【文章內(nèi)容簡介】 產(chǎn)品原料。除了選育高產(chǎn)菌種以外,如何通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝降低發(fā)酵成本也是目前蝦青素生產(chǎn)的研究熱點之一,主要有以下三個方面的內(nèi)容: 培養(yǎng)基組分和培養(yǎng)條件的優(yōu)化對于紅法夫酵母發(fā)酵,培養(yǎng)基的組成、溫度、pH、溶氧等是關(guān)鍵因素。Johnson等人研究了紅法夫酵母發(fā)酵的基本條件:最適生長和色素形成的溫度是2022℃,蝦青素的積累主要在平衡期,溶氧對于蝦青素的積累非常重要,當(dāng)溶氧低于30mmol/()時,蝦青素的含量急劇下降,而主要積累β胡蘿卜素和單烯酮類Meyer 等人研究了紅法夫酵母突變株在間歇和恒化培養(yǎng)中培養(yǎng)條件對蝦青素合成的影響。結(jié)果表明pH和溫度對蝦青素含量只有很小的影響,但對比生長速率和細胞產(chǎn)率影響較大。Yamane等人研究發(fā)現(xiàn)低碳氮摩爾比( C：N)有利于紅葡萄糖法夫酵母的生長,高C：N有利于蝦青素合成。但是由于紅法夫酵母具有Crabtree效應(yīng),在高質(zhì)量濃度下(45g/L),其細胞產(chǎn)量和蝦青素產(chǎn)量均下降。根據(jù)這一特點,他們采用兩步流加發(fā)酵。在初始低C：N 下開始發(fā)酵,第一步流加葡萄糖,促進紅法夫酵母細胞量的增加；第二步再流加乙醇,促進蝦青素的合成。120h發(fā)酵結(jié)束后,細胞干重達到30g/L,。Ramirez 等人通過因子試驗從pH、溫度、接種量、碳源濃度和氮源濃度五個因素中,篩選出溫度和碳源濃度對紅法夫酵母中蝦青素的合成影響最顯著。隨后通過最陡爬坡法和響應(yīng)面分析,確定了蝦青素產(chǎn)量最高的培養(yǎng)條件。在該條件下,較優(yōu)化前提高了92%。 廉價培養(yǎng)基的篩選為了降低發(fā)酵成本，很多研究都探索用廉價的碳源來替代葡萄糖。Parajo等報道了紅法夫酵母在纖維素的酶水解物上的生長情況。 h 1 ,蝦青素含量達7201080 mg/kg。Harrd采用10%糖蜜作為發(fā)酵底物,蝦青素的質(zhì)量體積比用葡萄糖提高3倍。其它可利用的廉價碳源還有棗椰汁、玉米粉碎的副產(chǎn)品等。紅法夫酵母可以利用有機氮源和無機氮源,且總的說來有機氮源要優(yōu)于無機氮源。但有機氮源價格高, 且性質(zhì)不穩(wěn)定,因此很多研究者嘗試采用混合氮源發(fā)酵。Fang等對紅發(fā)夫酵母突變株NCHUFS301的研究表明:酵母膏是最佳氮源,而使用酵母膏:牛肉膏:硝酸鉀= 1:1:1(質(zhì)量比)的混合氮源,雖然蝦青素產(chǎn)量有所降低,但是原料價格便宜很多。 前體物的添加Calo等人在培養(yǎng)基中添加1g/L的甲羥戊酸,結(jié)果順式蝦青素和總類胡蘿卜素產(chǎn)量提高300%以上。FloresCotera的研究發(fā)現(xiàn)。10 2mol/L以上的檸檬酸可以顯著提高蝦青素的產(chǎn)量和含量。這可能與檸檬酸可作為脂肪酸和類胡蘿卜素合成的碳源有關(guān)。 技術(shù)費用的列支本項目技術(shù)開發(fā)費用共380萬元，計劃在總投資額內(nèi)列支。 生產(chǎn)工藝車間及輔助車間工段設(shè)置根據(jù)紅發(fā)夫酵母發(fā)酵生產(chǎn)工藝要求本項目擬設(shè)置以下主要車間、工序、工段。1） 生產(chǎn)工藝車間：設(shè)原輔材料預(yù)處理，儲存生產(chǎn)準備，發(fā)酵，工藝處理，提煉精制等工序。2） 生產(chǎn)動力機電修理車間：設(shè)真空、空壓、供配電、供水、制冷、鍋爐、機電修理、污水處理、儀表修理等工段。3） 試驗檢驗中心設(shè)：理化室、工藝試驗室等。 設(shè)備裝置的選擇與設(shè)計本項目生產(chǎn)工藝設(shè)備裝置的選擇與設(shè)計原則是在既滿足試驗裝置生產(chǎn)工藝技術(shù)要求，保證設(shè)備的先進性、安全性、經(jīng)濟性、適用性，又要立足國內(nèi)，盡可能利用現(xiàn)有設(shè)備的前提下擬定的。工程設(shè)計方案 總圖、倉儲及運輸本項目計劃在新征土地上進行設(shè)計建設(shè)，以充分利用現(xiàn)有廠房、公用設(shè)施、節(jié)約投資。新征地塊經(jīng)城建規(guī)劃批準用作生化廠發(fā)展建設(shè)用地，征用手續(xù)已辦。1）總圖布置的原則：①滿足工藝流程和建筑物相關(guān)規(guī)范要求；②充分利用原有設(shè)施、裝備以節(jié)約投資；③總平面布置力求緊湊，減少建筑用地，縮短管道及運輸線路，人物流分道，保證綠化用地；④整個布置建設(shè)要與高科技產(chǎn)業(yè)要求相應(yīng)。2）布置方案①全廠分為后勤管理，生產(chǎn)兩個管理區(qū)，廠區(qū)主干道寬10米，南北走向，分道寬5米，路旁綠化寬46米。②主要生產(chǎn)工藝車間，輔助生產(chǎn)車間，動力車間，機電，儀表修理倉儲等安排在生產(chǎn)區(qū)，生產(chǎn)管理、檢測研究試驗中心，生活設(shè)施安排在后勤管理區(qū)。 倉儲及運輸1）倉儲為滿足項目生產(chǎn)，對原料預(yù)分、預(yù)處理的需要擬再增建400㎡新倉儲，作為主要原料預(yù)分、處理儲存用。2）運輸本項目建設(shè)在某經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)，㎞處穿過，距某鐵路、公交客貨站，朱家橋外貿(mào)碼頭，㎞，交通十分便利。公司現(xiàn)有客貨車5輛，總運力50頓。本項目建成達產(chǎn)后需總運力1000012500噸左右，大部分為市內(nèi)短途運輸，除依靠自備車運輸外，部分大宗燃料、原料的運輸可有鐵路、公路、水路承擔(dān)，能夠保證。 土建本項目建設(shè)地地質(zhì)條件較好，地勢平坦，地質(zhì)穩(wěn)定，海拔高度8m左右，地基耐壓力在15t/㎡。本項目擬建設(shè)廠房建筑為一般工業(yè)廠房和辦公科研用房，大部分層高和房間負荷均不大，無特殊要求，完全可以適應(yīng)要求。1）發(fā)酵車間廠房，建筑面積1200㎡，局部二至三層鋼筋框架結(jié)構(gòu)（或輕鋼結(jié)構(gòu)），層高4m，局部層高13m，層間負荷按工藝要求設(shè)計。2）原料預(yù)分、預(yù)處理，儲存庫400㎡磚混結(jié)構(gòu)，輕鋼層面12m跨，局部兩層，層間負荷按需設(shè)計。3）辦公科研檢測實驗用房1000㎡，局部四層磚混結(jié)構(gòu)，層間負荷200250㎏/㎡。4）道路2000㎡，580m。5）制冷、動力站、機電修理廠房400㎡，單層磚混結(jié)構(gòu)，跨度10m，層高4m，供配改造60㎡，其他建筑120㎡。6）建筑設(shè)施砼設(shè)備基礎(chǔ)砼30㎡，150m179。貯水池一座。序號工程名稱結(jié)構(gòu)形式工程量單位工程量費用（萬元）單價合價場地平整工程1場地平整㎡40㎡臨時道路㎡200㎡小計2建筑工程發(fā)酵車間廠房砼框架㎡1200㎡90原檢預(yù)分處理庫砼混㎡400㎡46辦公科研樓砼混㎡1000㎡70機修動力房砼混㎡400㎡28其他砼混㎡120㎡小計3改建供配電砼混㎡60㎡小計4室外工程道路厚25cm砼面㎡200100元/㎡20建筑設(shè)施水池鋼筋砼150m 179。117水池砼磚103m 179。1基礎(chǔ)砼m 179。30圍墻砼混m340下水砼管m400小計53合計303土建、設(shè)備、公用設(shè)施安裝材料匯總表序號材料名稱數(shù)量鋼材（噸）水泥（噸）木材（m3）其他材料（噸、m3）備注項目1土建工程110450702設(shè)備安裝普20/不銹鋼52010塑料1噸3公用設(shè)施安裝101064其他5535合計145/648589 供電 電源及新增電量1）電源項目用電計劃新增500KVA電力變壓器一臺，配套建成相應(yīng)的高、低壓配電設(shè)施，總供電容量500KVA，高壓進線接城市電網(wǎng)長江路線開發(fā)區(qū)變電站。2）新增電量項目生產(chǎn)新增電量440KW；其中，生產(chǎn)動力、照明電量400KW；后勤生活用電40KW。用電設(shè)備裝機總?cè)萘?80KW，生產(chǎn)最大用電量360KW。 供電方式1）廠內(nèi)高低主干線路由配電站架空送至各用電點，個別特殊用電點設(shè)計敷設(shè)鎧裝電纜。2）為確保用電質(zhì)量在廠配電站內(nèi)設(shè)功率因數(shù)自動控制器加電容補償裝置式。設(shè)車間控制分柜。各車間內(nèi)按需設(shè)低壓配電柜或配電箱，并設(shè)分表計量，較大設(shè)備用電根據(jù)規(guī)范要求由廠配電站專線直供，車間內(nèi)設(shè)電控裝置就近操作。3）車間內(nèi)動力用電大部分采用地溝敷設(shè)全塑鎧裝電纜加護套保護接至各用電設(shè)備，弱電用線按需進行屏蔽或?qū)＞€處理。廠房建筑物及高大室外設(shè)備裝置均按規(guī)范要求進行防雷接地設(shè)計，設(shè)備機架，外殼及金屬構(gòu)筑物均按規(guī)范做好接零保護。 給排水 供水1）水源廠區(qū)設(shè)有DN100供水干管，水源接至城市自來水管網(wǎng)，經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)DN400支干管，最大供水量60噸/時，水質(zhì)符合城市生活用水標準。2）用水量本項目生產(chǎn)最大用水量140噸/時，主要用水為熱交換水，其中制冷、空壓、生產(chǎn)熱交換用水120噸/時，生產(chǎn)工藝用水510噸/時，生活用水3噸/時，原料預(yù)處理用水510噸/時，其他用水5噸/時，循環(huán)水補充525噸/時。3）供水方案⑴設(shè)計建設(shè)150噸/時，制冷、生產(chǎn)熱交換用水的循環(huán)回收供水系統(tǒng)，150m179。半埋式鋼筋砼循環(huán)水儲水池一座，配套200噸/時循環(huán)水降溫處理設(shè)備及相應(yīng)的封閉循環(huán)輸送管路，水泵系統(tǒng)以解決主要用水水源和節(jié)約用水，熱交換水損耗部分由新鮮自來水予以補充。⑵設(shè)計建設(shè)2噸/時離子交換水處理系統(tǒng)兩條，配套10噸純水儲罐2臺及相應(yīng)的泵送管路系統(tǒng)，以保證原料發(fā)酵精制特殊用水的需要。⑶消防用水采用與生產(chǎn)用水合一的管道系統(tǒng)，室內(nèi)外分別按5升/秒，10升/秒設(shè)計，全廠按需設(shè)室內(nèi)外消防栓。⑷自來水供水用鍍鋅鋼管由廠DN100主干管上接至各用水點，并裝表計量。 排水新廠區(qū)排水系統(tǒng)完善，廠內(nèi)設(shè)有DN400砼排水干管，并接入城市排水系統(tǒng)。本項目因設(shè)計有生產(chǎn)熱交換水回收、降溫、循環(huán)使用系統(tǒng)使絕大部分熱交換水，原料洗滌用水得以回收利用，僅有少部分生產(chǎn)工藝污水和生活污水及地表雨水排入排水管，水量最大約2030噸/時，按需要對排水系統(tǒng)進行規(guī)劃設(shè)計 熱力真空、空壓與采暖通風(fēng) 供熱、制冷1）熱負荷（）（）。，新廠配套設(shè)施齊全，可以滿足項目所需僅按需配置管線至各用汽點。2）制冷負荷⑴工藝用冷凍水（515℃）100m179。/時，回水溫差6℃。⑵制冷（二氧化碳冷凝，原料儲存，5℃以下）10萬大卡/時最大計算冷負荷20萬大卡/時。3）本項目和設(shè)計建設(shè)20萬大卡/時制冷站一座，設(shè)計選用螺桿式ZSKF型10萬大卡冷水機組兩臺，配套建設(shè)相應(yīng)的管線。 真空、空壓1）真空用于生產(chǎn)工藝中物料的負壓抽提，過濾和研究試驗的物料轉(zhuǎn)移，水處理再生液的輸送，最大計算耗量（5104mpa）200m179。250m179。/時，設(shè)計選用300m179。/時，W4真空泵一臺以滿足需要。2）壓縮空氣用于物料的壓力輸送、過濾和最大計算耗量（）179。6m179。/分，設(shè)計選用V型無油潤滑空壓機2臺，與真空泵同置動力車間廠房內(nèi)，配套相應(yīng)的真空，空壓熱交換，緩沖罐及管道系統(tǒng)。 采暖、通風(fēng)本項目生產(chǎn)車間一般工段不考慮采暖，但儀表控制室、試驗室等有特殊要求部分設(shè)計安裝空調(diào)，其余均按需配套通風(fēng)機，解決生產(chǎn)通風(fēng)問題，為防暑降溫，按需配裝電扇。 工藝過程的檢測與自動化 自動化控制的要求1）保證試驗生產(chǎn)正常進行，確保產(chǎn)品質(zhì)量，降低材料能耗消耗，改善操作條件，提高勞動生產(chǎn)率。2）滿足紅發(fā)夫酵母發(fā)酵制取蝦青素工藝需要。3）對生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位、PH值等參數(shù)能分別進行連續(xù)或不連續(xù)的現(xiàn)實、檢測、連鎖報警控制。4）與發(fā)酵提取工藝的國際先進水平相適應(yīng)，設(shè)計實施高標準同時考慮節(jié)約投資。 控制方式設(shè)計為節(jié)約投資和保證高水平，不采用計算機集中控制的方式，而設(shè)計采用安全連續(xù)系統(tǒng)，根據(jù)物料和主要工藝控制點、操作條件的不同采用，控制室集中主要參數(shù)的控制與就地顯示控制相結(jié)合的方式，為適應(yīng)本項目的高科技水平和示范意義，確保試驗成功，自動控制生產(chǎn)工藝全過程的設(shè)計實施原則是安全、先進、實用、節(jié)省投資。 機電儀表修理及其他公司本身具有一定的機電儀表維修能力，本項目新增機電儀表設(shè)備自動化水平高，設(shè)備裝置多數(shù)為特種鋼制造，維修保養(yǎng)就有較高要求，試驗生產(chǎn)設(shè)備的正常運行要求高質(zhì)量的機電儀表檢修水平，計劃以重點培養(yǎng)生產(chǎn)設(shè)備儀表維修技術(shù)人員，請專家現(xiàn)場指導(dǎo)，招聘高級專業(yè)人才，依托協(xié)作單位等方式解決，設(shè)置機電修理工段并配備相應(yīng)的設(shè)備，檢測儀表。 環(huán)境保護、勞動安全衛(wèi)生與消防 污染源及治理措施1）水污染源本項目生產(chǎn)原料單一，生產(chǎn)工藝是具有國際一流水平的清潔工藝技術(shù)，污染小，整個過程僅有少量水（無毒）和部分二氧化碳逸出排放，不造成環(huán)境問題，清洗用水經(jīng)處理進入熱交換水循環(huán)系統(tǒng)使用，外排量較小，經(jīng)處理不造成環(huán)境污染，生活污水和地表雨水、污水經(jīng)所建污水池沉淀、過濾處理后排入下水管。原料的儲存堆積易造成霉變污染，只需加強管理，分批進料嚴格操作把關(guān)，霉變可以避免，其他材料均無毒無害，不造成環(huán)境問題。2）粉塵污染源主要是2噸鍋爐，新廠2噸鍋爐除塵設(shè)施配套齊全，原裝旋風(fēng)除塵裝置除塵率90%以上，該爐正常運行時，每小時耗煤360公斤，年耗煤720噸左右，只要加強管理嚴格操作紀律，其粉塵排放完全可以達標。3）噪聲源主要來自空壓站，真空泵和制冷機，本項目設(shè)計實施時設(shè)計選用低噪聲機組，安裝噪聲隔離裝置使之達標。 環(huán)保投資為解決生產(chǎn)試驗中的粉塵、污水、噪聲污染，使之達標排放計劃在總投資中列支30萬元用于相關(guān)工藝設(shè)備的添置與改造。 本項目的三廢治理措施和環(huán)境影響的預(yù)測本項目依據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》GB30951996，《大氣污染物綜合排放標準》GB162971996，《污水綜合排放標準》GB897888，《工業(yè)企業(yè)界噪聲標準》GB1234890等規(guī)范、標準法規(guī)進行設(shè)計實施，使三廢的排放達到環(huán)境保護標準。1） 本項目投產(chǎn)后有較少廢氣和粉塵產(chǎn)生。2） 本項目投產(chǎn)后，工藝過程全封閉進行，無泄漏，有少量生活污水和冷卻水排放，經(jīng)處理對環(huán)境不構(gòu)成影響。3） 本項目投產(chǎn)后又較少廢渣產(chǎn)生。4） 本項目投產(chǎn)后所有裝備無超標噪聲源，而產(chǎn)生噪聲源的公用工程裝備均集中安排，并設(shè)計已配備防隔噪聲裝置。對已有的