【正文】 平補(bǔ)齊，力求合理、經(jīng)濟(jì)，并充分考慮全廠擴(kuò)大生產(chǎn) [4]。綜合看來， 無論是從地理位置、交通運(yùn)輸、原材料和燃料供應(yīng)，還是從當(dāng)?shù)卣?、投資環(huán)境來看，都是十分理想的 。生產(chǎn)性工業(yè)項目目前土地出讓價格為每畝 萬元左右，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)項目投資規(guī)模、投資強(qiáng)度、建設(shè)期限、科技含量、稅收貢獻(xiàn)等再給予不同程度的優(yōu)惠扶持。從區(qū)位上看，形成了海、陸、空三通的立體格局。同時，在中國社會科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所、中國經(jīng)營報社主辦的中國城市競爭力論壇，臨沂市榮獲 “20xx跨國公司眼中最有投資潛力的城市 ”。目前國內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)纖維素酶的公司只有天津諾維信公司、北京索萊寶科技有限公司、上海戴迪實業(yè)發(fā)展有限公司等少數(shù)幾家。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和石油價格的爆漲，國內(nèi)外纖維素酶的需求市場前景十分樂觀。纖維素酶是畜牧業(yè)的一種新型飼料添加劑。利用纖維素酶可將纖維素質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖，再利用微生物將糖轉(zhuǎn)化為乙醇。纖維素酶的用途極其廣泛，近年來被廣泛應(yīng)用于 酒精 、飼料、食品等行業(yè) [1]。 Technical economy analysis 2 1 緒論 . 項目提出的依據(jù) 纖維素酶是降解纖維素生成葡萄糖的一組酶的總稱。對本方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的估算，初步估算：固定資產(chǎn) 3000 萬元的項目投資，項目建成后，年產(chǎn)固體和液體纖維素酶 5000 噸，年利潤 16920 萬元，投資回收期為 3年。 1 年產(chǎn) 5000 噸工業(yè)用纖維素酶制劑廠設(shè)計 摘要 本設(shè)計主要是對年產(chǎn) 5000 噸工業(yè)用纖維素酶制劑廠進(jìn)行了設(shè)計 。 關(guān)鍵詞 ： 工業(yè)用纖維素酶；工廠設(shè)計 ；物料衡算；技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 The Plant Design of a 1000t/a Production Capacity of Industrial Used Cellulase Major: Biological Engineering Author: Liu hao Instructor: Gao Jian Abstract This study was aimed to design an industrial used cellulase production plant with a 1000ton 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 anization were studied and designed for the industrial used cellulase 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 million RMB, after the pletion of the project, the plant may yearly produce solid cellulase 500t, liquid cellulase 500t, the annual profit was million RMB, and the return time of investment was 3 years. Key Words: Industrial used cellulase。它不是單種酶，而是起協(xié)同作用的多組酶系。 纖維素是目前地球上唯一產(chǎn)量巨大而未得到充分利用的可再生資源，廣泛而大量存在于自然界。用此方法生產(chǎn)的燃料乙醇可部分取代汽油。利用纖維素酶能將飼料中一部分難于消化的纖維素轉(zhuǎn)化為糖和菌體蛋白，改善動物飼料利用性，能使畜禽最大限度的利用飼料，提高飼料利用價值，減少畜禽消化道疾病發(fā)生，同時可減少飼料用量，降低養(yǎng)殖成本 [3]。 纖維素酶生產(chǎn)行業(yè)是一個新興行業(yè)， 21 世紀(jì)將是它的生命全盛期 。因此，利用液體深層發(fā)酵法生產(chǎn)的纖維素酶將會有廣泛的市場前景。臨沂經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)是 20xx 年 6 月份，經(jīng)山東省人民政府批準(zhǔn)建立的省級經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，位于臨沂市城區(qū)東南部，是 臨沂市的現(xiàn)代化工業(yè)新城區(qū)。該工業(yè)園在交通、原料、資源方面都具有非常大的優(yōu)勢 。 對于酶制劑廠廠址的選擇，其基本要求是原料、燃料供應(yīng)充分，產(chǎn)品流通迅速，交通便利。 項目建成后一方面可以吸納當(dāng)?shù)厥Ｓ鄤趧恿Γ黾赢?dāng)?shù)鼐用袷杖?； 另一方面，該項目還可以解決當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物秸稈浪費的問題，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）廠區(qū)主要建筑物： 原料庫、成品庫、辦公樓、科研樓（兼菌種保藏中心）、餐廳（兼工人活動中心）、車庫、工人公寓、廣場、傳達(dá)室、展廳、鍋爐房、機(jī)修 車間 、 生產(chǎn)車間、成品車間、粉碎配料車間 空氣壓縮站、水處理中心、污水處理池等。 （ 3）綠化情況：廠區(qū)綠化以普通綠化與重點綠化相結(jié)合，沿廠區(qū)主入口的主要道路進(jìn)行重點綠化，種植有觀賞價值的喬、灌木與草皮結(jié)合，并且綠化部分遍植草皮，并適當(dāng)點綴冬青灌木，綠地率達(dá)到 50%以上，以創(chuàng)造出一個美麗、怡人的廠區(qū)環(huán)境。7H2O、泡敵、 CaCl2 （ 3）種子培養(yǎng)基及種子罐培養(yǎng) 玉米秸稈粉 (20 目篩 ) 1%、酵母膏 %、木質(zhì)纖維 1%、蛋白胨 %、 MgSO4 （二）發(fā)酵過程 （ 1）發(fā)酵培養(yǎng)基的配制 ① 發(fā)酵培養(yǎng)基的組成 [5] 玉米秸稈粉 %、麥麩 5%、酵母膏 %、蛋白胨 %、 MgSO4一般是將玉米秸稈粉碎至 20 目以下后與麥麩等其他輔料混合。里氏木霉的最適氮源為硫酸銨和谷氨酸鈉，硫酸銨價格較便宜，因此選用硫酸銨，用 %濃度效果較佳。預(yù)先在拌料罐中添加所需質(zhì)量的各種成分，然后加入培養(yǎng)基中所有用水量的 60%左右，使最終兩個發(fā)酵罐中的裝料量為 m3。實罐滅菌過程共分為三個階段： ① 升溫階段 采用直接將活蒸汽通入發(fā)酵罐中的方式把培養(yǎng)基由室溫加熱到滅菌溫度。 ③ 冷卻階段 完成保溫時間后，關(guān)一路排汽，再關(guān)一路進(jìn)汽（次序不能顛倒），最后排汽與進(jìn)汽全部關(guān)閉。在實際的發(fā)酵過程中，隨著微生物的代謝活動，發(fā)酵 液的 pH 值在不斷變化，要根據(jù)其變化嚴(yán)格控制 pH 值 [1]。 ⑤ 泡沫控制 發(fā)酵中往往產(chǎn)生較多的泡沫，其存在阻礙 CO2 排出，影響溶解氧量。當(dāng)發(fā)酵液的 pH 上 升 至 5 左右，鏡檢觀察到菌絲自溶、斷裂， 80%以上的菌絲染色著色淺或染不上色時 ，可以放罐 [6]。同時準(zhǔn)備使用板框過濾機(jī)對發(fā)酵液進(jìn)行過濾，以 除 去菌體和未發(fā)酵的培養(yǎng)基原料。經(jīng)過濾后濾液中的纖維素酶的收率為95%。然后向收集的清 9 液中加入 和度的硫酸銨，再靜置 1小時后過濾棄去清液，得到纖維素酶的粗品。乙醇的最適濃度為 70%。 （ 5）纖維素酶的純化 單寧是纖維素酶的天然抑制劑，用單寧結(jié)合活化的瓊脂糖做成親和層析柱，用蒸餾水平衡，再將上一步得到的酶液過柱，使單寧專一性結(jié)合纖維素酶，蒸餾水平衡后，用 ～，就可得到純化的液態(tài)纖維素酶 [1]。在纖維素酶的生產(chǎn)中一般采用真空蒸發(fā)器，在 50℃ 進(jìn)行真空濃縮，除去約 2/3 的水分。s，裝于有環(huán)氧樹脂涂覆的容量為 200kg的鐵桶中以及容量為 25g 的手提桶中。成品庫要求低溫干燥通風(fēng)，庫內(nèi)溫度在 0~25℃ 范圍內(nèi)，保質(zhì)期為半年 。 I． CMC 酶活的測定 5%CMC 溶液（ 、 ， ） ， 適當(dāng)稀釋 10 后的酶液 ， 40℃ 恒溫水浴 60min，用 3,5二硝基水楊酸法測定還原糖； II． FPA 酶活的測定 取適當(dāng)稀釋后的酶液 ， 再加入 磷酸緩沖液（ ）和 濾紙條 1張，其余同 CMC 測定。發(fā)酵罐的裝料 系數(shù)為 70%，發(fā)酵產(chǎn)率為 %，提取率為 70%，種子罐的裝料系數(shù)為 75%， 發(fā)酵液密度 約為 1020 kg/m3。（ 1﹣ 10%） = 年用量 : M1 =82 = （ 2）麥麩 碳源中玉米秸稈與麥麩的比例為 4:1 時纖維素酶的產(chǎn)量最高。其用量為 1%。7H2O 的用量為： m6 = % = 年用量 ： M6 =82 = （ 7） KH2 PO4 KH2 PO4 的用量為 %，一個發(fā)酵周期中 KH2PO4 的用量為： m7 = % = 12 年用量 ： M7 = 82 = （ 8） CaCl2一個發(fā)酵周期中的使用 量為 m9 =802370%%﹢ 4375%% = m3 年用量 ： M9 = 82 = m3 （ 1）硫酸銨 在整個生產(chǎn)工藝中硫酸銨有兩種用途：一種是作為氮源；另一用途是在纖維素酶的沉淀粗提中作為沉淀劑。在提取過程中，發(fā)酵液經(jīng)過過濾后會有部分體積損失，且過濾后的濾液經(jīng)過真空濃縮。 則提取過程中 (NH4) 2 SO4的用量為： m11 = 114﹢ 90%262 = 72093kg = 年用量 ： M11 = 82 = (NH4) 2 SO4 的總用量為 1641﹢ = （ 2）乙醇 乙醇作為飼料添加用酶的沉淀劑， 一個發(fā) 酵周期中共有 40 個發(fā)酵罐用于該酶的生產(chǎn)。7H 2O % KH2 PO4 % 461t CaCl2330247。1020247。80247。 = ， P = , C = 3 mm, [б] = 130MPa, Di = 2300 解之得： S = mm 取整 封頭按標(biāo)準(zhǔn)橢圓計算 [7] hi = ha = 封頭壁厚： S = PD/(2[б] 248。2 = 3 m3 16 ② 一級種子罐 一級種子罐體積 = 二級種子罐體積 裝料系數(shù) 接種量 247。本次設(shè)計中將吸風(fēng)塔的高度定為 11 m，空氣在吸風(fēng)塔內(nèi)的截面流速設(shè)計為 6m/s。6247。 = ② 前置預(yù)過濾器 [8] 選擇高效前置過濾器，其外形像一只大型的集裝箱。60247。247。 20℃ 的空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)的壓縮，其出口壓強(qiáng)表壓為 ： T2= T1（ P2/ P1） K1/K = (273+20) [(+)/] = 293 = = ℃ 17 其中： P1 = MPa， K = 。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： (104+25)/2 = ℃ 水的定型溫度：（ 20+28)/2 = 24℃ 計算過程 [15]為： 查得空氣在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)： ? = kg/m3 。 ? = 103 Pa℃ )。h(T2﹣ T1) = 200247。103247。(28﹣ 20) = P = (t2﹣ t1)247。△ tm′= = ℃ 18 III．選 k 值，估計傳熱面積 由資料，可取 k = 100 w/( m2） = m2 IV．初選換熱器型號 由于兩流體溫差大于 50℃ ，可選用浮頭式換熱器 FB500。 = n ???d?(L－ ) ?N = 124（ 6﹣ ） 3 = m2 采用此換熱面積的換熱器，則要求過程的總傳熱系數(shù)為： k。△ tm） = 105 247。一般絲網(wǎng)除濾器的設(shè)計流速取 1~3m/s。247。根據(jù)發(fā)酵車間的空氣用量，可選用 YUDZ4 型號的總過濾器 ?12003035mm，配濾芯 DMF，總過濾器內(nèi)有 DMF 濾芯 ?3501000， 4 個 [8]。 ⑧ 蒸汽過濾器 19 根據(jù)已選 JPF20 型空氣膜過濾器，查閱 JLSF 蒸汽過濾器的規(guī)格型號，可選 JLSF080蒸汽過濾器， ?114530mm一臺，配置濾芯 JLSF， ?22260，共 7 個 [8]。則由 V = (D/2) 2H = 38m3 可得： D = ； H = m （ 7）板框過濾機(jī) 發(fā)酵結(jié)束后需過濾的發(fā)酵液的體積 VF 為 m3，含固量 i約為 25%。VP) = 247。A = (1﹣ ) 247。共用 4h將發(fā)酵液過濾完畢。則由 V = (D/2) 2H = 23m3 可得： D = m ； H = m （ 9）真空蒸發(fā)器： 生產(chǎn)工藝中要求在低于 60℃ 的條件下將濾液中 2/3 的水分蒸發(fā)掉。12（ 1－ 247。則由 V = (D/2) 2H = 可得： D = m。此時處理液的含固量 i = 各單元操作 中酶的提取率 247。 則需要的板框過濾機(jī)的臺數(shù)為： N = VF?i/(k? VP) = 247。1247。則真空蒸發(fā)器生的蒸發(fā)能力要求為： W = F(1－ ) = 4247。則真空蒸發(fā)的處理量為： 4－