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 19.08.2010Технологическая 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 23.02.2015Технологическая 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 23.12.2015Процесс 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 15.05.2014Характеристика 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 24.10.2011Серная 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 10.06.2015Производство 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 08.06.2016Обоснование 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 03.12.2017Разработка 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 11.06.2011Методы 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