年产100吨柠檬酸的发酵工艺设计毕业设计 精品Word文档格式.docx
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日期:
年月日
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日期:
导师签名:
日期:
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
4、研究方法的科学性;
技术线路的可行性;
设计方案的合理性
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格__建议成绩:
(在所选等级前的□内画“√”)__指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日__
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
二、论文(设计)水平
(在所选等级前的□内画“√”)__评阅教师:
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格__评定成绩:
(在所选等级前的□内画“√”)
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日__教学系意见:
系主任:
年月日_
摘要
本设计采用薯干原料发酵,只需将薯干磨成粉,加水调浆,直接加入少量α-淀粉酶液化后灭菌、冷却即可接种发酵。
制备柠檬酸一般采用晒干的薯干作为原料。
其中薯干含水10%-15%、淀粉70%左右、蛋白质6%左右。
薯干原料中的蛋白质可作为氮源供菌体生长。
薯干原料中含有铁、镁、钾、钙等的无机盐,选用的黑曲霉C0527对这些成分不敏感,故不必对原料做这方面的预处理。
本设计采用液体深层好氧发酵、钙盐法提取技术生产柠檬酸。
这两种方法都是国内比较流行的生产方法,有着大量的实际经验,易于操作,风险小。
由于本设计为糖化、发酵车间的设计,着重于这两个车间的工艺计算、设备选型。
通过全厂物料衡算、车间热量衡算,确定糖化、发酵车间主要设备发酵罐、种子罐、车间管道的设计和选型。
本设计还包括发酵罐,工艺流程图,全场平面布局图。
关键词:
薯干深层好氧发酵黑曲霉柠檬酸设备设计和选型。
1引言
柠檬酸,学名为2-羟基-丙烷三羧酸,结构式为:
OH
│
HOOC─CH2─C─CH2─COOH。
柠檬酸在自然界中分布很广,主要存在于柠檬、
┃
COOH柑橘等。
我国柠檬酸生产成本较低,在国际市场上具有较强的竞争力。
近年来我国柠檬酸的年出口量一直保持在10万吨以上。
随着水产养殖业的发展,有机酸在人工饲料中的应用越来越广泛。
柠檬酸具有无毒害、无残留等优点,对水产动物可以起到促进矿物质吸收、提高饲料利用率的作用,因而在水产养殖中得到了较为广泛的应用。
对柠檬酸的研究概况柠檬酸又名枸橼酸,是一种似砂糖的白色结晶体,呈柠檬型酸味。
它以玉米为主要原料,经过发酵等一系列化学工艺提取精制而成,所得产品主要为无水或带一份结晶水的柠檬酸。
柠檬酸具有令人愉快的酸味,口感爽快,无后酸味,安全无毒,在水中的溶解度极高,能被生物体直接吸收代谢。
国内外大量的研究证明,柠檬酸作为饲料酸化剂是添加效果最好的。
柠檬酸的生物代谢功能柠檬酸是机体能量代谢的中间产物,有重要的生理、化学功能,它是乙酰COA合成脂肪过程中的重要介质,也是线粒体中构成时吸链的重要物质之一,可以调节CAMP活性,参与机体能量、结构和酶保障等一系列重要反应。
工业生产中主要用黑曲霉作为生产菌,采用液体通风发酵生产柠檬酸。
黑曲霉发酵柠檬酸的机制为:
葡萄糖首先通过EMP和HMP途径得到磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸,然后经过一个不完整的三羧酸循环(TCA)达到柠檬酸的积累。
该生产工艺和设备具有很强的典型性,本文对黑曲霉发酵柠檬酸生产工艺及主要设备作简要介绍,本设计还包括发酵罐,工艺流程图。
以期有助于了解好氧发酵工艺和主要设备的相关知识。
设计内容为,了解柠檬酸生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程,根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程,并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。
最后,画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。
由于我的知识有限,加之对先进设计的了解甚少,设计中有不足的地方敬请各位老师和同学批评指正。
2生产工艺概述
2.1工艺条件的确定
2.1.1柠檬酸的生物合成
柠檬酸产生菌黑曲霉在生长期和产酸期都存在着EMP和HMP代谢.说明葡萄糖的降解是通过两条途径共同完成的。
但是,在生长期EMP:
HMP为2:
1,而产酸期两者的比例为4:
1,即产酸期有80%的葡萄糖是通过EMP代谢的。
这是因为在生长期需要通过HMP提供合成核糖等所需的前体物质,产酸期葡萄糖主要通过EMP降解,对柠檬酸的发酵生产是非常重要的。
因为1mol葡萄糖经EMP降解可得到2mol丙酮酸,再经脱羧和C02固定后,可使1mol葡萄糖合成1mol柠檬酸,这样就能获得较高的糖酸转化率(以质量计,葡萄糖合成柠檬酸的理论转化率为l06.7%,对—水柠檬酸的理论转化率为116.7%)。
在柠檬酸积累的条件下,TCA循环已被阻断。
因此,合成柠檬酸所需的草酰乙酸必须由含二碳的羧酸来提供。
已知丙酮酸(PYR)和磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)均能经催化作用固定CO2而形成草酰乙酸。
经证实,在黑曲霉产柠檬酸阶段主要是通过丙酮酸羧化酶的催化作用,使丙酮酸固定CO2而形成草酰乙酸。
图1黑曲霉产柠檬酸途径
2.1.2柠檬酸生产菌种
很多微生物都能生产柠檬酸,例如:
黑曲霉,棒曲霉,文氏曲霉,泡盛曲霉,芬曲霉,丁烯二酸曲霉,淡黄青霉,桔青霉等,以及假丝酵母属中的一些种。
至今世界上消费的柠檬酸主要采用发酵法生产,而最具优势的是黑曲霉和解脂假丝酵母等菌种的深层发酵法.在现代,糖质原料发酵使用黑曲霉,因为它的柠檬酸产量最高,且能利用多样化的碳源.所以本设计拟采用黑曲霉G23-4菌种作为生产用菌种。
2.1.3柠檬酸生产原料
Ⅰ糖类:
a薯类:
甘薯木薯马铃薯甘薯干木薯干马铃薯干薯渣
b谷类:
玉米小麦或小麦面粉大米
c淀粉:
各种谷类薯类加工成的淀粉
d砂糖:
白砂糖赤砂糖糖蜜
e淀粉糖:
由淀粉水解而得到的各种单糖双糖糊精葡萄糖母液
Ⅱ正烷烃
液体石蜡:
10-20碳链的馏出物
Ⅲ其他果实下脚料:
葡萄、菠萝、柑橘、苹果等果实加工的残渣粮食加工下脚料:
各种粮食加工的下脚料。
凡是能通过微生物代谢而产生柠檬酸的物质,都可以作为发酵柠檬酸的原料。
但从工业成本考虑,多采用廉价符合要求的原料。
一般工业选择原料的标准如下:
a原料中可利用成分高,无抑制柠檬酸生产菌生长和产酸的物质极少。
或容易除去,能满足工艺要求。
b能就近取材,原料来源丰富,便于采购、运输、适于大量储存,保证生产上的供应。
c原料成分对产品的提取、精制无影响。
d价格便宜。
由于黑曲霉使用糖质原料,柠檬酸产量最高。
目前,一般使用甘薯、木薯、马铃薯、玉米等。
本设计将以薯干作为生产用原料。
2.2操作工艺概述
2.2.1原料的处理工序
根据发酵的要求,对薯干原料,采用直接粉碎、磨粉、调浆、液化、连续灭菌的处理方法;
以薯干原料生产时,根据我国薯干粗料的特征,发酵工艺要求将薯干从平仓运至备料车间,经过磁选装置除去原料中含铁杂质,以保护设备。
然后进入粗粉碎机,将薯干先轧成1—3cm大小的小块,以提高磨粉机的效率,便于物料的输送。
粗碎后,由斗式提升机提送至中间粉仓,由粉仓落入磨粉机粉碎,粉碎后
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