Pa表压维持此压力约min后糊化结束。糊化醪的要求是大米无夹生充分膨胀即达到糊化醪的要求。糊化结束后降下糊化锅的压力放出多余的蒸汽在夹套中通入冷却水进行冷却使糊化醪降至以下放到发酵罐中。种子罐)配料:种子培养基与发酵培养基相同葡萄糖麦根,(NH)(HPOCaCO(以上单位均为gl)种子培养基与发酵培养基皆不必灭菌。接入培养合格的德式乳酸杆菌将种子培养基投入种子罐中后开动搅拌左右的条件下培养h。在()放罐:调节种子罐内pH左右产酸如镜检合格菌丝生长良好则接入蒸煮罐内进入进一步扩大培养。发酵罐()发酵配料:发酵罐中先入放一定量的冷水水温。放入原料加水定容发酵培养基浓度约gL往罐中通入压缩空气使料液翻匀加乳酸调至pH温度时加糖化酶每克大米单位接种量翻匀进行发酵。()发酵控制:德式乳杆菌的特点是在C~C时进行繁殖是一种耐高温的乳酸菌但是不能耐高酸度故而在发酵过程中要保持pH。培养基中的碳酸钙是中和剂在发酵开始的约小时后开始加CaCO进行中和可以分批添加但要注意不要使pH降到以下。CaCO添加的总量为大米总量的每小时加一次分次加完。每个班次要检查~次pH值和残糖以便于检测发酵过程是否一切正常。培养基不必灭菌但要保持C发酵。()发酵后期管理:当测试残糖降至gL以下同时发酵醪带有一种特别的粘性时说明发酵结束总发酵时间约~天。由于此时乳酸菌活动减弱而丙酸菌等开始活动会影响产品的产率和纯度。所以要往罐中添加石灰以中和调节pH提高到左右在加石灰时要通气搅拌均匀待石灰完全溶解后停止通气使菌体和其他悬浮物沉淀下来澄清后将上清液和沉淀物分别放出后即可进入提取工序。提取精制工艺提取工艺流程及特点提取工艺流程发酵液预热罐压料罐板框过滤沉降罐板框过滤浓缩酸解板框过滤浓缩脱色离子交换脱色浓缩成品提取工艺特点发酵结束后加石灰调节pH至左右升温至以上放入沉降罐使菌体和其他悬浮物沉淀下来过滤后进行蒸发浓缩冷却结晶后再在酸解罐中的加温加水溶解再用硫酸中酸解。过滤除去杂质这时酸浓度为Be。蒸发浓缩至Be后先通过#阳离子交换柱再通过#阴离子交换柱除去其中所含杂质再次进行蒸发浓缩同时加入活性炭脱色处理真空过滤最后得到成品进行包装。提取工艺条件预热沉淀流程预热罐和沉降罐均不能超过其容积的保持预热罐液pH煮沸min沉降罐温度调节至pH=以上温度达到。MgCl加量不能超过。第一次板框过滤压料罐的进料不得超过其总体积的压力不得超过atm滤渣中含钙量不得超过。双效蒸发工艺双效蒸发器内蒸汽压不超过atm真空度不能超过atm放料浓度不能低于。浓缩工艺蒸汽压力不能超过atm真空度必须控制在atm。温度必须控制在条件下蒸发脱色罐进料不得超过其总体积的脱色时间大于等于小时脱色活性炭的加量不能得超过。提取注意事项以及工艺操作要点预热将放罐后的发酵液泵入预热罐内进行加热(从C左右加热到度C)搅拌加碱调节至pH防止五水乳酸钙晶体析出同时也防止整个发酵醪固体化后给后续的操作带来不必要的麻烦。压料罐设计温度为设计压力为MPa公称容积为m外形尺寸为总重量为吨工作介质为空气。预热液由压缩机从压料罐压入板框压滤机进行第一次板框进行过滤。第一次板框过滤:压缩机先通入蒸汽预热至C,如不预热则会出现热料遇冷板框而析出乳酸钙结晶体而造成损失同时也给过滤造成困难。铺好滤布后压紧板框过热的料液先自流形成一层滤层后再慢慢加入物料当滤液析出量逐渐减少不能再进物料。通入热水冲洗滤渣趁热将滤液送到沉降罐中澄清操作前要注意板框与滤布之间知否有破损防止走液。沉降调节至pH=以上并加热至并加入MgCl使菌体及其他悬浮物沉淀下来。第二次板框过滤操作同第一次板框过滤此次过滤除去蛋白质、氨基酸等杂质可大大降低杂质含量。操作前要注意板框与滤布之间知否有破损防止走液。双效蒸发在经过双效蒸发后乳酸钙浓度可达到。操作前要注意检查各阀门是否关闭以保证操作正常进行。酸解将乳酸钙晶体加入到酸解罐内加入石膏洗涤水直接通入蒸汽使其溶解使乳酸钙的浓度达到gkg加入浓硫酸酸解。酸解时要注意控制温度不高于即防止碳化同时防止对色度影响。在操作时要用甲基紫溶液检验酸解合适时呈现橘黄色在硫酸过量时呈现绿色在乳酸钙过量时呈现紫色。酸解结束后料液进入第三次板框过滤。浓缩()工艺条件:乳酸在常压下的沸点为C。如在此温度下乳酸会完全分解而不能蒸馏出来。如果把压力降低则可以使沸点降低使其低于乳酸的分解点则使乳酸蒸馏出来。采用真空浓缩循环加热真空浓缩又称减压浓缩其原理是在较低的真空度下利用水的沸点较低将水蒸发掉。在操作时要将真空度控制在atm左右物料达到左右蒸汽压要控制在atm以下。()工艺操作:操作前要注意检查各阀门是否关闭以保证操作正常进行。检查完毕后打开真空系统使蒸汽发生器工作一段时间后达到一定的真空度到达指定真空度后再泵入物料。加热时要特别注意注意真空度的变化保持真空度在一定范围之内。到达浓缩后期时首先检测浓缩液的密度当密度到达kgcm表示浓缩结束先停止加热再关闭真空系统。()产品纯度:乳酸钙酸解后经过初步净化滤除去石膏渣其浓度达到约gkg左右工业乳酸则需浓缩至gkg左右药典级乳酸需达gkg以上。第一段浓缩在较低的真空度下进行在蒸发器内抽真空达到kPa浓缩后可得到工业级乳酸。色度浓缩是因为酸度提高后杂质产生有色物质的反应使色度增加因此需活性炭脱色。第二次浓缩则是在第一次浓缩后需要在较高真空度下进行以抵消浓缩液沸点升高。在~kPa的压力下将溶液浓缩至。乳酸纯化()离子交换法:离子交换色谱是通过带电的溶质分子与离子交换介质中的离子进行交换以达到分离纯化目的的。该法的特点是分辨率高容易操作而且工作容量大。离子交换的目的是一是为了除去乳酸钙中的钙离子二是净化乳酸使其达到工业级乳酸的标准。()操作方法:将料液引入已装有型阳离子交换树脂的交换柱内然后再流经型阴离子交换柱。离子交换时要特别注意:经常检测流出液中的离子不得含有Ca和Fe。()离子交换树脂的再生离子交换树脂经常要多次使用离子交换树脂的再生就是处理使用过的树脂使其重新具有使用性能的过程。再生过程包括离子交换树脂去杂即用大量水清洗然后再用酸和碱处理除去与功能基团结合的杂质使离子交换树脂回复原有的静电吸附能力。()离子交换工艺流程A(发酵液稀释并调pH,备用灌注型阳离子交换柱水洗NNaOH溶液洗脱(小时)型阴离子交换柱水洗份NaOH溶液洗脱高纯度B(树脂处理:离子交换柱水洗(正反洗)NHCL再生水洗()离子交换影响因素离子交换树脂选择有弱型和强型虽然强型离子交换树脂可在比较大的pH范围下操作但由于强型离子交换树脂吸附后难于解吸一般需要较强烈的条件下如强酸强碱等。因此在实际应用中人们会更多考虑用弱型离子交换树脂。工艺计算及设备选型主要内容:物料衡算:()原料计算()成品、发酵醪。设计条件:()生产规模:年产乳酸量为吨纯度为()原料中大米含量为()原料中大米淀粉含量为()淀粉葡萄糖的转化率为()发酵周期:小时()发酵转化率为()生产天数:按天计算()糊化温度:按计算()提取总收率:()精制总收率:发酵工段物料平衡计算原料中大米及麸皮的使用量()原料中大米用量:G=乳酸总量各步转化率各步总收率,大米=,=)大米中大米麸皮比例按:计算(原料中麸皮的用量:G==t,年麸皮液化酶及糖化酶的用量()以g大米需要个活力单位的液化酶投入活力单位g的液化酶则每天液化酶用量:G=()()=kg天液化酶()以g大米需活力单位的糖化酶则每天糖化酶量为:G=()()=kg天糖化酶设备计算及选型发酵罐计算()发酵罐容积发酵罐单只体积为m(设装液系数)。()发酵罐数目每只发酵罐生产乳酸的产量VV,装液系数糖浓度转化率总收率(染菌率)单=()=吨()总发酵罐罐数年产的乳酸吨则纯乳酸量为:=吨N,,,,个m取体积为的发酵罐个调浆罐计算()调浆罐容积调浆罐单只体积为m(设装液系数)。()调浆罐数目N=(,,,,)V发酵罐装液系数调浆罐装液系数V=(),,,,=个按个调浆罐计算提取工段生产平衡计算发酵液量发酵周期为小时所以每天应处理的发酵液的量为:V,,,t天硫酸用量硫酸酸解时每分子乳酸会消耗分子硫酸每天所需硫酸量为:M,,,t天S碳酸钙用量每天产乳酸量应为:M理论天=t,,因提取和精制阶段乳酸会有损失因而实际上每天生应产乳酸量为:M=t,,天实际使用碳酸钙中和乳酸时中和分子的乳酸需要分子CaCO。所以每天所需碳酸钙量为:M=t()天,,Ca活性炭用量活性炭按每天乳酸产量的计算)所以活性炭用量为:M=t,天活设备平衡计算及选型预热罐计算()预热罐容积预热罐单只体积为m(设装液系数为)()数量N,,,,,个按个预热罐计算压料罐计算()压料罐容积压料罐单只体积为m(装液系数为)()压料罐数量第一次:N==,,,错误~未找到引用源。第二次:N==,,,按个压料罐计算板框压滤第一次()板框压滤机选型:选板框压滤机为:BMS型BMS型单位面积单位时间的过滤能力为()板框压滤机数量每个工作日所需过滤的总面积S,,,,mN,,,,台按台板框压滤机计算型号为BMS型沉降罐计算()沉降罐体积沉降罐单只体积为m(装液系数为)()沉降罐数量N==,,,,()个板框压滤第二次()板框压滤机型号:同第一次板框压滤中选用的板框压滤机()板框压滤机数量:第一次洗水结束后液体量为V=m,,每天过滤面积为=m,,N==,,(台)按台板框压滤机计算型号为BMS型双效塔(双效塔装填系数取)出双效塔的液体体积为:V,,,,,()m浓缩罐单只体积为m数量为个。双效塔数量N,,,,个酸解锅(装填系数为)()酸解锅总容积进入酸解锅总的的料液量为:V,,,,m每天的酸解料液量为:V,,=m()酸解锅单锅容积酸解锅单锅容积取为:m()单锅单锅数量N,,,,,按个酸解锅计算板框压滤第三次()板框压滤机型号:同第一第二次板框压滤中选用的板框压滤机()板框压滤机每天需过滤面积S,,,()=m()板框压滤机数目N,,,,(台)车间布置设计车间布置设计的目的是对厂房的配置和设备的排列作出合理的安排并决定车间、工段的长度、宽度、高度和建筑结构型式以及各车间之间与工段之间的相互联系。车间布置设计是设计中重要组成部分车间布置的好坏直接关系到车间建成后是否符合工艺要求能否有良好的工作条件使生产正常、安全地进行设备的维护检修方面可行以及对建设投资、经济效益等都有很大影响。所以在进行车间布置前必须掌握有关生产、安全、卫生等资料在布置时要做到深思熟虑仔细推敲以取得一个最佳方案。车间布置以工业为主导并在其它专业如总图、土建、设备安装、电力、暖风、外管等密切配合下完成。设计依据这次设计的课题是年产吨乳酸工厂提取车间以下列资料为设计依据:()生产工艺流程图。()物料衡算数据及物料性质。()设备资料包括外型尺寸、重量、支撑型式等。()公用系统耗用量耗冷耗水、耗电等。()土建资料和劳动安全、防火防爆等。()车间组织及定员资料。()厂区总平面布置包括车间与车间、辅助车间、生活设施等。()有关布置方面的规范资料。车间布置(厂房平面布置)车间布置设计原则()车间布置应符合生产工艺的要求:车间设备不知必须按流程的流向顺序依次进行设备的排列按顺序进行加工处理。()车间布置应符合生产操作的要求:设备布置应考虑为操作工人能管理多台设备提供操作条件设备布置不宜过松或过紧。()设备布置应符合设备安装检修的要求:应根据设备的大小及结构考虑设备安装、检修及拆卸所需的空间。()车间布置应符合厂房建筑的要求同时要考虑车间的发展和扩建以及要考虑建厂地区的气候、地理、水文等条件。()车间所采取的劳动保护、防腐措施是否符合要求。()车间布置应符合节约建设和投资的要求。车间平面布置整个厂采用T型而提取车间和精制车间采用长方形布置其宽度为米这个有利于设备排列、易于安排交通及出入口。车间立面布置因设备定位后最高也仅米左右所以采用单层布置墙壁高取米。设备布置设备定位除根绝设计计算所得设备装配图定位外对满住生产工艺有如下要求:()在布置设备时一定要满住工艺流程顺序要保证水平方向和垂直方向的连续性()凡属相同的几套设备或同类型设备或操作性质相似的设备尽可能地布置在一起这样可以统一管理集中操作还可以减少备用设备或互为备用()设备布置时除了要考虑设备本身所占有的地位外必须有足够的操作、进行及检修需要的位置()要考虑相同设备或相似设备呼唤使用的可能性设备排列要整齐避免过松过紧()要尽可能的缩短设备间的管线()车间内要留有堆放原料、成品和包装材料的空地(能堆放一批或一天的量)以及必要的运输通道尽可能的避免固体物料的交叉运输()传动设备要安装安全防护装置的位置()要考虑物料特性对防火、防毒及控制噪音要求譬如对噪音大的设备宜采用封闭式阁间等。结论目前乳酸作为一种在食品、医药、轻型化工、农业等各个领域广泛应用的有机酸在国内外越来越受到更多的注意。对其及其衍生物的开发力度也在加强其主要的研发方向为高品质高收率同时也要尽可能降低成本并且保证无污染。芬兰的Linko首先应用固定化细胞技术来进行乳酸发酵生产、如徳氏乳杆菌用海藻酸钙爆麦后再在循环分批反应塔内进行葡萄糖发酵停留小时后乳酸产率达到产品为L乳酸。上世纪年代初乳酸的总需求量为kta到年已经突破kta。欧洲的PURAC公司为世界上最大的乳酸发酵生产公司生产能力为ktTa其他较大的公司还有美国的Monsanto公司、荷兰的CCA生化公司、日本的武藏野是亚洲最大的乳酸生产公司。目前制约乳酸及其聚合物应用的重要因素仍在其成本较高因此通过设计合理的乳酸提取工艺可以降低乳酸生产成本对乳酸生产普及应用及现代社会的可持续发展具有重大的意义。本次设计为年产吨乳酸工厂提取车间设计采用如下设计指标:()发酵工艺:传统的微生物发酵法()提取工艺:钙盐法粗提取以及离子交换法精制()总工艺流程:原料调浆罐液化罐发酵罐预热罐第一次板框过滤沉降罐第二次板框过滤浓缩罐酸解罐第三次板框过滤浓缩脱色离子交换柱脱色浓缩成品()主要原料及用量:大米:吨年麸皮:吨年液化酶:kg天糖化酶:kg天CaCO:吨天硫酸:吨天活性炭:吨天()主要设备数量及规格型号:名称数量单位规格型号发酵罐个m调浆罐个m预热罐个m压料罐个m沉降罐个m浓缩罐个m酸解锅个m板框压滤机台型号:BMS工艺流程图、设备装配图以及工厂平面图见附图。参考文献穆卫军米根霉发酵玉米淀粉制L()乳酸的研究《天津大学硕士论文》钱志良胡军雷肇祖乳酸的工业生产、应用和市场J工业微生物()张似芳刘荫武乳酸发酵及应用现状J西南民族学院学报(自然科学版)()钱志良劳含章王健雷肇祖工业乳酸发酵的近期进展J生物加工过程()吴宇琼李定或吴元欣发酵法生产乳酸的提取与精制研究进展J食品工业科技曾炜,陈丰秋,詹晓力乳酸的生产技术及其研究进展J化工进展,()曹本昌徐建林(食品与发酵工业M化学工业出版社(雷燕湘,聚乳酸技术与市场现状及发展前景J当代石油石化,()熊洁羽化工制图M化学工业出版社杨汝德现代工业微生物学教程M高等教育出版社霍贵成乳酸菌的研究与应用M中国轻工出版社金其荣张继民有机酸发酵工艺学M中国轻工业出版社吴思芳发酵工厂工艺设计概论M中国轻工业出版社王博彦金其荣发酵有机酸生产应用M中国轻工业出版社汪镇安(化工工艺设计手册M中国石化集团上海工程有限公司DANNERH,MADZINGAIDZOL,HOLZERM,etalExtractionandpurificationMBioresourceTechnologyoflacticacidfromsilagesTsaoGeorgeTeta(Fermentationprocessforproducinglacticacid:WOP(RobertsonNCeta(Preparationoflacticacid:USPHaroldBurahamTinker(Productionoflacticadd:USP(MasanoriWatanabe,etalFermentativeL()LacticAcidProductionfromnonsterilizedricewashingdrainagecontainingricebranbyanewlyisolatedlacticacidbacteriawithoutanyadditionsofnutrientsPJournalofBioscienceandBioengineering,,():

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