【正文】 。感謝周巍老師在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文試驗(yàn)中給予幫助，為我提供可借鑒的優(yōu)秀的文獻(xiàn)資料及CAD繪圖指導(dǎo)。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作中周老師對(duì)我的關(guān)懷無(wú)微不至，他在我論文題目的擬定、設(shè)計(jì)和論文內(nèi)容的改進(jìn)上都投入了大量的心血，在我設(shè)計(jì)遇到瓶頸，難以繼續(xù)下去，心理壓力極大的時(shí)候，周老師給予我鼓勵(lì)與支持，幫我指出正確的方向，在周老師的精心指導(dǎo)和幫助下，我才能如期地完成我的論文。本次設(shè)計(jì)的淀粉酶發(fā)酵廠，分別以玉米粉為碳源，以豆餅粉為氮源，采用液體層通氣發(fā)酵法，提取工藝采用鹽析法，年產(chǎn)1000噸淀粉酶，日產(chǎn)4噸，每年可獲利2199萬(wàn)元，投資回收期為4年。由于α－淀粉酶的應(yīng)用可以減少污染和反應(yīng)時(shí)間，因此節(jié)約能源。淀粉酶可以從幾種細(xì)菌、真菌和酵母中分離獲得。在工業(yè)上的作用，淀粉酶的耐熱性已成為非常重要的性質(zhì)，因此，我們也應(yīng)該努力從耐熱和極端耐熱的微生物中生產(chǎn)淀粉酶?，F(xiàn)在，必須開(kāi)發(fā)具有雙重功效的，如液化作用和糖化作用的微生物菌株如淀粉分解酵母。由于淀粉是可以由淀粉酶水解的惟一天然物質(zhì)，分離有效的微生物菌株生產(chǎn)對(duì)生淀粉有效性高的淀粉酶是非常理想的。如今，在生物制藥領(lǐng)域，它也具有重要的作用。每年的收益為： 稅金 取稅率33%計(jì)算，則年納稅為： 最終純利潤(rùn)最終純利潤(rùn)為：項(xiàng)目建成后，可生產(chǎn)淀粉酶1000t/a，年利潤(rùn)為2199萬(wàn)元，投資回收期4年。表71 建設(shè)資金投入表名稱(chēng)投入資金（萬(wàn)元）土地1200（100畝）廠房建設(shè)3000機(jī)械、原材料購(gòu)買(mǎi)2500設(shè)備及運(yùn)輸安裝1000購(gòu)買(mǎi)生產(chǎn)權(quán)100人事費(fèi)用100人員安置費(fèi)用50鋪底流動(dòng)資金800環(huán)境工程150其他費(fèi)用100總計(jì)9000 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 工廠成本(1) 水費(fèi)：按4元/噸的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1年水費(fèi)為：(2) 電費(fèi)：，則每年電費(fèi)為：(3) 蒸汽費(fèi)用：，則蒸汽費(fèi)用為：(4) 原料費(fèi)用：如表72表72 原料費(fèi)用表原料名稱(chēng)每日用量/kg每年用量/kg單價(jià)/元總計(jì)/萬(wàn)元玉米粉104106780豆餅粉1041061450Na2HPO441111080CaCl29788013NH4Cl614205硫酸銨468810694總計(jì)：2422(5) 工人工資工人每月工資1500元，管理層及技術(shù)人員每月2500或3000元，其他人員為1000元。需要特別注意的是，新 項(xiàng)目投產(chǎn)時(shí)，嚴(yán)禁 選用落后或淘汰的工藝技術(shù)和設(shè)備。使用后的蒸汽再并入蒸汽母管繼續(xù)使用，從而節(jié)約大量電能。發(fā)酵行業(yè)大部分產(chǎn)品用壓縮空氣量較大，空壓機(jī)耗電成為發(fā)酵企業(yè)能耗大戶。(2) 主要設(shè)備的節(jié)能。針對(duì)國(guó)家節(jié)能減排政策應(yīng)采取以下措施：(1) 主要工藝技術(shù)的節(jié)能。同時(shí)，溫室氣體排放引起全球氣候變暖，備受?chē)?guó)際社會(huì)廣泛關(guān)注。不加快調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式，資源支撐不住，環(huán)境容納不下，社會(huì)承受不起，經(jīng)濟(jì)發(fā)展難以為繼。 節(jié)能減排我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，各項(xiàng)建設(shè)取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環(huán)境被破壞的代價(jià)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境被破壞的矛盾日趨尖銳，群眾對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題反應(yīng)強(qiáng)烈。(3) 采用動(dòng)力消振裝置，使系統(tǒng)的振動(dòng)控制在適合的范圍內(nèi)。 噪聲的處理噪聲的處理應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：(1) 振源進(jìn)行控制，如提高機(jī)器精度或進(jìn)行最佳負(fù)荷設(shè)計(jì)等。 廢水的處理結(jié)合本項(xiàng)目污水性質(zhì)和特點(diǎn)及污水排放要求，本項(xiàng)目生產(chǎn)污水通過(guò)生物法工藝設(shè)備處理后排放。用特制的過(guò)濾除濕裝置過(guò)濾排除的空氣，使之與新鮮無(wú)菌空氣混合再進(jìn)入發(fā)酵罐使用，以節(jié)省用于通風(fēng)的電耗。壓縮空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾除菌后通入發(fā)酵罐中。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，環(huán)境中和治理必然會(huì)取得更大成果。我國(guó)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)工作十分重視，經(jīng)全國(guó)人大常委會(huì)通過(guò)并辦法實(shí)行的有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律有12個(gè)，另外還制定和頒發(fā)了如《環(huán)境噪聲污染防治條例》等行政法規(guī)。 6 環(huán)境保護(hù)與安全生產(chǎn) 污染源發(fā)酵工廠在生產(chǎn)過(guò)程中，要排放大量的廢氣、廢水和廢渣，簡(jiǎn)稱(chēng)三廢。應(yīng)當(dāng)設(shè)有與車(chē)間相連接的更衣室。 應(yīng)當(dāng)在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)設(shè)足夠數(shù)量的洗手、消毒、干手設(shè)備或用品，水龍頭應(yīng)當(dāng)為非手動(dòng)開(kāi)關(guān)。墻角、地角、頂角應(yīng)當(dāng)具有弧度（曲率半徑應(yīng)不小于3cm）。 車(chē)間布置及結(jié)構(gòu)車(chē)間面積與生產(chǎn)相適應(yīng)，布局合理，排水暢通；車(chē)間地面用防滑、堅(jiān)固、不透水、耐腐蝕的材料修建，且平坦、無(wú)積水、并保持清潔；車(chē)間出口及與外界相連的排水、通風(fēng)處裝有防鼠、防蠅、防蟲(chóng)設(shè)施。(4) 地坪：生產(chǎn)車(chē)間設(shè)有明溝排水，將生產(chǎn)車(chē)間的廢水和腐蝕性介質(zhì)排除。(2) 排汽：對(duì)產(chǎn)生水蒸氣的設(shè)備需進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)，可在設(shè)備附近或設(shè)備上部的屋頂開(kāi)孔，用軸流風(fēng)機(jī)在屋頂上直接進(jìn)行排汽。(7) 要對(duì)生產(chǎn)輔助用房或空間留有充分的面積。(5) 應(yīng)注意車(chē)間的采光、通風(fēng)、采暖、降溫等設(shè)施。人流通道、物流通道、包裝材料通道要流暢，盡量避免交叉、往復(fù)、污染。(3) 生產(chǎn)車(chē)間與其它車(chē)間的各工序要相互配合，保證各物料運(yùn)輸通暢，避免重復(fù)往返。(2) 在進(jìn)行生產(chǎn)車(chē)間設(shè)備布置時(shí)，要考慮進(jìn)行多品種生產(chǎn)的可能，以便靈活調(diào)動(dòng)設(shè)備，并留有相當(dāng)?shù)挠嗟?，以便更換設(shè)備。(3) 生活行政部分，其中包括車(chē)間辦公室、會(huì)議室、更衣室、休息室、浴室以及點(diǎn)廁所等。(1) 生產(chǎn)部分，其中包括原料工段、生產(chǎn)工段、成品工段、回收工段等。 自來(lái)水管的選擇[16]，則 ==53mm故選自來(lái)水總管徑為DN60的不銹鋼管。 清水泵選型選用離心式清水機(jī)，型號(hào)為JL2036G，其流量為20 m3/h，揚(yáng)程為36m，配用電機(jī)型號(hào)為Y132S12，4臺(tái)。泵的揚(yáng)程需要留有適當(dāng)余量，～。(2) 發(fā)酵罐分過(guò)濾器① 分過(guò)濾器濾層直徑計(jì)算：② 分過(guò)濾器直徑：③ 分過(guò)濾器的壁厚：設(shè)計(jì)壓力P=取S=6mm。③分過(guò)濾器的強(qiáng)度計(jì)算取，則分過(guò)濾器厚度S為：取S=4mm。分過(guò)濾器花板鉆8孔，開(kāi)孔率為40%左右[15]。通過(guò)絲網(wǎng)介質(zhì)的最大空氣流速為：式中：—最大空氣流速 —液滴的比重，kg/m3 —空氣的比重，kg/m3 K—系數(shù)，一般絲網(wǎng)分離器的設(shè)計(jì)流速ω約為最大流速的70%，即絲網(wǎng)分離器的直徑為：式中：D—絲網(wǎng)分離器的直徑，m V—?dú)怏w流量，m3/s通過(guò)絲網(wǎng)過(guò)濾器的壓力降為：式中：—空氣流過(guò)絲網(wǎng)過(guò)濾器的壓降，Pa —摩擦系數(shù)， —絲網(wǎng)高度，m —絲網(wǎng)的空隙率，～ —絲網(wǎng)的直徑 空氣分過(guò)濾器的選型為了提高除菌效果，減少倒罐損失，在總過(guò)濾后面都加裝用超細(xì)玻璃纖維濾紙的分過(guò)濾器。選擇型號(hào)為XLT/。分離空氣中的油水，可選用旋風(fēng)分離器，空氣一般以15～25m/s的流速以切線方向進(jìn)入旋風(fēng)分離器，排氣口氣流速度為4～8m/s[4]。取H=2D貯氣罐總體積D=，則H=2D=。貯罐的作用使壓力穩(wěn)定外，還可以使部分液滴在罐內(nèi)沉降。該機(jī)排氣量40m3/min，考慮設(shè)備效率95%，則實(shí)際排氣量應(yīng)為：則所需空氣壓縮機(jī)的臺(tái)數(shù)為：取空氣壓縮機(jī)3臺(tái)能滿足生產(chǎn)。設(shè)有6臺(tái)設(shè)備同時(shí)需要通風(fēng)。板框壓濾機(jī)的臺(tái)數(shù)[6]：式中：—發(fā)酵液體積，m3 E—濕濾渣體積與發(fā)酵液體積之比 K—濾箱的填充系數(shù)，取K= —板框壓濾機(jī)的濾箱體積，m3故所需壓濾機(jī)數(shù)為：取板框壓濾機(jī)數(shù)n=5。生產(chǎn)過(guò)程中需要的硅藻土過(guò)濾機(jī)臺(tái)數(shù)為：取硅藻土過(guò)濾機(jī)3臺(tái)。 種子罐尺寸的計(jì)算所需種子罐的容程為：所以選擇公稱(chēng)容積為5m3的通風(fēng)攪拌橢圓蓋發(fā)酵罐。該攪拌器的各部尺寸與罐徑D有一定比例關(guān)系[12]：攪拌器葉徑 取葉寬弧長(zhǎng)底距盤(pán)徑葉弦長(zhǎng)葉距彎葉板厚取兩板攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速N2可根據(jù)50m3罐，轉(zhuǎn)速N1=110r/min[10]，以等為基準(zhǔn)放大求得： 種子罐的設(shè)計(jì) 種子罐發(fā)酵液量接種量按5%計(jì)，每日所需的種子液量為： 種子罐個(gè)數(shù)的確定種子罐與發(fā)酵罐對(duì)應(yīng)上料，所以需種子罐3個(gè)。平均溫度差為：30℃ → 30℃10℃ → 20℃20 10℃℃℃對(duì)公稱(chēng)容量100m3的發(fā)酵罐，每罐實(shí)際裝液量為：則換熱面積為 攪拌器的設(shè)計(jì)機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的攪拌渦輪有三種型式，可根據(jù)發(fā)酵特點(diǎn)、基質(zhì)及菌體特性選用。hh)[14]。 發(fā)酵罐冷卻面積的確定為了保證發(fā)酵在最旺盛、微生物消耗基質(zhì)量最多以及環(huán)境氣溫最高時(shí)也能冷卻下來(lái)，必須按發(fā)酵生成熱量高峰、一年中最熱的半個(gè)月的氣溫下，冷卻水可能達(dá)到最高溫度的惡劣條件下，設(shè)計(jì)冷卻面積。實(shí)際產(chǎn)量驗(yàn)算：富裕量 能滿足產(chǎn)量要求。故這項(xiàng)無(wú)菌空氣的用量為： 高峰期無(wú)菌空氣的消耗量高峰期的無(wú)菌空氣消耗量： 發(fā)酵車(chē)間年用氣量發(fā)酵車(chē)間年用氣量： 用電量計(jì)算 通風(fēng)發(fā)酵罐耗電量通過(guò)前述計(jì)算，每天運(yùn)轉(zhuǎn)的罐有3個(gè)發(fā)酵罐，3個(gè)種子罐，發(fā)酵罐的電機(jī)功率為132KW，則發(fā)酵罐每天耗電量為： 過(guò)濾機(jī)所耗電量淀粉酶生產(chǎn)過(guò)程中要過(guò)濾，需要用到過(guò)濾機(jī)，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中需要硅藻土過(guò)濾機(jī)3臺(tái)，其功率為5KW，5臺(tái)板框壓濾機(jī)，其功率為4KW，每天工作5小時(shí)。 清洗車(chē)間用水量每日需要清洗車(chē)間地面用水量約為10t/d 無(wú)菌空氣消耗量計(jì)算 發(fā)酵過(guò)程無(wú)菌空氣的消耗量(1) 發(fā)酵過(guò)程中0～12h的通氣量為1:，即1m3培養(yǎng)液，所以剛開(kāi)始的12h通氣量為：(2) 12h后的通氣量為1:（～），通氣量為：(3) 每日的通氣量為： 種子培養(yǎng)等其他無(wú)菌空氣耗量二級(jí)種子培養(yǎng)是在種子罐中進(jìn)行的，可根據(jù)接種量、通氣速率、培養(yǎng)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算?！?（2）二次冷卻的用水量 空氣在進(jìn)入絲網(wǎng)分離器前需冷卻到20℃，冷卻水進(jìn)口溫度為10℃，出口溫度為20℃。 洗滌濾餅的用水量使用硅藻土過(guò)濾機(jī)過(guò)濾后的濾餅，每日需要洗滌的濾餅量為11746kg，在此過(guò)程中所消耗的水量為 無(wú)菌空氣制備過(guò)程用水量(1) 一次冷卻的用水量 從空壓機(jī)出來(lái)的空氣為120℃，需要將空氣進(jìn)行第一次冷卻到35℃，然后進(jìn)行油水分離。所以制備發(fā)酵培養(yǎng)基所需的水量：(2) 料液的冷卻用水量 滅菌后料液的冷卻水用量，前已計(jì)算出每日冷卻滅菌后料液的冷卻水用量是 318t/d。最后根據(jù)上述計(jì)算就可列出