精制無水檸檬酸生產工藝規(guī)程

1.3.31.3.3包裝貯存要求：1.3.31.3.3包裝貯存要求：1.1.3.21.1.3.2化學性質：無水檸檬酸生產工藝規(guī)程產品概述產品名稱、化學結構、理化性質產品名稱法定名稱：無水檸檬酸（英文名CitricAcidAnhydrous）學名：3-羥基-3-羧基戊二酸其它名稱：枸櫞酸分子式、結構式：C6H8O7CH2—COOHHOJc—COOHCH2-COOH理化性質物理性質檸檬酸為無色半透明晶體或白色顆?；虬咨Y晶性粉末,無臭、味極酸,易溶于水和乙醇，水溶液顯酸性。檸檬酸結晶形態(tài)因結晶條件不同而不同，有無水檸檬酸C6H8O7也有含結晶水的檸檬酸2C6H8O7.H2O、C6H8O7.H2O或C6H8072H2O。本公司產品無水檸檬酸是由36.6℃以上水溶液中結晶析出，經分離干燥后的產品，分子量192.13,熔點153℃,密度d420=1.6650。在干燥空氣中易風化。無水檸檬酸晶體形態(tài)為單斜晶系的棱柱形-雙棱錐體。檸檬酸是一種較強的有機酸，有3個H+可以電離；加熱可以分解成多種產物，與酸、堿、甘油等發(fā)生反應。用途：檸檬酸在食品工業(yè)上廣泛用作酸味劑、增溶劑、緩沖劑、抗氧化劑、除腥臭劑、螯合劑等。醫(yī)藥工業(yè)上廣泛用檸檬酸及其鹽類，檸檬酸鹽用于補充相應的元素時，具有溶解度高、生理寬容性大，酸根直接被吸收而無積留等優(yōu)點。檸檬酸及其鹽類和衍生物在化學工業(yè)中廣泛用作緩沖劑、催化劑、激活劑、增塑劑、螯合劑、清洗劑、吸附劑、穩(wěn)定劑、消泡劑。檸檬酸及其鹽類在印染、原子能工業(yè)、石油開采、建筑工業(yè)、鑄造工業(yè)、皮革工業(yè)等行業(yè)中也有廣泛的用途。質量標準：產品質量標準本產品質量執(zhí)行GB、BP93、BP98、USP23、USP24、E330等標準或根據客戶需要生產。包裝規(guī)格：出口檸檬酸系定量包裝商品，一般25kgs或1000kgs為一包裝袋。特別情況根據用戶要求包裝。每件實衡凈重與規(guī)定凈重的差重幅度定在4%。以下，鑒重時按規(guī)定比例抽查，抽查部分總凈重與規(guī)定總凈重差重幅度在2%。以內。3.13.1工藝過程原理檸檬酸包裝成品應遮光，密閉貯存，庫房內應陰涼、通風、干燥、無蟲鼠等，不得與異物混合存放。原輔包裝材料質量標準及規(guī)格原輔材料質量標準規(guī)格

名稱指 標瓜干外觀：個大潔白，無霉變，無地瓜母子。淀粉含量三66%,水份W13%玉米無霉粒，不完善粒W5%,色澤氣味正常，淀粉含量三66%,水份〈14%,沙雜〈1%木薯干片狀、條狀或不規(guī)則形狀。色澤一致，無光澤的白色，無發(fā)酵、霉變、結塊及異味異嗅。淀粉含量三7水分W3粗纖維W%沙土W鹽酸外觀：無色或淡黃色透明液體HCL含量三31%,SO42-^0.007%,Fe3+W0.01%液體燒堿NaOH含量三32%符合國標209-93硫酸外觀：澄清透明無雜質可見H2sO4含量三95%碳酸鈣外觀：白色粉末(略帶黃色)含量三97%鎂W0.35%200目透過率三90%2.2包裝材料質量標準及規(guī)格內包裝袋：聚乙烯薄膜袋，無色透明，無雜質，壁厚5.5~6.0絲，袋底部封口嚴密，外型尺寸：寬X長=55x105cm。外包裝袋：復合塑料編織袋，外觀整潔邊緣整齊,外型尺寸：寬X長=(42?50)X(78?80)cm,對已印刷嘜頭的包裝袋要求印刷規(guī)范清楚。對材質及規(guī)格有特殊要求的按客戶要求制作。工藝過程原理及工藝流程圖3.1.1原料預處理原料粉碎原料（瓜干、木薯干、玉米）經破碎機破碎后，采用氣力輸送而分離掉粒徑大的砂石和金屬雜質等，經永磁筒磁除鐵后，進入粉碎機。粉碎機為錘式，由電動機帶動主軸旋轉，主軸上裝有刀架，架上裝著錘片，高速旋轉的錘片打擊粉碎室內原料，粉碎后的料粉由篩網排出，未達到粉碎粒度的物料繼續(xù)留在機內，反復受錘片的沖擊而粉碎。由篩網排出的粒徑1.2mm以下的料粉，輸送至料倉待用。料粉液化、糖化、滅菌配料料粉與水按適當比例投入拌料桶中，在攪拌作用下，混料均勻無粉塊后，泵送至液化工序進行原料液化處理。糊化、液化、糖化檸檬酸發(fā)酵菌種黑曲霉，有糖化能力，但糖化或液化能力不強，需外加淀粉酶完成淀粉液化和部分糖化，而后的糖化由發(fā)酵菌種（黑曲霉）完成。淀粉在加水調漿后，淀粉顆粒本身吸收水分體積膨脹，溫度升高則吸水膨脹速度、程度增大。料粉在溫度達到70-80℃時，淀粉分子間的聯系削弱，淀粉顆粒解體，使淀粉分子釋放出來，淀粉漿變?yōu)榫坏恼吵硪后w，稱為淀粉糊化。a—淀粉酶在85-105℃時，能較快地水解淀粉分子內部的a—1.4糖苷鍵，生成短鏈糊精及低聚糖。隨著淀粉中糖苷鍵的斷裂，淀粉糖的分子量越來越小，反應體系的粘度不斷降低，流動性增強，完成液化和部分糖化。淀粉糊化、液化、糖化過程和產物：a-淀粉酶△ △(C6H10O5)n--^(C6H10O5)X-~^^C12H22012fC6H12O6H2O H2O生產中采用噴射器進行原料噴射液化處理，將耐高溫。-淀粉酶按需混入料漿中，用高溫高壓蒸汽與料漿在噴射器中均勻混合，噴射溫度為95-105℃。由于瞬間完成了原料升溫且升溫均勻，有利于原料中淀粉顆粒糊化和液化。滅菌滅菌指殺死或去除微生物的操作，滅菌方法可分為物理滅菌法、化學滅菌法、無菌操作。從檸檬酸發(fā)酵菌種培養(yǎng)到發(fā)酵罐在發(fā)酵生產過程中，都需要嚴格各環(huán)節(jié)無雜菌操作。麩曲培養(yǎng)基和無菌水、種子罐和發(fā)酵罐培養(yǎng)基采用熱壓法滅菌。利用高壓飽和蒸汽使菌體內蛋白凝固等作用達到滅菌效果。在110~121℃、30分鐘條件下能殺死細菌繁殖體和芽孢。菌種篩選、麩曲瓶接種、孢子懸浮液制備、種子罐(發(fā)酵罐)接孢子等采用火焰操作，保證過程無菌。接種管道的消毒采用飽和蒸汽流通法滅菌。無菌空氣生產空氣經壓縮機壓縮后，經冷卻器冷卻濕度增大，再經旋風分離器，分離水分、油污(無油壓縮機不用)，含濕度降低。通過加熱器加熱降低空氣相對濕度。干燥的空氣通過過濾器濾除菌類得到符合生產需求的無菌空氣。菌種培養(yǎng)發(fā)酵菌種制備采用麩曲生產法，黑曲霉原種經斜面培養(yǎng)篩選、麩曲瓶培養(yǎng)、搖床試驗和種子罐培養(yǎng)，制得合格的生產菌種后，轉入處理好的發(fā)酵原料中進行發(fā)酵生產。發(fā)酵產酸黑曲霉在經過滅菌的培養(yǎng)基中，采用適宜的通氧、控制溫度等條件，經過體內EMP途徑，丙酮酸羧化和三羧酸循環(huán)等系列復雜的生理代謝過程積累檸檬酸。檸檬酸積累是菌種代謝失調的結果。為提高溶氧、傳質、傳熱效果，采用攪拌操作，發(fā)酵過程為一個放熱的過程，通過盤管用水換熱降溫，維持發(fā)酵溫度，保證發(fā)酵效果。根據菌種生長代謝周期，當發(fā)酵產酸不再增加，殘?zhí)遣辉俳档蜁r，（一般菌種產酸達最高，糖耗盡），終止發(fā)酵過程，將發(fā)酵液升溫進入提取過程。壓濾檸檬酸成熟發(fā)酵液中除了含有主要產品檸檬酸外，尚含有殘?zhí)?、菌體蛋白質、色素和膠體物質、無機鹽、有機雜酸以及原料帶入的各種雜質。因而必須采用一系列物理化學方法進行提取處理。壓濾操作為提取第一步,利用板框壓濾機濾布兩側壓力差,讓液相透過濾布與菌絲體等分離。溫度、過濾介質、發(fā)酵水平及料液質量等對過濾操作都有不同程度影響。中和檸檬酸與鈣鹽或鈣堿反應可以生成檸檬酸鈣。檸檬酸鈣微溶于水，且在水中溶解度隨溫度升高進一步降低，沉淀析出，從而達到與可溶性雜質分離的目的。常用的中和劑是碳酸鈣漿,與檸檬酸的反應為：2C6H8O7-H2O+3CaCO3=Ca3（C6H5O7）2-4H2O'+3CO2^+H2O3.1.7洗糖PBF型水平真空帶式過濾機為分離檸檬酸鈣與廢糖水的主要設備。中和后的料液放入濾機上，通過真空切換作用，適當調節(jié)熱水量在單位行程內洗好鈣鹽。酸解、脫色檸檬酸鈣與H2sO4發(fā)生酸解反應為：Ca3（C6H5O7）2.4H2O+3H2SO4+4H2O=2C6H8O7.H2O+3CaSO4.2H2O酸解到達終點后，酸解液中的色素與膠體物質會影響成品檸檬酸色澤。加入相當于檸檬酸量0.5-0.9％左右的粉狀活性炭，90-95℃高溫下反應30分鐘脫色，使之符合控制要求。酸抽、復濾PBF型水平真空帶式過濾機為酸抽工序主體設備，濾帶上下兩邊的真空壓力差促使CaSO4與檸檬酸液分離，80℃以上的熱水多次重復洗滌使CaSO4酸含量符合控制要求，活性炭隨CaSO4一同去掉。酸抽后的酸解液中尚含有許多活性炭顆粒、硫酸鈣及膠體物質等雜質，需進一步過濾精制。現生產中采用板框壓濾機，用硅藻土（或珍珠巖）作助濾劑，均勻涂布在濾布上形成濾層，加壓過濾去除酸解液中雜質。3.1.123.1.12結晶離子交換離子交換主要是去除酸解液中的陽離子和陰離子，是一種可逆化學反應：交換R-S03H+M+ R—S03M+H+■再生交換R-N—5)3.OH+Cl—^^R-N-(CH3)3-Cl+OH-再生在離交柱中隨著檸檬酸液不斷輸入，樹脂上的H+或OH-逐漸被Fe3+、Ca2+、Mg2+或Cl-、SO/-等離子取代，在柱上形成飽和層，此層中H+或OH-濃度為零，金屬離子和陰離子濃度飽和。往下的樹脂層中H+或OH-濃度逐漸降為零，交換帶逐漸往下移動，最后達到底部，樹脂失效，失效后的柱子重新用鹽酸或液堿處理待用。經離交操作去除鐵、鎂等金屬離子和氯離子、硫酸根離子的離交液收集入貯罐進入濃縮工序。濃縮離交液濃度一般在30-40％，需濃縮至70％以上才可進行結晶操作，檸檬酸蒸發(fā)溫度過高易造成部分分解，因而采用真空蒸發(fā)操作(單、雙效)。物料在石墨換熱器中與蒸汽逆向流動換熱升溫，在真空作用下噴入蒸發(fā)室迅速蒸發(fā)。蒸發(fā)室內物料由于蒸發(fā)作用降溫，而向下進入循環(huán)管再入石墨換熱器，這樣循環(huán)濃縮到預定濃度即可放料進入結晶工序。溶質從溶液中結晶出來經歷起晶和晶體生長兩個過程，其推動力都是溶質分子間的引力。起晶方法有自然起晶、刺激起晶和添加晶種三種方法。過飽和濃縮液在結晶罐中冷卻降溫，通過控制冷凍鹽水流速控制降溫速度，從而保證檸檬酸在36.6℃以下以一水形式結晶析出，最后降到12℃以下時，結晶完全放料離心。離心結晶料放入離心機內，在離心力的作用下，以濾布為過濾介質達到結晶與母液分離。烘干經離心洗滌與母液分離后的檸檬酸晶體，含2-3％的游離水。通過烘干降低游離水含量。加壓加熱的空氣在烘干機中經篩網吹入與物料接觸，使物料迅速干燥并帶走氣化水分，完成烘干。包裝烘干料經旋振篩篩分、金屬探測、人工檢測處理后，用包裝材料定量包裝。溶料將普通一水產品投入溶料罐中的熱水中，攪拌狀態(tài)下達到完全溶解。過濾精制溶解后的檸檬酸溶液經過板式過濾器進行粗過濾，然后泵入精過濾器進行精濾，目的是去除機械雜質。濃縮結晶將精濾后的酸溶液泵入連續(xù)濃縮結晶器,在真空狀態(tài)下進行濃縮結晶后放入養(yǎng)晶缸養(yǎng)晶。離心烘干包裝將已起晶的料液連續(xù)放出，經連續(xù)離心機分離洗掉母液后，獲得濕晶體，濕晶體進入烘干機烘去游離水，經風冷、分級、計量、金屬探測后進行包裝。3.2工藝流程圖（見附頁1）4生產工藝工藝控制點、控制內容（見附頁）生產工藝過程原料經粉碎工序粉碎后定量配制，進行噴射液化處理，然后泵入發(fā)酵罐（種子罐）消毒降溫。培養(yǎng)制備好的菌種接入發(fā)酵罐以適宜的工藝條件培養(yǎng)產酸，發(fā)酵終止加熱后經板框過濾去除菌絲渣制成澄清酸液。酸液經中和洗糖、酸解、脫色、酸抽、板框復濾去除葡萄酸、草酸、殘?zhí)恰⑸氐入s質，完成粗提過程。酸抽液經離子交換去除Fe3+、Ca2+、Mg2+等金屬離子和Cl-、SO42-等陰離子，經濃縮結晶離心制得濕晶體，再經烘干，制得烘干品，最終檢驗合格的烘干品經篩選去雜質后包裝制得普通一水成品。將普通一水成品進行溶解，然后進行粗過濾和精過濾，再進行連續(xù)濃縮結晶，經連續(xù)離心烘干后進行分級包裝。5綜合利用與三廢治理廢物產生工序日產生量主要成分處理方法中和洗糖水中和洗糖1000M3/d殘?zhí)?、有機酸的鈣鹽可溶物生化處理制取沼氣。廢酸離交400T/d（濃度1N以下）HCl、Fe3+、Mg2+、Ca2+收集供處理鈉鹽母液用或化工廠膠生產用，低濃度棄去鈣泥酸抽90T/d（以CaSO4計）CaSO4.2H2O活性炭用于水泥作緩凝劑菌絲體壓濾110T/d（含水75%）菌絲體、原料雜質烘干后用作飼料6安全技術措施鹽酸（HC1）強腐蝕物品，能灼傷人的皮膚。預防措施：操作時戴好防護用品，接觸濃酸后應及時用大量水沖洗。救治方法：皮膚濺上酸應以大量清水沖洗，然后以柔軟的油或蠟涂上、堿物質稀釋中和或送醫(yī)院處理。硫酸里SO4）強腐蝕物品，能灼傷人的皮膚。救治方法：濺有硫酸的衣服應脫掉，皮膚濺上硫酸后先用布擦干，再用冷水沖洗。眼中濺入硫酸時，必須用大量冷水沖洗后，用5％伏卡因或局部麻醉劑滴入眼中。防護：現場漏硫酸時用大量水沖洗或用干沙吸收，如發(fā)生火災，最好用霧狀水、泡沫、CO2干粉滅火。液堿足。#強腐蝕物品，能灼傷人的皮膚。救治方法：液堿濺到皮膚上應用大量水沖洗后用弱酸沖洗。誤入口中嚴禁催吐，應立即吸入大量弱酸性藥物（1-2小時后，可給牛奶或雞蛋清）或送醫(yī)院處理。預防：戴好防護用品按規(guī)定操作7操作工時與生產周期操作工時工序名稱工時（小時）工序名稱工時（小時）粉碎8結晶8配料2-4離心8發(fā)酵8烘干8壓濾8包裝8中和8溶解8洗糖8粗過濾8酸解、脫色8精過濾8酸抽、復濾8連續(xù)濃縮結晶8離交8離心8濃縮8烘干8分級包裝87.2生產周期菌種制備：約21天種子罐培養(yǎng)：約20小時（含消毒降溫過程）發(fā)酵培養(yǎng)：約45-65小時（含消毒降溫過程及終止發(fā)酵過程）提?。?4小時（含壓濾）、精制：20小時生產規(guī)模、勞動組織與崗位定員生產規(guī)模：本公司檸檬酸生產裝置暫定生產能力為10000T/Y。8.2勞動組織定員山 >崗位班制定員一分廠二分廠辦公室常白班66縫紉常白班11培菌常白班56保全一班三組、倒班1314投料一班二組、倒班34動力室一班三組、倒班88壓濾一班四組、倒班3136發(fā)酵一班四組、倒班1612中控一班三組、倒班1313粗提三班、倒班2121精提一班三組、倒班4756烘干包裝一班三組、倒班3542合計199219輔助車間定員崗位名稱班制定員辦公室常白班2粉碎保全三班、倒班10計 量三班、倒班4

酉己 鈣三班、倒班5水化供汽三班、倒班5瓜干裝卸常白班10裝載機駕駛三班、倒班3合 計39提取三車間定員崗位名稱班制定員辦公室常白班3無水精制班三班、倒班26無水GMP班三班、倒班25中 控三班、倒班4鈉鹽中和濃縮班三班、倒班8鈉鹽GMP班三班、倒班20保 全三班、倒班5合 計91主要重點設備一覽表（見附頁2）10主要計量器具一覽表（見附頁3）11原輔動力消耗定額和技術經濟指標11.1.1原輔材料動力消耗定額名稱噸包裝成品消耗核算價格消耗價值元/t瓜干2.09t904.8元/t1891.03電1450kwh0.46元/kwh667

水30m31.9元/m357汽6.7t64.6元/t432.82硫酸0.96t295元/t283.2鹽酸0.09t307.7元/t27.69碳酸鈣1.0t153.44元/t153.44活性炭10kg5.56元/kg55.6消泡劑2.26kg10.26元/kg23.19液堿12.26kg0.37元/kg4.54助濾劑4kg2.02元/kg8.08淀粉酶0.5kg11.54元/kg5.77包裝費80維修費7011.2技術經濟指標發(fā)酵轉化率>93％總提取率>75％工藝規(guī)程更改《檸檬酸生產工藝規(guī)程》企管部組織編制，企管部長組織審核，生產副總批準實施。在實施過程中，若因技術革新改造或工藝改進需修改時，企管部長組織各生產車間進行論證修改。參考書目《有機酸發(fā)酵工藝學》、中國輕工業(yè)出版社，金其榮、張繼民、徐勤主編附頁1：工藝流程圖菌絲渣木薯玉米無菌空氣附頁 計量器具一覽表附頁 計量器具一覽表附頁 計量器具一覽表附頁 計量器具一覽表附頁附頁2 主要設備一覽表車間部門設備名稱規(guī)格型號臺數配備位置發(fā)酵▲車間種子罐SS-10m34發(fā)酵發(fā)酵罐A3-55m33發(fā)酵SS-55m31SS-75m36空壓機4LD4-40/4.51動力室4LB-40/2.514LBW-40/2.53開啟式螺桿鹽水機組YSKF2-161發(fā)酵二車間種子罐SS-25m33發(fā)酵發(fā)酵罐SS-200m36無油潤滑空壓機L5.5-60/44動力室提取一車間制冷壓縮機2AV-12.53動力室提取二車間制冷壓縮機4AV-12.53動力室提取三車間精密過濾器80m21精制工序濃縮結晶器1精制工序離心機LWL320*2001精制工序

部門測量參數名稱器具名稱規(guī)格型號配備位置數量企管部質量臺秤成品庫質量臺秤成品庫質量架盤天平環(huán)保車間流量水表流量水表壓力壓力表環(huán)保車間發(fā)酵上車間質量渦街流量計一分廠質量架盤天平菌種室壓力壓力表菌種室壓力壓力表發(fā)酵溫度溫度計℃發(fā)酵壓力壓力表板