Метрологическое обеспечение процесса производства лимонной кислоты

Технологическая схема с описанием лимонной кислоты - кристаллического вещества белого цвета, хорошо растворимого в воде и этиловом спирте. Характеристика оборудования и измерительных приборов. Карта метрологического обеспечения процесса производства.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 28.02.2012
Размер файла 782,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

Московский Государственный Университет Пищевых Производств

Кафедра «Стандартизация и сертификация»

Курсовая работа

по метрологии, стандартизации и сертификации на тему:

«Метрологическое обеспечение процесса производства лимонной кислоты»

Студент: Кузнецов П.А

Группа: 09-ОА-9

Преподаватель: Беркетова Л.В.

Москва, 2011

Содержание

О продукте

Технологическая схема с описанием

Аппаратурное оформление технологического процесса

Оборудование

Измерительные приборы

Карта метрологического обеспечения процесса производства

О продукте

Лимонная кислота (C6H8O7) -- кристаллическое вещество белого цвета, температура плавления 153 °C, хорошо растворима в воде, растворима в этиловом спирте, малорастворима в диэтиловом эфире. Слабая трёхосновная кислота. Соли и эфиры лимонной кислоты называются цитратами. Впервые лимонная кислота была выделена в 1784 году из сока недозрелых лимонов шведским аптекарем Карлом Шееле.

В природе это вещество встречается довольно часто, главным образом в незрелых плодах цитрусовых, ананасов, груш, инжира, брусники, клюквы и др. Лимоны и апельсины были главными источниками естественной (растительной) лимонной кислоты, которую производили преимущественно в Италии, где в середине XIX в. начали действовать первые заводы по производству кристаллической лимонной кислоты. Затем аналогичные заводы начали действовать в Калифорнии (США), на Гавайских островах и в Вест-Индии.

Для получения лимонной кислоты путем микробного синтеза в лабораторных условиях использовали микромицеты (Aspergillus clavatus, Penicillium luteum, P. citricum, Mucor piriformis, Ustina vulgaris и др.), но для промышленного биосинтеза наиболее подходящим оказался Aspergillus niger. Впоследствии из него было селекционировано множество производственных штаммов для биосинтеза лимонной кислоты из сахарозы. Многие органические вещества сбраживаются микромицетами и могут быть трансформированы в лимонную кислоту, но максимальный выход получается при биосинтезе из сахарозы или фруктозы. В последнее время успешно завершены эксперименты по биосинтезу лимонной кислоты дрожжами (Candida lipolytica и др.) из парафинов и низших спиртов (этанола) с высоким выходом (80--140%).

Лимонная кислота по объему производства является одним из главных продуктов микробного синтеза. Ее общий выпуск в различных странах достигает 400 тыс. т в год. Лимонную кислоту получают в основном из мелассы. Заводы небольшой или средней мощности производят лимонную кислоту поверхностным методом культивирования. Глубинный метод экономически выгоден тогда, когда мощность завода превышает 2500 т лимонной кислоты в год.

Лимонную кислоту широко используют в кулинарии и в пищевой промышленности для приготовления безалкогольных напитков, мармелада, вафель, пастилы и др. Лимонная кислота включена в рецептуры некоторых сортов колбас и сыра, ее применяют в виноделии, для рафинирования растительных масел, для производства сгущенного молока. С помощью лимонной кислоты сохраняются естественные вкус и аромат при длительном хранении в замороженном состоянии мяса и рыбы.

При умеренном употреблении лимонная кислота стимулирует деятельность поджелудочной железы, возбуждает аппетит, способствует усвоению пищи.

Натриевые соли лимонной кислоты стимулируют вспенивание и механическую устойчивость пен, поэтому лимонную кислоту ценят кулинары, ее также применяют для изготовления шампуней и моющих средств. Последнее имеет важное экологическое значение, так как лимонная кислота и ее соли легко поддаются микробиологической деградации при очистке канализационных вод.

Лимонная кислота должна соответствовать показателям, предусмотренным ГОСТ 908 - 2004 (взамен ГОСТ 908 - 79). Это должны быть бесцветные кристаллы или белый порошок, без комков, для кислоты I сорта допускается желтоватый оттенок, вкус кислый, без постороннего привкуса, 2%-ный раствор кислоты в дистиллированной воде должен не иметь запаха, быть прозрачным и не содержать механических примесей, структура - сыпучая, сухая, на ощупь не липкая, без посторонних примесей.

Лимонная кислота выпускается только в упакованном виде: реализуемая через розничную сеть - в мелкой фасовке массой нетто 10 - 100 г; предназначенная для предприятий пищевой и других отраслей промышленности - в крупной фасовке массой нетто 10 - 40 кг. При фасовке допускаются отклонения по массе нетто, не превышающие при массе до 50 г ± 4%, от 50 до 110 г ± 3%. При упаковки кислоты в ящики и мешки допускаются отклонения, не превышающие ± 0,5%.

Технологическая схема процесса производства с описанием

Приготовление питательной среды. В состав питательных сред, используемых для ферментации, входят растворы мелассы и минеральных веществ. Все компоненты питательных сред стерилизуют. Приготовление мелассных сред различной концентрации заключается в растворении мелассы в воде. Затем величину рН полученного раствора доводят до 6,8…7,2 путем добавления серной кислоты или раствора карбоната натрия, после обработки раствор кипятят. Для удаления ионов тяжёлых металлов в мелассную среду вносят растворы гексациано-(2)-феррата калия и трилона Б. Далее добавляют растворы солей (, ) и стерильную воду для доведения концентрации среды до необходимой величины.

Получение посевного материала. Посевной материал для глубинной и поверхностной ферментации готовят централизованно. Посевной материал представляет собой конидии A.niger производственного штамма, обладающие высокими всхожестью и продуктивностью, не содержащие посторонней микрофлоры.

Посевной материал получают размножением конидий на сусло-агаровых средах в стерильных условиях.

Ферментация. Способ глубинной ферментации включает выращивание мицелия и основную ферментацию.

Мицелий выращивают в посевном ферментаторе, объем которого составляет 10% объема основного ферментатора. Ферментатор представляет собой стальной вертикальный цилиндрический сосуд, снабженный водяной рубашкой, устройством для подачи воздуха и перемешивания культуральной жидкости. К 3%-й мелассной питательной среде температурой 35…36 добавляют суспензию конидий, которую готовят предварительно за 5…6ч, смешивая сухие конидии с мелассной средой и выдерживая в термостате при 32. Мицелий выращивают при температуре 34…35, непрерывном перемешивании и аэрации среды. Количество воздуха, подаваемое для аэрации среды, увеличивают в процессе роста мицелия, после 24..30ч и до окончания кулитивирования подают 90…100 /ч. В процессе выращивания периодически осуществляют контроль чистоты культуры. Продолжительность выращивания мицелия 18..28 или 28…36ч.

Основную ферментацию проводят в ферментаторах вместимостью 50 или 100. Готовят стерильную мелассную питательную среду 3%-й концентрации температурой 342…33, из посевного ферментатора поступает проросший мицелий. В течение первых суток мицелий разрастается, начинается интенсивное брожение, что приводит к снижению содержания сахара в среде. Когда содержание сахара составит 0,4…0,8%, в ферментатор подливают концентративную мелассную среду, содержащую 20..25% сахара. Обычно в процессе ферментации делают 3…4 подлива. Суммарную концентрацию сахара в исходном объеме среды доводят до 12…13%.

В процессе глубинной ферментации большое внимание уделяется аэрации культуральной жидкости, так как грибы нуждаются в постоянном поступлении кислорода. В ферментаторе вместимостью 100 в течение первых суток увеличивают подачу воздуха со 100…150 до 200/ч и поддерживают на данном уровне до окончания ферментации.

Температуру среды в процессе ферментации поддерживают в пределах 31…32.

О завершении процесса брожения судят по изменению величины титруемой кислотности культуральной жидкости. Если титруемая кислотность почти не изменяется в течение 4…8ч, то брожение заканчивают. При этом культуральную жидкость в ферментаторе нагревают паром до 65…70, а затем перекачивают в сборник.

Съем лимонной кислоты, т.е. количество, полученное с 1 объема ферментатора за сутки, составляет 8…10кг.

Мицелий отделяют и промывают на вакуум-фильтрах. После отделения культуральной жидкости мицелий промывают горячей водой температурой около 100. Содержание кислоты в отмытом мицелии не должно превышать 0,2%.

Получение цитрата кальция. Культуральная жидкость содержит лимонную, глюконовую и щавелевую кислоты. Содержание лимонной кислоты от общего содержания кислот составляет 80..85%.

В процессе выделения из культуральной жидкости лимонную кислоту осаждают в виде малорастворимого цитрата кальция. Культуральную жидкость обрабатывают известковым молоком, обеспечивающим её избыток в растворе, т.е.5…10 г/л. При этом происходит экзотермическая реакция разложения цитрата кальция с образованием лимонной кислоты и осадка сульфата кальция, температура реакционной смеси возрастает примерно до 90.

При поддержании таких условий процесса оксалат кальция остается в осадке, так как для его разложения требуется большой избыток серной кислоты. После разложения цитрата кальция в реактор добавляют 10%-й раствор гексациано-(2)-феррата калия или кальция для осаждения ионов трехвалентного железа, в результате чего образуется осадок берлинской лазури. Для осветления раствора лимонной кислоты вносят активный уголь. Осаждение тяжёлых металлов и мышьяка проводят сульфидом бария.

Очистка и выпаривание лимонной кислоты. Осадок отделяют на вакуум-фильтрах, промывают его водой температурой около 90 до содержания лимонной кислоты в промывной жидкости не более 0,1%. Промывную воду смешивают с фильтратом, среднее содержание лимонной кислоты в смеси должно быть не ниже 16%.

Полученный раствор лимонной кислоты выпаривают в вакуум-аппарате при остаточном давлении 80 кПа, что позволяет уменьшить цветность раствора. Конечная плотность раствора составляет 1,26-1,28 г/. В процессе выпаривания раствора выпадает осадок сульфата цинка. После выпаривания раствор лимонной кислоты осветляют активным углем в количестве 1,5-2% к массе лимонной кислоты в растворе. Активный уголь и сульфат цинка отделяют фильтрованием.

Осветленный раствор лимонной кислоты поступает на второе выпаривание при остаточном давлении около 80 кПа. Раствор концентрируют до плотности 1,37-1,38 г/, при этом содержание кислоты в растворе составит 69-71%. Концентрированный раствор фильтруют и подают в кристаллизатор.

Кристаллизация лимонной кислоты. Охлаждение горячего раствора происходит в кристаллизаторе при непрерывном перемешивании. Пересыщение, необходимое для образования центров кристаллизации, достигается при снижении температуры концентрированного раствора. При температуре около 37 вносят затравку кристаллов лимонной кислоты в количестве 0,05% к массе раствора. Образование и рост кристаллов происходят при снижении температуры до 8. При этой температуре утфель, который представляет собой смесь кристаллов и маточного раствора, выдерживают в течение 30 мин.

Отделение кристаллов кислоты. Кристаллы отделяют от маточного раствора на центрифугах. Полученные кристаллы пробеливают - опрыскивают водой температурой не выше 35 для удаления пленки маточного раствора на их поверхности. После центрифугирования влажность кристаллов лимонной кислоты составляет 2-3%.

Сушка кристаллов. Кристаллы лимонной кислоты сушат в условиях, обеспечивающих удаление поверхностной влаги и сохранение кристаллизационной воды, для чего используют барабанные или ленточные пневматические сушилки, в которых кристаллы высушивают при температуре 35.

Упаковывание и хранение лимонной кислоты. После сушки кристаллы кислоты охлаждают, просеивают и упаковывают. Лимонную кислоту выпускают в упакованном виде, для реализации через розничную торговлю кислоту фасуют по 10…100г в пакеты из полиэтиленовой пленки или этикетировочной бумаги, ламинированной полиэтиленом, или пачки из бумаги с вкладышем.

Для поставок на предприятия кислоту фасуют в льно-джуто-кенафные или льняные продуктовые мешки вместимостью до 40 кг с вкладышем из полиэтиленовой пленки.

Лимонную кислоту хранят в закрытых помещениях при относительной влажности воздуха не выше 70%. Срок хранения лимонной кислоты 6 месяцев со дня изготовления.

лимонный кислота метрологический измерительный

Аппаратурное оформление технологического процесса. Оборудование

Таблица 1

Процесс

Оборудование

Характеристики

Подготовка питательной среды

Хранилище мелассы

V=1000-3000 т.

Реактор - смеситель

V=32, n= 31,5 об/мин, Н=8300мм, D=3200мм.

Насос

V= 14/ч

Стерилизационная колонка

Р=0,5 МПа, t=125, D=400мм, d=235 мм

Выдерживатель

Змеевик, D=225х8мм, L=3м, Lт=20,85м, n=7, t=125

Сборник питательной среды

V=25, H=3800мм, D=3000мм

Получение посевного материала

Посевной аппарат

V=3, D=1700 мм, H=4140 мм, двигатель марки АО-63-16, n=180 об/мин.

Ферментация

Ферментатор

V=50 , H=10900мм, D=4000мм

Насос

V=10,7 /ч

Сборник культуральной жидкости

V=25, H=3800мм, D=3000мм

Барабанный вакуум-фильтр

D=3,5м, P=0,07 МПа.

Насос

V= 10,6 /ч

Сборник для фильтрованной культуральной жидкости

V=25

Получение цитрата кальция

Нейтрализатор

V=16

Насос для перекачивания цитратной суспензии

V= 10 /ч

Фильтр-пресс ФПАК-М

P=0,25 МПа, S=10

Сборник цитратной суспензии

V=10

Разложение цитрата кальция

Реактор для разложения цитрата серной кислоты

t=90

Ленточный вакуум-фильтр для отделения гипсового шлама

P=0,05 МПа, L=12500мм.

Очистка и выпаривание раствора лимонной кислоты

Насос

V=10

Вакуум-аппарат первого выпаривания

Р=80 кПа

Сборник раствора первого выпаривания

t=70

Рамный фильтр-пресс

b=25-46 мм, Размер 820х820мм.

Сборник фильтрованного раствора

t=70

Насос

V=10

Вакуум-аппарат второго выпаривания

Р=80 кПа

Насос

V=10

Фильтр

Н=6м, D=1,5м.

Насос

V=10

Кристаллизация лимонной кислоты

Кристаллизатор

t1=37, t2=8

Отделение кристаллов кислоты

Центрифуга

D=1,22м, Н=0,6м, n=360 об/мин.

Сушка кристаллов

Сушилка

t=35

Упаковывание лимонной кислоты

Сито-трясучка

Уклон 25мм на 1м,Размах 7-9мм

Измерительные приборы

Таблица 2

Процесс

Прибор

Диапазон измерений

Класс точности

Погрешность

Стерилизация питательной среды

Термометр жидкостной стеклянный

От 100 до 200

II

±3

Манометр

Верхний предел 25МПа

1,5

±1,5

Ферментация

Манометр

Верхний предел 25МПа

1,5

±1,5

Получение цитрата кальция

Манометр

Верхний предел 25МПа

1,5

±1,5

Разложение цитрата кальция

Термометр жидкостной стеклянный

От 0 до 100

I

±1

Мановакуумметр

Верхний предел 10МПа

1

±1

Очистка и выпаривание лимонной кислоты

Термометр жидкостной стеклянный

От 0 до 100

I

±1

Мановакуумметр

Верхний предел 10МПа

1

±1

Кристаллизация

Термометр жидкостной стеклянный

От 0 до 100

I

±1

Сушка кристаллов

Термометр жидкостной стеклянный

От 0 до 100

I

±1

Упаковка лимонной кислоты

Весы

ОТ 20е до 25кг

III

±1е

Карта метрологического обеспечения процесса производства

Таблица 3

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Характеристика уксусной кислоты, технологическая схема ее производства окислением ацетальдегида. Материальный баланс процесса ее получения. Расчет технологических и технико-экономических показателей. Составление рекламы для продажи уксусной кислоты.

    курсовая работа [787,2 K], добавлен 19.08.2010

  • Технологическая схема производства серной кислоты: краткое описание процесса, функциональная и операторная схема. Этапы сернокислого производства. Получение обжигового газа из серы. Контактное окисление диоксида серы. Материальный расчет, показатели.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 23.02.2015

  • Технологическая схема производства серной кислоты и ее описание. Предельно-допустимые концентрации газов, паров и пыли в производстве серной кислоты. Отходы производства и способы их утилизации. Конструкция олеумного и моногидратного абсорберов.

    реферат [1,0 M], добавлен 23.12.2015

  • Процесс получения лимонной кислоты при ферментации сахара, стадии процесса. Технология получения молочной кислоты путем ферментации углеводсодержащего сырья молочнокислыми бактериями. Получение уксуса при окислении этанола уксуснокислыми бактериями.

    реферат [504,8 K], добавлен 15.05.2014

  • Характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов для получения азотной кислоты. Выбор и обоснование принятой схемы производства. Описание технологической схемы. Расчеты материальных балансов процессов. Автоматизация технологического процесса.

    дипломная работа [1,9 M], добавлен 24.10.2011

  • Серная кислота: физико-химические свойства и применение. Характеристика исходного сырья. Технологическая схема производства серной кислоты контактным способом. Расчет материального баланса процесса. Тепловой баланс печи обжига колчедана в кипящем слое.

    курсовая работа [520,8 K], добавлен 10.06.2015

  • Производство соляной кислоты. Характеристика основного и вспомогательного сырья. Автоматизация процесса получения соляной кислоты. Технологическая схема процесса и система автоматического регулирования. Анализ статических характеристик печи синтеза.

    контрольная работа [96,6 K], добавлен 08.06.2016

  • Обоснование места размещения производства продукции. Характеристика методов производства соляной кислоты. Описание технологической схемы получения синтетической соляной кислоты. Устройство и принцип работы основного и вспомогательного оборудования.

    дипломная работа [3,5 M], добавлен 03.12.2017

  • Разработка технологической схемы производства аммиака из азотоводородной смеси и рассмотрение процесса автоматизации этого производства. Описание контрольно-измерительных приборов, позволяющих контролировать и регулировать технологические параметры.

    курсовая работа [319,5 K], добавлен 11.06.2011

  • Методы получения соляной кислоты. Характеристика основного и вспомогательного сырья. Физико-химические характеристики стадий процесса. Характеристика абсорберов хлороводорода. Расчет материального баланса производства синтетической соляной кислоты.

    курсовая работа [835,1 K], добавлен 17.11.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.