衣康酸清潔生產(chǎn)工藝的研究.pdf

1、根據(jù)現(xiàn)有衣康酸生產(chǎn)的現(xiàn)狀和我國清潔生產(chǎn)相關(guān)的法律法規(guī)，建立了衣康酸清潔生產(chǎn)的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，并以此為依據(jù)對(duì)現(xiàn)有衣康酸生產(chǎn)的工藝首次從清潔生產(chǎn)的角度進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，找出現(xiàn)有工藝中存在的問題，分析問題產(chǎn)生的原因，并提出衣康酸清潔生產(chǎn)工藝改進(jìn)的方案，本研究沿著先從實(shí)驗(yàn)室研究規(guī)模入手得到相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，再以此為依據(jù)逐步擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)規(guī)模直至在大規(guī)模生產(chǎn)中取得應(yīng)用，通過三年的研究與實(shí)踐，其中的多項(xiàng)研究成果已經(jīng)在生產(chǎn)中得到應(yīng)用，并取得了良好的效果。具體研

2、究結(jié)果如下： 1、衣康酸清潔生產(chǎn)的必要性 《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》對(duì)清潔生產(chǎn)的定義為：“不斷采取改進(jìn)設(shè)計(jì)、使用清潔的能源和原料、采用先進(jìn)的工藝技術(shù)與設(shè)備、改善管理、綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或者避免生產(chǎn)、服務(wù)和產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放，以減輕或者消除對(duì)人類健康和環(huán)境的危害。”從中可以看出，清潔生產(chǎn)是循環(huán)經(jīng)濟(jì)在企業(yè)層次的具體體現(xiàn)，它已不是單純的環(huán)保技術(shù)問題，而是謀求解決人類社會(huì)和

3、自然和諧共存的大問題。國外清潔生產(chǎn)的實(shí)踐證明了清潔生產(chǎn)作為污染防治戰(zhàn)略的重要手段，是對(duì)傳統(tǒng)的末端治理手段的根本變革。我國的資源利用率與發(fā)達(dá)國家相距甚遠(yuǎn)，高消耗是造成重污染的根源，也成為制約工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的基本原因。我國衣康酸規(guī)?；a(chǎn)始于20世紀(jì)90年代初，隨著衣康酸產(chǎn)能的不斷提高，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，改進(jìn)工藝、降低成本成為衣康酸生產(chǎn)企業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)工藝改造的內(nèi)部動(dòng)力；從宏觀角度考慮，開展清潔生產(chǎn)，推進(jìn)節(jié)能降耗符合目前國家倡導(dǎo)的循環(huán)經(jīng)

4、濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的精神，這成為從外部推動(dòng)企業(yè)進(jìn)行衣康酸的清潔生產(chǎn)的動(dòng)因；由于衣康酸產(chǎn)品絕大部分出口，國外衣康酸用戶在考查衣康酸產(chǎn)品的質(zhì)量的同時(shí)也對(duì)越來越多地關(guān)注到產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是否符合清潔生產(chǎn)的要求，因此，從客戶要求的角度考慮，開展衣康酸的清潔生產(chǎn)也迫在眉睫。 我國的生物化工行業(yè)在節(jié)能降耗方面一直缺乏比較系統(tǒng)的研究，盡管衣康酸工業(yè)化生產(chǎn)在我國開展較晚，但目前采用的生產(chǎn)工藝中仍是借鑒傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的操作單元，沒有從節(jié)能降耗、原料的最有

5、效利用及廢物綜合治理等清潔生產(chǎn)角度開展深入地研究，因此需要對(duì)現(xiàn)有衣康酸生產(chǎn)工藝的全過程進(jìn)行系統(tǒng)的研究，使現(xiàn)有工藝水平有一個(gè)大的提升，概括地講需要解決提高原料的利用率、降低產(chǎn)品的能耗、減少廢水及廢渣的排放并對(duì)產(chǎn)生的污染物進(jìn)行綜合治理三個(gè)層面的問題。 2、衣康酸清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)體系的建立 清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)體系是評(píng)價(jià)企業(yè)清潔生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)，對(duì)于推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要的意義。目前國內(nèi)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)方法不夠完善和規(guī)范，尤其在生物化

6、工領(lǐng)域一直沒有系統(tǒng)的清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)體系的建立，因此，本研究參照已有的其它行業(yè)的清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)體系的規(guī)范，結(jié)合衣康酸生產(chǎn)工藝的現(xiàn)狀，建立衣康酸清潔生產(chǎn)的評(píng)價(jià)體系，為生物化工領(lǐng)域清潔生產(chǎn)的規(guī)范化提供依據(jù)。 衣康酸清潔生產(chǎn)體系分成原材料指標(biāo)、資源指標(biāo)、污染物產(chǎn)生指標(biāo)及產(chǎn)品指標(biāo)四個(gè)方面共十五個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)。為了便于實(shí)施，建立各單項(xiàng)指標(biāo)與不同的生產(chǎn)操作單元的聯(lián)系，將衣康酸生產(chǎn)全過程分成糖化、發(fā)酵、提取、菌渣綜合利用及衣康酸母液綜合治理五個(gè)部分進(jìn)行

7、研究。 3、衣康酸生產(chǎn)糖化工藝的改進(jìn) 衣康酸生產(chǎn)中的淀粉制糖已經(jīng)采用了雙酶法制糖工藝，盡管現(xiàn)有工藝的水解程度可以達(dá)到98％以上，但從衣康酸發(fā)酵的結(jié)果來看，還有進(jìn)一步改進(jìn)的必要。由于生產(chǎn)中每次衣康酸發(fā)酵結(jié)束時(shí)，發(fā)酵液中總會(huì)有至少的殘還原糖存在，這部分糖的存在，一方面降低了原料的利用率，另一方面會(huì)降低母液中衣康酸的提取率，增加污水治理的負(fù)荷。本研究依據(jù)脫支酶對(duì)淀粉分子的作用原理，對(duì)現(xiàn)有的糖化工藝進(jìn)行改進(jìn)，使發(fā)酵液中殘?zhí)堑暮?/p>

8、明顯降低，有利于母液中衣康酸的提取，同時(shí)還縮短了糖化周期。 4、衣康酸生產(chǎn)發(fā)酵工藝的改進(jìn) 發(fā)酵工序是衣康酸生產(chǎn)的關(guān)鍵，這一步實(shí)現(xiàn)了由原料向衣康酸的轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)菌株是完成這一步驟的主體。衣康酸生產(chǎn)菌為土曲霉(Aspergillus terreus)，采用深層發(fā)酵培養(yǎng)方式。實(shí)現(xiàn)衣康酸發(fā)酵清潔生產(chǎn)工藝改進(jìn)，關(guān)鍵是菌種水平的提高。本研究對(duì)衣康酸生產(chǎn)菌進(jìn)行了過多步定向誘變，發(fā)酵產(chǎn)酸水平提高5％，發(fā)酵周期縮短了20小時(shí)，轉(zhuǎn)化率提高3％

9、以上；此外，對(duì)衣康酸發(fā)酵培養(yǎng)基配方進(jìn)行了調(diào)整，降低了無機(jī)鹽的加量，既減少了原材料的消耗，又減輕了后提取脫鹽的負(fù)荷。 5、衣康酸生產(chǎn)提取工藝的改進(jìn) 衣康酸的提取過程就是從發(fā)酵液中分離出各種雜質(zhì)，最終得到精制衣康酸的過程，由一系列的操作單元組成，決定著衣康酸最終收率的高低。本研究從操作工藝和生產(chǎn)設(shè)備兩方面對(duì)提出衣康酸提取工藝的清潔生產(chǎn)改進(jìn)方案。改進(jìn)了離子交換工藝，提高了母液質(zhì)量并減輕了雜質(zhì)陰離子對(duì)管道、設(shè)備的腐蝕；提出了濃縮

10、冷凝水的回收和二次利用，大大降低了新水的消耗；活性炭的二次使用方案，可提高活性炭的使用效率，降低炭渣的總排放量；三效濃縮設(shè)備的應(yīng)用使蒸汽消耗明顯下降；真空轉(zhuǎn)鼓過濾和臥螺式離心機(jī)的使用改善了生產(chǎn)操作的連續(xù)性，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；將膜過濾設(shè)備應(yīng)用于衣康酸的提取中，對(duì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量起到了顯著的改善作用。 6、衣康酸發(fā)酵廢菌絲體的綜合利用 菌絲體是衣康酸生產(chǎn)中固體廢渣的主要來源，占發(fā)酵液的2％(W/V)，由于適口性差，不能直接

11、作為動(dòng)物飼料，當(dāng)前主要處理方式是鍋爐燒掉或在空?qǐng)龆逊?，?duì)廠區(qū)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。本研究從廢菌體的化學(xué)成分分析入手，借鑒國內(nèi)外的其它發(fā)酵行業(yè)的廢菌體利用的經(jīng)驗(yàn)，找出衣康酸廢菌絲體的綜合利用的途徑。利用回收的樹脂再生酸、堿從菌絲體中分離出甲殼素和菌體蛋白，提高的菌體的綜合效益。 7、衣康酸提取母液的綜合治理方案 由于衣康酸的提取采用的是重結(jié)晶法，因此，生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的母液，母液中除了含有衣康酸外，還含有殘?zhí)恰o機(jī)離子及少

12、量小分子膠質(zhì)物質(zhì)等，這些成分的濃度相對(duì)較高，抑制了母液中衣康酸的結(jié)晶和提取，導(dǎo)致這部分母液只能排放，不僅使衣康酸的提取率降低，也加重了污水處理的負(fù)荷。根據(jù)衣康酸母液的特點(diǎn)，本研究提出新的綜合治理方案，首先采用離子交換樹脂法使母液中的還原糖與衣康酸分離，再對(duì)樹脂吸附的衣康酸洗脫后結(jié)晶提取，而含糖較多的流出液使用耐酸酵母處理，消耗其中的還原糖等，得到的菌體可作為蛋白飼料出售。 8、本研究衣康酸清潔生產(chǎn)工藝的指標(biāo)評(píng)價(jià) 總結(jié)本研