年产5000吨乳酸工厂提取车间设计.docxVIP

乳酸是世界上应用广泛的三大有机酸之一，目前生产乳酸主要采取的方法有 传统发酵工艺以及固定化微生物法、电渗析连续发酵法、萃取发酵法、膜法发酵 法、吸附发酵法、同时糖化发酵法等新工艺，在工业生产中多采用微生物发酵法 生产L-乳酸。乳酸的提取精制是乳酸生产中非常重要的步骤，工业生产中常用 的乳酸提取工艺主要有：钙盐法、锌盐法、离子交换法、溶剂萃取法和电渗析法 等。本设计采用德式乳杆菌为菌种，以大米为主要原料，效皮为辅助原料经糖化 发酵并行式来生产乳酸。在发酵时加入CaCO作为乳酸中和剂和发酵液稳定剂， 3 得到的发酵液经预处理一浓缩一冷却结晶一洗晶一离心分离一乳酸钙结晶一溶 晶一酸解一过滤一脱色等一系列步骤得到粗乳酸；粗乳酸先经浓缩再经离子交换 法（先通过732阳离子交换柱再通过331阴离子交换柱）得到纯乳酸。 根据上述工艺流程，在进行乳酸工厂提取车间设计时，根据工厂的实际生产 工艺和产能采取最优的提取工艺，通过对乳酸生产平衡、设备平衡和能量平衡等 的计算，选取相应的生产设备，合理布局设计，使生产操作可靠性、方便性达到 生产要求，降低成本，最终使生产效益最大化，并设计出合理的工艺流程图、设 备结构和布置图以及全厂平面布置图。 关键词：发酵工艺；乳酸提取车间；工厂设计 2生产工艺 本次生产工艺设计以大米和秋皮为原料，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、干燥得到乳酸。 乳酸生产工艺流程为：原料（辅料）一一＞调浆一一＞液化一一＞发酵罐一一＞预热 罐一＞ 板框过滤一＞ 沉降罐一＞ 板框过滤一＞ 浓缩一＞ 酸解一＞ 板框过滤一＞ 浓缩一一＞ 脱色一一＞离子交换—-＞ 脱色一一＞ 浓缩一一＞ 成品 本次生产工艺的基本过程是：在接收糖浆后，根据糖浆组成作适当的处理或 者配制，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CaCOq中和 处理；再经过过滤洗涤，得到乳酸钙固体，送入酸解罐，再添加h2sq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Cas。4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，对得到的湿乳酸晶体进行干燥与筛选，最后得到成品乳 酸，如图。 配料筛选成品乳酸消泡剂种子净化干燥钙盐酸液活性炭发湃康渣处理废渣处理酸解r乳酸分离蒸发结品次品回落酸解液 离子交换处理 配料 筛选 成品乳酸 消泡剂 种子 净化 干燥 钙盐 酸液 活性炭 发湃 康渣处理 废渣处理 酸解 r乳酸 分离 蒸发结品 次品回落 酸解液 离子交换处理 图2乳酸的生产工艺流程 发酵工艺 发酵工艺流程及特点 发酵工艺工艺流程： 原料一一＞调浆一一＞蒸煮糊化一一＞ 定溶一一＞糖化发酵(同时进行) 发酵工艺特点： 这是以无机酸或者有机酸为催化剂，在高压高温的条件下水解淀粉的方法。 其主要的优点是设备体积小，时间段，设备生产的能力较大。并行发酵工艺是 发酵与糖化同时进行的一种发酵工艺。这是日本科学家根据清酒发酵(清酒发 酵)也是一种并行发酵)的原理发明出来的一种发酵方法。其最大的有点事无需 先行提取淀粉或者先制糖，于是可以减少设备的投资。由于乳酸发酵温度 (50° C)十分接近于糖化酶的最适温度(55° C?60° C),所以并行发酵工艺十分适 合乳酸的发酵。根据实际生产中的经验，并行发酵工艺染杂菌机会极少，所以 发酵容器可以敞开而不必耽心杂菌的污染。 发酵工艺条件 原料 以大米为主要原料，大米不需要粉碎，但是要先进行糊化。糊化在糊化罐内 进行。以数皮为辅助原料；将大米与秋皮和水按4:1:5的比例加入罐内进行糊化。 2.1.2.2 菌种 发酵法生产乳酸主要菌种为乳酸杆菌，生产中常用的是德氏乳酸杆菌和保加 利亚乳酸杆菌。国内外菌种保藏机构收藏的有德氏乳杆菌ATCC 9649＞米根霉 ATCC9363、干酪乳杆菌亚种ATCC1143。我国大连科学研究所M287、M300、 M301,兰州工业试验所以及江苏省微生物研究所等单位收藏皆为根霉。 本设计发酵法采用德氏乳杆菌(Lactobac川us delbrueckii)为菌种 (1)分类：大小2.0-9.0X0.5^0.8um,属真菌目，乳杆菌科，乳杆菌属， 细胞杆状。单个或者成短链，，革兰氏阳性，不运动。德式乳酸杆菌是淀粉糖创 造乳酸的主要生产菌，能依靠蔗糖、麦芽糖、果糖等碳源发酵产生乳酸。最适 生长温度45° Co对德氏乳杆菌具有明显促进作用的物质有天冬氨酸、甘氨酸、 谷氨酸、维生素B2、烟酸、叶酸。具有明显抑制作用的物质有维生素B1、苯 胺绿、苯胺蓝、甲基橙等。 (2)菌种的扩大培养：将种子培养基泵入种子罐内，种子罐体积是发酵罐 的1/13~