原料做这方面的预处理。本设计采用液体深层好氧发酵钙盐法提取技术生产柠檬酸。这两种方法都是国内比较流行的生产方法，有着大量的实际经验，易于操作，风险小。由于本设计为发酵车间的设计，着重于车间的工艺计算设备选型。通过全厂物料衡算车间热量衡算，确定发酵车间主要设备发酵罐种子罐的设计和选型以及全厂及车间布臵。本设计还包括发酵罐图，车间平面布臵图，工艺流程图。柠檬酸的性质和用途柠檬酸，学名为羟基丙烷三羧酸，结构为分子量，是种重要的有机酸。无色晶体，常含分子结晶水，无臭，有很强的酸味，易溶于水。其钙盐在冷水中比热水中易溶解，此性质常用来鉴定和分离柠檬酸。结晶时控制适宜的温度可获得无水柠檬酸。柠檬酸在自然界分布很广，主要存在于柠檬柑橘菠萝等。柠檬酸具有宜人风味高的水溶性和强的金属螯合力，长期以来占据食用酸味剂左右的市场份额，除可口可乐和纯果汁以外，几乎所有的饮料都使用柠檬酸作为酸味剂，通常的添加量为。柠檬酸在化学技术上可作化学分析用试剂，用作实验试剂色谱分析试剂及生化试剂用作络合剂，掩蔽剂用以配制缓冲溶液。此外，食品加工和奶制品也添加柠檬酸和柠檬酸盐。据不完全统计，使用柠檬酸的食品或药品约有上千种之多。柠檬酸除用于食品和医药工业以外，最大的用途是代替三聚磷酸钠作为洗涤剂的助洗剂，世纪年代初，国外还有人发现柠檬酸加入混凝土中可作为种‚减水剂‛，并能提高混凝土的凝固强度。可以认为，柠檬酸早已成为现代食品医药业日化行业及其他行业的通用原料。柠檬酸的来源和发展情况年舍勒首先从柑橘中提取柠檬酸。年意大利开始用添加石灰乳的方法从果汁中得到柠檬酸，从而进行了工业化生产。直到世纪初，柠檬酸仍然主要是从柠檬中提取，产量还很低。年韦默尔发现青霉属菌能积累柠檬酸，但未能实现工业化生产。年，柯里发现了株产柠檬酸的黑曲霉，并通过美国的辉瑞公司于年采用浅盘发酵实现了工业化生产，原料主要是糖蜜。年美国迈尔斯公司首先成功采用液体深层发酵工业化规模生产柠檬酸。这种新工艺具有很多优越性，因而推动世界柠檬酸工业的迅速发展，也成为了柠檬酸发酵生产的主要工艺。我国的柠檬酸发酵工业年上海酵母厂成功利用薯干粉深层发酵柠檬酸。世纪年代，由于出口的需要，我国的柠檬酸生产发展迅速，已成为世界上柠檬酸生产量最大的国家。我国开发的以薯干为原料的产酸菌种具有其独到的特点，生产成本较低，在国际市场具有较强的竞争力。中国不仅是柠檬酸生产大国，也是出口大国，目前出口量已占总产量的。近年来，由于受出口刺激，中国柠檬酸生产能力和产量都增长很快。年，中国柠檬酸产量只有万吨，年已达到约万吨。目前全国有近家柠檬酸生产企业，年生产能力近万吨，占世界总量的多。生产工艺生产方法本次生产工艺设计以薯干为原料，采用直接粉碎调浆液化，进行好气液体深层发酵，钙盐法提取，最后结晶干燥得到柠檬酸。工艺流程基本过程为在接收糖浆后，根据糖浆组成作适当的处理或配制，配成发酵原料，进行连续杀菌并冷却后，进入发酵罐，加入菌种和净化压缩空气后进行发酵发酵液经升温过滤处理后，进入中和罐，用中和处理再经过过滤洗涤，得到柠檬酸钙固体，送入酸解罐，再添加酸解，并加入活性炭进行脱色然后，通过带式过滤机过滤酸解过滤，除去及废炭酸解过滤液经离子交换处理后，进行蒸发浓缩，再进行结晶结晶后，用离心机进行固液分离，对得到的湿柠檬酸晶体进行干燥与筛选，最后得到成品柠檬酸。图柠檬酸生产工艺流程示意图操作工艺原料的处理根据发酵的要求，对薯干原料，采用直接粉碎磨粉调浆液化连续灭菌的处理方法以薯干原料生产时，根据我国薯干粗料的特征，发酵工艺据不完全统计，全国药厂每年排放的废气量标准状态约，其中含有害物质约万吨每天排放的废水量约万吨每年排放的废渣量约为万吨，对环境的危害十分严重。近年来，通过工艺改革回收和综合利用等方法，在消除或减少危害性较大的污染物方面已经做出了大量工作。用于治理污染的投资也逐年增加，各种治理污染的装臵相继投入运行。然而，从总体上看，生物工程行业的污染仍然十分严重，治理的形势相当严峻。发酵工厂是以粮食和农副产品为主要原料的加工工业，其主要废渣废水来自于原料处理后剩下的废渣，分离与提取主要产品后的废母液废糟，以及生产过程中各种冲洗水冷却水。该类废水成分复杂，处理起来相对难度较大。柠檬酸工厂的‚三废‛处理年月日，国务院发布通知指出，将淘汰环保不达标的柠檬酸生产装臵。资料显示，淘汰环保不达标的柠檬酸企业已不是什么新鲜的事情了，因为柠檬酸工业是环境污染的‚大户‛，在媒体报导也经常会看到柠檬酸生产企业被停产整顿的消息，环保问题也直困扰着整个行业。我国柠檬酸生产企业众多，厂家遍布全国各地，年之前，柠檬酸企业的数量达到了最高峰，多达多家，其中不乏产能低下污染严重的小型企业。据统计，目前柠檬酸生产中治理‚三废‛所需的费用约占生产成本的，因此‚三废‛治理好坏成为我国柠檬酸行业健康稳定发展的关键因素。柠檬酸生产的‚三废‛治理主要有三大途径是对‚三废‛采取合理有效的治理方法二是改进合成工艺，将污染消灭在生产工艺过程中三是对‚三废‛合理利用，变废为宝。柠檬酸发酵有机废水的处理在技术上已经不存在问题，在装臵上已经大部国产化。新型的厌氧反应器以其大容量高负荷耐冲击运行稳定而被广泛采用。而且，环保产业已从单纯提供技术或承接工程，逐渐转向全方位的服务。从水样分析做可行性研究报告开始，到工程设计和总承包调试编写文件人员培训和运行期间的服务，给用户带来很大的便利。在柠檬酸行业中，荷兰帕克公司苏州科技学院环保技术研究所济南十方公司等，都对柠檬酸有机废水的处理作了大量深入的研究，完成了多项优良的工程，获得行业广泛的好评。柠檬酸废水处理技术按其作用原理和去除对象可分为物理法化学法和生物法。物理法就是利用物理作用，分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变水的化学性质，如重力分离气浮反渗透离心分离蒸发等。化学法是利用化学反应作用来分离转化破坏或回收废水中的污染物，并使其转化为无害物质，如混凝中和氧化还原吸附点渗透汽提萃取等处理工艺。生物法是利用水中微生物的新陈代谢功能，使废水中呈溶解和胶状的有机物被降解，并转化成为无害的物质，废水得以净化。属于生物法处理工艺的有活性污泥法生物膜法自然生物处理法和厌氧生物处理法等。活性污泥法好氧生物处理是在氧气充足的条件下，利用好氧微生物的生命活动氧化废水中的有机物，其产物是二氧化碳水及能量释放于水中这类方法没有考虑到废水中有机物的利用问题，因此处理成本较高。活性污泥法是较有代表性的好氧生物处理方法。活性污泥法是中低浓度有机废水处理中使用最多运行最可靠的方法，具有投资少处理效果好等优点。该处理工艺的主要部分是曝气池和沉淀池。废水进入曝气池后，与活性污泥含大量的好氧微生物混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解废水中的有机物，而污泥和水的分离则由沉淀池来完成。图好氧活性污泥净化废水的作用机理柠檬酸发酵废气的处理柠檬酸发酵工厂产生的废气主要是二氧化碳，虽然二氧化碳不具有毒性，但是由于它的存在影响了人或动物体对氧的摄取，使机体内氧合血红蛋白减少，造成窒息，严重时可引起死亡。因此需要合理利用排放二氧化碳，防止人身事故发生。而且二氧化碳是温室气体，对全球气候具有只能关于影响，因此需要严格控制二氧化碳的排放。发酵过程可以产生大量二氧化碳，而且二氧化碳的纯度也很高，由于二氧化碳的利用价值很高，因此可找专门的二氧化碳处理站来处理，同时也可以自己回收利用生产新产品，这样即解决了废气的处理问题，又带来了额外收入。柠檬酸发酵废渣的处理柠檬酸发酵废渣是柠檬酸发酵工业中主要的有机固体废弃物，如果不对其进行有效的处理，任意弃臵，则发酵废渣在自然界降解过程中就会对周围水体和大气造成严重的污染。壳聚糖，简称麦角固醇和膳食纤维，简称是三种比较重要的生物化工产品。壳聚糖目前主要从虾蟹壳中获得麦角固醇利用发酵法从酵母中获取膳食纤维从麸皮等些粮食加工副产物中提取。由于它们具有许多独特的理化性质而具有广泛的用途。柠檬酸发酵废渣中含有大量的黑曲霉菌丝体，通过对菌丝体物质含量分析可知菌丝体细胞膜中含有丰富的麦角固醇细胞壁中含有丰富的甲壳素和葡聚糖，因此可将黑曲霉菌丝体作为生产上述三种生物化工产品的生产原料。生产方法为首先是利用稀碱浸泡的方法对柠檬酸发酵废渣进行预处理，获得杂质含量较低的黑曲霉菌丝体，在此基础上进行麦角固醇的提取，提取的最佳工艺条件为低级醇的最佳加入量为最佳的萃取剂为石油醚沸程。经过紫外光谱测定获得的淡黄色晶体为麦角固醇。其次，对提取麦角固醇后的菌丝体进行碱法破壁脱蛋白。碱法破壁脱蛋白的最佳工艺条件是氢氧化钠浓度为固液比为处理时间为小时处理温度为。经过红外光谱的检测可知菌丝体细胞壁的主要成份为甲壳素。甲壳素进行脱乙酰基制备壳聚糖。最佳工艺条件是氢氧化钠浓度为固液比为处理时间为小时处理温度为。通过红外光谱检测确定产品为壳聚糖，检测其理化性质，基本符合国家规定的壳聚糖生产标准。最后，对菌丝体细胞壁中的葡聚糖进行处理，获得可以利用的以葡聚糖为主的膳食纤维。检测其理化性质符合膳食纤维的生产标准。设计评估及感想设计评估我国柠檬酸原料来源丰富，又有世界上独特的发酵技术，工艺简单，故选择以薯干粉为原料，采用黑曲霉，通过深层液体发酵生产柠檬酸。本设计是关于年产柠檬酸的发酵工厂车间的设计，是通过查阅文献资料了解国内外柠檬酸发酵行业生产发展概况后，通过分析比较，初步确定的设计方案。设计方案共有小节。第节‚前言‛是关于本设计的产品柠檬酸的性质用途发展情况及设计方案的简单介绍。第节‚生产工艺‛详细介绍了产品的生产方法工艺流程操作方法。第节‚工艺计算‛对整个设计的进行了数据计算，包括物料衡算主要是消耗原料的质量的计算，得到产品柠檬酸的质量的计算，热量衡算主要是蒸汽耗量的计算，冷却水耗量的计算，菌空气耗用量的计算。第节‚设备选型‛是对发酵过程中涉及的主要发酵设备进行了计算和选型，包括主要设备选型发酵罐，种子罐和辅助设备选型调浆罐，喷射加热器等。第节‚全厂车间布臵概况‛介绍了发酵厂选址的般性原则和车间布臵情况，包括本次设计的发酵厂具体平面布臵简图。第节‚废物处理‛对发酵工厂的污染情况