年产10000吨柠檬酸生产工艺.zip

年产 10000 吨柠檬酸的生产工艺的生产工艺 目录 1 绪论.1 1.1 柠檬酸简述.1 1.2 柠檬酸的工业应用 .1 1.3 市场情况.1 2 柠檬酸的性质.2 2.1 柠檬酸的结构.2 2.2 柠檬酸的性质.2 2.2.1 技术指标.2 2.2.2 水中电离特性.2 3 工艺流程设计.3 3.1 生产方法的选择 .3 3.2 工艺流程简述.4 3.2.1 菌种培养.4 3.2.2 原料处理.4 3.2.3 接种发酵.5 3.2.4 发酵工艺条件控制 .5 3.2.5 浸取柠檬酸 .6 3.2.6 有机溶液萃取 .7 3.2.脱色.7 3.2.8 浓缩，结晶 .7 4.物料衡算.9 4.2.1 原料消耗计算 .9 4.2.2 物料衡算表 .10 4.3 热量衡算.11 5 设备的工艺计算及选型 .15 5.1 发酵罐的设计.15 5.1.4 发酵罐搅拌器的设计 .17 5.2 种子罐的设计.17 5.2.1 种子罐数量的确定 .17 5.2.2 种子罐尺寸的确定 .17 6 三废处理.18 6.1 柠檬酸生产三废排放情况 .18 6.2 废气.18 6.2 废渣.18 7 车间布置设计.18 7.1 车间布置原则及结构.19 8.结论.18 绪论绪论： 1.1 柠檬酸简述：柠檬酸广泛应用于食品工业、医药工业和化学工业等方 面。它可利用糖质原料如土豆、地瓜中的淀粉等，在多种霉菌及黑曲菌的作用 下，控制较低的温度和 pH 值、较高的通气量和糖浓度，用发酵法制得。 柠檬酸又名枸橼酸，学名 3-羟基-3-羧基戊二酸，分子式 C6H8O7 为无色、 无臭、半透明结晶或白色粉未，易溶于水及酒精。加热可以分解成多种产物， 与酸、碱、甘油等发生反应。 柠檬酸主要应用于食品工业，因为柠檬酸有温和爽快的酸味，普遍用于各 种饮料、汽水、葡萄酒、糖果、点心、饼干、罐头果汁、乳制品等食品的制造。 柠檬酸在化学工业上可作化学分析用试剂，用作实验试剂、色谱分析试剂及生 化试剂，用作络合剂，掩蔽剂，配制缓冲溶液。采用柠檬酸或柠檬酸盐类作助 洗剂，可改善洗涤产品的性能，可以迅速和沉淀金属离子，防止污染物重新附 着在织物上，保持洗涤必要的碱性，使污垢和灰分散和悬浮，提高表面活性剂 的性能，是一种优良的鳌合剂。 1.2 柠檬酸的工业应用：柠檬酸是有机酸中第一大酸，由于物理性能、 化学性能、衍生物的性能，是广泛应用于食品、医药、日化等行业最重要的有 机酸。 柠檬酸用途1.用于食品工业 因为柠檬酸有温和爽快的酸味，普遍用于各种饮料、汽水、葡萄酒、糖果、 点心、饼干、罐头果汁、乳制品等食品的制造。一分子结晶水柠檬酸主要用作 清凉饮料、果汁、果酱 、水果糖和罐头等的酸性调味剂，也可用作食用油的抗 氧化剂。同时改善食品的感官性状，增强食欲和促进体内钙、磷物质的消化吸 收。无水柠檬酸大量用于固体饮料。柠檬酸的 盐类如柠檬酸钙和柠檬酸铁是某 些食品中需要添加钙离子和铁离子的强化剂。柠檬酸的酯类如柠檬酸三乙酯可 作无毒增塑剂，制造食品包装用塑料薄膜，是饮料和食品行业的酸味 剂。 柠檬酸用途2.用于化工、制药和纺织业。 柠檬酸在化学技术上可作化学分析用试剂，用作实验试剂、色谱分析试剂 及生化试剂；用作络合剂，掩蔽剂；用以配制缓冲溶液。采用柠檬酸或柠檬酸 盐类作助洗剂，可改善洗 涤产品的性能，可以迅速和沉淀金属离子，防止污染 物重新附着在织物上，保持洗涤必要的碱性；使污垢和灰分散和悬浮；提高表 面活性剂的性能，是一种优良的鳌合剂。服装的 甲醛污染已是很敏感的问题， 柠檬酸和改性柠檬酸可制成一种无甲醛防皱整顿剂，用于纯棉织物的防皱整理。 不仅防皱效果好，而且成本低。 柠檬酸用途3.用于环保 柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液用于烟气脱硫。我国煤炭资源丰富，是构成能源的 主要部分，然而一直缺乏有效的烟气脱硫工艺，导致大气 SO2污染严重。目前， 我国 SO2年排放量已近 4000万吨，研究有效的脱硫工艺，实为当务之急。柠檬 酸-柠檬酸钠缓冲溶液由于其蒸气压低、无毒、化学性质稳定、对 SO2吸收率高 等原因，是极具开发价值的脱硫吸收剂。 柠檬酸用途4.用于禽畜生产 在仔猪饲料中添加柠檬酸，可以提早断奶，提高饲料利用率510，增 加母猪产仔量。在生长育肥猪日粮中添加12柠檬酸，可提高日增重，降 低料肉比，提高蛋白质 消化率，降低背脂厚度，改善肉质和胴体特性。柠檬酸 稀土是一种新型高效饲料添加剂，适用于猪、鸡、鱼、虾、牛、羊、兔、蚕等 各种动物，具有促进动物生长，改善产品品质 ，提高抗病能力及成活率，提高 饲料转化率，缩短饲喂周期等特点。 柠檬酸用途5.用于化妆品 柠檬酸属于果酸的一种，主要作用是加快角质更新，常用于乳液、乳霜、 洗发精、美白用品、抗老化用品、青春痘用品等。 角质的更新有助于皮肤的中 黑色素的剥落，毛孔的 收细，黑头的溶解等。例如碧欧泉活泉舒敏洁面摩丝， 令皮肤柔软、舒适，肤色清新、纯净。 柠檬酸用途6.用于杀菌 柠檬酸与80温度联合作用具有良好杀灭细菌芽孢的作用，并可有效杀灭 血液透析机管路中污染的细菌芽孢。享有“西餐之王”美誉的柠檬具有很强的 杀菌作用，对食品卫生很 有好处，再加上柠檬的清香气味，人们历来喜欢用其 制作凉菜，不仅美味爽口，也能增进食欲。 柠檬酸用途7.用于医药 在凝血酶原激活物的形成及以后的凝血过程中，必须有钙离于参加。枸橼 酸根离子与钙离子能形成一种难于解离的可溶性络合物，因而降低了血中钙离 子浓度，使血液凝固受阻 。本品在输血或化验室血样抗凝时，用作体外抗凝药。 从结构上讲柠檬酸是一种三羧酸类化合物，并因此而与其他羧酸有相似的 物理和化学性质。加热至175 时它会分解产生二氧化碳和水，剩余一些白色 晶体。柠檬酸是一种较强的有机酸，有3个 H+可以电离； 加热可以分解成多 种产物，与酸、碱、甘油等发生反应。 市场情况：柠檬酸( 又名枸椽酸) 又称第一食用酸味剂, 广 泛应用于食品、医药、化工、建筑、皮革、农业、铸造、电子、纺 织、石油、塑料和陶瓷等工业领域。柠檬酸在我国有 30 多年的生 产历史, 是微生物发酵行业和有机酸类发酵产品中产量最大、应用 最广的支柱产品之一。目前, 我国也是世界上主要的柠檬酸生产和 出口国之一。所以, 探索柠檬酸生产新工艺、提高产品质量、最大 程度地减少污染、实施清洁生产是柠檬酸行业的新课题。柠檬酸的 传统生产中原料的使用、钙盐提取产品都带来很大污染, 虽然国内 外对传统柠檬酸生产污染的治理已有广泛的研究, 但投资费用大、 处理成本高、效果不好。随着柠檬酸生产的发展, 这种末端治理将 很难改变柠檬酸生产的污染现状。清洁生产的环保要求就是将工业 污染防治从单纯的末端治理向改进生产全过程转变, 从系统的角度 对污染进行综合治理, 尽量减少各工序的排污, 从而减轻末端治理负 荷, 达到清洁生产目的。 项目设计方案：项目设计方案： 一一.工艺过程工艺过程 1 菌种培养 在 46 波美度的麦芽汁内加入 25至 30的琼脂，然后接入黑曲霉 CO827（无茵操作） ，在 3032条件下培养 4 天左右。这种培养方法称为 “斜面培养” 。将麸皮和水以 1：1 的比例掺拌，再加入 10的碳酸钙、 05的硫酸铵，拌匀后装入容量为 250 毫升的三角瓶中，用 15 公斤压力 灭菌 60 分钟。接人斜面培养法培养出的菌种，培养 96120 小时后即可使用。 2 原料处理 湿粉渣必须经过压榨脱水，使含水量在 60%左右；干粉渣含水量低，应按 60的比例补足水分；结块的粉渣需粉碎成二至四毫米颗粒。然后加入 2%碳 酸钙、10至 11的米糠，掺匀后，堆放 2 小时，再进行蒸煮。蒸煮可采用 加压蒸料和常压蒸料两种方式。加压蒸料最好用旋转式蒸锅，常压蒸料可用固 定式蒸锅或固定式水泥蒸锅。先用扬麸机将蒸煮好的料破碎，再加入含抗污染 药品的沸水。 3 接种、发酵 当磷温冷却到 3740时，接入菌种悬浮液。接种后，送入曲室发酵(此 时料温不得低于 27)。生产过程一定要严格无菌操作。发酵室要注意消毒， 定期用甲醛或硫磺熏蒸，其用最好甲醛为 10 毫升立方米，硫磺为 25 克立 方米。 4 发酵工艺条件的控制 (1)发酵过程中没有解决注意适当通风，因黑曲霉菌是喜空气细菌。 (2)发酵室内的相对湿度应保持在 86至 90之间。 (3)注意发酵过程中的温度控制。整个发酵过程分为三个阶段：第一阶段为 前 18 小时，室温在 2730之间，料温在 2735左右；第二阶段为 1860 小时，料温为 4043，不能超过 44，室温要求 33左右；第三 阶段为 60 小时料温在 3537左右，室温为 3032 。4.3.4 提取和精制发酵清液经过 8310阴离子交换吸附树脂将柠檬酸和其 它杂质分离（交换过程中，改变吸附交换柱内压力，调压力为 4.9106Pa 至 放空，反复 2 到 3 次） ，然后用 10%的 NH4OH 解脱得解脱液。向解脱液 中加碱液调节 pH9.0，在常压下加热煮沸 10 分钟，取出后加入粉末状活性炭 Comment l1: 钙盐法是淘汰工 艺 （5g 活性炭/L 解脱液） ，过滤除去有机杂质和部分色素等残渣获得清液26- 32。清液经阳离子交换树脂去除氨根离子，然后进行二次脱色得到 18%的柠 檬酸液。将此纯净柠檬酸液经蒸发浓缩后进行结晶，然后用离心机分离母液和 晶体，母液返回再次吸附交换，晶体进行干燥得合格的柠檬酸 8 浓缩、结晶 将脱色后过滤所得清液，用减压法浓缩（要求真空度在 600740 毫米汞 柱，温度为 5060） 。柠檬酸液浓缩后，腐蚀性较大，因此多采用搪瓷衬里 的浓缩锅，浓缩液的浓度要适当，如浓度过高，会形成粉未状；但浓度过低， 也会造成晶核少，成品颗粒大，数量少，母液中残留大量未析出的柠檬酸，影 响产量。当浓缩达到 36737 波美度时即可出罐。柠檬酸结晶后，用离心机 将母液脱净，然后用冷水洗涤晶体，最后用干燥箱除去晶体表面的水。母液可 以再直接进行一次结晶，剩下的母液往往因含大量杂质，不宜作第三次结晶， 但可以在酸解液中套用，或用碳酸钙重新中和。干燥箱的温度要控制在 35以 下，如气温高于 20时，可采用常温气流干燥。 4 4。 Comment l2: 包括全部生产过 程的每一步都得计算，最后 汇总成详细的原辅料消耗表 物料衡算：物料衡算： 1）柠檬酸成品 日产食用 99.5% 无水柠檬酸量为 30.57t，取整数为 30.6t 日产副产品为：30.6298=0.62t 则日产总量为：31.22t 实际年产量为：食用柠檬酸量为：30.6300=9180t/a 副产物为：0.62300=187.2 t/a 总产量为：9367.2 t/a （2）主要原料薯干用量 日耗量：1390.5710331.22=43.41t 年耗量：43.41300=13025t （3）根据以上计算，将物料衡算结果列于表 3-1。 现选择公称容积为 200m3的六弯叶机械搅拌通风发酵罐为例，则需要发酵 罐的个数为。 1 N 查表知公称容积为 200 m3的发酵罐，总容积为 230m3，则： 每台罐的产量为：2000.913%1.1195%98%=24.2t 发酵罐所需个数= = =4* 24 日产量操作周期 每台设备产量 30675 24.224 取公称容积 200 m3发酵罐 4 个； 每日投（放）罐次：30.624.2=1.2 圆整到 1 次，日运转 3.956675=3。 其中发酵时间为 66h，发酵操作时间为 75h （1）发酵初糖浓度： 由前面的计算可知，发酵液中柠檬酸的含量为 328.06 t/d，则根据： 6126687 C H OC H O 180 192 可计算出葡萄糖量为：328.06180192=307.56 t/d 则发酵初糖浓度为：307.56100%2566.96=12% （2）生产能力的计算： 现每天产 99.5%纯度的柠檬酸 30.6t，柠檬酸发酵周期为 75h（包括发酵 罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间） 。则每天需糖