【正文】 年6月完成，建設(shè)期18月，計(jì)劃2012年為試產(chǎn)年，2013年為達(dá)產(chǎn)年。2）項(xiàng)目技術(shù)水品國際領(lǐng)先，來源于長期研究試驗(yàn)且已通過國家部級鑒定，先進(jìn)可靠，技術(shù)依托合作單位實(shí)力雄厚國內(nèi)權(quán)威，產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合的合作開發(fā)方式有利于高新技術(shù)科研成果的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化、項(xiàng)目的生產(chǎn)工藝技術(shù)、設(shè)備裝置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)M放大、先進(jìn)可靠，配套設(shè)施完善，可以滿足本項(xiàng)目工業(yè)化試驗(yàn)的需要。本項(xiàng)目緊扣國家產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)政策，省、市政府大力扶持外部環(huán)境基礎(chǔ)，及開發(fā)條件良好。 問題與建議1）項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)方案和工藝技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮利用公司現(xiàn)有固定資產(chǎn)以節(jié)約投資。3）菌種和基質(zhì)的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量，應(yīng)對其進(jìn)行跟蹤、檢測控制、確保工業(yè)化試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)和正常生產(chǎn)的需要。國際市場對天然的或是合成的蝦青素及其制品需求量很大，在美國高純度的蝦青素價格可以達(dá)到3500美元/公斤，且仍在攀升；在其他地區(qū)像韓國、日本等蝦青素的需求量也在逐年上升，所以蝦青素的市場前景非常不錯；再加上近年來，人們的自我保健、防衰老意識的不斷增強(qiáng)，蝦青素及其制品在國際市場缺口越來越大，隨著天然蝦青素的興起，世界各國對化學(xué)合成蝦青素的管理也越來越嚴(yán)，如美國食品與藥物管理局(FDA)已禁止化學(xué)合成的蝦青素進(jìn)入保健食品市場．目前，蝦青素的生產(chǎn)一般傾向于開發(fā)天然蝦青素的生物來源，并由此進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們更加重視保護(hù)自己的健康，由于蝦青素及其制品在抗衰老、抗氧化、增強(qiáng)免疫力、抑制腫瘤等方面的醫(yī)療保健功效備受國人的喜愛和重視，尤其是用高科技手段加工生產(chǎn)的產(chǎn)品的需求呈快速上升的勢頭。 產(chǎn)品方案和生產(chǎn)規(guī)模1）產(chǎn)品規(guī)格：目前尚無統(tǒng)一的蝦青素產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，主要根據(jù)市場需要和客戶的要求制定相應(yīng)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，目前蝦青素的發(fā)酵產(chǎn)量已經(jīng)增加至100mg/L。本項(xiàng)目產(chǎn)品方案與生產(chǎn)規(guī)模確定主要依據(jù)：1） 發(fā)酵法的工藝技術(shù)、裝置、設(shè)備的模擬放大條件。3） 原料的供應(yīng)、儲存及產(chǎn)品的儲存條件。5） 總投資額度及預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益。目前, 國內(nèi)外主要利用紅發(fā)夫酵母生產(chǎn)蝦青素。生產(chǎn)每公斤蝦青素所消耗材料及水、電、氣和制冷等，消耗系數(shù)如下表所示：名稱單位消耗定額備注培養(yǎng)基87kg/kg球形硅膠Φ48mm低溫水10m 179。/h正常運(yùn)行消耗量蒸汽400kg/h正常運(yùn)行消耗量制冷5℃100kcal/h正常運(yùn)行消耗量電100kw/h正常運(yùn)行消耗量 外協(xié)條件本項(xiàng)目工藝技術(shù)上依托某工程大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院，雙方簽有合作協(xié)議，對生產(chǎn)工藝技術(shù)裝備等問題由該院專家就地解決，相關(guān)的后續(xù)產(chǎn)品的開發(fā)延伸，將按需與其進(jìn)行合作，生產(chǎn)設(shè)備機(jī)電儀表的修理等除依托自身技術(shù)力量外，不足部分依托周邊良好的協(xié)作條件可以解決。 區(qū)位優(yōu)越該廠地址位于某經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)，基礎(chǔ)設(shè)施完備，交通便捷，與某朱家橋外貿(mào)碼頭、某機(jī)場、鐵路、公路客貨運(yùn)站建設(shè)中的某長江大橋南橋頭堡、原料及產(chǎn)品運(yùn)輸方便。廠址及其周邊區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定，建設(shè)地質(zhì)條件較好，地勢相對平坦，平均海拔高度8米左右，地基承壓力每平方米15噸以上，且土層較厚、肥沃、排水良好，通透性強(qiáng)，自然肥力較高，適合原材料的速生半產(chǎn)。 政策優(yōu)惠本項(xiàng)目省、市政府及各主管部門大力扶持，可享受高新技術(shù)發(fā)展產(chǎn)業(yè)化、國家經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)等多項(xiàng)優(yōu)惠政策。 工藝技術(shù)簡述主要利用紅發(fā)夫酵母等微生物通過發(fā)酵的方法代謝產(chǎn)生蝦青素，并利用后續(xù)的產(chǎn)物分離提純等方法得到產(chǎn)品；另外也可以通過超臨界萃取、化學(xué)合成、代謝合成等方法得到產(chǎn)品。其生產(chǎn)可分為從動物及其副產(chǎn)品中提取, 從藻類中提取和采用酵母培養(yǎng)生產(chǎn)。但由于目前還沒有找到更好的方法, 國外仍然使用這種方法提取蝦青素。實(shí)踐證明,在青貯過程中加入無機(jī)酸或有機(jī)酸,會破壞蝦青素與蛋白質(zhì)或骨骼部分的結(jié)合,從而增加蝦青素的釋放量。緩緩加熱到90℃停止,利用低溫離心技術(shù)(0℃,11000r/min,10min)收集油溶液,使之分層,則蝦青素存在于上層色素液中。此法生產(chǎn)條件要求苛刻, 生產(chǎn)成本高,產(chǎn)量較低,產(chǎn)品純度不高。也有人采用二氯甲烷直接萃取法,從蝦加工廢棄的殘蝦頭、蝦殼中提取天然蝦青素的工藝,發(fā)現(xiàn)其回收率高。利用藻類培養(yǎng)生產(chǎn)蝦青素：目前報道的產(chǎn)蝦青素的藻類主要有雨生紅球藻和綠球藻。而綠球藻具有耐高溫和極端pH、較快的生長速率、易在戶外培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是一種極有潛力的蝦青素大規(guī)模生產(chǎn)菌。紅發(fā)夫酵母具有作為色素生物來源的一些必要的特征: 如不需要光照；能利用多種糖作為碳源進(jìn)行快速異養(yǎng)代謝；培養(yǎng)時間短；能夠在發(fā)酵罐中實(shí)現(xiàn)高密度培養(yǎng)等。 化學(xué)合成法由β胡蘿卜素轉(zhuǎn)變?yōu)槲r青素需加上2個酮基和2個羥基,化學(xué)合成比較困難,且產(chǎn)物大多為順式結(jié)構(gòu)（生物合成及需要的蝦青素大多數(shù)為反式結(jié)構(gòu)）。因用發(fā)酵法生產(chǎn)的蝦青素含量較低, 故化學(xué)合成的蝦青素具有一定的競爭優(yōu)勢?；瘜W(xué)合成的主要前體物質(zhì)為( S )3乙酸基4氧代β紫蘿酮。后經(jīng)萃取、反流分布及重結(jié)晶等技術(shù)處理所得的產(chǎn)物, 這種前體物質(zhì)經(jīng)過反應(yīng)轉(zhuǎn)化為含15個碳原子的維悌希鹽, 最后由2個含15個碳原子的維悌希鹽與一個含10個碳原子的雙醛發(fā)生反應(yīng)生成蝦青素。選用二氧化碳為萃取劑則具有無臭、無味、不燃、廉價、臨界溫度低等優(yōu)良特性，特別適用于不穩(wěn)定的天然產(chǎn)物和活性物質(zhì)的分離與精制，與傳統(tǒng)的溶劑萃取分離法相比，具有提取物純度收率高，操作簡便，能耗低無污染等顯著特點(diǎn)。超臨界流體的物理化學(xué)性質(zhì)，表現(xiàn)其介于液體和氣體之間，具有相當(dāng)高的溶劑密度和溶解能力，及相對低的粘度，擴(kuò)散系數(shù)，有相當(dāng)強(qiáng)的滲透到溶質(zhì)中的能力，這些性質(zhì)顯著提高了溶質(zhì)傳遞到臨界流體中去的速度，提高溶液的作用能力，流體在不同狀態(tài)時典型的物理性質(zhì)見下表。二氧化碳性質(zhì)見下表。）二氧化碳由于超臨界二氧化碳流體萃取的產(chǎn)物顆粒較均勻，非常細(xì)（1015um），不會產(chǎn)生結(jié)晶過程中的產(chǎn)物損失，而且整個裝置采用半連續(xù)自控操作，溶劑順序通過萃取劑，萃取不完全的物料總是始終處于首先與新鮮萃取流體相接觸的有利位置，因而可以大幅度提高萃取效率和產(chǎn)品純度。2）對溫度和壓力做很小的調(diào)整時，可以引起溶解能力的很大差異，有利于提高對溶質(zhì)萃取的選擇性，便于溶質(zhì)與流體的迅速分離。4）沒有有機(jī)溶劑，產(chǎn)品純天然。 超臨界二氧化碳流體萃取工業(yè)化試驗(yàn)工藝技術(shù)的難點(diǎn)1）對所選物系制定優(yōu)化試驗(yàn)方案，進(jìn)行超臨界萃取傳質(zhì)的研究，提出最佳萃取劑質(zhì)量流率，夾帶助劑的加入量級其他工藝參數(shù)。3）根據(jù)超臨界萃取傳質(zhì)和流動性質(zhì)關(guān)系式，關(guān)聯(lián)出萃取器的模擬放大數(shù)學(xué)模型，編寫工程模擬放大計(jì)算機(jī)程序，提出具體放大倍數(shù)和設(shè)備放大尺寸。上述工藝技術(shù)難點(diǎn)均有某工程大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院在研究實(shí)驗(yàn)中予以解決，并完成模擬工業(yè)化試驗(yàn)的生產(chǎn)工藝技術(shù)方案和試驗(yàn)裝置設(shè)備的技術(shù)設(shè)計(jì)。2） 根據(jù)提取天然物質(zhì)的種類，確定分段變化或穩(wěn)定操作條件。4） 發(fā)酵操作形式，根據(jù)投資和自控的可能性確定間歇或連續(xù)操作。6） 分離器操作方法，間歇或連續(xù)，單級或多級是根據(jù)原料種類和類型而定的。 工藝流程及生產(chǎn)工藝優(yōu)化首先將按一定營養(yǎng)比例配置好的培養(yǎng)基經(jīng)滅菌等操作后加入到發(fā)酵罐中，其次通過種子罐進(jìn)行接種，接下來就是發(fā)酵過程，在此過程中要不斷地對罐內(nèi)的發(fā)酵液及菌種進(jìn)行檢測和控制，保證菌體一直處于一個良好的生長狀態(tài)，將更有利于發(fā)酵產(chǎn)物的不斷積累；待發(fā)酵結(jié)束之后，通過過濾、洗滌、活性炭吸附、陰陽離子交換、蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶、干燥和包裝等過程，即可得到相應(yīng)的產(chǎn)品或產(chǎn)品原料。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。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。根據(jù)這一特點(diǎn),他們采用兩步流加發(fā)酵。120h發(fā)酵結(jié)束后,細(xì)胞干重達(dá)到30g/L,。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。 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。 h 1 ,蝦青素含量達(dá)7201080 mg/kg。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。但有機(jī)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。 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。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。 技術(shù)費(fèi)用的列支本項(xiàng)目技術(shù)開發(fā)費(fèi)用共380萬元，計(jì)劃在總投資額內(nèi)列支。1） 生產(chǎn)工藝車間：設(shè)原輔材料預(yù)處理，儲存生產(chǎn)準(zhǔn)備，發(fā)酵，工藝處理，提煉精制等工序。3） 試驗(yàn)檢驗(yàn)中心設(shè)：理化室、工藝試驗(yàn)室等。工程設(shè)計(jì)方案 總圖、倉儲及運(yùn)輸本項(xiàng)目計(jì)劃在新征土地上進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)，以充分利用現(xiàn)有廠房、公用設(shè)施、節(jié)約投資。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(yùn)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主要生產(chǎn)工藝車間，輔助生產(chǎn)車間，動力車間，機(jī)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(yàn)中心，生活設(shè)施安排在后勤管理區(qū)。2）運(yùn)輸本項(xiàng)目建設(shè)在某經(jīng)濟(jì)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。本項(xiàng)目建成達(dá)產(chǎn)后需總運(yùn)力1000012500噸左右，大部分為市內(nèi)短途運(yùn)輸，除依靠自備車運(yùn)輸外，部分大宗燃料、原料的運(yùn)輸可有鐵路、公路、水路承擔(dān)，能夠保證。本項(xiàng)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(fù)荷均不大，無特殊要求，完全可以適應(yīng)要求。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(fù)荷按需設(shè)計(jì)。4）道路2000㎡，580m。6）建筑設(shè)施砼設(shè)備基礎(chǔ)砼30㎡，150m179。序號工程名稱結(jié)構(gòu)形式工程量單位工程量費(fèi)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(jì)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(jī)修動力房砼混㎡400㎡28其他砼混㎡120㎡小計(jì)3改建供配電砼混㎡60㎡小計(jì)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。1基礎(chǔ)砼m 179。2）新增電量項(xiàng)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。 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(diǎn)，個別特殊用電點(diǎn)設(shè)計(jì)敷設(shè)鎧裝電纜。設(shè)車間控制分柜。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(hù)套保護(hù)接至各用電設(shè)備，弱電用線按需進(jìn)行屏蔽或?qū)＞€處理。 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(jì)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(biāo)準(zhǔn)。3）供水方案⑴設(shè)計(jì)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。⑵設(shè)計(jì)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。⑷自來水供水用鍍鋅鋼管由廠DN100主干管上接至各用水點(diǎn)，并裝表計(jì)量。本項(xiàng)目因設(shè)計(jì)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(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì) 熱力真空、空壓與采暖通風(fēng) 供熱、制冷1）熱負(fù)荷（）（）。2）制冷負(fù)荷⑴工藝用冷凍水（515℃）100m179。⑵制冷（二氧化碳冷凝，原料儲存，5℃以下）10萬大卡/時最大計(jì)算冷負(fù)荷20萬大卡/時。 真空、空壓1）真空用于生產(chǎn)工藝中物料的負(fù)壓抽提，過濾和研究試驗(yàn)的物料轉(zhuǎn)移，水處理再生液的輸送，最大計(jì)算耗量（5104mpa）200m179。/時，設(shè)計(jì)選用300m179。2）壓縮空氣用于物料的壓力輸送、過濾和最大計(jì)算耗量（）179。/分，設(shè)計(jì)選用V型無油潤滑空壓機(jī)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)。 工藝過程的檢測與自動化 自動化控制的要求1）保證試驗(yàn)生產(chǎn)正常進(jìn)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。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(jìn)行連續(xù)或不連續(xù)的現(xiàn)實(shí)、檢測、連鎖報警控制。 控制方式設(shè)計(jì)為節(jié)約投資和保證高水平，不采用計(jì)算機(jī)集中控制的方式，而設(shè)計(jì)采用安全連續(xù)系統(tǒng)，根據(jù)物料和主要工藝控制點(diǎn)、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(xiàng)目的高科技水平和示范意義，確保試驗(yàn)成功，自動控制生產(chǎn)工藝全過程的設(shè)計(jì)實(shí)施原則是安全、先進(jìn)、實(shí)用、節(jié)省投資。 環(huán)境保護(hù)、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(xiàng)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(jìn)入熱交換水循環(huán)系統(tǒng)使用，外