1、年產20000噸檸檬酸工藝設計 目錄第一部分 文獻綜述1. 檸檬酸11.1 簡介11.2應用12檸檬酸的生產工藝22.1生產工藝概述22.2 工藝流程22.3基本步驟32.3.1 原料預處理32.3.2 玉米粉調漿和液化32.3.3 發酵42.3.4 提取和精制42.3.5 成品包裝53 國內外檸檬酸生產情況及展望5第二部分 課程設計部分1物料衡算71.1 全廠總物料衡算主要內容71.2 工藝技術指標和基礎數據71.3原輔料消耗及中間產品衡算81.3.1總反應式81.3.2 液化醪量的計算81.3.3 發酵液量的計算81.3.4 離子交換樹脂的計算91.3.5陽離子交換樹脂92 熱量衡算112

2、.1 液化工段耗熱量112.2 提取工段所耗熱量122.3總耗熱量132.4 蒸汽用量133 水量衡算133.1 調漿用水133.2冷卻水143.2.1 液化清液冷卻用水143.2.2 發酵冷卻用水143.3 清洗用水143.3.1發酵罐清洗用水143.3.2 洗濾布用水153.4提取工段解脫液煮沸后降溫所用冷耗量153.5 其他用水153.5.1 提取車間其它用水153.5.2 鍋爐用水153.5.3 清潔用水153.6 總用水量154工藝設備的選型165總結體會23參考文獻23燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書第一部分 文獻綜述1. 檸檬酸1.1 簡介檸檬酸(citric acid

3、)，學名 2-羥基丙烷三羧酸，分子式 C6H8O7。為無色透明斜方晶系晶體顆粒，或白色結晶性粉末。無臭，有很強的酸味，味閾值為 0.0025%。在溫暖的空氣中漸漸風化，在潮濕空氣中微有潮解性。檸檬酸易溶于水，能溶于乙醇，而不溶于乙醚、氯仿、苯、CS2、CCl4及脂肪酸。 檸檬酸根據結晶條件不同，它的結晶形態有無水檸檬酸和含結晶水檸檬酸。商品檸檬酸主要是無水檸檬酸(C6H8O7)和異檸檬酸(C6H8O7·H2O)。異檸檬酸由低溫(低于36.6)的水溶液中結晶析出，經分離干燥后的產品，分子量210.14，熔點7075，密度1.542。放置在干燥的空氣中，異檸檬酸中的結晶水會逸出風化。無水

4、檸檬酸是在高于36.6的水溶液中結晶析出的，分子量192.12，密度1.665。異檸檬酸轉變為無水檸檬酸的臨界溫度為36.6士0.151。1.2應用檸檬酸是當今利用微生物生產的一種極為重要的有機酸，廣泛應用于食品、飲料、醫藥、化工、冶金等領域。檸檬酸的用途主要分為食品工業、醫藥工業和化學工業三個方面。 在食品工業上的應用：檸檬酸具有令人愉快的酸味，入口爽快，無后酸味，安全無毒，因此被稱為第一食用酸味劑，被廣泛用于飲料、果醬、果凍、釀造酒、冰激凌和人造奶油、淹制品、罐頭制品、豆制品及煙草中。 在醫藥工業上的應用：醫藥上廣泛用到檸檬酸及其鹽類。檸檬酸鹽用于補充相應元素時，具有溶解度高，生理寬容性大

5、，酸根直接被吸收代謝而無羈留等優點。檸檬酸糖漿、檸檬酸鐵銨、檸檬酸鉀、檸檬酸鈉、檸檬酸銅、檸檬酸鎂被廣泛應用于臨床。 在化學工業上的應用：檸檬酸及其鹽類在工業上的應用發展得最快。檸檬酸被廣泛用于緩沖劑、催化劑、激活劑、增塑劑、螯合劑、清洗劑、吸附劑、穩定劑、消泡劑等。其中在洗滌劑方面的應用增長最大。檸檬酸鈉鹽的螯合作用很有特異性，可以替代三聚磷酸鈉，作為綠色環保的無磷洗衣粉的原料2。 2檸檬酸的生產工藝2.1生產工藝概述 本項目采用玉米為原料，玉米粉碎調漿后利用噴射液化工藝進行玉米漿的液化，液化醪過濾除渣得液化清液，液化清液再進入發酵工段。在提取工段，本項目采用國內先進的“吸交法”提取檸檬酸工

6、藝。 檸檬酸的生產全過程可劃分為四個工藝階段：(1)發酵原料的的預處理；(2)玉米粉調漿和液化 ；(3)發酵生產檸檬酸；(4)檸檬酸的提取和精制。與這四個工藝流程相適應，需要配置原料制備車間、發酵車間、分離純化車間。2.2 工藝流程 以玉米為原料，經粉碎、調漿、液化、過濾、發酵、陰離子交換、解脫液煮沸、脫色、陽離子交換、二次脫色、蒸發濃縮、結晶、離心分離、干燥后得成品。工藝流程如下： 玉米渣 菌絲體 玉米 除雜 粉碎 調漿 液化 過濾 發酵 過濾 陽柱轉型 過濾 活性炭脫色 解脫液煮沸 陰離子交換附 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2.3基本步驟2.3.1 原料預處理 將原

7、料玉米除雜后進行粉碎，60 目過篩得合格的玉米粉。 2.3.2 玉米粉調漿和液化 向調漿罐通過物料輸送機輸送玉米粉；按質量比（玉米粉：水）為 1:4.5 的比例加入65的水，利用堿性鹽Na2CO3溶液調節漿料 pH在5.07.0范圍內，并加入 0.1%氯化鈣，作為淀粉酶的保護劑和激活劑。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 953-5。然后進行二次噴射，在第

8、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。2.3.3 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，同時按以下質量體積比向發酵罐內加入已滅菌的 0.9%尿素、0.1%KH3PO4、0.25%MgSO4和 10%種子液。發酵溫度控制在 34，pH

9、6.7 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，菌絲體是優質飼料的原料，發酵清液進入提取精制工段3-5。 2.3.4 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 4.9×106Pa 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6-8。清液經陽離子交換樹脂去除氨根離子，然后進行二次脫色

10、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9。 過程可以使吸附交換樹脂充分攪動，所以不需要像離交法那樣在洗膠工序后樹脂仍需批批再生，降低了水、酸、堿的消耗。 調節解脫液 pH，提高分離雜質的效果。從陰離子交換樹脂流出的解脫液加堿調節 PH 至 810，可以破壞檸檬酸解脫液的膠體穩定性，從而使混入的少量可溶性蛋白質、糖、膠體、雜酸等雜質絮凝從解脫液中分離。 “吸交法” 10-13。采用堿解脫法，避免原來酸解脫法存在的還原糖偏高、易碳化合物不達標的缺點。與傳統的鈣鹽法相比，提取收率由原來的 75%左右提

11、高到80%，提高了產品質量，降低了生產成本。2.3.5 成品包裝 干燥合格的檸檬酸晶體經包裝后運送成品庫。 3 國內外檸檬酸生產情況及展望 自21世紀以來，檸檬酸產業的競爭加劇，許多小企業紛紛退出該領域，這使全球檸檬酸的生產和進出口更加集中。目前，檸檬酸的主要產地有中國、美國和西歐。檸檬酸的主要出口國有中國、奧地利、捷克、美國、英國、愛爾蘭、德國、巴西、荷蘭、哥倫比亞。2005年上半年，全球檸檬酸總出口量為36.5萬噸，上述十國的出口量之和占全球總出口量的92.6%。我國從20世紀60年代開始生產檸檬酸，近10年來，由于出口的刺激，生產能力和產量增長很快。1985年我國檸檬酸的產量只有3.7萬

12、噸/年，到2001年產量達約38.0萬噸/年，2002年達到約40.0萬噸/年。2004年我國檸檬酸總產量達54萬噸。2007 年國內檸檬酸產量76 萬噸，共出口70.83 萬噸，檸檬酸生產企業近百家，總產量居世界第一，出口遍布美國、比利時、荷蘭等國，是世界上最大的檸檬酸出口國。我國檸檬酸工業的技術改造和新技術開發近年來已有長足的發展、但和世界發達國家相比，顯然還達不到他們的水平14。 第二部分 課程設計部分年產20000噸檸檬酸工藝設計 隨著全世界經濟的發展和人民生活水平提高，檸檬酸市場需求也在快速增長因此，檸檬酸市場就全世界而言具有較大的發展潛力。 在化學工業中，檸檬酸是一種調節劑的重要組

13、成部分，在制備緩沖劑、催化劑、激活劑、螯合劑、清洗劑、穩定劑等試劑時起到重要的作用。檸檬酸鈉鹽作為一種螯合劑可以替代三聚磷酸鈉，綠色環保，可以作為無磷洗衣粉的重要原料。很多的油脂中含有一定的金屬離子，影響油脂的穩定性，在生產各種食用油時，金屬離子的存在會對人體產生一定的危害。 檸檬酸的提取一直是制約檸檬酸行業發展的瓶頸，傳統的鈣鹽法因為工藝成熟、設備簡單、原材料易得和產品質量穩定等特點而在國內外被廣泛使用，但也存在缺陷。本設計擬以建設檸檬酸年產20000t的工廠為基礎，從工藝路線、設備選擇、物料衡算、熱量衡算等角度探索果膠酶生產工藝，如果在輔之以市場調研，則可為檸檬酸投產做好理論準備。1物料衡

14、算1.1 全廠總物料衡算主要內容（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、副產品計算。 1.2 工藝技術指標和基礎數據 （1）生產規模：年產 20000t 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：達到英國藥典、美國藥典標準，檸檬酸含量為 99.8%。 （5）副產品年產量：玉米渣 8000t，菌絲體 13600t，(NH4)2SO411600t。 （6）玉米淀粉含量為 70%，水含量低于 13%。 （

15、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 8U/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。1.3原輔料消耗及中間產品衡算 1.3.1總反應式（1）糖化階段：(C6H12O5)n nH2O nC6H12O6 162 18 180 發酵階段：2C6H12O6 3O2 2C6H8O7 4H2O 2×180 3×32 2×192 4×18（2） 生產200

16、00t 無水檸檬酸玉米消耗量 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%無水檸檬酸達到英國藥典標準，檸檬酸含量為 99.8%。 70%玉米淀粉含量為 70%（3） 耐高溫 -淀粉酶的消耗量 20000×99.8%×(162÷192) ÷84%×18÷20000=18.06t 耐高

17、溫 -淀粉酶酶活力為 20000U/g，用量為 8U/g 淀粉。1.3.2 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28641.58×5.5157528.69t （2） CaCl2的用量157528.69×0.1%157.53t 1.3.3 發酵液量的計算 成品檸檬酸中檸檬酸的量：20000×99.8%19960t 發酵液中檸檬酸的量：19960÷88%22681.82t 發酵液總體積：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 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 交換容量：0.81.0g/g 干樹脂 再生交換容量：9mmol/ml 樹脂 每噸檸檬酸所需發酵液的量是 8100.65kg，所需濕樹脂的量： 1÷（0.9×0.14）7.

19、94t 濕樹脂的體積： 7.94÷1.256.35m3 =1.25g/ml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： 6.35÷70%9.07m3 用 15%NH4OH 解脫，液氨（按 100%計）用量是 40kg/m3，則所液氨的量：9.07×40362.81kg 所需 15%稀氨液的的量： （362.81÷17）×31÷15%4410.65kg 1.3.5陽離子交換樹脂15 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，選用安徽三星樹脂科技有限公司生產的 001×7 強酸性苯乙烯系

20、陽離子交換樹脂。其技術參數如下： 型式：H 型 水分：51%56% 濕視密度：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 每噸檸檬酸所需的樹脂量： 1000÷（192×1.7）×10003060.73kg 樹脂的密度取 1.25 g/ml，則樹脂的體積： 3036.73÷1.25×1032.451×106 ml 一般控制樹脂的吸附量僅為樹脂總交換量

21、的 70%，則所需樹脂的體積： 2.451÷70%3.5m3 用H2SO4再生，所需的H2SO4（按100%計）量是75150 kg/m3，取130 kg/m3，則 H2SO4需要量3.5×130455kg 再生的濃度為 2%，所需量為：455÷2%22750kg 再生后生成的(NH4)2SO4量：（455÷98）×132613kg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： 613×94%576.2kg 年產副產品(NH4)2SO4的量576.2×20000=115

22、24t 表1物料衡算表序號名稱每噸產品耗量/t每天耗量/t每年耗量/t1玉米1.52101.5730569.772玉米粉1.4395.4728641.583玉米漿7.88525.10157528.694耐高溫 -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發酵液8.154016200012種子液0.81541620013液氨0.5838.41115242 熱量衡算 2.

23、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 Q1157528.69×3.78×（105-60）2.68×1010kJ （2）層流罐流出的玉米漿由 95噴射加熱到 130所耗熱量 Q220000×8315.63×3.78×（130-95）2.2×1010kJ 3.78比熱容（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： V20000×8814.45×8%×8/601880400kg

24、所耗熱量 Q3VI20000×94.02×2173.84087613520kJ 式中 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）總熱量 總熱量 Q1.15×(Q1Q2Q3) 6.082×1010kJ 2.2 提取工段所耗熱量 （1）發酵液過濾后經過陰離子交換樹脂，洗脫后所得解脫液常壓下加熱煮沸 10min，解脫液中檸檬酸的濃度約為 16%，則解脫液的量： 1134.09÷16%×200007088.06×20000=141761200kg（2）加熱煮沸 10m

25、in，設溫度從 25升到 100，所耗熱量: Q1141761200×3.98×（10025） 4.232×1010kJ （3） 煮沸時間 10min，蒸發量為每小時 5%，則蒸發水分量為: 141761200×5%×1/61181400kg 故蒸發帶走熱量: Q21181400×2257.2 2.67×109kJ 2257.2煮沸溫度 100下的飽和蒸汽的汽化潛熱，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) 5.17×101

26、0kJ （6）蒸發干燥所耗熱量約為 1150000×20000=2.3×1010kJ。 （7）提取工段所耗總熱量 5.17×10102.3×10107.47×1010kJ 其他工序所耗熱量約為 6×1010kJ。 2.3總耗熱量 6.08×10107.47×10106×10101.955×1011kJ 2.4 蒸汽用量 使用 0.5MPa 的飽和蒸汽，I2748.9kJ/kg 蒸汽用量 D1.955×1011÷(2748.9643.2)×0.95 9.775

27、5;107kg 643.2噴射液化器加熱蒸汽（0.5MPa）的焓，kJ/kg 95%蒸汽的熱效率 3 水量衡算 3.1 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：20000× 1432.07×4.5128886400kg 3.2冷卻水3.2.1 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： 7762.51×3.78×（90-37）×200003.11×1010kJ 所用冷卻介質的量： 3.

28、11×1010÷4.18×（702）109424518kg 3.2.2 發酵冷卻用水 發酵罐放出熱量發酵罐放出的熱量為：QQ1-Q2-Q3 發酵產熱 Q18100.65×2146 3.477×1011kJ 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%Q1 QQ1Q2Q3 3.477×1011×（125%3%） 2.50×1011kJ 冷卻水用WQ/Cp(T2T1)2.50×1011÷4.18×(2518) 855565904kg 其中冷卻水的

29、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： 855565904×3%256669788.1kg 3.3 清洗用水3.3.1發酵罐清洗用水 發酵結束后清洗發酵罐，每噸檸檬酸發酵罐清洗用水約 500kg，20000 噸檸檬酸需1×104噸3.3.2 洗濾布用水 液化醪過濾后過濾機的濾布要清洗，每噸檸檬酸用水約 2760kg，20000 噸檸檬酸需5.52×104噸 3.4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。 所耗熱量為4.232&

30、#215;1010kJ 所用冷卻介質：4.232×1010÷4.18×（70-2）148873200kg 4.18水的比熱容3.5 其他用水3.5.1 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 3.6×105t。 3.5.2 鍋爐用水 蒸汽用量為 87758t，按產蒸汽率 95%計算，則用水量： 87758÷95%92376.84t 3.5.3 清潔用水 主要包括地面沖洗水、管道沖洗水和設備沖洗水等，按每噸檸檬酸 5t 計，20000 噸檸檬酸需105噸3.6 總用水量 冷凍介質用量：109

31、424518148873200258297718kg 除去調漿用水 128886400kg，剩余水可再利用，損失按 5%計，冷凍介質可再利用量： 128886400（258297718128886400）×95%251827152kg 綜上所述，冷凍介質用量為251827152kg 自來水用量為 128886400256669788.11075.52×1073.6×10792376840108-251827152 226107067kg 4工藝設備的選型 基本參數：生產周期為4d，全年生產天數為300 d，檸檬酸含量為 99.8%，年產量為20000 t.（1）粉

32、碎機 由物料衡算知，每天所需玉米量為 20000×99.8%×（162÷192）÷84%÷70%÷300=95.47t，設原料粉碎過程中損失率為 6%，則每天玉米處理量為： 95.47÷94%101.57t 每天粉碎機工作時間為 8h，則每小時玉米處理量為： 101.57÷812.7t/h 選擇2臺JFS-120-43粉碎機.選擇2臺常州市恒悅機械有限公司生產JFS-120-43粉碎機，電機功率：75kwh 玉米產量：6.58t/h （2）調漿罐 由物料衡算知，每天處理玉米漿的量為 95.47×5.5=5

33、25.1t，體積約為 447.36m3。 需調漿罐的填充系數為 70%，則所需體積為: 447.36÷70%639.1m3 取 4 個 250m3的調漿罐即可滿足生產，其中 1 個備用。 委托南京進口機械制造有限公司制造。 （3）噴射液化器 由物料衡算知，每小時處理玉米漿的量為 22t。 選擇 2 臺南京賽義德流體設備有限公司生產的型號是 HYB20 的不銹鋼低壓蒸汽噴射液化器，其生產能力為 20m3/h，可以滿足生產。 （4）層流罐 由物料衡算知，每小時噴射液化器流出的玉米漿的量為： 153865.25÷300÷2421.37t/h，其體積流量為 19.36m3

34、/h。 玉米漿在層流罐逗留時間是 30min，層流罐的填充系數是 80%，則層流罐的體積為： 19.36×0.5÷80%12.1m3 取 15m3的層流罐 1 個即可。 第二次噴射液化所需的液化維持罐同層流罐。 （5）高溫維持罐 由物料衡算知，每小時噴射液化器流出的玉米漿的量為： 153865.25÷300÷2421.37t/h，其體積流量為 19.36m3/h。 玉米漿在高溫維持罐逗留時間是 8min，高溫維持罐的填充系數是 80%，則高溫維持罐的體積為： 19.36×8/60÷80%3.23m3 取 5m3的高溫維持罐1 個即可。

35、 （8）噴射液化系統 設計一套噴射液化系統，委托南京賽義德流體設備有限公司制造。 （9）板框壓濾機 每天所需液化醪的量為： 546.5t 工藝要求 24h 內將其過濾完，則板框壓濾機的處理能力應該達到：546.5÷2422.77t/h 選擇1臺合肥天工科技開發有限公司生產的型號為BAB/1000-N的不銹鋼板框壓濾機，其技術參數如下： 過濾能力：30t/h 最大工作壓力：0.4MPa 濾板片數：80 端板片數：2 總過濾面積：150m2 外形尺寸：6500×1320×2100mm 提取工段解脫液加活性炭脫色后要過濾，選擇相同型號的板框壓濾機，所以共選 3 臺。(1

36、0)發酵罐參數確定 由物料衡算知，每日所需發酵清液液的體積為514.32m3，裝料系數取 75%，則每日所需發酵罐的體積： 514.32÷75%685.76m3取 200m3的發酵罐，則每天所需發酵罐的個數： 685.76÷2003.4 個 發酵周期是 72h，考慮放罐、洗罐等輔助時間為 24h，則每個周期所需發酵罐的個數： 3.4÷24×（7224）114.6個 選擇 15 個無錫市華元化工設備制造有限公司生產的 200m3的發酵罐即可滿足生產，其中 1 個備用。其技術參數如下： 公稱容積：200m3，筒體直徑：4700mm ，筒體高度 H：11700

37、mm 換熱面積：220m2攪拌軸轉速：200r/min 攪拌軸功率：220kw 發酵罐設計成噴環式好氧發酵罐。 發酵罐的工藝尺寸計算 根據實際情況需要，選擇發酵罐的體積為200m3，則根據裝料系數可知發酵液體積為150 m3，下面根據機械通用攪拌發酵罐各工藝尺寸要求就算計算發酵罐的其他重要參數： 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）種子罐 檸檬酸發酵接種量約為 10%，則種子罐的體積： 200×10%20m3發酵罐每天平均上罐數是 3.4 個，需種子罐 4 個，種子罐培養菌種

38、28h，輔助操作時間為 1012h，生產周期為 3840h，因此 8 個 20m3的種子罐即可滿足生產。選擇無錫市華元化工設備制造有限公司生產的 20m3的發酵罐，其技術參數如下： 公稱容積：20m3 筒體直徑：2200mm 筒體高度 H：5000mm 換熱面積：22m2 攪拌軸轉速：280r/min 攪拌軸功率：15kw （12）真空轉鼓過濾機 發酵完畢后，發酵液用真空轉鼓過濾機進行過濾，每個發酵周期所需發酵液的量為： 540t 工藝要求 24h 內將其過濾完，則真空轉鼓過濾機的處理能力應該達到： 540÷2422.5t/h 選擇 1臺石家莊工大化工設備有限公司生產的型號為 GF5

39、.0/2.7-N 真空轉股過濾機。其技術參數如下： 過濾面積：50m2轉鼓直徑：2.7m 轉鼓轉速：90140r/min 電動機功率：3.5kw 外型尺寸：7400×4250×3850mm （13）陰離子交換柱 檸檬酸發酵液過濾后不經過脫色直接上柱吸附，8310#弱堿性陰離子交換樹脂的吸交容量大，抗污染能力強。 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 交換容量：0.81.0g/g 干樹脂 再生交換容量：9mmol/ml 樹脂每噸檸檬酸所需發酵液的量是 8100.

40、65kg，所需濕樹脂的量： 1÷（0.9×0.14）7.94t 濕樹脂的體積： 7.94÷1.256.35m3 =1.25g/ml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： 6.35÷70%9.07m3 每天生產檸檬酸 266.66/4=66.665t，則所需樹脂的體積： 9.07×66.665604.65m3 按裝柱系數為 70%計，則所需離子交換柱的體積： 604.65÷70%863.79m3 取46個直徑 1800mm，高 7200mm 的離子交換柱即可，委托翼州市中意玻璃鋼有限公司生產。 （14）加熱脫

41、色罐 解脫液常壓下加熱煮沸 10min，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。解脫液的流量7088.06×20000÷（300×24×1050）9.37m3/h 7088.06脫色液的量 煮沸時間為 10min，則加熱罐的體積為： 9.37×1/61.64m3 體積圓整到 2m3，取 2 個，1 個備用。 （15）陽離子交換柱 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，選用 001×7 強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。其技術參數如下： 型式：H 型 水分：51%

42、56% 濕視密度：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 干樹脂 全交換容量：5.0mmol/ml 樹脂 再生劑用量：H2SO4(按 100%計)75150kg/m3濕樹脂 每噸檸檬酸所需的樹脂量： 1000÷（192×1.75）×10003060.73kg 樹脂的密度取 1.25g/ml，則樹脂的體積： 3036.73÷1.252.451×103L 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： 2.451÷70%3.5m3 每天所需樹

43、脂的體積： 3.5×66.665233.33m3 離子交換柱填充系數按 70%計算，則離子交換柱的體積： 233.33÷70%333.325m3 取 19 個直徑 1800mm，高 7200mm 的離子交換柱即可，委托翼州市中意玻璃鋼有限公司生產。 （16）蒸發濃縮器 檸檬酸進入蒸發濃縮器之前的濃度約為 19%，則每周期生產檸檬酸清液的量：66.665÷（19%×96%）×96/241461.95t 流出檸檬酸的濃度為 85%，其質量： 66.665÷（96%×85%）×96/24326.8t 蒸發水分量： 146

44、1.95326.81135.15t 工藝要求 12h 內完成濃縮工作，則濃縮器的處理能力： 1135.15÷1294.60t/h 選擇4臺型號是 JMZ-30 多效蒸發器。蒸發量：30000kg/h 生蒸汽耗量：75009000kg/h 有效真空度：0448640mmHg 各效蒸發溫度：99、76、53 蒸發用蒸汽壓力：0.7MPa 預熱用蒸汽壓力：0.25MPa（17）結晶設備 結晶罐采用進口 304 或 316L 不銹鋼制造，內壁采用鏡面拋光，外壁采用 304全焊接結構保溫，外表面采用鏡面或亞光處理。選擇 2臺 WL520×100-L 結晶罐。其技術參數如下： 轉速：2

45、00 r/min 主電機功率：7.5kw 外形尺寸：880×1266×950mm （18）離心機 結晶后，部分母液和晶體需要分離，母液返回重新提取結晶，晶體則進入干燥工段。 每天母液含量約為： 540×10%54t 工藝要求 6h 完成分離工作，則離心機的生產能力： 54÷69t/h 選擇 2臺SC1000 三足式離心機。其技術參數如下： 最大處理量：5500kg/h 轉速：1200r/min 功率：7.5kw （19）振動流化床干燥機 振動干燥器生產能力大，可連續操作，物料彼此摩擦和撞擊作用輕微，晶形好。 成品檸檬酸含水量要求低于 0.02%，晶體進入干燥器前檸檬酸含量為 96%，每天生產檸檬酸的量是 66.665，除水量： （66.665÷99.8%）（66.665÷96%）6.155t 工藝要求 4h 完成干燥工作，則干燥機生產能力： 6.155÷41.54t/h 選擇1 臺 GGNL-4.0 振動流化床干燥機。技術參數如下：干燥能力：10001800kg 水/h 裝機容量：135m3蒸汽壓力：0.41.0MPa 蒸汽耗量：15003500kg/h 進風溫度：100160（20）空氣壓縮機 發酵車間共有 15 臺發酵罐，8 臺種子罐，其裝