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柠檬酸发酵车间工艺计算书

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江苏××××生物化工有限公司年产六万吨柠檬酸生产线初步设计发酵车间工艺计算书一、计算依据江苏××××公司新建柠檬酸生产线采用发酵法生产柠檬酸，规划年产柠檬酸六万吨。

全年按300天计算,发酵周期72小时,按照三天一罐计算。

主要生产原料为木薯和玉米，初步规划为1000m3发酵罐6台，100 m3种子罐3台，设计生产技术指标为产酸13.5%，提取总收率90%，粮耗1.8T/T成品。

二、原料粉碎工段1.总原料需求：6×104t产量×1.8=1.08×105t每年生产日：300day成品每天产量：60000÷300=200t每天投料量：108000÷300=360t2.原料中品种配比：木薯：玉米=80:20每日投木薯量：360×0.80=288t每日投玉米量：360×0.20=72t3.粉碎工艺要求，按工厂劳动生产力组合和电力负荷粉碎木薯每天粉碎时间为8h，玉米每天粉碎时间为6h木薯粉碎量：288÷8=36t玉米粉碎量：72÷6=12t采用锤片式粉碎机2台：木薯、玉米各一台初步选型：木薯粉碎机玉米粉碎机粉碎后要求：粉料80%以上过40目筛。

4.粉料仓储量木薯粉容重0.5，玉米粉容重0.6，粉仓要求储存24h容量粉碎后木薯粉储仓设计为200 m3二台每仓可以储存木薯粉100t，共储存木薯粉200t粉碎后玉米粉储仓设计为160 m3可以储存玉米粉96t能满足24h生产原料储存。

三、调浆工段1、发酵罐单罐容积1000 m3发酵定容0.9×1000=900 m3发酵液原料浓度：20%，每罐批用料量180t调浆浓度35%，连续调浆调浆总量为：500m3左右2、调浆池容积10 m3左右，配污水泵送料3、配料罐初步设计配料罐容积60 m3，三台总容积180 m3，料液木薯粉浓度30%，每罐木薯粉调浆总量480 m3。

循环使用每罐批,8罐批可以完成。

四、喷射液化工段1、工艺条件木薯粉采用一级液化玉米粉采用一级液化单罐批总液化量600 m3左右单罐液化工作速度60 m3 (18T干物料)/h喷射装置单个工作能力60 m3 /h木薯喷射后维持罐工作温度95℃，设计容量60 m3×2单罐液化维持时间大概45min五、过滤工段木薯液化液采用箱式板框过滤，选用840 m2/台大型板框3台。

每台板框残渣空间为16m3，3台共可贮残渣48m3。

每天按300t木薯粗纤维16%，则共有干渣重48t，板框容积符合要求。

玉米液化液不过滤，混合进罐。

六、液化糖贮罐工艺要求：可以满足每日二个罐批贮存，料温不低于70℃。

设计450m3液化糖贮罐三只，总容量1350m3，液化糖贮罐保温和加热装置。

七、连消工段建议采用连续灭菌工艺1.大罐木薯液化糖体积830 m3/罐批，要求三小时内灭菌完成，每小时灭菌277 m3采用料带汽喷射装置进料采用离心式料泵灭菌温度100℃后维持罐30 m3容积维持时间60×30/277=6.5min能达到灭菌要求2.木薯液化糖连消后喷淋冷却至50℃，进大罐。

喷淋冷却采用Φ65口径管道，多管并联喷淋Φ65管20根，总截面积(0.065/2)2×π×20=0.0663㎡流速：0.0769 m3÷0.0663=1.16m/s冷却面积设定为500㎡Φ65管道每m面积0.065×π=0.214㎡管道总量：2450m，取2400m分为10组同时进料并联冷却进料温度100℃，出料温度50℃冷却总热量：277 m3/h=4.6m3/min4.6×1000×50kcal=230000kcal冷却负荷：230000÷500=460kcal/㎡.min八、发酵工段1.种子罐容积100 m3装罐系数70%，装料容量70 m3种子罐培养时间18h种子罐进料灭菌冷却时间8h辅助工作时间2h种子罐工作周期28h三台种子罐2.发酵罐容积1000 m3装料系数0.9，单罐装料容量900 m3平均产酸13.5%，单罐总酸900×13.5%=121.5t每罐发酵周期60h发酵前后辅助时间12h单罐工作周期72h每天二罐，总放罐体积1800 m33.发酵液过滤①．初滤：采用200㎡箱式板框过滤共三台助滤层，100㎡厢式过滤器二台②．复滤：采用CaSO4③．助滤剂调浆池④．清液贮罐400 m3一台九、空气系统1.空气压缩机发酵用气比为：1:0.2发酵罐总容积：1000 m3×6+100 m3×3=6300 m3用气系统：0.8用气总量：6300×0.2×0.8=1008 m3装置三台380m3/分，一台190 m3/分，空气压缩机总输出量1330 m3/min机器运转系数0.83，可以保证保养检修时间空压机选型建议出口压力不小3kg/cm22.空气前贮罐设置30 m3空气贮罐三台15 m3一台并联，平衡系统减少压力波动3.空气热交换器(预冷却器)利用冷却去水后的空气和热空气进行热交换，既冷却了热空气，又加热了处理后空气，减低空气温度，而且能节省能源。

配制一台500㎡高效热交换器(卧式)4.空气冷凝器配制一台500㎡卧式高效热交换器，以水为冷却介质，水温以最高28℃计算，将空气中超饱和的水份冷却到露点，以利后段气水分离。

5.空气油水分离器采用卧式高效油水分离器使空气中油水分离，几件空气处理装置考虑卧式串接，减少管路弯道，降低损耗。

6.空气总管初选常压下空气t0=20℃,总流量v=1000 m3/min，空气流速设12m/s,经过空压机后空气压力为0.35Mpa，温度为180℃，经过空气冷却器后出口压力为0.33 Mpa，温度为60℃根据P1V1/T1= P2V2/T2有0.1×1000/(273+20)=0.35×V2/(273+180)V2=442 m3/min流速×管道截面积=流量442/60÷12=ΠR2R=0.442 D=0.88m根据P2V2/T2= P3V3/T3有0.35×442/(273+180)=0.33×V3/(273+60)V3= 344.6 m3/min 小于V2=442 m3/min故选用直径为900mm的管7.空气过滤器柠檬酸生产发酵过程PH低，抗感染杂菌能力强，所以本方案选用种子罐二级过滤，发酵采用一级过滤。

a.种子罐过滤器采用二级过滤，前级采用3μ预过滤芯，不灭菌，后级采用0.01μ精过滤芯，灭菌配一台蒸汽过滤器，2-3台种子罐每台相应配置空气过滤器种子罐100 m3，定容70 m3，通风比0.15-0.2每分钟用气量：10.5 m3-14 m3选用20 m3/min，通气量过滤器20”5芯聚四氟膜芯过滤器，蒸汽过滤器选用四氟微孔芯b.发酵罐过滤器采用一级精过滤器，选用0.01μ精过滤芯灭菌配一台蒸汽过滤器发酵罐1000 m3，定容900 m3，通风比1：0.2每分钟最大用气量180 m3⑴．选用200 m3/min，通气量过滤器，20”36芯聚四氟膜芯过滤器⑵．选用100 m3/min，通气量过滤器二台并列使用，20”18芯聚四氟膜芯过滤器十、水平衡计算1、工艺用水（河水）①、种子罐配料用水无菌冷凝水为种子液的10%F种子罐=70×(1-10%)=63t共有3只种子罐，配料中水和物料的配比是7：3最大按每天两罐计算，每天最大用水量为：63×2×70%=88.2t 取90t②、发酵罐配料用水F发酵罐=(900-63)×(1-10%)=753.3t共有6只发酵罐，配料中水和物料的配比是7：3最大按每天两罐计算，每天最大用水量为：753.3×2×70%=1054t③、洗罐用水主要用于罐的清洗，根据经验种子罐用水1t，发酵罐用水2t最大按每天两罐计算，清洗种子罐每天最大用水量为：1×2=2t最大按每天两罐计算，清洗发酵罐每天最大用水量为：2×2=4t2、灭菌冷却用水①、种子罐灭菌冷却用水种子罐灭菌后，温度为121℃，需要冷却到37℃，冷却水采用河水，夏天最高水温为28℃，出水温度为32℃，水的比热4.187kJ/（kg·k），发酵液比热0.95×4.187 （kg·k），平均冷却3小时。

因为该过程是变温过程，可看做二段冷却：第一阶段：冷却到50℃，冷却水出口温度46℃70×(121-50)×0.95×4.187/｛(46-28)×4.187｝=262.3t第二阶段：冷却到37℃，冷却水出口温度32℃70×(50-37)×0.95×4.187/｛(32-28)×4.187｝=216.1t∴每只种子罐的冷却水用量为：262.3+216.1=478.4t 取480t最大按每天两罐计算，冷却水用量为：480×2=960t每小时冷却水用量为：960÷6=160t/h②、发酵罐灭菌冷却用水a.喷淋冷却用水量:冷却用水进口温度40℃，设升到55℃物料喷淋的温度：90℃-50℃喷淋水量(900-70)×(100-50)×0.95×4.187/｛(55-40)×4.187｝=2628.3t 取2630t冷却水用量为：2630/3=877t/hb.内盘管冷却用水量：喷淋冷却后料液进罐温度50℃，冷却到37℃，冷却水采用河水，夏天最高水温为28℃，出水温度为32℃，平均冷却3小时。

水量900×(50-37)0.95×4.187/｛(32-28)×4.187｝=2778.75t6只发酵罐用水总量：2778.75×6=16672.5t 取16680t每小时最大用水量：2778.75/3=926t/h3、发酵过程中冷却用水查手册知每m3柠檬酸发酵液每小时产热11700kj/ (m3.h)①、种子罐用水量：2×70×11700/｛(32-28)×4.187｝=98t/h②、发酵罐用水量：6×900×11700/｛(32-28)×4.187｝=3770t/h4、空压机耗水量：175m3/h5、空气冷却用水量：500 m3/h十一、蒸汽消耗量1、1000 m3单罐发酵原料配料消耗蒸汽量配料罐每罐60 m3，料液初始温度40℃，55℃进喷射液化器D1=GC(t2-t1)÷(I- t2×C)×(1+η)D—蒸汽消耗量，kgG—被加热料液量，kgC—料液的比热，KJ/(kg.℃)t2—加热结束时料液的温度，℃t1—加热开始时料液的温度，℃I—蒸汽的热焓，KJ/kgη—加热过程中由于热损失而增加的蒸汽消耗量，η可取5%-10% D1=GC(t2-t1)÷(I- t2×C)×(1+η)=60×1000×4.18(55-40)÷(3040-55×4.18)×(1+0.05)=1400kg共计10批罐，蒸汽消耗总量：14000kg2、喷射液化消耗蒸汽量(10h完成)①、一级液化D2=60×1000×4.18(105-55)÷(3040-105×4.18)×(1+0.05)=5060kg/h②、二级液化物料质量变化为：（60+5.06）×1000=65060 kg/hD3=65060×4.18(125-105)÷(3040-125×4.18)×(1+0.05)=2270 kg/h共计：5060+2270=7330 kg/h3、连消阶段消耗蒸汽量①、物料：玉米浆65×2=130t;木薯65×8=520t玉米浆14t 95℃时进种子罐，116t 95℃时进贮罐木薯56t 95℃时进种子罐，464t 75℃时进贮罐洗涤水75℃时220t进贮罐混合物78℃，共计800t②、洗涤水加热所耗热量D4=220×1000×4.18(80-50)÷(3040-82×4.18)×(1+0.05)=10703kg连消耗蒸汽（时间3小时）D5=800×1000×4.18(100-78)÷(3040-100×4.18)×(1+0.1)=30800kg原料共计：800+30.8=830.8t4、种子罐：W=40000kg,总面积230㎡单台罐实消：95℃-121℃（表压1×105Pa）直接蒸汽加热消耗蒸汽量S5=70×1000×4.18(121-95)×1.05/ （3040-121×4.18）=3152kg保温消耗蒸汽量S6=0.5×S5=1576 kg5、1000 m3罐空消蒸汽消耗量W=70000kg,总面积650㎡①、单台罐空消：罐内表压0.5×105Pa发酵罐体加热蒸汽消耗量：S1=70000×0.5(110-20)/ （3040-110×4.18）= 1220.8kg填充发酵罐空间所需蒸汽消耗量(此时蒸汽密度0.8467kg/ m3)：S2=1000×0.8467=846.7 kg灭菌过程热损失量：S3=650×43.4(70-20)/ （3040-110×4.18）=546.7 kg罐壁附着洗涤水升温的蒸汽消耗量：S4=650×0.001×1000×4.18(110-20)/ （3040-110×4.18）=94.8 kg 空消蒸汽总量：S总= (S1+ S2+ S3+ S4)×1.05=2844 kg综上所述每天消耗蒸汽：28.0+146.6+9.5+83.0+5.7=272.8(t)6、闪蒸汽蒸汽生成量液化液温度125℃，表压1.4×105Pa；维持罐温度100℃物料流量65t/h,饱和水在125℃时的热焓为527.02kj/kg,在100℃时水的热焓为415.21kj/kg，在100℃时蒸汽的热焓为2674.02kj/kg，蒸汽密度0.5797kg/m3质量为：67.3×(527.02-415.21)÷2674.02=2.81t/h体积为：2810/0.5797=4847m3/h。

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年产30000吨柠檬酸发酵设计

年产30000吨柠檬酸发酵设计

生物工程设备课程设计年产30000吨柠檬酸发酵设计学院：化工与材料学院专业：姓名：指导老师：生物工程学号：职称：高级工程师中国·珠海二○一五年十一月北京理工大学珠海学院课程设计诚信承诺书本人郑重承诺：我所呈交的课程设计《年产30000吨柠檬酸发酵设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。

承诺人签名：日期：年月日北京理工大学珠海学院12级生化工程设备课程设计任务书题目：年产30000吨柠檬酸发酵设计专业学院：化工与材料学院专业：生物工程学生姓名：指导教师：一、主要研究内容：1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质，工作参数的确定。

2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。

3、动力消耗、设备结构的工艺设计。

二、主要任务及目标：1、工艺设计和计算根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。

主要包括：（1）工艺设计①设备结构及主要尺寸的确定（D，H，HL ，V，VL，Di等）②通风量的计算③搅拌功率计算及电机选择④传热面积及冷却水用量的计算（2）设备设计①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套）②搅拌器及搅拌轴的设计③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔及进出口接管等）④冷却装置的设计(包括冷却面积、列管规格、总长及布置等)2、设计说明书的编制设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。

3、绘制设备图一张设备图绘制，应标明设备的主要结构与尺寸。

指导教师签字：年月日工作小组组长签字：年月日年产30000吨柠檬酸发酵设计摘要本设计采用薯干原料发酵，只需将薯干磨成粉，加水调浆，直接加入少量α－淀粉酶液化后灭菌、冷却即可接种发酵。

制备柠檬酸一般采用晒干的薯干作为原料。

年产4万吨柠檬酸的工艺流程主要设备计算

年产4万吨柠檬酸的工艺流程主要设备计算

柠檬酸是一种常用的食品添加剂，它广泛应用于食品、饮料、制药和化妆品等行业。

下面是年产4万吨柠檬酸的工艺流程和主要设备的详细计算。

一、工艺流程：1.柠檬酸发酵阶段：-酿造罐：用于柠檬酸的发酵过程。

-发酵槽：用于存放发酵液。

-发酵罐：用于固定发酵液的温度和pH值。

-发酵槽搅拌器：用于均匀搅拌发酵液。

2.柠檬酸制备阶段：-反应釜：用于柠檬酸的化学反应。

-过滤机：用于过滤得到纯净的柠檬酸溶液。

-浓缩机：用于浓缩柠檬酸溶液。

-结晶罐：用于柠檬酸的结晶过程。

-干燥机：用于将湿柠檬酸晶体干燥。

3.柠檬酸精制阶段：-脱色罐：用于去除柠檬酸中的杂质物质。

-活性炭过滤器：用于去除脱色剂和其他杂质。

-活性炭再生设备：用于重新激活使用过的活性炭。

-混凝剂槽：用于去除悬浮物。

二、设备计算：1.柠檬酸发酵阶段：假设柠檬酸发酵时间为10天，每天发酵8小时。

每小时发酵产量为4万吨/10天/8小时=500吨/小时。

-酿造罐：根据每小时发酵产量和标准酿造比例计算，可选择1000立方米的酿造罐。

-发酵槽：根据酿造罐的容量和发酵液的储存时间计算，可选择2000立方米的发酵槽。

-发酵罐：根据发酵液的体积和发酵温度容量计算，可选择500立方米的发酵罐。

-发酵槽搅拌器：根据发酵液的体积和搅拌效果计算，可选择高效搅拌器。

2.柠檬酸制备阶段：-反应釜：根据每小时发酵产量和反应时间计算，可选择10立方米的反应釜。

-过滤机：根据反应釜产生的柠檬酸溶液流量计算，可选择5吨/小时的过滤机。

-浓缩机：根据过滤后的柠檬酸溶液流量计算，可选择5吨/小时的浓缩机。

-结晶罐：根据浓缩后的溶液流量和结晶时间计算，可选择20立方米的结晶罐。

- 干燥机：根据结晶柠檬酸的湿度和干燥时间计算，可选择1500kg/小时的干燥机。

3.柠檬酸精制阶段：-脱色罐：根据柠檬酸溶液流量计算，可选择5立方米的脱色罐。

-活性炭过滤器：根据脱色罐产生的柠檬酸溶液流量计算，可选择5吨/小时的活性炭过滤器。

年产15000吨柠檬酸发酵车间工艺设计

年产15000吨柠檬酸发酵车间工艺设计

年产15000吨柠檬酸发酵车间工艺设计摘要：本次设计采用玉米原料发酵生产柠檬酸，先将玉米磨成粉后，加水调浆，加入适量耐高温的ɑ-淀粉酶液化后，进行灭菌，冷却，可接种发酵。

制备柠檬酸所用的玉米原料需晒干，原料含淀粉量70%，水分13%左右；本设计采用好氧液体深层发酵和钙盐法提取工艺生产柠檬酸；所选菌株为黑曲霉co827，是柠檬酸生产水平很高的生产菌株。

其产酸量、转化率、发酵周期等生产性能稳定，因此本设计选用其作为生产菌株。

通过设计工艺流程、进行全厂物料及热量衡算、设备选型和车间布置设计等一系列工作，得出此次设计中需8个200m3发酵罐及8个50m3种子罐等，对发酵车间的布置需按照生物工程工厂设计原则进行合理布置。

通过绘制工艺流程图及车间布置图以完成本次设计。

同时，期望此次工艺设计结果能为日后柠檬酸的生产提供一定参考。

1、前言1.1柠檬酸的性质及用途柠檬酸，又称枸椽酸，其分子式为C6H8O7，是能利用发酵法生产的有机酸产品之一。

它既可以以无水(无水)的形式存在，也可以以一水合物的形式存在。

无水型从热水中结晶而成，而一水型从冷水中结晶而成。

一水合物在78℃左右可以转化为无水形态。

柠檬酸在15°C 时也能溶于绝对(无水)乙醇(每100份乙醇中含有76份柠檬酸)。

在大约175°C的温度下，它会随着二氧化碳的流失而分解。

因其具有独特的酸味,在食品行业中常被用作食品和饮料的酸味剂。

柠檬酸作为生物体主要的代谢产物之一，可被人体直接吸收。

柠檬酸的诸多优点使它在各行业中得到广泛应用。

食品工业上，柠檬酸被用作食用酸味剂，除果汁和可乐以外，将近90%的饮料制作时都加入了柠檬酸，以此增加食品风味。

随着人民生活水平和消费能力的提高，人们对于各种饮料的需求量日渐增多，尤其青年群体；所以，今后饮料工业柠檬酸的需求量也日呈上升趋势。

化工行业中，柠檬酸可当作化学分析用试剂使用，例如实验试剂、生化试剂以及色谱分析试剂等；配制缓冲液也可用柠檬酸；此外，络合剂、掩蔽剂当中也含有柠檬酸成分。

柠檬酸厂糖化发酵车间设计方案(改)

柠檬酸厂糖化发酵车间设计方案(改)

摘要21. 产品介绍22．生产工艺32.1 生产方法32.2 工艺流程32.3 操作工艺43. 工艺计算书53.1 物料衡算53.1.1 工艺技术指标及基础数据53.1.2 原料消耗计算<基准：1吨成品柠檬酸）63.1.3 发酵醪量的计算73.1.4 接种量73.1.5液化醪量计算73.1.6 成品柠檬酸83.1.7 淀粉质原料年产4万吨一水柠檬酸厂总物料衡算83.2 热量衡算93.2.1 液化热平衡计算93.2.2 发酵过程中的蒸汽耗量的计算93.2.3 发酵过程中的冷却水耗用量计算113.2.4 发酵过程中的无菌空气耗用量的计算114. 糖化车间设备设计与选型124.1 调浆桶的选型124.2 喷射加热器的选型124.3 液化维持罐的选型134.4 板式换热器的选型145．发酵车间设备设计与选型145.1 发酵罐的选型145.1.1 发酵罐容积和台数的确定155.1.2 主要尺寸的计算165.1.3 发酵罐冷却面积的计算165.1.4发酵罐搅拌器的设计175.1.5 发酵罐设备结构的工艺设计185.1.6 发酵罐设备材料的选择错误！未定义书签。

5.1.7 发酵罐壁厚的计算错误！未定义书签。

5.2 种子罐的选型215.2.1 种子罐容积和数量的确定215.2.2 种子罐主要尺寸确定225.2.3 种子罐型号确定225.3 贮罐选型225.3.1 发酵成熟醪贮罐225.3.3 设备一览表23结论23谢辞24参考文献24年产40000吨柠檬酸厂糖化、发酵车间的设计摘要本设计采用薯干原料发酵,只需将薯干磨粉,加水调浆,直接加入少量α－淀粉酶液化后,灭菌、冷却,即可接种发酵。

制备柠檬酸一般采用晒干的薯干作为原料。

薯干含水10%-15%、淀粉70%左右、蛋白质6%左右。

薯干原料中的蛋白质可作为氮源供菌体生长。

薯干原料中含有铁、镁、钾、钙等的无机盐,选用的黑曲霉C0527对这些成分不敏感,故不必对原料做任何预处理。