【正文】 5設(shè)備總數(shù)臺(tái)129新增臺(tái)89原有臺(tái)406原料消耗萬元菌種、基質(zhì)頓年消耗二氧化碳頓607燃料及動(dòng)力消耗自來水M360/時(shí)年消耗電力KVA/月蒸汽頓/月3508總產(chǎn)值及勞動(dòng)生產(chǎn)率工業(yè)總產(chǎn)值萬元8500全員勞動(dòng)生產(chǎn)率元/人1209009投資費(fèi)用新增投資萬元6500利用固定資產(chǎn)凈值萬元200010總成本萬元460011銷售收入萬元850012新增利稅萬元正常利稅萬元1800正常稅金萬元83913財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)內(nèi)部收益率%投資回收期年投資利稅率%貸款償還期年市場(chǎng)預(yù)測(cè)和生產(chǎn)規(guī)模的確定 市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)天然蝦青素不僅具有醫(yī)療和營(yíng)養(yǎng)作用，而且因其無毒、無害、安全性好，所以在食品、飲料、醫(yī)藥、化妝品中需求量不斷增加，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上十分暢銷。國(guó)際市場(chǎng)對(duì)天然的或是合成的蝦青素及其制品需求量很大，在美國(guó)高純度的蝦青素價(jià)格可以達(dá)到3500美元/公斤，且仍在攀升；在其他地區(qū)像韓國(guó)、日本等蝦青素的需求量也在逐年上升，所以蝦青素的市場(chǎng)前景非常不錯(cuò)；再加上近年來，人們的自我保健、防衰老意識(shí)的不斷增強(qiáng)，蝦青素及其制品在國(guó)際市場(chǎng)缺口越來越大，隨著天然蝦青素的興起，世界各國(guó)對(duì)化學(xué)合成蝦青素的管理也越來越嚴(yán)，如美國(guó)食品與藥物管理局(FDA)已禁止化學(xué)合成的蝦青素進(jìn)入保健食品市場(chǎng)．目前，蝦青素的生產(chǎn)一般傾向于開發(fā)天然蝦青素的生物來源，并由此進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。目前有能力商業(yè)化養(yǎng)殖雨生紅球藻生產(chǎn)天然蝦青素的只有5個(gè)國(guó)家的7家公司（日本FUJI化學(xué)集團(tuán)控制瑞典、夏威夷兩家工廠、YAMAHA集團(tuán)、Biogenic公司、美國(guó)Cyanotech公司、中國(guó)荊州市天然蝦青素有限公司、印度Bioprex公司、以色列Algatech公司），其余一些國(guó)家和企業(yè)大都處于研發(fā)階段，所以，這是一個(gè)很好的機(jī)遇。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們更加重視保護(hù)自己的健康，由于蝦青素及其制品在抗衰老、抗氧化、增強(qiáng)免疫力、抑制腫瘤等方面的醫(yī)療保健功效備受國(guó)人的喜愛和重視，尤其是用高科技手段加工生產(chǎn)的產(chǎn)品的需求呈快速上升的勢(shì)頭。蝦青素及其高科技產(chǎn)品國(guó)內(nèi)外的兩個(gè)需求量合起來是幾十億美元的大市場(chǎng)，這個(gè)市場(chǎng)帶動(dòng)了我國(guó)蝦青素資源的綜合開發(fā)利用，本項(xiàng)目正是為抓住這一機(jī)遇，開發(fā)我國(guó)乃至國(guó)際上最先進(jìn)的利用紅發(fā)夫酵母發(fā)酵制得蝦青素的工藝流程及方法，這一開發(fā)項(xiàng)目的實(shí)施將改變我國(guó)單純出口原料或低品位、低附加值產(chǎn)品的局面、填補(bǔ)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)高品質(zhì)蝦青素的空白，取代進(jìn)口、出口國(guó)外，占領(lǐng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。 產(chǎn)品方案和生產(chǎn)規(guī)模1）產(chǎn)品規(guī)格：目前尚無統(tǒng)一的蝦青素產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，主要根據(jù)市場(chǎng)需要和客戶的要求制定相應(yīng)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，目前蝦青素的發(fā)酵產(chǎn)量已經(jīng)增加至100mg/L。2）產(chǎn)品的分子結(jié)構(gòu)圖發(fā)酵法生產(chǎn)蝦青素生產(chǎn)試驗(yàn)裝置；年產(chǎn)高純度蝦青素10噸。本項(xiàng)目產(chǎn)品方案與生產(chǎn)規(guī)模確定主要依據(jù)：1） 發(fā)酵法的工藝技術(shù)、裝置、設(shè)備的模擬放大條件。2） 產(chǎn)品的市場(chǎng)逐步進(jìn)入。3） 原料的供應(yīng)、儲(chǔ)存及產(chǎn)品的儲(chǔ)存條件。4） 現(xiàn)有建設(shè)開發(fā)條件。5） 總投資額度及預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益。物料、資源外協(xié)條件的供應(yīng)和保證 物料資源供應(yīng) 主要原料本項(xiàng)目生產(chǎn)蝦青素原料大部分來自中國(guó)為自產(chǎn)藥用植物，目前森弗已建有紅豆杉基地、虎杖基地、苦參基地、葛根基地、青蒿基地等自主原料基地，可保證每年供應(yīng)充足的優(yōu)質(zhì)原料，確保原料質(zhì)量和數(shù)量穩(wěn)定，同時(shí)為一批種植農(nóng)戶創(chuàng)造了財(cái)富。目前, 國(guó)內(nèi)外主要利用紅發(fā)夫酵母生產(chǎn)蝦青素。 燃料、動(dòng)力年耗量本項(xiàng)目所需燃料、動(dòng)力年耗量不大，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，結(jié)合現(xiàn)有可利用條件進(jìn)行配套平衡設(shè)計(jì)，建設(shè)以滿足需要。生產(chǎn)每公斤蝦青素所消耗材料及水、電、氣和制冷等，消耗系數(shù)如下表所示：名稱單位消耗定額備注培養(yǎng)基87kg/kg球形硅膠Φ48mm低溫水10m 179。正常運(yùn)行消耗量工藝水500kg/h正常運(yùn)行消耗量冷卻水10m 179。/h正常運(yùn)行消耗量蒸汽400kg/h正常運(yùn)行消耗量制冷5℃100kcal/h正常運(yùn)行消耗量電100kw/h正常運(yùn)行消耗量 外協(xié)條件本項(xiàng)目工藝技術(shù)上依托某工程大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院，雙方簽有合作協(xié)議，對(duì)生產(chǎn)工藝技術(shù)裝備等問題由該院專家就地解決，相關(guān)的后續(xù)產(chǎn)品的開發(fā)延伸，將按需與其進(jìn)行合作，生產(chǎn)設(shè)備機(jī)電儀表的修理等除依托自身技術(shù)力量外，不足部分依托周邊良好的協(xié)作條件可以解決。廠址選擇本項(xiàng)目計(jì)劃利用新征土地進(jìn)行設(shè)計(jì)布置，選擇這一廠址方案具有以下有利條件。 區(qū)位優(yōu)越該廠地址位于某經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)，基礎(chǔ)設(shè)施完備，交通便捷，與某朱家橋外貿(mào)碼頭、某機(jī)場(chǎng)、鐵路、公路客貨運(yùn)站建設(shè)中的某長(zhǎng)江大橋南橋頭堡、原料及產(chǎn)品運(yùn)輸方便。 自然條件適宜某屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤(rùn)、雨量充沛、陽(yáng)光充足，無霜期達(dá)240天，年平均氣溫16℃左右，，太陽(yáng)輻射量117kcal/㎝178。廠址及其周邊區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定，建設(shè)地質(zhì)條件較好，地勢(shì)相對(duì)平坦，平均海拔高度8米左右，地基承壓力每平方米15噸以上，且土層較厚、肥沃、排水良好，通透性強(qiáng)，自然肥力較高，適合原材料的速生半產(chǎn)。 基礎(chǔ)條件較好利用新征土地，進(jìn)行設(shè)計(jì)布置節(jié)約了總投資，再有就是國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)城市公用設(shè)施道路通訊等十分完備，有利于項(xiàng)目建設(shè)。 政策優(yōu)惠本項(xiàng)目省、市政府及各主管部門大力扶持，可享受高新技術(shù)發(fā)展產(chǎn)業(yè)化、國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)等多項(xiàng)優(yōu)惠政策。工藝技術(shù)與設(shè)備的選擇設(shè)計(jì) 工藝技術(shù)來源本項(xiàng)目工藝技術(shù)及裝置設(shè)備的選擇設(shè)計(jì)，由某工程大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院提供，并負(fù)責(zé)解決工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn)中的工藝技術(shù)問題，雙方于2010年12月正式簽訂合作協(xié)議。 工藝技術(shù)簡(jiǎn)述主要利用紅發(fā)夫酵母等微生物通過發(fā)酵的方法代謝產(chǎn)生蝦青素，并利用后續(xù)的產(chǎn)物分離提純等方法得到產(chǎn)品；另外也可以通過超臨界萃取、化學(xué)合成、代謝合成等方法得到產(chǎn)品。 天然提取法天然的蝦青素常存在于某些動(dòng)物、藻類及微生物體內(nèi),特別是蝦、蟹、魚和鳥類的羽毛。其生產(chǎn)可分為從動(dòng)物及其副產(chǎn)品中提取, 從藻類中提取和采用酵母培養(yǎng)生產(chǎn)。從水產(chǎn)品廢棄物中提取蝦青素: 由于水產(chǎn)品廢棄物中蝦青素含量低, 提取費(fèi)用高, 而且由于資源限制, 這種方法不適合作為蝦青素的大規(guī)模來源。但由于目前還沒有找到更好的方法, 國(guó)外仍然使用這種方法提取蝦青素。近年來, 挪威等國(guó)采用青貯技術(shù)處理水產(chǎn)廢棄物,使回收率提高了10%,且純度大大提高。實(shí)踐證明,在青貯過程中加入無機(jī)酸或有機(jī)酸,會(huì)破壞蝦青素與蛋白質(zhì)或骨骼部分的結(jié)合,從而增加蝦青素的釋放量。從水產(chǎn)加工廢棄物中提取蝦青素的主要生產(chǎn)工藝如下: 首先, 在生產(chǎn)蝦青素時(shí), 將貯存于雙層聚乙烯袋中、在70℃保存的廢棄物粉碎成膏狀物, 再按質(zhì)量比1:1加入大豆油, 攪拌均勻后, 用鉛或鉑把容器圍起來避光。緩緩加熱到90℃停止,利用低溫離心技術(shù)(0℃,11000r/min,10min)收集油溶液,使之分層,則蝦青素存在于上層色素液中。然后用分液裝置分離、提純,即得蝦青素。此法生產(chǎn)條件要求苛刻, 生產(chǎn)成本高,產(chǎn)量較低,產(chǎn)品純度不高。因此,目前僅有少數(shù)國(guó)家應(yīng)用這種技術(shù)生產(chǎn)蝦青素。也有人采用二氯甲烷直接萃取法,從蝦加工廢棄的殘蝦頭、蝦殼中提取天然蝦青素的工藝,發(fā)現(xiàn)其回收率高。也有用超臨界CO2流體萃取技術(shù)從蝦殼中提取蝦青素的。利用藻類培養(yǎng)生產(chǎn)蝦青素：目前報(bào)道的產(chǎn)蝦青素的藻類主要有雨生紅球藻和綠球藻。雨生紅球藻是一種主要的蝦青素產(chǎn)生菌, 被認(rèn)為是一種很有蝦青素商業(yè)生產(chǎn)前景的微藻,目前國(guó)外優(yōu)良的雨生紅球藻藻體中蝦青素一般約占類胡蘿卜素總量的90%以上, 但其自養(yǎng)培養(yǎng)周期長(zhǎng), 需光照和破壁釋放蝦青素, 因此進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)比較困難。而綠球藻具有耐高溫和極端pH、較快的生長(zhǎng)速率、易在戶外培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是一種極有潛力的蝦青素大規(guī)模生產(chǎn)菌。利用酵母菌生產(chǎn)蝦青素: 目前國(guó)外對(duì)于利用紅發(fā)夫酵母生產(chǎn)蝦青素的研究較多。紅發(fā)夫酵母具有作為色素生物來源的一些必要的特征: 如不需要光照；能利用多種糖作為碳源進(jìn)行快速異養(yǎng)代謝；培養(yǎng)時(shí)間短；能夠在發(fā)酵罐中實(shí)現(xiàn)高密度培養(yǎng)等。雖然野生型紅發(fā)夫酵母的蝦青素含量還不夠高,與工業(yè)生產(chǎn)要求還有一定的差距,但由于其生長(zhǎng)速度快,發(fā)酵周期短,以及色素提取后菌體單細(xì)胞蛋白可作為餌料、飼料添加劑等優(yōu)點(diǎn)而成為目前的研究重點(diǎn)。 化學(xué)合成法由β胡蘿卜素轉(zhuǎn)變?yōu)槲r青素需加上2個(gè)酮基和2個(gè)羥基,化學(xué)合成比較困難,且產(chǎn)物大多為順式結(jié)構(gòu)（生物合成及需要的蝦青素大多數(shù)為反式結(jié)構(gòu)）。到目前為止用化學(xué)合成法來工業(yè)化生產(chǎn)蝦青素的企業(yè)只有瑞士HofflnannInRoche公司,其商品名為Carophyll pink, 全反式蝦青素含量為5%10%。因用發(fā)酵法生產(chǎn)的蝦青素含量較低, 故化學(xué)合成的蝦青素具有一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。蝦青素的合成需經(jīng)多步化學(xué)和生物催化反應(yīng)才能完成, 其中生物催化的作用是選擇確定合成過程中中間體碳原子的立體構(gòu)型或氧原子的取代位置。化學(xué)合成的主要前體物質(zhì)為( S )3乙酸基4氧代β紫蘿酮。它是由不同的微生物對(duì)( R)萜烯醇醋酸鹽的不對(duì)稱水解。后經(jīng)萃取、反流分布及重結(jié)晶等技術(shù)處理所得的產(chǎn)物, 這種前體物質(zhì)經(jīng)過反應(yīng)轉(zhuǎn)化為含15個(gè)碳原子的維悌希鹽, 最后由2個(gè)含15個(gè)碳原子的維悌希鹽與一個(gè)含10個(gè)碳原子的雙醛發(fā)生反應(yīng)生成蝦青素。 超臨界流體萃取技術(shù)該技術(shù)具有蒸餾和液體萃取結(jié)合的特點(diǎn)，使提取物分離更有效，能達(dá)到更高的分離要求且無污染，是目前世界上處于領(lǐng)先地位的最新生物活性物質(zhì)萃取技術(shù)，它是根據(jù)流體在超臨界狀態(tài)下的特性，用超臨界流體做溶劑，常溫下萃取固體或流體原料中的有效物質(zhì)成分的一種高新技術(shù)。選用二氧化碳為萃取劑則具有無臭、無味、不燃、廉價(jià)、臨界溫度低等優(yōu)良特性，特別適用于不穩(wěn)定的天然產(chǎn)物和活性物質(zhì)的分離與精制，與傳統(tǒng)的溶劑萃取分離法相比，具有提取物純度收率高，操作簡(jiǎn)便，能耗低無污染等顯著特點(diǎn)。超臨界流體萃取蝦青素是一個(gè)復(fù)雜的過程，其實(shí)質(zhì)是依據(jù)溶劑萃取的物理過程。超臨界流體的物理化學(xué)性質(zhì)，表現(xiàn)其介于液體和氣體之間，具有相當(dāng)高的溶劑密度和溶解能力，及相對(duì)低的粘度，擴(kuò)散系數(shù)，有相當(dāng)強(qiáng)的滲透到溶質(zhì)中的能力，這些性質(zhì)顯著提高了溶質(zhì)傳遞到臨界流體中去的速度，提高溶液的作用能力，流體在不同狀態(tài)時(shí)典型的物理性質(zhì)見下表。液體狀態(tài)壓力、溫度密度g/cm2擴(kuò)散系數(shù) cm2/s氣體P=1atm；T=1530℃（）103液體P=1atm；T=1530℃（）105超臨界流體P=Pc；T=TcP=4Pc；T=Tc（13）104（39）104反復(fù)試驗(yàn)證明采用無極性的二氧化碳作為溶劑，在超臨界條件下提取蝦青素，或從其他天然產(chǎn)物中提取類甾醇，生物堿和抗癌藥物的方法取代采用大量有機(jī)溶劑的萃取技術(shù)非常適宜可行。二氧化碳性質(zhì)見下表。物質(zhì)名稱臨界溫度（0F）臨界壓力(mpa)臨界密度（g/cm179。）二氧化碳由于超臨界二氧化碳流體萃取的產(chǎn)物顆粒較均勻，非常細(xì)（1015um），不會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶過程中的產(chǎn)物損失，而且整個(gè)裝置采用半連續(xù)自控操作，溶劑順序通過萃取劑，萃取不完全的物料總是始終處于首先與新鮮萃取流體相接觸的有利位置，因而可以大幅度提高萃取效率和產(chǎn)品純度。 超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)特點(diǎn)1）類似高密度液體的溶解能力和氣體的擴(kuò)散性，有利于提高有效成分的收率。2）對(duì)溫度和壓力做很小的調(diào)整時(shí)，可以引起溶解能力的很大差異，有利于提高對(duì)溶質(zhì)萃取的選擇性，便于溶質(zhì)與流體的迅速分離。3）萃取溫度一般處于室溫條件下，有利于熱能性組合的萃取。4）沒有有機(jī)溶劑，產(chǎn)品純天然。5）萃取工藝過程簡(jiǎn)便，易于操作無污染環(huán)境。 超臨界二氧化碳流體萃取工業(yè)化試驗(yàn)工藝技術(shù)的難點(diǎn)1）對(duì)所選物系制定優(yōu)化試驗(yàn)方案，進(jìn)行超臨界萃取傳質(zhì)的研究，提出最佳萃取劑質(zhì)量流率，夾帶助劑的加入量級(jí)其他工藝參數(shù)。2）測(cè)定傳質(zhì)系數(shù)和流體流動(dòng)性質(zhì)及物質(zhì)有關(guān)物性數(shù)據(jù)。3）根據(jù)超臨界萃取傳質(zhì)和流動(dòng)性質(zhì)關(guān)系式，關(guān)聯(lián)出萃取器的模擬放大數(shù)學(xué)模型，編寫工程模擬放大計(jì)算機(jī)程序，提出具體放大倍數(shù)和設(shè)備放大尺寸。4）提出萃取器模擬放大全套技術(shù)文件。上述工藝技術(shù)難點(diǎn)均有某工程大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院在研究實(shí)驗(yàn)中予以解決，并完成模擬工業(yè)化試驗(yàn)的生產(chǎn)工藝技術(shù)方案和試驗(yàn)裝置設(shè)備的技術(shù)設(shè)計(jì)。 生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)基本要求利用發(fā)酵法生產(chǎn)蝦青素，其工藝過程較復(fù)雜且對(duì)過程的監(jiān)測(cè)與控制十分必要，所以其生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)必須滿足以下要求：1） 嚴(yán)格按原料來源分批保管和予以處理，根據(jù)市場(chǎng)需求和工藝要求控制培養(yǎng)基與菌種的比例和生長(zhǎng)環(huán)境。2） 根據(jù)提取天然物質(zhì)的種類，確定分段變化或穩(wěn)定操作條件。3） 以有效和節(jié)能為基本點(diǎn)確定壓力、溫度、PH、溶解氧、溶劑與進(jìn)料比、溶率流率，采用助劑的種類，加入量等發(fā)酵提取條件。4） 發(fā)酵操作形式，根據(jù)投資和自控的可能性確定間歇或連續(xù)操作。5） 根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)確定分離提取產(chǎn)物的壓力、溫度、時(shí)間等參數(shù)。6） 分離器操作方法，間歇或連續(xù)，單級(jí)或多級(jí)是根據(jù)原料種類和類型而定的。7） 節(jié)約操作費(fèi)用，采用超臨界循環(huán)處理系統(tǒng)（包括脫氣、過濾、測(cè)試、脫水、均一化混合）。 工藝流程及生產(chǎn)工藝優(yōu)化首先將按一定營(yíng)養(yǎng)比例配置好的培養(yǎng)基經(jīng)滅菌等操作后加入到發(fā)酵罐中，其次通過種子罐進(jìn)行接種，接下來就是發(fā)酵過程，在此過程中要不斷地對(duì)罐內(nèi)的發(fā)酵液及菌種進(jìn)行檢測(cè)和控制，保證菌體一直處于一個(gè)良好的生長(zhǎng)狀態(tài)，將更有利于發(fā)酵產(chǎn)物的不斷積累；待發(fā)酵結(jié)束之后，通過過濾、洗滌、活性炭吸附、陰陽(yáng)離子交換、蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶、干燥和包裝等過程，即可得到相應(yīng)的產(chǎn)品或