【以CO2为碳源的细胞工程设计11000字（论文）】

引言自养微生物是以二氧化碳作为主要或唯一的碳源，以无机氮化物作为氮源，通过细菌光合作用或者化能合成作用获得能量的微生物微生物固定CO2的方式有两种:异养固定与自养固定。异养微生物以有机化合物作为碳源和能源,在自身代谢过程中固定少量的CO2自养微生物利用光能或无机物氧化时产生的化学能同化CO2，构成细胞物质。随着人类对微藻不断的深入研究就培养，其在固定CO2的领域呈现出蓬勃发展的趋势。藻类在生物圈中分布广泛而且影响巨大，其生长迅速、繁殖力强、固碳效率高，固碳产物用途广泛。从可持续发展的角度看，碳捕获、利用与封存技术，因资源化利用，可操作性更强。其中，利用微藻固定实现碳减排技术发展潜力巨大[1]。螺旋藻是一种具有高营养价值和生物利用价值的水生植物，常用于动物饲料[2]及化妆品领域[3]，富含优质的蛋白及天然色素成分使其在食品领域备受关注[4]。本文将利用螺旋藻进行固碳减排，并生产出优质的藻蓝蛋白。螺旋藻富含优质蛋白质、多种维生素、矿物质等多种活性物质，其细胞壁所含的纤维素少，极易被人体消化吸收。本次设计选用钝顶螺旋藻(Spirulinaplatensis)。其户外大规模生产技术已经非常成熟，微藻吸收CO2一般为200~600mg/(L·d)，自制光生物反应器固定CO2为326mg/(L·d)[12]。1.1产品介绍产品为螺旋藻粉。螺旋藻粉末可作为其他进一步加工得到产品的中间产物，也可以直接口服。螺旋藻粉根据用途不同可分为饲料级、食品级以及特殊用途等。饲料级螺旋藻粉一般用于水产养殖、家畜养殖，食品级螺旋藻粉被用于保健食品和添加到其它食品之中供人食用。本设计生产的是食品级的螺旋藻粉，可以直接用于日常生活口服及作为保健品，也可以作为原料进一步加工生产出螺旋藻片剂，或是提炼出油脂、提纯除蛋白等。市面上螺旋藻的流通最多的是螺旋藻片和藻蓝蛋白等。目前，螺旋藻的应用主要集中在保健品、化妆品、医药领域等。其中，藻多糖和藻蓝蛋白均能增强骨髓细胞的增殖活力，促进胸腺、脾脏等免疫器官的生长和促进血清蛋白的生物合成，因此螺旋藻具有较好的免疫增强作用[5]。螺旋藻中优质蛋白质含量可达60%—70%。螺旋藻还是天然色素藻蓝蛋白的宝库：每10克藻粉中就含藻蓝素1700毫克。藻蓝素及其伴生的其它色素有助于合成调节人体代谢的多种重要的酶。同时藻蓝蛋白对于抑制癌细胞生长和促进人体正常细胞的新生具有重要的调控作用。此外,螺旋藻的核糖核酸(RNA)占藻体总量的3.5%,去氧核糖核酸(DNA)占1%。所以螺旋藻包涵的蛋白质与核酸是一种优质、速效、安全、适合人体需要的完整蛋白质,这对于中老年人、贫血症患者以及胃肠功能衰退变弱的人来说,具有很重要的营养学意义。1.2选用工艺流程1.2.1工艺路线路线一螺旋藻的养殖使用一种跑道式螺旋藻养殖池其具备：用阻水隔板分隔形成的环形螺旋藻养殖跑道、注入所述螺旋藻养殖跑道内的螺旋藻液、搅拌所述螺旋藻养殖跑道内螺旋藻液的搅拌器，其中：所述搅拌器至少有两个，每一个搅拌器的搅拌叶片置于所述螺旋藻养殖跑道内的螺旋藻液中；该装置使得螺旋藻液在环形螺旋藻养殖跑道内循环流动一圈的过程中增加了藻体采光的机会，产量能提高60％以上，增强了对养殖液水流的推动力，缩短了螺旋藻液循环流动一圈所需的时间。螺旋藻的采收养殖进行4~7天，澡液OD560值为0.4以上采收，0.2以下结束。螺旋藻的干燥本设计采用绿A公司的螺旋藻脱水干燥加工螺旋藻粉的系统加工螺旋藻粉的方法。其方法如下：采用隔膜泵将OD560值为0.4的螺旋藻滤，过滤物的含水量控制为90％将初步过滤脱水后的藻液送入缓冲容器中，加入清水稀释，并混合均匀，混合液含水量控制为98％；用隔膜泵将混合藻液抽提进入真空带式过滤机上的部料器中，调节真空度为0.05Mpa，调节滤带转速为1.0r/min，并通过部料器将物料均匀的分布在真空带式过滤机的滤布上。平铺在滤布上的物料运转3.5m后形成一层厚度为1.0cm的滤饼，再通过喷淋装置喷水漂洗2次，每次漂洗后抽滤，彻底漂洗干净物料上粘附的培养培养液抽提到采收斜筛上，先用斜筛重力过滤方法对培养液中的藻体进行初步过基成分。物料运转到真空带式过滤机出料终端，滤布上的物料含水量为83％，通过设备上的刮料板后自动落入下端的螺旋输送机料斗中。通过螺旋输送机将螺旋藻泥饼输送入连接的转子泵中。通过转子泵将物料输送入连接的均质泵中，进行均质混合后形成具有适当流动性的物料。通过连接的管道进入螺杆泵中，过螺杆泵将物料均匀的输送入离心式喷雾干燥塔顶端的物料雾化器中，进行雾化后喷入进风温度在200℃的塔内进行4-5秒钟的瞬间干燥，蒸发掉水分，得到水分含量为5％-7％的螺旋藻藻粉。容器准备最小包装为1kg的复合包装袋，每10袋装于一个箱子中。分装必须在高度洁净的无菌室中进行，每袋1kg，分装好封口后装于纸箱中。灭菌和异物检查分装和封口以1kg作为最小单位保存于铝袋中。装入合适的纸盒中，每一个纸箱净重10kg。印字包装在购买复合包装卷膜及纸箱时，让厂家提前印好。线路二螺旋藻的养殖封闭式生产螺旋藻的一体化系统它包括连通的螺旋藻扩培池、螺旋藻养殖池和藻液回收池，在所述螺旋藻扩培池、螺旋藻养殖池和藻液回收池的池沿周围分别设有笼罩池面的搭建在立柱基础上的骨架封闭体从而形成螺旋藻扩培室、螺旋藻养殖室、螺旋藻采收室，所述螺旋藻扩培室中还设有与螺旋藻扩培池相连的螺旋藻种养池，所述螺旋藻养殖室与螺旋藻采收室之间还设置有集藻池。螺旋藻的采收螺旋藻的干燥容器准备灭菌和异物检查分装和封口印字包装表SEQ表格\*ARABIC1螺旋藻干燥方法比较养殖方法跑道池法封闭式生产螺旋藻的一体化系统工艺优优特点成本低，经济，能很好的吸收大气中的二氧化碳合适建在西北地区。减少人工的使用，延长生长周期，需要通入气体综上分析最经济高效且切合主题的是跑道池法，即路线一。1.3前景及生产力分析目前，全球每年以CO2为代表的温室气体在大气中的浓度仍在不断攀升，所以二氧化碳的减排控制技术研究在环境保护方面变得越为重要。在二氧化碳减排研究中利用选育的微藻进行固碳正逐渐成为研究热点[13]。而微藻的作用不仅仅是固碳。以螺旋藻为例，螺旋藻可生产出螺旋藻粉，藻蓝蛋白还有藻蓝蛋白在抑制癌细胞生长和促进人类细胞再生中有着重要的作用，因此被广泛应用于医疗行业。藻蓝蛋白不仅是一种有价值的蛋白质，而且还是一种出色的天然食品添加剂。2021年3月11日，食品安全藻蓝食品添加剂国家标准(GB1886.309-2020)正式实施。以藻蓝色素、蛋白等作为食品的天然添加剂逐渐成为新式食品添加剂潮流。它可以取代其他有毒副作用的化学合成染料，在食品工业中具有广泛的用途。我国常用于保健食品的藻类原料还比较有限，在市场上被广大消费者普遍认知和接受的藻类保健食品也仅仅是那么几种，藻类产品还未能实现多元化和系列化的开发，整个产业的发展明显滞后于日益旺盛的市场需求。1.4设计目的和意义本设计主要目的为培养螺旋藻细胞工厂固定二氧化碳，为对抗全球变暖提供一种生物吸收二氧化碳的方法作为参考。工艺流程设计2.1产品方案本节从螺旋藻干粉的生产规格、生产规模、工作制度以及螺旋藻的生产进行简单的阐述。2.1.1生产规模规格：1kg/袋，10袋/箱年产量（正常年份）：50万袋年固定碳量：2)工作制度工作制度：一班制，每班8小时全年生产天数＝365d－法定节假日（24d）－周六日（52d）－换休日（25d）机器检验保养维修日（12d）＝250

d藻蓝蛋白每天产量：500000÷250=200罐/天全年生产班数：250×1=250班日有生产时长：8×1=8h全年生产时长：250×8=2000h2.1.2工艺质量按照《药品生产质量管理规范》（GMP）标准规范工艺质量要求。2.2原辅料选择此工厂主要用到的原料是螺旋藻，目前国内较为通用生产配方为基zarrouk[11]配方(克/升)：小苏打16.8、磷酸二氢钾0.5、硝酸钠2.5、食盐1.0、亚硫酸铁0.01、硫酸镁0.2、硫酸钾1.0、结晶氯化钙0.04。但在实际使用过程中需考虑到生产地的水质、气候、温度有差异,配方做出相应调整，以保证生产产品的纯度。除原辅料外，还要准备包装用品，包括包装袋卷膜、大纸箱，在完整螺旋藻粉生产之后，能方便快捷进行包装。2.3工艺流程方案据1.3工艺流程所述，本课题选定工艺路线一作为螺旋藻粉的生产工艺路线。螺旋藻的养殖使用一种跑道式螺旋藻养殖池。其具备：用阻水隔板分隔形成的环形螺旋藻养殖跑道、注入所述螺旋藻养殖跑道内的螺旋藻液、搅拌所述螺旋藻养殖跑道内螺旋藻液的搅拌器，其中：所述搅拌器至少有两个，每一个搅拌器的搅拌叶片置于所述螺旋藻养殖跑道内的螺旋藻液中；该装置使得螺旋藻液在环形螺旋藻养殖跑道内循环流动一圈的过程中增加了藻体采光的机会，产量能提高60％以上，增强了对养殖液水流的推动力，缩短了螺旋藻液循环流动一圈所需的时间。螺旋藻的干燥本设计采用绿A公司的螺旋藻脱水干燥加工螺旋藻粉的系统加工螺旋藻粉的方法。其方法如下：采用隔膜泵将OD560值为0.4的螺旋藻滤，过滤物的含水量控制为90％；将初步过滤脱水后的藻液送入缓冲容器中，加入清水稀释，并混合均匀，混合液含水量控制为98％；用隔膜泵将混合藻液抽提进入真空带式过滤机上的部料器中，调节真空度为0.05Mpa，调节滤带转速为1.0r/min，并通过部料器将物料均匀的分布在真空带式过滤机的滤布上。平铺在滤布上的物料运转3.5m后形成一层厚度为1.0cm的滤饼，再通过喷淋装置喷水漂洗2次，每次漂洗后抽滤，彻底漂洗干净物料上粘附的培养培养液抽提到采收斜筛上，先用斜筛重力过滤方法对培养液中的藻体进行初步过基成分。物料运转到真空带式过滤机出料终端，滤布上的物料含水量为83％，通过设备上的刮料板后自动落入下端的螺旋输送机料斗中。通过螺旋输送机将螺旋藻泥饼输送入连接的转子泵中。通过转子泵将物料输送入连接的均质泵中，进行均质混合后形成具有适当流动性的物料。通过连接的管道进入螺杆泵中，过螺杆泵将物料均匀的输送入离心式喷雾干燥塔顶端的物料雾化器中，进行雾化后喷入进风温度在200℃的塔内进行4-5秒钟的瞬间干燥，蒸发掉水分，得到水分含量为5％-7％的螺旋藻藻粉。容器准备分装必须在高度洁净的无菌室中进行，每袋1kg，分装封袋避光保存在常温常压下。灭菌和异物检查灭菌用微波灭菌机，质量检查是否有异物。异物检查一般在传送带上用目检视，剔除异物不符合规定的产品。在质检中也会检查。分装和封口以1kg作为最小单位保存于袋中中。装入合适的纸盒中，每一个大件净重10kg。印字包装在包装袋的侧面印上螺旋藻粉的名称、规格、批号、厂名等；在购买箱子时将必要信息都印上去，包括产品的名称、规格、厂名、批准文号，打印生产批号、生产日期、有效期等。2.4不同深度流程图1.流程框图图SEQ图\*ARABIC1螺旋藻粉制备工艺流程框图2.流程框图图SEQ图\*ARABIC2螺旋藻粉生产工艺示意图物料衡量以时间为基准，单位时间间隔1天全年生产天数：工作日＝365d－法定节假日（24d）－周六日（52d）－换休日（25d）机器检验保养维修日（12d）＝250

d螺旋藻全年生产总量约为：10×3×0.25×1666×52=649740m3螺旋藻年固定碳约总量：10×3×0.25×1666×365×326mg/(L·d)=14,8678,0050mg螺旋藻粉每天产量：500000÷250=2000kg/天全年生产班数：250×1=250班螺旋藻粉制备过程的物料衡算：螺旋藻粉的制备是由原料养殖、过滤、干燥、分装、压盖、异物检查等多个步骤完成，在物料转移等过程中必定会存在一些物料的损耗。各部分工序损耗情况：以分装2%，封口消耗1%，质检与包装消耗1.6%，消毒消耗0.1%。以制备食品用的螺旋藻粉为例：每日目标产量：2000×1=2000kg/d灌装前半成品产量：2073.8÷0.98=2116.13kg/d封口前半成品产量：2053.06÷0.99=2073.80kg/d质检与包装前半成品产量：2020.21÷0.984=2053.06kg/d消毒前半成品产量：2000÷0.99=2020.21kg/d1)根据生产过程中各工序消耗物料的情况，做出年产500吨螺旋藻干粉的制备工艺过程主要物料衡算表：由于培养螺旋藻有其自身生长周期，所以其配方为10d添加一次，所以以下投入养殖的物料衡算为一次的量，最后总计出全年的量。表3-1螺旋藻干粉的制备物料衡算表工段序号物料名称投入物料质量（g/10d）年消耗纯品量（g）螺旋藻干粉的制备养殖输入1NaHCO316.80621.62KH2PO40.3914.433NaNO32.5092.54K2SO40.5018.55NaCl1.00376MgSO40.207.47CaCl20.041.488FeSO40.010.379EDTA-2Na0.082.9610H2O1L37L输出序号产品名称日输出量（kg/d)年输出量(吨）1螺旋藻干粉20005002）根据物料衡算得出每日原辅料投入定量、产出量可以进行产品包装材料的衡算。对于包装材料而言，同样存在着不可避免的损耗，以各包装材料损耗率为0.5%进行计算：每日产量（正常情况下）为2000罐，则需要包装袋：2000×（1+0.5%）=2010个/天；大纸箱335个/天。即：表3-2螺旋藻干粉制备所需物料一览表序号物料名称消耗量年消耗量1NaHCO316.80621.62KH2PO40.3914.433NaNO32.5092.54K2SO40.5018.55NaCl1.00376MgSO40.207.47CaCl20.041.488FeSO40.010.379EDTA-2Na2.96109.5210H2O1L37L11包装袋2010个/天502500个12大纸箱335个/天83750个设备选型4.1主要设备选型设备选型要统筹考虑设备的可靠性、安全性、经济性、技术性、防腐性、成套性、生产性、节能性、维修性、环保性等性能，且要掌握国内外新设备的信息，对引进国外设备要多方技术交流、询价、对比，认真谈判，选择先进、适用、经济的设备。螺旋藻干粉制备过程正不断完善，尽可能的实现自动化，根据其主要工段及物料衡算，选取合适的所需设备。本设计使用云南绿A生物工程有限公司发明的专利，这使本设计对螺旋藻的采收和清洗及干燥有一个清晰的设备选择。本设计使用了绿A公司的发明的一种脱水干燥加工螺旋藻粉的系统及加工方法。所述脱水干燥加工螺旋藻粉的系统包括隔膜泵、采收斜筛、缓冲容器、隔膜泵、真空带式过滤机、部料器、喷淋装置、刮料板、螺旋输送机、转子泵、均质泵、螺杆泵、离心喷雾干燥塔以及旋风分离器。利用所述脱水干燥加工螺旋藻粉的系统加工螺旋藻粉可实现从螺旋藻养殖采收后经过真空带式过滤机进行漂洗、脱水和干燥等流水线自动化步骤加工成螺旋藻粉，使漂洗和脱水环节得到的藻泥水分含量降低，使生产的螺旋藻粉灰分指标稳定可控，从而达到降低劳动强度，提高工作效率，提高干燥环节产能，降低干燥成本的目的。主要设备如下意大利SEKO电磁加药隔膜泵采用隔膜泵将OD560值为0.4的螺旋藻培养液抽提到采收斜筛上.其流量为460L/h两个泵已经可以满足生产需求。电机功率为0.37千瓦。隔膜泵实际上就是栓塞泵，是借助薄膜将被输液体与活柱和泵缸隔开，从而保护活柱和泵缸。隔膜左侧与液体接触的部分均由耐腐蚀材料制造或涂一层耐腐蚀物质;隔膜右侧充满水或油。其可以作为各种固液分离设备的前级送压装置。对于物料的物理影响小。真空带式过滤机真空带式过滤机是以真空负压为推动力实现固液分离的设备，在结构上，过滤区段沿水平长度方向布置，可以连续完成过滤、洗涤、吸干、滤布再生等作业。设备具有过滤效率高、生产能力大、洗涤效果好、滤饼水分低、操作灵活，维修费用低等优点。可广泛应用于冶金、矿山、化工、造纸、食品、制药、环保等领域中的固液分离，尤其在烟气脱硫中的石膏脱水方面(FGD)有良好的应用。进料含水率：89%、滤饼含水量：11%，滤板材料：增强丙烯滤板。尺寸为：1800*900*600mm.工作原理为：连续带式真空过滤机以滤布为过滤介质，是充分利用物料重力和真空吸力实现固液分离的高效分离设备，采用整体的环形橡胶带作为真空室环形胶带由电机拖动连续运行，滤布铺敷在胶带上与之同步运行，胶带与真空滑台，上环形摩擦带接触并形成水密封，料浆由布料器均匀地布在滤布上。当真空室接通真空系统时，在胶带上形成真空抽滤区，滤液穿过滤布经胶带上的横沟槽汇总并由小孔进入真空室，固体颗粒被截留在滤布上形成滤饼，进入真空室的液体经汽水分离器排出，随着橡胶带的移动已形成滤饼依次进入滤饼洗涤区和洗干区，最后滤布与胶带分开，在卸料轴处将滤饼卸出，卸出滤饼的滤布经清洗获得再生，在经过一组支撑轴和纠偏装置后重新进入过滤区，开始进入新一过虑区。均质泵转速：2900r/min、吸料量：0-1000kg/s、流量范围：0-20m3/h、功率：15kw、尺寸：700*400*450mm。均质泵是高效、快速、均匀地将一个相或多个相(液体、固体、气体)进入到另一互不相溶的连续相(通常液体)的过程的设备的设备。本设计选用卫生级分体式胶体磨均质泵，它的加工批量为100L，对于本设计可以足够了。螺杆泵流量：20t/h、功率：7.5kw、尺寸：600*320*300mm。根据生产流程只需一台，而螺杆泵可代替转子泵，增加一台备用，所以本设计一共需要三台螺杆泵。工作原理是当电动机带动泵轴转动时，螺杆一方面绕本身的轴线旋转，另一方面它又沿衬套内表面滚动，于是形成泵的密封腔室。螺杆每转一周，密封腔内的液体向前推进一个螺距，随着螺杆的连续转动，液体螺旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔，最后挤出泵体。螺杆泵是一种新型的输送液体的机械，具有结构简单、工作安全可靠、使用维修方便、出液连续均匀、压力稳定等优点。LPG-50离心喷雾干燥机入口温度：140-350℃、出口温度：80-90℃、水分蒸发量：50kg/h、喷雾盘直径：120mm、热源：电+蒸汽、电加热功率：63kw、尺寸：3700*3200*5100mm、干粉回收率：＞=95%。喷雾干燥是液体工艺成形和干燥工业中广泛应用的工艺。适用于从溶液、乳液、悬浮液和糊状液体原料中生成粉状、颗粒状固体产品。因此，当成品的颗粒大小分布、残留水份含量、堆积密度和颗粒形状符合准确的标准时，喷雾干燥是一道十分理想的工艺。旋风分离器此设备为空气净化成套设备。除尘率为：99%、出口含尘浓度：30g/nm3、处理风量：1000-50000m3/h、尺寸：500*1500*5500mm。隧道式微波杀菌机此设备尺寸为13280*1500*2200mm，功率为100kw。处理量为300kg/h。一台可以实现生产。微波杀菌是微波加热技术功能的延伸，表现为微波与生物体及其组成的基本单元-细胞之间相互作用后，生物体的细胞生理活动变化和反应。微波杀菌原理分析：微波对生物体作用的结果，生物体作为极性介质吸收微波能量后产生两种效应：热效应和非热效应（也称生物效应）。这两种效应都会影响生物体的生理活动变化和反应。微波对生物体的热效应是生物体吸收微波能量在体内转化为热能（热量），使自身温度升高，出现组成生物体的蛋白质产生热变性而凝固的现象。利用微波烘干设备对螺旋藻粉进行低温烘干杀菌处理，其原理是：螺旋藻粉中的水分子不同程度地吸收微波能量，在交流电场中，因电场时间的变化，使分子发生振动，致使分子间互相摩擦而生热，从而达到干燥灭菌的目的。大立式螺杆包装机（KL—420FS包装机）包装速度为60袋/min，袋长为200mm*300mm,外形尺寸1185*935*1245mm。其有杀菌、干燥、堆码、打包、灌装、计量、封口、填充、集装、打码、喷码、贴标、打印功能。所以一机多用，用于螺旋藻粉的分装和铝袋封口，打印日期等。一台的包装速度对于本设计的生产已经足够。4.2主要设备一览表表4.2螺旋藻粉制备主要设备一览表序号设备位号设备名称材料台数（台）占地面积（m2）/台高度（mm）1P0101隔膜泵不锈钢20.245502F0101真空带式过滤机不锈钢21.626003P0201均质泵不锈钢10.284504P0301螺杆泵不锈钢30.1923005T0101LPG-50离心喷雾干燥塔不锈钢111.8451006F0201旋风分离器不锈钢10.7555007X0101隧道式微波杀菌机不锈钢119.9222008X0201大立式螺杆包装机不锈钢11.0231245车间布置设计5.1工厂平面布置总述5.1工厂设计原则1)符合区域经济发展规划及管理的有关规定;2)设计的技术经济指标以达到或超过国内同类型工厂生产实际平均先进水平为宜;3)按照指向原理，结合最佳的生产工艺，根据原料、市场、能源、技术等生产要素的相对区位来综合分析确定;4)要考虑交通运输和通讯设施等条件;5)必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性相符合的原则，并留有适当的发展余地;6)在三废治理和环境保护方面必须符合国家有关规定;7)便于利用现有的生活福利设施、卫生医疗设施和业网点等设施。5.2工厂总平面布置5.2.1工厂平面设计本工厂选用轻钢结构的厂房，轻钢建筑材料重量轻、建设周期短，相对建筑成本比较低，同时，轻钢结构厂房想多跨度大，对设备在厂房中的布置影响小，框架结构对于不同功能分隔和以后的变更都非常方便，此时，本设计也将采用轻钢结构厂房进行设计。本工厂设计为一条线完成生产，有考虑到其过程生产中不同工艺阶段需要不同的洁净程度，可满足生产、会客、人员休息等要求。总面积为8400m2，大门为东西各一个，保证原料和成品的进出不冲突，主要建筑包括行政楼、辅料库、机修车间、变电站、锅炉房、给水站、污水处理站、员工食堂、员工生活健身馆、员工宿舍、中心研究楼、生产车间、质量检验楼、成品库等。本设计的主要任务为培养固定二氧化碳的细胞工厂，所以本设计在工厂外，有一个10万m2的螺旋藻培养基地，在设计工厂时，一起设计在图中。螺旋藻就养殖在建好的水泥跑道池中，水泥跑道池的尺寸为10m*3m*0.4m，其中螺旋藻液的高度为0.25~0.3m。总养殖池共1666个。养殖螺旋藻需要的化学物品，需按当时池中澡液高度和天气来决定。5.2.2产车间平面布置详述总车间包括卫生间、物料间、更衣室、每工段工作室、手消室、成品室、储备室等。以下对产房布置进行仔细介绍（方向:上北下南，左西右东）：车间的西边有两个门，西北门是人走的门，西南的门是物料的门。从西北门进去是一个走廊长为20m、宽2m,从南到北依次是男厕、女厕，其长宽相同，长6m、宽为3m。然后是会议室，长为6m、宽为4m。接着是办公室，长宽相同都为6m。从北边进入是一个缓冲间，长宽都是4m，进入换鞋间，长为10m，宽为4m。向南出发，进入手消间，长为8m、宽为2m。从西边进入男更间，东边进入女更间，其长宽相同，分别为6m、4m。再次进入手消室，长宽和上面的一样，进入三更间，男更在西，女更在东，面积和上面的更衣间相同。更好衣服后进入走廊，宽2m。向北走16m有一条向东的走廊从这里向东，分别是二更洗衣房，长6m、宽6m。三更洗衣房，长6m、宽6m。制水车间长6m、宽6m。机修车间，长6m、宽6m。走廊尽头是空调机房，长8m、宽8m。从冷库的后方有一个进入生产区的门，生产区总面积为448m2。螺旋藻在这里过滤干燥，及分装、封袋，打包。分装区长8m、宽4m。包装区，长8m、宽8m。生产车间过去是质量检测车间。长20m宽8m。质量检测过去为成品库，长30m宽8m。成品库有一个方便装货的大门与外界相通。从西南门进入是一个作为储存螺旋藻的冷库，其长为10m、宽为8m，温度保持在4℃。物料靠管道进行运输，所以此房间中的螺旋藻靠隔膜泵输送。5.3车间面积一览表表5.3车间面积布置一览表序号长/m宽/m面积/m21女厕所63182男厕所63183会议室64244西通道102205办公室64366换鞋间104247手消间82168男更衣间64249女更衣间642410洗衣房663611原料冷库1088012制水间663613机修房663614空调机房886415分装区843216包装室886417质量检测室20816018成品室288224车间总面积1800m25.4洁净区布置因有最终产物为粉末，厂房设置耐火等级为三级，保证温度18~26°C，相对湿度45%~65%；洁净区设紫外灯，并设置火灾报警系统和应急照明设施。在空气洁净程度不同的区域之间保持5-35Pa的压差，并安装测压装置，严格按照这一要求对生产车间进行设计规划和布置。该产品的生产洁净级较高，此最终灭菌工艺产品的生产操作为C级背景下的局部A级，非最终灭菌产品的生产操作为B级背景下的A级。分装和封袋在A级区进行。公用系统消耗6.1水1.设备用水及清洗用水均质泵：20m3/h×8h=160m3为保证产品，设备需进行清洗，总设备清洗用水：3m32.生活用水车间正常生活及洁净区工作人员每天用水总量约为2.3m3锅炉房用水运输途中有2%损耗一天需要用水：400m3总用水车间用水：（400+160+3+2.3）m3/天×250天=141325m36.2电表6.2设备耗能一览表序号设备名称使用时间/h功率（kW）耗电（度）1隔膜泵8×20.375.922真空带式过滤机82.5203均质泵8151204螺杆泵87.5605LPG-50离心喷雾干燥塔8635046旋风分离器85.5447隧道式微波杀菌机81008008大立式螺杆包装机8324总计用电（天）1577.92度6.3汽表6.3设备用汽一览表序号设备名称使用时间/h汽（m3/h）总计（m3）1LPG-50离心喷雾干燥机850.00400总计用汽（天）400m3劳动人员7.1人员车间配置车间设值班主任1人，轮流负责当班任务的相关事宜；车间配置2名监管人员，时刻查看产品生产进行情况；全车间设技术人员6人，负责指挥生产；冷库2人，负责保证原料的进出；质检2人；机修2人；装箱2人；清洁3人；成品室3人；总计：23人7.2各单元定员表7.2各单元定员序号单元名称生产人员（人/班）1养殖螺旋藻302生产车间63冷库间24包装间25质检室26包装室27成品室38机修29中心研究610消防卫生811管理部门312其他413共计70经济概算分析8.1投资成本计算1.物料费用表8.1-1养殖螺旋藻与车间物料费用一览表序号物料名称纯度（%）年消耗量（g）价格共计/元1NaHCO399.0621.660元/kg37.32KH2PO499.014.4315元/kg0.33NaNO399.092.545元/kg4.24K2SO499.518.518元/kg0.45NaCl98.03710元/kg0.46MgSO499.07.415元/kg0.27CaCl299.01.486元/kg0.18FeSO499.00.378元/个0.19EDTA-2Na99.0109.5225元/kg2.7510复合包装卷膜100502500个30元/kg45.225×10411箱子10083750个0.4元/个3.35×10412共计485795.75元2.设备费用表8.1-2螺旋藻粉生产车间设备费用一览表序号设备名称价格（万元）台数共计（万元）1隔膜泵1.5232真空带式过滤机3.813.83均质泵1114螺杆泵4.814.85LPG-50离心喷雾干燥塔7.917.96旋风分离器2127隧道式微波杀菌机891857大立式螺杆包装机4148其他小型设备5.315.3共计116.8设备使用年限为10年，使用期间的设备维修费用为11.6万元。3.动力费用表8.1-3螺旋藻粉车间动力费用一览表序号动力类型年消耗量价格共计（元）1水141325m31.10元/m3155457.52电394480度1.025元/度4043423汽100000m30.250元/m304共计964141.54.人力费用人力费用包括人员车间配置的工作人员及个单元定员的费用，其中车间值班主任及监管人员的工资相同。表8.1-4工厂人力费用一览表序号岗位人员数量/人工资（元/月）共计（万元/年）1养殖螺旋藻3010,0003602生产车间611,00079.23冷库间28,00019.24包装间28,00019.25质检室29,00021.66包装室28,00019.27成品室38,00028.88机修29,00021.69中心研究612,00086.410消防卫生87,00067.211管理部门310,0003612其他47,00033.6总计707928.2经济效益分析本工厂生产螺旋藻粉规格为1kg，参照市面价格，以同市面的售价120元/袋的价格进行销售，其中每箱10袋装，总共装5万箱；。年销售500吨螺旋藻粉的总销售收入：销售单价×销售数量=120元/袋×10×5万箱=6000万元。生产过程的总投资成本：48.579575+116.8+11.6+96.5+86.4+792=1151.9万元，产品的销售收入为6000万元。利润=年销售收入-总投资成本=6000-1176.88=4828.1万元。利润率=（年销售收入-年销售成本）/成本=利润/成本=（4848.1万元/1151.9万元）=420.8%经济安全率（η）=利润/（利润+成本）=4848.1万元/（4848.1万元+1151.9万元）=80.8%结论本细胞工厂年产螺旋藻粉500吨，固定二氧化碳14,8678,0050mg。既实现了对固定二氧化碳细胞工厂的设计主旨，也完成了生产目标，实现了一定的生产效益。参考