年產(chǎn)1000噸淀粉酶工廠設(shè)計(jì)

1、 年產(chǎn)1000噸淀粉酶的工廠設(shè)計(jì)二一四年五月攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 可行性報(bào)告項(xiàng)目名稱：年產(chǎn)1000噸淀粉酶的工廠設(shè)計(jì)主辦單位： 設(shè)計(jì)單位： 二一四年五月目錄1項(xiàng)目建議書(shū)11.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介11.2項(xiàng)目建設(shè)的目的和意義11.2.1淀粉酶介紹11.2.2淀粉酶的制備方法11.2.3淀粉酶在各方面的應(yīng)用21.2.4項(xiàng)目提出的背景和依據(jù)21.2.5投資的必要性和經(jīng)濟(jì)意義31.2.6產(chǎn)品需求初步預(yù)測(cè)31.3產(chǎn)品方案和擬建規(guī)模31.3.1本項(xiàng)目擬建內(nèi)容31.4工藝技術(shù)初步方案41.4.1工藝流程41.5主要原料、燃料、動(dòng)力的供應(yīng)41.5.1原料來(lái)源41.5.2水、電、熱、燃料供應(yīng)41.6主要設(shè)備、公用工程和

2、輔助工程的初步方案51.6.1主要工程51.6.2公用工程51.6.3輔助工程51.7環(huán)境保護(hù)51.7.1本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)51.7.2主要污染源和污染物51.8項(xiàng)目實(shí)施初步規(guī)劃61.9投資結(jié)算和資金籌集方案61.10結(jié)論與建議62廠址選擇62.1廠址選擇報(bào)告62.2投資環(huán)境72.3原料供應(yīng)以及產(chǎn)品銷(xiāo)售72.4環(huán)境影響評(píng)價(jià)73總平面設(shè)計(jì)83.1總平面布置圖83.2設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)83.2.1設(shè)計(jì)依據(jù)83.2.2布置特點(diǎn)94工業(yè)設(shè)計(jì)94.1原輔料及菌種94.2產(chǎn)品方案94.3工藝流程圖94.4發(fā)酵過(guò)程104.4.1菌種104.4.2接種量104.4.3接種菌齡104.4.4溫度104.4.5pH

3、104.4.6攪拌104.4.7泡沫114.5淀粉酶的提取純化114.5.1淀粉酶的粗提114.5.2淀粉酶的分離純化114.5.3濃縮114.5.4干燥114.6物料衡算124.6.1原料消耗計(jì)算124.6.2計(jì)算結(jié)果134.7熱量衡算134.7.1連續(xù)滅菌熱量衡算134.7.2發(fā)酵工序熱量衡算154.7.3發(fā)酵液熱處理熱量衡算164.7.4淀粉酶干燥過(guò)程的熱量衡算164.7.5熱量衡算表175設(shè)備的工藝計(jì)算及選型175.1 發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)175.1.1 發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定175.1.2 發(fā)酵罐尺寸的確定185.1.3 發(fā)酵罐冷卻面積的確定185.1.4 發(fā)酵罐攪拌器的設(shè)計(jì)195.2 種子罐的設(shè)

4、計(jì)195.2.1 種子罐數(shù)量的確定195.2.2 種子罐尺寸的確定205.3 設(shè)備一覽表206工廠衛(wèi)生216.1廠內(nèi)部總平面布局的衛(wèi)生216.2廠房?jī)?nèi)部環(huán)境衛(wèi)生216.3生產(chǎn)車(chē)間衛(wèi)生217公共工程和輔助工程217.1公共工程217.2輔助工程228企業(yè)組織和勞動(dòng)定員228.1企業(yè)組織229工作制度239.1勞動(dòng)定員2310環(huán)境保護(hù)與生產(chǎn)安全2410.1主要污染源和污染物及治理措施2410.2工廠執(zhí)行的環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)2411經(jīng)濟(jì)核算2511.1設(shè)計(jì)概算2511.2設(shè)備費(fèi)用一覽表2511.3經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析2611.4工廠成本2611.4.1原輔料總成本2611.4.2包裝材料成本2611.4.3水費(fèi)耗

5、用2711.4.4工人工資、動(dòng)力費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)2711.4.5稅金2712參考文獻(xiàn)28附：廠區(qū)平面布局圖攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)1 項(xiàng)目建議書(shū)1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介項(xiàng)目名稱：淀粉酶發(fā)酵工廠的建立承辦單位：四川成都金堂縣招商合作局項(xiàng)目地址：四川成都金堂工業(yè)園區(qū)項(xiàng)目?jī)?nèi)容：淀粉酶生產(chǎn)廠建廠規(guī)模：年產(chǎn)1000噸淀粉酶項(xiàng)目的依據(jù)和原則：（1）四川成都金堂縣發(fā)展和改革局立項(xiàng)批復(fù)。（2）四川成都金堂縣設(shè)計(jì)勘測(cè)巖石工程勘測(cè)報(bào)告。（3）認(rèn)真執(zhí)行國(guó)家及有關(guān)部門(mén)制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。（4）以科學(xué)的求實(shí)精神對(duì)項(xiàng)目的技術(shù)方案進(jìn)行多方論證和比較，選出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的設(shè)計(jì)方案，為投資決策提供依據(jù)。1.2 項(xiàng)目建設(shè)的目的和意

6、義1.2.1 淀粉酶介紹淀粉酶開(kāi)放分類(lèi)： 醫(yī)學(xué)、藥理學(xué)、消化系統(tǒng)藥物、助消化藥淀粉酶(amylase)一般作用于可溶性淀粉、直鏈淀粉、糖元等1，4-葡聚糖，水解1，4-糖苷鍵的酶。根據(jù)作用的方式可分為-淀粉酶與-淀粉酶。（1）-淀粉酶廣泛分布于動(dòng)物（唾液、胰臟等）、植物（麥芽、山萮菜）及微生物。微生物的酶幾乎都是分泌性的。此酶以Ca2+為必需因子并作為穩(wěn)定因子，既作用于直鏈淀粉，亦作用于支鏈淀粉，無(wú)差別地切斷1，4-鏈。因此，其特征是引起底物溶液粘度的急劇下降和碘反應(yīng)的消失，最終產(chǎn)物在分解直鏈淀粉時(shí)以麥芽糖為主，此外，還有麥芽三糖及少量葡萄糖。另一方面在分解支鏈淀粉時(shí)，除麥芽糖、葡萄糖外，還生

7、成分支部分具有-1，6-鍵的-極限糊精。一般分解限度以葡萄糖為準(zhǔn)是35-50，但在細(xì)菌的淀粉酶中，亦有呈現(xiàn)高達(dá)70分解限度的（最終游離出葡萄糖）（2）-淀粉酶與-淀粉酶的不同點(diǎn)在于從非還原性末端逐次以麥芽糖為單位切斷1，4-葡聚糖鏈。主要見(jiàn)于高等植物中（大麥、小麥、甘薯、大豆等），但也有報(bào)告在細(xì)菌、牛乳、霉菌中存在。對(duì)于象直鏈淀粉那樣沒(méi)有分支的底物能完全分解得到麥芽糖和少量的葡萄糖。作用于支鏈淀粉或葡聚糖的時(shí)候，切斷至1，6-鍵的前面反應(yīng)就停止了，因此生成分子量比較大的極限糊精。1.2.2 淀粉酶的制備方法以蛋白質(zhì)和結(jié)構(gòu)與功能為基礎(chǔ)，從分子水平上認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象，已經(jīng)成為現(xiàn)代生物學(xué)發(fā)展的主要方向，

8、研究蛋白質(zhì)，首先要得到高度純化并具有生物活性的目的物質(zhì)。蛋白質(zhì)的制備工作涉及物理、化學(xué)和生物等各方面知識(shí)，但基本原理不外乎兩方面。一是得用混合物中幾個(gè)組分分配率的差別，把它們分配到可用機(jī)械方法分離的兩個(gè)或幾個(gè)物相中，如鹽析，有機(jī)溶劑提取，層析和結(jié)晶等；二是將混合物置于單一物相中，通過(guò)物理力場(chǎng)的作用使各組分分配于來(lái)同區(qū)域而達(dá)到分離目的，如電泳，超速離心，超濾等。在所有這些方法的應(yīng)用中必須注意保存生物大分子的完整性，防止酸、堿、高溫，劇烈機(jī)械作用而導(dǎo)致所提物質(zhì)生物活性的喪失。蛋白質(zhì)的制備一般分為以下四個(gè)階段：選擇材料和預(yù)處理，細(xì)胞的破碎及細(xì)胞器的分離，提取和純化，濃細(xì)、干燥和保存。 微生物、植物和

9、動(dòng)物都可做為制備蛋白質(zhì)的原材料，所選用的材料主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)確定。對(duì)于微生物，應(yīng)注意它的生長(zhǎng)期，在微生物的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，酶和核酸的含量較高，可以獲得高產(chǎn)量，以微生物為材料時(shí)有兩種情況：（1）得用微生物菌體分泌到培養(yǎng)基中的代謝產(chǎn)物和胞外酶等；（2）利用菌體含有的生化物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、核酸和胞內(nèi)酶等。植物材料必須經(jīng)過(guò)去殼，脫脂并注意植物品種和生長(zhǎng)發(fā)育狀況不同，其中所含生物大分子的量變化很大，另外與季節(jié)性關(guān)系密切。對(duì)動(dòng)物組織，必須選擇有效成份含量豐富的臟器組織為原材料，先進(jìn)行絞碎、脫脂等處理。另外，對(duì)預(yù)處理好的材料，若不立即進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，應(yīng)冷凍保存，對(duì)于易分解的生物大分子應(yīng)選用新鮮材料制備。 1.2.3

10、淀粉酶在各方面的應(yīng)用 耐高溫 -淀粉酶具有極好的耐熱性，能廣泛應(yīng)用于淀粉、酒精、啤酒、味精、釀造、紡織退漿等工業(yè)上。淀粉酶廣泛地應(yīng)用于紡織品的褪漿，其中細(xì)菌淀粉酶能忍受100110的高溫操作條件。真菌產(chǎn)生的a一淀粉酶 催化淀粉降解成可被酵母利用的糖，面包等食品制作等。淀粉酶類(lèi)餐廳洗碗機(jī)的洗滌劑，用于去除難溶的淀粉殘跡。麥芽中的淀粉酶，將釀酒原料淀粉和蛋白質(zhì)降解成能被酵母利用的單糖、氨基酸和肽，從而提高乙醇的產(chǎn)量。耐高溫-淀粉酶SBA-007采用地衣芽孢桿菌經(jīng)液體深層發(fā)酵、提取等工序精制而成的淺褐色液體高效生物制劑，廣泛應(yīng)用于啤酒等生產(chǎn)中。1.2.4 項(xiàng)目提出的背景和依據(jù)近幾十年來(lái)，隨著酶工程的

11、迅猛發(fā)展，酶在生物工程、生物傳感器、環(huán)保、醫(yī)藥等方面的應(yīng)用也日益擴(kuò)大，可以說(shuō)酶已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的一部分，現(xiàn)實(shí)生活中，人們的衣、食、住、行及其他方面的新技術(shù)幾乎都離不開(kāi)酶。由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，食品安全問(wèn)題被國(guó)家高度重視，且食品安全法規(guī)已經(jīng)出臺(tái)，淀粉酶作為安全高效的生物催化劑被食品工業(yè)如淀粉糖、酒精、啤酒、味精、食品釀造、有機(jī)酸、紡織、印染、造紙及其他發(fā)酵工業(yè)等工業(yè)上廣泛應(yīng)用，是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的原料之一。淀粉酶一般作用于可溶性淀粉、直鏈淀粉、糖元等，以Ca2+為必需因子并作為穩(wěn)定因子，既作用于直鏈淀粉，亦作用于支鏈淀粉，無(wú)差別地切斷1，4-鏈。它能在較高的溫度下迅速水解淀粉分

12、子中-1，4葡萄糖苷鍵，任意切斷成長(zhǎng)短不一的短鏈糊精和少量的低聚糖，從而使淀粉的粘度迅速下降，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，改善勞動(dòng)強(qiáng)度，降低成本，節(jié)約糧食，提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)率等。金堂縣是成都市的近郊縣，具有得天獨(dú)厚的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和豐富的自然資源，是四川省會(huì)城市成都在“十五”期間規(guī)劃建設(shè)的輔城之一，通訊便利，能源充足，背靠成都這個(gè)西南地區(qū)的經(jīng)濟(jì)大都市，交通發(fā)達(dá)，有著廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間，是投資興業(yè)的一方熱土。1.2.5 投資的必要性和經(jīng)濟(jì)意義長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)淀粉酶的需求持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，是需求量最大的酶制劑之一，廣泛應(yīng)用于紡織退漿，酒精，啤酒，白酒，制藥，醬油釀造，飴糖，葡萄糖制造以及一切以淀粉為原料的食品加工

13、工業(yè)和發(fā)酵工業(yè)。第二次世界大戰(zhàn)以后，隨著抗生素工業(yè)的發(fā)展，微生物的培養(yǎng)技術(shù)、發(fā)酵工藝和發(fā)酵罐的革新，酶制劑工業(yè)有了飛躍的發(fā)展，進(jìn)入了工業(yè)化大生產(chǎn)的階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，淀粉酶和糖化酶是酶制劑的主要產(chǎn)品。如美國(guó)1975年酶制劑的總產(chǎn)值為5151萬(wàn)美元，淀粉酶類(lèi)為1550萬(wàn)美元，1980年總產(chǎn)值為6681萬(wàn)美元，其中淀粉酶類(lèi)約20%。在日本，1976年酶制劑總銷(xiāo)售額為2999百萬(wàn)日元，淀粉酶為1530百萬(wàn)日元，占50%。目前工業(yè)生產(chǎn)上主要以微生物發(fā)酵進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)淀粉酶，我國(guó)從1965年開(kāi)始應(yīng)用枯草芽胞桿菌BF7658生產(chǎn)淀粉酶，當(dāng)時(shí)僅無(wú)錫酶制劑廠獨(dú)家生產(chǎn)，年產(chǎn)量?jī)H1.022×104Kg/噸。近

14、年來(lái)我國(guó)酶制劑工業(yè)蓬勃發(fā)展，品種和產(chǎn)量也不斷增加，但同國(guó)外酶制劑行業(yè)比尚有一定的差距。國(guó)外淀粉酶發(fā)酵水平達(dá)900U/ml，耐高溫淀粉酶發(fā)酵水平為300 U/ml，而我國(guó)常溫淀粉酶活力為300-500 U/m，耐高溫淀粉酶獲利僅為50 U/m，并且我國(guó)淀粉酶制劑類(lèi)型、品種和產(chǎn)菌種都很單一，由于我國(guó)淀粉資源豐富，淀粉酶應(yīng)用范圍廣泛，淀粉酶工業(yè)的發(fā)展也必將促進(jìn)我國(guó)其他工業(yè)的迅速發(fā)展。為適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大淀粉酶的品種和產(chǎn)量。1.2.6 產(chǎn)品需求初步預(yù)測(cè)國(guó)內(nèi)外淀粉酶的市場(chǎng)現(xiàn)狀及前景展望，我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)；淀粉的產(chǎn)量位居世界第二，淀粉深加工工業(yè)是一個(gè)龐大的工業(yè)體系，耐高溫-淀粉酶的生產(chǎn)

15、和應(yīng)用，為淀粉質(zhì)原料的深加工提供了更好的條件，對(duì)于提高收得率、降低消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加效益，特別對(duì)于節(jié)約工業(yè)用糧起到了重要作用，廣泛用于麥芽糖、啤酒、味精、有機(jī)酸、乙醇等淀粉深加工產(chǎn)品的制造。目前全國(guó)各類(lèi)淀粉總產(chǎn)量約900萬(wàn)噸，絕大部分需要深加工，需要耐高溫-淀粉酶萬(wàn)噸以上，因此該產(chǎn)品在滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求、替代進(jìn)口方面有充足的市場(chǎng)空間。1.3 產(chǎn)品方案和擬建規(guī)模1.3.1 本項(xiàng)目擬建內(nèi)容生產(chǎn)車(chē)間，包括原料加工車(chē)間、發(fā)酵車(chē)間、裝配車(chē)間；生產(chǎn)設(shè)備、污水處理設(shè)備、包裝設(shè)備及其他相應(yīng)設(shè)備，配套建設(shè)相應(yīng)的公用工程及服務(wù)性設(shè)施；建設(shè)相應(yīng)的環(huán)保設(shè)施。擬建規(guī)模：初步擬定生產(chǎn)淀粉酶1000噸建設(shè)地點(diǎn)：擬建于四

16、川成都金堂縣工業(yè)園區(qū) 占地面積：18000平方米 1.4 工藝技術(shù)初步方案1.4.1 工藝流程 原料粉碎過(guò)篩高溫高壓殺菌 保藏菌種斜面種子培養(yǎng)搖瓶液體種子擴(kuò)大培養(yǎng)液體深層發(fā)酵過(guò)濾濃縮硫酸銨沉淀過(guò)濾洗滌并溶解酶泥濃縮液體酶制劑干燥造粒固體酶制劑技術(shù)來(lái)源：與科研機(jī)構(gòu)合作研發(fā)菌種來(lái)源：通過(guò)購(gòu)買(mǎi)獲得1.5 主要原料、燃料、動(dòng)力的供應(yīng)1.5.1 原料來(lái)源生產(chǎn)淀粉酶的原料主要有淀粉、玉米粉和無(wú)機(jī)鹽。全縣幅員面積1156平方公里，轄21個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和1個(gè)省級(jí)工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)，金堂是“成都平原經(jīng)濟(jì)圈”內(nèi)的重點(diǎn) 發(fā)展縣和成都市“特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展區(qū)”?？h城趙鎮(zhèn)雄踞千里沱江之首，沙河、毗河、金河穿城而過(guò)，有“天府花園水城”之美譽(yù)，

17、曾榮獲“中國(guó)人居環(huán)境范例獎(jiǎng)”、“ 四川省文明縣城”、“省級(jí)園林城市”、“成都十大魅力城鎮(zhèn)”等殊榮，并成功創(chuàng)建國(guó)家級(jí)生態(tài)示范縣，具有得天獨(dú)厚的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和豐富的自然資源，耕地資源豐富，農(nóng)民人均占有耕地1.0畝，常年種植小麥、玉米、大豆等農(nóng)作物，該地區(qū)可獲得廉價(jià)豐富的原料供應(yīng)，完全可以滿足生產(chǎn)要求。1.5.2 水、電、熱、燃料供應(yīng)金堂縣隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，形成了自己特有的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯，北河、中河、毗河三江交匯，水、電、道路、供熱等基礎(chǔ)設(shè)施配套齊全，發(fā)展環(huán)境優(yōu)良；實(shí)行“一站式”審批、“一條龍”服務(wù)，具備企業(yè)發(fā)展的良好環(huán)境；勞動(dòng)力充足，用工成本低廉，是企業(yè)投資的最佳選擇。電力由

18、縣境內(nèi)國(guó)電成都金堂電廠供電，電力充足，生產(chǎn)、生活用電全年保障供給。1.6 主要設(shè)備、公用工程和輔助工程的初步方案1.6.1 主要工程發(fā)酵罐 種子培養(yǎng)罐 粉碎機(jī) 儲(chǔ)罐 結(jié)晶釜 冷卻設(shè)備 離心機(jī) 干燥設(shè)備1.6.2 公用工程給排水工程：清潔水使用自來(lái)水，具有大型的儲(chǔ)水系統(tǒng)及各種送水，排水管道。在工廠車(chē)間里，地面要有排水淺溝，便于清洗設(shè)備的污水的排出。還要有冷卻水通道，要建立冷卻水循環(huán)利用的管理系統(tǒng)。供電工程：工廠附近的變電站供氣工程：在發(fā)酵工程中需要通無(wú)菌空氣，因此需要空氣壓縮站及空氣過(guò)濾系統(tǒng)。要求此系統(tǒng)嚴(yán)格密封，防止漏氣污染現(xiàn)象，對(duì)于產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)升溫保溫用以及宿舍供暖用的蒸汽可有鍋爐提供。鍋爐房用

19、的能源是煤。制冷工程：在原輔料儲(chǔ)備庫(kù)以及產(chǎn)品儲(chǔ)備庫(kù)要設(shè)有制冷設(shè)備，以保證原料和產(chǎn)品的質(zhì)量原料輸送系統(tǒng)：浸泡好的玉米粉的輸送，浸泡大豆粉的輸送，輸送到發(fā)酵罐，發(fā)酵液需輸送到超濾系統(tǒng)，因此需要輸料系統(tǒng)。1.6.3 輔助工程項(xiàng)目需要土建的輔助系統(tǒng)：原輔料庫(kù)、成品庫(kù)、辦公樓、技術(shù)研發(fā)中心、餐廳、車(chē)庫(kù)、廁所、工人公寓、自行車(chē)棚、展廳、傳達(dá)室、鍋爐房、制冷站、機(jī)修部、空氣壓縮站、水處理中心、污水處理池等。運(yùn)輸設(shè)施：廠外運(yùn)輸?shù)闹饕?4-5噸的大卡車(chē)以及貨物起吊機(jī)。廠內(nèi)的運(yùn)輸主要為升降式手推車(chē)，電瓶搬運(yùn)車(chē)，泵。1.7 環(huán)境保護(hù)1.7.1 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)GB8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB16

20、297-1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB13271-2001粉塵污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB12348-1990工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn) 主要污染源和污染物本項(xiàng)目環(huán)境污染主要來(lái)自生產(chǎn)中產(chǎn)生的部分發(fā)酵液和廢渣、動(dòng)力設(shè)備噪音及鍋爐煙塵、排放的二氧化硫和爐渣。發(fā)酵液經(jīng)活性污泥處理后BOD在200左右，再經(jīng)沉淀處理后隨沖刷水排放，也可直接用于農(nóng)田灌溉。發(fā)酵液過(guò)濾過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣可加工成農(nóng)業(yè)有機(jī)肥銷(xiāo)售，增加產(chǎn)品的附加值。動(dòng)力設(shè)備噪音在機(jī)器造型上注意進(jìn)行防噪音處理，并將動(dòng)力設(shè)備單獨(dú)設(shè)定在封閉的廠房?jī)?nèi)，以減少噪音污染。鍋爐采用麻石水膜除塵器，除塵率可達(dá)92%，完全滿足城市建廠對(duì)環(huán)保的要求。爐渣及粉煤灰可作為本市建材的制

21、磚原料，綜合利用。以氨水為脫硫劑的新式脫硫裝置，脫硫率達(dá)85%，基本做到零污染。1.8 項(xiàng)目實(shí)施初步規(guī)劃 項(xiàng)目工期15個(gè)月，進(jìn)度安排為： 2014年67月 完成項(xiàng)目材料并設(shè)計(jì)。 2014年7月 進(jìn)行可行性研究并提交可行性研究報(bào)告。 2014年89月 進(jìn)行工程勘測(cè)和設(shè)計(jì)。 2014年910月 完成工藝設(shè)計(jì)并籌集資金。 2014年910月 利用籌集資金進(jìn)行土建工程并考察訂購(gòu)設(shè)備。 2015年3 4月 貸款資金到位，土建完工，設(shè)備到位安裝并購(gòu)進(jìn)原料，招聘工人并進(jìn)行生產(chǎn)培訓(xùn)。2015年56月 設(shè)備安裝并調(diào)試。2015年7月 項(xiàng)目完工投產(chǎn)。1.9 投資結(jié)算和資金籌集方案項(xiàng)目完成之后可年產(chǎn)淀粉酶1000t

22、，項(xiàng)目年銷(xiāo)售收入為2688.5萬(wàn)元，年總成本費(fèi)用為1107.1萬(wàn)元，年利潤(rùn)為774.9萬(wàn)元，還貸期三年，即項(xiàng)目建成投產(chǎn)后第二年末償還50%，第三年償還全部本息。項(xiàng)目建成后一方面可以吸納當(dāng)?shù)厥Ｓ鄤趧?dòng)力，增加當(dāng)?shù)鼐用袷杖?。另一方面，該?xiàng)目還可以解決當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物秸稈浪費(fèi)的問(wèn)題，增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的農(nóng)業(yè)收入，生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢渣還可以作為農(nóng)業(yè)用有機(jī)肥。1.10 結(jié)論與建議本項(xiàng)目投產(chǎn)結(jié)構(gòu)合理，投資少，見(jiàn)效快，效益高，投資回收期短，發(fā)展前景廣闊，并符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和三農(nóng)政策，能積極的帶動(dòng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展，為社會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。此項(xiàng)目切實(shí)可行，但產(chǎn)品過(guò)于單一，要積極開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，優(yōu)化管理模式，提

23、高經(jīng)濟(jì)效益。2 廠址選擇2.1 廠址選擇報(bào)告 本著經(jīng)濟(jì)、合理、優(yōu)勢(shì)的原則，根據(jù)本項(xiàng)目的性質(zhì)和對(duì)建廠地區(qū)及地址的相關(guān)條件進(jìn)行實(shí)地考察和論證分析，最后廠址選在金堂縣?？h境位于成都平原東部。川中丘陵西緣，居我國(guó)亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)中部。氣溫溫和，四季分明，雨量充沛，濕度大、云霧多。日照少,平均風(fēng)速小，無(wú)霜期長(zhǎng)，大陸性季風(fēng)氣候顯著多年日平均氣溫16.6,高于同緯度地區(qū)0.30.4，冬季氣溫比同緯度地區(qū)高2.12.7，春季氣溫回升早，比同緯度地區(qū)早2530天。年均降雨量920.5毫米。74%的年份降雨量在800毫米以上，雨量較為豐富；年均日照時(shí)數(shù)1268.7小時(shí)，比同緯度的長(zhǎng)江中下游地區(qū)少800-600小時(shí)

24、，太陽(yáng)輻射能8090千卡/厘米2，屬全國(guó)日照低值區(qū)之一。累年平均霧蒸發(fā)量為1169.l毫米，平均氣壓962.6百帕?？h境風(fēng)向夏季多偏南風(fēng)，冬季多偏北風(fēng)。累年平均風(fēng)速為1.1米/秒，累年定時(shí)的最大風(fēng)速為15米/秒。 交通條件：金堂縣交通條件便利，縣境內(nèi)擁有成南高速、成德南高速、成青快速通道、金堂大道等多條運(yùn)輸公路，距成都市區(qū)僅30公里，僅用20分鐘便從趙鎮(zhèn)出口抵達(dá)成德南高速出口，成都第二機(jī)場(chǎng)地址選在簡(jiǎn)陽(yáng)與金堂縣交界處。該機(jī)場(chǎng)建成后，在交通方面，將配合修建一條輕軌、一條高速和一條快速通道直達(dá)機(jī)場(chǎng)。通訊和寬帶網(wǎng)絡(luò)：金堂縣通訊發(fā)達(dá)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了村村通電話，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)國(guó)際聯(lián)網(wǎng)，電話線路由成都市電

25、信公司和網(wǎng)通公司提供，可提供國(guó)際、國(guó)內(nèi)直拔電話，傳真，移動(dòng)電話，電報(bào)，租用線路，電報(bào)設(shè)備和因特網(wǎng)等服務(wù)。2.2 投資環(huán)境金堂縣外向型經(jīng)濟(jì)格局已初步形成，實(shí)行“一站式”審批、“一條龍”服務(wù)，具備企業(yè)發(fā)展的良好環(huán)境。軟環(huán)境建設(shè)方面，在國(guó)家法律法規(guī)允許的范圍內(nèi)，金堂縣立足長(zhǎng)遠(yuǎn)，大膽實(shí)踐，靈活變通，打造政策“洼地”，對(duì)工業(yè)項(xiàng)目實(shí)行“稅外無(wú)費(fèi)”和一系列優(yōu)惠政策，并堅(jiān)持一事一議“政策跟著項(xiàng)目走”；努力轉(zhuǎn)變服務(wù)理念，創(chuàng)新服務(wù)方式，提高辦事效率和服務(wù)水平，打造服務(wù)“高地”，實(shí)行“全程式”、“保姆式”服務(wù)；嚴(yán)格規(guī)范執(zhí)法，堅(jiān)決打擊各種破壞市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)秩序和發(fā)展環(huán)境的不良行為，打造安全“寶地”；完善機(jī)構(gòu)，設(shè)有行政審批服

26、務(wù)中心和發(fā)展環(huán)境投訴中心，審批中心推行“限時(shí)服務(wù)”，投訴中心實(shí)行“24小時(shí)”全天候服務(wù)。2.3 原料供應(yīng)以及產(chǎn)品銷(xiāo)售金堂縣耕地資源豐富，金堂縣農(nóng)副產(chǎn)品豐富，農(nóng)民人均占有耕地1.0畝，糧食總產(chǎn)量在30萬(wàn)噸左右，小麥總產(chǎn)量穩(wěn)定在7萬(wàn)噸，品質(zhì)優(yōu)良。所產(chǎn)的產(chǎn)品主要供給食品廠、發(fā)酵廠以及出口，并且金堂縣的交通發(fā)達(dá)，境內(nèi)有成南高速、成德南高速，金堂大道以及輻射綿陽(yáng)、德陽(yáng)等周邊城市的多條快速公路為原料以及產(chǎn)品的運(yùn)輸創(chuàng)造了便利的條件。2.4 環(huán)境影響評(píng)價(jià)本公司以生產(chǎn)淀粉酶為主，主要用于食品和發(fā)酵行業(yè)，對(duì)于周?chē)沫h(huán)境沒(méi)有太大的要求。而金堂縣有著豐富的自然資源，北河、中河、毗河三江交匯流經(jīng)縣境。具有得天獨(dú)厚的區(qū)位

27、優(yōu)勢(shì)和豐富的自然資源。本廠應(yīng)執(zhí)行的環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)有污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB-8978-1996、工廠企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)GB-12348-1996、地面水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB-3838-1996、環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB-3095-1996。本廠的主要污染來(lái)源是廢水和廢渣。廢水主要是清洗水、原料處理水、生產(chǎn)淀粉酶的廢水，清洗水和原料處理水主要是含有一定的懸浮物，沒(méi)有毒性，經(jīng)過(guò)生物活性污泥法處理后可直接用來(lái)灌溉農(nóng)田。廢渣主要是發(fā)酵結(jié)束后產(chǎn)生的下腳料，可以經(jīng)過(guò)殺菌，殺死存活的大腸肝菌之后運(yùn)到當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民的田地里，當(dāng)作肥料，既可以處理大量的肥料又可對(duì)資源重新利用，增加產(chǎn)品的附加值。動(dòng)力設(shè)備噪音在機(jī)器造型上注意進(jìn)行防噪音處理

28、，并將動(dòng)力設(shè)備單獨(dú)設(shè)在封閉的廠房?jī)?nèi)，以減少噪音污染。鍋爐采用麻石水膜除塵器，除塵率可達(dá)92%，完全滿足城市建廠對(duì)環(huán)保的要求。以氨水為脫硫劑的新式脫硫裝置，脫硫率達(dá)85%?；咀龅搅阄廴?。3 總平面設(shè)計(jì)3.1 總平面布置圖表3-1 廠區(qū)建筑面積一覽表序號(hào)建筑物建筑面積（m2）總建筑面積（m2）1粉碎車(chē)間6×15= 90902發(fā)酵車(chē)間20×35= 7007003提取成品車(chē)間10×15= 1501604成品儲(chǔ)藏庫(kù)12×20 = 2402405技術(shù)研發(fā)中心12×20 = 2402406辦公樓12×30 = 3603607制冷站10×

29、8= 80808水凈化車(chē)間8×10 = 80 809污水處理站12×25= 30030010 原輔料庫(kù)20×10= 20020011空壓機(jī)房8×10= 808012 機(jī)修車(chē)間10×12 = 12012013 鍋爐房8×10 = 808014車(chē)庫(kù)12×20= 24024015公寓樓12×30= 36072016餐廳12×20=24024017自行車(chē)棚5×25 = 12525018公共浴室8×10=80803.2 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)該工廠的總平面設(shè)計(jì)主要考慮了生產(chǎn)流程的需要，各

30、生產(chǎn)車(chē)間按照生產(chǎn)流程排列。發(fā)酵附屬設(shè)施安排在發(fā)酵車(chē)間的周?chē)?，為發(fā)酵提供高壓蒸汽、原輔料、冷卻水、壓縮空氣。粉碎車(chē)間、污水處理設(shè)施和鍋爐房安排在發(fā)酵車(chē)間旁邊，遠(yuǎn)離生活區(qū)和公路，避免污染生活區(qū)的空氣。道路設(shè)計(jì)考慮大型消防車(chē)及工廠運(yùn)輸需要，路面用水泥板，主干道寬8米，次要道路寬6米。廠區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，廠區(qū)采用平坡式布置，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后的生產(chǎn)廢水采用暗管排入廠區(qū)外排水渠。3.2.2 布置特點(diǎn)該設(shè)計(jì)中對(duì)廠房的布置符合生產(chǎn)工藝的要求，既保證了生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性，又使得整個(gè)廠區(qū)緊湊合理。廠房坐北朝南，通風(fēng)光照良好。發(fā)酵附屬設(shè)施成放射狀圍繞在發(fā)酵車(chē)間的周?chē)?，便于為發(fā)酵提供各種原料和條件。廠區(qū)正門(mén)與側(cè)門(mén)的分開(kāi)設(shè)計(jì)保證

31、了人流與貨流互不影響。設(shè)計(jì)的同時(shí)還考慮了工廠的進(jìn)一步發(fā)展，合理的預(yù)留了發(fā)展空地，同時(shí)又做到了生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)分開(kāi)，生產(chǎn)廠房與公路隔開(kāi)。整個(gè)設(shè)計(jì)布局合理、緊湊，有利于生產(chǎn)的進(jìn)行。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，種植有觀賞價(jià)值的喬、灌木與草皮結(jié)合，并且綠化部分遍植草皮，并適當(dāng)點(diǎn)綴冬青灌木，綠地率達(dá)到50%以上，以創(chuàng)造出一個(gè)美麗、怡人的廠區(qū)環(huán)境。4 工業(yè)設(shè)計(jì)4.1 原輔料及菌種原料：大豆粉、玉米粉輔料：硝酸銨、泡敵菌種：地衣芽胞桿菌4.2 產(chǎn)品方案表4-1 產(chǎn)品方案明細(xì)表產(chǎn)品名稱年產(chǎn)量 / t日產(chǎn)量 / t班產(chǎn)量 / t全年生產(chǎn)天數(shù) / d固體酶500016.6

32、75.56300液體酶500016.675.563004.3 工藝流程圖 原料粉碎過(guò)篩高溫高壓殺菌 保藏菌種斜面種子培養(yǎng)搖瓶液體種子擴(kuò)大培養(yǎng)液體深層發(fā)酵過(guò)濾濃縮硫酸銨沉淀過(guò)濾洗滌并溶解酶泥濃縮液體酶制劑干燥造粒固體酶制劑4.4 發(fā)酵過(guò)程4.4.1 菌種作為生產(chǎn)用菌種必須符合以下條件：一不是致病菌；二是能利用廉價(jià)原料，發(fā)酵周期短，產(chǎn)酶量高; 三是菌種不易變異退化，不易感染噬菌體；四是最好是胞外酶菌種，有利于酶的分離，回收率高。我們選用的地衣芽胞桿菌發(fā)酵周期為35h左右，淀粉酶產(chǎn)量高且穩(wěn)定性好，產(chǎn)生的淀粉酶為胞外產(chǎn)物，容易分離純化。地衣芽胞桿菌及其代謝物安全無(wú)毒，不會(huì)影響生產(chǎn)人員和環(huán)境，也不會(huì)對(duì)淀

33、粉酶的生產(chǎn)造成不良影響。但淀粉酶菌種易退化，退化后其產(chǎn)酶力明顯降低，生產(chǎn)上要注意菌種的定期分離純化和保藏。4.4.2 接種量一般發(fā)酵常用的接種量為5%10% 。接種量過(guò)低易導(dǎo)致產(chǎn)酶活性不高并且是生產(chǎn)周期延長(zhǎng)，采用較大的接種量可縮短菌體生長(zhǎng)達(dá)到高峰所需要的時(shí)間，從而使纖維素酶的合成提前。但是，如果接種量過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致菌體生長(zhǎng)過(guò)快，發(fā)酵溫度升高，不利于產(chǎn)酶。4.4.3 接種菌齡一般以菌種對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的后期，即培養(yǎng)液中菌的濃度接近高峰時(shí)所需的時(shí)間為佳。太短會(huì)使前期生長(zhǎng)緩慢，延長(zhǎng)整個(gè)發(fā)酵周期；太長(zhǎng)則會(huì)使菌體過(guò)早衰退，導(dǎo)致生產(chǎn)能力的下降。4.4.4 溫度溫度不僅能影響微生物的生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成的水平，也會(huì)影響

34、微生物代謝途徑和方向。發(fā)酵前期，培養(yǎng)溫度應(yīng)稍高些，以有利于菌體的生長(zhǎng)，芽胞桿菌最是發(fā)酵溫度應(yīng)控制在37左右。4.4.5 pH培養(yǎng)初期以及培養(yǎng)過(guò)程中的pH值直接影響微生物的生長(zhǎng)和酶的合成，發(fā)酵生產(chǎn)淀粉酶的最適pH為6.57.5。在實(shí)際的發(fā)酵過(guò)程中，隨著微生物的代謝活動(dòng)，發(fā)酵液的值在不斷變化，要根據(jù)其變化嚴(yán)格控制pH值。4.4.6 攪拌淀粉酶液體深層發(fā)酵中還需要攪拌，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，從而有利于酶的合成；同時(shí)也可打破空氣氣泡，使發(fā)酵液形成湍流，從而提高溶解氧量，增加空氣利用率。所以，應(yīng)控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的攪拌速度為220rpm。4.4.7 泡沫發(fā)酵中往往產(chǎn)

35、生較多的泡沫，其存在阻礙CO2排出，影響溶解氧量。生產(chǎn)上一般采用聚氧丙烯甘油醚或泡敵（聚環(huán)氧丙環(huán)氧乙烷甘油醚）消泡。4.5 淀粉酶的提取純化4.5.1 淀粉酶的粗提在淀粉酶的生產(chǎn)中常采用以壓力泵或壓縮空氣為過(guò)濾推動(dòng)力的壓濾機(jī)來(lái)進(jìn)行過(guò)濾，并且采取添加助濾劑，降低懸浮液粘度和適當(dāng)提高溫度等措施來(lái)加快過(guò)濾速度和提高分離效果以得到含有淀粉酶的濾液。此外，加壓設(shè)備比較簡(jiǎn)單，過(guò)濾速度較快，過(guò)濾效果較好。在生產(chǎn)淀粉酶的過(guò)程中，在常壓下濾餅形成后，一般采用加壓至0.30.4MPa來(lái)過(guò)濾。濾液再進(jìn)行粗酶的分離。4.5.2 淀粉酶的分離純化經(jīng)過(guò)濾、濃縮后的濾液采用硫酸銨沉淀法進(jìn)行淀粉酶的分離，此時(shí)得到的淀粉酶可用

36、作發(fā)酵用酶。若再加入乙醇溶劑使淀粉酶沉淀析出，經(jīng)洗滌后便可用作食品工業(yè)用酶。4.5.3 濃縮 由于酶在高溫下不穩(wěn)定，容易變性失活，酶液的蒸發(fā)濃縮一般采用真空濃縮。濃縮后的液體酶可用塑料桶包裝。4.5.4 干燥在淀粉酶的結(jié)晶過(guò)程中，一般是將濃縮后的酶液在30下干燥12h左右，與穩(wěn)定劑混合后得到固體酶制劑。固體酶制劑采用錫箔袋包裝。酶活力的測(cè)定（分光光度法）（1）吸取可溶性淀粉溶液20.0mL和緩沖液5.0mL于試管中，在70恒溫水浴中預(yù)熱平衡5min。（2）加入稀釋好的待測(cè)酶液1.00mL，立即用秒表記錄時(shí)間，搖勻，準(zhǔn)確反應(yīng)5min。（3）立即用自動(dòng)吸管吸去反應(yīng)液1.00mL，加入預(yù)先盛有0.1

37、mol/L鹽酸0.5mL和稀碘液5.00mL的試管中，搖勻。（4）以0.1mol/L鹽酸0.5mL和稀碘液5.00mL的混合液作試劑空白，于660nm波長(zhǎng)下，用10mm比色皿迅速測(cè)定其吸光度（A）。更具吸光度標(biāo)準(zhǔn)的附錄求得測(cè)試酶液的濃度C。（5）計(jì)算 X=c×n×16.67本方法所用的水均為蒸餾水或去離子水，所用試劑在為特殊注明是均為分析純。 4.6 物料衡算4.6.1 原料消耗計(jì)算1）生產(chǎn)淀粉酶的總轉(zhuǎn)化率為51%。2）從發(fā)酵液中提取淀粉酶要經(jīng)過(guò)發(fā)酵液熱處理、過(guò)濾、濃縮、鹽析和干燥工序，見(jiàn)表4-2。表4-2 各提取工序的收率序號(hào)提取工序名稱收率%1發(fā)酵液熱處理932過(guò)濾86

38、3濃縮954鹽析995干燥933）生產(chǎn)1000kg 淀粉酶需耗用的原材料，輔料及其他物料的量實(shí)際應(yīng)生產(chǎn)的淀粉酶總量：1000÷（93%×86%×95%×99%×93%）=1429.5kg進(jìn)入發(fā)酵罐的干基質(zhì)原料量：1429.5÷51%=2802.0kg發(fā)酵液中固形物質(zhì)濃度一般為5%6%，所以發(fā)酵液的量：2802.0÷6%=46700.0kg按接種量5%計(jì)算，所以種子罐中的發(fā)酵液量為：46700.0×5%=2335.0kg豆餅粉消耗量為：46700.0×6.7%+2335.0×4%=3222.3kg

39、玉米粉消耗量為46700.0×9.3%+2335.0×3%=4413.2kgNa2HPO4消耗量為：46700.0×0.8%+2335.0×0.8%=392.3kgCaCl2 消耗量為：46700.0×0.2%=93.4kgNH4Cl 消耗量為：46700.0×0.118%+2335.0×0.15%=58.6kg豆油消耗量為：2335.0×0.15%=3.5kg-淀粉酶的消耗量：應(yīng)用酶活力為2000U/g的-淀粉酶在培養(yǎng)基滅菌時(shí)，促使發(fā)酵罐中的淀粉液化，其用量按8U/g原料計(jì)算，酶用量為：4413.2×8

40、÷2000=17.7kg鹽析過(guò)程硫酸銨消耗量：發(fā)酵液過(guò)濾后，加2.5倍水洗濾后，將洗滌水和過(guò)濾液合并，進(jìn)行真空濃縮到濃度為30%，最后所得溶液量為：46700.0+2802.0×2.5=53705.0kg經(jīng)真空濃縮后的溶液量為：53705.0×=4603.3kg鹽析時(shí)，向溶液加入硫酸銨，硫酸銨達(dá)到40%的飽和度是進(jìn)行鹽析，查硫酸銨飽和度的常用表，要使硫酸銨飽和度從0到40%，需要添加硫酸銨的量為243g/L154603.3÷1000×243=1118.6kg4.6.2 計(jì)算結(jié)果由上述生產(chǎn)1000kg淀粉酶的物料衡算結(jié)果，可求1000t/a 淀粉

41、酶生產(chǎn)發(fā)酵車(chē)間的物料平衡計(jì)算。具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4-3 所示。表4-3 1000t/a 淀粉酶生產(chǎn)發(fā)酵車(chē)間的物料平衡算表 單位：kg物料名稱生產(chǎn)1t淀粉酶的物料量1000t/a淀粉酶生產(chǎn)的物料量每日物料量干基質(zhì)原料量2802.02.8×10611208發(fā)酵液的量46700.04.7×1071.9×105種子罐發(fā)酵液量2335.02.3×1069340豆餅粉消耗量3222.33.2×1061.3×104玉米粉消耗量4413.24.4×1061.8×104Na2HPO4消耗量392.33923001569.2CaCl2

42、消耗量93.493400373.6NH4Cl 消耗量58.658600234.4豆油消耗量3.5350014.0-淀粉酶的消耗量17.71770070.8硫酸銨消耗量1118.61.1×1064474.44.7 熱量衡算4.7.1 連續(xù)滅菌熱量衡算1）加熱所需的蒸汽量W，可按下式計(jì)算：W=式中： G物料流量，kg/hc物料的比熱容，kg/（kg·K）t1物料的初始溫度，t2物料加熱后的溫度，I加熱蒸汽的熱焓，2738kJ/kg加熱蒸汽凝結(jié)水的熱焓，=T·4.1682）冷卻水用量M，可用下式計(jì)算：M=式中： G物料流量，kg/ht1物料的初始溫度，t2物料加熱后的溫

43、度，c1物料的比熱容，kg/（kg·K）c0冷卻水比熱容，kg/（kg·K）T1冷卻水進(jìn)口溫度，T2冷卻水出口溫度，3）培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量 假設(shè)發(fā)酵過(guò)程所用的發(fā)酵罐為100m3，裝料系數(shù)為0.7，那么每罐產(chǎn)淀粉酶的量應(yīng)為：100×6%×48.68%×0.7×70%=1.43t而前面的物料衡算中已知年產(chǎn)千噸商品淀粉酶的工廠，日產(chǎn)淀粉酶為4t，一般來(lái)說(shuō)發(fā)酵的操作時(shí)間需要48h（其中發(fā)酵時(shí)間為42h），這樣生產(chǎn)需要的發(fā)酵罐應(yīng)為：=5.59罐取整后6罐。每日投罐次為6÷1.43=4.20罐，日運(yùn)轉(zhuǎn)5.59×=4.9罐。

44、每罐初始體積為70 m3。滅菌過(guò)程中用0.4MPa蒸汽（表壓），其I=2743kJ/kg，分兩步加溫，先用板式換熱器將物料由20預(yù)熱到75，再加熱到120，而冷水溫度由20升至45。設(shè)滅菌時(shí)間為3h，需要料流量為：190÷3÷2=31.67t/h發(fā)酵液的比熱C=Cu（1-W0）式中： C原料比熱，kJ/(kg·K)Cu水的比熱，kJ/(kg·K)W0原料濃度，%C=4.18×（1-6%）=3.93kJ/（kg·K）滅菌所用的蒸汽量為：W蒸汽1=2499kg/h=2.5t/h這樣，每天的滅菌蒸汽用量就是2.5×2×3

45、=15t/d，其中高峰用量是2.5t/h,平均用量是15÷24=0.63 t/h。4)培養(yǎng)液冷卻用水量 由培養(yǎng)液板式換熱器滅菌流程可知，120的熱料先通過(guò)與生料進(jìn)行熱交換，降溫至80后，再用冷卻水冷卻至37。在此過(guò)程中冷卻水由20升溫至45，由此計(jì)算出冷卻水的用量：M冷卻1=51214kg/h=51t/h全天冷卻水用量為51×3×2=306t/d5）發(fā)酵罐空罐滅菌的蒸汽用量 發(fā)酵罐體的體積為100m3，假設(shè)罐體是由不銹鋼制成，此時(shí)體的重量為25.7t，冷卻排管重為4.5t，不銹鋼比熱容是0.5kJ/(kg·K),用0.2MPa（表壓）蒸汽滅菌，使發(fā)酵罐在

46、0.15MPa（表壓）下，由20升溫至127，蒸汽的用量為：W蒸汽2=544kg/h6）充滿發(fā)酵罐空間需要的蒸汽量 考慮到罐內(nèi)有排管，攪拌器等配件所占有的空間，罐的自由體積按100 m3計(jì)算，充滿空間需要的蒸汽量為：W蒸汽3=100×1.622=162.2kg/h式中：V發(fā)酵液發(fā)酵罐自由空間，即全容積，m3加熱蒸汽的密度，kg/ m3，0.2MPa的蒸汽密度為1.622kg/ m37)滅菌過(guò)程中的熱損失 設(shè)發(fā)酵罐的外壁溫度為70，此時(shí)輻射與對(duì)流的聯(lián)合給熱系數(shù)為：=33.9+0.9×（70-20）=43.4kJ/（m2·h·K）100 m3發(fā)酵罐的表面積為

47、110 m2，消耗蒸汽量為：W蒸汽4=109.1kg/h罐壁附著洗滌水升溫的蒸汽消耗量：W蒸汽5=22.5kg/h式中：0.001罐壁附著洗滌水的平均厚度，mm滅菌過(guò)程的蒸汽滲漏消耗的蒸汽 一般滅菌過(guò)程的蒸汽滲漏可取總蒸汽消耗量的5%?？展逌缇鷷r(shí)的蒸汽消耗量為：W空滅=881.9 kg/h每次空罐滅菌的時(shí)間是1.5h，消耗的蒸汽量為：881.9×1.5=1322.9kg/罐每日耗用的蒸汽量為：1322.9×5=6614.5kg/d平均耗用蒸汽量為：6614.5÷24=275.6kg/h4.7.2 發(fā)酵工序熱量衡算發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的熱量及冷卻水用量 淀粉酶的發(fā)酵熱約為

48、3.0×104kJ/（m3·h）。100m3的發(fā)酵罐，一般裝料量是70m3，使用新鮮的冷卻水進(jìn)行冷卻，那么冷卻水的用量為：M=50239kg/h=50t/h式中：10冷卻水進(jìn)口溫度，20冷卻水出口溫度，因?yàn)槊刻爝\(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)酵罐是4.9罐，高峰用水量為50×4.9=245t/h，日用水量為：245×0.8×24=4704t/d式中：0.8各罐發(fā)熱狀況均衡系數(shù)平均用水量為：4704÷24=196t/h4.7.3 發(fā)酵液熱處理熱量衡算發(fā)酵完畢后，需要對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行熱處理，加熱溫度到55，維持30min，每日所用消耗的蒸汽量為：W熱處理=5359k

49、g/d平均耗用蒸汽量為：5359÷24=223kg/h4.7.4 淀粉酶干燥過(guò)程的熱量衡算經(jīng)板框壓濾機(jī)壓濾后濕淀粉酶含水量30%左右，干燥后含水應(yīng)小于8%，用熱空氣進(jìn)行干燥。進(jìn)入加熱器的空氣溫度是18，相對(duì)濕度70%，通過(guò)加熱器使空氣升溫到45，從干燥器出來(lái)的空氣溫度為25。年產(chǎn)千噸淀粉酶，需要日產(chǎn)濕淀粉酶6.14t，一班生產(chǎn)，即6.14÷80.77t/h。干燥后失去的水分為：=183.5kg/h查閱有關(guān)手冊(cè)可知，18的空氣，當(dāng)相對(duì)濕度70%是，他的絕對(duì)濕度是X0=0.009kg/kg干空氣，熱焓I0=41.8kJ/kg干空氣，加熱到45時(shí)，空氣的熱焓I 1=60.1kJ/

50、kg干空氣。根據(jù)熱量平衡可知：=Q物料+Q損失-Q初濕式中：空氣經(jīng)過(guò)干燥后的熱量變化，kJ/kgI1和I2出空氣加熱器和出干燥器的空氣熱焓，kJ/kg干空氣x1和x2出空氣加熱器和出干燥器的濕度，kg/kgQ物料加熱物料所消耗的熱量，kJ/(kg·K)Q損失損失的熱量，通常為有效熱量的10%Q初濕物料初始溫度時(shí)中的每kg水的熱含量，J/kgQ物料=0.77×1000×(45-18）×0.4×4.18÷183.5=189kJ/kg水Q損失=0.1 ×（595×4.19+0.47×25×4.18+1

51、89-18×4.18）=266kJ/kg水此時(shí)=18×4.18-189-266=-380kJ/kg水假設(shè) x2=0.018I2=60.1+（-380）×（0.018-0.009）=57kJ/kg空氣此時(shí)空氣的消耗量為：=20389kg/h45時(shí)空氣的比熱容為0.79m3/kg，那么實(shí)際消耗的空氣體積量就為：20389×0.79=16107m3/h若使用0.1MPa的蒸汽進(jìn)行加熱，熱損失按15%進(jìn)行計(jì)算，消耗的蒸汽量是：W=195kg/h每天蒸汽用量是195×8=1560kg/d，平均每小時(shí)的蒸汽的用量是65kg/h。4.7.5 熱量衡算表根據(jù)上

52、述計(jì)算結(jié)果可列出生產(chǎn)過(guò)程消耗的蒸汽的量，如表4-4表4-4 1000t/a 淀粉酶生產(chǎn)發(fā)酵車(chē)間的蒸汽匯總表生產(chǎn)工序日用蒸汽量t/d平均蒸汽用量t/h培養(yǎng)基連續(xù)滅菌15.000.63發(fā)酵罐空罐滅菌6.600.28發(fā)酵罐發(fā)酵4.800.20發(fā)酵液熱處理5.280.22淀粉酶干燥1.560.065合劑33.241.45 設(shè)備的工藝計(jì)算及選型5.1 發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)5.1.1 發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定用枯草桿菌BF7658生產(chǎn)-淀粉酶是耗氧的，所以選擇機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，選用100m3的發(fā)酵罐，每天生產(chǎn)4t-淀粉酶，發(fā)酵周期為48h，每天所需發(fā)酵液的量V1為：V1=186m3式中：1.022發(fā)酵液相對(duì)密度假設(shè)發(fā)酵

53、罐的裝料系統(tǒng)數(shù)=70%，則發(fā)酵罐需要總體積V0：V0=266m3發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定，公稱體積為100m3的發(fā)酵罐，總體積為118m316,則發(fā)酵罐的個(gè)數(shù)為：N=4.51個(gè)式中：發(fā)酵周期，hV總發(fā)酵罐總體積， m3取公稱體積為100 m3的發(fā)酵罐6個(gè)，其中一個(gè)留作備用。5.1.2 發(fā)酵罐尺寸的確定發(fā)酵罐設(shè)計(jì)為圓柱橢圓形封頭發(fā)酵罐，材質(zhì)選用不銹鋼，型號(hào)為304，取罐的徑高比為H:D=2:116V全=V筒+2V封=118 m3橢圓封頭體積：V封=式中：橢圓封頭的直邊高度，m橢圓短半軸長(zhǎng)度，標(biāo)準(zhǔn)橢圓=D故發(fā)酵罐的全面積為：V全=封頭拆邊忽略不計(jì)，以方便計(jì)算，則V全=103.6H=2D故1.57D2+0.

54、26D3=103.6D=3.84m取D=4m，H=2D=8m查表可知封高：H封=ha+hb=1000+50=1050mm封頭容積V封=9.02m3圓柱體部分的容積V筒=100.48m3驗(yàn)算全容積V全=100.48+9.02×2=118.5m3設(shè)計(jì)符合要求5.1.3 發(fā)酵罐冷卻面積的確定為了保證發(fā)酵在最旺盛、微生物消耗質(zhì)量最多以及環(huán)境氣溫最高時(shí)也能冷卻下來(lái)，必須按發(fā)酵生成熱量高峰、一年最熱的半個(gè)月的氣溫下，冷卻水可能達(dá)到最高溫度的惡劣條件下，設(shè)計(jì)冷卻面積。淀粉酶在發(fā)酵過(guò)程中，每1m3發(fā)酵液在每1h傳給冷卻器的最大熱量約為4.18×6000kJ(m3·h)。采用豎式列管換熱器，經(jīng)查表，總傳熱系數(shù) K=4.18×500kJ(m3·h·)，主發(fā)酵期控制發(fā)酵溫度t在37，冷卻水進(jìn)口溫度t1為10，出口溫度t2為20。平均溫度差tm為30 3010 2020 10t1=t-t1=30-10