畢業(yè)設(shè)計(jì)--年產(chǎn)3200噸乳酸工廠提取車間設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p>　　年產(chǎn)3200噸乳酸工廠提取車間設(shè)計(jì)</p><p>　　The design of the extracted workshop which produce 3200 ton of lactic acid in a year</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><

2、p>　　此表由指導(dǎo)教師填寫(xiě) 由所在系部審核</p><p>　學(xué)生姓名：</p><p>　學(xué) 號(hào)：</p><p>　所在系部：</p><p>　專業(yè)班級(jí)：</p><p>　指導(dǎo)教師：</p><p>　日 期：</p><p><b>

3、　　2-1</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)生開(kāi)題報(bào)告</p><p><b>　　課題類型：</b></p><p>　　（1）A—工程實(shí)踐型；B—理論研究型；C—科研裝置研制型；D—計(jì)算機(jī)軟件型；</p><p><b>　　E—綜合應(yīng)用型</b></p>

4、<p>　?。?）X—真實(shí)課題；Y—模擬課題；</p><p>　　（1）、（2）均要填，如AY、BX等。</p><p><b>　　2-2</b></p><p><b>　　2-3</b></p><p><b>　　3</b></p><

5、p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)生申請(qǐng)答辯表</p><p>　　學(xué)生簽名： 日期：</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)審表</p><p><b>　　4</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)審表</p>

6、<p><b>　　5</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯表</p><p><b>　　6-1</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄表</p><p><b>　?。ú蛔慵痈巾?yè)）</b></p><p>&l

7、t;b>　　6-2</b></p><p><b>　　7</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定總表</p><p>　　學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：年產(chǎn)3200噸乳酸廠提取車間設(shè)計(jì)</

8、p><p>　　注：成績(jī)?cè)u(píng)定由指導(dǎo)教師、評(píng)閱教師和答辯組分別給分(以百分記)，最后按“優(yōu)(90--100)”、“良(80--89)”、“中(70--79)”、“及格(60--69)”、“不及格(60以下)”評(píng)定等級(jí)。其中， </p><p>　　指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)占40%，評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)占20%，答辯組評(píng)定成績(jī)占40%。</p><p><b>　　摘　

9、　要</b></p><p>　　乳酸是世界上應(yīng)用廣泛的三大有機(jī)酸之一。目前生產(chǎn)乳酸主要采取的方法有傳統(tǒng)發(fā)酵工藝以及固定化微生物法、電滲析連續(xù)發(fā)酵法、萃取發(fā)酵法、膜法發(fā)酵法、吸附發(fā)酵法、同時(shí)糖化發(fā)酵法等新工藝，在工業(yè)生產(chǎn)中多采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)L-乳酸。乳酸的提取精制是乳酸生產(chǎn)中非常重要的步驟，工業(yè)生產(chǎn)中常用的乳酸提取工藝主要有：鈣鹽法、鋅鹽法、離子交換法、溶劑萃取法和電滲析法等。本設(shè)計(jì)采用德式乳桿菌

10、為菌種，以大米為主要原料，麩皮為輔助原料經(jīng)糖化發(fā)酵并行式來(lái)生產(chǎn)乳酸。在發(fā)酵時(shí)加入CaCO3作為乳酸中和劑和發(fā)酵液穩(wěn)定劑，得到的發(fā)酵液經(jīng)預(yù)處理→濃縮→冷卻結(jié)晶→洗晶→離心分離→乳酸鈣結(jié)晶→溶晶→酸解→過(guò)濾→脫色等一系列步驟得到粗乳酸；粗乳酸先經(jīng)濃縮再經(jīng)離子交換法（先通過(guò)732陽(yáng)離子交換柱再通過(guò)331陰離子交換柱）得到純?nèi)樗帷８鶕?jù)上述工藝流程，設(shè)計(jì)出合理的工藝流程圖，通過(guò)對(duì)乳酸生產(chǎn)平衡、設(shè)備平衡和能量平衡等的計(jì)算，選取相應(yīng)設(shè)備，設(shè)計(jì)出設(shè)備結(jié)

11、構(gòu)和布置圖以及全廠平面布置圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：并行發(fā)酵　乳酸提取車間　工廠設(shè)計(jì)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Lactic acid is one of the three organic acids which widely used in the world.Now the main

12、 approach to produce lactic acid include:the traditional fermentation process and immobilized microorganisms,continuous electrodialysis fermentation, extraction　fermentation,membrane fermentation,adsorption fermentation,

13、law saccharification and fermentation technology ect.these new process．Microbial fermentation is the process which most widely used in industrial production to produce L-lactic acid.Extractio</p><p>　　Key wo

14、rds: Parallel fermentation The workshop for extracted lactate The factory design</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要 i</b></p><p>　　Abstract ii</p&g

15、t;<p><b>　　1 緒論 1</b></p><p>　　1.1 乳酸的概況 1</p><p>　　1.1.1 乳酸的性質(zhì)和用途 1</p><p>　　1.1.2 乳酸的質(zhì)量檢驗(yàn)與儲(chǔ)存 3</p><p>　　1.2 乳酸的生產(chǎn)技術(shù) 3</p><p>

16、;　　1.2.1 發(fā)酵法 3</p><p>　　1.2.2 化學(xué)合成法 4</p><p>　　1.2.3 乳酸生產(chǎn)新技術(shù) 5</p><p>　　1.2.4 乳酸的提取和精制技術(shù) 6</p><p>　　2 生產(chǎn)工藝 7</p><p>　　2.1 發(fā)酵工藝 7</p><p&g

17、t;　　2.1.1 發(fā)酵工藝流程及特點(diǎn) 7</p><p>　　2.1.2 發(fā)酵工藝條件 7</p><p>　　2.1.3 發(fā)酵工藝操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng) 8</p><p>　　2.2 提取精制工藝 10</p><p>　　2.2.1 提取工藝流程及特點(diǎn) 10</p><p>　　2.2.2 提取工藝條件

18、 10</p><p>　　2.2.3 提取工藝操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng) 11</p><p>　　3 工藝計(jì)算及設(shè)備選型 14</p><p>　　3.1 發(fā)酵工段 15</p><p>　　3.1.1 生產(chǎn)平衡計(jì)算 15</p><p>　　3.1.2 設(shè)備平衡計(jì)算及選型 15</p><

19、p>　　3.2 提取工段 17</p><p>　　3.2.1 生產(chǎn)平衡計(jì)算 17</p><p>　　3.2.2 設(shè)備平衡計(jì)算及選型 18</p><p>　　3.3 水平衡及能量平衡計(jì)算 20</p><p>　　3.3.1 水平衡計(jì)算 20</p><p>　　3.3.2 能量平衡計(jì)算 20

20、</p><p>　　4 車間布置設(shè)計(jì) 22</p><p>　　4.1設(shè)計(jì)依據(jù) 22</p><p>　　4.2車間布置（廠房平面布置）22</p><p>　　4.2.1車間布置設(shè)計(jì)原則 22</p><p>　　4.2.2車間平面布置 23</p><p>　　4.2.3車間立面

21、布置 23</p><p>　　4.2.4設(shè)備布置 23</p><p><b>　　結(jié) 論 24</b></p><p><b>　　致謝 25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn) 26</b></p><p><b>　

22、　附錄 28</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　乳酸又名又名丙醇酸，它是世界上應(yīng)用廣泛的三大有機(jī)酸之一，它廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等輕化工領(lǐng)域，特別是在環(huán)保領(lǐng)域更有廣泛的應(yīng)用前景。目前工業(yè)化生產(chǎn)中，我國(guó)生產(chǎn)乳酸的主要采取的方法是微生物發(fā)酵法，同時(shí)開(kāi)展了以米根霉深層發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸的研究工作，在生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化率、發(fā)酵周期等方

23、面達(dá)到了國(guó)際水平，并建成了千噸以上規(guī)模的L-乳酸生產(chǎn)數(shù)十家。但目前乳酸的普及應(yīng)用人有較大的瓶頸，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產(chǎn)成本的一半以上，因此，以最低成本提取最優(yōu)質(zhì)的乳酸新技術(shù)是目前亟待解決的問(wèn)題，近年來(lái)，很多國(guó)家在乳酸提取新技術(shù)研究方面也有一定進(jìn)展，主要有：乳酸鋅提取技術(shù)，溶劑萃取法提取技術(shù)，離子交換法提取技術(shù)，電滲析發(fā)提取技術(shù)等。在進(jìn)行乳酸工廠提取車間設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)工廠的實(shí)際生產(chǎn)工藝和產(chǎn)能采取最優(yōu)的提取工藝，

24、選取相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，合理布局設(shè)計(jì)，使生產(chǎn)操作可靠性、方便性達(dá)到生產(chǎn)要求，降低成本，最終使生產(chǎn)效益最大化。</p><p>　　1.1 乳酸的概況</p><p>　　1.1.1 乳酸的性質(zhì)和用途</p><p>　　乳酸（Lactic Acid）學(xué)名為2一羥基丙酸，其分子式為：C2H5OCOOH；分子中有一個(gè)不對(duì)稱碳原子，因此具有旋光性。常見(jiàn)的乳酸主要有L-乳酸（

25、右旋性）、D-乳酸（左旋性）和它們的混合物外消旋DL—乳酸，乳酸純品為無(wú)色液體，工業(yè)品為無(wú)色至淺黃色液體，無(wú)氣味，具有吸濕性；乳酸相對(duì)分子質(zhì)量為90.08，相對(duì)密度1.2060(25/4℃)，熔點(diǎn)18℃，沸點(diǎn)122℃（2KPa)，能與水、乙醇、甘油混溶，不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚；在常壓下加熱分解。</p><p>　　由于乳酸分子內(nèi)有羥基和羧基，所以有自動(dòng)酯化能力；乳酸濃度越高，這種趨勢(shì)就越強(qiáng)，一般濃乳酸溶液

26、中20%或更多的乳酸自動(dòng)酯化生成支鏈形式的乳酰乳酸的聚合體，又稱聚乳酸。</p><p>　　乳酸，乳酸鹽及其衍生物，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、飼料、化工等領(lǐng)域。在食品工業(yè)中，乳酸主要用作酸味劑、防腐劑和還原劑?？捎糜陲嬃?、糖果、糕點(diǎn)的生產(chǎn)，也可用于魚(yú)。肉、蔬菜的加工和保藏。例如：乳酸鹽硬酯酰乳脂酸鈣（CSL）大量用于面包加工，可使面包質(zhì)地松軟、細(xì)膩、而且可延長(zhǎng)其保存期。</p><p>　　

27、在醫(yī)藥方面，由于乳酸，特別是L-乳酸，具有很強(qiáng)的殺菌作用且對(duì)人體無(wú)害，因此，乳酸可以直接用作手術(shù)室、病房、實(shí)驗(yàn)室、車間場(chǎng)所的消毒劑。另外，L-乳酸還可以與許多化學(xué)物質(zhì)（葡萄糖、氨基酸等）配置成藥品。此外，乳酸可以添加于煙草中，能保持煙草的濕度，提高其品質(zhì)，用于制革工業(yè)中的脫石灰，使皮革變得細(xì)膩，用于反芻動(dòng)物的飼料添加劑。而聚L-乳酸則以其可降解性和生物相容性廣泛應(yīng)用與許多產(chǎn)品的生產(chǎn)，如：緩釋劑膠囊制劑，可使血液中藥物濃度相對(duì)降低，提高療

28、效，降低副作用。制成生物降解纖維，可用來(lái)制成可自動(dòng)被人體吸收的手術(shù)縫合線，制成生物植片，已修復(fù)骨折或其他機(jī)體損傷。</p><p>　　在環(huán)保產(chǎn)品方面，特別是在當(dāng)今全球面臨環(huán)境污染問(wèn)題的今天，作為可降解日常生活用品工業(yè)原料的聚乳酸更是有廣泛的應(yīng)用前景。如，日常用的塑料袋，由于其很難降解，一直是困擾世界環(huán)境污染的一大難題，但由于人類已適應(yīng)使用，所以一直無(wú)法有效控制“白色污染”但如果我們能以低成本生產(chǎn)聚乳酸，則可以將

29、其推入市場(chǎng)，而從技術(shù)上解決環(huán)境污染問(wèn)題。</p><p>　　此外，乳酸衍生物也廣泛應(yīng)用與工業(yè)上產(chǎn)中。</p><p>　　表1—1 工業(yè)上可利用的乳酸鹽及其衍生物的用途</p><p>　　1.1.2 乳酸的質(zhì)量檢驗(yàn)與儲(chǔ)存</p><p>　　乳酸可根據(jù)其需求和用途不同分為：工業(yè)級(jí)、食品添加劑級(jí)和藥典級(jí)三種，其中藥典級(jí)和食品添加劑

30、標(biāo)準(zhǔn)相同，即必須是淀粉或糖質(zhì)原料用微生物發(fā)酵制成，外觀為無(wú)色或?yàn)辄S色、澄清、粘性液體。在檢驗(yàn)乳酸質(zhì)量時(shí)，除對(duì)其外觀進(jìn)行觀察外，還需檢驗(yàn)以下指標(biāo)：1 乳酸含量、2 含量、3 Cl-含量、4 重金屬（以Pb計(jì)）含量、5 Fe2+含量、6 Ca2+含量、7 砷含量、8 灼燒含量、9 易碳化物。此外，在乳酸制成乳酸鈣時(shí)，乳酸鈣還需符合藥品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，即每克乳酸鈣含細(xì)菌數(shù)不得超過(guò)1000個(gè)，霉菌數(shù)不得超過(guò)100個(gè)，不含大腸桿菌。<

31、/p><p>　　乳酸生產(chǎn)中主要的分析項(xiàng)目有：原料（玉米粉、薯干粉）中的淀粉、蛋白質(zhì)、水分含量，糖化酶的酶活力，發(fā)酵工序中的總糖含量、殘?zhí)呛?、乳酸鈣含量、細(xì)菌生長(zhǎng)及雜菌污染情況，乳酸提取工序中的酸解終點(diǎn)測(cè)定、乳酸含量、鐵離子、氯離子，以及上述的乳酸及乳酸鈣成品分析。</p><p>　　一般乳酸制品特別是活性乳酸菌飲料必須在冷藏的條件下運(yùn)輸、銷售和儲(chǔ)存，否則在很短的時(shí)間內(nèi)，里面的活性菌就會(huì)大

32、量死亡，從而失去其本生價(jià)值，甚至可能因變質(zhì)而產(chǎn)生危害，因此乳酸的儲(chǔ)存非常重要！在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按照食品安全法的要求處理。</p><p>　　1.2 乳酸的生產(chǎn)技術(shù)</p><p><b>　　1.2.1 發(fā)酵法</b></p><p>　　傳統(tǒng)的乳酸發(fā)酵法即為發(fā)酵—鈣鹽法，此方法是目前我國(guó)乳酸生產(chǎn)所主要采取的方法。一般采用乳酸細(xì)菌或米

33、根霉進(jìn)行發(fā)酵。采用乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵原料可選擇如玉米、馬鈴薯等淀粉物質(zhì)；廢紙等纖維素物質(zhì)以及糖類物質(zhì)等各種易得生物質(zhì)作亦可作為發(fā)酵原料，除這些主要原料外，乳酸菌的生長(zhǎng)和發(fā)酵還需要復(fù)雜的外來(lái)營(yíng)養(yǎng)物。必須提供各種氨基酸、維生素、核酸等營(yíng)養(yǎng)因子，出于經(jīng)濟(jì)的考慮，工業(yè)上一般使用含上述所需營(yíng)養(yǎng)成分的天然廉價(jià)輔助原料，如麥根、麩皮、米糠、玉米漿等。由于乳酸菌不能直接發(fā)酵淀粉質(zhì)原料，所以原料必須經(jīng)過(guò)糖化過(guò)程，轉(zhuǎn)變?yōu)樘琴|(zhì)原料才能用于發(fā)酵。乳酸菌發(fā)酵

34、機(jī)理主要有：同性乳酸發(fā)酵、異型乳酸發(fā)酵和雙岐發(fā)酵途徑三種。產(chǎn)乳酸細(xì)菌有很多，其中德式乳桿菌是國(guó)內(nèi)外乳酸生產(chǎn)中常用的乳酸菌。</p><p>　　與乳酸菌相比，米根霉對(duì)糖的轉(zhuǎn)化率較低，但其營(yíng)養(yǎng)要求簡(jiǎn)單，只需無(wú)機(jī)氮及少量無(wú)機(jī)鹽即可，米根霉能產(chǎn)生淀粉酶和糖化酶，它既能利用糖也可以直接利用淀粉或淀粉質(zhì)原料直接發(fā)酵生成L-乳酸。且米根霉菌絲較大，易分離，且生產(chǎn)的L-乳酸的純度較高。</p><p>

35、　　1.2.2 化學(xué)合成法</p><p>　　利用化學(xué)合成法生產(chǎn)乳酸的方法很多，工業(yè)上使用的方法有三種：乙醛氫氰酸法；丙酸氯化水解法；丙烯氧化法，其中實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)的是乳腈法。乳腈可以由丙烯腈生產(chǎn)的副產(chǎn)物而來(lái)，亦可由乙醛與氫氰酸反應(yīng)得到，乳腈水解即可得到乳酸，并可通過(guò)酯化法精制。</p><p>　　CH3CHO+HCN→CH3CH(0H)CN (1)</p><p&

36、gt;　　CH3CH(OH)CN+2H2O+H2SO4→CH3CH(OH)COOH(2)</p><p>　　CH3CH(OH)COOH+C2H5OH→CH3CH(OH)COOC2H5+H2O (3)</p><p>　　CH3CH(OH)COOC2H5+H2O→CH3CH(OH)COOH+C2H5OH (4)</p><p>　　乙醛、氫氰酸和循環(huán)水與少量的苛性鈉

37、一起注入攪拌式反應(yīng)器。反應(yīng)是在大氣壓力下進(jìn)行，通過(guò)水的蒸發(fā)驅(qū)散反應(yīng)熱。將反應(yīng)溫度降至15℃以下，可促進(jìn)腈生成。在間歇式工藝中，停留時(shí)間為20～40 min，轉(zhuǎn)化率可達(dá)90％～95％。對(duì)于當(dāng)量加成HCN和乙醛．可獲得96％以上的總收率 。但由于乳腈法只能生產(chǎn)外消旋體乳酸，且其原料氫氰酸的劇毒性大大限制了生產(chǎn)和發(fā)展。丙酸氯化水解法是以丙酸為原料，經(jīng)氯化生成一氯丙酸，用氫氧化鈉將氯取代即得粗乳酸，將粗乳酸酯化、精餾，再通過(guò)水解，即得精乳酸。而

38、丙烯氧化法是在15~20℃將丙烯與液體N204反應(yīng)，得到1一硝基一2一羥基丙烷，然后用鹽酸或硫酸水解。</p><p>　　通過(guò)生物質(zhì)化學(xué)降解的方法也可以得到乳酸。因?yàn)樘穷愒谒岷蛪A催化條件下可以發(fā)生降解，研究表明將纖維素和氫氧化鈣等無(wú)機(jī)堿或銨類有機(jī)堿共混于水中，在250℃、5～25 MPa的條件下可使纖維素迅速降解為乳酸。在300℃、25MPa的亞臨界水環(huán)境中以蔗糖為原料加入少量如Co、Cu等金屬離子后，乳酸收率

39、可達(dá)到42％。生物質(zhì)化學(xué)降解的研究是生物質(zhì)資源利用的重要途徑，而乳酸作為降解的產(chǎn)物之一具有很大的研究前景。生物質(zhì)化學(xué)降解過(guò)程的復(fù)雜性是其發(fā)展主要障礙之一，詳細(xì)的降解機(jī)理探索和合適的催化劑選擇是生物質(zhì)降解方法未來(lái)的重要研究方向。</p><p>　　除以上方法外，還曾有乙酸乙烯酯羰基化法、乙醛一氧化碳合成法等化學(xué)合成技術(shù)出現(xiàn)，除乙醛氫氰酸法外，其他的化學(xué)合成技術(shù)或因成本問(wèn)題，或僅僅在理論探索，并未實(shí)現(xiàn)實(shí)際的規(guī)?；?/p>

40、產(chǎn)。</p><p>　　1.2.3 乳酸生產(chǎn)新技術(shù)</p><p>　　由于化學(xué)合成法的種種缺點(diǎn)，所以現(xiàn)在在乳酸合成新工藝的研究上還是以發(fā)酵法研究的比較多，基于傳統(tǒng)發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程存在菌種的發(fā)酵條件嚴(yán)格、效率低、成本高、分離難、工藝步驟多等缺點(diǎn)，人們?cè)诤Y選更優(yōu)的菌種和改進(jìn)乳酸發(fā)酵工藝方面做了相當(dāng)?shù)墓ぷ?；同時(shí)，針對(duì)傳統(tǒng)工藝所存在的一些主要問(wèn)題，近年出現(xiàn)了許多發(fā)酵新工藝，主要有：固定化微生物法、

41、電滲析連續(xù)發(fā)酵法、萃取發(fā)酵法、膜法發(fā)酵法、吸附發(fā)酵法、同時(shí)糖化發(fā)酵工藝。</p><p>　　表1—2 發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸新技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)比較</p><p>　　發(fā)酵法的各種技術(shù)各具特點(diǎn)，近年來(lái)，不少研究者嘗試多種技術(shù)耦合以實(shí)現(xiàn)取長(zhǎng)補(bǔ)短也取得了一些有益的進(jìn)展?？梢灶A(yù)見(jiàn)，多種技術(shù)的耦合、簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程將是發(fā)酵法乳酸生產(chǎn)技術(shù)研究的重要方向。</p><p>

42、　　1.2.4 乳酸的提取和精制技術(shù)</p><p>　　乳酸的提取精制是將粗產(chǎn)品制取成品乳酸的重要步驟，在傳統(tǒng)乳酸發(fā)酵法生產(chǎn)工藝中，提取精制過(guò)程耗費(fèi)的費(fèi)用為整個(gè)乳酸生產(chǎn)成本的一半以上。傳統(tǒng)乳酸生產(chǎn)采用鈣鹽法提取乳酸，一般通過(guò)在發(fā)酵過(guò)程中加入鈣中和劑生成含乳酸鈣的發(fā)酵液，經(jīng)過(guò)反復(fù)結(jié)晶、洗晶后加入硫酸酸解提取乳酸，并通過(guò)反復(fù)的吸附脫色等步驟精制得到產(chǎn)品。乳酸提取的新工藝技術(shù)有：乳酸鋅結(jié)晶工藝，采用此工藝，粗制品收率

43、可由70%提高到80%以上，總體收率由40%~50%提高到60%~65%，溶劑萃取法提取乳酸，它具有操作簡(jiǎn)便，對(duì)設(shè)備腐蝕性小，可連續(xù)自動(dòng)化操作等優(yōu)點(diǎn)，離子交換法提取乳酸，該工藝簡(jiǎn)單，乳酸回收率高，產(chǎn)品質(zhì)量高，電滲析法提取乳酸等。</p><p><b>　　2 生產(chǎn)工藝</b></p><p>　　乳酸生產(chǎn)工藝流程為：原料（輔料）—→調(diào)漿—→液化—→發(fā)酵罐—→預(yù)熱罐

44、—→板框過(guò)濾—→沉降罐—→板框過(guò)濾—→濃縮—→酸解—→板框過(guò)濾—→濃縮—→脫色—→離子交換—→脫色—→濃縮—→成品</p><p><b>　　2.1 發(fā)酵工藝</b></p><p>　　2.1.1 發(fā)酵工藝流程及特點(diǎn)</p><p>　　2.1.1.1 工藝流程：</p><p>　　原料（大米和麩皮）—→調(diào)漿—→

45、蒸煮糊化—→定溶—→糖化發(fā)酵（同時(shí)進(jìn)行）</p><p>　　2.1.1.2 特點(diǎn)：</p><p>　　采用大米為原料，將糖化酶與乳酸菌同時(shí)接入糊化醪中，糖化與發(fā)酵是同時(shí)進(jìn)行的，其優(yōu)點(diǎn)是不需要提取淀粉或者先行加糖，減少設(shè)備投資。由于乳酸發(fā)酵溫度（50℃）接近糖化酶最適合作用溫度（55-60℃），適合二者同時(shí)進(jìn)行。根據(jù)工業(yè)經(jīng)驗(yàn)該工藝雜菌污染極少，這是因?yàn)槿樗嵊幸欢ǖ臍⒕δ?，即使發(fā)酵容器

46、敞開(kāi)，也不必?fù)?dān)心雜菌污染。</p><p>　　2.1.2 發(fā)酵工藝條件 </p><p>　　2.1.2.1 原料：</p><p>　　以大米為主要原料（大米粒徑<0.25），麩皮為輔助原料；大米：麩皮=4：1；加水比例為1：4，按淀粉計(jì)加入5～10u/g耐高溫淀粉酶。</p><p>　　2.1.2.2 菌種：采用德氏乳桿菌（La

47、ctobacillus delbrueckii）為菌種。</p><p>　?。?）分類：屬真菌目，乳桿菌科，乳桿菌屬，細(xì)胞呈桿狀，大小2.0-9.0×0.5～0.8um。單個(gè)或短鏈，，革蘭氏陽(yáng)性，不運(yùn)動(dòng)。能利用麥芽糖，蔗糖，葡萄糖，果糖，半乳糖、糊精等，發(fā)酵產(chǎn)生D-乳酸，少數(shù)菌種產(chǎn)生DL-乳酸，在不加中和劑的情況下，最高生成乳酸濃度可達(dá)16g/L，最適合生長(zhǎng)溫度為45℃，在50℃時(shí)仍能旺盛生長(zhǎng)、產(chǎn)酸，

48、最高能耐55℃。在瓊脂平板培養(yǎng)基上菌落扁平，呈鋸齒形；明膠平板培養(yǎng)基上菌落呈灰色，環(huán)狀；在瓊脂斜面培養(yǎng)基上呈半透明、灰色條紋。</p><p>　　（2）菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)：乳酸發(fā)酵生產(chǎn)必須采用純種培養(yǎng)，并且接種量相當(dāng)大，一般為5%～10%，因此生產(chǎn)中需要采用菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)操作，其步驟如下：</p><p>　　試管原種—→10mL試管—→200mL三角瓶—→1-3L三角瓶—→200-300L

49、種子罐—→2000-3000L種子罐。因德氏乳桿菌為厭氧或者兼性好氧菌，應(yīng)采用斜面凍結(jié)保存或冷凍干燥保存，使用時(shí)先進(jìn)行活化，將保存的原種轉(zhuǎn)接到10ml 5°Bx麥芽汁的試管中，然后在45°C下培養(yǎng)24h，可適當(dāng)轉(zhuǎn)接多次，再經(jīng)過(guò)一級(jí)種子活化，二級(jí)種子活化，最后即可使用。</p><p>　?。?）德式乳桿菌接種物成熟指標(biāo)：醪液中積累乳酸5.7g/L，細(xì)胞密度7×1010～8×

50、1010個(gè)/mL，細(xì)胞大小為（7～8）um×（0.5～0.8）um，鏡檢可見(jiàn)到2～4個(gè)細(xì)胞排列成鏈，細(xì)胞原生質(zhì)均勻，無(wú)大異染顆粒。不得檢出形狀和大小與德式乳桿菌有明顯差別的雜菌。</p><p>　?。?）種子罐培養(yǎng)：接種量：10%；含酶4.0；酸度0.6-0.7；周期30-40小時(shí)。種子培養(yǎng)基與發(fā)酵培養(yǎng)基皆不必滅菌，接入到三角瓶中培養(yǎng)，開(kāi)動(dòng)攪拌，在50℃左右培養(yǎng)30-40小時(shí)。</p>

51、<p>　?。?）大罐發(fā)酵條件：a-淀粉酶用量：100單位/天，敞口發(fā)酵；周期：約為70小時(shí)；發(fā)酵結(jié)束指標(biāo)：乳酸鈣含量：8.5%左右；pH5.5-6.0，殘?zhí)堑陀?.1g/dL。</p><p>　　2.1.3 發(fā)酵工藝操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)</p><p>　　2.1.3.1 原料處理</p><p>　　大米需要粉碎（粒徑<0.25mm）。</

52、p><p>　　2.1.3.2 調(diào)漿池</p><p>　　將大米：麩皮=4：1進(jìn)行投料，開(kāi)動(dòng)攪拌，加水比為1：4。</p><p>　　2.1.3.3糊化鍋</p><p>　　調(diào)漿池中攪拌均勻后進(jìn)入糊化鍋，通蒸汽，蒸汽壓為1.5kg/cm2維持鍋的壓力為100Pa（表壓），約20-30min即糊化醪要求；糊化結(jié)束后，降下鍋的壓力，放出多余的蒸

53、汽，夾套中通冷卻水，使糊化醪降至60℃以下，放到發(fā)酵罐中。</p><p>　　2.1.3.4種子罐</p><p>　　（1） 配料：種子培養(yǎng)基與發(fā)酵培養(yǎng)基相同，皆不必滅菌，接種量10%，將種子培養(yǎng)基投入種子罐中，開(kāi)動(dòng)攪拌，在50℃左右培養(yǎng)24小時(shí)。</p><p>　　（2） 放罐：調(diào)pH4.0左右，產(chǎn)酸0.6-0.7，鏡檢合格，菌絲生長(zhǎng)良好，接入蒸煮罐內(nèi)，進(jìn)入

54、擴(kuò)大培養(yǎng)，因發(fā)酵罐體積過(guò)大，濃度不易控制。</p><p>　　2.1.3.5 發(fā)酵罐</p><p>　?。?）配料：發(fā)酵罐中先放一定量的冷水，可利用糊化罐進(jìn)冷卻水，水溫50-55℃，放入原料，加水定容，發(fā)酵培養(yǎng)基濃度約100g/L，往罐中通入壓縮空氣，使料液翻勻，加乳酸調(diào)至pH4.8-5.0，溫度50-52℃時(shí)加糖化酶，每克大米120單位，接種量10%翻勻，進(jìn)行發(fā)酵。</p>

55、;<p>　?。?）發(fā)酵控制：乳酸菌不能耐高酸度，發(fā)酵過(guò)程中pH≥4，發(fā)酵開(kāi)始后約6小時(shí)，開(kāi)始加CaCO3進(jìn)行中和。CaCO3天家總量為大米總量的3/4，考慮發(fā)酵罐填充系數(shù)等因數(shù)，CaCO3分批添加，每次加入總量的1/6，每8小時(shí)加一次，分6次加完。每加一次都要通過(guò)壓縮空氣攪拌，發(fā)酵過(guò)程維持料溫度50±1℃，每隔2小時(shí)測(cè)試一次。</p><p>　?。?）發(fā)酵后期管理：當(dāng)測(cè)試殘?zhí)墙抵?g/

56、L以下時(shí)，表明發(fā)酵結(jié)束，總發(fā)酵時(shí)間約70小時(shí)，往罐中添加石灰以中和過(guò)量乳酸，使料液pH升至11～12，再加堿時(shí)要通氣翻拌均勻，待石灰溶解后停止通氣，使菌體雜質(zhì)沉淀下來(lái)，用泵抽出液相，送入板框過(guò)濾機(jī)，沉渣濾出，用少量沖洗發(fā)酵罐，沉渣與洗滌水一般置于另一容器中沉淀。這種上清夜與上述濾液一并集中在處理池中升溫至85℃，加入1～2g/L MgCl2溶液及適量的石灰乳，用壓縮空氣攪拌，此時(shí)可見(jiàn)大量絮狀物出現(xiàn)，澄清后進(jìn)行提取工序。</p>

57、;<p>　?。?）放罐：發(fā)酵結(jié)束時(shí)，乳酸鈣含量8.5%左右，pH5.5-6.0殘?zhí)堑陀?g/L，可放罐，先將罐溫升到70℃，壓入貯罐或板框，壓完后關(guān)閉進(jìn)空氣閥，排出罐口空氣，打開(kāi)人孔蓋，用水洗罐，再蓋上人孔蓋，排出洗水。</p><p>　?。?）發(fā)酵液處理應(yīng)注意問(wèn)題：乳酸發(fā)酵通常在過(guò)剩的CaCO3存在的情況下進(jìn)行，生成5個(gè)水的水合型乳酸鈣，由于雜質(zhì)存在，發(fā)酵近結(jié)束時(shí)，發(fā)酵醪有一種粘性。在初糖濃度

58、較高時(shí)，如不注意就會(huì)有五水乳酸鈣針狀晶體析出，晶體空隙也含水分，從而使整個(gè)發(fā)酵醪固體化，給后面操作帶來(lái)麻煩。因此在乳酸菌活動(dòng)減弱，料液濃度開(kāi)始下降時(shí)要及時(shí)升溫至90-100℃，并同時(shí)加入石灰乳調(diào)pH至9.5-10。攪勻后靜置4-6小時(shí)，使菌體懸浮物下沉，為避免乳酸鈣結(jié)晶析出，澄清過(guò)程保溫55℃，將上清液放出，沉淀單獨(dú)處理。</p><p>　　2.2 提取精制工藝</p><p>　　2

59、.2.1 提取工藝流程及特點(diǎn)</p><p>　　2.2.1.1工藝流程：</p><p>　　發(fā)酵液—→預(yù)熱罐—→壓料罐—→板框過(guò)濾—→沉降罐—→板框過(guò)濾—→濃縮—→酸解—→板框過(guò)濾—→濃縮—→脫色—→離子交換—→脫色—→濃縮—→成品</p><p>　　2.2.1.2特點(diǎn)：</p><p>　　發(fā)酵結(jié)束后，升溫至80℃以上，加石灰調(diào)節(jié)pH

60、至10左右，放入沉降罐使菌體雜質(zhì)沉淀下來(lái)，過(guò)濾后進(jìn)行雙效蒸發(fā)，再在酸解罐中的硫酸中酸解。過(guò)濾除石灰渣，這時(shí)酸濃度達(dá)到7-8°Be蒸發(fā)濃縮至11°Be后，進(jìn)行第一次脫色，經(jīng)板框過(guò)濾后，先通過(guò)732陽(yáng)離子交換柱。再通過(guò)701陰離子交換柱，除去所含雜質(zhì)離子，再次蒸發(fā)濃縮，同時(shí)加活性炭脫色處理，經(jīng)過(guò)濾后得乳酸清夜，放入計(jì)量罐，桶裝成品。</p><p>　　2.2.2 提取工藝條件</p>

61、<p>　　2.2.2.1預(yù)熱沉淀流程</p><p>　　預(yù)熱、沉降罐不能超過(guò)其容積的80%，預(yù)熱罐液pH10.0，煮沸5min，沉降罐料溫調(diào)至pH=12以上，溫度達(dá)85-90℃。MgCl2加量不超過(guò)2%。</p><p>　　2.2.2.2第一次板框過(guò)濾</p><p>　　壓料罐進(jìn)料不得超過(guò)其容積的80%，壓力不超過(guò)40atm，濾渣含鈣量不得超過(guò)

62、2%。</p><p>　　2.2.2.3雙效蒸發(fā)工藝</p><p>　　雙效蒸汽壓不超過(guò)0.4atm。真空度不得超過(guò)0.8atm，放料濃度不得低于20%，草酸鈣終點(diǎn)pH為2.0～2.2對(duì) Ca2+ 和 進(jìn)行定性控制草酸鈣板框?yàn)V渣含酸不得超過(guò)2%。粉末活性炭加量根據(jù)料液顏色控制5-10%，脫色1-2小時(shí)，以3.5%的草酸氨及5%的BaCl2檢測(cè)酸解液，兩者均清亮或均渾濁，則知酸解

63、完畢。</p><p>　　2.2.2.4濃縮工藝</p><p>　　蒸汽壓力不超做0.4atm，真空度控制在0.4-0.6atm。溫度控制在70℃條件下蒸發(fā)，脫色罐進(jìn)料不得超過(guò)其真空容積的72%。脫色時(shí)間不低于24小時(shí)，成品脫色活性炭加量不得超過(guò)1%。</p><p>　　2.2.3 提取工藝操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)</p><p><b

64、>　　2.2.3.1預(yù)熱</b></p><p>　　發(fā)酵液放罐后，泵入預(yù)熱罐進(jìn)行加熱（以50℃至80℃以上）攪拌，加石灰調(diào)pH值至10，以防止五水乳酸鈣針狀晶體析出，同時(shí)防止整個(gè)發(fā)酵醪固體化，給后續(xù)操作帶來(lái)麻煩。</p><p>　　2.2.3.2壓料罐（KZ2號(hào)-046號(hào)）</p><p>　　設(shè)計(jì)壓力0.3MPa，公稱容積2.78m3，設(shè)計(jì)溫

65、度140℃，外形尺寸1780×2700， 總重量1.02889T，工作介質(zhì)為空氣。</p><p>　　配套設(shè)備：飛燕牌空氣壓縮機(jī)。</p><p>　　型號(hào)：3W-0.9/FC</p><p>　　型式：?jiǎn)渭?jí)風(fēng)冷移動(dòng)式</p><p>　　排氣量：0.9m3/min</p><p>　　軸功率：6.66k

66、w</p><p>　　額定壓力：2.7MPa</p><p>　　轉(zhuǎn)速：1200r/min</p><p>　　外形尺寸：1545×510×92</p><p><b>　　總重量：239kg</b></p><p>　　預(yù)熱液由空氣壓縮機(jī)從壓料罐壓入第一次板框進(jìn)行過(guò)濾。&l

67、t;/p><p>　　2.2.3.3 第一次板框過(guò)濾：</p><p>　　壓縮機(jī)先通入熱水或蒸汽預(yù)熱至70-80℃。否則熱料遇冷板框會(huì)析出乳酸鈣晶體而造成損失，也給過(guò)濾造成困難。鋪好濾布，壓緊板框，過(guò)熱的料液先自流，形成一層濾層后再慢慢加物料，帶濾液析出量逐漸減少，不能再進(jìn)料。通熱水沖洗濾渣。濾液會(huì)集在清夜罐中，趁熱送到沉降罐中澄清，操作前特別襖注意：檢查板框與濾布有無(wú)破損漏夜，否則易導(dǎo)致走

68、料或逃液事故。</p><p>　　2.2.3.4 沉降</p><p>　　調(diào)pH=12以上加熱至90℃，并加2%MgCl2，使菌體及雜質(zhì)沉淀下來(lái)。</p><p>　　2.2.3.5第二次板框</p><p>　　操作同第3布，此次過(guò)濾除去蛋白質(zhì)、氨基酸等雜質(zhì)，可大大降低雜質(zhì)含量。</p><p><b>

69、;　　2.2.3.6雙效</b></p><p>　　經(jīng)雙效蒸發(fā)后，乳酸鈣濃度可達(dá)26%，注意進(jìn)料前，應(yīng)檢查各閥門是否關(guān)閉，以保證正常操作。</p><p>　　2.2.3.7 酸解</p><p>　　酸解時(shí)要控制溫度不高于70℃，即防止碳化，有防止對(duì)色度影響，在酸解鍋內(nèi)加入稀硫酸溶液并開(kāi)始攪拌，并且保證溫度T≤70℃，以每分鐘1-3L速度加入30&#

70、176;Be硫酸，達(dá)到終點(diǎn)后，乳酸濃度達(dá)到40%時(shí)穩(wěn)定下來(lái)，用玻璃棒蘸取酸解液定性檢測(cè)，（草酸pH=2.0～2.2）操作時(shí)硫酸過(guò)量0.5%，酸解完畢后料液進(jìn)入第三次板框過(guò)濾（同第一次、第二次板框過(guò)濾）。</p><p>　　2.2.3.8 濃縮</p><p>　?。?）工藝條件：采用真空濃縮，循環(huán)加熱，真空度控制在0.4-0.6atm，料溫70℃左右，蒸汽壓控制在0.4atm以下。<

71、;/p><p>　?。?）工藝操作：在濃縮前檢查蒸發(fā)器的出料閥及其他出汽閥門是否關(guān)閉好，然后打開(kāi)真空系統(tǒng)，使蒸汽發(fā)生器內(nèi)達(dá)到一定的真空度后，打開(kāi)進(jìn)料閥吸入原料。當(dāng)從視鏡中可見(jiàn)液面時(shí)，打開(kāi)蒸汽加熱，加熱時(shí)注意真空度的變化。濃縮后期首先可測(cè)濃縮液密度，當(dāng)密度至1.18kg/cm3（濃度達(dá)到45%）表示濃縮結(jié)束，停止加熱，再關(guān)真空系統(tǒng)。</p><p>　　（3）產(chǎn)品純度：乳酸鈣酸解后經(jīng)過(guò)濾除石膏渣

72、，其濃度達(dá)到110g/kg，如制成工業(yè)級(jí)乳酸，需濃縮至500-600g/kg；要制成藥典級(jí)乳酸需達(dá)850g/kg，第一次濃縮在較低真空度下進(jìn)行，可得35%乳酸；第二次濃縮則是在第一次濃縮后，再進(jìn)行第二次脫色（活性炭用量1%為宜）。色度濃縮是因?yàn)殡s質(zhì)提高后發(fā)生了反映，產(chǎn)生有色物質(zhì)，使色度增加，需活性炭脫色。脫色溫度不超過(guò)50℃，否則對(duì)色度有影響，活性炭用量不得過(guò)多，否則多加后的脫色效果并未有顯著提高，反映會(huì)造成產(chǎn)品損失，然后半小時(shí)提高真空

73、度30-40kPa(225-300mmHg)使其濃度提高到80%，得到成品。</p><p><b>　　（4）注意事項(xiàng)</b></p><p>　　A．在濃縮過(guò)程中往往會(huì)有大量泡沫上浮，造成逃料，此時(shí)需打開(kāi)閥門、降低真空度以求穩(wěn)定；</p><p>　　B．沸騰后，若真空度顯著下降，說(shuō)明加熱蒸汽升得過(guò)大或冷卻量不夠，應(yīng)調(diào)整；</p>

74、;<p>　　C．濃縮時(shí)物料不應(yīng)該低于加熱器的石墨部分，避免蒸發(fā)器內(nèi)液料“干結(jié)”；</p><p>　　D．濃縮結(jié)束后要清洗管道及濃縮罐。</p><p>　　2.2.3.9 乳酸純化</p><p>　?。?）離子交換法：乳酸溶液只存在少量無(wú)機(jī)雜質(zhì)或少數(shù)離子時(shí)可不經(jīng)過(guò)結(jié)晶純化工藝。離子交換法是使溶液通過(guò)732型陽(yáng)離子交換柱，再流經(jīng)701型陰離子交換柱

75、。以除去無(wú)機(jī)物質(zhì)、部分有色物質(zhì)，含氮物質(zhì)和金屬離子等。交換柱可以再生而重復(fù)使用。</p><p>　　（2）操作方法：將料液引入已裝有732型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的交換柱內(nèi)，然后再流經(jīng)701型陰離子交換柱。離子交換時(shí)要注意：經(jīng)常檢測(cè)流出液的質(zhì)量，不得含有Ca2+和Fe3+。</p><p><b>　?。?）檢查方法：</b></p><p>　　A

76、．取2mL流出液，滴加95%的酒精2mL，如產(chǎn)生渾濁表明流出液中含有Ca2+；</p><p>　　B．取2mL流出液，滴加1滴0.5%的黃血鹽溶液，若變成藍(lán)色就停止離子交換。</p><p>　?。?）離子交換工藝流程</p><p>　　A．發(fā)酵液—→稀釋并調(diào)pH4～5備用—→灌注—→732型陽(yáng)離子交換柱—→水洗—→60℃3N NaOH溶液洗脫（8小時(shí)）—→70

77、1型陰離子交換柱—→水洗—→60℃3份NaOH溶液洗脫—→高純度</p><p>　　B．樹(shù)脂處理：離子交換柱—→水洗（正反洗）—→3N HCL再生—→水洗</p><p><b>　?。?）注意事項(xiàng)：</b></p><p>　　A．防止柱內(nèi)發(fā)生短路；</p><p>　　B．柱內(nèi)投放樹(shù)脂前，應(yīng)預(yù)放部分水，使樹(shù)脂充滿水

78、，然后通入3N HCL使其轉(zhuǎn)型，然后水洗至pH4.5;</p><p>　　C．水洗時(shí)正反兩面進(jìn)行，并注意料液是否符合要求。</p><p>　　3 工藝計(jì)算及設(shè)備選型</p><p><b>　　工藝計(jì)算主要內(nèi)容：</b></p><p><b>　　1.物料衡算：</b></p>

79、<p>　?。?）原料消耗計(jì)算：主要原料為大米和麩皮。其他原料有液化酶、糖化酶、CaCO3、活性炭、 硫酸等。</p><p>　?。?）成品、發(fā)酵醪等。 </p><p><b>　　2.能量平衡計(jì)算：</b></p><p>　　蒸汽用量、冷卻水用量等。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)條件：&

80、lt;/b></p><p>　?。?） 生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)乳酸量為3200噸，純度為80%</p><p>　?。?） 原料：大米含量按10%計(jì)；</p><p>　?。?）大米中淀粉含量以70%計(jì)；</p><p>　?。?）淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖的轉(zhuǎn)化率為111%；</p><p>　?。?）發(fā)酵轉(zhuǎn)化率以93%；&l

81、t;/p><p>　?。?）發(fā)酵周期：72小時(shí)；</p><p>　?。?）年生產(chǎn)天數(shù)：300天；</p><p>　?。?）糊化溫度：90℃；</p><p>　?。?）提取總收率：75%；提取各步收率：第一次板框過(guò)濾收率：90%；第二次板框過(guò)濾收率：92%；濃縮收率：90%</p><p>　?。?0）精制總收率：80

82、%；精制各步收率：酸解收率92%；離子交換收率：90%；濃縮收率：96%。</p><p><b>　　3.1 發(fā)酵工段</b></p><p>　　3.1.1 生產(chǎn)平衡計(jì)算</p><p>　　3.1.1.1 原料大米及麩皮用量</p><p><b>　?。?）大米用量：</b></p&

83、gt;<p>　　G大米=純?nèi)樗峥偭?(各步轉(zhuǎn)化率×各步總收率）</p><p>　　=（3200 ×80%）÷（80%×75%×85%×111%×75% ）</p><p>　　=6.03×103噸/年</p><p>　?。?）因?yàn)榇竺祝蝴熎?4：1；</p>

84、;<p>　　所以麩皮的用量：G麩皮=6.03×103÷4≈1508噸/年</p><p>　　3.1.1.2液化酶及糖化酶的用量</p><p>　?。?）以1g大米需要10個(gè)活力單位的液化酶投入2000活力單位1g的液化酶，則每天液化酶用量：</p><p>　　G液化酶=（6.03× 103×106

85、5; 10×70%）÷（300× 2000×1000）=70.35kg/天</p><p>　　（2）以1g大米需100活力單位的糖化酶，則每天糖化酶量為：</p><p>　　G糖化酶=（6.03× 103×106× 100×70%）÷（300× 2000×1000）=703.5

86、kg/天</p><p>　　3.1.2 設(shè)備平衡計(jì)算及選型</p><p>　　3.1.2.1 發(fā)酵罐容積及罐數(shù)</p><p><b>　?。?）單罐容積</b></p><p>　　發(fā)酵罐單只容積V發(fā)取為60m3，（裝液系數(shù)為75%）</p><p><b>　?。?）發(fā)酵罐數(shù)目&

87、lt;/b></p><p>　　A．單罐單批生產(chǎn)100%乳酸的量</p><p>　　V=V發(fā)裝液系數(shù)×糖濃度×轉(zhuǎn)化率×總收率（1-染菌率） </p><p>　　=60×75%×(10%×70%×111%)×93%×(75%×80%)×(1-0)&

88、lt;/p><p>　　=1.95噸 </p><p>　?。ㄗⅲ河捎谌揪目赡苄院苄】梢院雎裕虼巳揪嗜?）</p><p>　　B．每年生產(chǎn)100%乳酸的量</p><p>　　年產(chǎn)80%的乳酸為3200噸，則純?nèi)樗崃繛椋?200×80%=2560噸</p><p><b>　　C．所需發(fā)

89、酵罐數(shù)</b></p><p>　　N發(fā)=年產(chǎn)純?nèi)樗崃?#247;（年工作日×單罐單批生產(chǎn)純?nèi)樗崃?#215;24÷發(fā)酵周期 ）</p><p>　　=2560÷（300×1.95×24÷72） =13.13≈14個(gè)</p><p>　?。?）富裕系數(shù)=（14-13.1）÷13.1&#

90、215;100%=6.9%</p><p>　　即：取14個(gè)容積為60m3發(fā)酵罐</p><p>　　3.1.2.2 調(diào)漿罐容積及罐數(shù)</p><p><b>　?。?）單罐容積 </b></p><p>　　調(diào)漿罐單只容積V調(diào)取為6m3（裝液系數(shù)為75%）</p><p>　?。?）調(diào)漿罐數(shù)量

91、 </p><p>　　N調(diào)=（14÷3）×V×發(fā)酵罐裝液系數(shù)÷調(diào)漿罐裝液系數(shù)÷V罐÷8</p><p>　　=（14÷3）×60×75%÷75%÷6÷8</p><p><b>　　=5.83≈6個(gè)</b></p&g

92、t;<p>　?。?）富裕系數(shù)=（6-5.8） ÷5.8×100%＝3.4%</p><p>　　即：取6個(gè)容積為6m3的調(diào)漿罐</p><p>　　3.1.2.3 種子罐容積及罐數(shù)</p><p>　?。?）單批種子液用量（按發(fā)酵液量的10%接種）</p><p>　　V單=(14÷3)×

93、;60×75%×10%＝ 21m3</p><p><b>　?。?）總?cè)莘e</b></p><p>　　V總=單批種子液用量 ÷種子罐裝液系數(shù)</p><p><b>　　=21 ÷75%</b></p><p><b>　　=28m3</b

94、></p><p><b>　?。?）單罐容積</b></p><p>　　種子罐單只容積V種取為6m3（裝液系數(shù)為75%）</p><p>　?。?）數(shù)量（種子培養(yǎng)周期為30小時(shí)）</p><p>　　N種=種子液用量 ÷（種子罐單罐容積×裝液系數(shù)×24 ÷培養(yǎng)周期）&l

95、t;/p><p>　　=28×75% ÷（10×75%×24 ÷30） </p><p><b>　　=3.5≈4個(gè)</b></p><p>　　（5）富裕系數(shù)=（4-3.5）÷3.5×100%=14.3%</p><p>　　即：取4個(gè)容積為10m3的種

96、子罐</p><p>　　3.1.2.4 發(fā)酵儲(chǔ)罐容積及數(shù)目</p><p>　?。?）總?cè)莘e：貯罐容積應(yīng)滿足每天全罐發(fā)酵液裝滿。（貯罐裝填系數(shù)為80%）</p><p>　　故儲(chǔ)罐總?cè)莘e為：V總=（14÷3）×60×75%×80% =262.5m3</p><p><b>　　（2）單罐容積

97、</b></p><p>　　發(fā)酵儲(chǔ)罐單只容積V儲(chǔ)取為60m3（裝液系數(shù)為75%）</p><p><b>　?。?）數(shù)目</b></p><p><b>　　N儲(chǔ)=V總÷V儲(chǔ)</b></p><p>　　=262.5÷60=4.36≈5</p><

98、;p>　?。?）富裕系數(shù)=（5-4.36）÷4.36×100%=14.7</p><p>　　即：取5個(gè)容積為60m3的發(fā)酵儲(chǔ)罐</p><p><b>　　3.2 提取工段</b></p><p>　　3.2.1生產(chǎn)平衡計(jì)算</p><p>　　3.2.1.1 因發(fā)酵周期為3天，故每天應(yīng)處理

99、的發(fā)酵液的量為：</p><p>　　V處=（14÷3）×60×75% =210噸/天</p><p>　　3.2.1.2 CaCO3用量</p><p>　　理論上每天產(chǎn)80%乳酸量為：</p><p>　　M理論=3200÷300≈10.67噸/天，</p><p>　　由于

100、提取、精制階段乳酸會(huì)有損失，故實(shí)際每天生應(yīng)產(chǎn)乳酸量共計(jì)為：</p><p>　　M實(shí)際=（10.67× 80%）÷（80%× 75%）≈14.22噸/天。</p><p>　　又因?yàn)樵谑褂肅aCO3中和乳酸時(shí)，中和2分子的乳酸需要1分子CaCO3。</p><p>　　則每天所需CaCO3量為</p><p>　

101、　MCa=（14.22× 100）÷（90×2）≈7.91噸/天</p><p>　　3.2.1.3 硫酸的用量</p><p>　　使用硫酸酸解時(shí)，2分子乳酸消耗1分子硫酸</p><p><b>　　則每天所需硫酸量為</b></p><p>　　MS=（14.22× 98&#

102、215;75%）÷（90× 2）≈5.81噸/天</p><p>　　注：CaCO3分子量為：100，乳酸分子量為：90，硫酸分子量為：98</p><p>　　3.2.1.4 活性炭用量（按每天乳酸理論產(chǎn)量的25%計(jì)）</p><p>　　則活性炭用量為：M活=10.67×25%≈2.67噸/天</p><p>

103、;　　3.2.2 設(shè)備平衡計(jì)算及選型</p><p>　　3.2.2.1 預(yù)熱罐容積及罐數(shù)</p><p>　　每天處理1罐發(fā)酵液，則處理量為V=60×75%=45m3）</p><p><b>　?。?）單罐容積</b></p><p>　　預(yù)熱罐單只容積V預(yù)取為12m3（裝液系數(shù)為80%）</p>

104、;<p><b>　?。?）數(shù)量</b></p><p>　　N=（14÷3）×60×75%÷ (12×80%)×3÷24=2.73≈3（個(gè)）</p><p>　　（3）富裕系數(shù)=（3-2.73）÷2.73×100%=9.9%</p><p>

105、;　　即：取3個(gè)容積為12m3的預(yù)熱罐</p><p>　　3.2.2.2 壓料罐容積及罐數(shù)</p><p><b>　　（1）單罐容積</b></p><p>　　壓料罐單只容積V壓取為15m3（裝液系數(shù)為80%）</p><p><b>　?。?）數(shù)量</b></p><p&

106、gt;<b>　　第一次用于預(yù)熱：</b></p><p>　　N=（14÷3）×60×75%÷（15×80%）÷8=2.2≈3 </p><p>　　第二次用于沉降過(guò)濾：</p><p>　　N=（14÷3） ×60×75%×1.2÷

107、(15×80%)÷8=2.63 ≈3</p><p>　?。?）富裕系數(shù)=（3-2.63）÷2.63×100%=14.1%</p><p>　　即：取3個(gè)容積為15m3的壓料罐</p><p>　　3.2.2.3 第一次板框壓濾</p><p>　　每天處理1罐發(fā)酵液，則處理量V=60×75%

108、=45m3</p><p><b>　?。?）選型：</b></p><p>　　選板框壓濾機(jī)為：BMS10/635-10型；單位面積單位時(shí)間的過(guò)濾能力為：0.056</p><p><b>　?。?）臺(tái)數(shù)</b></p><p>　　每天所需過(guò)濾總面積2×45÷（24×

109、;0.056）÷10=6.69≈6.7m2</p><p>　　N=6.7÷10=0.67≈1（ 臺(tái)）</p><p>　?。?）富裕系數(shù)（1-0.67）÷0.67=49.3%</p><p>　　即：取1臺(tái)型號(hào)為BMS10/635-10的板框壓濾機(jī)</p><p>　　3.2.2.4 沉降罐</p>

110、<p><b>　　單罐容積</b></p><p>　　沉降罐單只容積V沉取為15m3（裝液系數(shù)為80%）</p><p><b>　?。?）數(shù)量</b></p><p>　　N=（14÷3）×60×75%× 1.2÷（15 ×80%）÷

111、8=2.63 ≈3</p><p>　?。?）富裕系數(shù)=（3-2.63）÷2.63×100%=14.1%</p><p>　　3.2.2.5 第二次板框壓濾</p><p><b>　　（1）型號(hào)：</b></p><p><b>　　同第一次板框壓濾機(jī)</b></p>

112、;<p><b>　?。?）臺(tái)數(shù)</b></p><p>　　設(shè)第一次洗水量為發(fā)酵液的1/5，則第一次洗完后液體體積為</p><p>　　V=（14÷3）×60×75%×（1+0.2）=252m3，</p><p>　　則每天過(guò)濾面積為252÷（ 24×0.056）&#

113、247;10=18.75m2</p><p>　　N=18.75÷10=1.86 ≈2（臺(tái)）</p><p>　?。?）富裕系數(shù)=（2-1.86）÷1.86×100%=7.5%</p><p>　　即：取2臺(tái)型號(hào)為BMS10/635-10的板框壓濾機(jī)</p><p>　　3.2.2.6雙效塔（雙效塔裝填系數(shù)取75

114、%）</p><p>　　因發(fā)酵液中乳酸鈣液濃度為8.5%，雙效后乳酸鈣濃度為26%，則出雙效塔的液量為：</p><p>　　V=（14÷3） ×60×75%×8.5%÷26%×3÷24=8.58m3</p><p>　?。?）濃縮罐容積和數(shù)量</p><p>　　濃縮罐

115、單只容積取為：10m3，數(shù)量：1個(gè)</p><p><b>　?。?）雙效塔數(shù)量 </b></p><p>　　N=8.58÷(12×75% )=0.95 ≈1</p><p>　?。?）富裕系數(shù)=（1-0.95）÷0.95×100%=5.3%</p><p>　　3.2.1.7酸

116、解鍋（裝填系數(shù)取75%）</p><p><b>　?。?）總?cè)莘e</b></p><p>　　進(jìn)入酸解鍋的料液量為：（14÷3） ×60×75%×1.22×8.5%÷26%=98.86m3，</p><p>　　則每天的酸解量為：98.86÷75%=131.82m3<

117、/p><p><b>　?。?）單鍋容積</b></p><p>　　酸解鍋單只容積取為：10m3</p><p><b>　　（3）數(shù)量</b></p><p>　　N=131.82÷10×6 ÷24=3.3 ≈4</p><p>　?。?）富裕系

118、數(shù)=（4-3.3）÷3.3×100%=21.2%</p><p>　　即：取4個(gè)容積為10m3的酸解鍋</p><p>　　3.2.2.8第三次板框壓濾機(jī)（型號(hào)同前兩次）</p><p>　?。?）每天需過(guò)濾面積</p><p>　　S=131.82÷（24×0.056 ）×75%÷

119、 10=7.36m3</p><p><b>　　（2）數(shù)目 </b></p><p>　　N=7.36 ÷10=0.74≈1（臺(tái)）</p><p>　　3.3 水平衡及能量平衡計(jì)算</p><p>　　3.3.1 水平衡計(jì)算</p><p>　　3.3.1.1 發(fā)酵用水量</p

120、><p>　　根據(jù)加水比例為：1：4；</p><p>　　原料總量為：M大米+M米糠=6030+1508=7538（噸/年）≈25.13(噸/天）</p><p>　　故：用水量為7538×4=30152（噸/年）≈100.51(噸/天）</p><p>　　3.3.1.2 廢渣洗水量（按每天發(fā)酵液產(chǎn)量的20%計(jì)）</p>

121、<p>　　一次過(guò)濾洗水：（14÷3）×60×75%× 20%=42噸/天</p><p>　　二次過(guò)濾洗水：（14÷3）×60×75%×（1+20%）× 20%=50.4噸/天</p><p>　　三次過(guò)濾洗水：131.82×75%× 20%=19.77噸/天<

122、;/p><p>　　則提取總用水量為三者之和：42+50.4+19.77=112.2噸/天</p><p>　　3.3.2 能量平衡計(jì)算</p><p>　　3.3.2.1蒸汽用量計(jì)算（均采用間接加熱）</p><p>　?。?）加熱罐需蒸汽量</p><p>　　A．每天成熟發(fā)酵液的量：每天投料量為6030÷1

123、0%÷300=201噸/天；在每天投料中，一罐的發(fā)酵液中水的體積可認(rèn)為：（14÷3） ×60×75%=210噸/天；則每天成熟發(fā)酵醪的量：G1=201+210=411噸/天。</p><p>　　B．發(fā)酵成熟醪的比熱</p><p>　　由下式確定：C=4.18×（1.019－0.95×86%） =0.844kJ/kg·

124、K</p><p>　　其中86%為大米絕干物料含量。</p><p><b>　　C．蒸汽用量G1，</b></p><p>　　蒸汽與發(fā)酵之間有以下熱平衡</p><p>　　C×G1×ΔT1=L×G1，</p><p>　　其中：ΔT1—發(fā)酵醪升溫80-50=3