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发酵工厂设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握发酵技术的概念、原理和应用范围。
2. 学生能了解发酵工厂的组成、工作流程及其在生产中的应用。
3. 学生能掌握发酵过程中影响菌种生长、代谢的主要因素。
技能目标：1. 学生具备设计简单发酵实验方案的能力，能运用所学生物技术解决实际问题。
2. 学生能运用发酵技术进行产品制备，具备初步的产品分离、提纯和鉴定能力。
3. 学生通过小组合作，能够进行发酵工厂设计，提高团队协作和沟通能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对生物技术产生浓厚的兴趣，树立科学探究和创新意识。
2. 学生能够关注发酵技术在生产生活中的应用，认识到生物技术对人类社会发展的意义。
3. 学生在发酵工厂设计过程中，培养环保意识、责任感及工匠精神。
课程性质：本课程为生物技术领域的实践性课程，结合学生年级特点和教学要求，注重理论知识与实际操作的结合。
学生特点：学生具备一定的生物学基础，具有较强的求知欲和动手能力，喜欢通过实践探索未知。
教学要求：要求学生在掌握基本理论知识的基础上，通过发酵工厂设计，将所学知识应用于实际操作中，提高解决问题的能力。
同时，注重培养学生的科学素养、团队协作能力和创新精神。
通过本课程的学习，使学生达到上述具体、可衡量的学习成果。
二、教学内容1. 发酵技术基本概念与原理：包括发酵定义、菌种选育、培养基制备、发酵过程控制等，对应教材第3章内容。
2. 发酵工厂组成与工艺流程：介绍发酵罐、控制系统、产品分离提纯设备等，分析发酵工艺流程，对应教材第4章内容。
3. 影响发酵过程的主要因素：探讨温度、pH、溶氧、转速等对发酵过程的影响，对应教材第5章内容。
4. 发酵实验设计与实施：学习设计实验方案，进行发酵实验操作，观察记录发酵过程，对应教材第6章内容。
5. 发酵产品制备与鉴定：学习产品分离、提纯方法，对发酵产品进行鉴定，对应教材第7章内容。
6. 发酵工厂设计与实践：结合所学知识，分组设计发酵工厂，进行模拟实践，对应教材第8章内容。
醋酸的工艺设计范文醋酸工艺设计是指将乙醇通过化学反应转化成醋酸的过程。
下面是一个关于醋酸工艺设计的详细介绍，包括原料准备、反应过程、分离和纯化以及工艺优化。
一、原料准备醋酸的原料主要是乙醇和氧气。
乙醇可以通过发酵食用醋、糖蜜或乙烯水合制备。
氧气可以通过空分设备从空气中分离得到。
同时，还需要添加催化剂如钯或钼，以加速反应速率。
二、反应过程醋酸的制备主要通过催化剂催化氧化乙醇得到。
反应的主要反应式为：C2H5OH+O2->CH3COOH+H2O反应过程一般分为液相反应和气相反应两个阶段。
液相反应是指在液体溶剂中进行反应，而气相反应是指在气体相中进行反应。
液相反应的工艺一般包括乙醇酯化、逆向酯化、氧化和解酯四个步骤。
乙醇首先与醋酸反应生成乙酸乙酯，然后通过逆向酯化反应将乙酸乙酯分解成乙醇和醋酸。
之后，将乙醇溶液分解成氢气和醋酸。
最后通过解酯反应将乙酸乙酯分解成乙醇和醋酸。
气相反应的工艺一般包括醇能力低温蒸馏和氧化反应两个步骤。
首先，在低温下将乙醇与氧气通过反应器进行反应，然后通过低温蒸馏将产物纯化得到醋酸。
三、分离和纯化得到的醋酸产物需要经过一系列的分离和纯化操作来提高纯度。
这包括蒸馏、萃取、结晶、吸附等过程。
蒸馏是最常用的分离纯化方法。
通过在适当的温度和压力下对混合物进行蒸馏，通过液体与气体之间的相互转移来分离各组分。
萃取是利用溶剂来分离混合物的方法。
在醋酸制备中，可以使用较低熔点的醋酸与乙醇的混合物进行萃取，并通过升华或蒸馏将目标物质分离出来。
结晶是将溶解在溶液中的物质通过冷却或加入合适的溶剂浓缩，使其结晶沉淀出来，并用过滤或离心等方法分离出固体。
吸附是利用固相材料对混合物的吸附性选择性来进行分离的方法。
将混合物通过填料床或鼓风干燥机等设备进行吸附分离。
四、工艺优化为了提高醋酸的产率和纯度，工艺优化是必不可少的。
工艺优化包括反应条件的选择、催化剂的选择、反应器的优化等。
反应条件的选择包括反应温度、反应压力、反应时间等。
醋酸的工艺设计对于年产2万吨的目标是非常重要的，下面将详细讨论该工艺设计。
1.原料准备：醋酸生产的主要原料是稻壳、玉米秸秆等农业剩余物质，并配以适量的纯净水。
稻壳和玉米秸秆是丰富的农业资源，可以充分利用，降低生产成本和环境污染。
2.制备醋酸母液：将稻壳和玉米秸秆加入醋酸厂中的醋发酵罐中，在一定的条件下进行发酵。
首先，将稻壳和玉米秸秆进行粉碎，增加其表面积，提高反应速率。
然后，将粉碎后的原料与适量的纯净水混合，形成稠密的混合物。
将混合物加热至一定温度，并引入适量的培养基和发酵菌，进行发酵。
当发酵达到一定程度后，就可以得到醋酸母液。
3.提纯醋酸母液：醋酸母液中含有许多杂质，需要进行提纯。
首先，采用适当的方法去除悬浮物，如用过滤、沉淀或离心等方法。
然后，采用蒸馏的方法对醋酸母液进行分离提纯。
将醋酸母液加热至醋酸的沸点，醋酸会蒸发出来，然后通过冷凝器进行冷却，得到较为纯净的醋酸液体。
这种方法可以去除大部分的杂质，提高醋酸的纯度。
4.醋酸的储存和包装：5.废弃物的处理：醋酸生产过程中会产生一些废弃物，如过滤废渣、发酵废物和蒸馏残渣等。
这些废弃物需要进行合理的处理，避免对环境造成污染。
可以采用焚烧、填埋或肥料化等方式进行处理，确保废弃物的安全处置。
6.安全与环保措施：在醋酸的生产过程中，需要重视安全与环保。
首先，要建立健全的安全生产管理制度，培训员工的安全意识，确保工作场所的安全。
其次，要合理利用资源，降低能耗，减少废水和废气的排放。
还要采取措施保护环境，减少对周边环境的影响。
综上所述，年产2万吨醋酸工艺设计主要包括原料准备、制备醋酸母液、提纯醋酸母液、醋酸的储存和包装、废弃物的处理以及安全与环保措施。
通过科学合理的工艺设计，可以提高醋酸的产量和质量，降低生产成本，保护环境。
醋酸发酵的工艺流程
《醋酸发酵的工艺流程》
醋酸发酵是一种利用醋酸菌将酒精发酵成醋酸的生物工艺过程。
其制作工艺流程一般包括以下几个步骤。
1. 培养醋酸菌
首先在适宜的温度和湿度条件下，培养醋酸菌。
培养醋酸菌的基质可以选择米饭、玉米粉等，也可以使用商业上特制的醋酸菌培养基。
培养后的醋酸菌可以用于接种发酵原料。
2. 发酵原料的选择
醋酸发酵的原料主要是含有酒精的发酵液，如葡萄酒、啤酒等。
除此之外，也可以选择用果蔬压榨出来的汁液作为原料，比如苹果汁、葡萄汁等。
3. 接种醋酸菌
将培养好的醋酸菌接种进发酵原料中，然后置于适宜温度下静置。
在此过程中，醋酸菌会利用酒精进行发酵产生醋酸。
4. 发酵
发酵持续进行一段时间后，醋酸菌会将酒精转化为醋酸。
在此过程中最好保持适当的氧气供应，以促进醋酸菌的生长和发酵活性。
5. 过滤和储存
待发酵完成后，通过过滤将醋酸液中的杂质去除，然后进行储
存。
醋酸液可以用于直接食用，也可以进行进一步的加工，比如制作成果醋、陈醋等。
在储存的过程中，要注意避免酸液受到污染或氧气接触，以免影响品质。
醋酸发酵的工艺流程相对简单，但要保证产品质量和生产效率，需要严格控制发酵条件，确保醋酸菌的生长和活性。
同时也要注意提高产品的卫生质量，避免外界污染对酸液的影响。
![醋酸生产工艺流程 [醋酸生产工艺流程设计]](https://img.taocdn.com/s1/m/d714a089172ded630a1cb630.png)
醋酸生产工艺流程 [醋酸生产工艺流程设计]1 醋酸生产工艺流程设计 1.1 工艺路线简介制醋酸的方法主要有：（1）生料固态酿造法。
（2）酶法液化通风回流喷淋制醋．（3）空气自吸式发酵罐液态深层发酵制醋。
1．2 工艺流程设计空气自吸式发酵罐液态深层发酵制醋节省了空气压缩系统，减少了设备投资，便于实现自动化和连续化，应用范围广。
主要工艺流程：（1）菌种选择; （2）原料预处理; （3）糖化; （4）酒精发酵; （5）醋酸发酵；（6）压滤；（7）配兑和灭菌；（8）陈酿。
2 设计任务批量生产17吨醋酸发酵罐设计 2.1 技术参数生产规模：年产5000t（醋酸含量4% 质量分数）制度：全年工作300日，三班作业。
项目数量温度控制冷却水温-35℃ pH控制 4.8pH DO控制 20% 2.2.1 物料衡算理论上1g酒精能生产1.30g醋酸，实际的醋酸得率一般以理论得率的80%计算，实际上1g酒精能生产1g左右的醋酸。
2.3结果预算根据计算结果得到可供选择的发酵罐如表2所示：表2 17t/d醋酸精馏塔型号公差容积17 m3 公差容积20 m3 公差容积30m3 塔釜加热电压v 122.5 132.5 117.5 进料量（l/min） 8 9 11 额定压力（MPa） 25 35 50 最高温度（℃） 80 80 80 进料位置下下下 2.4 醋酸精馏塔设计 2.4.1 生产能力的计算每生产1t食醋需酒精发酵成熟醪体积：641.7L = 0.642m3 每天生产食醋17t，醋酸精馏塔填充量70%，则每天需要醋酸蒸馏塔的总容积：17×0.642/0.70 = 15.59m3 2.4.2 醋酸精馏塔数量N的确定：若取公称容积15m3的，实际容积为17m3. N1 = ﹙15.59×8﹚／17 = 7.3 （个）若取公称容积17m3精馏塔7个若取公称容积20m3的精馏塔，实际容积为22m3. N2 = ﹙15.59×8﹚／22 = 5.6 （个）若取公称容积20m3精馏塔6个。
醋酸发酵的工艺流程醋酸发酵是通过微生物作用将醇类物质转化为醋酸的过程。
醋酸发酵广泛用于生产食醋、醋酸乙烯酯等产品。
以下是醋酸发酵的工艺流程。
首先，在醋酸发酵工艺中需要选择合适的发酵菌株。
常用的菌种有醋酸菌和醋酸乙酯菌。
醋酸菌中的乙醋酸菌是最常见的菌种，能将酒精发酵产生的乙醇转化为醋酸。
醋酸乙酯菌则能将乙醇和氧气直接转化为醋酸乙酯。
选择合适的菌种对于醋酸发酵的效果至关重要。
其次，为了促进菌体的繁殖和醋酸的产生，需要提供合适的发酵基质。
一般来说，醋酸发酵的基质是含有精制糖、酵母粉和酸性物质（如酒石酸、柠檬酸）的发酵液。
这些物质可以提供菌体生长所需的碳源、氮源和酸性环境。
然后，需要将发酵菌株接种到合适的发酵设备中。
发酵设备常见的有传统的罐体型式和现代化的塔式发酵器两种。
传统的罐体型设备是将发酵基质和菌株放入大型发酵罐中，通过搅拌或通气等方式进行发酵。
而塔式发酵器则是在一系列塔状的设备中进行醋酸发酵，通过上下塔的流体交换，提高反应效果。
随后，在发酵过程中需要控制好发酵条件，例如温度、pH值、通气速度等。
醋酸菌和醋酸乙酯菌最适合的发酵温度为28-30摄氏度，pH值为3.0-3.5。
温度和pH的控制对于菌体生长和醋酸产生有着重要的影响。
同时，适量的通气可以提供氧气，促进醋酸的产生。
最后，在发酵过程中还需要进行监控和调控。
通过监测发酵液中酒精和醋酸含量的变化，可以了解发酵过程的进展情况。
根据监测结果，可以进行必要的调整，例如在醋酸的累积达到一定浓度后，可加入水稀释，以提高发酵效果。
总结起来，醋酸发酵的工艺流程包括选择合适的菌株、提供合适的基质、接种到发酵设备中、控制发酵条件以及监控和调控过程。
良好的工艺流程能够有效地提高醋酸的产量和品质，从而满足工业上对醋酸产品的需求。
果醋的制作课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解醋酸菌的生长繁殖过程和果醋制作的原理；2. 学生能掌握果醋制作的关键步骤和所需材料；3. 学生了解果醋的营养价值及在生活中的应用。
技能目标：1. 学生能独立完成果醋制作的实验操作，提高动手实践能力；2. 学生学会观察和记录实验过程中的现象，培养观察能力和分析问题的能力；3. 学生能运用所学知识解决果醋制作过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生通过果醋制作课程，培养对食品科学的兴趣，激发学习热情；2. 学生在学习过程中，树立食品安全意识，关注食品质量；3. 学生养成合作、分享、尊重他人意见的良好品质，增强团队意识。
课程性质：本课程为生物实践课程，结合理论知识和实际操作，让学生在动手实践中掌握生物学原理。
学生特点：本课程针对初中年级学生，他们对新鲜事物充满好奇，动手能力强，但理论知识相对薄弱。
教学要求：教师应注重理论知识与实践操作的相结合，引导学生积极参与实验过程，提高学生的观察、分析和解决问题的能力。
在教学过程中，关注学生的情感态度价值观的培养，提升学生的综合素质。
通过具体的学习成果评估，确保课程目标的达成。
二、教学内容1. 理论知识：- 醋酸菌的生长繁殖条件；- 果醋制作的原理及影响果醋品质的因素；- 果醋的营养价值和在生活中的应用。
相关教材章节：第三章“微生物与食品”，第五节“醋酸菌与果醋制作”。
2. 实践操作：- 果醋制作的实验步骤，包括材料准备、发酵过程和后处理；- 实验过程中的观察要点和记录方法；- 果醋制作过程中常见问题的解决方法。
教学大纲安排：- 第一课时：理论知识学习，了解醋酸菌及果醋制作原理；- 第二课时：实践操作，学生分组进行果醋制作实验；- 第三课时：实验结果分析，总结经验，交流心得。
教学内容确保科学性和系统性，结合教材章节，注重理论与实践相结合。
在教学过程中，教师需关注学生的学习进度，及时调整教学安排，以确保学生掌握教学内容，达到预期学习成果。
( 生物教案 )学校：_________________________年级：_________________________教师：_________________________教案设计 / 精品文档 / 文字可改高二生物：课题1果酒和果醋的制作(教学方案)Biology is a discipline that studies the species, structure, development and origin of the evolutionary system at all levels of biology.高二生物：课题1果酒和果醋的制作(教学方案)学习目标1．了解传统发酵技术在日常生活中的应用。
2．掌握发酵作用的基本原理和方法。
3．学习制作果酒、果醋的实际操作技能。
4．设计并安装简单的生产果酒及果醋的装置5．培养学生综合分析能力，培养学生利用已建立的知识解决实际问题的能力。
课题重点：1．说明果酒和果醋的制作原理； 2．设计制作装置制作果酒和果醋。
课题难点：制作过程中发酵条件的控制。
学习过程（一）基础知识ⅰ．果酒制作原理（1）利用的微生物是，其异化作用类型是，明确酵母菌发酵的反应式：①有氧条件：②无氧条件：（2）影响酒精发酵的主要环境条件有。
①酒精发酵是一般将温度控制在℃范围内，在℃时最适宜。
②酒精发酵过程中，要保持。
〖思考〗1.为什么在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”？2.酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么？3.葡萄酒呈现深红色的原因？4.酵母菌是如何进行生殖的？酵母菌在环境适宜时进行，环境不适宜时产生进入休眠状态。
ⅱ．果醋制作原理（1）利用的微生物是，其异化作用类型是。
在，降糖分解形成醋酸；当缺少糖源时可将转变成，并进一步转变成醋酸。
醋酸发酵的反应式是：（2）醋酸发酵的最适宜温度为℃。
〖思考〗１.影响醋酸发酵的环境因素还有哪些？。
２.醋瓶子、未喝干的啤酒瓶子放置久了，在醋和啤酒表面形成一层“白膜”。
课程设计醋酸的发酵生产1湖北大学发酵工程与设备课程设计题目醋酸的发酵生产专业年级 0*生物工程学生姓名 ***学号 20***10**00**指导老师 ****年 6 月 23 日目录1前言……………………………………………………………………………… (3)1.1醋酸简介……………………………………………………………………………… (3)1.2全球醋酸的生产状况 (3)1.3国外生产研究现状 (3)1.4国内醋酸的生产状况如下 (3)1.5国内生产研究现状 (3)1.6主导生产方法 (4)1.7食用醋酸生产研究现 (4)1.8生产技术的革新与改造 (4)11.8.1纯种固态食醋生产技术的建立 (4)1.8.2纯种液态食醋生产技术的建立 (4)1.8.3传统酿造食醋的技术改造 (4)1.9中国目标……………………………………………………………………………… (4)2发酵机制……………………………………………………………………………… (4)2.1淀粉水解……………………………………………………………………………… (4)2.2酒精发酵……………………………………………………………………………… (4)2.2.1精发酵微生物 (4)2.2.2 酒精发酵中的物质变2化 (4)2.3 醋酸发酵…………………………………………………………………………………52.3.1 醋酸发酵微生物 (5)2.3.2 醋酸发酵中的物质变化 (5)2.4 醋酸的提取………………………………………………………………………………53 发酵工艺及特点 (5)3.1 原料……………………………………………………………………………… (5)3.2 调浆……………………………………………………………………………… (6)3.3 液化和糖化………………………………………………………………………………363.4 酒精发酵…………………………………………………………………………………63.4.1 前发酵期………………………………………………………………………………63.4.2 主发酵期………………………………………………………………………………73.4.3后发酵期……………………………………………………………………………….73.5 醋酸发酵…………………………………………………………………………………73.5.1淋醋发酵工艺 (7)3.5.2 深层发酵工艺 (7)3.5.3固定化细胞发酵43.5.5 醋酸提取………………………………………………………………………………8菌种的制备及种子的扩大培养 (9)4.1实验室种子制备: (9)4.1.1选育酿酒酵母株的方法 (9)4.1.2 醋酸菌筛选流程 (9)4.2 扩大培养……………………………………………………………………………….104.2.1酒母的制备 (10)4.2.2醋酸菌扩大培养 (10)5.培养基的组成及制备 (10)5.1酒精发酵培养基组55.2醋酸发酵培养基 (10)5.3发酵罐灭菌………………………………………………………………………………105.4灭菌流程………………………………………………………………………………..116无菌空气制备系统 (11)6.1发酵生产中制备无菌空气过程 (11)6.2特点……………………………………………………………………………… (12)6.3设备选择……………………………………………………………………………… (12)7工艺计算………………………………………………………………………………6 (12)7.1.说明 (12)7.2 计算 (12)8.三废处理……………………………………………………………………………… (15)8.1废气……………………………………………………………………………… (15)8.2废水……………………………………………………………………………… (15)8.3废渣……………………………………………………………………………… (15)7发酵工程与设备课程设计正文1 前言1.1 醋酸简介:醋酸(Acetic Acid)是食用醋的主要化学成分,是无色透明液体(低于16.7°C时为白色晶体),有刺激性的酸味,它的蒸汽对粘膜,特别是对眼睛的粘膜有刺激作用。
一、教学目标1. 知识目标：- 了解醋的基本概念、种类及在我国的历史地位。
- 掌握酿醋的基本原理和过程。
- 熟悉不同类型醋的生产方法及工艺流程。
2. 技能目标：- 学会制作醋母和醋醅。
- 掌握发酵过程中温度、湿度、氧气等条件控制。
- 能够进行醋的陈化和过滤处理。
3. 情感目标：- 培养学生对传统酿造工艺的兴趣和热爱。
- 增强学生的环保意识和可持续发展观念。
- 培养学生的团队协作能力和实践能力。
二、教学内容1. 醋的基本概念和种类2. 醋的历史与发展3. 酿醋的基本原理4. 醋母的制作5. 醋醅的制作6. 发酵过程中的条件控制7. 醋的陈化和过滤8. 醋的储存与运输三、教学过程1. 导入- 以我国古代醋文化导入，激发学生的兴趣。
2. 知识讲解- 讲解醋的基本概念、种类、历史与发展。
3. 实验操作- 学生分组，每组制作醋母和醋醅。
- 教师指导学生控制发酵过程中的温度、湿度、氧气等条件。
4. 观察与记录- 学生观察发酵过程中的变化，并记录数据。
5. 醋的陈化和过滤- 学生学习醋的陈化和过滤方法。
6. 总结与反思- 学生总结实验过程中的经验教训，提出改进建议。
7. 课堂小结- 教师总结本节课的主要内容，强调重点。
四、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与度、提问积极性等。
2. 实验操作：评价学生在实验过程中的操作规范、熟练程度等。
3. 观察与记录：评价学生观察记录的准确性、完整性等。
4. 总结与反思：评价学生对实验过程的总结能力、提出改进建议的能力等。
五、教学资源1. 教材：《酿造学》、《食品发酵工艺学》等。
2. 实验设备：醋母制作设备、醋醅发酵设备、温度计、湿度计、氧气传感器等。
3. 实验材料：糯米、高粱、小麦等原料。
六、教学时间本课程共计4课时，具体分配如下：1. 导入与知识讲解（1课时）2. 实验操作（2课时）3. 观察与记录（0.5课时）4. 总结与反思、课堂小结（0.5课时）通过本课程的学习，使学生掌握酿醋的基本原理和工艺流程，提高学生的实践操作能力，激发学生对传统酿造工艺的兴趣。
湖北大学发酵工程与设备课程设计题目醋酸的发酵生产专业年级 05生物工程学生姓名刘进学号 205221107210003 指导老师李亚东2008 年 6 月 23 日目录1前言 (3)1.1醋酸简介 (3)1.2全球醋酸的生产状况 (3)1.3国外生产研究现状 (3)1.4国内醋酸的生产状况如下 (3)1.5国内生产研究现状 (3)1.6主导生产方法 (4)1.7食用醋酸生产研究现 (4)1.8生产技术的革新与改造 (4)1.8.1纯种固态食醋生产技术的建立 (4)1.8.2纯种液态食醋生产技术的建立 (4)1.8.3传统酿造食醋的技术改造 (4)1.9我国目标 (4)2发酵机制 (4)2.1淀粉水解 (4)2.2酒精发酵 (4)2.2.1精发酵微生物 (4)2.2.2 酒精发酵中的物质变化 (4)2.3 醋酸发酵 (5)2.3.1 醋酸发酵微生物 (5)2.3.2 醋酸发酵中的物质变化 (5)2.4 醋酸的提取 (5)3 发酵工艺及特点 (5)3.1 原料 (5)3.2 调浆 (6)3.3 液化和糖化 (6)3.4 酒精发酵 (6)3.4.1 前发酵期 (6)3.4.2 主发酵期 (7)3.4.3后发酵期 (7)3.5 醋酸发酵 (7)3.5.1淋醋发酵工艺 (7)3.5.2 深层发酵工艺 (7)3.5.3固定化细胞发酵法 (8)3.5.5 醋酸提取 (8)菌种的制备及种子的扩大培养 (9)4.1实验室种子制备： (9)4.1.1选育酿酒酵母株的方法 (9)4.1.2 醋酸菌筛选流程 (9)4.2 扩大培养 (10)4.2.1酒母的制备 (10)4.2.2醋酸菌扩大培养 (10)5.培养基的组成及制备 (10)5.1酒精发酵培养基组成 (10)5.2醋酸发酵培养基 (10)5.3发酵罐灭菌 (10)5.4灭菌流程 (11)6无菌空气制备系统 (11)6.1发酵生产中制备无菌空气过程 (11)6.2特点 (12)6.3设备选择 (12)7工艺计算 (12)7.1.说明 (12)7.2 计算 (12)8.三废处理 (15)8.1废气 (15)8.2废水 (15)8.3废渣 (15)发酵工程与设备课程设计正文1 前言1.1 醋酸简介：醋酸(Acetic Acid)是食用醋的主要化学成分，是无色透明液体（低于16.7°C时为白色晶体）,有刺激性的酸味,它的蒸汽对粘膜,尤其是对眼睛的粘膜有刺激作用。
浓醋酸能引起皮肤的灼伤。
醋酸与水、醇、苯、甘油、脂肪油等有机液体能互溶。
醋酸是一种重要的有机化工产品, 主要用于醋酸乙烯、对苯二甲酸、醋酸纤维、醋酸酯等产品的生产, 是合成纤维、胶粘剂、医药、染料和农药的重要原料。
醋酸还是优良的有机溶剂, 在塑料、橡胶、印刷等行业有着十分广泛的用途[1] 。
食醋是人们生活中不可或缺的酸性调味品，其兼有防止腐败、增进食欲、保健防病、缓解疲劳等功能。
近来醋在色拉调料、调味番茄酱以及其他调味酱领域里也扮演着非常重要的角色[2]。
食用醋酸的生产技术主要是醋酸菌发酵产生。
对于生产纯醋酸来说，目前化学合成法的成本较低，所以发酵法并不广泛在工业上生产纯醋酸。
工业化的醋酸生产技术主要有：甲醇羰基化法、乙醛氧化法、乙烯直接氧化法和轻油(丁烷或石脑油)氧化法。
1.2 全球醋酸的生产状况如下：2004 年, 全球醋酸生产能力约为987 万吨/年,其中各地区的生产能力分别为: 北美347 万吨、欧洲142 万吨、亚洲435 万吨; 分别占世界总生产能力的35%、14%和44%。
近年来, 亚洲地区产能增加较快,年均增长率约为7.7%, 高于世界2.9%的年均增长率。
1.3 国外生产研究现状：塞拉尼斯公司是世界两大醋酸生产商之一, 总产能为242.5 万吨/年。
其装置主要在美国和新加坡,在美国甲醇羰基合成法装置的能力已达到120 万吨/年, 是世界上最大的生产装置, 在新加坡羰基法装置的能力为50 万吨/年, 而在其他地区的乙醛氧化生产醋酸的装置相继关闭。
现有装置主要采用甲醇羰基合成法和丁烷液相氧化法。
目前, 该公司正在南京独资建设一套60 万吨/年的生产装置, 2007 年建成投产。
BP 也是世界主要的醋酸生产商, 在全球4 个地区拥有醋酸生产装置, 总能力为177 万吨/年, 占全球总产能的17.9%。
其在英国的羰基合成法装置能力为50 万吨/年; 在韩国是BP 和三星的合资公司,现装置能力已达42 万吨/年, BP 持股51%; 在马来西亚是和Petronas 公司的合资企业, 装置能力为40万吨/年; 与中石化四川维尼纶厂合资建设的醋酸装置产能现已扩大为35 万吨/年。
世界两大醋酸生产商塞拉尼斯和BP 控制了全球的醋酸生产,总产能已达到419.5 万吨/年, 占全球总产能的40%以上。
1.4 国内醋酸的生产状况如下：目前, 我国共有20 多套醋酸生产装置( 一些乙醇法的生产企业多数处于停产, 只有几家还在生产,产量很低) , 至2005 年年底, 我国的总生产能力达到了176.5 万吨/年, 2005 年全年产量为140 万吨, 比去年增长21.5%。
1.5 国内生产研究现状：我国现有甲醇羰基合成法醋酸生产企业 4 家,生产能力为100 万吨/年, 占总产能的63%; 乙烯法生产企业有4 家, 生产能力为44.5 万吨/年, 占总产能的28.4%;其余为乙醇法。
目前, 我国甲醇羰基合成法醋酸生产已占据了主导地位, 并且产能和产量都有了较大幅度的增长, 装置开工率接近100%; 而随着国际油价的不断上升, 占主导地位的乙烯法产量有所下降, 开工率约为74%。
我国甲醇羰基化法的最大生产企业是江苏索普(集团)公司, 有两套生产装置, 总产能约为40 万吨/年, 2005 年产量为40.3 万吨。
四川扬子江乙酰化工有限公司是我国第二大甲醇羰基合成法醋酸生产企业, 1998 年一期工程完成, 当时产能为15 万吨/年;二期工程于2002 年完成, 产能扩大至23 万吨/年;三期工程于2005 年7 月投料试车, 产能已达到35万吨/年, 2005 年产量为25 万吨。
上海吴泾化工公司醋酸生产装置通过技术攻关, 现有的生产能力已从10 万吨/年扩大为现在的25 万吨/年, 2005 年产量为20 万吨。
山东兖矿国泰化工公司是由兖矿集团和香港彩福按70∶30 合资成立的公司。
经过2 年多的建设, 投资11 亿元的兖矿国泰化工公司的年产20 万吨醋酸, 已于2005 年11 月16 日竣工, 它是我国第一套完全自主研发和设计的甲醇羰基合成醋酸生产装置。
1.6 主导生产方法：目前, 全球醋酸生产以甲醇羰基合成法占主导地位, 生产能力已达到617.5 万吨/年, 约占总产能的63%[3]。
1.7 食用醋酸生产研究现：目前传统醋工艺、纯种固体制醋工艺和纯种液态制醋工艺已经形成3大工艺路线并存。
1.8 生产技术的革新与改造1.8.1 纯种固态食醋生产技术的建立从20 世纪50年底开始,我国就开始了纯种固态法生产食醋的尝试。
20 世纪60 年代,上海创造了酶法液化自然通风回流的固体发酵工艺, 分别使用了纯种培养的曲霉菌、酵母菌、醋酸菌作为发酵剂进行液化、糖化、酒精发酵、醋酸发酵。
20 世纪70 年代初,山西长治试验生料制醋获得成功,主辅料全部采用生料。
这是一条全新的纯种固态制醋工艺,主要的技术难题是防止杂菌污染与提高原料利用率。
1.8.2 纯种液态食醋生产技术的建立纯种液态发酵制醋是借鉴抗生素、氨基酸等其他发酵工业的经验,应用现代发酵工程、细胞工程和酶工程技术建立起来的一类先进的新型制醋生产技术,包括自吸式发酵罐液态制醋、固定化细胞发酵制醋和酶制剂发酵制醋3种工艺。
1.8.3 传统酿造食醋的技术改造我国传统酿醋技术在世界上独具一格,在长期的生产实践中已形成了固定的工艺模式和操作习惯。
然而醋业界的有识之士和科研工作者追求传统酿醋技术进步的活动从来没有停止过,不断探索传统酿醋微生物的活动规律,优化工艺操作条件,改进生产设备与扩大生产规模,使传统食醋酿造技术向现代方向逐步迈进。
1.9 我国目标：新中国成立以后, 特别是改革开发以后的20 多年来,我国制醋业的发展环境有了很大变化。
在政府领导、科研人员和醋业工作者的共同努力下,开展了酿醋微生物、制醋生产工艺和生产设备的多学科研究。
选育了优良的微生物菌种, 建立了纯种固态食醋生产技术和纯种液态食醋生产技术,改进了质检方法, 优化了制醋设备,极大地提高了我国食醋的生产技术水平,使我国食醋产量和人均消费水平得到明显提高,制醋工业朝着科学化、机械化与大型化的方向发展的格局[4]。
2 发酵机制醋酸的生产分为3个过程:淀粉水解成糖,糖发酵成酒精,酒精氧化成醋酸。
这3个发酵过程都是依靠不同的微生物分泌的酶作用下进行的,所以发酵过程就是创造有关微生物发育与酶作用有利条件的过程。
2.1 淀粉水解淀粉是碳水化合物中重要多糖之一,为植物通过光合作用合成的天然高分子化合物。
但它不能被酵母利用,必须首先把淀粉转化为可发酵的糖类,然后才能被酵母将糖发酵为酒精。
淀粉转化为可发酵性糖类的过程,称之为淀粉水解。
常规淀粉水解过程为:( C6H1 0O5)n+ nH2O → X ( C6H1 0O5)10 - 20→nC6H1 2O62.2 酒精发酵2.2.1 精发酵微生物酒精发酵所用微生物为酵母,其主要特点有①.呈椭圆形,大小约4×5μm; ②.生长的适宜温度28～34℃, 35℃以上活力减退, 60℃5分钟死亡,5℃可缓慢生长; ③.耐酸,适合pH值为4～6, pH值低于3. 5时生长受到抑制; ④.在通气条件下细胞繁殖,不通气条件下酒精发酵。
2.2.2 酒精发酵中的物质变化酒精发酵中的物质变化具体过程为:葡萄糖在己糖激酶的催化下,由ATP供给磷酸基转化为6 - 磷酸葡萄糖; 6 - 磷酸葡萄糖在磷酸己糖异构酶的催化下转化为6 - 磷酸果糖; 6 - 磷酸果糖在磷酸果糖激酶的催化下,由ATP供给磷酸基,进一步磷酸化,生成1, 6 - 二磷酸果糖; 1, 6 - 二磷酸果糖在醛缩酶的催化下,分裂为磷酸二羟丙酮和3 - 磷酸甘油醛;磷酸二羟丙酮和3 - 磷酸甘油醛在磷酸丙糖异构酶的催化下相互转化; 3 - 磷酸甘油醛在3 - 磷酸甘油醛脱氢酶的催化下,并经磷化,生成1, 3 - 二磷酸甘油酸; 1, 3 - 二磷酸甘油酸在磷酸甘油酸激酶的催化下,变为3 - 磷酸甘油酸; 3 - 磷酸甘油酸在磷酸甘油酸变位酶的催化下,转变为2 - 磷酸甘油酸; 2 - 磷酸甘油酸在烯醇化酶的催化脱水,生成为2 - 磷酸烯醇式丙酮酸; 2 - 磷酸烯醇式丙酮酸在丙酮酸激酶的催化下,失去高能磷酸键,生成烯醇式丙酮酸;由于烯醇式丙酮酸极不稳定,变为丙酮酸;丙酮酸在脱羧酶的催化下脱羧,生成乙醛;乙醛在乙醇脱氢酶及辅酶(NADH2)的催化下,还原成乙醇。
