年產(chǎn)2000噸的D-核糖工廠設(shè)計(jì).doc

本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目：年產(chǎn)2000噸D-核糖的工廠設(shè)計(jì)目 錄1緒論11.1項(xiàng)目建設(shè)的背景11.1.1項(xiàng)目提出的依據(jù)11.1.2投資的必要性21.2項(xiàng)目建設(shè)的意義21.2.1產(chǎn)品需求及預(yù)測(cè)21.2.2經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益31.2.3結(jié)論與建議31.3廠址選擇31.3.1地理環(huán)境41.3.2自然環(huán)境41.3.3人文環(huán)境42工廠平面設(shè)計(jì)52.1設(shè)計(jì)依據(jù)52.2總平面設(shè)計(jì)52.3主要指標(biāo)53產(chǎn)品方案及工藝流程63.1產(chǎn)品方案63.2生產(chǎn)工藝選擇63.2.1培養(yǎng)基配方63.2.2工藝流程圖63.3工藝要點(diǎn)73.3.1發(fā)酵過(guò)程73.3.2發(fā)酵液的預(yù)處理83.3.3離子交換樹(shù)脂脫鹽83.3.4發(fā)酵液再處理83.3.5反應(yīng)結(jié)晶83.3.6D-核糖晶體的生成93.3.7晶體檢驗(yàn)93.4物料衡算93.4.1原料93.4.2輔料103.4.3包裝材料123.5生產(chǎn)設(shè)備選型123.5.1設(shè)備選型原則123.5.2生產(chǎn)能力計(jì)算過(guò)程123.6水電平衡213.6.1全年用水量計(jì)算213.6.2全年用電量計(jì)算234廠內(nèi)衛(wèi)生與安全生產(chǎn)254.1廠內(nèi)部總平面布置的衛(wèi)生254.2管道衛(wèi)生255公共工程和輔助設(shè)施265.1公用工程265.1.1給排水工程265.1.2供氣工程及采暖通風(fēng)工程265.1.3空氣壓縮系統(tǒng)及制冷工程265.1.4供電工程265.1.5環(huán)保系統(tǒng)265.2輔助工程265.2.1項(xiàng)目需要工件的輔助系統(tǒng)265.2.2運(yùn)輸設(shè)施276企業(yè)組織和勞動(dòng)定員276.1企業(yè)組織276.2工作制度276.3勞動(dòng)定員277環(huán)境保護(hù)與綜合利用287.1處理方案287.2采用的主要標(biāo)準(zhǔn)288設(shè)計(jì)概算289經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析299.1工廠成本309.1.1原輔料總成本309.1.2包裝材料費(fèi)309.1.3員工工資309.1.4設(shè)備折舊費(fèi)309.1.5動(dòng)力費(fèi)估算319.1.6其他費(fèi)用319.2出廠價(jià)格319.3銀行利息319.4稅金319.5利潤(rùn)319.6投資回收期3110結(jié)論32參考文獻(xiàn)32附錄33致 謝34魯東大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)年產(chǎn)2000噸D-核糖的工廠設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)主要是對(duì)年產(chǎn)2000噸的D-核糖廠進(jìn)行了設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)從產(chǎn)品需求、地理環(huán)境、政策環(huán)境、生產(chǎn)技術(shù)等各項(xiàng)條件出發(fā)，針對(duì)2000噸D-核糖項(xiàng)目的需要，進(jìn)行了車(chē)間平面設(shè)計(jì)，并對(duì)產(chǎn)品方案、生產(chǎn)工藝、設(shè)備選型、物料衡算、全廠衛(wèi)生安全、企業(yè)組織等方面進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。最后對(duì)本方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，結(jié)果表明：該項(xiàng)目固定資產(chǎn)投資9000萬(wàn)元，項(xiàng)目完成之后可年產(chǎn)固體D-核糖2000噸，年利潤(rùn)5440萬(wàn)元，投資回收期為4年。關(guān)鍵詞：D-核糖；工廠設(shè)計(jì)；物料衡算；技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析The Plant Design of a 2000t/a Production Capacity of D-riboseAbstract：This study was aimed to design a D-ribose production plant with a 2000-ton production annual capacity.Workshop horizontal design, the product plan and the craft proof, selection of processing technology and equipment, materials balancing, hygiene and safety, and organization were studied and designed for the D-ribose production, based on the demand of product, geographical environment, governmental policies and the production technology. At last the analysis of technical economy of this project was done. It showed that the fixed assets was 90 million RMB, after the completion of the project, the plant may yearly produce solid D-ribose 2000t, the annual profit was 54.4 million RMB, and the return time of investment was 4 years.Key Words：D-ribose; Plant design; Materials balancing; Technical economy analysis1 緒論1.1 項(xiàng)目建設(shè)的背景1.1.1 項(xiàng)目提出的依據(jù)D-核糖的結(jié)構(gòu)式D-核糖是一種五碳糖，分子式是C5H10O5，常溫下為白色極易潮解的粉末狀晶體，溶于水，微溶于乙醇，不溶于醚、苯、丙酮及氯仿 1。D-核糖是生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)的碳水化合物組成部分，細(xì)胞膜中的重要成分，在生理上起著重要的作用；核糖還是生物體內(nèi)合成ATP的前體物質(zhì)，是生命代謝最基本的能量來(lái)源之一。心臟缺血會(huì)使心功能下降、心律失常。研究證實(shí)，口服D-核糖能促進(jìn)心肌細(xì)胞ATP的產(chǎn)生，使心肌細(xì)胞的功能正常，從而明顯改善心功能，保護(hù)缺血時(shí)的心臟，對(duì)因心臟缺血誘發(fā)的心律失常也有保護(hù)作用，使原來(lái)一動(dòng)就喘、經(jīng)常心慌、胸悶、氣虛的癥狀得以明顯改善，生活質(zhì)量大大提高。人感到疲勞的直接原因是肌肉細(xì)胞的ATP產(chǎn)生不足，使肌肉活動(dòng)的能量不足，人就有疲勞感。D-核糖是合成ATP的起始分子，它是肌肉合成能量物質(zhì)ATP的重要原料。研究證實(shí)，補(bǔ)充D-核糖可以提高人體的運(yùn)動(dòng)能力，有效抗疲勞，緩解肌肉酸痛。D-核糖也是一些輔酶和維生素的重要組成部分2，廣泛應(yīng)用于合成核黃素、抗病毒劑及風(fēng)味增強(qiáng)劑。另外,D-核糖還可治療肌肉疼痛及糖尿病3。D-核糖也是合成一些抗病毒、抗腫瘤藥物的中間體。目前,此類(lèi)研究也十分活躍4。1.1.2 投資的必要性 近年來(lái)D-核糖作為抗癌和抗病毒類(lèi)藥物、調(diào)味品等的合成原料在制藥工業(yè)和食品工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用2 5 6。在食品工業(yè)上，D-核糖作為調(diào)味品、調(diào)味香精等風(fēng)味物質(zhì)的合成原料。在醫(yī)藥工業(yè)中，D-核糖是維生素B2合成的重要原料，可用來(lái)合成類(lèi)固醇、前列腺素、維生素D的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物，可以合成一些抗病毒和抗癌的藥物，還對(duì)延緩衰老有一定的作用。在醫(yī)療保健方面，D-核糖具有治療心肌局部缺血、加強(qiáng)心臟抗局部去血、全面改善心臟功能的功效，用于治療因運(yùn)動(dòng)引起的肌肉酸痛糖尿病等3。伴隨國(guó)際市場(chǎng)D-核糖的廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)的一些知名企業(yè)也開(kāi)始引進(jìn)和自主研發(fā)相結(jié)合，在國(guó)內(nèi)成立獨(dú)立的D-核糖生產(chǎn)線。多年來(lái)，全球D-核糖生產(chǎn)量的大部分銷(xiāo)往日美兩國(guó)。近幾年，隨著亞洲地區(qū)對(duì)D-核糖要求的迅速增大，使D-核糖生產(chǎn)跨入了一個(gè)嶄新的階段，目前全球D-核糖以每年超20%的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。因此，該廠建成后將有非常好的發(fā)展前景。1.2 項(xiàng)目建設(shè)的意義1.2.1 產(chǎn)品需求及預(yù)測(cè)D-核糖在國(guó)外也只是個(gè)別國(guó)家壟斷和控制著世界的產(chǎn)量和價(jià)格。國(guó)內(nèi)需求大部分依賴(lài)進(jìn)口。據(jù)11年初的最新統(tǒng)計(jì)，D-核糖的世界需求量約4萬(wàn)噸，隨著社會(huì)消費(fèi)水平的提高，社會(huì)需求量還會(huì)越來(lái)越大。圖1 市場(chǎng)需求狀況及預(yù)測(cè)圖Figure1 Chart of maket demand and forcast圖2 市場(chǎng)價(jià)格狀況及預(yù)測(cè)圖Figure2 Chart of maket price and forcast1.2.2 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益圖3 D-核糖行業(yè)資金利潤(rùn)率分析（單位：%）Figure3 Chart of D-ribose industry capital profit項(xiàng)目完成之后可年產(chǎn)D-核糖2000噸，項(xiàng)目年銷(xiāo)售收入為25000萬(wàn)元，年總成本費(fèi)用為11500萬(wàn)元，年利潤(rùn)為5440萬(wàn)元，項(xiàng)目建成后投資回收期約為4年。社會(huì)效益預(yù)測(cè)：建廠后可多方面為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造稅收收入，吸納當(dāng)?shù)厥Ｓ鄤趧?dòng)力，增加當(dāng)?shù)鼐用袷杖脒M(jìn)而帶動(dòng)其他行業(yè)的發(fā)展。1.2.3 結(jié)論與建議鑒于國(guó)內(nèi)外對(duì)此產(chǎn)品需求量也很大，市場(chǎng)供應(yīng)也相當(dāng)緊張，且價(jià)格不斷上揚(yáng)。因此，開(kāi)發(fā)D-核糖市場(chǎng)前景好，其經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益更為顯著。本設(shè)計(jì)即是針對(duì)我國(guó)D-核糖的發(fā)展現(xiàn)狀，本著迎合消費(fèi)者需求，求新，求變的原則，對(duì)D-核糖的生產(chǎn)進(jìn)行了更為優(yōu)化的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了年產(chǎn)2000噸D-核糖的工廠，在工藝分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了物料衡算、設(shè)備選型、能耗衡算、勞動(dòng)力定員，并對(duì)生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行了合理的布局。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，注意到環(huán)境保護(hù)，及時(shí)有效地處理生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的三廢問(wèn)題。1.3 廠址選擇本廠廠址擬選在山東省新泰市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)。新泰市位于山東省中部，泰沂腹地，北依五岳獨(dú)尊的泰山，南臨孔子故里曲阜，東接山東半島沿海城市，是中國(guó)百?gòu)?qiáng)市，山東10強(qiáng)縣市之一，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，交通便利，且開(kāi)發(fā)區(qū)自然地理?xiàng)l件優(yōu)越，人口密度小，符合生產(chǎn)D-核糖的選址原則。1.3.1 地理環(huán)境地理位置優(yōu)越：新泰，坐落在魯中腹地，泰沂腹地，北依五岳獨(dú)尊的泰山，南臨孔子故里曲阜，東接山東半島沿海城市。區(qū)位優(yōu)越，交通便利。交通便利：新泰市交通便利。京滬高速公路、萊新高速公路交匯分別穿越境內(nèi)51公里和27公里，二O五國(guó)道、O九公路、蒙館公路、濟(jì)臨公路、新棗公路跨越境內(nèi)179公里。地方縣鄉(xiāng)公路通車(chē)?yán)锍踢_(dá)1580公里，全市公路密度為122.7公里/百平方公里，市區(qū)至各鄉(xiāng)鎮(zhèn)全部實(shí)現(xiàn)了通柏油路或水泥路，已全部實(shí)現(xiàn)村村通公路。磁萊鐵路貫穿境內(nèi)，段長(zhǎng)64.9公里，轄9個(gè)車(chē)站。所有這些，為新建廠區(qū)開(kāi)辟了寬闊的大門(mén)。1.3.2 自然環(huán)境自然環(huán)境優(yōu)美：新泰市風(fēng)景秀麗。黃河、淮河兩大水系在此分界，峰嶺疊彩，河流縈回。徂徠山蒼松傲立，柴汶河源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，新甫山古柏涌翠，青云湖碧波蕩漾，金斗山天臺(tái)曝書(shū)，敖山山峰直上青天，梁父山史冊(cè)聞名，白馬寺銀杏參天，龍女廟古今傳奇。蓮花山被譽(yù)為“北方普陀，觀音勝景”，山上奇石遍布，流泉飛瀑，幽谷奇峰，集北方山脈之大氣與南方水之神韻于一身，以自然、和諧、幽靜、淳樸為特色，是休閑養(yǎng)生的最佳去處。原料供應(yīng)：廠區(qū)交通便利，由于生產(chǎn)需求量大，生產(chǎn)D-核糖的主要原料可由廠家長(zhǎng)期送貨，其他原料從臨沂批發(fā)市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)完全能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。礦產(chǎn)資源：新泰市資源豐富。新泰是全國(guó) 60個(gè)重點(diǎn)產(chǎn)煤縣市之一，現(xiàn)已探明的原煤儲(chǔ)量16億噸。1.3.3 人文環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施完善：新泰城市基礎(chǔ)設(shè)施完備。初步建成了山、水、城一體生態(tài)型、現(xiàn)代化園林城市，城市化水平達(dá)到43.5%。市內(nèi)淡水資源總量5.56億立方米，擁有供水水庫(kù)4座，現(xiàn)代化凈水廠2座，城市供水普及率達(dá)到98.8%；市內(nèi)擁有電廠8座，總裝機(jī)容量172萬(wàn)KW，供電能力自給有余，同時(shí)使集中供熱面積達(dá)到345萬(wàn)平方米，集中供熱率達(dá)到83.2%。城市燃?xì)馄占奥蔬_(dá)到92%；污水處理率達(dá)56.4%，工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)率達(dá)95%以上，全年空氣質(zhì)量級(jí)以上所占比例達(dá)90%以上。園林綠化總面積156萬(wàn)平方米，城市建成區(qū)綠化覆蓋率達(dá)到42%，人均公共綠地面積13.9平方米，園區(qū)工業(yè)用電價(jià)格0.7元千瓦時(shí)，用水價(jià)格3.00元噸。政策優(yōu)惠服務(wù)到位：近年來(lái)，新泰市堅(jiān)定不移地走工業(yè)強(qiáng)市之路，用項(xiàng)目和投入尤其是大項(xiàng)目支撐經(jīng)濟(jì)加快發(fā)展、跨越發(fā)展。因此政府支持并鼓勵(lì)合理的廠區(qū)場(chǎng)地建設(shè)，并給投資者以相當(dāng)?shù)耐恋卣邇?yōu)惠。按照“重點(diǎn)是工業(yè)，關(guān)鍵是項(xiàng)目，根本在投入”的工作思路，把實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)跨越發(fā)展的突破口和工作的著力點(diǎn)放在多上項(xiàng)目、上大項(xiàng)目，多投入、大投入上，政府的大力支持為建廠提供了堅(jiān)強(qiáng)的后盾。 2 工廠平面設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)1）廠區(qū)主要建筑物按照生產(chǎn)流程布置，對(duì)廠房的布置符合生產(chǎn)工藝的要求，盡量縮短距離，避免物料的往返運(yùn)輸，既保證生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性，又使得整個(gè)廠區(qū)緊湊合理。2）發(fā)酵附屬設(shè)施成輻射狀圍繞在發(fā)酵車(chē)間的周?chē)阌跒榘l(fā)酵提供各種原料和條件。且菌種室內(nèi)相應(yīng)人員及物料凈化設(shè)施參照生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)7。3）污水處理設(shè)施和鍋爐房安排在發(fā)酵車(chē)間附近，遠(yuǎn)離生活區(qū)，避免污染生活區(qū)的環(huán)境。4）辦公樓在人流出口的附近，距離車(chē)間較近，方便管理。5）綠化情況：廠區(qū)綠化以普通綠化與重點(diǎn)綠化相結(jié)合，沿廠區(qū)主入口的主要道路進(jìn)行重點(diǎn)綠化，綠化部分遍植草坪，以創(chuàng)造出一個(gè)舒適怡人的廠區(qū)環(huán)境。6）廠區(qū)考慮到防火要求，各主要建筑物和易燃物附近均設(shè)有消防水龍頭和滅火器。2.2 總平面設(shè)計(jì)表1 廠區(qū)主要建筑物一覽表Table 1 The main building of plant table序號(hào)建筑物建筑面積（m2）建筑面積（m2）1鍋爐房1020=2002002車(chē)庫(kù)1030=3003003成品庫(kù)2030=6006004提取車(chē)間3045=135013505發(fā)酵車(chē)間4040=160016006科研樓3030=9009007機(jī)修車(chē)間1010=1001008原輔料庫(kù)2015=3003009空壓機(jī)房1510=15015010包裝車(chē)間2045=90090012辦公樓4530=1350135013水處理站2010=20020014公寓樓20302=1200120015職工餐廳3020=60060016休閑娛樂(lè)中心3025=75075017場(chǎng)內(nèi)商業(yè)區(qū)2030=60060018其他20002000合計(jì)：13100平方米2.3 主要指標(biāo)表2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一覽表Table 2 Technical and economic indicator table序號(hào)項(xiàng)目數(shù)據(jù)1廠區(qū)占地面積20000平方米2全廠建筑物面積13100平方米3建筑物覆蓋面積65.5%4綠化面積6500平方米5綠化率32.5%3 產(chǎn)品方案及工藝流程3.1 產(chǎn)品方案D-核糖的計(jì)劃產(chǎn)量為2000t/年，計(jì)劃年工作日為300天，枯草芽孢桿菌的種子培養(yǎng)12小時(shí)，發(fā)酵時(shí)間72小時(shí)，考慮到裝料、發(fā)酵罐滅菌、放料以及清洗都需要一定的時(shí)間，故整個(gè)發(fā)酵周期確定為110個(gè)小時(shí)，所以全年共有65個(gè)生產(chǎn)周期。3.2 生產(chǎn)工藝選擇D一核糖的生產(chǎn)主要有三種:水解核酸提取法8生產(chǎn)，化學(xué)合成法9生產(chǎn)，微生物發(fā)酵法1011生產(chǎn)。發(fā)酵法以其獨(dú)有的他點(diǎn)，已成為當(dāng)前生產(chǎn)D-核糖最經(jīng)濟(jì)最有效的方法，引起國(guó)內(nèi)外的強(qiáng)烈關(guān)注。本設(shè)計(jì)選用以枯草芽孢桿菌轉(zhuǎn)酮酶缺陷型突變株菌種，發(fā)酵法生產(chǎn)D-核糖。3.2.1 培養(yǎng)基配方斜面培養(yǎng)基（LB）：蛋白胨1%，酵母粉0.5%，氯化鈉0.5%，瓊脂粉2%，Ph7.0。種子培養(yǎng)()：葡萄糖2.0，玉米漿2.0，K2HP04 0.3，KH2P04 0.1，PH 7.0，溫度36。發(fā)酵培養(yǎng)基()：葡萄糖20，玉米漿2.5，(NH4)2S04 0.5，MnS04 0.005，CaC03 2，pH7.0，溫度38。3.2.2 工藝流程圖圖4 工藝流程圖Figure 4 The flow chart of production process具體工藝過(guò)程是將細(xì)菌培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理，送發(fā)酵釜內(nèi)發(fā)酵，采用從釜低通入除菌后的無(wú)菌空氣進(jìn)行通氣攪拌，加入已成熟的液體種子，發(fā)酵72個(gè)小時(shí)后，經(jīng)發(fā)酵液預(yù)處理除去菌體、色素及雜蛋白，并對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行初步濃縮，然后經(jīng)過(guò)陰陽(yáng)離子交換柱脫鹽，發(fā)酵液再處理將殘留的少量雜蛋白過(guò)濾除去，D-核糖濃度濃縮至10g/100ml,加入1:1的苯胺進(jìn)行結(jié)晶，壓濾濾液在4低溫重結(jié)晶，得到的是D-核糖胺晶體，以1g晶體：100ml乙醇水溶液（乙醇：水=30:100）的比例加入乙醇水溶液溶解晶體，60下蒸發(fā)回收乙醇和苯胺，直至剩下的溶液中檢測(cè)不到苯胺，將D-核糖水溶液置于低溫下自然起晶，得到白色無(wú)雜質(zhì)的晶體，進(jìn)行成品包裝出廠。3.3 工藝要點(diǎn)3.3.1 發(fā)酵過(guò)程枯草芽孢桿菌的轉(zhuǎn)酮酶缺陷型突變株經(jīng)過(guò)二級(jí)種子罐的擴(kuò)大培養(yǎng)，轉(zhuǎn)接進(jìn)入發(fā)酵罐，進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后進(jìn)行D-核糖的分離純化，影響D-核糖產(chǎn)量的因素有菌種，接種菌齡，接種量，培養(yǎng)基，代謝產(chǎn)物，溫度，PH值，攪拌，通風(fēng)量，泡沫等。1）菌種：目前用于生產(chǎn)D-核糖的菌種主要是枯草芽孢桿菌的轉(zhuǎn)酮酶缺陷型突變株，由江蘇省微生物研究所提供。所用菌種通過(guò)購(gòu)買(mǎi)形式獲得，是目前產(chǎn)酶能力最高的菌株。該菌種發(fā)酵時(shí)間為72h左右，D-核糖產(chǎn)量高且穩(wěn)定性好，產(chǎn)生的D-核糖為胞外產(chǎn)物，容易分離純化。且枯草芽孢桿菌及其代謝物安全無(wú)毒，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)人員和環(huán)境構(gòu)成威脅。2）接種菌齡：一般以菌種對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的后期，即培養(yǎng)液中的菌體濃度接近高峰時(shí)所需要的時(shí)間為宜，菌齡太小則會(huì)使前期生長(zhǎng)緩慢，延長(zhǎng)整個(gè)發(fā)酵周期；太大則會(huì)使菌體過(guò)早衰退，導(dǎo)致生產(chǎn)能力的下降。本項(xiàng)目的接種菌齡為12小時(shí)。3）接種量：選擇合適的接種量對(duì)產(chǎn)核糖有很大的影響。通常，接種量較小時(shí)，產(chǎn)糖不高并使生產(chǎn)周期延長(zhǎng)，采用較大的接種量則會(huì)縮短菌體生長(zhǎng)達(dá)到高峰所需要的時(shí)間，菌種容易早衰，不利于產(chǎn)糖。本發(fā)酵常用接種量為10%，4）碳源：葡萄糖是工程菌最易利用且產(chǎn)核糖能力較高的碳源，相比較其它碳源而言，葡萄糖更利于菌體產(chǎn)D-核糖，且成本較低，本項(xiàng)目采用粉碎玉米，進(jìn)行淀粉糖化制取葡糖糖。5）氮源：D-核糖發(fā)酵最佳有機(jī)氮為玉米漿，濃度為2.5%，可能是玉米漿中含有豐富的氨基酸(丙氨酸、谷氨酸、賴(lài)氨酸、苯丙氨酸等)、還原糖、磷、微量元素和生長(zhǎng)素等。工程菌是轉(zhuǎn)酮酶缺陷型突變株，在發(fā)酵的過(guò)程中，培養(yǎng)基中含有足夠的芳香族氨基酸更利于它的代謝產(chǎn)糖。6）溫度：在發(fā)酵的過(guò)程中，菌體的生長(zhǎng)和D-核糖的合成均與溫度有密切關(guān)系，但兩者的最適溫度往往不相同，一般情況下，產(chǎn)糖的最適溫度稍高于生長(zhǎng)溫度。7）PH：任何微生物都有適合自己生長(zhǎng)的PH范圍。因此，培養(yǎng)初期以及培養(yǎng)過(guò)程中的PH值的變化將會(huì)直接影響微生物的生長(zhǎng)和產(chǎn)物的合成。本項(xiàng)目采用Ph為7.0。8）通風(fēng)量：通風(fēng)量的多少應(yīng)根據(jù)培養(yǎng)基中的溶氧而定。一般在發(fā)酵初期，菌體少，相對(duì)通風(fēng)量可以小一些；菌體生長(zhǎng)旺盛時(shí)耗氧多，則通風(fēng)量要大些；產(chǎn)糖旺盛時(shí)需強(qiáng)烈通風(fēng)。9）攪拌：對(duì)于D-核糖的液體深層發(fā)酵，除了需要通氣外，還需要攪拌，以利于熱交換、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與菌體均勻接觸，降低細(xì)胞周?chē)拇x產(chǎn)物濃度，從而有利于糖的生成；同時(shí)也可以打破空氣氣泡，使發(fā)酵液形成湍流，從而提高溶氧，增加空氣利用率。10）分批補(bǔ)糖：為了降低發(fā)酵終點(diǎn)的殘?zhí)菨舛?，利于分離純化，采用分批補(bǔ)糖，具體情況視不同發(fā)酵的現(xiàn)實(shí)狀況而定，添加的糖量也應(yīng)隨機(jī)應(yīng)變13。3.3.2 發(fā)酵液的預(yù)處理由于對(duì)發(fā)酵液采用樹(shù)脂脫鹽，而蛋白質(zhì)的存在會(huì)污染樹(shù)脂，增加樹(shù)脂再生的難度，影響脫鹽效果，故本項(xiàng)目采用先除蛋白后脫鹽的操作順序。先進(jìn)行降膜濃縮，調(diào)節(jié)Ph至6.0，采用膜過(guò)濾兩級(jí)超濾去除發(fā)酵液中的蛋白質(zhì)、色素及菌體，達(dá)到上離子交換柱的糖度和色素標(biāo)準(zhǔn)。圖5除蛋白的工藝流程圖Figure 5 The flow chart of removing protein process3.3.3 離子交換樹(shù)脂脫鹽提取之前要脫鹽脫色，利用2017強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂和0014強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂除去D-核糖發(fā)酵液中的陰陽(yáng)離子，對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行脫鹽。在間歇操作條件下用活性碳脫色，首先將發(fā)酵液的PH調(diào)至3.0，然后加1.5%的活性碳，在50攝氏度的熱水中保溫30分鐘。壓濾，連續(xù)兩次后澄清略帶微黃色即可。再進(jìn)行發(fā)酵液的降膜濃縮14。3.3.4 發(fā)酵液再處理向脫鹽后的發(fā)酵液中加入50%發(fā)酵液體積的乙醇水溶液（無(wú)水乙醇：水=30:100），殘留的少量蛋白質(zhì)沉淀出來(lái)，壓濾去除，調(diào)節(jié)Ph至7-8之間，濃縮D-核糖濃度至10g/100ml，便于進(jìn)行后續(xù)的反應(yīng)。3.3.5 反應(yīng)結(jié)晶在30下，以D-核糖：苯胺=1.25g：0.8ml的比例加入苯胺，進(jìn)行反應(yīng)生成D-核糖胺晶體，反應(yīng)過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行攪拌，防止形成晶體塊。結(jié)晶后壓濾分離晶體，母液置于4下進(jìn)行重結(jié)晶。晶體產(chǎn)率可達(dá)到1.1g晶體g D-核糖。3.3.6 D-核糖晶體的生成以6g晶體：100ml的乙醇水溶液的比例加入乙醇水溶液，由于D-核糖胺的生成是可逆的，加入的乙醇可以出去晶體表面的苯胺，并可以帶走少量水分。因此于60下對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行蒸餾，直至溶液中不存在乙醇和苯胺。苯胺的測(cè)定方法：苯胺與次氯酸鈉溶液反應(yīng)即呈明顯的紫色，生成的紫色化合物在280nm下有明顯的吸收峰，用分光光度計(jì)測(cè)定，來(lái)檢驗(yàn)苯胺是否已完全蒸出15。D-核糖水溶液置于4下，自然起晶，過(guò)濾分離晶體。3.3.7 晶體檢驗(yàn)晶體檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行包裝出廠。包裝完成的晶體應(yīng)進(jìn)行不定期的隨機(jī)抽樣檢驗(yàn)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。3.4 物料衡算由物料平衡的計(jì)算可確定生產(chǎn)過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)原輔料的需求量和水、蒸汽的耗量，進(jìn)而可以計(jì)算出全年主要物料的需要量、包裝材料的采購(gòu)運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)容量。通過(guò)物料衡算，還可以根據(jù)計(jì)算數(shù)值進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理地生產(chǎn)設(shè)備的選擇，并進(jìn)行車(chē)間的設(shè)備布置和勞動(dòng)力的安排。已知發(fā)酵時(shí)間為72h左右，種子培養(yǎng)時(shí)間12h，整個(gè)發(fā)酵周期為110h計(jì)算，在300天的工作日內(nèi)，共有65個(gè)生產(chǎn)周期。為計(jì)算方便，可假設(shè)每次發(fā)酵有5個(gè)100t的發(fā)酵罐同時(shí)進(jìn)行發(fā)酵。根據(jù)參考資料17可確定裝料系數(shù)為75%，按每升發(fā)酵液可產(chǎn)生100gD-核糖，提取收率86%，倒灌率為1%，提取得到D-核糖。則一年產(chǎn)生2000噸D-核糖需總發(fā)酵液體積為：式中 200發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度（kg/m3） 50%糖酸轉(zhuǎn)化率 99%除去倒灌率1%后的發(fā)酵成功率 86%D-核糖提取收率則一個(gè)發(fā)酵周期需要發(fā)酵液體積V為：式中 23491發(fā)酵液總體積（m3） 65一年內(nèi)的發(fā)酵周期數(shù)（個(gè)）由此可進(jìn)行物料衡算。3.4.1 原料1）玉米淀粉發(fā)酵液配制需水解糖，故：式中 M1種子所需葡萄糖量23491發(fā)酵液總體積（m3） 10%接種量 20種子液葡萄糖配比（kg/ m3）式中 M2發(fā)酵液所需葡萄糖量23491發(fā)酵液總體積（m3） 200發(fā)酵液葡萄糖配比（kg/ m3）式中 M糖發(fā)酵所需葡萄糖總量M1種子所需葡萄糖量 M2發(fā)酵液所需葡萄糖量耗用淀粉原料量：理論上，100kg淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄糖量為111kg，故理論上耗用的淀粉量M淀粉為式中 86%淀粉原料含純淀粉量 98%淀粉糖轉(zhuǎn)化率2）玉米漿65個(gè)發(fā)酵周期的發(fā)酵液及種子液中玉米漿的用量：式中 23491發(fā)酵液總體積（m3） 2.5%種子液中玉米漿配比10%接種量2%發(fā)酵液中玉米漿配比3.4.2 輔料1）磷酸氫二鉀65個(gè)發(fā)酵周期種子液中所需的用量：式中 23491發(fā)酵液總體積（m3）10%接種量0.3%種子液中磷酸氫二鉀配比2）磷酸二氫鉀65個(gè)發(fā)酵周期種子液中的用量：式中 23491發(fā)酵液總體積（m3）10%接種量0.1%種子液中磷酸二氫鉀配比3）硫酸銨65個(gè)發(fā)酵周期中發(fā)酵液中硫酸銨的用量：式中 23491發(fā)酵液總體積（m3）0.5%發(fā)酵液中硫酸銨配比4）硫酸錳65個(gè)發(fā)酵周期中發(fā)酵液中硫酸錳的用量：式中 23491發(fā)酵液總體積（m3）0.005%發(fā)酵液中硫酸錳配比5）碳酸鈣65個(gè)發(fā)酵周期中發(fā)酵液中碳酸鈣的用量：式中 23491發(fā)酵液總體積（m3）2%發(fā)酵液中碳酸鈣配比6）活性炭按發(fā)酵液量的1.5 %計(jì)，則整個(gè)發(fā)酵周期需要活性炭的量：式中 23491發(fā)酵液總體積（m3）1.5%發(fā)酵液中活性炭配比7）泡敵發(fā)酵培養(yǎng)基中泡敵的添加量為0.03%，65個(gè)發(fā)酵周期中的使用量為：式中 23491發(fā)酵液總體積（m3）0.03%發(fā)酵液中泡敵配比8）苯胺反應(yīng)結(jié)晶法以1.25gD-核糖：0.8ml苯胺的比例加入苯胺，則全年共需要苯胺為式中 2000全年生產(chǎn)D-核糖的質(zhì)量（t）0.64結(jié)晶時(shí)加入的苯胺配比3.4.3 包裝材料固體制劑的包裝材料為紙桶，內(nèi)包裝用聚乙烯塑料袋，外套鋁箔袋，包裝規(guī)格為500g/袋，其它包裝可根據(jù)客戶(hù)要求定做。表3 生產(chǎn)物料衡算表Table 3 Balance sheet ofproduction material項(xiàng)目名稱(chēng)指標(biāo)每次發(fā)酵周期實(shí)際量年用量輔料磷酸氫二鉀0.3%0.108t7.05t磷酸二氫鉀0.1%0.036t2.35t硫酸銨0.5%1.81t117.5t硫酸錳0.005%0.018t1.175t碳酸鈣2%7.23t470t 活性炭1.5 %5.43 t353 t泡敵0.03%0.108 m37.1 m3苯胺1.25gD-核糖：0.8ml苯胺19.7 m31280 m3原料玉米粉22%78.1t5075t玉米漿4.5%8.15t530t包裝材料聚乙烯塑料袋各種規(guī)格紙桶25Kg/桶1212個(gè)80000個(gè)3.5 生產(chǎn)設(shè)備選型3.5.1 設(shè)備選型原則設(shè)備的選型原則根據(jù)物料衡算確定的，使設(shè)備既能保證生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行，又使設(shè)備得到充分利用14。一般應(yīng)遵循以下原則：1)滿(mǎn)足工藝的生產(chǎn)要求，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量；2)所選設(shè)備應(yīng)能充分利用原料、能耗少、體積小、效率高、維修方便、勞動(dòng)強(qiáng)度低，并可一機(jī)多用，備品、備件供應(yīng)方便； 3)設(shè)備的先進(jìn)程度、機(jī)械化程度應(yīng)與工廠的規(guī)模相適應(yīng)，要做到經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上先進(jìn)；4)所選設(shè)備應(yīng)符合食品衛(wèi)生的要求，易清洗、裝拆，不易腐蝕；5)設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，材料性能可適應(yīng)生產(chǎn)的工作環(huán)境；6)考慮到生產(chǎn)的波動(dòng)性，要留有一定的備用設(shè)備。根據(jù)以上原則，在物料衡算結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)本車(chē)間選用的設(shè)備如下所述。3.5.2 生產(chǎn)能力計(jì)算過(guò)程由物料衡算表可知：每個(gè)發(fā)酵罐每次發(fā)酵產(chǎn)生75 m3左右的發(fā)酵液，經(jīng)過(guò)濾后濃縮為原體積的40%左右。因每一工藝步驟的操作要求和處理時(shí)間的不同，故每一車(chē)間的工作時(shí)間也不同，對(duì)設(shè)備的要求應(yīng)分別計(jì)算。計(jì)算過(guò)程為：1)發(fā)酵罐一個(gè)發(fā)酵周期需要發(fā)酵液體積V為：式中 23491發(fā)酵液總體積（m3） 65一年內(nèi)的發(fā)酵周期數(shù)（個(gè)）由此可設(shè)需5個(gè)裝料系數(shù)為75%的發(fā)酵罐，則發(fā)酵罐有效體積為：式中 362一個(gè)周期所需發(fā)酵液的體積（m3）75%裝料系數(shù)5發(fā)酵罐個(gè)數(shù) 因此，取發(fā)酵罐的有效體積為100 m3發(fā)酵罐主體結(jié)構(gòu)計(jì)算：發(fā)酵罐的公稱(chēng)體積為近似圓柱體的體積：設(shè)H0=2.5D，則,即上下封頭高：式中 ha上封頭的高度（m）hb下封頭的高度（m）罐體總高：橢圓封頭的容積：圓柱部分的容積：罐的全容積：罐體壁厚：式中 130MPaP0.50.8C3D3370mm故：S=11.12mm，取整11.5mm封頭壁厚：式中 130MPaP0.50.8C4.2D3370mm故：S=12.3mm，取整12.5mm2）攪拌器設(shè)計(jì)攪拌器的主要尺寸計(jì)算：考慮到發(fā)酵徑高比為1：2.5，比較小，為了使發(fā)酵液充分混勻，保持均一，一般采用渦輪式攪拌器。渦輪式攪拌器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能量傳遞高，氧溶解率高,彎葉剪切力小。圓盤(pán)可增強(qiáng)軸向混合效果。所以選用六彎葉渦輪式攪拌器17。其主要尺寸如下：葉徑Di：葉寬B：弦長(zhǎng)L：底距C：盤(pán)徑P：彎葉板厚s：根據(jù)全擋板條件的計(jì)算公式17，確定擋板數(shù)為5。3）外盤(pán)管夾套的設(shè)計(jì)發(fā)酵罐的冷卻，主要考慮微生物發(fā)酵過(guò)程的發(fā)酵熱和機(jī)械攪拌消耗的功率傳遞給培養(yǎng)基的熱量，此外還應(yīng)考慮各種培養(yǎng)基實(shí)消后的冷卻。目前，大型發(fā)酵罐傳統(tǒng)上多使用多組立式蛇管，立式蛇管具有傳熱系數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)，但占據(jù)發(fā)酵罐的容積，且罐內(nèi)蛇管一旦發(fā)生泄漏，將會(huì)造成整個(gè)罐批的發(fā)酵液染菌，此外，蛇管冷卻管使罐的死角數(shù)增加，不僅增加了染菌的機(jī)會(huì)也給罐體的清洗帶來(lái)許多的不便7。半圓形外盤(pán)管的傳熱系數(shù)高，罐體容易清洗，可增強(qiáng)罐體強(qiáng)度，大大降低罐體的壁厚，使整個(gè)發(fā)酵罐的造價(jià)降低，代替了內(nèi)蛇管占據(jù)的發(fā)酵罐容積，增加了發(fā)酵罐的放罐系數(shù)。傳熱面積F的要求決定了夾套筒體的高度Hj，夾套的高度一般不低于料液的高度，以保證傳熱的充分17。夾套筒體高度Hj可由下式估算：式中 Hj夾套筒體高度裝料系數(shù)V發(fā)酵罐的有效容積Vh封頭容積V1筒體每米高的容積故夾套高度：取夾套高度Hj =7000mm外盤(pán)管夾套設(shè)計(jì)參數(shù)如下：通道寬度:取b=300mm通道高度：取h=200mm，半圓管壁厚S=20mm通道半圓心角：通道與容器殼體采用全焊透的V形焊縫螺旋通道的節(jié)距：取ts=350mm螺旋通道圈數(shù)n：式中 7000夾套筒體高度350螺旋通道的節(jié)距綜上所述共需5個(gè)100 m3發(fā)酵罐，型號(hào)為MSF-L100，公稱(chēng)容積100(m3)，材質(zhì)：不銹鋼。由南京匯科生物工程設(shè)備制造。4）種子罐二級(jí)種子罐式中 100發(fā)酵罐體積0.75發(fā)酵罐裝料系數(shù)10%接種量0.75種子罐裝料系數(shù)一級(jí)種子罐式中 10二級(jí)種子罐體積0.75二級(jí)種子罐裝料系數(shù)10%接種量0.75種子罐裝料系數(shù)5）離心泵要求75 m3發(fā)酵液5min上液完成，即要求泵的性能：泵的選型：上海KSB泵業(yè)有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為CPK125-900，Q=900 m3/h， H=10m，臨時(shí)確定40個(gè)。4.空氣壓縮系統(tǒng)吸風(fēng)塔粗濾器 空氣壓縮機(jī)空氣冷卻器除水設(shè)備空氣總過(guò)濾器發(fā)酵車(chē)間空氣總管分過(guò)濾器發(fā)酵罐發(fā)酵過(guò)程中的最大通氣量為1:1，因此發(fā)酵車(chē)間需要最大壓縮空氣的用量可按下列公式計(jì)算： V = 單個(gè)發(fā)酵罐的體積發(fā)酵罐的個(gè)數(shù)通氣比+單個(gè)種子罐的體積種子罐的個(gè)數(shù)通氣比按560 m3/min進(jìn)行后續(xù)計(jì)算式中 100單個(gè)發(fā)酵罐的體積5罐體個(gè)數(shù)1通氣比10單個(gè)二級(jí)種子罐的體積 吸風(fēng)塔吸風(fēng)塔設(shè)計(jì)高度應(yīng)在1012m左右。進(jìn)管至空氣壓縮機(jī)一段的管路，要求直管連接，避免彎管或多彎管。本次設(shè)計(jì)中將吸風(fēng)塔的高度定為11m，空氣在吸風(fēng)塔內(nèi)的截面流速設(shè)計(jì)為6m/s。則吸風(fēng)塔的截面半徑為：空氣的實(shí)際流速： 前置預(yù)過(guò)濾器選擇高效前置過(guò)濾器，其外形象一只大型集裝箱。內(nèi)部設(shè)計(jì)有兩道過(guò)濾介質(zhì)層：前層稱(chēng)粗過(guò)濾層，采用絨布作為過(guò)濾介質(zhì)；后道稱(chēng)亞高效過(guò)濾層，采用滌腈無(wú)紡布作為過(guò)濾介質(zhì)。設(shè)計(jì)流速為0.5 m/s。設(shè)備外型半徑為：設(shè)備外型半徑取2.5m。實(shí)際流速： 空壓機(jī)由計(jì)算可得發(fā)酵工藝所需的最大空氣流量為560 m3/min。因此選擇日本壽力公司生產(chǎn)的TRX系列離心式空壓機(jī)。其輸出功率為180kW ，容量范圍為350600 m3/min，排氣壓力為216Pa。20的空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)的壓縮，其出口壓強(qiáng)表壓為0.2MPa.則壓縮后的空氣溫度為：式中 P10.101 MPaK1.3 冷卻器壓縮空氣由管道經(jīng)沿程冷卻輸送到空氣冷卻器，此時(shí)空氣的溫度已大大低于空氣壓縮機(jī)出口的溫度。空氣冷卻器的作用是使壓縮空氣除水減濕。冷卻器選用浮頭式換熱器，冷卻水走管程，壓縮空氣走殼程。要求壓縮空氣由104被冷卻至25，冷卻介質(zhì)為20的循環(huán)水，冷卻水的出口溫度為28.由條件可得：空氣的定性溫度：水的定型溫度：計(jì)算過(guò)程18為：查得空氣在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)： r = 1.0445 kg/ m3 ；. Cp = 1.007 kJ/(kg) ；k = 2.931W/( m2)；m = 2.03510-3 Pas查得水在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)： r = 995.7 kg/ m3 ；Cp = 4.174kJ/(kg) ；k = 0.618W/( m2)；m = 0.8010-3 Pas I熱負(fù)荷計(jì)算Q：冷卻水耗量Wc：II計(jì)算平均溫差暫按單殼程、雙管程考慮，先求逆流時(shí)平均溫度差 空氣： 104 25 冷卻水：28 20 t ： 76 5計(jì)算R和P：由R、P值，查表可得：ft = 0.98，因ft0.8，選用三殼程。III選k值，估計(jì)傳熱面積，取 k = 100 w/( m2)IV初選換熱器型號(hào)由于兩流體溫差大于50，可選用浮頭式換熱器FB500。由計(jì)算結(jié)果確定換熱器為三殼程，因此選用4臺(tái)相同的換熱器串聯(lián)使用。換熱器的主要數(shù)據(jù)如下： 管子尺寸252.5,管子總數(shù)124，管程2，管子排列方法：正方形斜轉(zhuǎn)45排列。換熱面積S：總傳熱系數(shù)k0為： 除水設(shè)備空氣經(jīng)冷卻后即有水分析出，為此，冷卻的空氣需要除水并安裝必要的除水設(shè)備。絲網(wǎng)除濾器是一種立式圓筒型設(shè)備，它具有壓降阻力小，除水除沫效率高，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。一般絲網(wǎng)除濾器的設(shè)計(jì)流速取13m/s。設(shè)計(jì)時(shí)取流速為2m/s，則除濾器的直徑D為除濾器的直徑D取2.5m。除濾器的填料為不銹鋼絲網(wǎng)，不銹鋼絲的直徑為0.25mm，多層重疊，絲網(wǎng)層厚度為100mm，絲網(wǎng)型號(hào)：140-400型。 總空氣過(guò)濾器總空氣過(guò)濾器是圓筒狀設(shè)備，空氣在過(guò)濾器內(nèi)底篩板一下切線方向進(jìn)入，在器身下方設(shè)置人孔。YUD型空氣總過(guò)濾器，過(guò)濾介質(zhì)采用涂層式過(guò)濾材料組裝的濾芯，常采用的濾芯是DMF（聚四氟乙烯聚合膜）。根據(jù)發(fā)酵車(chē)間的空氣用量，可選用YUD-Z-4型號(hào)的總過(guò)濾器f12003035mm，配濾芯DMF，總過(guò)濾器內(nèi)有DMF濾芯f3501000，4個(gè)。 分過(guò)濾器分過(guò)濾器是單臺(tái)發(fā)酵罐的單獨(dú)空氣過(guò)濾器。100 m3發(fā)酵罐的空氣過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)備的計(jì)算及設(shè)計(jì)如下：根據(jù)發(fā)酵工藝，每個(gè)100 m3發(fā)酵罐最大空氣用量為由于100 m3發(fā)酵罐的工作容積在75%左右，因此空氣的用量已經(jīng)含有安全系數(shù)。查資料后選擇JPF-20型空氣膜過(guò)濾器，f2301196mm，配濾芯JPF-C(聚四氟乙烯微孔膜)，濾芯長(zhǎng)20英尺，共6個(gè)。 蒸汽過(guò)濾器根據(jù)已選JPF-20型空氣膜過(guò)濾器，查閱JLS-F蒸汽過(guò)濾器的規(guī)格型號(hào)，可選JLS-F-080蒸汽過(guò)濾器，f114530mm一臺(tái)，配置濾芯JLS-F，f22260，共10個(gè)。 5.拌料槽拌料槽的結(jié)構(gòu)由圓柱形槽身和圓錐形底部組成，設(shè)裝料系數(shù)為0.8，設(shè)計(jì)體積應(yīng)為：式中 362發(fā)酵培養(yǎng)基體積80%拌料槽裝料系數(shù)6.儲(chǔ)罐發(fā)酵后的發(fā)酵液約為370 m3，故選定儲(chǔ)罐體積為200 m3，兩個(gè)，其的主體結(jié)構(gòu)為圓柱型。7.板框壓濾機(jī)發(fā)酵結(jié)束后發(fā)酵液除去晶體，再經(jīng)脫色后要及時(shí)過(guò)濾除去活性炭以進(jìn)行純化。此時(shí)處理液的含固量i為活性的的百分比1.5%，處理液的體積為362 m3。選用由杭州富陽(yáng)永昌過(guò)濾機(jī)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為XZ20/630-U板框壓濾機(jī)，則其過(guò)濾面積A=30 m3，濾框容量VP= 800L=0.80 m3，板框裝填系數(shù)k為0.8，過(guò)濾速度為v = 0.2 m3/ m2 h。則需要的板框過(guò)濾機(jī)的臺(tái)數(shù)為：板框過(guò)濾機(jī)的臺(tái)數(shù)取9臺(tái)。過(guò)濾時(shí)間為：另外發(fā)酵液在濃縮沉淀后還需過(guò)濾，處理液的體積為362 m3，所選機(jī)型如上，因此實(shí)際生產(chǎn)中選用12臺(tái)過(guò)濾機(jī)。8.降膜蒸發(fā)器在生產(chǎn)工藝過(guò)程中，發(fā)酵液中的產(chǎn)物含量很低，故需除去60%的水分，要求在8h內(nèi)在低于50的條件下將362 m3的處理液中2/3的水分蒸發(fā)掉，則降膜蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的計(jì)算為：預(yù)計(jì)需10個(gè)，型號(hào)為WZ-3000,其蒸發(fā)量為3000kg/h，加熱面積40 m2，罐內(nèi)真空度0.07MPa，由江陰市富龍制藥機(jī)械廠生產(chǎn)。9.真空耙式干燥器對(duì)于固體制劑來(lái)說(shuō)，要求含水率很低。要求真空干燥機(jī)在4h內(nèi)將蒸發(fā)后剩余濃縮液2/3的水分蒸發(fā)掉。則真空蒸發(fā)的處理量為：36240%2/3=96.5 m3。則真空干燥器的生產(chǎn)能力計(jì)算為：預(yù)計(jì)需6個(gè)，其蒸發(fā)量為3000kg/h，一個(gè)備用，型號(hào)為ZB-1500,加熱面積50 m2，罐內(nèi)真空度0.07MPa，由江陰市富龍制藥機(jī)械廠生產(chǎn)。10.CIP清洗系統(tǒng)本系統(tǒng)為IT全自動(dòng)單回路CIP系統(tǒng)，采用三罐制方形聯(lián)體式結(jié)構(gòu)，板式換熱器在線加熱，CIP進(jìn)程泵流量20T/H，揚(yáng)程36M，酸液罐、堿液罐、熱水罐均為1000L雙層全封閉罐，內(nèi)膽板材為不銹鋼SUS316L，其中酸堿罐配置攪拌器；濃酸、濃堿罐為100L不銹鋼方形桶推車(chē)，材質(zhì)為不銹鋼SUS316L。11.包裝機(jī)粉劑自動(dòng)包裝機(jī)技術(shù)參數(shù)：生產(chǎn)效率：1000袋/小時(shí)，包裝質(zhì)量范圍：200-500g/袋，薄膜尺寸規(guī)格：厚度：0.08mm，寬度：320mm（240mm），外形尺寸：10577501870mm，由南京星火包裝機(jī)械有限公司生產(chǎn)。表4 主要設(shè)備選型表Table 4 Equipment costs table序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)規(guī)格/型號(hào)功率/kwh數(shù)量生產(chǎn)能力生產(chǎn)廠家1發(fā)酵罐ALF-L 1001005V=100 m3南京匯科生物工程設(shè)備公司2一級(jí)種子罐MS-L115V=1 m3無(wú)錫市雪浪發(fā)酵工程設(shè)備廠3二級(jí)種子罐MS-L12105V=10 m3無(wú)錫市雪浪發(fā)酵工程設(shè)備廠4玉米秸稈粉碎機(jī)HQ1000152950kg/h山東省曲阜圣鑫機(jī)械廠5前置預(yù)過(guò)濾器R=2.501560 m3/min浙江慈溪市柯博塑料制品有限公司6離心式空壓機(jī)TRX-2001803350600 m3/min日本壽力公司7空氣冷卻器FB50001S=172.3 m3江陰丹尼爾冷卻器有限公司8絲網(wǎng)除濾器D=2.5m,流速2m/s01560 m3/min啟東恒業(yè)石化冶金設(shè)備有限公司120元9總空氣過(guò)濾器YUD-Z-401f12003035mm東莞市杰特西噴霧凈化科技有限公司40010分過(guò)濾器JPF-2006f2301196mm南京廣方氣動(dòng)成套設(shè)備有限公司15011蒸汽過(guò)濾器JLS-F-080010f114530mm杭州翔盛氣體設(shè)備有限公司12板框壓濾機(jī)XZ30/400-U1812過(guò)濾面積30 m2杭州富陽(yáng)永昌過(guò)濾機(jī)有限公司13CIP清洗系統(tǒng)1T全自動(dòng)33泵流量10T/H瑞士比歐生物工程公司上海代表處14降膜蒸發(fā)器WZ-200010102000Kg/h江陰市富龍制藥機(jī)械廠15離心泵CPK12515040900 m3/h上海KSB泵業(yè)有限公司16真空耙式干燥器ZB-150022102000Kg/h常州市中通干燥設(shè)備有限公司17燃煤蒸汽鍋爐LSG0.5-0.101T=184 V=0.5t/h河南省太康鍋爐廠18拌料罐RZGC05-15451450 m3上海伊本輕工機(jī)械有限公司19包裝機(jī)DXDF60C1.251000袋/小時(shí)南京星火機(jī)械有限公司生產(chǎn)3.6 水電平衡3.6.1 全年用水量計(jì)算1)生產(chǎn)用水料用水每個(gè)發(fā)酵罐裝液量為75 m3，共5個(gè)發(fā)酵罐；發(fā)酵罐