【正文】 35 表 原輔料成本分析表 項目 名稱 單價 /（ 元 /t） 消耗量 /t 小計 /元 原料 玉米秸稈 500 2585 麥麩 1000 1293 酵母膏 1500 18 木質(zhì)纖維 素 2800 672 蛋白胨 2500 180 MgSO4鍋爐采用麻石水膜除塵器，除塵率可達 92%，完全滿足城市建廠對環(huán)保的要求。廢水的主要是提取酶之后的發(fā)酵液以及設(shè)備清洗用水等 ， 特點是有機物質(zhì)和懸浮物質(zhì)含量高，并且由于在提取中經(jīng)硫酸銨處理后富含大量硫酸銨。 6 企業(yè)組織和勞動定員 工廠的組織應(yīng)按照現(xiàn)代企業(yè)制度的要求，符合精簡、效能的原則，設(shè)置管理和生產(chǎn)的有關(guān)部門，實行科學(xué)管理，使產(chǎn)品在市場上具有質(zhì)量、價格、技術(shù)、工藝上的競爭優(yōu)勢。 冷卻水采用自來水，用于發(fā)酵罐冷卻的水先用來預(yù)熱待殺菌的物料 ,最后在蓄水池中經(jīng)自然冷卻后循環(huán)利用。 5 公共工程和輔助工程 清洗用水采用自來水。清潔應(yīng)該用洗滌或揩拭的方法。 （ 3）沖洗時不要用噴射水把酶沖洗下來，以免形成氣溶膠 [10]。其他提取精制過程中所用的設(shè)備要定期清洗，防止滋生能分解目的酶的雜菌。 輔料庫及成品庫的衛(wèi)生：本廠的輔料庫設(shè)成常溫干燥儲藏庫，庫內(nèi)照明充分，通風(fēng)良好，庫內(nèi)有溫濕度檢測，保持恒溫恒濕。]1/2 = 105 kg 蒸汽總用量為 s = (1865+8120xx) 8082247。則運輸設(shè)備年用電量為： （ 5041+22302+30111） 300 = 555000 kW ④ 空氣壓縮機 空氣壓縮機額定功率為 900kW，則空氣壓縮機的用電量為： 90024328 = 106kW 年生產(chǎn)總用電量為： 107+107+105+106 = 107kW （ 2）照明用電： 車間內(nèi)白天采用自然采光，只有在白天光線不足或夜班時用電照明?！?）； ?為 加熱過程中散失的熱量，一般取 10%。 考慮到冷卻水可循環(huán)利用，因此可按 2%的耗用率計算，則全年冷卻水用量 G4 = 發(fā)酵時間 發(fā)酵周期數(shù) 發(fā)酵罐數(shù) 2% = 708280 2% = 96000t ⑤ 發(fā)酵罐清洗用水 每次清洗用水為 4t，發(fā)酵罐的清洗一般是在放料結(jié)束后進行，清洗用水量為： G5 = 每次清洗用水量 發(fā)酵罐數(shù) 發(fā)酵周期數(shù) = 48082 = 26240t ⑥ 過濾機清洗用水 過濾機為 16 臺，每臺每天沖刷一次，每次用水 1t，總用水量為： G6 = 每次清洗用水量 80328= 26240t ⑦ 其他用水 包括沖洗地面、管道沖刷、洗濾布及其他設(shè)備的定期清洗。(t1f﹣ t2s) = 247。則真空干燥器的生產(chǎn)能力計算為： 21 W = F/t = 247。30 = （ 12）真空蒸發(fā)器二 經(jīng)過層析后的酶液需進行進一步的濃縮以進行下一步的干燥。體積濃縮比 = 247。） 20 = = 966kg/h （ 10）沉淀 罐 和粗酶溶解槽 經(jīng)過真空蒸發(fā)濃縮的處理液分四批進行后續(xù)的提取過程，則每次處理液的體積為 ： （ － 12） 247。 （ 8）濾液儲罐 過濾完畢后獲得的濾液要儲存在儲罐中。247。 （ 6）發(fā)酵液儲罐 發(fā)酵液儲罐體積 = 兩個發(fā)酵罐中的發(fā)酵液體積 247。2） 1/2 = （ 取 ） 除濾器的填料為不銹鋼絲網(wǎng)，不 銹鋼絲的直徑為 ，多層重疊，絲網(wǎng)層厚度為100mm，絲網(wǎng)型號： 140400 型 [14]。（ ） = W/( m2由計算結(jié)果確定換熱器為三殼程，因此選用 3 臺相同的換熱器串聯(lián)使用。(T2﹣ t1) = (28﹣ 20)247。60103(104﹣ 25) = 105 W 冷卻水耗量 Wc = Q/Cps 查得水在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)： ? = kg/m3 。 ④ 冷卻器 壓縮空氣由管道經(jīng)沿程冷卻輸送到空氣冷卻器，此時空氣的溫度已大大低于空氣壓縮機出口的溫度。247。) 1/2 = 空氣的實際流速 ? = V/?R2 =20xx247。一級種子罐裝料系數(shù) = 310%247。 = 由此可確定發(fā)酵罐的有效體積為 23 m3。80 = 985kg/h （ 2） 拌料槽 拌料槽的結(jié)構(gòu)由圓柱形槽身和圓錐形底 部組成，設(shè)計體積應(yīng)為： 發(fā)酵培養(yǎng)基體積 /裝料率 = 2247?？晒烙嬤^濾后的濾液體積也為 m3。作為氮源的添加量為 %，作為沉淀劑的用量為 20%的飽和度和60%的飽和度。 一個發(fā)酵周期中木質(zhì)纖維的用量為： m4 =1% = 年用量 ： M4 = 82 = （ 5）蛋白胨 蛋白胨在培養(yǎng)基中的用量為 %，一個發(fā)酵周期中蛋白胨的用量為： m5 = % = 年用量 ： M5 = 82 = （ 6） MgSO4 主要技術(shù)參數(shù)：發(fā)酵時間： 70h 生產(chǎn)周期： 4d 生產(chǎn)天數(shù)： 328d 年產(chǎn)量： 5000t 預(yù)設(shè)發(fā)酵罐個數(shù)： 80 個 發(fā)酵罐裝料系數(shù)： 70% 發(fā)酵產(chǎn)率： % 酶提取率： 70% FPA 酶活： 4626～ 4781 單位 / g （ 1）玉米秸稈 玉米秸稈需經(jīng)過粉碎后才能用于發(fā)酵。 避免在 30℃ 以上長期儲存，避免日光暴曬和雨淋。濃縮后的收率為 90%。提取酶制劑過程中容易引起酶的變性失活，所以必須在 4℃ 左右的低溫下進行操作，沉淀析出后要立即分離。 （ 3）濃縮 將板框過濾后的濾液調(diào)到 ， 在 40℃ 、 三效 真空蒸發(fā)儀將濾液濃縮至原體積的 30～ 40%[1]，此過程的酶的收率約為 95%。一般發(fā)酵的產(chǎn)酶率為 %。 ③ 通風(fēng)量 發(fā)酵早期，菌體剛剛萌發(fā)，數(shù)量較少，呼吸強度較弱，耗氧速度較低，應(yīng)控制通氣量為 1:～ ；進入對數(shù)生長期以后，菌體代謝旺盛，呼吸強度提高，細(xì)胞大量分裂，細(xì)胞濃度迅速增加，因此耗氧速度較快，應(yīng)控制通氣量為 1:1；產(chǎn)酶時期，細(xì)胞分裂完全，細(xì)胞濃度最大，形成大量的酶蛋白，也消耗大量的氧氣，應(yīng)控制通氣量為 1:1[1]。此過程中通入的蒸汽冷凝形成的水可直接補充配制培養(yǎng)基時未加足的水。 III. 細(xì)胞通透性 增加細(xì) 胞通透性對提高纖維素酶活性有一定的作用。7H2O %、 7 KH2PO4 %、 CaCl22H2O、 Tween80、KH2 PO4 （ 3）菌種： 里氏木霉 Rut C30 原料→粉碎→過篩→高溫高壓殺菌 ↓ 保藏菌種→斜面種子培養(yǎng)→搖瓶→液體種子擴大培養(yǎng)→液體深層發(fā)酵→過濾→濃縮→流酸銨沉淀→（飼料添加酶為乙醇沉淀） 過濾→溶解酶泥→過單 寧瓊脂糖層析柱→濃縮→干燥造粒→固體酶制劑 ↓ 液體酶制劑 圖 1 生產(chǎn)工藝流程圖 [5] （一）菌種培養(yǎng) （ 1）菌種及菌種保存 一般 選用的 菌種為 里氏木霉 ， 發(fā)酵周期為 70h 左右，纖維素酶產(chǎn)量高且穩(wěn)定性好，產(chǎn)生的纖維素酶為胞外產(chǎn)物，容易分離純化。 按照生產(chǎn)流程布置，并盡量縮短距離，避免物料的往返運輸。而新開發(fā)的開發(fā)區(qū)為招商引資，往往會出臺一系列的優(yōu)惠政策，有利于企業(yè)的成長。經(jīng)濟開發(fā)區(qū)城市功能健全，基礎(chǔ)設(shè)施完善，交通運輸便利，自然資源豐富，靠近國內(nèi)第三大批發(fā)市場 —臨沂批發(fā)市場，具有巨大的商貿(mào)優(yōu)勢。 由于纖維素酶的廣泛應(yīng)用，估計我國市場需求 量將以每年 25％ ~35％的速度上升，預(yù)見用纖維素酶產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)生物乙醇的關(guān)鍵技術(shù)將在未來５年內(nèi)得到解決，那時我國的纖維素酶年需求量將增加到25～ 40 萬噸。這是目前生物能源研究的重點，也是纖維素酶的主要應(yīng)用方向。大多微生物產(chǎn)生的纖維素酶，最主要的有三個部分：內(nèi)切葡聚糖酶；纖維二糖水解酶； β—葡萄糖苷酶。 本設(shè)計主要在產(chǎn)品需求，地理環(huán)境，政策環(huán)境，生產(chǎn)工藝條件基本上，基于 5000 噸工業(yè)纖維素酶制備項目的要求，做的車間的平面設(shè)計。 Materials balancing。利用纖維素的關(guān)鍵是把不溶于水的纖維素分解為可發(fā)酵性糖，而纖維素酶則是此關(guān)鍵中的關(guān)鍵。美國、丹麥和日本于 20世紀(jì) 70 年代就開始了纖維素酶的生產(chǎn)，國際市場基本上為它們所壟斷，我國七五計劃才把纖維素酶的生產(chǎn)列為攻關(guān)計劃，國內(nèi)現(xiàn)已有些廠投產(chǎn)，年產(chǎn)量約 5000 多噸，國內(nèi)生產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需求。 根據(jù)國家 統(tǒng)計局城市社會經(jīng)濟調(diào)查司對全國 287個地級以上城市根據(jù) 20xx年城市基本情況統(tǒng)計年報資料，從 “區(qū)位及自然環(huán)境 ”、 “經(jīng)濟環(huán)境 ”、 “市場環(huán)境 ”、 “人力資源環(huán)境 ”、 “基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境 ”、 “社會服務(wù)環(huán)境 ”、 “綜合安全環(huán)境 ”等進行綜合測評，發(fā)布了 “20xx投資環(huán)境百佳城市 ”名單，臨沂市榜上有名。投資項 目建設(shè)用地，通過協(xié)議、招標(biāo)、拍賣、掛牌、劃撥、出讓或租賃等形式依法獲得。因此該項目切實可行 。 （ 5）廠區(qū)考慮到防火要求，各主要建筑物和易燃物附近均設(shè)有消防水龍頭和滅火器。2H2O %、 (NH4) 2 SO4 %、 Tween80 %（體積比 ），121℃ 下滅菌 30min 后使用。對于里氏木霉，當(dāng)玉米秸稈與麥麩之比為 4:1 時纖維素酶的產(chǎn)量最高[7]。 （ 2）發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌 [8] 由于發(fā)酵罐的體積較小，因此可采用實罐滅菌的方式進行滅菌。 （ 3）發(fā)酵過程中的條件控制 ① 溫度 發(fā)酵前期，培養(yǎng)溫度應(yīng)稍高些，以有利于菌體的生長，里氏木霉一般控制前期培養(yǎng)溫度為 30℃ （即最適生長溫度），大約保持 12h；進入產(chǎn)酶期后，應(yīng)適當(dāng)降低培養(yǎng)溫度，里氏木霉產(chǎn)酶期培養(yǎng)溫度一般為 28℃ ，較低的溫度有利于提高酶的穩(wěn)定性，延長細(xì)胞產(chǎn)酶時間 [9]。 ⑥ 產(chǎn)酶量的測定 發(fā)酵過程中要定時取樣測定產(chǎn)酶量，一旦發(fā)現(xiàn)到達最大酶活產(chǎn)量時要及時停止發(fā)酵。 濾液儲存于儲罐中，分四批進行后續(xù)的提取過程。因此在其生產(chǎn)過程中，應(yīng)該采用有機溶劑法進行纖維素酶的分離。經(jīng)過該過程后酶的損失率為 7%。 固體 酶制劑的包裝外要刷明標(biāo)記，包括成品名稱、生產(chǎn)廠家名稱、廠址、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期、使用方法、成品標(biāo)準(zhǔn)編號等。 里氏木霉 的發(fā)酵時間為 70h 左右，考慮到裝料、實消、放料、清洗需要一部分時間，因此確定整個發(fā)酵周期為 4d，在 330d 的工作日內(nèi)，共有 82 個生產(chǎn)周期。4 = 247。2H2O 的用量為 % ，一個發(fā)酵周期中 CaCl2 13 在用鹽析法分離纖維素酶的過程中，處理液的 (NH4) 2 SO4 初始飽和度為 0，欲達到 20%的飽和度，在 25℃ 條件下，需向 1m3 溶液中加入 114kg 的 (NH4) 2 SO4(查 63 頁表 41)。 （ 1）玉米秸稈粉碎機及 20 目振動篩分器 年用量 247。247。 = P = Di = 2300 [б] = 130 MPa C = 解之得： S = mm 取整 mm (4) 種子罐 ① 二級種子罐 二級種子罐體積 = 發(fā)酵罐體積 裝料系數(shù) 接種量 247。?） 1/2 = (20xx247。設(shè)計流速為 m/s。因此選擇日本壽力公司生產(chǎn)的 TRX 系列離心式空壓機?！?) ； k = ( m2s I．熱負(fù)荷計算 Q = Whln(76/5) = ℃ 計算 R 和 P： R = (T2﹣ T1)247。△ tm） = （ 105 247。（ S。?） 1/2 = （ 420xx247。 23 m3 發(fā)酵罐的空氣過濾系統(tǒng)設(shè)備的計算及設(shè)計如下： 根據(jù)發(fā)酵工藝，每個 23 m3 發(fā)酵罐最大空氣用量為 Vf = 231 = 23m3/min 由于 23 m3 發(fā)酵罐的工作容積在 70%左右，因此空氣的用量已經(jīng)含有安全系數(shù)。 則需要的板框過濾機的臺數(shù)為： N = VF10247。要求經(jīng)過真空蒸發(fā)濃縮后目的產(chǎn)物的濃度由 上升至 ，處理時間為 12h?？紤]到過濾前后處理液的體積較為相似，因此可將粗酶溶解 罐 和沉淀 罐 設(shè)計成相同的樣式。 = 臺 （取 1 臺） 過濾時間為： T = VF(1i)/vNA = () 247。） = = 1250kg/h （ 13）真空干燥器 對于固體酶制劑來說，要求含水率很低。1674247。則 Q = Q1﹣ Q2﹣ Q3 = 302700（ 1﹣ 25%﹣ 3%） = 218000 kJ/h 冷卻水用量 W = Q/cp(T2﹣ T1) = 218000247。(i﹣ cst2)](1+?) = [1020(90﹣ 25)]247。1000 = 106t 鍋爐總用水為 S = 105 = 106 t