1、精選優質文檔-傾情為你奉上建廠可行性研究報告 學 生 姓 名: 宋利宏 專 業: 食品科學與工程121 學 號: 指導教師姓名: 林 勤 2015年 10 月 16 日目 錄00100111334555777777788888899999900123335555666667 77788888990年產5000噸檸檬酸發酵工廠設計食品科學與工程專業 魏文姣指導老師 蒲傳奮摘 要：本論文主要是進行年產量5000噸檸檬酸發酵工廠設計，在設計過程中進行了詳細的工藝論證，對每個工藝過程進行了分析。并且在此基礎上制定產品方案，設計生產工藝，對檸檬酸生產加工過程中的物料平衡進行計算，對主要設備進行選型以及水

2、、電、汽平衡，勞動力平衡進行計算，最后進行車間設計。設定企業管理組織構架，實施環境保護規劃并進行污水處理，對投資成本、利潤、盈虧平衡點等進行估算。生產總投資為2080萬元，年利潤可達1913.7萬元，投資回收期1.3年左右。關鍵詞：檸檬酸； 發酵； 工廠設計 Design of an annual output of 5000 tons of Citric acid fermentation factory Food science and engineering major Wei Wen jiaoGuide teacher Pu Chuan fenAbstract: This paper

3、is mainly for the annual output of 5000 tons of citric acid fermentation factory design, process has been proved in the design process, for each process are analyzed. Develop product solutions and on this basis, design and production process, the material balance of citric acid production in the pro

4、cess of calculation, selection and water, electricity, steam balance of main equipment, labor balance calculation, the workshop design. Set the corporate management structure, the implementation plan for environmental protection and sewage treatment, to estimate the investment cost, profit, profit a

5、nd loss balance point.The production of a total investment of yuan, annual profit of yuan, the investment recovery period is 1.3 years or so.Keywords: citric acid; fermentation; plant design 第一章 緒論1.1企業概況 檸檬酸發酵工廠位于山東省濰坊，濰坊市安丘市位屬暖溫帶大陸性氣候，四季分明，光照充足，雨熱同季。無霜期年平均213天，年均降雨量650余毫米，年平均氣溫18，適宜多種動植物生長。靠近原料生產基

6、地，空氣清新，水質清純，環境幽雅無污染，經濟發展環境良好。交通便利，利于材料以及產品的運輸。1.2目的和意義1.2.1立項的目的 有機酸是微生物的初級代謝產物，與工業和人們的日常生活有著十分密切的關系，也是發酵產業中歷史最悠久、噸位最大、價格最低廉的產品。微生物能夠產生多種有機 酸，能夠大規模生產的只有少數，主要包括檸檬酸、葡萄糖酸、衣康酸和乳酸。目前產量最高兩種有機酸分別是檸檬酸和葡萄糖酸，根據2005年的數據顯示，2005年全世界的檸檬酸產量達到了100萬噸，其中近50%的產量來自于中國。由于檸檬酸的酸性、風味以及能夠與金屬離子形成復合物的能力，在工業中有著廣泛的用途。據統計，目前75%的

7、檸檬酸用于食品以及飲料工業，10%用于制藥行業，15%用于其他行業。檸檬酸具有酸味圓潤滋美的特點，并且無毒，安全性高，又因為檸檬酸具有溶解性好、螯合能力強的特性，因此被廣泛應用于食品工業中，常被用作酸味劑、增溶劑、緩沖劑、抗氧化劑、螯合劑等，此外，檸檬酸還可以作為冷凍水果和水果加工品種維生素的穩定劑以及作為軟飲料、冷飲等食品的增香劑。在醫藥工業中，由于酸根具有直接被吸收的特性，經常被作為某些醫藥的合成原料。醫藥中合成的檸檬酸鹽被廣泛用用于醫學臨床。醫生在采取新鮮血液的時候，需要加入一些消毒過的檸檬酸鈉就能起到防止血液凝固的作用，因此被稱為抗凝血劑。作為抗氧化劑還可以防止維生素的氧化1。在化學工

8、業中檸檬酸也有著舉足輕重的地位。作為一種弱有機酸，同時又具有螯合作用，可以引起金屬表面層的輕微損壞，但是作為金屬離子螯合劑又可以加速金屬氧化物的遷移。因此現在多采用檸檬酸來取無機強酸用于金屬表面氧化物的清潔。它還能增加去污性能，可以替代磷酸鹽，作為無磷洗衣粉的重要原料，綠色環保。檸檬酸鹽是最常用的電鍍緩沖液和絡合劑，其螯合作用使電鍍操作穩定，產品質量較好。雖然目前檸檬酸的世界年產量超過200萬噸，檸檬酸的需求逐年迅速遞增，但是仍然不能滿足人們日益增長的物質需求。其中消耗量最大的國家是美國，年需求量近70萬噸。隨著全世界經濟的發展和人民生活水平的提高，檸檬酸的市場需求也在快速增長，因此，檸檬酸市

9、場就全世界而言具有較大的發展潛力。1.2.2項目投資的意義從廣義上說，任何含有淀粉和糖的農產品、農產品加工品以及副產品，某些有機化合物，以及石油中的某些成分都是檸檬酸的原料。在我國，檸檬酸生產以薯干、玉米等淀粉質原料為主。傳統的檸檬酸生產都是以薯干作為原材料，經過生物發酵和鈣鹽提取工藝制作的，這種方法生產的產品質量差而且成本高，環境污染嚴重，為了進一步擴大經濟效益，提高生產效率，實現清潔無污染的生產，需要對檸檬酸生產提取工藝加以改進。在原料方面，目前研究出了玉米粉、稻米以及秸稈等，工藝上采用工業離子色譜法、母液凈化處理以及循環利用廢糖液技術，這樣不僅有效地降低了成本，而且對于檸檬酸生產剩余的副

10、產物，通過優化工藝的方式加以合理的利用，廢物排放量少有利于環境保護2。 玉米中含有豐富的營養物質，以純碳水化合物的淀粉為主，還存在一些蛋白質，纖維素，脂肪，無機鹽灰分等非純碳水化合物。 第二章 工藝方案論證2.1.設計依據 根據安全有利位置設計一所坐落于濰坊安丘市的檸檬酸發酵工廠。本設計主要以國內檸檬酸主流生產技術為基礎，結合國內外先進生產工藝和設備，參考發酵工廠設計、生物化工、檸檬酸發酵工藝、食品法規等有關文獻資料，完成初步工廠設計。2.2 設計范圍制定產品方案，設計生產工藝，進行物料平衡，設備選型，勞動定員，水電汽平衡，全廠衛生安全研究。設定企業管理組織架構并進行經濟效果預測，繪制檸檬酸工

11、廠總平面布置圖、工藝流程圖、車間布置圖。2.3工藝流程確定玉米除雜粉碎調漿液化過濾發酵過濾陰離子交換吸附解脫液煮 玉米渣 菌絲體活性炭脫色過濾陽柱轉型二次脫色蒸發濃縮冷卻結晶離心分離干燥包裝檸檬酸成品32.4 工藝論證和說明2.4.1原料的預處理利用人工去除混入玉米中的固體雜質，如金屬物、土、石、皮、芯、霉變塊、粒等，排除污染。將玉米進行粉碎，使得玉米能夠充分發酵，不浪費原材料。一般玉米不宜過碎或過大，60目過篩得到合格的玉米粉。2.4.2發酵液的預處理淀粉液化實質上是在淀粉顆粒因受熱吸水膨脹、糊化破壞了其晶體結構之后進行的，這是因為淀粉顆粒對于酶作用的抵抗力較強，很難直接液化，因此淀粉糊化是

12、酶法液化的一個重要步驟。淀粉被糊化后，體積就會膨脹很多，粘度增強，流動性很差，攪拌困難，傳熱性較差，難以糊化均勻。因此物料必須先進行液化，是料液的流動性變好，有利于料液的輸送、滅菌完全、發酵初期菌體的生長、易于糖化、提高產酸率和淀粉的利用率。使用物料輸送機向調漿罐輸送玉米粉，按照質量比為（玉米粉：水）為1:4.5的比例加入65的水，利用碳酸鈉溶液調節漿料的pH在5.07.0范圍內，并加入0.1%氯化鈣，鈣離子對淀粉酶具有激活和保護作用，也有助于雜質凝集，改善過濾性質。最后加入粉耐高溫-淀粉酶（酶活力20000U/g，加入量為10U/g玉米粉），混合均勻，將物料打入高壓噴射器，在噴射器中粉漿和蒸

13、汽可直接瞬間接觸，出料溫度105。從噴射器中噴出的液料，經過冷卻降溫系統使液料溫度降至97，并將其倒入層流罐保溫30分鐘，保溫罐溫度維持在95，然后進行二次噴射，在第二只噴射器內液料和蒸汽直接接觸使溫度迅速上升至130，并在維持罐內維護8分鐘左右，徹底殺死耐高溫-淀粉酶，進一步凝固聚沉蛋白質，對處理后的物料進行過濾處理，濾液經過真空閃急冷卻系統進行冷卻，然后將液料打入二次液化罐，使液料溫度降低到95，在二次液化罐內加入耐高溫-淀粉酶（酶活力為20000U/g，加入量為8U/g玉米粉），液化30分鐘，碘試合格后，結束液化。2.4.3發酵液化醪過濾除去玉米渣得液化清液，溫度降至37后打入發酵罐，同

14、時按質量體積比向發酵罐內加入已滅菌的0.9%尿素、0.1%磷酸氫鉀、0.25%二氧化硫和10%種子液。菌體生長的優劣完全取決于培養液內的氮源，這是因為細胞中銨離子濃度的升高能解除ATP和檸檬酸對于關鍵酶磷酸果糖激酶的反饋抑制，使得EMP代謝流增強，利于檸檬酸的生產和積累。無機鹽也是構成微生物生命活動不可缺少的物質，在檸檬酸發酵中，有的構成菌體，有的促進代謝，有的促進產酸4。黑曲霉是嗜熱微生物，生長溫度在3337，由于培養基中固形物較多，對菌體起到保護作用，一般溫度控制在（351）。發酵溫度控制在34，pH4.5左右，發酵周期約72h。發酵結束后，發酵液經真空轉鼓過濾機除去菌絲體得發酵清液，菌絲

15、體是優質飼料的原料，發酵清液進入提取精制工段。2.4.4提取和精制 發酵清液經過8310陰離子交換吸附樹脂將檸檬酸和其它雜質分離（交換過程中，改變吸附交換柱內壓力，調壓力為4.9106Pa至放空，反復2到3次），然后用10%的NH4OH解脫得解脫液。向解脫液中加堿液調節pH9.0，在常壓下加熱煮沸10分鐘，取出后加入粉末狀活性炭（5g活性炭/L 解脫液），過濾除去有機雜質和部分色素等殘渣獲得清液5。清液經陽離子交換樹脂去除氨根離子，然后進行二次脫色得到18%的檸檬酸液。將此純凈檸檬酸液經蒸發濃縮后進行結晶，然后用離心機分離母液和晶體，母液返回再次吸附交換，晶體進行干燥得合格的檸檬酸6。2.4.

16、5成品包裝干燥合格的檸檬酸晶體經包裝后運送成品庫。2.5產品與產量的確定 根據濰坊當地的玉米農業產量、配套設備的生產能力和當地以及周邊地區的檸檬酸的市場需求，將年產量定為5000噸。根據充分的市場調研，結合濰坊當地的地理環境，根據當地農業產量和周邊地區的消費需求，確定產品與產量。本文是以檸檬酸生產為依據設計的。全年均衡生產，全年工作日不少于300天，每天24h連續生產，每天的生產班次為3班。年產量5000t，則日產量為5000/300=16.7t/天。2.6生產方法評價 本設計中的檸檬酸的生產過程是采取機械與人工相結合的作業方式，所采用方法在保證產量的基礎上，保證產品品質的營養衛生。目前我國各

17、地建造的檸檬酸工廠都按照國際衛生組織的要求實施，因此，本工廠更要遵守，這樣我們才能在國內的檸檬酸市場占有一席之地。第三章 廠區平面設計3.1廠址選擇的原則7（1） 廠址選擇必須在符合工業布局、符合所在地區的規劃的要求，按照國家有關法律、法規以及建設前期工作的規定進行。（2） 充分利用各地區的有利條件，避開或者克服不利條件，充分利用當地的人力、物力、財力和自然資源，保護環境；節約用地，不占用良田及經濟效益高的土地，并且符合國家現行的土地管理、環境保護、水土保持等法規有關規定。盡量遠離風景游覽區和自然保護區，不污染水源，有利于三廢的處理，并符合現行的環境保護法規規定。（3） 使企業接近原料、能源產

18、地和產品消費區，消除不合格運輸；總體經濟效益好，有利于加快國民經濟發展和人民生活的提高。具體廠址所在地的選擇要從場地的自然條件，技術經濟條件以及所在行業的特點三方面考慮，依次滿足相應的條件。3.2選址 檸檬酸工廠位于濰坊安丘市，安丘市位于山東半島中部，是國務院批準的首批沿海對外開放的縣市之一。安丘境內平原、丘陵、山地各占三分之一，同時也是山東省重要的水源地。東距青島110公里，西距濟南200公里，北距濰坊25公里，國道206、省道下小路、央贛路等多條主要干線交匯于境內，膠濟鐵路和濟青、濰萊高速臨境而過，規劃建設的濰日高速橫貫市境南北，交通十分便利。安丘地處暖溫帶濕潤季風區，氣候溫和，四季分明，

19、光照充足，雨熱同季，適宜多種農作物的生長。靠近原料生產基地，空氣清新環境無污染，經濟發展環境良好。3.3總平面設計方案廠區占地總面積約28000平方米，東西向約200m，南北向約140m。廠區道路布置為環路，主干道寬8m，次干道寬5m，轉彎半徑為10m，滿足消防要求。工廠分為生活區和生產區。生活區設有公寓、食堂等基本設施。生產區設有生產部門，包括玉米粉碎車間、液化車間、發酵車間、提取車間、精制車間、包裝車間、成品車間、副產品車間等；輔助生產部門，包括原料倉庫、空壓站、制冷站、給水站、配電站、儲水池、污水處理中心、沼氣處理中心等。表1.廠區建筑面積Table 1 .the factory bui

20、lding area序號項目單位占地面積1規劃用地面積280002建筑物占地面積160003總建筑面積180004建筑系數%575容積率%0.66綠化率%253.4車間生產過程設計3.4.1生產車間工藝布置原則7一個優良的車間布置設計應該是，技術先進、經濟合理、節省投資、操作維修方便、設備排列簡潔、緊湊、整齊、美觀。生物工程車間布置設計應遵循以下的原則：（1） 滿足生產工藝的要求。車間設備布置必須按照流程的流向順序依次進行設備的排列，以保持物料順暢地向前輸送，按順序進行加工處理，保證水平方向和垂直方向的連續性。（2） 滿足生產操作的要求。（3） 滿足設備安裝、檢修的要求。要為設備的安裝、檢修、

21、拆卸提供充足的空間，滿足設備能夠順利進出車間的要求。還要考慮到設備的檢修盒抄寫以及運送物料所需要的起重運輸設備。（4） 滿足廠房建筑的要求。（5） 滿足節約建設投資的要求。可根據使用和操作特點，與設備設計配合采取露天布置，減少建筑費用。避免廠房的高層化，工藝管道 集中布置。（6） 滿足安全、衛生和防腐蝕的要求。生物工程工廠車間衛生是首要環節，同時要為工人操作提供良好的安全衛生條件，易燃易爆車間要考慮方便疏散和防火滅火。（7） 滿足生產發展要求。根據生產需要與可能，考慮留有增加產量和設備的余地，設計中盡可能采用使原有建筑物變動少，不妨礙生產正常進行，且施工的工作量少的方案。3.4.2 生產所需建

22、筑（1） 主生產車間：檸檬酸發酵設備及其他輔助部分；（2） 原、輔材料庫：存放生產用的原輔材料及包裝材料；（3） 粉碎車間：進行玉米的粉碎以及除雜；（4） 調漿車間：進行原材料的調漿工藝（5） 液化車間：原材料的液化；（6） 提取車間：檸檬酸的提取；（7） 烘干車間：去除檸檬酸的水分，保持干燥；（8） 包裝車間：進行產品的質檢與包裝（9） 供水站：為生產、清潔、生活等提供水源；（10） 變電站：保證電量維持工廠的正常運行；（11） 空壓站：提供某些設備自動化控制所需的壓縮空氣及生產過程的需求 ；（12） 化驗室：菌種的培養及車間成品的理化指標的檢測；（13） 污水處理區：進行污水再處理；（14

23、） 成品倉庫：用于存放生產成品；（15） 鍋爐房：提供生產所需要的蒸汽；（16） 更衣室、衛生間：供車間工人使用3.5 車間平面設計說明1.設計要求： 生產車間的門，應設置防蠅、防蟲的裝置，如水幕、風幕、暗道或飛蟲控制器。若車間內有水蒸氣制備設備，則需對車間進行機械強制通風，可在蒸汽設備附近或設備上部的屋頂開窗口，如果蒸汽產生量大，則多用軸流風機進行排汽。車間高度6.5m，側窗的采光面積足以達到一定的采光系數，所以不需在屋頂上開天窗。維持車間的采光系數在0.20.3之間。車間內側窗窗臺高度取1m1.2m。采用普通玻璃窗，并附帶一層紗窗。地面保證生產車間耐受酸堿腐蝕以及車輪的碾壓與沖撞。車間地面

24、設計為水磨石地面，生產車間設有明溝排水，將生產車間的廢水和腐蝕性介質排除。車間地坪采用石板地坪，其優點是能耐腐蝕，不起灰。2.生產車間應設在市郊無污染區，避免與發電廠、化肥廠、水泥廠等相鄰。所有會產生污染的車間，都要與重要的生產車間相隔離，這樣才不會發生內部污染的情況，符合衛生要求。3.廠區其他主要建筑有宿舍樓、食堂、停車場、休閑娛樂中心、浴室、廁所等；4.廠區道路：主干道寬8米，兩旁種有雪松、黃楊秋等；5.綠化情況：廠區建有花壇、草坪，主車間周圍建有綠化帶；6.廠區考慮到防火要求，各主要建筑物和易燃物附近均設有消防水籠頭及滅火器。 4.工藝計算4.1物料衡算物料衡算包括該產品的原輔料和包裝材

25、料的計算，通過物料衡算，可以確定各種主要物料的采購運輸和倉庫儲存量，并對生產過程中所需的設備和勞動力定員的需要量提供計算依據。根據工廠設計規模、產品方案，通過物料平衡計算，可確定單位時間生產過程主要原輔料的需求量以及水、電、蒸汽等流量與耗量，據此就可以計算出全年主要物料、包裝材料的采購運輸和倉儲容量。同時通過物料衡算，還可以根據計算數值經濟合理地選擇生產設備，并進行車間的工藝布置和各工序勞動力的安排，也是進行經濟分析不可缺少的根據，可以計算出原料和輔料的消耗定額，繪制出原、輔料耗用表和物料平衡圖。并為下一步設備計算、熱量計算、管路設計等提供依據和條件。還為勞動定員、生產班次、成本核算提供計算依

26、據。因此，物料衡算在工藝設計中是一項既細致又重要的工作。本設計主要進行了檸檬酸車間相關內容的設計。4.1.1 全廠總物料衡算主要內容8（1） 原料消耗的計算， 主要原料為玉米， 其他輔料有耐高溫-淀粉酶、 CaCl2、尿素、MgSO4、KH3PO4黑曲霉等。（2）中間產品計算，主要有液化醪、發酵液量的計算 。（3）成品、副產品及“三廢”計算。4.1.2 工藝技術指標和基礎數據（1）生產規模：年產5000t 檸檬酸。（2）生產方法：玉米粉液化過濾后發酵。（3）生產天數：300天。（4）產品質量：檸檬酸含量為99.8%。（5）副產品年產量：玉米渣2000t，菌絲體3400t，(NH4)2SO454

27、00t。（6）玉米淀粉含量為70%，水含量低于13%。（7）玉米漿液化添加0.1%CaCl2，耐高溫-淀粉酶（酶活力為20000U/g） ，用量為 4U/g玉米粉。（8）檸檬酸發酵向發酵液添加0.9%尿素、0.1% KH3PO4、0.25% MgSO4。（9）實際糖酸轉化率為 94%、成品收得率為 88%、產酸率為 14%、發酵周期為72h。4.2 原輔料消耗及中間產品衡算以 100 kg檸檬酸為例，原輔料消耗和中間產品衡算如下：4.2.1 總反應式 （1）糖化階段：(C6H12O5)n nH2O nC6H12O6 發酵階段：2C6H12O6 3O2 2C6H8O7 4H2O（2）生產100

28、kg無水檸檬酸理論淀粉消耗量 100(162192) 84.375kg（3）生產100kg成品無水檸檬酸理論淀粉消耗量84.37599.8%84.206kg（4）生產100kg無水檸檬酸實際淀粉消耗量 84.20686%100.245kg（5）生產100kg無水檸檬酸玉米粉的消耗量 100.24570%143.207kg（6）耐高溫 -淀粉酶的消耗量 100.24518200000.0902kg 耐高溫 -淀粉酶酶活力為20000U/g，用量為8U/g玉米粉.4.2.2液化醪量的計算 玉米粉和水按1：4.5的比例混合，加入0.1% CaCl2，有關計算如下：（1）玉米漿的量：143.2075.

29、5787.639kg（2）CaCl2的用量：787.6390.1%0.788kg（3）干物質含量為B087%的玉米粉比熱容C0為：4.18(10.7B0)1.63kJ/(kgk)玉米漿干物質的濃度B1為：87（5.5100）15.82%液化醪的比熱容為：C1B1C0(1.0B1)CW15.82%1.63(1.015.82%)4.183.78kJ/(kgk) CW水的比熱容，KJ/(kgk)為簡化計算，假定液化醪的比熱容在液化過程中維持不變。（4）經第一個噴射液化器加熱后玉米漿的量：7876.397876.393.78 （10560）/（2748.91054.18） 8456.38kg16274

30、8.9噴射液化器加熱蒸汽（0.5MPa）的焓，KJ/kg（5）第一個真空冷卻器出來的玉米漿的量：8456.388456.383.78（10597）2264.08343.43kg2264.0真空冷卻溫度97下的飽和蒸汽的汽化潛熱，KJ/kg（6）層流罐出來的玉米漿的量：8343.438343.433.78（9795）2269.18315.63kg2269.1層流罐維持溫度95下的飽和蒸汽的汽化潛熱，KJ/kg（7） 第二個噴射加熱器出來的玉米漿的量： 8315.638315.633.78（13095）/（2748.91304.18）8814.45kg2748.9噴射液化器加熱蒸汽（0.5MPa）

31、的焓，KJ/kg130滅酶溫度（8）高溫維持罐出來的玉米漿的量：高溫維持時間是8min，蒸發量每小時為8%，故蒸發水分量：8814.458%8/6094.02kg故流出量：8814.4594.028720.43kg（9）第二個真空冷卻器出來的玉米漿的量：8720.438720.433.78（13097）2264.08239.96kg2264.0真空冷卻溫度97下的飽和蒸汽的汽化潛熱，KJ/kg（10）液化罐出來的液化醪的量：8239.968239.963.78（9795）2269.18212.51kg2269.1層流罐維持溫度95下的飽和蒸汽的汽化潛熱，KJ/kg（11）液化清液的量：液化醪經

32、過濾除去玉米渣45kg，得液化清液 776.251kg。4.2.3 發酵液量的計算 成品檸檬酸中檸檬酸的量：10099.8%99.8kg發酵液中檸檬酸的量：99.888%113.409kg發酵液總體積：113.40914%810.065m3尿素耗量：810.0650.9%7.291kgKH3PO4耗量：810.0650.1%0.810kgMgSO4耗量：810.0650.25%2.025kg4.2.4 離子交換樹脂的計算（1）8310#弱堿性陰離子交換樹脂8310#弱堿性陰離子交換樹脂的技術參數如下：型式：羥型粒度：2060且90水分：60%70%強度：90%濕視密度：0.650.75g/ml

33、交換容量：0.81.0g/g干樹脂每100kg檸檬酸所需發酵液的量是810.065kg，所需濕樹脂的量：0.1/（0.90.35）0.317t濕樹脂的體積：0.317/1.250.254m3一般控制樹脂的吸附量僅為樹脂總交換量的70%，則所需樹脂的體積：0.254/70%0.363m3用15%NH4OH解脫，液氨（按 100%計）用量是40kg/m3，則所液氨的量：0.3634014.52kg所需15%稀氨液的的量：（14.5217）3115%176.52kg（2）陽離子交換樹脂解脫液常壓煮沸后加活性炭脫色，過濾后要經過陽離子交換樹脂轉型,其技術參數如下：型式：H型水分：51%56%濕視密度：

34、0.730.83g/ml濕真密度：1.171.22g/ml磨后圓球率：90%質量交換容量：1.75mmol/g樹脂全交換容量：5.0mmol/ml 樹脂再生劑用量：H2SO4(按100%計)75150 kg/m3濕樹脂每100kg檸檬酸所需的樹脂量：100（1921.7）1000306.073kg則H2SO4需要量：0.3513045.5kg再生的濃度為2%，所需量為：45.52%2275kg再生后生成的(NH4)2SO4量：（45.598）13261.3kg經濃縮烘干后得固體(NH4)2SO4，設收得率為94%，則每噸檸檬酸可產副產品(NH4)2SO4的量：61.394%57.62kg4.2

35、.5 年產5000噸檸檬酸工廠總物料衡算表表2物料衡算表Table 2 . Balance sheet of material序號 名稱每100kg產品產（耗）量/t時產（耗）量/t日產（耗）量/t年產（耗）量/t1成品酒精0.11.143.3350002玉米0.1520.6355.07815234.83-淀粉酶0.090.00010.0030.9024CaCl20.00080.0010.0267.885KH3PO40.00080.001 0.027 8.16MgSO40.0020.0030.06820.257玉米漿0.7881.09426.2557876.398尿素0.0070.010.24

36、372.919液化醪0.8211.14127.3758212.5110液化清液0.7761.07825.8757762.5111玉米渣0.0450.0631.545012發酵液0.811.12527.0028100.6513種子液0.0810.1132.7810.06514H2SO40.0460.0631.51745515液氮0.0150.020.484145.24.3 熱量衡算94.3.1 計算步驟4.3.1.1 液化工段耗熱量液化醪冷卻水作為調漿水，玉米漿初溫為60。（1）玉米漿由60噴射加熱到105所耗熱量Q1787.6393.78（10560）.39kJ（2）層流罐流出的玉米漿由95噴

37、射加熱到130所耗熱量Q2831.5633.78（13095）.79kJ（3）高溫維持時間所耗熱量高溫維持時間為8min，蒸發量為每小時8%，則蒸發水分量為：V881.4458%8/609.402kg所耗熱量Q3VI9.4022173.820438.310kJ I為維持溫度下水的汽化潛熱，kJ/kg（4）熱損失其它過程總的熱損失為上述所耗熱量的15%。（5）由上述計算得總熱量Q1.15(Q1Q2).81kJ （6）蒸發干燥所耗熱量約為kJ。（7）提取工段所耗總熱量 .81.81kJ其他工序所耗熱量約為kJ。4.3.1.2 總耗熱量.214.81.02kJ4.3.1.3蒸汽用量使用0.5MPa的

38、飽和蒸汽，I2748.9kJ/kg蒸汽用量D.02(274.8964.32)0.95488.771kg643.2噴射液化器加熱蒸汽（0.5MPa）的焓，KJ/kg95%蒸汽的熱效率4.3.2 年產5000噸檸檬酸發酵工廠熱量衡算表表3 熱量衡算表Table 3 Balance sheet of energy序號 名稱每100kg產品產（耗）量/t時產（耗）量/t日產（耗）量/t年產（耗）量/t1蒸汽0.4893.39581.4624435.54.4 水量衡算4.4.1 計算步驟4.4.1.1 調漿用水將玉米粉輸送到調漿罐，按玉米粉：水1：4.5的比例加入65的水，則水的用量：143.2074.

39、5644.432kg4.4.1.2 液化清液冷卻用水按工藝要求，液化醪經過濾后40min 由90降到37，所用冷卻介質為2的冷水，冷卻后，水溫約為70，則所耗熱量：776.2513.78（9037）.125kJ所用冷卻介質的量：.1254.18（702）547.12kg4.4.1.3 發酵冷卻用水發酵罐放出熱量發酵罐放出的熱量為：QQ1Q2Q3發酵產熱Q1810.0652146.5kJ 2146每千克發酵液產生的發酵熱，kJ/kg蒸熱量Q225%Q1、射散熱量Q33%Q1QQ1Q2Q3.5（125%3%）.360kJ冷卻水用量WQ/cp(T2T1).3604.18(2518) 42278.13

40、9kg其中冷卻水的進、出溫度為18、25。考慮到冷卻水可循環利用，因此可按3%的耗用率計算，則冷卻水用量：42278.1393%1268.347kg4.4.1.4 發酵罐清洗用水發酵結束后清洗發酵罐，每100kg檸檬酸發酵罐清洗用水約50kg。4.4.1.5 洗濾布用水液化醪過濾后過濾機的濾布要清洗，每100kg檸檬酸用水約276kg。4.4.1.6 提取工段解脫液煮沸后降溫所用冷耗量工藝要求在30min 內，解脫液的溫度由100降到25，所用的冷凍介質是2的冷水。所耗熱量：708.8063.98（10025）.591kJ所用冷卻介質：.5914.18（702）744.366kg4.4.1.7

41、提取車間其它用水主要包括陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂、活性炭柱再生沖洗水、設備沖洗水等，約1.8t。4.4.1.8鍋爐用水蒸汽用量為438.79kg，按產蒸汽率95%計算，則用水量：438.7995%461.875kg4.4.1.9其他用水主要包括地面沖洗水、管道沖洗水和設備沖洗水等，按每100kg檸檬酸0.5t 計。4.4.1.10總用水量冷凍介質用量：547.12744.3661291.486kg除去調漿用水644.432kg，剩余水可再利用，損失按5%計，冷凍介質可再利用量：644.432（1291.486644.432）95%1259.133kg綜上所述，冷凍介質用量為1291.48

42、6kg自來水用量為 644.4321268.347502761800461.8755001259.1333615.515kg4.4.2 年產5000噸檸檬酸工廠水量衡算表表4. 水量衡算表Table 4 .Balance sheet of water序號 名稱每100kg產品產（耗）量/t時產（耗）量/t日產（耗）量/t年產（耗）量/t1自來水3.6165.716.6550002冷水1.2918.95521508.7564574.34.5 電量衡算4.5.1 計算步驟4.5.1.1 原料粉碎液化工段（1）斗式提升機每100kg檸檬酸需要玉米0.152t，斗式提升機生產能力28t/h，電機功率1

43、8kw，則耗電量：0.15228180.1kwh（2）粉碎機每100kg檸檬酸需要玉米0.152t，粉碎機生產能力8t/h，電機功率75kw，則耗電量：0.1528751.425kwh（3）膠帶輸送機每100kg檸檬酸需要玉米粉0.143t，膠帶輸送機生產能力63t/h，電機功率20kw，則耗電量：0.14363200.045kwh（4）玉米漿液化系統每100kg檸檬酸需要玉米漿0.788t， 玉米液化系統生產能力20t/h， 電機功率85kw，則耗電量：0.78820853.349kwh4.5.1.2 發酵工段（1）發酵罐每100kg檸檬酸需要發酵液0.81t，發酵罐體積200m3，電機功率

44、220kw，則耗電量：0.812002207264.152kwh（2）種子罐每100kg檸檬酸需要種子液0.081t，種子罐體積20m3，電機功率22kw，則耗電量：0.0812022282.495kwh4.5.1.3 提取精制工段（1）真空轉鼓過濾機每100kg檸檬酸需要發酵液0.81t， 真空轉鼓過濾機生產能力25t/h， 電機功率12kw，則耗電量：0.8125120.389kwh（2）離交柱每100kg檸檬酸離交時間約0.02h，離交工作功率15kw，則耗電量：0.02150.30kwh（3）真空濃縮罐每100kg檸檬酸蒸發水分量是0.40t，生產能力30t/h，電機功率30kw，則耗

45、電量：0.430300.4kwh（4）結晶罐每100kg檸檬酸結晶時間0.03h，結晶器電機功率7.5 kw，則耗電量：0.037.50.225kwh（5）離心機每100kg檸檬酸需要離心溶液的量為 0.12t，離心機生產能力是5.5t/h，電機功率是7.5kw，則耗電量：0.125.57.50.1636kwh（6）振動流化床干燥器每100kg檸檬酸需要干燥的水分量是 0.004t，振動流化床干燥器的生產能力是1.5t/h，電機功率是16kw，則耗電量：0.0041.5160.043kwh4.5.1.4其他設備（1）離心泵離心泵的數量為35個，電機功率是15kw，設每生產100kg檸檬酸泵工作

46、時間是0.03h，則耗電量：15350.0315.75kwh（2）板框式壓濾機每100kg檸檬酸需板框壓濾機處理的溶液量是0.82132.463t，板框式壓濾機的生產能力是30t/h，電機功率是18kw，則耗電量：2.46330181.478kwh（3）鍋爐燃氣鍋爐：每100kg檸檬酸產生的廢水處理后可產生10.86m3沼氣，沼氣作為燃料可生成0.139t 的蒸汽，鍋爐的生產能力是2t/h，配用電機功率是9.8kw，則耗電量：0.13929.80.681kwh燃煤鍋爐：每100kg檸檬酸需要燃燒煤產生的蒸汽量是0.347t，鍋爐的生產能力是6t/h，配用電機功率是20kw，則耗電量：0.347

47、6201kwh（4）供氣系統、供水系統、制冷系統、污水處理系統、沼氣處理系統每生產100kg檸檬酸供氣系統、供水系統、制冷系統、污水處理系統、沼氣處理系統耗電量約為55kwh。（5）其他生產用電每生產100kg檸檬酸照明、檢測等其他用電約8kwh。（6）生活用電每生產100kg檸檬酸生活用電約3kwh。（7）總耗電量每噸檸檬酸總耗電量： 159.468kwh4.5.2 年產5000噸檸檬酸工廠電量衡算表表4.電量衡算表Table 4 .Balance sheet of electricity序號 名稱每100kg產品產（耗）量/t時產（耗）量/t日產（耗）量/t年產（耗）量/t1電159.46

48、81107.41526578第五章 主要設備選型 設備的工藝設計與選型的任務是在工藝計算的基礎上，確定車間內所有工藝設備的的臺數、型號和尺寸。設備設計選型是否恰當，對投資建廠和工廠投產后的運行維修、工人的勞動強度、產品的質量都會有很大的影響，其重要性是顯而易見的。5.1選擇設備的原則(1) 保證工藝過程實施的安全可靠（包括設備材質對產品質量的安全可靠；設備材質強度的耐溫、耐壓、耐腐蝕的安全可靠；生產過程清洗、消毒的可靠性）；(2) 經濟上合理，技術上先進；(3) 投資省，耗材料少；(4) 運行費用低，水電汽消耗少；(5) 操作清洗方便，耐用易維修，備品配件供應可靠，減輕工人勞動強度，實施機械化

49、和自動化方便；(6) 結構緊湊，盡量采用經過實踐考驗證明確實性能優良的設備；(7) 考慮生產波動與設備平衡，留有一定余量；(8) 考慮設備故障及檢修的備用。5.2設備的選型表5 主要設備選型表Table 5 . The table of major equipment selection序號產品名稱型號和技術參數數量生產廠家1斗式提升機TD3151江蘇三上機械有限公司2粉碎機JFS-120-431常州市恒悅機械有限公司3膠帶運輸機TD751山東曲阜應用技術研究所4調漿罐V=150m32南京進口機械制造有限公司5噴射液化系統HYB201南京賽義德流體設備有限公司6板框壓濾機BAB150/1000

50、-N3合肥天工科技開發有限公司7發酵罐V=200m34無錫市華園化工設備有限公司8種子罐V=20m32無錫市華園化工設備有限公司9真空轉股過濾機GF5.0/2.7-N1石家莊工大化工設備有限公司10陰離子交換柱180072005翼州市中意玻璃鋼有限公司11加熱罐V=2m31無錫市華園化工設備有限公司12陰離子交換柱180073005翼州市中意玻璃鋼有限公司13蒸發濃縮器JMZ-302宜興市信邦機械有限公司14結晶罐WL520100-L3廣州市南方輕工機械有限公司15三足式離心機SC10003遼陽隆達制藥機械有限公司16振動流化床干燥器GGNL-4.02江蘇省范群干燥設備廠17包裝機KD-382

51、天津科達包裝機設備有限公司18耐腐蝕泵80FB-4018海恒通耐腐蝕水泵廠19儲罐V=150m35遼寧盤錦富隆儲罐有限公司20尿素儲罐V=5m32遼寧盤錦富隆儲罐有限公司21硫酸儲罐V=6m32遼寧盤錦富隆儲罐有限公司22稀硫酸儲罐V=100m32遼寧盤錦富隆儲罐有限公司23液氨儲罐V=5m32遼寧盤錦富隆儲罐有限公司24稀氨液儲罐V=25m32遼寧盤錦富隆儲罐有限公司25燃煤鍋爐DZL41重慶重鍋爐廠26燃氣鍋爐WNS21寶成集團27空氣供給系統TRX 系列1張家港市億利機械有限公司28空氣供給系統1日本壽力公司29供水系統1遼寧沈陽水供應格蘭富公司30制冷系統1大連皓月制冷公司31污水處理系統1阜新市清源污水處理有限公司32沼氣處理系統1遼寧大連夏家河污泥處理廠第六章 勞動定員與人員培訓 勞動定員與設備的合理使用，人員配備以及對產品方案編排、產品產量、定額指標的制定行著密