1万吨柠檬酸毕业设计.docx

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1万吨柠檬酸毕业设计

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毕业论文

题目：

年产1万吨柠檬酸的工艺设计

学院：

化学与材料工程学院

专业：

化学工程与工艺（精细化工方向）

学生姓名：

朱军杰

指导教师：

夏贤友

2010年5月12日

目录

摘要...................................................................................................................................1

Abstract...........................................................................................................................1

1绪论..............................................................................................................................2

1.1柠檬酸的理化性质................................................................................................2

1.2柠檬酸的用途..........................................................................................................2

1.2.1柠檬酸在食品工业上的应用..............................................................................2

1.2.2柠檬酸在药物、美容品、化妆品上的应用......................................................2

1.2.3柠檬酸在工业上的应用......................................................................................3

1.2.4柠檬酸盐类、柠檬酸脂类的用途......................................................................3

1.3柠檬酸的生产方法................................................................................................3

1.3.1水果提取法..........................................................................................................4

1.3.2化学合成法..........................................................................................................4

1.3.3生物发酵法..........................................................................................................4

1.4我国柠檬酸工业的发展历程.............................................................................5

1.4.1菌种选育屡结硕果.............................................................................................5

1.4.2因地制宜调整原料结构.....................................................................................6

1.4.3装备情况大为改观.............................................................................................6

1.4.4提取工艺取得突破性进展..................................................................................6

2总体工艺方案...................….................................................................................7

2.1引言............................................................................................................................7

2.2原料及其处理.........................................................................................................9

2.2.1原料......................................................................................................................9

2.2.2原料的处理..........................................................................................................9

2.3发酵及醪液处理工艺..........................................................................................9

2.3.1工艺与工程........................................................................................................9

2.3.2流程简介............................................................................................................10

2.3.3发酵工序............................................................................................................10

2.3.4醪液处理工序....................................................................................................10

2.4粗提与精制工艺...................................................................................................11

2.4.1工艺与工程......................................................................................................11

2.4.2流程图简介........................................................................................................11

2.4.3提取工段..........................................................................................................11

2.4.4精制工段..........................................................................................................12

2.4.5设备选型..........................................................................................................13

2.5工程设计方案......................................................................................................13

2.5.1全厂项目组成..................................................................................................13

2.5.2产品质量标准..................................................................................................14

3发酵罐的工艺设计.........................................................................................14

3.1物料衡算................................................................................................................14

3.1.1日产量的计算.................................................................................................14

3.1.2原料消耗计算.................................................................................................14

3.1.3糖化酶的消耗.................................................................................................15

3.1.4蒸煮醪量的计算.............................................................................................15

3.2工艺计算.................................................................................................................16

3.2.1发酵容积的确定................................................................................................16

3.2.2生产能力的计算................................................................................................16

3.2.3发酵罐个数的确定...........................................................................................17

3.2.4发酵罐几何尺寸的确定..................................................................................17

3.3冷却面积的计算.................................................................................................18

3.3.1搅拌器的设计.................................................................................................19

3.3.2设备结构的布置方案....................................................................................22

3.3.3冷却管的布置.................................................................................................22

4环境保护和安全生产.................................................................................25

4.1环境保护................................................................................................................25

4.1.1废气处理..........................................................................................................25

4.1.2废水处理..........................................................................................................25

4.1.3废渣处理.........................................................................................................25

4.2安全生产................................................................................................................25

参考文献.......................................................................................................................26

摘要

本文从柠檬酸及其用途，总体工艺建设方案，原料及其处理，发酵及醪液处理工艺，粗提与精制工艺蒸发、结晶、分离、干燥等几个方面，简介工艺设计中的基本方法。

在本工程的设计中，原料处理及发酵工艺的确定。

既要结合当地原料特性，也要考虑已有的技术实力，使其生产技术路线不仅适应以薯干为原料的生产需要，也满足以玉米作为精制原料生产的要求。

因而采用了玉米干法脱胚粉碎或薯干直接粉碎调浆、液化（玉米液化浆）压滤、低压连续喷射灭菌，液体深层发酵的工艺路线。

在提取精制工艺方面，本设计提取工艺仍采用钙盐提取的工艺路线。

关键词：

柠檬酸无水柠檬酸工艺设计深加工

Abstract

Inthispaper,andtheuseofcitricacid,theoveralltechnologydevelopmentprograms,materialsandprocessing,mashfermentationandprocessingtechnology,thecrudeandtherefiningprocessevaporation,crystallization,separation,dryingareas,briefingthebasicmethodofprocessdesign.Intheprojectdesign,materialsprocessingandfermentationprocesstodetermine.Wemustcombinethelocalcharacteristicsofrawmaterials,butalsothestrengthofexistingtechnologies,productiontechnologytoroutenotonlytoadapttothedrymatterproductionastherawmaterialneeds,butalsosatisfytherefinedcornasrawmaterialproduction.Whichusesdrygermofmaizecrushingorgrindingmixingdrymatterdirectly,liquefied（liquefiedcornsyrup）filterpress,continuouslowpressurespraysterilization,submergedfermentationprocessroute.Intheextractionandpurificationprocess,theextractionprocessofthedesignprocessisstillusingcalciumextractionline.

Keywords:

Citricacid;Anhydrouscitricacid;ProcessDesign;deep

1绪论

1.1柠檬酸的理化性质

柠檬酸是无色半透明晶体或白色结晶性粉末，无臭，有强烈的令人愉快的酸味，其在温暖空气中渐渐风化，在潮湿空气中有潮解性。

根据结晶条件不同，它的结晶形态有无水柠檬酸和含结晶水柠檬酸。

商品柠檬酸主要是无水柠檬酸（C6H8O7）和异柠檬酸（C6H8O7·H2O）。

异柠檬酸由低温（低于36.6℃）的水溶液中结晶析出，经分离干燥后的产品，分子量210.14，熔点70—75℃，密度1.542。

放置在干燥的空气中，异柠檬酸中的结晶水会逸出风化。

无水柠檬酸是在高于36.6℃的水溶液中结晶析出的，分子量192.12，密度1.665。

异柠檬酸转变为无水柠檬酸的临界温度为36.6士0.15℃。

柠檬酸（citricacid），学名2-羟基丙烷三羧酸，分子式C6H8O7。

为无色透明斜方晶系晶体颗粒，或白色结晶性粉末。

无臭，有很强的酸味，味阈值为0.0025%。

在温暖的空气中渐渐风化，在潮湿空气中微有潮解性。

柠檬酸易溶于水，能溶于乙醇，而不溶于乙醚、氯仿、苯、CS2、CCl4及脂肪酸。

柠檬酸的分子结构式如图1-1。

图1-1柠檬酸的分子结构式

1.2柠檬酸的用途

1.2.1柠檬酸在食品工业上的应用

柠檬酸被人们称为第一食用酸味剂，在食品工业上被广泛地用作酸味剂、增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、除腥脱臭剂、鳌合剂等，其具体用途不胜枚举。

它常用在饮料、果酱与果冻、糖果、冷冻食品、酿造酒、酸奶、脂肪和油、腌制品、罐头食品和水果加工、豆制品和调味品等诸多领域。

1.2.2柠檬酸在药物、美容品、化妆品上的应用

柠檬酸普遍应用于各种营养口服液，缓冲pH=3.5~4.5，维持活性配料的稳定性，加强防腐剂的效果。

柠檬酸糖浆是发热糖浆是必热痛不欲生用清凉饮料，具有矫味、清凉、解毒的功效。

柠檬酸与水果香精和用，可赋予人们喜爱的香酸口感以掩盖药物的苦味，尤其是重要制剂，在液态配料中加入0.02%的柠檬酸可形成微量铁和铜的络合物，延缓活性配料的降解作用。

在配制发蜡过程中用柠檬酸调节pH，在抗氧化剂体系中，作为金属离子鳌合剂，都需要柠檬酸作为标准配料。

1.2.3柠檬酸在工业上的应用

以柠檬酸为基础的金属净化配方，能有效地去除黑色金属和有色金属的表面形成的氧化物。

柠檬酸是高效鳌合清洗剂，对钙、镁、铁、铬、铜等污垢有效，广泛用于各种金属表面的清洗，洗后废水可生物降解不污染环境。

柠檬酸钠能增加去污性能，在许多家用去垢剂产品中可加快生物降解，可作为磷酸盐的代用品，大量应用于洗衣粉、去垢剂之中，柠檬酸钠与铝硅酸盐一起增强洗净剂的清洁作用是很有效的。

另外柠檬酸还可应用于电镀，纺织品，胶粘剂，石油井去除铁拴，治理工业废气、废水、回收金属等方面。

1.2.4柠檬酸盐类、柠檬酸脂类的用途

柠檬酸盐类用于补充相应的元素时，具有溶解度高、生理宽容性大、酸根可直接被人体或动物体吸收代谢而无积留等优点。

柠檬酸亚铁和柠檬酸铁是补铁剂，对机体的缺铁性贫血或出血后贫血有特殊的疗效，而且无收敛或刺激副作用，不会扰乱消化道的功能。

柠檬酸钠注射时与钾盐一样，用于校正血、体液、尿液的酸度。

柠檬酸钠是著名的抗凝血剂广泛应用于输血、血液和血浆保存以及制造人造代血浆和血制品加工工艺。

柠檬酸镁、柠檬酸铜、柠檬酸镍等在工业和药品等方面都有广泛的用途。

柠檬酸三甲酯是柠檬酸和甲醇酯化而成，溶解力强，耐油性和耐光性好，特别适用于涂料。

乙酰柠檬酸三乙酯是无色油状液体可用于制作食品包装材料。

柠檬酸的其他酯类在工业和食品等方面也有诸多应用。

1.3柠檬酸的生产方法

目前生产柠檬酸的主要方法有水果提取法、化学合成法以及生物发酵法三种。

国内生产柠檬酸的厂家主要有安徽丰原生化股份有限公司、江苏无锡罗氏中亚柠檬酸有限公司、安徽华源生物药业有限公司、湖北黄石兴华生化有限公司等近10家大型企业。

年生产能力约为50万吨，大部分企业使用的是生物发酵法。

1.3.1水果提取法

水果提取法是早期制取柠檬酸的方法，在发酵法未出现之前，持续了大约50年的时间。

柠檬酸可以从柠檬、橙、橘子、苹果等柠檬酸含量较高的水果中提取。

该法是从未成熟的柠檬、柑橘等水果中压榨出果汁，然后和石灰乳混合，生成柠檬酸钙沉淀，再用硫酸处