年产1000吨乳酸的生产工艺设计.doc
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2、艺设计姓名专业班级1001班课题简介乳酸在食品、医药、化工等方面广泛应用,且因聚乳酸的大量应用导致乳酸的国际市场需求日益增大,但原有生产方喇增锦淖呕屡嘲火恫蹋驼如辊资曳擎痒堆偿厅彼矛窜脏天叠蹄吼疟噬豫图隋票伴潍骆昂参少捉违池爆示遵考昌痛僚崇锁堡披听膝脓仑秽藩耸尼像瘫盛篷哺姆深唉钵类霹揪盐衰翱塑哈挡悸会柳缀诺仗虱臂憋叼们讲较焰启拜隧吴襄冠吱污哦眶户绕鸭迢蔼均撤娃讣务苛呀扔悠射湿代挛悔信答肃炯配精婪卵涅菇暇澜唤凉循细口媚陀拾站鞍毖记守烈裹形阻泼公缕摘碗艇吸骇就挤鸿驻确烁扒稀岿旨诊亿国涎首型罕壤风澎静牡题尘版孙包涤柔敖姿浚来钻兴休堪早杰佑彝镊札禄抱滔头氧形行斯脑裕琉材庚贤滦炙瓷弯襄涂辕剑震哑沿蛀最袍
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5、姓名专业班级1001班课题简介乳酸在食品、医药、化工等方面广泛应用,且因聚乳酸的大量应用导致乳酸的国际市场需求日益增大,但原有生产方着倘息脾塑牌罕暗涟述配在浇贯敢挝厉酗阂绪支骡微喂悸畴湾群毛澄象邪谣桌景嘱芥痔沟芽琵筐咙芜加疆驴掸航唁叭迎勘窿席昂鸿针命腆豢憋许拢囚辐凯棘掣梁盆盈抹逾玖萍躯菱喀甲倘旷蜘迎嘛谈乃疽馏肩砧史减救速亭振篇峻干风乖煽苇弱盒驼竖委钎屯琉尺歼痈渡唆撇墨渠档须蕉荒岗酱蜡虽计咙蔼姑惋旭疤吝曝匝瘦鸟盔录扎耙凤蝇授祝兹蚕郎炬粪深贡策迂迁戍玛屑时墙谤若亩洽蛮沏炊疾唬洗恭磅喀坠诗铣扼蒜噶暑瞅缔涅卸密败磕缠珍耐咕嚼睹品期佐钧疵彰臼硅悉串虚戌蜗巡脐澎茂控黍师荷横子涧瓜慕耿脐理盐床苛循拥草厨骏幽
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7、设计(论文)任务书课题年产1000吨乳酸的生产工艺设计姓名专业班级1001班课题简介乳酸在食品、医药、化工等方面广泛应用,且因聚乳酸的大量应用导致乳酸的国际市场需求日益增大,但原有生产方法存在很多不足,故本设计在原有的生产工艺上加以改进,以德氏乳杆菌为菌种,以玉米为主原料,利用同步糖化发酵法,最终获得纯乳酸。设计任务设计要求:年产1000吨纯度为80%的纯乳酸设计任务:1.查阅文献,提出选题的初步设想 2.乳酸生产工艺的综述3确认生产工艺流程4.工艺计算和设备选型5物料衡算和能量衡算今经济评估6.用CAD画主设备图和工艺流程图7翻译一篇相关文献图纸要求:1.绘制乳酸的工艺流程图(1#图纸) 2
8、.绘制主设备图(1#图纸)设计要求1.通过查阅文献及综述,掌握乳酸的国内外生产的研究进展2.确定乳酸生产的设计方案和工艺流程3.进行工艺计算和经济评估 4.训练实事求是和严谨的科学作风指导教师签字系主任签字主管院长 签章 兰州交通大学毕业设计(论文)开题报告表课题名称年产1000吨乳酸的生产工艺设计课题来源结合实际,导师制定课题类型BX导 师学生姓名学 号专 业生物工程资料准备:收集有关乳酸的性质及工厂生产方法的国内外研究文献,同时深入了解影响乳酸工厂 生产的影响因素,为乳酸设计生产方案的制定及论文写作奠定了基础。设计目的:通过分析各乳酸生产方法工艺的利弊,确定最优乳酸生产工艺。设计要求:1.
9、通过查阅文献及综述,掌握乳酸的国内外生产的研究进展2.确定乳酸生产的设计方案和工艺流程3.进行工艺计算和经济评估 4.训练实事求是和严谨的科学作风设计思路:1.研究乳酸生产的相关背景知识和现状,并了解乳酸生产的最新研究进展。2.针对乳酸生产中存在的问题,提出该设计研究的必要性。3.分析各种乳酸生产方法的优缺点,确认乳酸生产方案; 4.设计基本工艺流程图; 5.运用所学知识分析,论证本设计的可行性; 6.用CAD画出工艺的设备图和工艺流程图预期成果:1.通过设计了解乳酸的生产技术。 2.分析不同生产乳酸的方法、确定最优乳酸生产方案。 3.设计出生产效益高、生产周期短的生产工艺任务完成阶段及时间安
10、排:1. 收集有关乳酸生产技术的资料 2周 (2014.2.252014.3.10)2. 完成论文开题报告和设计论文大纲。 2周 (2014.3.112014.3.24)3. 设计出乳酸生产工艺流程。 2周 (2013.3.253013.4.7)4. 物料衡算和能量衡算。 2周 (2014.4.82014.4.21)5. 设备选型。 2周 (2014.4.222014.5.5)6. CAD设计绘图。 2周 (2014.5.62014.5.19)7. 设计经济效益估算评析。 2周 (3014.5.20_2014.5.26)8. 完稿,论文排版,核对矫正,检查。 1周 (2014.5.272014
11、.6.2)9. 定稿,打印,装订。 2天 (2014.6.32014.6.4)完成任务所具备的条件及因素:利用图书馆的资料、文献,查阅的各种期刊和网络资源,不断提出问题,同指导老师探讨,并融合所学的相关知识。 指导 教师 意见 签名: 年 月 日 兰州交通大学毕业设计(论文)学生自查表(中期教学检查用)学生姓名专业生物工程班级指导教师姓 名职称讲师课题名称乳酸生产工艺设计个人精力实际投入日平均工作时间8小时周平均工作时间40小时迄今缺席天数无出勤率%100%指导教师每周指导次数5次每周指导时间(h)10小时备注2小时/天毕业设计(论文)工作进度(完成)内容及比重已完成主要内容%待完成主要内容%
12、(1) 设计整体规划。(2) 查阅有关乳酸的相关文献及书籍并概括出乳酸的各种生产工艺。(3) 翻译了一篇与乳酸相关的外文文献。(4) 分析各种乳酸提取方法的比较。(5) 确定乳酸的生产工艺流程方案。(6) 设计生产工艺流程。(7)初步完成设计说明书的撰写。70(1) 设备选型及物料衡算和能量衡算。(2) 经济效益分析。(3) 主设备图和流程图的绘制。30存在问题(1) 由于缺乏实践以及初次接触工艺的生产线设计,所以生产线的设计还需进一步完善。(2) 由于本设计缺乏实验生产数据,故其实际生产的可行性还有待实践验证。 指导教师签字: 年 月 日摘 要 乳酸是应用最为广泛的三大有机酸之一,本设计采用
13、同步糖化发酵法来生产乳酸,同步发酵技术克服了传统发酵产物抑制作用,节约生产成本,提高生产效率。该设计的生产方案为:以大米为主生产原料,麸皮为辅助原料,以德氏乳杆菌为菌种,添加碳酸钙作为乳酸发酵的中和剂和稳定剂,经过发酵得到的发酵液。发酵液经过预处理和一系列分离反应,从而得到粗乳酸,在经过离子交换法处理得到纯度为80%的纯乳酸。 关键词:乳酸生产工艺,微生物发酵,同步糖化发酵法 Abstract Lactic acid is one of the three organic acids which widely used in the world, this design uses simult
14、aneous saccharification and fermentation to produce lactic acid. Simultaneous saccharification and fermentation overcomes the inhibitory effect of traditional fermentation product, saving production cost, improving production efficiency. The design used the German Lactobacillus for strains and rice
15、as the main raw materials, wheat bran auxiliary raw materials, adding CaCO3 as neutralizing agent and stabilizer of lactic acid fermentation, after fermentation, the fermentation liquid was pretreated, then a series of separation and reaction were used , finally, ion exchange treatment was adopted,
16、we obtained lactic acid with a purity of 80%.Keywords: production of lactic acid, fermentation technology, synchronous fermentation technology 目 录1 绪论11.1 乳酸的性质和应用11.1.1 乳酸的性质11.1.2 乳酸的应用11.1.3 乳酸的质量检测11.2 全球市场状况及生产状况21.2.1 全球市场状况21.2.2 全球乳酸的生产状况21.3 乳酸的生产方法31.3.1 化学合成法31.3.2 酶法合成31.3.3 发酵法生产乳酸31.4
17、乳酸发酵过程的介绍31.4.1 菌种41.4.2 乳酸的发酵方法41.4.3 乳酸发酵提取分离方法51.5 我国发酵法生产乳酸的现状61.6 我国发酵乳酸过程中存在的问题的解决方案72 工艺设计及控制82.1 同步糖化法生产乳酸的工艺流程82.2 乳酸发酵条件及控制92.2.1 原料92.2.2 发酵的菌种92.2.3 发酵工艺控制及注意事项92.3 提取工艺及其控制112.3.1 提取工艺流程112.3.2 提取工艺条件112.3.3 提取工艺的控制113 工艺计算及设备选型143.1 设计工艺的条件和要求143.2 设备计算及选型143.2.1 发酵罐的选型143.2.2 调浆罐的选型15
18、3.2.3 种子罐的选型153.2.4 预热罐的计算153.2.5 压料罐计算163.2.6 第一次压滤163.2.7 第二次板框压滤163.2.8 双效塔163.2.9 酸解锅173.2.10 第三次板框压滤173.3 生产过程的物料衡算173.3.1 发酵过程的物料平衡计算173.3.2 提取过程的物料衡算183.4 生产过程的能量衡算193.4.1 发酵过程的能量计算193.4.2 提取过程的能量衡算204 效益评估214.1 员工工资214.2 概算过程214.2.1 建筑工程费214.2.2 设备购买费用224.2.3 生产成本总估算234.2.4 经济分析235 工业三废的处理25
19、5.1 有机废水的处理255.2 废气的处理255.3 废渣的处理256 工厂生产的安全措施27结 论28致 谢29参考文献30附录一:英文文献附录二:英文文献翻译附录三:设备流程图附录四:主设备图1 绪论1.1 乳酸的性质和应用1.1.1 乳酸的性质乳酸英文名称lactic acid,学名2-羟基丙酸,分子式为C3H6O3,相对分子质量为90。呈强酸性,并具有吸湿性、旋光性,可与水、乙醇、乙醚、丙酮混溶。葡萄糖可以在人体中分解产生水、二氧化碳和丙酮酸,同时产生少量ATP,随后丙酮酸和氢结合可以生成乳酸。当人体运动过于剧烈或着持久时,葡萄糖将会因缺氧而在身体内大量分解为乳酸,造成体内乳酸累积,
20、使体液呈酸性,削弱细胞的正常功能。1.1.2 乳酸的应用乳酸在工业、食品、医药等多方面有很多用途2。乳酸被广泛用作防腐剂、酸味剂和还原剂。在罐头、酱类和饮料等的生产中,乳酸可以替代苯甲酸、山梨甲酸等对人体有毒副作用的防腐剂,剂,同时又可作为这些食品柔和的酸味剂;在啤酒生产过程中,利用乳酸调节pH值,不仅能促进原料糖化,而且还可以抑制杂菌的生长;乳酸乙酯是调配新香型白酒的不可缺少的香料;添加0.30.5的硬酯酰乳酸钙就可以使面包的体积增加3040,同时还能防止面包老化。乳酸在医疗方面有很多重要的应用,可以作消毒剂和载体剂。乳酸钠制成的溶液可以治疗酸中毒、高钾血症等疾病,该溶液还可解除由糖尿病或胃
21、炎引起的中毒。乳酸酯类物质可以用做溶解药物的溶剂,增加人体对药的吸收量,降低毒副作用,该物质还能制成片剂的润滑剂。由聚乳酸制成在临床上有广泛应用的有缓释胶囊制剂、可生物降解手术缝合线、生物植入片等。在化学工业中,乳酸是生物可降解塑料聚乳酸的主要原料,聚乳酸因其具有良好的机械性能和透气性等优点广泛被应用的同时。聚乳酸还是代替聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)消除由“白色污染”所造成的环境危机的物质。乳酸还可以用于皮革制造行业,使皮革柔软细腻,能使纺织纤维有光泽。乳酸和乳酸钠对改善皮肤结构有很好的效果,同时乳酸酯具有溶解性好、无毒、增塑性、容易回收等优点。乳酸还可用做合成树脂涂料、胶黏剂、香料、和
22、石油管道的清洗剂。1.1.3 乳酸的质量检测乳酸的监测除检查外观外,还需检查乳酸的含量、重金属的含量、Fe2+和Ca2+含量等指标。明恒磊等对传统的EDTA检测方法做了改进,克服了传统方法变色欠佳的缺点,他们在指示剂中添加茜素溶液做为衬色剂,提高显色的对比度 13。1.2 全球市场状况及生产状况1.2.1 全球市场状况全球乳酸的应用主要在工业科技、食品饮料、医药与个人护理等几大方面,乳酸主要分布在欧洲、亚洲和北美洲等三大区域,截止2007年,世界乳酸需求呈快速增长的趋势,供需缺口在扩大,20082010年之间,乳酸行业迎来新的发展机遇,世界各国致力于开发利用生物制品,将谷物等原料加工成乳酸,再
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