年产1000吨乳酸的生产工艺设计毕业设计(论文) 下载本文

一定的范围之内。后期的检查指标主要是浓缩液的密度,当其密度到达1.18kg/cm3时表示浓缩反应结束,结束浓缩时要先停止加热,再关闭真空系统。

③产品纯度:乳酸钙溶液酸解后经过初步净化,再通过过滤除去石膏渣,使其乳酸的浓度达到约110g/kg左右。第一次浓缩在较低的真空度下可得到35%的乳酸,第二次浓缩是在在80kPa的蒸发器下浓缩后得到工业级乳酸。色度浓缩指的是因为酸度提高后,杂质中的有色物质的反应,使的其色度增加,因此需要用活性炭脱色。 (9)乳酸纯化

①离子交换法是指通过带电的溶质分子与离子交换介质中的离子相互交换,使带电粒子附着在离子交换柱上,从而达到分离纯化的目的。该法的主要特点是其操作分辨率高,操作容易且工作容量大。该法的目的即能除去乳酸钙中的钙离子还能使乳酸达到工业级乳酸的标准。

②操作方法:先向交换柱内添加732型的阳离子,再将料液通入添加有732阳离子的离子交换树脂的交换柱内,然后再使料液流经701型的阴离子交换柱。离子交换时要经常检测流出液中的是否含有Ca2+和Fe3+。

③离子交换树脂的再生

离子交换树脂是可回收再利用的,离子交换树脂的再生主要指的是处理已经经过使用的树脂,使其重新具有使用性能。再生过程主要是去除离子交换树脂中的杂质,具体方法是用大量水清洗之后,用酸和碱处理除去与功能基团结合的杂质,使离子交换树脂回复静电吸附能力。

3 工艺计算及设备选型

工艺计算的主要内容是物料衡算和能量衡算,物料衡算主要有原料(大米和麸皮)消耗的计算,还有液化酶、糖化酶、碳酸钙、浓硫酸和活性炭等含量使用的计算。能量计算主要是蒸汽用量的计算和冷却水用量的计算。

3.1 设计工艺的条件和要求

(1)规模:年产乳酸总量为1000吨,其乳酸的纯度要求是80% (2)原料:大米含量为10%;

(3)淀粉:淀粉在大米中的含量为70%; (4)淀粉与葡萄糖的理论转化率:111%; (5)总发酵周期:72小时; (6)发酵的转化率:90%; (7)年生产天数:300天计算; (8)糊化的温度:90℃计算;

(9)提取过程总收率:75%;第一次过滤收率为0.9;第二次为0.92;浓缩的效率为0.9;

(10)精制过程总收率:80%;酸解总收率0.92;离子交换效率为0.9;浓缩率0.96;

3.2 设备计算及选型 3.2.1 发酵罐的选型

①发酵罐的体积

单个发酵罐的体积为60m3,(其装液系数为0.65)。 ②发酵罐的数目

单个发酵罐单批次生产100%的乳酸的生产量

M单管单批量=V发×装液系数×糖浓度×转化率×总收率×(1-0.0001%)×密度 =60×0.65×10%×70%×111%×93%×75%×0.8×(1-0.0001%)×

1.2

=2.028吨 年产100%乳酸的量

纯乳酸量为1000×0.8=800吨 发酵罐所需的罐数

N发酵罐数=年产纯乳酸量÷(年总工作日×单罐单批生产量×24÷72) =800÷(300×2.028×24÷72) =4个

取体积为60m3的发酵罐4个。

3.2.2 调浆罐的选型

①调浆罐的容积

单个调浆罐的体积是60m3,(其装液系数0.75)。 ②调浆罐的数目

N=4×V发酵罐容积×发酵罐的装液系数÷(调降灌装液系数×V调浆罐) =4×60×0.65÷(0.75×60) =3.47个 取6 0m3的调浆罐4个。

3.2.3 种子罐的选型

(1)单批种子液中的用量(发酵时间72小时,接种量是0.1)

V单=4×60×0.65×0.1

=15.6m3 (2)种子液的总量

V总=15.6÷0.75 =20.8 m3

(3)罐数(种子罐体积为10 m3,装液系数是0.75,种子的培养时间是30小时)

N种=20.8÷(10×0.75×24÷30)

=3.47个 种子罐的罐数为4个。

3.2.4 预热罐的计算

①预热罐容积

预热罐的单个体积为12m3(其装液系数为0.8) ②数量

N预热=4×60×0.65÷(12×0.8)×3÷24

=3个 生产需要3个12 m3的预热罐

3.2.5 压料罐计算

①压料罐容积:单罐体积是15m3(装液系数是0.8) ②压料罐数量 预热过程:

N=4×60×0.65÷(15×0.8×8)

=2个

3.2.6 第一次压滤

处理量为60×0.75=45m3 ①板框压滤机选型:

选择过滤能力为0.056的板框压滤机,型号为BMS10÷635-10型。 ②板框压滤机的数量 每天过滤总面积

S=2×45÷(24×0.056×10)=6.7

N=6.7÷10≈1台 ③沉降罐体积

单沉降罐的体积是15m3(其装液系数是0.8) ④沉降罐的数量

N沉降罐=4×60×0.65×1.2÷(15×0.8×8)

≈3

3.2.7 第二次板框压滤

①板框压滤机型号与第一次相同:

②板框压滤机数量(假设第一次吸水量为发酵液的20%): 洗完第一次后液体总量为

V=4×60×0.65×(1+0.2)

=216m3 每天的过滤面积是216÷(24×0.056)=16.1 台数N=16.1÷10≈ 2台

3.2.8 双效塔