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8000吨/年L-乳酸发酵工段工艺设计 学院：石油化工学院 班级：生工1002 姓名：王丽媛 指导老师：姚秀清 本设计的主要的内容 文献综述 L-乳酸工艺的流程设计 工艺计算 总结  1.1 L-乳酸的理化性质 L-乳酸纯品为无色液体，工业品为无色到浅黄色液体。无气味，具有吸湿性，熔点18℃，沸点122℃（2kPa)，折射率nD(20℃)1.4392。能与水、乙醇、甘油混溶，不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚。 乳酸分子中既带羟基又带羧基，是自然界中存在的最广泛的一种羟基羧酸，也是最简单的一种羟酸，同时乳酸具有自动酯能力，可以参与氧化、还原、缩合、酯化等反应，从而制备多种乳酸衍生物。 文献综述 1.2 L-乳酸的应用 乳酸广泛存在于自然界中，如在血液、酸奶、泡菜、奶酪、 及啤酒中都有发现。乳酸用途很广，主要用于食品、医药、化工、轻工、农业、烟草、皮革制作、纺织等行业。 L-乳酸的聚合物可以合成生物降解塑料 L-乳酸的衍生物可以应用于生产酸味剂、防腐剂、啤酒PH、调节剂、杀菌剂、保鲜剂、风味增强剂、固化剂膨松剂、营养补充剂、稳定剂、增稠剂、营养补充剂、婴儿配制食品、调味剂、保湿剂、PH控制剂、调味剂、保湿剂、乳化剂、防腐剂、防冻剂。 文献综述 1.3国内外的生产状况 文献综述 目前世界上乳酸的主要生产地区为美国、西欧和日本等，近80%的生产厂家采用发酵法进行生产。发酵法的原料，荷兰一般用甜菜糖，美国用玉米淀粉，巴西用蔗糖。生产的L-乳酸大多应用于食品行业，其次应用于工业和医药行业。 我国乳酸生产和国外先进水平差距很大，乳酸生产规模小、产酸率低。我国乳酸的最大应用领域是香料和香精行业，其用量占乳酸总消费量的40%，主要用于生产乳酸乙酯应用于调制各类酒。目前全国约有25%的啤酒生产厂在使用乳酸。 2.1菌种 生产工艺的概述 发酵L-乳酸的菌种主要有两种：米根霉、乳酸菌。 2.2 发酵L-乳酸的原料 碳源： 常用的碳源：葡萄糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、甘露糖、木糖和半乳糖均可以作为碳源发酵生产Ｌ-乳酸。 新型碳源的研究：淀粉质原料、糖蜜、乳清、纤维质原料及多种回收利用资源、工农业副产物和生活垃圾等资源。 氮源 乳酸细菌则对氮源的要求比较苛刻。各种氮源中,酵母膏有最有效的营养补充功能,但价格昂贵，而且发酵过程中多种杂酸的生成,增加提取的成本。经过研究发现可以用其他的物质道题部分氮源，比如：玉米浆、鱼类废弃物水解液和回收的菌体、红豆粉和酵母菌。 生产工艺的概述 2.3 生成L-乳酸的三种方法： 发酵法：发酵法分同型发酵和异型发酵 合成法：分为乳腈法、丙烯腈法、丙酸法 氯丙酸酶法转化：利用纯化了的L-2-卤代酸脱卤酶作用于底物L-2-氯丙酸脱卤制得L-乳酸 生产工艺的概述 2.4 L-乳酸的发酵方法 传统乳酸发酵工艺即分批发酵和补料分批发酵添加CaCO3、NaOH、NH4OH 来中和发酵产生的乳酸，维持培养基的最适pH从而使微生物充分利用营养物质，将葡萄糖最大程度的转化为乳酸。发酵设备要求简单，自动化程度低，劳动强度大，后处理难度大，收率低，环境污染严重。传统工艺中产出的大量大量石膏却是环保工作的一大难题。 乳酸发酵新工艺有连续发酵,细胞固定化发酵，细胞循环发酵。 生产工艺的概述 2.5设计的目地 无论研究者采用何种方法制取L-乳酸，目的都是为了提高L-乳酸的收率，提高产品质量，降低成本，减少或L-乳酸生产中对环境造成的污染。 设计任务:8000吨/年L-乳酸发酵工段工艺设计。 2.6生产流程简述 生产流程简述：薯干为原料，采用直接粉碎、调浆、液化，进行好气液体深层发酵，钙盐法提取，最后结晶、干燥得到L-乳酸。 生产工艺的概述 生产工艺的概述 图2.5:钙离子提取工艺流程图 空气 菌种 灭菌 筛 选 成品 纯水 湿L-乳酸 次品回收 计算的前提已知的条件 (1)生产规模：8000吨/年L-乳酸发酵。 (2)生产方法：以葡萄糖为碳源、硫酸铵为氮源，加少量磷酸二氢钾、硫酸镁、硫酸锌等无机盐配合的培养基，进行根霉通气发酵，利用钙盐干法提取。 (3)生产天数：设发酵工段其他操作（包括灭菌，洗罐等）为一天，一周期定为4天，一年300天；共需生产300/4=75个周期。水蒸气138℃，冷却水进出口温度根据实际情况确定。 工艺计算 (4)乳酸质量标准：工业生产标准，食用乳酸标准 (5)生产条件：已知发酵培养接种量为5%，发酵时间为14h，发酵罐的搅拌转速为180rpm，通气量为0.8VVM，发酵液密度为1050kg/m3,粘度为0.1Pa·s。 (6)提取的标准：每升发酵液可以纯化得到L-乳酸产品120g。 发酵罐物料衡算 发酵罐的体