第八章柠檬酸生产设备

12第一节国内外柠檬酸生产设备综述3第二节原料破碎和预处理设备薯干粉碎设备4第三节发酵设备柠檬酸发酵为好氧发酵，所以采用通风发酵罐，国内以机械搅拌罐为主，近几年半气升和全气升式发酵罐已有成功实例。我国发酵罐容积已由过去50m3、100m3发展到200m3、250m3。国外通气式发酵罐已有1500m3的。5一个设计、制作优良的发酵罐应符合下列要求：①有良好的传质、传热效果；②结构合理，附件少，内壁光滑无死角，耐介质腐蚀；③符合压力容器的设计、制造规范；④产生泡沫少和具有有效的消泡设施，以提高罐的装填系数；⑤必要、可靠的检测和控制系统。6一、机械搅拌通风式发酵罐7（二）传动装置1.三角带传动2.减速机传动由于三角带传动具有结构简单、制造成本低、维修量少而方便、噪声小等优点，所以，虽然它笨重且传动比较小，但仍为柠檬酸行业广泛采用。减速机具有传动功率大、速比大、效率高、结构紧凑等优点，但制造成本高，安装高度高，加上国内制造的产品噪声大和维修频繁，使用实例较少。8（三）搅拌装置1常用的搅拌装置92翼叶式搅拌装置10（四）传热装置1外夹套式2外螺旋半圆管式3蛇罐外夹套是传统的换热装置，结构简单，易加工，罐内死角少。其缺点是传热系数低，仅适用于小型罐。优点是有较高传热系数，缺点是焊接加工量大。优点是冷却水在管内流速高，传热系数高，缺点是制造安装要求高，维修量大，蛇管渗漏易造成发酵染菌。11（五）机械密封12（六）联轴节13（七）中间轴承和平衡体发酵罐搅拌轴为超细长轴常常设置底轴承和中间轴承来防止轴的摆动，小型罐常采用拉杆调节式，大型罐则采用架固定式。14二、节能发酵罐1-气、液型喷射混合搅拌装置2-环流反应器3-机械搅拌器4-稳定器5-罐体6-换热装置7-高效机械消泡器8-机械密封9-传动装置（一）喷环式发酵罐（半气升发酵罐）15（二）无搅拌式发酵罐（全气升式）出水进水水进气进气全气升发酵罐16三、其他新型发酵罐（一）塔式发酵罐1、4-人孔2-导流口3-筛板5-分配器（二）自吸式发酵罐17第四节柠檬酸过滤设备一、水平带式真空过滤机（一）固定盘式1、橡胶带式真空盘固定不动，滤布与带有真空室的橡胶带一起匀速前进。182、撑带式该机滤布为间歇运动，真空盘释放真空后，滤布由撑带装置前挺时向前运动。19（二）多功能型1、皮膜挤压型真空水平带滤机的液固分离是靠真空，因此，过滤推动力不大，固相含水量较高。在常用的带滤机出渣端增加脱水装置可在一定程度上降低滤饼含水量。202、辊带挤压型在吸干段上加挤压辊或挤压带，挤出的水分仍由滤布下真空室抽走。21二、真空转鼓过滤机柠檬酸行业常见的是外滤面式真空转鼓过滤机，它分刮刀卸料和预涂层式两种。（一）刮刀式该机器适用于易过滤、滤饼易剥离的物料。22（二）预涂层式该机型主要适用于固相极稀薄、颗粒极细微的物料，如发酵液和分解脱色液的复滤。转鼓每转一周，刮刀则向前进0.01-0.05mm，过滤始终在新鲜的预涂层上进行，解决了难过滤的悬浮液的过滤，并可根据滤液澄清度的要求来制备过滤层。23三、桶式真空过滤器这是最古老，最原始的过滤设备，简单、可靠，但用水量大，操作强度大，人工铲出滤渣使滤布易受损坏，洗水易走短路，滤液质量不均衡。24四、翻盘式真空过滤器该机结构简单，具有桶式过滤器的优点，但出滤饼为自动化，劳动强度大大降低，且设备维修量低。25五、加压叶片式过滤机加压叶片式过滤机的形式很多。滤器和滤片有垂直和水平多种组合。（一）EYSY型快开式水平加压叶片过滤机26（一）NYB型高效板式过滤器它为立式，出渣方便。27六、微孔精密过滤机它具有以下特点：1、过滤精度高，1μm左右的微粒可一次性滤去，适宜超细物料的过滤；2、卸料、装拆方便；3、过滤面积大，占地面积小。主要介绍以下两种过滤机：带式过滤机、烛式过滤器28（一）带式过滤机1-过滤缸筒体2-快开过滤缸盖3-加强网4、5、6-O型圈7-环形螺母8-螺栓9-销轴10-圆柱销11-支架12-螺栓及螺母13-压力表14-排气旋塞DL型带式（单个）过滤机29（一）烛式过滤机烛式过滤机过滤单元可由钛、陶瓷和PE塑料制成30第五节中和、酸解和化工贮罐柠檬酸生产设备中，有50%以上是容器类设备，除了要符合容器制造的规范外，还要注意以下几点：（1）个数一般不宜多，应根据生产规模的需要，中和、分解每种设备不超过4只，贮罐为为便于计算和清洗，一般不超过3只。（2）高径比中和、分解桶一般在1：1--1：1.5之间。（3）材料中和桶以不锈钢最常见。（4）结构形式为保护环境条件和防止杂质混入，中和、酸解和贮罐均应加盖。（5）搅拌型式和转速常见搅拌型式有浆叶和框式两种。引进设备有采用推进式的，转速一般为50-80r/min。（6）加热形式文丘里喷汽喷射加热器既可达到“无声”又可起到搅拌的功能。31第六节脱色柱、离子交换柱32第七节蒸发、结晶设备一、多效蒸发器理论单耗实际单耗单111.10.8792双0.520.611.6729三0.3330.42.525四0.2540.373.3310五0.2050.273.77效数再增一效可节约蒸汽/%kg汽/kg水kg水/kg汽kg汽/kg水kg水/kg汽不同效蒸发器的蒸发单耗33二、其他型式蒸发器板式蒸发器是一种较为新型的蒸发器，它由板式换热器和一个卧式蒸发室所组成。其优点是：传热系数高，物料受热时间短，适用于热敏性物料；换热板可拆开清洗，可根据需要自由增减换热面积；体积小。缺点是：制造较复杂，对密封件要求高。34三、结晶器（一）间歇式结晶器3536（二）内循环连续真空结晶器物料由导流筒下部加入，与循环液一起升至液面，从而减少了闪蒸现象，沸腾在整个液面上发生，所以器壁上无结晶沉积。环型折流筒形成一个无搅拌作用的静止空间，过量的晶核在此得到调整和去除。淡液用泵强制循环，在下部的分级柱中，小晶体上升，继续成长大晶体下降而从出口排出，从而得到较为整齐的晶体37四、附属设备（一）汽液分离器38（二）冷凝器1.混合式冷凝器该类冷凝器种类很多，最常用的为雨滴型（喷淋式）（见右图）。该冷凝器的特点是对进水压要求不高，对水质要求也不很高，但体积较大，并且在顶端与真空设备相联，以排尽器内的不凝性气体。392.自排不凝性气体冷凝器该冷凝器和雨滴型冷凝器大致相似（见右图），不同之处是，其利用高速二次蒸汽与水剧烈搅动，使二次蒸汽中的不凝性气体以极细微的气泡混匀在水相中，排出冷凝器，从而省去了抽不凝性气体的真空泵。在真空度要求不是分高的场合，使用比较经济。403.水喷射泵水喷射泵兼有冷凝和抽真空的双重作用，可以简化流程、减少设备，对冷却水要求低，功率消耗低，维修方便，所以得到广泛使用。柠檬酸行业最常见的如右图所示的多喷嘴式。水温对水喷射泵的工作效率影响较小另外，真空度不高，所以它的应用受到一定的限制。41第八节离心机一、特性比较42二、离心机型式（一）三足式三足式出料离心机是行业中使用最普遍的一种离心机。它优点有结构简单，造价低、物料适应性强。缺点是劳动强度大，分离的产品质量有波动。43（二）三足刮刀式44（三）虹吸式45（四）上悬式重力卸料型46（五）活塞推料式47（六）螺旋筛网式4849（七）螺旋沉降式50（八）碟片式51第九节干燥设备一、常见的干燥设备（一）沸腾床干燥箱52（二）振动流化床干燥器53（三）其他型式干燥设备54555657二、辅助设备无论用什么干燥装置对成品晶体进行干燥，都需配有风机、进风净化处理装置、空气热交换器、尾气粉尘回收装置和分级筛。58第十节发酵辅助设备一、培菌设备（一）灭菌锅灭菌锅又称高压灭菌釜，是培菌室主要设备之一，一般为立式圆柱形，容积较小，仅用于实验室。生产上常用的是卧式高压灭菌釜。59（二）显微镜常用的显微镜有：2×AⅢ型生物显微镜，放大倍数为64～1600倍；44×多用途生物显微镜，放大倍数为4～1600倍。随着科技的不断进步，带摄像机和微电脑的生物显微镜也不断出现，对提高培菌和发酵水平帮助极大。60（三）摇瓶机61（四）洁净工作台62二、过滤器（一）纤维介质及颗粒介质过滤器63（二）平板滤纸过滤器64（三）滤膜过滤器6566（四）金属微孔过滤器67第十一节泵类泵是化工生产中最基本的设备。对柠檬酸工业中使用的泵，按其功能不同可分为：清水泵、浆液泵、耐酸离心泵、真空泵、计量泵浆液泵PN浆泵KFJ型衬胶泵FRN型浓浆泵螺杆泵往复泵液下泵晶浆泵真空泵W型往复式真空泵水环式真空泵水喷射式真空泵