生产20000吨柠檬酸的工艺设计

1、年产20000吨柠檬酸工艺设计 目录第一部分 文献综述1. 柠檬酸11.1 简介11.2应用12柠檬酸的生产工艺22.1生产工艺概述22.2 工艺流程22.3基本步骤32.3.1 原料预处理32.3.2 玉米粉调浆和液化32.3.3 发酵42.3.4 提取和精制42.3.5 成品包装53 国内外柠檬酸生产情况及展望5第二部分 课程设计部分1物料衡算71.1 全厂总物料衡算主要内容71.2 工艺技术指标和基础数据71.3原辅料消耗及中间产品衡算81.3.1总反应式81.3.2 液化醪量的计算81.3.3 发酵液量的计算81.3.4 离子交换树脂的计算91.3.5阳离子交换树脂92 热量衡算112

2、.1 液化工段耗热量112.2 提取工段所耗热量122.3总耗热量132.4 蒸汽用量133 水量衡算133.1 调浆用水133.2冷却水143.2.1 液化清液冷却用水143.2.2 发酵冷却用水143.3 清洗用水143.3.1发酵罐清洗用水143.3.2 洗滤布用水153.4提取工段解脱液煮沸后降温所用冷耗量153.5 其他用水153.5.1 提取车间其它用水153.5.2 锅炉用水153.5.3 清洁用水153.6 总用水量154工艺设备的选型165总结体会23参考文献23燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第一部分 文献综述1. 柠檬酸1.1 简介柠檬酸(citric acid

3、)，学名 2-羟基丙烷三羧酸，分子式 C6H8O7。为无色透明斜方晶系晶体颗粒，或白色结晶性粉末。无臭，有很强的酸味，味阈值为 0.0025%。在温暖的空气中渐渐风化，在潮湿空气中微有潮解性。柠檬酸易溶于水，能溶于乙醇，而不溶于乙醚、氯仿、苯、CS2、CCl4及脂肪酸。 柠檬酸根据结晶条件不同，它的结晶形态有无水柠檬酸和含结晶水柠檬酸。商品柠檬酸主要是无水柠檬酸(C6H8O7)和异柠檬酸(C6H8O7·H2O)。异柠檬酸由低温(低于36.6)的水溶液中结晶析出，经分离干燥后的产品，分子量210.14，熔点7075，密度1.542。放置在干燥的空气中，异柠檬酸中的结晶水会逸出风化。无水

4、柠檬酸是在高于36.6的水溶液中结晶析出的，分子量192.12，密度1.665。异柠檬酸转变为无水柠檬酸的临界温度为36.6士0.151。1.2应用柠檬酸是当今利用微生物生产的一种极为重要的有机酸，广泛应用于食品、饮料、医药、化工、冶金等领域。柠檬酸的用途主要分为食品工业、医药工业和化学工业三个方面。 在食品工业上的应用：柠檬酸具有令人愉快的酸味，入口爽快，无后酸味，安全无毒，因此被称为第一食用酸味剂，被广泛用于饮料、果酱、果冻、酿造酒、冰激凌和人造奶油、淹制品、罐头制品、豆制品及烟草中。 在医药工业上的应用：医药上广泛用到柠檬酸及其盐类。柠檬酸盐用于补充相应元素时，具有溶解度高，生理宽容性大

5、，酸根直接被吸收代谢而无羁留等优点。柠檬酸糖浆、柠檬酸铁铵、柠檬酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸铜、柠檬酸镁被广泛应用于临床。 在化学工业上的应用：柠檬酸及其盐类在工业上的应用发展得最快。柠檬酸被广泛用于缓冲剂、催化剂、激活剂、增塑剂、螯合剂、清洗剂、吸附剂、稳定剂、消泡剂等。其中在洗涤剂方面的应用增长最大。柠檬酸钠盐的螯合作用很有特异性，可以替代三聚磷酸钠，作为绿色环保的无磷洗衣粉的原料2。 2柠檬酸的生产工艺2.1生产工艺概述 本项目采用玉米为原料，玉米粉碎调浆后利用喷射液化工艺进行玉米浆的液化，液化醪过滤除渣得液化清液，液化清液再进入发酵工段。在提取工段，本项目采用国内先进的“吸交法”提取柠檬酸工

6、艺。 柠檬酸的生产全过程可划分为四个工艺阶段：(1)发酵原料的的预处理；(2)玉米粉调浆和液化 ；(3)发酵生产柠檬酸；(4)柠檬酸的提取和精制。与这四个工艺流程相适应，需要配置原料制备车间、发酵车间、分离纯化车间。2.2 工艺流程 以玉米为原料，经粉碎、调浆、液化、过滤、发酵、阴离子交换、解脱液煮沸、脱色、阳离子交换、二次脱色、蒸发浓缩、结晶、离心分离、干燥后得成品。工艺流程如下： 玉米渣 菌丝体 玉米 除杂 粉碎 调浆 液化 过滤 发酵 过滤 阳柱转型 过滤 活性炭脱色 解脱液煮沸 阴离子交换附 二次脱色 蒸发浓缩冷却结晶离心分离干燥包装柠檬酸成品2.3基本步骤2.3.1 原料预处理 将原

7、料玉米除杂后进行粉碎，60 目过筛得合格的玉米粉。 2.3.2 玉米粉调浆和液化 向调浆罐通过物料输送机输送玉米粉；按质量比（玉米粉：水）为 1:4.5 的比例加入65的水，利用碱性盐Na2CO3溶液调节浆料 pH在5.07.0范围内，并加入 0.1%氯化钙，作为淀粉酶的保护剂和激活剂。最后加入粉耐高温-淀粉酶（酶活力 20000U/g，加入量为10U/g 玉米粉），混合均匀，将物料打入高压喷射器，在喷射器中粉浆和蒸汽可直接瞬间接触，出料温度 105。从喷射器中喷出的液料，经过冷却降温系统使液料温度降至 97，并将其倒入层流罐保温 30分钟，保温罐温度维持在 953-5。然后进行二次喷射，在第

8、二只喷射器内液料和蒸汽直接接触使温度迅速上升至 130，并在维持罐内维护 8 分钟左右，彻底杀死耐高温-淀粉酶，进一步凝固聚沉蛋白质，对处理后的物料进行过滤处理，滤液经过真空闪急冷却系统进行冷却，然后将液料打入二次液化罐，使液料温度降低到 95，在二次液化罐内加入耐高温-淀粉酶（酶活力为 20000U/g，加入量为 8U/g 玉米粉），液化 30 分钟，碘试合格后，结束液化。2.3.3 发酵 液化醪过滤除去玉米渣得液化清液，温度降至 37后打入发酵罐，同时按以下质量体积比向发酵罐内加入已灭菌的 0.9%尿素、0.1%KH3PO4、0.25%MgSO4和 10%种子液。发酵温度控制在 34，pH

9、6.7 左右，发酵周期约 72h。发酵结束后，发酵液经真空转鼓过滤机除去菌丝体得发酵清液，菌丝体是优质饲料的原料，发酵清液进入提取精制工段3-5。 2.3.4 提取和精制 发酵清液经过 8310阴离子交换吸附树脂将柠檬酸和其它杂质分离（交换过程中，改变吸附交换柱内压力，调压力为 4.9×106Pa 至放空，反复 2 到 3 次），然后用 10%的 NH4OH 解脱得解脱液。向解脱液中加碱液调节 pH9.0，在常压下加热煮沸 10 分钟，取出后加入粉末状活性炭（5g 活性炭/L 解脱液），过滤除去有机杂质和部分色素等残渣获得清液6-8。清液经阳离子交换树脂去除氨根离子，然后进行二次脱色

10、得到 18%的柠檬酸液。将此纯净柠檬酸液经蒸发浓缩后进行结晶，然后用离心机分离母液和晶体，母液返回再次吸附交换，晶体进行干燥得合格的柠檬酸9。 过程可以使吸附交换树脂充分搅动，所以不需要像离交法那样在洗胶工序后树脂仍需批批再生，降低了水、酸、碱的消耗。 调节解脱液 pH，提高分离杂质的效果。从阴离子交换树脂流出的解脱液加碱调节 PH 至 810，可以破坏柠檬酸解脱液的胶体稳定性，从而使混入的少量可溶性蛋白质、糖、胶体、杂酸等杂质絮凝从解脱液中分离。 “吸交法” 10-13。采用碱解脱法，避免原来酸解脱法存在的还原糖偏高、易碳化合物不达标的缺点。与传统的钙盐法相比，提取收率由原来的 75%左右提

11、高到80%，提高了产品质量，降低了生产成本。2.3.5 成品包装 干燥合格的柠檬酸晶体经包装后运送成品库。 3 国内外柠檬酸生产情况及展望 自21世纪以来，柠檬酸产业的竞争加剧，许多小企业纷纷退出该领域，这使全球柠檬酸的生产和进出口更加集中。目前，柠檬酸的主要产地有中国、美国和西欧。柠檬酸的主要出口国有中国、奥地利、捷克、美国、英国、爱尔兰、德国、巴西、荷兰、哥伦比亚。2005年上半年，全球柠檬酸总出口量为36.5万吨，上述十国的出口量之和占全球总出口量的92.6%。我国从20世纪60年代开始生产柠檬酸，近10年来，由于出口的刺激，生产能力和产量增长很快。1985年我国柠檬酸的产量只有3.7万

12、吨/年，到2001年产量达约38.0万吨/年，2002年达到约40.0万吨/年。2004年我国柠檬酸总产量达54万吨。2007 年国内柠檬酸产量76 万吨，共出口70.83 万吨，柠檬酸生产企业近百家，总产量居世界第一，出口遍布美国、比利时、荷兰等国，是世界上最大的柠檬酸出口国。我国柠檬酸工业的技术改造和新技术开发近年来已有长足的发展、但和世界发达国家相比，显然还达不到他们的水平14。 第二部分 课程设计部分年产20000吨柠檬酸工艺设计 随着全世界经济的发展和人民生活水平提高，柠檬酸市场需求也在快速增长因此，柠檬酸市场就全世界而言具有较大的发展潜力。 在化学工业中，柠檬酸是一种调节剂的重要组

13、成部分，在制备缓冲剂、催化剂、激活剂、螯合剂、清洗剂、稳定剂等试剂时起到重要的作用。柠檬酸钠盐作为一种螯合剂可以替代三聚磷酸钠，绿色环保，可以作为无磷洗衣粉的重要原料。很多的油脂中含有一定的金属离子，影响油脂的稳定性，在生产各种食用油时，金属离子的存在会对人体产生一定的危害。 柠檬酸的提取一直是制约柠檬酸行业发展的瓶颈，传统的钙盐法因为工艺成熟、设备简单、原材料易得和产品质量稳定等特点而在国内外被广泛使用，但也存在缺陷。本设计拟以建设柠檬酸年产20000t的工厂为基础，从工艺路线、设备选择、物料衡算、热量衡算等角度探索果胶酶生产工艺，如果在辅之以市场调研，则可为柠檬酸投产做好理论准备。1物料衡

14、算1.1 全厂总物料衡算主要内容（1）原料消耗的计算，主要原料为玉米，其他辅料有耐高温-淀粉酶、CaCl2、尿素、MgSO4、KH3PO4 黑曲霉等。 （2）中间产品计算，主要有液化醪、发酵液量的计算。 （3）成品、副产品计算。 1.2 工艺技术指标和基础数据 （1）生产规模：年产 20000t 柠檬酸。 （2）生产方法：玉米粉液化过滤后发酵。 （3）生产天数：300 天。 （4）产品质量：达到英国药典、美国药典标准，柠檬酸含量为 99.8%。 （5）副产品年产量：玉米渣 8000t，菌丝体 13600t，(NH4)2SO411600t。 （6）玉米淀粉含量为 70%，水含量低于 13%。 （

15、7）玉米浆液化添加 0.1%CaCl2，耐高温-淀粉酶（酶活力为 20000U/g），用量为 8U/g 玉米粉。 （8）柠檬酸发酵向发酵液添加 0.9%尿素、0.1% KH3PO4、0.25% MgSO4。 （9）实际糖酸转化率为 94%、成品收得率为 88%、产酸率为 14%、发酵周期为 72h。1.3原辅料消耗及中间产品衡算 1.3.1总反应式（1）糖化阶段：(C6H12O5)n nH2O nC6H12O6 162 18 180 发酵阶段：2C6H12O6 3O2 2C6H8O7 4H2O 2×180 3×32 2×192 4×18（2） 生产200

16、00t 无水柠檬酸玉米消耗量 20000×99.8%×(162÷192) ÷84%÷70%÷94%30469.766t 玉米粉量 20000×99.8%×(162÷192) ÷84%÷70%=28641.58t 99.8%无水柠檬酸达到英国药典标准，柠檬酸含量为 99.8%。 70%玉米淀粉含量为 70%（3） 耐高温 -淀粉酶的消耗量 20000×99.8%×(162÷192) ÷84%×18÷20000=18.06t 耐高

17、温 -淀粉酶酶活力为 20000U/g，用量为 8U/g 淀粉。1.3.2 液化醪量的计算 玉米粉和水按 1：4.5 的比例混合，加入 0.1% CaCl2，有关计算如下：（1） 玉米浆的量28641.58×5.5157528.69t （2） CaCl2的用量157528.69×0.1%157.53t 1.3.3 发酵液量的计算 成品柠檬酸中柠檬酸的量：20000×99.8%19960t 发酵液中柠檬酸的量：19960÷88%22681.82t 发酵液总体积：22681.83÷14%1.62×108m3 尿素耗量：1.62×

18、108×0.9%1458t KH3PO4耗量：1.62×108×0.1%162t MgSO4耗量：1.62×108×0.25%405t 1.3.4 离子交换树脂的计算 （1）8310#弱碱性阴离子交换树脂 8310#弱碱性阴离子交换树脂的技术参数如下： 型式：羟型 粒度：2060 且90 水分：60%70% 强度：90% 湿视密度：0.650.75g/ml 交换容量：0.81.0g/g 干树脂 再生交换容量：9mmol/ml 树脂 每吨柠檬酸所需发酵液的量是 8100.65kg，所需湿树脂的量： 1÷（0.9×0.14）7.

19、94t 湿树脂的体积： 7.94÷1.256.35m3 =1.25g/ml一般控制树脂的吸附量仅为树脂总交换量的 70%，则所需树脂的体积： 6.35÷70%9.07m3 用 15%NH4OH 解脱，液氨（按 100%计）用量是 40kg/m3，则所液氨的量：9.07×40362.81kg 所需 15%稀氨液的的量： （362.81÷17）×31÷15%4410.65kg 1.3.5阳离子交换树脂15 解脱液常压煮沸后加活性炭脱色，过滤后要经过阳离子交换树脂转型，选用安徽三星树脂科技有限公司生产的 001×7 强酸性苯乙烯系

20、阳离子交换树脂。其技术参数如下： 型式：H 型 水分：51%56% 湿视密度：0.730.83g/ml 湿真密度：1.171.22g/ml 磨后圆球率：90% 质量交换容量：1.75mmol/g 树脂 全交换容量：5.0mmol/ml 树脂 再生剂用量：H2SO4(按 100%计)75150 kg/m3湿树脂 每吨柠檬酸所需的树脂量： 1000÷（192×1.7）×10003060.73kg 树脂的密度取 1.25 g/ml，则树脂的体积： 3036.73÷1.25×1032.451×106 ml 一般控制树脂的吸附量仅为树脂总交换量

21、的 70%，则所需树脂的体积： 2.451÷70%3.5m3 用H2SO4再生，所需的H2SO4（按100%计）量是75150 kg/m3，取130 kg/m3，则 H2SO4需要量3.5×130455kg 再生的浓度为 2%，所需量为：455÷2%22750kg 再生后生成的(NH4)2SO4量：（455÷98）×132613kg经浓缩烘干后得固体(NH4)2SO4设收得率为 94%，则每吨柠檬酸可产副产品(NH4)2SO4的量： 613×94%576.2kg 年产副产品(NH4)2SO4的量576.2×20000=115

22、24t 表1物料衡算表序号名称每吨产品耗量/t每天耗量/t每年耗量/t1玉米1.52101.5730569.772玉米粉1.4395.4728641.583玉米浆7.88525.10157528.694耐高温 -淀粉酶0.00090.0618.045CaCl20.00852.51157.536尿素0.074.8614587KH3PO40.0080.541628MgSO40.021.354059液化醪 8.21547.3316420010液化清液7.76157.3315520011发酵液8.154016200012种子液0.81541620013液氨0.5838.41115242 热量衡算 2.

23、1 液化工段耗热量 液化醪冷却水作为调浆水，玉米浆初温为 60。 （1）玉米浆由 60喷射加热到 105所耗热量 Q1157528.69×3.78×（105-60）2.68×1010kJ （2）层流罐流出的玉米浆由 95喷射加热到 130所耗热量 Q220000×8315.63×3.78×（130-95）2.2×1010kJ 3.78比热容（3）高温维持时间所耗热量 高温维持时间为 8min，蒸发量为每小时 8%，则蒸发水分量为： V20000×8814.45×8%×8/601880400kg

24、所耗热量 Q3VI20000×94.02×2173.84087613520kJ 式中 I 为维持温度下水的汽化潜热，kJ/kg （4）热损失 其它过程总的热损失为上述所耗热量的 15%。 （5）总热量 总热量 Q1.15×(Q1Q2Q3) 6.082×1010kJ 2.2 提取工段所耗热量 （1）发酵液过滤后经过阴离子交换树脂，洗脱后所得解脱液常压下加热煮沸 10min，解脱液中柠檬酸的浓度约为 16%，则解脱液的量： 1134.09÷16%×200007088.06×20000=141761200kg（2）加热煮沸 10m

25、in，设温度从 25升到 100，所耗热量: Q1141761200×3.98×（10025） 4.232×1010kJ （3） 煮沸时间 10min，蒸发量为每小时 5%，则蒸发水分量为: 141761200×5%×1/61181400kg 故蒸发带走热量: Q21181400×2257.2 2.67×109kJ 2257.2煮沸温度 100下的饱和蒸汽的汽化潜热，kJ/kg （4）热损失 其它过程总的热损失为上述所耗热量的 15%。 （5）由上述计算得总热量 Q1.15×(Q1Q2) 5.17×101

26、0kJ （6）蒸发干燥所耗热量约为 1150000×20000=2.3×1010kJ。 （7）提取工段所耗总热量 5.17×10102.3×10107.47×1010kJ 其他工序所耗热量约为 6×1010kJ。 2.3总耗热量 6.08×10107.47×10106×10101.955×1011kJ 2.4 蒸汽用量 使用 0.5MPa 的饱和蒸汽，I2748.9kJ/kg 蒸汽用量 D1.955×1011÷(2748.9643.2)×0.95 9.775

27、5;107kg 643.2喷射液化器加热蒸汽（0.5MPa）的焓，kJ/kg 95%蒸汽的热效率 3 水量衡算 3.1 调浆用水 将玉米粉输送到调浆罐，按玉米粉：水1：4.5 的比例加入 65的水， 则水的用量：20000× 1432.07×4.5128886400kg 3.2冷却水3.2.1 液化清液冷却用水 按工艺要求，液化醪经过滤后 40min 由 90降到 37，所用冷却介质 为 2的冷水，冷却后，水温约为 70，则所耗热量： 7762.51×3.78×（90-37）×200003.11×1010kJ 所用冷却介质的量： 3.

28、11×1010÷4.18×（702）109424518kg 3.2.2 发酵冷却用水 发酵罐放出热量发酵罐放出的热量为：QQ1-Q2-Q3 发酵产热 Q18100.65×2146 3.477×1011kJ 2146每千克发酵液产生的发酵热，kJ/kg 蒸热量 Q225%Q1 射散热量 Q33%Q1 QQ1Q2Q3 3.477×1011×（125%3%） 2.50×1011kJ 冷却水用WQ/Cp(T2T1)2.50×1011÷4.18×(2518) 855565904kg 其中冷却水的

29、进、出温度为 18、25。 考虑到冷却水可循环利用，因此可按 3%的耗用率计算，则冷却水用量： 855565904×3%256669788.1kg 3.3 清洗用水3.3.1发酵罐清洗用水 发酵结束后清洗发酵罐，每吨柠檬酸发酵罐清洗用水约 500kg，20000 吨柠檬酸需1×104吨3.3.2 洗滤布用水 液化醪过滤后过滤机的滤布要清洗，每吨柠檬酸用水约 2760kg，20000 吨柠檬酸需5.52×104吨 3.4提取工段解脱液煮沸后降温所用冷耗量 工艺要求在 30min 内，解脱液的温度由 100降到 25，所用的冷冻介质是2的冷水。 所耗热量为4.232&

30、#215;1010kJ 所用冷却介质：4.232×1010÷4.18×（70-2）148873200kg 4.18水的比热容3.5 其他用水3.5.1 提取车间其它用水 主要包括阴离子交换树脂、阳离子交换树脂、活性炭柱再生冲洗水、设备冲洗水等，约 3.6×105t。 3.5.2 锅炉用水 蒸汽用量为 87758t，按产蒸汽率 95%计算，则用水量： 87758÷95%92376.84t 3.5.3 清洁用水 主要包括地面冲洗水、管道冲洗水和设备冲洗水等，按每吨柠檬酸 5t 计，20000 吨柠檬酸需105吨3.6 总用水量 冷冻介质用量：109

31、424518148873200258297718kg 除去调浆用水 128886400kg，剩余水可再利用，损失按 5%计，冷冻介质可再利用量： 128886400（258297718128886400）×95%251827152kg 综上所述，冷冻介质用量为251827152kg 自来水用量为 128886400256669788.11075.52×1073.6×10792376840108-251827152 226107067kg 4工艺设备的选型 基本参数：生产周期为4d，全年生产天数为300 d，柠檬酸含量为 99.8%，年产量为20000 t.（1）粉

32、碎机 由物料衡算知，每天所需玉米量为 20000×99.8%×（162÷192）÷84%÷70%÷300=95.47t，设原料粉碎过程中损失率为 6%，则每天玉米处理量为： 95.47÷94%101.57t 每天粉碎机工作时间为 8h，则每小时玉米处理量为： 101.57÷812.7t/h 选择2台JFS-120-43粉碎机.选择2台常州市恒悦机械有限公司生产JFS-120-43粉碎机，电机功率：75kwh 玉米产量：6.58t/h （2）调浆罐 由物料衡算知，每天处理玉米浆的量为 95.47×5.5=5

33、25.1t，体积约为 447.36m3。 需调浆罐的填充系数为 70%，则所需体积为: 447.36÷70%639.1m3 取 4 个 250m3的调浆罐即可满足生产，其中 1 个备用。 委托南京进口机械制造有限公司制造。 （3）喷射液化器 由物料衡算知，每小时处理玉米浆的量为 22t。 选择 2 台南京赛义德流体设备有限公司生产的型号是 HYB20 的不锈钢低压蒸汽喷射液化器，其生产能力为 20m3/h，可以满足生产。 （4）层流罐 由物料衡算知，每小时喷射液化器流出的玉米浆的量为： 153865.25÷300÷2421.37t/h，其体积流量为 19.36m3

34、/h。 玉米浆在层流罐逗留时间是 30min，层流罐的填充系数是 80%，则层流罐的体积为： 19.36×0.5÷80%12.1m3 取 15m3的层流罐 1 个即可。 第二次喷射液化所需的液化维持罐同层流罐。 （5）高温维持罐 由物料衡算知，每小时喷射液化器流出的玉米浆的量为： 153865.25÷300÷2421.37t/h，其体积流量为 19.36m3/h。 玉米浆在高温维持罐逗留时间是 8min，高温维持罐的填充系数是 80%，则高温维持罐的体积为： 19.36×8/60÷80%3.23m3 取 5m3的高温维持罐1 个即可。

35、 （8）喷射液化系统 设计一套喷射液化系统，委托南京赛义德流体设备有限公司制造。 （9）板框压滤机 每天所需液化醪的量为： 546.5t 工艺要求 24h 内将其过滤完，则板框压滤机的处理能力应该达到：546.5÷2422.77t/h 选择1台合肥天工科技开发有限公司生产的型号为BAB/1000-N的不锈钢板框压滤机，其技术参数如下： 过滤能力：30t/h 最大工作压力：0.4MPa 滤板片数：80 端板片数：2 总过滤面积：150m2 外形尺寸：6500×1320×2100mm 提取工段解脱液加活性炭脱色后要过滤，选择相同型号的板框压滤机，所以共选 3 台。(1

36、0)发酵罐参数确定 由物料衡算知，每日所需发酵清液液的体积为514.32m3，装料系数取 75%，则每日所需发酵罐的体积： 514.32÷75%685.76m3取 200m3的发酵罐，则每天所需发酵罐的个数： 685.76÷2003.4 个 发酵周期是 72h，考虑放罐、洗罐等辅助时间为 24h，则每个周期所需发酵罐的个数： 3.4÷24×（7224）114.6个 选择 15 个无锡市华元化工设备制造有限公司生产的 200m3的发酵罐即可满足生产，其中 1 个备用。其技术参数如下： 公称容积：200m3，筒体直径：4700mm ，筒体高度 H：11700

37、mm 换热面积：220m2搅拌轴转速：200r/min 搅拌轴功率：220kw 发酵罐设计成喷环式好氧发酵罐。 发酵罐的工艺尺寸计算 根据实际情况需要，选择发酵罐的体积为200m3，则根据装料系数可知发酵液体积为150 m3，下面根据机械通用搅拌发酵罐各工艺尺寸要求就算计算发酵罐的其他重要参数： H/D=23，取H/D=2.54×200D2H2.5D3D=4.6 723m, 取整 D=4.7 H=2.5D=11.7 m （11）种子罐 柠檬酸发酵接种量约为 10%，则种子罐的体积： 200×10%20m3发酵罐每天平均上罐数是 3.4 个，需种子罐 4 个，种子罐培养菌种

38、28h，辅助操作时间为 1012h，生产周期为 3840h，因此 8 个 20m3的种子罐即可满足生产。选择无锡市华元化工设备制造有限公司生产的 20m3的发酵罐，其技术参数如下： 公称容积：20m3 筒体直径：2200mm 筒体高度 H：5000mm 换热面积：22m2 搅拌轴转速：280r/min 搅拌轴功率：15kw （12）真空转鼓过滤机 发酵完毕后，发酵液用真空转鼓过滤机进行过滤，每个发酵周期所需发酵液的量为： 540t 工艺要求 24h 内将其过滤完，则真空转鼓过滤机的处理能力应该达到： 540÷2422.5t/h 选择 1台石家庄工大化工设备有限公司生产的型号为 GF5

39、.0/2.7-N 真空转股过滤机。其技术参数如下： 过滤面积：50m2转鼓直径：2.7m 转鼓转速：90140r/min 电动机功率：3.5kw 外型尺寸：7400×4250×3850mm （13）阴离子交换柱 柠檬酸发酵液过滤后不经过脱色直接上柱吸附，8310#弱碱性阴离子交换树脂的吸交容量大，抗污染能力强。 8310#弱碱性阴离子交换树脂的技术参数如下： 型式：羟型 粒度：2060 且90 水分：60%70% 强度：90% 湿视密度：0.650.75g/ml 交换容量：0.81.0g/g 干树脂 再生交换容量：9mmol/ml 树脂每吨柠檬酸所需发酵液的量是 8100.

40、65kg，所需湿树脂的量： 1÷（0.9×0.14）7.94t 湿树脂的体积： 7.94÷1.256.35m3 =1.25g/ml一般控制树脂的吸附量仅为树脂总交换量的 70%，则所需树脂的体积： 6.35÷70%9.07m3 每天生产柠檬酸 266.66/4=66.665t，则所需树脂的体积： 9.07×66.665604.65m3 按装柱系数为 70%计，则所需离子交换柱的体积： 604.65÷70%863.79m3 取46个直径 1800mm，高 7200mm 的离子交换柱即可，委托翼州市中意玻璃钢有限公司生产。 （14）加热脱

41、色罐 解脱液常压下加热煮沸 10min，取出后加入粉末状活性炭（5g 活性炭/L 解脱液），过滤除去有机杂质和部分色素等残渣获得清液。解脱液的流量7088.06×20000÷（300×24×1050）9.37m3/h 7088.06脱色液的量 煮沸时间为 10min，则加热罐的体积为： 9.37×1/61.64m3 体积圆整到 2m3，取 2 个，1 个备用。 （15）阳离子交换柱 解脱液常压煮沸后加活性炭脱色，过滤后要经过阳离子交换树脂转型，选用 001×7 强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。其技术参数如下： 型式：H 型 水分：51%

42、56% 湿视密度：0.730.83g/ml 湿真密度：1.171.22g/ml 磨后圆球率：90% 质量交换容量：1.75mmol/g 干树脂 全交换容量：5.0mmol/ml 树脂 再生剂用量：H2SO4(按 100%计)75150kg/m3湿树脂 每吨柠檬酸所需的树脂量： 1000÷（192×1.75）×10003060.73kg 树脂的密度取 1.25g/ml，则树脂的体积： 3036.73÷1.252.451×103L 一般控制树脂的吸附量仅为树脂总交换量的 70%，则所需树脂的体积： 2.451÷70%3.5m3 每天所需树

43、脂的体积： 3.5×66.665233.33m3 离子交换柱填充系数按 70%计算，则离子交换柱的体积： 233.33÷70%333.325m3 取 19 个直径 1800mm，高 7200mm 的离子交换柱即可，委托翼州市中意玻璃钢有限公司生产。 （16）蒸发浓缩器 柠檬酸进入蒸发浓缩器之前的浓度约为 19%，则每周期生产柠檬酸清液的量：66.665÷（19%×96%）×96/241461.95t 流出柠檬酸的浓度为 85%，其质量： 66.665÷（96%×85%）×96/24326.8t 蒸发水分量： 146

44、1.95326.81135.15t 工艺要求 12h 内完成浓缩工作，则浓缩器的处理能力： 1135.15÷1294.60t/h 选择4台型号是 JMZ-30 多效蒸发器。蒸发量：30000kg/h 生蒸汽耗量：75009000kg/h 有效真空度：0448640mmHg 各效蒸发温度：99、76、53 蒸发用蒸汽压力：0.7MPa 预热用蒸汽压力：0.25MPa（17）结晶设备 结晶罐采用进口 304 或 316L 不锈钢制造，内壁采用镜面抛光，外壁采用 304全焊接结构保温，外表面采用镜面或亚光处理。选择 2台 WL520×100-L 结晶罐。其技术参数如下： 转速：2

45、00 r/min 主电机功率：7.5kw 外形尺寸：880×1266×950mm （18）离心机 结晶后，部分母液和晶体需要分离，母液返回重新提取结晶，晶体则进入干燥工段。 每天母液含量约为： 540×10%54t 工艺要求 6h 完成分离工作，则离心机的生产能力： 54÷69t/h 选择 2台SC1000 三足式离心机。其技术参数如下： 最大处理量：5500kg/h 转速：1200r/min 功率：7.5kw （19）振动流化床干燥机 振动干燥器生产能力大，可连续操作，物料彼此摩擦和撞击作用轻微，晶形好。 成品柠檬酸含水量要求低于 0.02%，晶体进入干燥器前柠檬酸含量为 96%，每天生产柠檬酸的量是 66.665，除水量： （66.665÷99.8%）（66.665÷96%）6.155t 工艺要求 4h 完成干燥工作，则干燥机生产能力： 6.155÷41.54t/h 选择1 台 GGNL-4.0 振动流化床干燥机。技术参数如下：干燥能力：10001800kg 水/h 装机容量：135m3蒸汽压力：0.41.0MPa 蒸汽耗量：15003500kg/h 进风温度：100160（20）空气压缩机 发酵车间共有 15 台发酵罐，8 台种子罐，其装