【正文】 C=+=(kg K) C0— 淀粉質(zhì)比熱容，取 kJ/(kg K) C 水 — 水的比熱容，取 kJ/(kg K) 蒸汽用量 D=kg/h) 滅酶用蒸汽 量 滅酶時將液化液由 90℃加熱至 120℃，在 100℃的 i 為 419kJ/kg D 滅 (kg/h) 以上兩項合計， 平均用蒸汽量：（ +） /2=(kg/h) 每日用蒸汽量： （ kg/d） =(t/d) L苯丙氨酸發(fā)酵的水平衡計算 年水量衡算根據(jù)生產(chǎn)車間各方面的用水估算一天的用水量，再計算一年的用水量。 每個發(fā)酵罐裝液量為 ，共 2 個發(fā)酵罐，每年共有 66 個發(fā)酵周期，則用水量為 ： G1 = 2 66 =2310噸 2. 發(fā)酵罐培養(yǎng)基滅菌后的冷卻用水估算 設培養(yǎng)基的比熱容與水相同都為： (Kg K) 冷卻過程中所需的冷卻水的量計算過程如下： ? ? ? ?21培養(yǎng)基培養(yǎng)基12水水 TTCQttCW ????? 其中： T1為培養(yǎng)基開始冷卻時的溫度， 127℃； T2為培養(yǎng)基冷卻結束時的溫度， 20℃； t1為冷卻水進口溫度， 20℃； T2為對應時冷卻水出口的平均溫度，45℃。 ? ?36 4 3 85 8 0 06 3 8 mQ ????? 發(fā)酵液種子液培養(yǎng)基 則 ? ? ? ?,202176 4 3 82045水 ????W W 水 =（ t） 考慮到冷卻水可循環(huán)利用，因此可按 2%的耗用率計算，則冷卻水的總用量為 :G2= 2%= 噸 /年 3. 發(fā)酵罐冷卻用水 發(fā)酵罐放出的熱量為 Q = Q1Q2Q3 其中：發(fā)酵產(chǎn)熱 Q1 = 每罐發(fā)酵醪液量 L苯丙氨酸發(fā)酵液的發(fā)酵熱 = 6000 = 106kJ/h 代謝氣體帶走的蒸發(fā)熱量 Q2 = 30%Q1，射散 熱量 Q3 = 6%Q1 。則 Q = Q1Q2Q3 = 106KJ（ 130%6%） =105kJ/h 冷卻水用量 W = Q/cp(T2﹣ T1) = 105247。 247。 (45﹣20) = 噸 /h 其中冷卻水的進、出溫度為 20℃、 45℃。 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 G3= 發(fā)酵時間發(fā)酵周期數(shù)發(fā)酵罐數(shù) 2% = 80 75 11 2% = /年 4 .發(fā)酵罐清洗用水 每次清洗用水為 6噸，清洗用水量為： G4 = 每次清洗用水量發(fā)酵罐數(shù)發(fā)酵周期數(shù) = 62 66=792噸 /年 5. 其他用水 包括沖洗地面、管道沖刷、洗濾布及其他設備的定期清洗。按每天用水 5噸算，則總用水量為： G5 = 每天用水量 300 = 5 300 = 1500 噸 生產(chǎn)總用水量： G = G1﹢ G2﹢ G3﹢ G4﹢ G5 =2310+++792+1500=噸 /年 6. 車間布置設計 發(fā)酵工廠的車間組成 本工廠主要由 苯 丙氨酸生產(chǎn)車間， 苯 丙氨酸提取車間，成品檢驗與包裝車間，動力車間，原料庫，成品庫等組成。 車間建筑 表 4 車間建筑面積一覽表 序號 建筑物 建筑面積（ m2） 建筑面積（ m2） 1 包裝車間 2046=920 920 2 鍋爐房 820=160 160 3 成品庫 2033=660 660 4 提取成品車間 3046=1380 1380 5 發(fā)酵車間 3045=1350 1350 6 技術研發(fā)中心 15202=600 600 7 機修車間 510=50 50 8 原輔料庫 2012=240 240 9 空壓機房 208=160 160 10 配電室 820=160 160 廠內(nèi)部總平面布置的衛(wèi)生 工廠內(nèi)部，可能發(fā)生污染的車間，如廢水處理車間，都要遠離重要的生產(chǎn)車間，保證不會發(fā)生工廠內(nèi)部污染的情況。 廠房內(nèi)部衛(wèi)生 廠房建筑衛(wèi)生 廠房有現(xiàn)代廠房建筑材料，內(nèi)部干凈整潔。原料庫應該通風良好，注意管道閥門防止?jié)B漏，保持恒溫或低溫。 生產(chǎn)人員個人衛(wèi)生 生產(chǎn)車間的工作人員，要穿戴工作服，嚴禁在車間內(nèi)吸煙，吃零食，隨地吐痰或亂扔雜物廢物。 原輔料衛(wèi)生 符合有關標準規(guī)定，經(jīng)檢驗合格后才投入生產(chǎn)。 生產(chǎn)設備衛(wèi)生 所用設備要及時、定期滅菌。本廠采用蒸汽滅菌。 管道衛(wèi)生 （ 1）選擇恰當?shù)墓懿暮烷y門 由于發(fā)酵液具有一定的酸度管道和閥門容易受到腐蝕而引起滲漏，造成污染。因此在發(fā)酵罐的配管中，除了上下水外，盡可能采用無縫的鋼管，運輸腐蝕性較強的介質(zhì)時，最好使用不銹鋼。 （ 2）管道的連接 上下水的管道用螺紋連接外，其余管道以焊接和法蘭連接為主。在靠近發(fā)酵罐的管路上（移種管路、補料管路、空氣管路）運用焊接，法蘭連接取代彎頭，管接頭以減少接頭處的 滲漏染菌。管道的連接，種子罐，排氣管盡量排除死角。 （ 3）管道的布置 盡量減少管道的數(shù)量，節(jié)省投資又減少雜菌的污染。與發(fā)酵罐相連的管道無死角，保證殺菌空氣都能到達。對接種取樣補料，加消泡劑等操作管路配置單獨的滅菌系統(tǒng)，使其在發(fā)酵過程中能夠單獨滅菌。每臺發(fā)酵罐具有獨立的排氣管及下水管。 7. 環(huán)境保護與綜合利用 處理方案 本工廠的污染物主要是來自生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水和廢渣，動力設備噪音及鍋爐煙塵，排放的二氧化硫和爐渣。廢水的主要是發(fā)酵液以及設備清洗用水等。特點是有機物質(zhì)和懸浮物質(zhì)含量高。因此可作為農(nóng) 業(yè)灌溉用水，也可經(jīng)活性污泥法處理到 BOD 在 200 左右后，再經(jīng)沉淀處理后隨沖刷水排放。 為防止動力設備噪音，可在機器造型上注意進行防噪音處理，并將動力設備單獨設定在封閉的廠房內(nèi)，以減少噪音污染。 本廠使用的是燃煤鍋爐。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。爐渣及粉煤灰可作為本市建材的制磚原料，綜合利用。以氨水為脫硫劑的新式脫硫裝置，脫硫率達 85%，基本做到零污染。 采用的主要標準 所建工廠為達到國家標準，執(zhí)行相關文件如下： 《大氣污染物綜合排放標準》 GB50591996 《地面水環(huán)境標準》 GB38381996 《污水綜合排放標準》 GB89781996 《工業(yè)企業(yè)長界噪聲標準》 GB123481990 8 結論 開發(fā) L苯 丙氨酸的市場前景非常好，其經(jīng)濟效益和社會效益也非常顯著。本設計即是針對我國 苯 丙氨酸發(fā)展現(xiàn)狀，本著迎合消費者需求，求新，求變的原則，對丙氨酸的生產(chǎn)進行了更為優(yōu)化的設計，設計了年產(chǎn) 5000 噸 苯 丙氨酸的生產(chǎn)車間。我針對我國 苯 丙氨酸生產(chǎn)現(xiàn)狀，參考了專業(yè)食品工廠設計有關書籍，通過查閱相關資料，對年產(chǎn) 5000t 丙氨酸的生產(chǎn)車間進行了更加優(yōu)化的設計。并通過精細的物料衡算，選定較先進的設備，使原料的利用率得到很大的提高；車間規(guī)劃布局合理，大大提高了空間利用率；在設計過程中也注意環(huán)境保護及時有效的處理生產(chǎn)過程中的廢水，廢水處理完全達到國家標準。同時繪制出工廠總平面設計圖、工藝流程圖、車間平面布置圖等圖紙。由于時間倉促及本人經(jīng)驗不足，本設計還存在諸多不足。我會在以后的工作實踐中，進行總結修改。設計中不足之處望多多指教。 參考文獻 [1]蔡功祿主編 .發(fā)酵工廠設計概論 [M].北京：化學工業(yè)出版社， 2021,3． [2]Tosa T, Sota T, Mori studies for continous production of LAspartic acid by immobilized escherchia coli cells[J].American Society for Microbiology,1974,27． [3]Aftab A,Patrick and position for preparing Laspartic acid[J].Biochemical Engineering Journal,2021,40:399~407． [4]黃時海 ,李湘萍 ,楊勝遠等 .表面活性劑對酶法轉化生產(chǎn)丙氨酸的影響 . 廣西大學學報 (自然科學 ),1998,3:5053． [5]Wilson E. M.,Kornberg H. L. Properties of crystalline Laspartate 42 carboxy lyase from Achromobacter sp.[J].Biochemical Engineering Journal,2021,40:399~417． [6]劉振宇 .發(fā)酵工程技術與實踐 [M].上海：華東理工大學出版社 ,~60,110~122． [7]張偉國 ,錢和 .氨基酸生產(chǎn)技術及其應用 [M].北京 ,中國輕工業(yè)出版社 , 1997 ,84–85． [8]Lisbeth O,Tove . Influence of the carbon source on production of cellulases, hemicellulases and pectinases by Trichoderma ressei Rut C30[J].Enzyme and Microbial Technology,2021,23:612~619． [9]化工工藝設計手冊 [M].北京：化學工業(yè)出版社， 2021,8． [10]梁世中 .生物工程設備 [M].北京：中國輕工業(yè)出版社 ,2021,33~40． [11]姚允斌，解濤主編 .物理化學手冊 [M].上海：上?？茖W技術出版社， 1985,12． [12]朱有庭等主編 .化工設備設計手冊 [M].北京：化學工業(yè)出版社 2021,4． [13]黃少烈等主編 .化工原理 [M].北京：高等教育出版社，2021,8． [14]余國宗主編 .化 工機械工程手冊 [M].北京：化學工業(yè)出版社， 2021,12． [15]劉廣文主編 .干燥設備選型及采購指南 [M].北京：中國石化出版社， 2021,11． [16]侯文順主編 .化工設計概論 [M].北京：化學工業(yè)出版社，2021,5． 附錄 附圖 1：廠區(qū)平面布局圖 附圖 2： 工藝 流程圖 附圖 3：設備裝配和平面布局圖 致謝 本次工廠化設計的選題及 苯 丙氨酸的培養(yǎng)基優(yōu)化過程中得到 向 老師的全面指導，在他的幫助下我順利完成 苯 丙氨酸的發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化并最終完成設計。另外在實驗過程中還有許多老師和同學給了我諸多幫助，在這里請接受 的誠摯的謝意！最后感謝各位老師四年來對我的悉心教導，感謝生科院四年來對我的培養(yǎng)，謝謝！