1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
目前，在国内外柠檬酸生产技术路线中液体深层发酵、钙盐提取技术仍是柠檬酸工业生产中的主导工艺路线。随着生物工程及其下游技术的发展，精料、高糖发酵正成为柠檬酸发酵工艺的发展趋势，萃取工艺及色谱( 树脂) 分离技术也在柠檬酸提取精制工艺中得到进一步的研究和发展。以玉米为原料的柠檬酸精料发酵已在国内得到较广泛的应用。玉米原料经初步的脱胚后，磨粉液化制成发酵精料，使后续产品回收率提高5个百分点，同时为精料高糖发酵打下了较好的开发基础。另一方面，玉米处理的糖渣及胚芽等副产品收入又降低了玉米原料的成本。
目前我国为柠檬酸第一大生产国。但无论是国内市场还是国际市场，目前都是以生产水柠檬酸为主，而市场急需求无水柠檬酸。为此，国内企业应不断改进生产工艺，满足国内外市场对无水柠檬酸的需求。目前，全国柠檬酸年产能已达100万吨，占世界的70%左右；年产量达70余万吨，占世界的65%左右；年出口量50万吨，占世界贸易量超过了50%。柠檬酸全球市场近年来年均增长率在7%左右。德国和美国是世界上两个最大的柠檬酸进口国，年进口量约为10万吨和8万吨。我国是世界上最大的柠檬酸出口国，主要出口到美国、欧洲、日本等地。近年来我国柠檬酸出口量年均增幅达15%左右。美国是我国最大的柠檬酸出口目的地国，对其年出口量达6万吨，占我国出口总量的12%左右。我国柠檬酸生产企业众多，厂家遍布全国各地，2001年之前，柠檬酸企业的数量达到了最高峰，多达120多家，其中不乏产能低下、污染严重的小型企业。从2003年开始，经过数年市场调整，产能不断向大企业集中。现在全国有20多家企业生产，锐减了80%以上。规模较大的企业为安徽丰原、山东柠檬、宜兴协联、日照泰山、无锡帝斯曼、安徽华源、潍坊汇源、山东汾河、黄石兴华，产量合计占全国的80%以上。
柠檬酸在国内食品、饮料中的应用前景十分广阔。我国柠檬酸产品主要以低端产品为主，价格偏低。面对日趋激烈的市场竞争，生产企业应加大技术投入，向下游开发高档次产品。如无水柠檬酸具有不结块、利于运输、贮存和使用等特点，国外近年对无水柠檬酸需求增长迅速，是柠檬酸产品发展的方向之一。此外，我国柠檬酸深加工产品品种少，不及国外的一半。目前美国药典已经收载的柠檬酸下游产品有柠檬酸钙、柠檬酸铁、柠檬酸氢二胺、柠檬酸铁铵、柠檬酸锌等等。
2. 研究的基本内容和问题
1研究薯干原料清液发酵生产柠檬酸的工艺及设计方案的确定
2发酵生产工艺流程设计
3发酵生产工艺的物料衡算及热量衡算
3. 研究的方法与方案
方法是以薯干为原料，采用直接粉碎、调浆、液化，进行好气液体深层发酵，钙盐法提取，最后结晶、干燥得到柠檬酸。
本次生产工艺的基本过程是：在接收糖浆后，根据糖浆组成作适当的处理或配制，配成发酵原料，进行连续杀菌并冷却后，进入发酵罐，加入菌种和净化压缩空气后进行发酵；发酵液经升温、过滤处理后，进入中和罐，用caco3中和处理；再经过过滤洗涤，得到柠檬酸钙固体，送入酸解罐，再添加h2so4酸解，并加入活性炭进行脱色；然后，通过带式过滤机过滤、酸解过滤，除去caso4及废炭；酸解过滤液经离子交换处理后，进行蒸发、浓缩，再进行结晶；结晶后，用离心机进行固液分离，对得到的湿柠檬酸晶体进行干燥与筛选，最后得到成品的柠檬酸。
本设计充分考虑工业生产现状，并分析各种生产柠檬酸方法的优劣选择了工业上最常应用的淀粉原料。按照流程及车间布置的基本原则，合理的规划厂房、安放设备。
4. 研究创新点
本设计采用液体深层好氧发酵、钙盐法提取技术生产柠檬酸。
这两种方法都是国内比较流行的生产方法，有着大量的实际经验，易于操作，风险小。
本设计对目前发酵生产柠檬酸的状况及其主要的生产技术做了阐述，并对发酵生产柠檬酸的工艺技术方法、工艺流程及设计技术说明给出了明确设计。
5. 研究计划与进展
计划：第1周至第2周：进行资料检索，学习响应方面的相关知识，拟订设计方案。第3周至第4周：检索外文文献并完成翻译。第5周至第7周：实地参观工厂，查阅资料。第9周至第11周：根据设计方案进行各项计算，数据处理。第11周进行中期检查。第12周至第13周：根据相关数据绘制设计图。第14周：结题验收，写出毕业设计草稿。第15周：论文评阅及修改。第16周：答辩。第17周：资料归档。
预期进展：合运用所学的生物工程设备、化工原理、计算机辅助设计绘图等方面的知识进行柠檬酸发酵车间的设计，掌握柠檬酸生产技术发展新趋势，为以后在化工、生物工程、生物医药领域从事设计、生产和新技术研发等方面工作打下一定的基础。
