某大学发酵工程与设备课程设计

湖 北 大 学发 酵 工 程 与 设 备 课 程 设 计题 目 醋酸的发酵生产 专业年级 0*生物工程 学生姓名 * 学 号 20*10*00* 指导老师 * 2008 年 6 月 23 日目录1前言.31.1醋酸简介.31.2全球醋酸的生产状况.31.3国外生产研究现状.31.4国内醋酸的生产状况如下.31.5国内生产研究现状.31.6主导生产方法.41.7食用醋酸生产研究现.41.8生产技术的革新与改造.41.8.1纯种固态食醋生产技术的建立.41.8.2纯种液态食醋生产技术的建立.41.8.3传统酿造食醋的技术改造.41.9我国目标.42发酵机制.42.1淀粉水解.42.2酒精发酵.42.2.1精发酵微生物.42.2.2 酒精发酵中的物质变化42.3 醋酸发酵52.3.1 醋酸发酵微生物52.3.2 醋酸发酵中的物质变化.52.4 醋酸的提取53 发酵工艺及特点53.1 原料53.2 调浆63.3 液化和糖化63.4 酒精发酵63.4.1 前发酵期63.4.2 主发酵期73.4.3后发酵期.73.5 醋酸发酵73.5.1淋醋发酵工艺73.5.2 深层发酵工艺73.5.3固定化细胞发酵法83.5.5 醋酸提取8菌种的制备及种子的扩大培养94.1实验室种子制备：94.1.1选育酿酒酵母株的方法94.1.2 醋酸菌筛选流程94.2 扩大培养.104.2.1酒母的制备104.2.2醋酸菌扩大培养105.培养基的组成及制备.105.1酒精发酵培养基组成105.2醋酸发酵培养基105.3发酵罐灭菌105.4灭菌流程.116无菌空气制备系统.116.1发酵生产中制备无菌空气过程.116.2特点.126.3设备选择127工艺计算.127.1.说明.127.2 计算. 128.三废处理.158.1废气.158.2废水.158.3废渣15发酵工程与设备课程设计正文1 前言1.1 醋酸简介：醋酸(Acetic Acid)是食用醋的主要化学成分，是无色透明液体（低于16.7°C时为白色晶体）,有刺激性的酸味,它的蒸汽对粘膜,尤其是对眼睛的粘膜有刺激作用。浓醋酸能引起皮肤的灼伤。醋酸与水、醇、苯、甘油、脂肪油等有机液体能互溶。醋酸是一种重要的有机化工产品, 主要用于醋酸乙烯、对苯二甲酸、醋酸纤维、醋酸酯等产品的生产, 是合成纤维、胶粘剂、医药、染料和农药的重要原料。醋酸还是优良的有机溶剂, 在塑料、橡胶、印刷等行业有着十分广泛的用途1 。食醋是人们生活中不可或缺的酸性调味品，其兼有防止腐败、增进食欲、保健防病、缓解疲劳等功能。近来醋在色拉调料、调味番茄酱以及其他调味酱领域里也扮演着非常重要的角色2。食用醋酸的生产技术主要是醋酸菌发酵产生。对于生产纯醋酸来说，目前化学合成法的成本较低，所以发酵法并不广泛在工业上生产纯醋酸。工业化的醋酸生产技术主要有： 甲醇羰基化法、乙醛氧化法、乙烯直接氧化法和轻油(丁烷或石脑油)氧化法。1.2 全球醋酸的生产状况如下：2004 年, 全球醋酸生产能力约为987 万吨/年,其中各地区的生产能力分别为: 北美347 万吨、欧洲142 万吨、亚洲435 万吨; 分别占世界总生产能力的35%、14%和44%。近年来, 亚洲地区产能增加较快,年均增长率约为7.7%, 高于世界2.9%的年均增长率。1.3 国外生产研究现状：塞拉尼斯公司是世界两大醋酸生产商之一, 总产能为242.5 万吨/年。其装置主要在美国和新加坡,在美国甲醇羰基合成法装置的能力已达到120 万吨/年, 是世界上最大的生产装置, 在新加坡羰基法装置的能力为50 万吨/年, 而在其他地区的乙醛氧化生产醋酸的装置相继关闭。现有装置主要采用甲醇羰基合成法和丁烷液相氧化法。目前, 该公司正在南京独资建设一套60 万吨/年的生产装置, 2007 年建成投产。BP 也是世界主要的醋酸生产商, 在全球4 个地区拥有醋酸生产装置, 总能力为177 万吨/年, 占全球总产能的17.9%。其在英国的羰基合成法装置能力为50 万吨/年; 在韩国是BP 和三星的合资公司,现装置能力已达42 万吨/年, BP 持股51%; 在马来西亚是和Petronas 公司的合资企业, 装置能力为40万吨/年; 与中石化四川维尼纶厂合资建设的醋酸装置产能现已扩大为35 万吨/年。世界两大醋酸生产商塞拉尼斯和BP 控制了全球的醋酸生产,总产能已达到419.5 万吨/年, 占全球总产能的40%以上。1.4 国内醋酸的生产状况如下：目前, 我国共有20 多套醋酸生产装置( 一些乙醇法的生产企业多数处于停产, 只有几家还在生产,产量很低) , 至2005 年年底, 我国的总生产能力达到了176.5 万吨/年, 2005 年全年产量为140 万吨, 比去年增长21.5%。1.5 国内生产研究现状：我国现有甲醇羰基合成法醋酸生产企业4 家,生产能力为100 万吨/年, 占总产能的63%; 乙烯法生产企业有4 家, 生产能力为44.5 万吨/年, 占总产能的28.4%;其余为乙醇法。目前, 我国甲醇羰基合成法醋酸生产已占据了主导地位, 并且产能和产量都有了较大幅度的增长, 装置开工率接近100%; 而随着国际油价的不断上升, 占主导地位的乙烯法产量有所下降, 开工率约为74%。我国甲醇羰基化法的最大生产企业是江苏索普(集团)公司, 有两套生产装置, 总产能约为40 万吨/年, 2005 年产量为40.3 万吨。四川扬子江乙酰化工有限公司是我国第二大甲醇羰基合成法醋酸生产企业, 1998 年一期工程完成, 当时产能为15 万吨/年;二期工程于2002 年完成, 产能扩大至23 万吨/年;三期工程于2005 年7 月投料试车, 产能已达到35万吨/年, 2005 年产量为25 万吨。上海吴泾化工公司醋酸生产装置通过技术攻关, 现有的生产能力已从10 万吨/年扩大为现在的25 万吨/年, 2005 年产量为20 万吨。山东兖矿国泰化工公司是由兖矿集团和香港彩福按7030 合资成立的公司。经过2 年多的建设, 投资11 亿元的兖矿国泰化工公司的年产20 万吨醋酸, 已于2005 年11 月16 日竣工, 它是我国第一套完全自主研发和设计的甲醇羰基合成醋酸生产装置。1.6 主导生产方法：目前, 全球醋酸生产以甲醇羰基合成法占主导地位, 生产能力已达到617.5 万吨/年, 约占总产能的63%3。1.7 食用醋酸生产研究现：目前传统醋工艺、纯种固体制醋工艺和纯种液态制醋工艺已经形成3大工艺路线并存。1.8 生产技术的革新与改造1.8.1 纯种固态食醋生产技术的建立从20 世纪50年底开始,我国就开始了纯种固态法生产食醋的尝试。20 世纪60 年代,上海创造了酶法液化自然通风回流的固体发酵工艺, 分别使用了纯种培养的曲霉菌、酵母菌、醋酸菌作为发酵剂进行液化、糖化、酒精发酵、醋酸发酵。20 世纪70 年代初,山西长治试验生料制醋获得成功,主辅料全部采用生料。这是一条全新的纯种固态制醋工艺,主要的技术难题是防止杂菌污染与提高原料利用率。1.8.2 纯种液态食醋生产技术的建立纯种液态发酵制醋是借鉴抗生素、氨基酸等其他发酵工业的经验,应用现代发酵工程、细胞工程和酶工程技术建立起来的一类先进的新型制醋生产技术,包括自