武汉工程大学本科毕业设计
糖化酶活力为2000U/g,使用量为150g/g原料，糖化酶每天消耗量：
562×150/2000=42.15(吨)
每吨产品薯干耗量：
562/50=11.24（吨/吨产品)
年产15000吨柠檬酸钠物料衡算表（表2.1）：
表2.1 年产15000吨柠檬酸钠物料衡算表
物料名称 薯干 每吨产品薯干耗量 发酵液 柠檬酸钠 续表2.1
柠檬酸 α-淀粉酶 糖化酶 298．98(日产量) 2.248 42.15 7398.75(月产量) 56.2 1053.75 88785(年产量) 674.4 12645 2135.58 335(日产量) 每日耗量（吨） 562 每月(25天)耗量（吨） 14050 11.24（吨） 53389.5 8375(月产量) 640674 100500(年产量) 每年耗量（吨） 168600 2.1.2发酵车间物料衡算
发酵车间物料流向如图所示(以天作为计算基准)：
发酵 发酵液→ →发酵醪液
↑ 接种
每天发酵液消耗量318.7吨，接种量按10%接种，每天接种量为：
318.710%=31.87(吨)
假设发酵罐清洗水用量为发酵液量的5%，发酵醪液量为：
318.7×(1+10%)×(1+5%)=368.1(吨)
清洗水用量：318.7×(1+10%)×5%=17.5(吨) 发酵液中干物质含量为：93.2/318.7=29.24%
由《发酵工厂设计概论》附录中查得，发酵液密度约为1.125g/cm3,则每日消耗发酵液体积为：318.7/1.125=283.3(m3)
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设发酵罐的装料系数为0.8，则所需发酵罐的总体积为：
283.3/0.8=254.125(m3)
取公称容积为100m3的发酵罐，每组安装4个同型号发酵罐，公称容积为100m3的发酵罐的标准椭圆封头容积为9.02 m3，发酵罐实际容积为：100+2×9.02=118 m3。
4?118?0.8 ?19993(吨）283.319993?15000富余量：?33.3%(能满足生产需求)
15000
283.3?60发酵罐台套数：N= ?1.88（组）4?118?0.8?24实际发酵年产量为：
取3组套发酵罐（一套备用），每日清洗发酵罐4个。 发酵车间物料衡算表（表2.2）：
表2.2 发酵车间物料衡算表
物料名称 发酵液 接种量 清洗水用量 发酵醪液 每天耗量（吨） 每月（25天）耗量（吨） 318.7 31.87 17.5 368.1 7967.5 796.75 437.5 9202.5 每年耗量（吨） 95610 9561 5250 110430 2.1.3 过滤工段物料衡算
过滤工段物料流向如图所示(以天作为计算基准)： 清洗水
↓
过滤 发酵醪液→ →滤液
↓ 滤渣
过滤工段包含板框过滤过程和真空抽滤过程，根据本设计的生产工艺，两次过滤发酵醪液，将大分子物质和未发酵杂质除去。根据板框过滤机的原理，过滤时洗涤板进水口关闭，洗涤时进料口关闭，因而清洗水不会进入滤液。假设滤渣的清洗水为发酵醪液的40%，发酵醪液中大分子等滤渣耗量为10%，则
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滤渣清洗水量：368.1×40%=147.24(吨) 滤渣量：368.1×10%=36.81(吨)
根据物料守恒，滤液量为：368.1-36.81=331.3(吨) 过滤后，滤液中柠檬酸含量：44.61×97%×95%=41.11(吨) 过滤工段柠檬酸损失量：44.61-41.11=3.5(吨) 过滤工段物料衡算表（表2.3）：
表2.3 过滤工段物料衡算表
物料名称 发酵醪液 滤渣清洗水 滤渣量 续表2.3
（产生）滤液 柠檬酸（损失） 331.3 3.5 8282.5 87.5 99390 1050 每日消耗（吨） 每月（25天）消耗（吨） 368.1 147.24 36.81 9202.5 3681 920.25 每年消耗（吨） 110430 44172 11043 2.1.4 离子交换吸附及解析工段物料衡算
过滤工段物料流向如图下所示(以天作为计算基准)：
离子交换 滤液→ →清液
稀盐酸→ 解析↓ 滤渣
本设计采用弱碱性阴离子交换树脂对柠檬酸进行吸附提纯，并用柠檬酸-柠檬酸铵除去易碳化合物，较纯净的柠檬酸直接用稀盐酸进行解析，不再需要用离子交换树脂进行转型，解析后的溶液分别用732型阳离子交换树脂和315型阴离子交换树脂去除带正、负电荷的杂质离子，得到高纯度的柠檬酸溶液。 滤液中柠檬酸含量：44.61×97%×95%=41.11(吨)
离子交换树脂吸附率为90%，吸附柠檬酸的质量为：41.11×90%=37(吨)
假设吸附用1：3的稀盐酸进行解析，解析过程无柠檬酸损失，则解析后解析液中柠檬酸的含量为37吨，稀盐酸的消耗量为：37×3=111(吨) 吸附过程柠檬酸损失量为：41.11-37=4.11(吨)
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解析后的含柠檬酸清液经732型阳离子交换树脂和315型阴离子交换树脂去除带正、负电荷的杂质离子，清液质量为：37+111（1-10%）=136.9(吨) 离子交换树脂吸附及解析工段物料衡算表（表2.4）：
表2.4 离子交换树脂吸附及解析工段物料衡算表
物料名称 滤液 柠檬酸（提纯量） 柠檬酸（损失量） 稀盐酸 （除杂后）清液量 每日消耗（吨） 每月（25天）消耗（吨） 331.3 37 4.11 111 136.9 8282.5 925 102.75 2775 3422.5 每年消耗（吨） 99390 11100 1233 33300 41070 2.1.5 中和工段物料衡算 中和工段物料流向如图所示：
氢氧化钠溶液
↓
中和 清液→ →中和液
柠檬酸与氢氧化钠溶液中和过程桉1：3比例进行中和反应(以天作为计算基准)：
C6H8O7+3NaOH→C6H5O7Na3+3H2O
中和用质量分数为20%的稀氢氧化钠，氢氧化钠的消耗量为： 37×120/（192×20%）=115.63(吨) 产水量：37×54/192=10.41(吨)
中和转化过程产率为98%，无水柠檬酸钠的产生量为：
37×258.1×98%/192=48.74(吨) 柠檬酸损失量：37×（1-98%）=0.74（吨）
根据物料衡算，中和液总量为：136.9+115.63=252.53(吨) 中和工段物料衡算表（表2.5）：
表2.5 中和工段物料衡算表
物料名称 清液 每日耗量（吨） 每月（25天）耗量（吨） 136.9 12
每年耗量（吨） 41070 3422.5