毕业设计-年产300吨果胶酶工厂设计书.doc

年产300吨果胶酶工厂设计目 录第一章 可行性报告5 一总论4 二提出背景及建设意义 4 三产品需求预测 5 四产品方案及规模 6 五工艺技术简介6 六主要原料、燃料、动力的供应 7 七建厂条件和厂址初步方案 7 八公用工程和辅助工程的初步方案 7 九三废处理与环境保护 7 十工厂组织与劳动定员 7 十一.项目实施初步规划8 十二.投资项目估算与资金筹集方案8 十三.经济效益和社会效益的初估8第二章 厂址选择8 一、厂址报告书9 二、主要技术指标9 三、厂址条件9第三章 总平面设计11 一、厂区规划11 二、总面积设计11第四章 生产工艺设计13一工艺流程的选择原则13二生产工艺特点13三、工艺流程的确定13第五章 物料及能量衡算15一、物料衡算15二、热量衡算16三、水平衡16四、耗电量计算17第六章 设备选型18一、发酵设备的确定18二、生产设备的确定18三、空气净化系统21 四、cip清洗系统21 五、污水处理系统 21第七章 环境保护23 一、采用的主要标准23 二、污染物处理方案 23第八章 经济核算24一、利润估算 26参考文献27附图28年产300吨果胶酶工厂设计摘要：我国的酶制剂虽有二十多个品系，但都是一些大路货品种，且产品结构极不合理，糖化酶产量占酶制剂总量的70%以上，许多短缺的酶制剂仍依赖于进口；国产酶制剂生产的发酵水平一般仅达国外的一半，酶品种少已成为我国酶工业发展的瓶颈之一。通过增加酶品种，拓展酶制剂的新用途，是提高我国酶制剂工业的重要发展方向。果胶酶产品有着广阔的市场前景，主要用于果汁、果酒的提取、澄清、过滤和浓缩；水果和蔬菜软化与浸提；果实脱皮；活性物质提取、亚麻脱胶和饲料添加剂。关键词：工厂设计 果胶酶 酶制剂 pectinase with an annual output of 300 tons of plant designsunzhongguan(ludong university college of life sciences, 2005 bio-engineering a class 052510019)abstract: chinas enzyme although more than 20 strains, but are dalu huo varieties, and the product structure is unreasonable, glucoamylase production of the enzyme more than 70 percent of the total, many of the shortage of enzyme still rely on imports; china enzyme production of fermentation, only the general level of the foreign half of our species has become less of the bottleneck of industrial development. by increasing the enzyme varieties develop new uses for the enzyme is to improve chinas industrial enzyme important direction of development. pectinase products have broad market prospects, mainly used for juice, the wine extract, clarification, filtration and concentration; fruits and vegetables soften and extraction; peeling fruit; active material extraction, flax unglued and feed additives.key words: plant design pectinase enzyme1.可行性研究报告1.1总论1.1.1项目名称年产300吨果胶酶工厂1.1.2承办单位1.1.3项目地址山东滕州经济开发区1.1.4承办人2提出背景及建设意义1.2.1提出背景目前我国正处在经济高速发展的历史时期，伴随着中国经济的持续增长和中国生物技术产业的发展，不断增强的经济基础必然会对酶制剂的市场需求产生有力的拉动作用，并对酶制剂工业的技术创新创造有利条件。我国的酶制剂虽有二十多个品系，但都是一些大路货品种，且产品结构极不合理，糖化酶产量占酶制剂总量的70%以上，许多短缺的酶制剂仍依赖于进口；国产酶制剂生产的发酵水平一般仅达国外的一半，酶品种少已成为我国酶工业发展的瓶颈之一。通过增加酶品种，拓展酶制剂的新用途，是提高我国酶制剂工业的重要发展方向6。本年度（2008）国家重点支持项目8：（1）有机合成用酶制剂；（2）洗涤剂酶制剂；（3）纺织和造纸专用酶制剂；（4）食品加工专用酶；（5）饲料用酶；（6）环保处理用酶制剂；（7）生物新材料用酶；（8）生物新能源用酶。1.2.2 建设意义、果胶酶产品的发展前景。目前，我国的酒类产品，果汁类产品，肉类产品，发酵类产品等在世界上都位居前列，这些传统产业的技术改造都涉及酶的应用。同时酶制剂的消费量与人口数量和生活质量成正比。我国作为世界人口第一大国，目前酶制剂的市场份额仅占世界市场的5，可以预计，其发展前景是十分广阔的5。、果胶酶产品有着广阔的市场前景。果胶酶用于果汁、果酒的提取、澄清、过滤和浓缩；水果和蔬菜软化与浸提；果实脱皮；活性物质提取、亚麻脱胶和饲料添加剂3。果胶酶工业有成熟的生产技术和完备的生产设备，能达到国家规定的质量标准与食品工业及饲料工业的使用要求。地方政府对发展酶项目有较高的积极性，有一系列的优惠政策和组织保证，对发展地方经济有一定的贡献。1.3产品需求预测1.3.1项目产品的市场应用本项目产品为果胶酶，它们在生产生活中的应用广泛，主要体现在一下几个方面：果胶酶在水果加工业中的应用主要有3：1 、水果中的胶状及可溶性果胶经果胶酶水解后 , 可降低果汁的粘度 , 有助于压榨并提高出汁率；2 、胶酶能破坏果汁中悬浮物的稳定性 , 使其凝聚沉淀 , 得到澄清果汁；3 、果胶酶处理超滤膜能提高果汁超滤的通量 , 缩短超滤时间 :4 、经果胶酶处理的果汁比较稳定 , 浓缩后不再发生混浊 ；5、 在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到提高葡萄酒得率、澄清效果和过滤速度的作用 , 还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀 ；果胶酶在饲料工业中的应用主要有：1 、果胶酶与纤维素酶、半纤维素酶等配合使用 , 可降解植物细胞壁中果胶和纤维素等抗营养因子 , 促使淀粉、脂类、维生素和蛋白质等释放出来 , 从而提高了饲料的营养价值 ；2 、果胶酶可降低饲料的粘度 , 促进饲料在动物消化道内的消化吸收。1.3.2项目产品的市场容量随着人们的生活水平不断提高，人们对营养品性质的酒类需求越来越大，养殖业急速发展，饲料添加剂的需求必然会急剧上升；果胶酶在麻纺业的用途不断拓宽，势必需求量越来越大。根据市场分析我国每年需用果胶酶大上千吨。71.3.3项目产品的竞争力与市场风险分析本厂生产的果胶酶所需原料成分简单，成本低廉，且酶活性能达到食品工业的生产要求，有明显的价格优势，足以在同类产品的竞争中赢得市场，取得消费者青睐。单纯生产型的企业，规模普遍偏小，产品的市场覆盖率低，导致企业对市场的调控能力普遍较弱，使企业在技术创新、新产品开发，生产设备更新、市场开拓等方面力量不足，严重制约了企业的可持续发展。因此，企业只有建立自己的果胶酶应用研究中心，并不断扩大生产规模，改进生产工艺，才能尽最大可能的降低市场风险。1.4产品方案及规模生产规模：拟建设年产300吨的果胶酶生产线，并建立自己的果胶酶应用研究中心。根据市场及投资融资情况再上一条300吨的生产线，最终形成600吨的企业规模，力争打入国际市场。注册资金:10 000万元经济效益分析: 以年产5吨果胶酶规模计，生产成本15万元/吨，售价35万元/吨，年利税可达100万元。这还不包括政府对本企业的优惠政策形成的效益。1.5工艺技术简介1）果胶酶生产的工艺流程3： 斜面菌种一一摇瓶种子培养一一种子罐扩大培养一一发酵罐发酵一一发酵液一一压滤一一超滤浓缩一一沉淀一一干燥一一粉碎一一成品 2）菌体处理1：菌体残渣烘干磨粉粗酶制剂1.6主要原料、燃料、动力的供应生产占用的原料资源主要是农产品，包括马铃薯、麸皮。至于苹果渣，可以购买果汁生产企业的。葡萄糖和琼脂都比较容易购买且价格低廉。目前国家正大力发展新农村建设，农村和农业的发展，必将使原料来源更为充足。随着铁路、高速公路、国道等交通设施的不断建设，原料燃料的运输更为方便快捷。水：该厂的水源主要是自采地下水、市自来水和循环水。水的复用率为71左右，可以自行采水，以保证水源供应能满足需要。电：电是生产的主要动力。电力主要由十里泉发电厂、峄城发电厂供应。同时，工厂配备小型发电机组，以备不时之需。蒸汽：工厂内自建锅炉房进行蒸汽供应。燃料：枣庄煤矿资源丰富为其提供便利能源1.7建厂条件和厂址初步方案滕州经济开发区，该区建成了“五纵五横”的路网格局，基本实现了区内道路、给水、排水、电力、电信、供热、煤气的“七通一平”，完全满足项目落地、建设、投产的条件要求。规划占地面积200亩，项目基建包括生产用厂房(果胶酶生产线所属的菌种室、中试车间，发酵、及分离提取工艺装置用房、配电用房、成品库房)，研发部门，办公用房，污水处理设施用房，深井水等等。厂区内道路及下水管路、绿化规划建设。1.8公用工程和辅助工程的初步方案本工厂建设有职工宿舍楼一座，办公楼一座，卫生室一间，职工体育场6000，职工浴室。初步打算共占地8000。1.9三废处理与环境保护本厂的主要副产品为黑曲霉菌体残渣，菌体残渣经烘干磨粉后可制成粗酶制剂。粗酶制剂可与纤维素酶、半纤维素酶等配合用于饲料加工业。生产车间的玻璃全部使用隔音玻璃，以消除噪音污染；生产产生的废水采用活性污泥法处理，使排放废水的水质达到国家有关发酵企业排放废水水质的要求。为了贯彻可持续发展战略，严格执行国家关于工厂环境的建厂标准，为达到国家建厂标准，本公司环境设计将执行如下标准：环境空气质量标准 gb5059-1996 大气污染物综合排放标准 gb16297-1996地面水环境质量标准 gb3838-1996污水综合排放标准 gb8978-1996工业企业长界噪声标准 gb12348-19901.10工厂组织与劳动定员总人员195人：生产人员120人 (共三个班每班40人 ，实行三八制) 非生产人员 75人（总裁1人 经理3人 技术人员40人 服务人员31人）1.11 项目实施初步规划项目工期25个月，进度安排如下： 2008年 5月 项目设计 2008年 6-7月 进行厂址选择和工程勘测 2008年 7-8月 完成工艺设计并筹集资金 2008年 8-12月 利用筹集资金进行土地工程并考察定购设备 2009年 3-11月 资金到位，土建完工，设备到位安装并购进原料2009年12月-2010年5月 设备安装并调试 2010年6月 项目完成并投产1.12投资项目估算与资金筹集方案投资项目估算：土地投资、基建生产厂房、仓库及办公用房投资2500万元，环保工程投资1000万元，铺底流动资金4000万元。生产成本投入2500万元，总投资10000万元。资金筹集方案：申请银行贷款：2000万元 合资：8000万元1.13经济效益和社会效益的初估本产品属于生物工程制品，其原料主要来自农产品，发酵工艺简单，市场前景广阔具有巨大的潜在经济效益。本厂的建成有助于改善国内酶生产结构不合理的现状，增加周边地区的就业机会，提高人们的经济收入，改善人们的生活水平，推动地方经济发展和社会进步。1.14结论与建议本项目建成，将是山东、河南、江苏、安徽等地区酶制剂行业的又一重大突破，必将产生良好的经济效益和社会效益。项目具有投资回收期短，前景广阔等特点，是当前投资实业的理想选择。根据目前宏观发展形势，生物能源作为重要的能源补充，将对国民经济产生重大影响，饲料用酶生产也是国家重点扶持的生物技术项目。因此建议对本项目采用双向实施的方案，一方面实施精致酶的生产和销售工作，同时下大力气抓饲料用酶的机遇，进入国家指定生产企业行列，使企业得到飞跃和发展！2.厂址选择2.1厂址报告书2.1.1选址目的进行年产300吨果胶酶生产2.1.2选址依据1.有果胶酶生产许可证（产品标准：qb 1502-1992），能按照国家规定组织生产。2.有基本的生产及技术力量保证3.严格执行国家规定的环保相关法规，符合环保要求，“三废”治理与项目建设“三同时”。4.严格执行国家有关“劳动安全卫生”规定，确保安全生产。2.2主要技术指标2.2.1全厂占地面积8000平方米2.2.2全厂建筑规划厂房(果胶酶生产线所属的菌种室、中试车间，发酵、及分离提取工艺装置用房、配电用房、成品库房)，仓库用房，办公用房，污水处理设施用房，深井水等等。厂区内道路及下水管路、绿化规划建设。2.2.3全厂职工计划总人数195人2.2.4用水量（一吨产品用量）401.5吨2.2.5蒸汽：（一吨产品用量）4.9吨2.2.6电力：（一吨产品用量）57335kwh2.3厂址条件2.3.1地理位置及厂址环境 滕州市位于山东省南部，京沪铁路的中段，地理坐标为：北纬3450-3517,东经11648-11723。滕州市古称“善国”，所以是“和气之都”。作为优秀农业生产基地，生产多种多样的农作物，有“中国商品粮生产基地”和“无公害农业生产示范基地”、“中国马铃薯之乡”的称号。在滕州周边地区有数家中国知名饮料企业（山东临沂百益饮料公司、临沂市康发食品饮料有限公司、菏泽巨鑫源食品有限公司），这些企业为果胶酶的生产提供了丰富的苹果渣资源，而且生产的果胶酶可直接销往上述企业，降低的运输成本。开发区现已累计投入基础设施建设资金6.9亿元，建成了“五纵五横”的路网格局，基本实现了区内道路、给水、排水、电力、电信、供热、煤气的“七通一平”，完全满足项目落地、建设、投产的条件要求。开发区内还建有较高规格的医院、学校、宾馆等配套服务设施。2.3.2厂址地区气象 滕州地处暖温带半湿润地区南部，季风型大陆性气候明显，大陆度为66.4%。四季分明，雨量充沛，光照充足。年均日照2383小时，历年平均气温13.6，最热月为7月，平均气温26.9；最冷月为1月，平均气温-1.8。全年平均年降水量773.1毫米，年降水量最高为1245.8毫米（1964年），最低为388.9毫米（1981年）。年平均降水日为81.天,平均降雪日数7天。气压平均为1007.1百帕。年平均风速2.8米/秒，主导风向为东南风，频率为12%。2.3.3交通运输情况 滕州市自古就有“九省通衢”之称，作为南北交通要地和枢纽，非常出名，地处江苏省、山东省、河南省、安徽省四省交界处的淮海经济区中心位置。另外，104国道,京福高速公路,京沪铁路,京沪高速铁路和京杭大运河贯穿南北，形成了高速公路、铁路、水路等立体交通网络，这是引以为自豪的，特别是已开工建设的北京至上海的高速铁路竣工后到北京和上海各仅需个小时。开发区位于滕州市城区南部和西部，分布于京沪铁路、104国道两侧。2.3.4燃料情况 滕州是全国有名的能源基地，境内探明矿产资源30余种，其中煤炭地质储量49亿吨，年生产能力3000万吨，是全国重点煤炭开发基地。2.3.5供电情况 滕州市内有两大发电厂，分别为山国电南定热电厂（烟气脱硫265mw机组），滕州新源热电公司（烟气脱硫 133mw、1135mw机组）。另外，在枣庄市市中区还有山国电十里泉发电厂（烟气脱硫 5125mw、2300mw机组）。2.3.6供水情况滕州水资源丰富，地下水综合补给量3.21亿立方米，总储量6.5亿立方米，地下水可利用量2.55亿立方米，是我国北方的富水区。滕州境内河流属淮河流域、京杭大运河水系，大都发源于市东、北部的山丘地带，由东北流向西南，注入微山湖。2.3.7供汽情况厂内可由厌氧发酵产生的沼气经稳压气罩，通过导气管经过汽水分离罐、阻火器、水封罐进入锅炉，由锅炉产生蒸汽。3.总平面布局3.1 厂区规划3.1.1工厂总面积80003.1.2建筑总面积6000 3.1.3生产及辅助生产车间建筑面积27403.1.4行政及生活设施建筑面积22763.1.5绿化面积10003.2总平面设计3.2.1平面设计原则设计遵循的原则是：工艺流程畅通、管道配置合理并且操作方便。我公司在车间布置平面设计时考虑以下问题：发酵罐东西向轴距考虑发酵罐基础与厂房柱基础，不得互相影响。发酵罐靠中间柱布置，人员背光操作；接种管道应尽量短并易于消毒。化验室、霉菌室、菌种室靠近小罐侧，以减少震动对分析仪器的影响；菌种室、霉菌室内设有摇瓶室、恒温室、无菌室，相应配套人员及物料净化设施应参照生产质量管理规范要求进行设计。我公司生产车间设计平面布置为：发酵罐安装于一层地面，穿过二层、三层楼板，以三层为操作面；二层主要布置化验室，更衣室，配电室及发酵罐。一层主要布置配料室、原辅料贮存、变压器室、空调机房、补料消毒罐及其他功能房间。3.2.2总平面布置图 见图纸附图（1）3.2.3车间平面布置图2见图纸附图（2）车间布置设计是设计中的重要组成部分，它关系着整个车间的命运。及时有了先进的生产工艺流程及正确的设备选型。一个优良的车间设计的应该是，技术先进、经济合理、节省投资、操作维修方便、设备排列简洁、紧凑、整齐、美观。1.生产车间工艺设计生产车间工艺布置应根据以下原则：（1）设备布置要尽量按工艺流程的顺序安排，但有些特殊设备可按相同类型设备适当集中。（2）在进行生产车间设备布置时，要考虑导进行多品种生产的可能，以便灵活调动设备，并留有相当的余地，以便更换设备。同时，还应注意设备相互间的间距和设备与建筑物的安全维修距离，既要保证操作方便，又要保证维修装拆和清洁卫生的方便。（3）生产车间与其它车间的各工序要相互配合，保证各物料运输通畅，避免重复往返。要尽可能利用生产车间的空间运输；合理安排生产车间各种废料的排出，人员进出要和物料进出分开。人流通道、物流通道、包装材料通道要流畅，尽量避免交叉、往复、污染。（4）必须考虑生产卫生和劳动保护。（5）应注意车间的采光、通风、采暖、降温等设施。（6）可以设在室外的设备，尽可能设在室外，上面可加盖简易棚。（7）要对生产辅助用房或空间留有充分的面积。根据以上原则，设计本度淀粉酶生产车间总占地面积约1320m3,车间高度6.5m，其中包括原料暂存间、成品暂存间、配电室等辅助车间。车间平面布置图见附图三。2.生产车间非工艺设计（1）门生产车间的门，应设置防蝇、防虫的装置，如水幕、风幕、暗道或飞虫控制器。（2）排汽对产生水蒸气的设备需进行机械通风，可在设备附近或设备上部的屋顶开孔，用轴流风机在屋顶上直接进行排汽。（3）采光车间高度6.5m，侧窗的采光面积足以达到一定的采光系数，所以不需在屋顶上开天窗。（4）地坪生产车间设有明沟排水，将生产车间的废水和腐蚀性介质排除。车间地坪采用石板地坪，其优点是能耐腐蚀，不起灰。4.生产工艺设计4.1工艺流程的选择原则所选择的工艺流程必须保证能达到所规定的产品质量，生产过程较为简洁，管理方便，根据职工的技术水平，能顺利完成连续生产过程和要求，容易配备服务于流程的自动控制设备，使生产原料尽可能的简单。一般的工艺流程应该满足一下原则：（1） 保证产品质量符合国家标准，外销产品还要满足销售地区的质量要求。（2） 要采用成熟的、先进的技术和设备。努力提高原料利用率与劳动生产率，降低水、电、汽等能量消耗，降低生产成本，是工厂建成后迅速投产，在短时间内达到设计生产能力和产品质量要求，并做到生产稳定、安全、可靠。（3） 尽量减少三废排放，有晚上的三废处理措施，以减少或消除对环境的污染，并做好三废的回收和综合利用。（4） 确保安全生产，保证人身安全和设备的正常运行。（5） 生产过程尽量实现机械化和自动化，实现稳产、高产。4.2生产工艺特点(1)原料可直接由发酵罐顶部通过管道运送到发酵罐内，通过搅拌使原料混匀，降低了原料输送的难度，减化了工艺，节省了设备，同时也降低了成本，减少了建筑用地与用电量。(2)采用循环水冷却实消后的发酵液，降低了水的消耗，又降低了工人的劳动强度。 (3)采用新型菌株发酵，即简化了发酵原料又缩短了发酵周期。 (4)自控仪表采用dcs(分散控制集中管理系统)自控系统进行控制。控制系统主要针对生产过程的温度、压力、液位、流量等参数进行显示、记录、报警和调节。(5)生产后的菌株经气流干燥后可用于粗酶制剂的生产，用于饲料加工业，减少了污染与资源的浪费。 (6)产品采用喷雾干燥既保证了产品的质量，又满足了生产的要求。(7)多数果胶酶的作用最适温度为45551；表明可在常温下保藏果胶酶无需制冷设备，降低了保藏的难度与费用。4.3工艺流程的确定34.3.1工艺流程 斜面菌种 发酵原料 摇瓶培养 调ph5.5 一级种子罐 实消灭菌 二级种子罐 冷却接种 发酵 压滤 料渣 酶液 烘干 超滤 粉碎 沉淀 粗酶制剂 干燥 饲料工业 食品工业用酶4.3.2生产线拟建设年产300吨的果胶酶生产线，根据市场及投资融资情况再上一条300吨的生产线，最终形成600吨的企业规模。4.3.3生产线的自动化程度高效、连续的自动化生产线，生产工艺实现在线监控。4.3.4生产操作要点1.斜面培养。黑曲霉cp-85211系由母株cp-831用ntd诱变所得的突变株，保存于pda斜面培养基。2.种子制备。以500l发酵罐为例，与2830，通风（1012h为0.3vvm，12h后为1.0vvm），搅拌培养菌体镜检粗壮呈网络状，即可转入发酵。3.发酵。以3000夹套型不锈钢发酵罐（高2.8m，直径1.05m，燕尾式叶轮一档，搅拌器电机5.5kw，罐壁有挡板4块）为例。进行培养基杀菌，冷却到2830，接入500l罐种子，在罐压0.080.12mpa，通风（024为0.8vvm，24到结束为1.2vvm），搅拌（270r/min）培养55h,果胶酶活力达600u/ml。4.后处理。将发酵液用压滤机压滤除渣，由1.63m3发酵液得滤液1.48m3。经超滤浓缩到144l（10.3倍），酶活力由581u/ml（7.23倍），加入酒精沉淀酶，干燥，粉碎，得到活力92629u/g的酶粉4.95kg。各步回收率如表4-4所示：表4-4 果胶酶提纯的工序酶的回收率操作工序回收率压滤89%超滤85.3%干燥71%总收率55%5.物料及能量衡算5.1物料衡算5.1.1全厂总物料衡算主要内容31）原料消耗的计算，主要原料为麸皮、（nh4）2so4和苹果渣，其他原料有马铃薯、葡萄糖、琼脂等。2）成品，副产品及废水计算。5.1.2工艺技术指标及基础数据 （1） 生产规模：年产300吨果胶酶 （2）生产方法：液体深层发酵法 （3）生产天数：300天/年（4）果胶酶日产量：1.04吨（5）果胶酶年产量：312吨（6）副产品年产量：1440吨（7）产品质量：果胶酶活力 92629u/g5.1.3原料消耗计算（1）年理论消耗麸皮量 8607023002016（吨）（2）年理论消耗（nh4）2so4量 8607023002016（吨） 年理论消耗苹果渣量 8607013001008（吨） 8 - 每天放罐数 60 - 发酵罐体积/m3 70 - 装料系数 2 - 麸皮/（nh4）2so4的质量体积分数 1 - 苹果渣的质量体积分数/ /l 300 - 一年生产天数5.1.4副产品产量计算粗酶制剂年产量：320.153001440 （吨）32 - 滤渣体积m3/d0.15 - 每立方米滤渣经烘干所得产品质量 300 - 一年生产天数5.1.5废液产生量 由于发酵液经超滤后需加入酒精进行沉淀，因此把废液的计算分为两部分：（1）发酵结束到超滤结束产生的废液量 607090（185）830013608 （m3） 这部分废液需经活性污泥法处理达到标准后才能进行排放。（2）加入乙醇沉淀到产品生成所产生的废液量607090855（1-1）83003.8105 m3 这部分废液中乙醇含量高达80，可经蒸馏后再次利用。 60 - 发酵罐体积/m3 70 - 装料系数 90 - 压滤收率 85 - 超滤收率 5 - 乙醇加入后体积增大倍数 1 - 沉淀生成百分比8 - 每天放罐数 300 - 一年生产天数5.2热量衡算5.2.1发酵罐灭菌用蒸汽每个75 m3的发酵罐灭一次菌大约需2吨,种子罐灭一次菌大约需1.6吨,每天有8个发酵罐和2个种子罐用于生产,则一年中用于发酵罐灭菌需用蒸汽量为:(28+1.62)300=5760t5.2.2干燥用蒸汽干燥器（喷雾干燥器、气流干燥器）每小时耗气量大约为：1620kg/h,每天工作2小时；则一年耗气量为:162032300/1000=1458t取暖及其它用蒸汽为:3800t蒸汽的价格为:100元/t,则一年蒸汽花费为(1458+3800+5760)100 =1.1106元5.3水平衡5.3.1发酵耗水 8609570319.2 t/d 8 - 每天放罐数 60 - 发酵罐体积/m3 70 - 装料系数 95 - 水的质量体积分数5.3.2 洗罐用水 每个发酵罐（包括种子罐）洗涤用水按5吨算： 51050 t/d5.3.3 冷却用水每罐每发酵一次用水3吨，时间为55小时 3/55241013 t/d5.3.4 过滤机用水量 每台每次4吨每天工作4小时共2台 424=32 t/d5.3.5其他用水量 4 t/d5.3.6总用水量319.2+50+13+32+4=434.2 t/d平均每吨果胶酶用水量434.2/1.04 =417.5 t/d滕州市工业用水价格为2.85元/t,所以一年用水花费为417.52.85300=356962.5元5.4耗电量计算5.4.1发酵罐 发酵罐搅拌过程中总功率为110kw,每天有十六个罐工作： 1101624=42240 kwh5.4.2种子罐种子罐搅拌过程中总功率为90kw，每天有十六个罐工作：90424=8640 kwh5.4.3提取耗电量（1）板框过滤机 功率4kw 每天工作时间6h 共3台 耗电量463=72 kwh（2）超滤装置 功率3kw每天工作时间15h 共1台 耗电量1531=45 kwh（3）喷雾干燥塔 功率5kw每天工作时间时间2.5h 共1台 耗电量52.51=12.5 kwh（4）气流干燥装置 功率7kw每天工作时间时间3h共1台耗电量731=21kwh（5）蒸馏装置 功率3kw每天工作时间时间24h 共1台 耗电量3241=72kwh（6）粉碎机 功率7.5kw每天工作时间时间6h 共1台 耗电量7.561=45kwh（7）蠕动泵 功率7.5kw每天工作时间时间10h 共1台 耗电量7.5101=75kwh（8）离心泵 功率10.05kw每天工作时间时间2h 共10台 耗电量10.05210=201kwh除以上几个设备外，生产中其他设备用电较少些，每天用电约6000 kwh,非生产生活及其他用电为5000 kwh,滕州市工业用电每度约0.7元,则全年总用电量为1.87107kwh，则本公司一年所需电费约为1.871070.7元=1.3107元6.设备选型基本参数： 果胶酶生产周期为3d，提取总收率为55%，全年生产天数为300d，产品规格为92629u/g，年产量为300t。 6.1发酵设备的确定6.1.1.发酵罐数的确定发酵罐体积为60m3，装料系数为70% ，每立方米发酵液产酶量约为3 kg。则每个发酵罐产酶量（以产品计）6070%3=126kg每天产酶量为1000，则每天需要发酵罐个数为1000/1268（个）产品生产周期约为三天，则所需的发酵罐个数为 83=24（个） ,再加2个备用罐,总共需要26个发酵罐6.1.2.种子罐数的确定二级种子罐体积为：30m3,一级种子罐体积为10m3,接种量均:16%,装料系数为70%,则每天需(86070%16%)/(3070%)3个二级种子罐，发酵周期为2天,则需二级种子罐数为23=6个,再加一个备用罐,共需要7个二级种子罐，一级种子罐与二级种子罐采用一对一的接种方式，即需要7个一级种子罐。6.1.3.发酵设备的选型综上所述共需26个60m3发酵罐，7个10m3一级种子罐，7个30m3的二级种子罐。采用莱州市精细化工机械设备厂的发酵罐和种子罐。其性能参数如下：表6-1 发酵设备性能参数公称体积m3筒体直径dg(mm)筒体高度h(mm)换热面积m2搅拌轴转速r.p.m搅拌轴功率kw1018003200121507.5302400660034180456030003200800065160656.2生产设备的确定6.2.1板框过滤机经发酵后的果胶酶分布较集中，但含水量较大，故需用板框过滤机过滤，以除去大部分水分。由以上计算可知，每天处理量约为336m3，则需生产能力为336m3/6h=56t/h,则需选6个bas-16-40的板框过滤机，其生产能力为812t/h。其特点为：该滤器具有滤液损耗少，流通量大，操作简单，拆装方便，易清洗等优点。滤板采用平面螺纹形状，光滑平整，使滤材(滤布、滤纸、滤膜)不易破损，延长了滤材使用寿命。采用温州市东顶机械制造有限公司的板框过滤机，其基本参数如下：表6-2 板框过滤机性能参数型号过滤面积m2过滤能力t/h滤板数块板外尺寸mm电机功率(kw)bas-16-4002.0812164004002.26.2.2超滤装置3采用浅道系统超滤装置，该装置适合于酶等大分子混合物的分离，以及细菌、病毒、热原的滤除，也用于酶液的浓缩、脱盐。此装置需要和蠕动泵搭配使用。6.2.3沉淀装置2采用对流式沉淀装置，该装置易于实现连续化生产，有机溶剂重复利用率高，产品沉淀速度快，收率高，且产品易于分离。6.2.4喷雾干燥机每天需处理沉淀量1442 m3，则需生产能力为1442m3/2.5h=577 m3/h,则需选1台dlp500电动高速离心喷雾干燥机，其生产能力为500kg/h（水份最大蒸发量）。其特点为：1、转速高，振动小，雾滴均匀，干燥速度快，质量好，产品成本低。2、喷头无级调速，干燥物粒度的大小可根据物料特性选择最佳转速。3、无级调速，可调节喷雾距离，克服物料粘壁、粘顶的现象。4、无级调速，可适应不同特性物料的干燥，干燥范围广，设备投资少。采用江苏靖江市天天(离心喷雾)干燥设备厂生产的喷雾干燥机，其基本性能参数如下：表6-3 喷雾干燥机的性能参数型号水份最大蒸发量kg/h电动喷头转速r/min喷雾盘直径mm长宽高m热源dlp50050010800-130002408.66.59.1电、蒸汽6.2.5气流干燥装置 每天需处理滤渣量32m3，每天工作3小时，则需生产能力为32m3/3h=10.6 m3/h,则需选1台mqg-2气流干燥机，其生产能力为2t/h（以产量干淀粉计）。其特点为：1、由于工作时全套装置处于负压状态，生产场地无粉尘污染。2、装机容量为同类产品的60%，蒸汽耗用量低于国外同类产品，该机为节能型产品。3、本机配有水分控制仪。并通过调速电机控制进料量，严格控制干品的水分，产品质量高。4、结构简单，操作、维修简便。 5、引进吸收原西德技术。 应用范围： 本设备广泛应用于食品、化工、医药、建材等行业的粉状、小颗粒状物料的干燥，特别适用于热敏性物料的干燥。采用宜兴市和桥汽流干燥机厂的气流干燥机，其基本性能参数如下：表6-4 气流干燥机的性能参数规格型号进机湿物料（含水率%）成品物料（含水率%）产量 吨/小时（以干淀粉计）蒸汽耗用量 kg蒸汽/kg水mqg-240121421.82.06.2.6酒精回收塔酒精回收塔由塔釜、塔身、冷凝器、冷却器、缓；中罐、高位贮罐六个部件组成，可用于制药、食品、化工等行业的稀酒精回收。本设备与物料接触部分均采用1cr18ni9ti不锈钢，具有良好的耐腐蚀性能，经久耐用，符合药品卫生要求。此回收塔与对流沉淀装置配套使用，则需选1台jh800酒精回收塔，其回收能力为720780kg/h，即能满足生产要求。采用无锡兴盛药化工程设备厂的酒精回收塔，其技术参数如下：表6-5酒精回收塔性能参数型号塔釜容积 l塔身高度 mm回收能力 kg/h回收浓度%填料形式jh80030007500750-78090不锈钢波纹网孔填料6.2.7蠕动泵蠕动泵广泛应用于食品、化工、酿酒、制药、生物、医学以及造纸、陶瓷、建筑、采矿、废水及废物处理等行业。品质特点：1、免除污染：流体完全管内输送，泵和流体都不受污染，不破坏流体组织，是泵送生物化学，医药制品及粘性、腐蚀性、流体的理想设备。2、 计量精准：低脉冲泵满足流体高精度设计的要求。3、控制优秀：可进行手动、模拟、晶体逻辑电路或数字化控制。泵头设计防止倒流、虹吸，并具有自吸、双向及干运动能力。4、易于维修：改变输送流体只需几分钟清洗或更换软管即可实现。没有阀及密封元件，切实节省因堵塞、腐蚀、密封泄露等引起的费用。流体与空气隔绝，有效的避免了流体的氧化性。蠕动泵用于超滤后料液的输送，选用一台rdb30的蠕动泵即能满足生产要求。采用泰山集团泰安市普瑞特机械制造有限公司的蠕动泵，其性能参数如下：表6-6 蠕动泵的性能参数型号容积m3/h功率kw连接管口dn重量kgrdb300.6-307.51006206.2.8粉碎机每天需粉碎粗酶制剂4.8t，每天工作6小时，则需一台sc-40b型万能粉碎机，其生产能力为200-800kg/h。其特点：结构简单、坚固、运转平稳、粉碎效果好，被粉碎物可直接由主机磨腔中排出、粒度大小通过更换不同孔径的筛网获得，另外该机为不锈钢制作。采用江阴市双诚药化机械有限公司的粉碎机，其性能参数：表6-7 粉碎机性能参数型号生产能力(kg/h)进料粒度(mm)粉碎细度(目)主轴转速(r/min)电机功率(kw)外形尺寸(mm)长宽高40b型200-800512-12034007.555060014506.2.9包装机该罐装自动充填包装机能完成喂罐、计量、充填、称重选别等工作。可与其它设备配套组成整套罐装流水线，适用于包装那些易流动或流动性极差的粉粒状物料。特点为使用罐或瓶状容器包装，配置自动喂罐系统，可实现无瓶、罐瓶不罐装整机外表除电机、机头外其余均为不锈钢制成。悬挂式料箱，装卸无需工具，可方便清洗采用高速反应离合制动器控制螺旋，具有精度高、速度快、扭矩大、寿命长等优点。具有重量超差报警、通过剔除装置自动把不合格产品剔除，以保证流水线上每个产品都合格，省支后道工序中的分选机。更换螺旋附件，能够适应超细粉到小颗粒等多种物料。托罐和吸尘装置可使在充填时充填口与容器口保持密封，防止粉尘污染环境。其基本参数如下：表6-8