600吨年L-乳酸发酵车间的工艺设计

常 州 大 学 毕 业 小 设 计

I 目 录

1. 概述................................................................................................................... 1

1.1 产品概述................................................................................................. 1

1.1.1 乳酸的理化性质.......................................................................... 1

1.1.2 L-乳酸的用途及功能 ................................................................... 1

1.1.3 国内外生产情况.......................................................................... 2

1.2 设计概述................................................................................................. 4

1.2.1 设计依据...................................................................................... 4

1.2.2 设计范围...................................................................................... 4

1.2.3 指导思想...................................................................................... 5

2. 原材料及产品的主要技术规格....................................................................... 5

2.1 菌种的选择............................................................................................. 5

2.2 发酵原料的选择..................................................................................... 5

2.2.1 种子培养基.................................................................................. 5

2.2.2 发酵培养基.................................................................................. 5

3. 生产流程简述................................................................................................... 6

4. 工艺计算........................................................................................................... 6

4.1物料衡算................................................................................................... 7

4.1.1 发酵罐.......................................................................................... 7

4.1.2 种子罐.......................................................................................... 7

4.2 热量衡算................................................................................................. 8

4.2.1 发酵罐.......................................................................................... 8

4.2.2 种子罐.......................................................................................... 9

5. 主要设备的计算............................................................................................. 10

5.1 发酵罐的设计....................................................................................... 10

5.1.1 发酵罐的尺寸设计.................................................................... 10

5.1.2 发酵罐搅拌器轴功率计算........................................................ 11

5.2 种子罐的计算....................................................................................... 12

5.2.1种子罐的尺寸计算...................................................................... 12

5.2.2 种子罐轴功率计算.................................................................... 13

5.3 发酵液的贮罐计算............................................................................... 13

5.4 配料罐的计算....................................................................................... 13

5.4.1 发酵罐配料罐............................................................................ 13

5.4.2 种子罐配料罐............................................................................ 13

6. 其它................................................................................................................. 14

7. 参考文献......................................................................................................... 14

8. 致谢................................................................................................................. 15 常 州 大 学 毕 业 小 设 计

1 600吨/年L-乳酸发酵车间的工艺设计

1. 概述

1.1 产品概述

1.1.1 乳酸的理化性质

乳酸(Lactic Acid)，学名为α-羟基丙酸(α-Hydroxy-Propanoic-Acid)，分子式为C3H6O3，结构式为CH3CHOHCOOH，相对分子质量90.08，是一种常见的天然有机酸。乳酸分子内含有一个不对称碳原子，具有光学异构现象，有D型和L型两种构型[1]，其中L-乳酸为右旋，D-乳酸为左旋，其结构式见图1。当L-乳酸和D-乳酸等比例混合时，即成为外消旋的DL-乳酸。不同分子构型的乳酸有不同的理化性质，如表1所示[2]。纯净的无水乳酸是白色结晶体，熔点为16.8℃，沸点为122℃(2kPa)，相对密度为1.249。乳酸通常是乳酸和乳酰乳酸的混合物，为无色透明或浅黄色糖浆状的粘稠液，几乎无臭或微带有脂肪酸臭，味酸，易与水、乙醇、乙醚、丙二醇、甘油混溶，几乎不溶于氯仿、石油醚、二硫化碳和苯[3]。浓度达到60％以上的乳酸具有很强的吸湿性。一般工业用乳酸含量为50％-80％，食品及医药工业用L-乳酸的含量为80％-90％。乳酸分子内含有羟基和羧基，可以参与氧化、还原、缩合、酯化等反应[4]，同时乳酸具有自动酯化能力，脱水能聚合成聚L-乳酸。

D(-)-乳酸 L(+)-乳酸

图1 乳酸的结构式

表1 乳酸的理化性质

构型 熔点/℃ 比旋光度[α]D20 解离常数（25℃） 熔化热/（KJ/mol）

L 25-26 ﹢3.3° 1.37×10-4 16.87

D 25-26 ﹣3.3° 1.37×10-4 16.87

LD 18 0 1.37×10-4

11.35

1.1.2 L-乳酸的用途及功能

乳酸及其衍生物广泛应用于食品、医药、化工、皮革、纺织等领域[2,8]。 OOHHOH3CHOOHHOHH3C