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年产维生素C一万吨的企业策划书目录年产维生素C一万吨的企业策划书1第一章 年产一万吨的维生素C项目概述1一 项目名称、主办单位名称、法人代表1二 编制依据和原则1三 研究范围1四 研究结论1五 主要技术经济指标表1第二章 维生素C的市场及市场预测2一 建设的必要性2二 市场与市场预测3第三章 维生素C产品规模及产品方案3一 产品规模3第四章 生产工艺4一 产品生产工艺4二 工艺流程7三 主要原燃料单耗8四 主要设备选型12第五章 维生素C主要原燃料消耗14一 主要原燃料消耗14二 主要原料来源14第六章 项目厂址选择及建厂条件14一 厂址选择14二 建厂条件15第七章 维生素C项目公用工程配套设施15一 总图运输15二 供配电及弱电16三 给排水16四 采暖及通风16第八章 维生素C项目环境保护17一 编制依据17二 编制标准17三 主要污染源及主要污染物17四 设计中拟采用的环保措施17第九章 劳动安全与工业卫生18一 劳动保护与安全卫生18二 消防19第十章 组织结构和劳动定员19一 组织结构19第十一 章 维生素C项目投资估算与资金筹措20一 总投资估算20三 资金筹措20第十二章 维生素C项目财务评价21一 基础数据与参数选取21二 销售收入估算21三 财务分析21四 不确定性分析22参考文献22致谢23第一章 年产一万吨的维生素C项目概述一 项目名称、主办单位名称、法人代表项目名称：年产一万吨的维生素C的工厂设计主办单位名称：法人代表：二 编制依据和原则1.制药工业水污染物排放标准2010 年7 月实施；2.化工工艺设计手册上海医药设计院编，M北京：化学工业出版社2000；3. 国务院支持和引导非公有制经济发展的若干意见， 2007 年9 月5 日；4. 促进个体私营等非公有制经济发展的通知；2007 年8 月30 日；5. 维生素C 生产行业准入标准等政策的制定，中国化工信息网；三 研究范围维生素C的的生产工艺，制糖、发酵、转化、提取，生产中的废水、废渣以及菌体的处理，生产中所需要的设备尺寸，型号，个数连接，生产所需原料，建厂地址条件，生产总所需的人力，成本，收益等方面均有涉及。四 研究结论采用两步发酵法为主线进行生产，碱式转化法对生产的中间产物2-KLG进行转化以制得维生素C；生产所需设备的类型、型号、尺寸、个数均已算出，投入、成本回收率也已得出；同时对于废弃物的处理厂区规划建设也做了描述。五 主要技术经济指标表表 1 工艺技术指标名称 数目生产方法 两步发酵法 年生产规模（吨/年） 10000 年生产天数（天/年） 300产量日生产量（吨/年） 33.34 产品质量（纯度%） 99发酵所需D-山梨醇量(Kg/m3 ) 200倒罐率(%) 5一步发酵转化率(%) 92二步发酵转化率(%) 98转化提取率(%) 90制糖转化率(%) 98第二章 维生素C的市场及市场预测一 建设的必要性维生素C（Vitamin C ，Ascorbic Acid）又叫L-抗坏血酸维生，分子式：C6H8O6，分子量176.12u ，是一种水溶性维生素。食物中的维生素C 被人体小肠上段吸收。一旦吸收，就分布到体内所有的水溶性结构中，是一种人体营养必须的水溶性维生素。其生理作用非常广泛，不但可以治疗多种疾病（如坏血病是由于维生素C的缺乏造成的），而且已作为预防和营养药物（可以预防动脉硬，化治疗贫血，提高人体免疫力），同时在维生素C在预防癌症。作为氧化剂保护其他氧化剂如维生素A、维生素E等方面都有明显效果。维生素C主要生理功能1、促进骨胶原的生物合成。利于组织创伤口的更快愈合。2、促进氨基酸中酪氨酸和色氨酸的代谢，延长肌体寿命。3、改善铁、钙和叶酸的利用。4、改善脂肪和类脂特别是胆固醇的代谢，预防心血管病。5、促进牙齿和骨骼的生长，防止牙床出血。6、增强肌体对外界环境的抗应激能力和免疫力。维生素C广泛应用于多个行业,它可改革这些行业的生产工艺,增加产品结构,提高产品质量,并带来显著的经济效益和社会效益。现在,在食品领域,维生素C发挥着重要作用。其主要生理功能有：促进骨胶原的生物合成。利于组织创伤口的更快愈合；促进氨基酸中酪氨酸和色氨酸的代谢,延长肌体寿命；改善铁、钙和叶酸的利用；改善脂肪和类脂特别是胆固醇的代谢,预防心血管病；促进牙齿和骨骼的生长,防止牙床出血；增强肌体对外界环境的抗应激能力和免疫力。我国维生素工业起源于50年代末,当时主要以生产医药用原料为目的。进入70年代,若干种B族维生素已能自行生产,维生素C两步法生产工艺的研究成功在国际上引起震动。80年代,我国已基本形成除生物素以外的各种维生素生产体系,但中间体依赖进口,产量和规模远不能满足市场需求。90年代以来,我国各种维生素及中间体的生产技术相继有了突破性的进展,有效地促进了维生素的发展。维生素价格的大副下降,虽使一些不具成本优势的企业惨遭淘汰,但浙江新和成等中间体自产率高、成本优势明显的生产企业得却以迅速崛起,不仅抢占了国内市场,还在竞争激烈的国际市场站稳脚跟。目前我国已成为全世界屈指可数的能够生产迄今发现的所有维生素品种的极少数国家之一,同时也是全球最大的维生素出口国之一,相当一些产品的生产工艺及产品质量在国际上处于领先地位。 在国际维生素行业重新洗牌中,中国维生素制造商经受了考验,依靠灵活的经营策略、产品的成本优势和技术上的后发优势,在竞争中站稳了脚跟。在2001年维生素H投产成功后,中国已是全球极少数能够生产全部维生素品种的国家之一。中国不少维生素品种产量已位居世界前列。 二 市场与市场预测从全球范围看，1974 年到2006 年，包括维生素在内的保健产品市场已经达到3500 多亿美元。人口占世界五分之一的中国，保健品市场份额仅占全球市场的2。随着国民经济的发展，健康产业的后续发展空间将非常之大。第三次全国营养状况调查表明：中国人普遍存在“潜在饥饿”，即缺乏各种微量营养元素，市场需求很普遍。美国的3 亿人口，有1 亿人每天在吃多维元素片，市场份额在100 亿美元以上。中国13 亿人口，具有维生素消费能力的人口远远超过美国，这个市场空间是无法想象的，市场的上限到底在哪里?谁也无法准确估计。健康与每个人都息息相关，消费者对健康类产品重视的程度和期望值都很高。健康产业的发展必定更科学、更专业、更大众。维生素产品对工艺、质量、疗效都有非常严格的要求和标准。首先维生素产品更科学。维生素和矿物质的应用，已经积累了100 多年的研究经验。有17 位科学家，因为研究维生素而获得诺贝尔奖。其次维生素产品更专业，维生素类产品，不是什么企业都能生产，它的配方和工艺，都有严格的规定。最后维生素产品更大众。维生素类产品一旦实现规模化生产，成本并不高，远低于保健品的价格，很容易引导大众的常规保健。比如21 金维他，每天不到8 分钱，这样的价格策略，几乎可以攻入任何市场。比起针对性特别强的单一产品，如补铁、补钙类，优势是很明显的。维生素C 是目前全球维生素生产厂竞争最激烈、产销量最大和应用范围最广泛的维生素产品，也是我国最主要的出口创汇原料药之一。目前，全球维生素C 消费量每年10 万t以上，消费去向主要是医药、食品及饮料、动物饲料等三大领域，其中以食品饮料行业维生素C 需求量最大，而动物饲料是近年发展起来的新领域，潜力很大。综上所述，维生素C是适应中国健康产业发展大势的，在中国市场的潜力无疑是巨大的。第三章 维生素C产品规模及产品方案一 产品规模根据中国化学制药工业协会和饲料工业协会统计,目前我国各类维生素总年产能力约20万t,2001年产量约18万t。其中,氯化胆碱约10万t,占全球产量的40%；维生素C产量48700t,占全球产量的40%；维生素E产量12000t,占全球产量的30%；维生素A产量3000t,占全球产量的10%；其他维生素约2万t。我国饲料级维生素生产及需求已占世界总量的很大数额,其中国内每年饲料级维生素市场需求量约12万t,占全球饲料级维生素市场需求量的比例接近1/5。我国已成为世界维生素需求的重要市场。 国内已经出现了一群比较有实力的维生素生产企业。东北制药总厂、华北制药集团、江苏江山制药、石家庄维生药业集团的维生素C的年生产能力都在万以上,占有全球维C产量40%的比例。因此本公司初步设计的年生产量为10000吨，如有需要以后再进行扩大产品的价格初步定为95000元/吨，年总收入为9.5亿元(初步计算，未除去原料费、燃料费、动力费、人工费、维修费、工厂管理费等费用）)第四章 生产工艺一 产品生产工艺上世纪70 年代初,我国的尹光琳等发明了VC 二步发酵法新工艺,并很快在国内推广使用。二步发酵法在莱氏法一步发酵之后又用微生物将D山梨糖直接发酵转化成2酮基L古龙酸(又称2酮基L古洛糖酸,本文简称2KLG),大大简化了莱氏法的生产工序。此外,二步发酵法步使用有毒的化学试剂,产品成本较低,转化率高达7956, 因此得到国内外Vc生产商的高度评价,先后在中国、欧洲、日本和美国等申请了专利,并于上世纪80 年代向全球最大的维生素生产商瑞士Roche 公司进行了技术转让。这是我国医药行业史上首次出口技术。分离提纯2一KLG的工艺有加热沉淀法、化学凝聚法、超滤法。加热沉淀法能耗多,离子交换树脂容易污染,加热会破坏少量2一KLG,因而生产成本较高。化学沉淀法虽然使2一KLG的提取收率比加热沉淀法高出449,但是发酵液经化学絮凝剂处理以后,离心所得的上清液中仍含有一定量的蛋白质等杂质,这些杂质可能影响2一KLG的质量。此外,该方法所使用的化学絮凝剂也可能对环境造成污染。超滤法是一种新兴的膜处理技术。由于该方法在提高2一KLG收率、改善生产环境、减少离子交换树脂损耗、实现自动化连续化生产等方面具有明显优势,因此本设计采用超滤法分离提纯2一KLG 。由于至今未能找到使葡萄糖直接发酵产生VC 的微生物菌种,因此发酵产生的重要中间产物2KLG 必须通过化学方法转化成VC。根据所用化学试剂不同将化学转化方法分为酸转化法和碱转化法。由于前者所用的浓盐酸对设备腐蚀较严重,且易造成环境污染,因此逐渐为后者所取代。碱转化法的2 一KLG 转化率可达到926 ,对设备的腐蚀较轻,所以适于VC 的规模化生产。本设计即采用两步发酵工艺。维生素C的生产包括发酵和后提取两部分。发酵工艺有连续法和间歇法,但真正工业化的是间歇法,实际过程是：种子培养、种子扩大培养和发酵。生产中一玉米淀粉为最初原料首先经过制糖，采用一次喷射双酶法进行。一次喷射双酶法制糖工艺控制要点调浆配料：根据需要，将淀粉乳调节1520B（加自来水调节），用盐酸或石灰水/ Na2CO3调pH6.06.2。加入适量耐高温-淀粉酶（20000标准活力/mL），每吨干淀粉0.50.6L。糊化：将调好的淀粉乳，用泵送入水热器，利用水热器加热至108110（玉米淀粉在100160高温蒸煮下，才能正真溶解），然后进入高温维持罐（维持罐压力0.080.10MPa），通过压力维持把料液送入闪蒸罐，达到汽液分离，迅速降温至9899以下。通过高温维持，温度混合均匀，淀粉颗粒充分润胀，初步水解淀粉，降低料液的黏度，达到理想的糊化效果。同时通过减压打开淀粉分子的网状结构，温度降至酶的最佳温度反应区间，以利于酶的进一步作用。液化：料液经闪蒸后温度降至9899，进入层流罐保温液化100120min，液化结束后通过换热器降温至6062，进入糖化罐。糖化：液化液加盐酸/H2SO4调pH4.24.4，糖化温度（601），加入糖化酶进行糖化。高效糖化酶的加量按1.01.5kg/t干基物计（以10万单位/mL为例），糖化时间3640h，糖化结束用无水乙醇滴定检查无白色为终点。用稀碱水调节蛋白质等电点至pH4.85.0，然后升温至8285灭酶，维持15min后降温至65。过滤：灭酶后的糖化液通过动力输送到高位槽或直接上板框压滤机压滤，滤去蛋白质、糖渣，糖液透光率达到90%以上（用721分光光度计测），糖液打入贮糖罐（保温不低于60）供发酵用。过滤压力先低后高，最高不超过0.25MPa。第一步发酵：生产中第一部所用菌种为生黑葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter melanogenus）简称黑醋菌。最常用的生产菌株为R-30。其特征：细胞椭圆至短杆状，革兰氏阳性菌无芽孢，大小为(0.50.8)m(1.02.2) m。端生草根鞭毛运动，菌落边缘整齐微显浅褐色。生长最适温度为341，氧化D-山梨醇的发酵收率为98%。其种子培养基成分为：山梨醇20%，酵母膏0.7%，碳化钙0.15%,无机盐溶液0.4%。其中无机盐溶液的组成为：MgSO47H2O100 mL， (NH4)H2PO475g100mL，KH2PO45g100mI,K2SO41.25g100ml.PH6.7,121,30min灭菌。发酵液培养基成分为：酵母膏0.035，碳酸钙0.1，玉米浆0.1，复合维生素B 0.001，山梨醇浓度视需要而定。在发酵过程中，控制发酵温度（341），初始PH5.15.3。该氧化反应的耗氧量较大，所以通气比要求1:1VVM以上。即使在通气量较大，且搅拌转速较高的条件下，发酵至4h后溶解氧浓度急剧下降，甚至接近于零。直到10h左右才逐渐回升。当溶解氧浓度回复至最高点，成水平直线时，表示该反应已达终点。D-山梨醇转化为L-山梨糖的生物转化率达98%以上。发酵液经低温60灭菌20min,冷却至30，作为第二步发酵的原料。第二步发酵：第二步发酵采用的菌种为由大、小两株细菌组成的混合菌种。小菌为氧化葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter Oxydans）,大菌可采用巨大芽孢杆菌（Bacillus megateriam）,称2980菌，或蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）,称152菌，或浸麻芽孢杆菌（Bacillus macerans）,称169菌。也可采用其他一些杆菌与小菌混合培养。但工业上使用最多的是2980及152菌混合菌。 氧化葡萄糖酸杆菌的主要特征为：细胞椭圆至短杆状，革兰氏染色阳性，无芽孢。30培养2d后大小为（0.51.7）m（0.61.2）m，单个或成对排列。在葡萄糖培养基上生长极微弱，甘露醇培养基上生长良好。种子培养基成分为：酵母膏0.3%,牛肉膏0.3%，玉米浆0.3%，蛋白胨1.0%，尿素0.1%，山梨糖2.0%，另加某些无机盐。PH6.7,121,30min灭菌。 发酵液培养成分为：玉米浆0.5%，尿素0.1%，无机盐及山梨糖。第二步发酵为混合菌种发酵。由于大、小菌两者的最适培养条件是不同的，所以操作适宜条件是兼顾大、小菌两者的条件。通常操作温度为30；初始pH控制在6.8左右。该反应虽属氧化反应，但对氧的消耗并不很大。气升式发酵罐非常适合该发酵过程。溶氧浓度在20%即可。山梨糖的初始浓度对产物的生成影响较大。间歇发酵时初始山梨糖浓度超过80g/L，会对产物产生抑制。所以要取得最高浓度2KGA，需采用高浓度山梨糖流加发酵的方式。若采用建立在数学模型基础上的流加控制策略，课获得高浓度的2KGA，二步收率可达83%。表 2 培养基配料第一步发酵种子培养基第一步发酵培养基第二步发酵种子培养基第二步种子培养基物质含量物质含量物质含量物质含量山梨醇20%山梨醇20%酵母膏0.3%玉米浆0.5%酵母膏0.7%酵母膏0.035牛肉膏0.3%尿素0.1%碳化钙0.15%碳酸钙0.1玉米浆0.3%无机盐无机盐溶液无机盐溶液复合维生素B0.001蛋白胨1.0%山梨糖玉米浆0.1尿素0.1%山梨糖2.0%生产上应用的提取法主要有加热沉淀法、化学凝聚法和超滤提取3种。 加热沉淀法是传统工艺,分离手段较为落后。此工艺通用氢型树脂,调pH值至蛋白质的等电点后加热除蛋白质。采用此工艺容易造成有效成分在高温下降解损失,发酵液直接通过树脂柱,也会使树脂表面污染,降低树脂的交换容量、收率和使用寿命。另外,发酵液两次通过树脂柱,带进大量水分,增大了浓缩耗能。化学凝聚法 采用化学凝聚剂沉淀各种杂质,避免了加热沉淀时有效成分的损失,但是凝聚后的发酵液在离心后所得的上清液中仍然存在一定量的蛋白质,若发酵液染菌则处理更不明显,上清液浑浊,严重降低产品质量和收率,且凝聚过程中加入的化学物质加大了环境污染,于是基于膜分离技术的超滤提取应运而生。 超滤提取具有无相变、节能、操作简便、不造成新的环境污染等优点,现已在生产中获得广泛应用。有许多将超滤用于发酵液的提取、浓缩等的报道。2酮基-L-古龙酸钠盐发酵液预处理后通过超滤膜,使1-酮基-L-古龙酸钠盐溶液与菌丝、蛋白质及悬浮微粒等大分子杂质分离,大大简化了提取工艺。再经超滤树脂脱盐脱色后浓缩结晶,2-酮基-L-古龙酸超滤工艺收率约为98,在超滤前后发酵液中2-酮基-L-古龙酸的钠盐含量几乎不变。此工艺用膜分离代替传统工艺中的加热除蛋白质,1-酮基-L-古龙酸收率提高近4。整个过程通过夹套冷却的方法保持在常温下操作,能耗低,成本降低。在用膜除蛋白质过程中,无任何新化学物质加入,减少了树脂的污染和损耗,降低了酸碱用量,也减少了“三废”排放。更值得指出的是,超滤法对已染菌的维生素C实验发酵液仍可保证最终成品质量,而其他工艺却难以实现。 超滤技术的重点在于选择合适的膜和膜装置、生产流程和膜清洗方法。随着新型膜材料技术的进一步开发,如陶瓷膜、不锈钢膜等的应用,选择最适宜的膜设备、膜组件和膜分离件,可使产品的收率和质量进一步提高。选择抗堵塞的超滤膜组件,可消除发酵液的预处理步骤,降低成本。膜装置在大规模工业化生产中多采用连续式流程。膜清洗程序和膜的寿命有很大关系,主要是洗涤剂加入量、pH值调节、加热温度和冲洗时间等。此外,提取方法还有仍处于实验阶段的离子交换法和溶媒萃取法。离子交换法 采用弱碱性离子交换树脂从发酵液中直接提取2酮基-L-古龙酸,用甲醇硫酸溶液洗脱,将洗脱液直接用于甲酯转化,省去了浓缩结晶步骤。本法洗脱收率可达96左右,洗脱液浓度比原始液提高4倍。 溶媒萃取法 是采用05mol升己二酸二辛脂(DOA)20正庚醇醋酸混合溶剂三级逆流萃取和一级反萃取从发酵液中提取2-酮基-L-古龙酸,萃取收率达90以上,反萃取液与原始发酵液相比,2-酮基-L-古龙酸的浓度可增加5倍以上,且反萃取液中除HCl以外,杂质很少,可以将反萃取直接用于后续的酸转化,从而省去浓缩结晶步骤,节约大量能耗。1,3转化由2-酮基-L-古龙酸转化为维生素C实验,有酸转化和碱转化两种方法。酸转化 传统的酸转化法是采用浓HCI将2-酮基-L-古龙酸直接转化成维生素C实验。由于该方法严重腐蚀设备,污染环境,影响产品质量,目前已普遍改用碱转化法。碱转化 碱转化法是将2-酮基-L-古龙酸在甲醇中用浓硫酸催化酯化生成2-酮基-L-古龙酸甲酯,再用NaHC03将2-酮基-L-古龙酸甲酯转化为维生素C实验钠盐,最后用H2SO：酸化成维生素C实验。此法可避免酸转化的缺点,且操作简单,适用于维生素C实验的规模化生产。目前也有试验改用甲醇甲醇钠法转化,转化率为926,对设备腐蚀小,操作简便,树脂可以循环套用,适合于大量生产。但产品质量较差,且甲醇钠贵,转化成本高。其中维生素C实验钠盐转化成维生素C实验,原用H2SO4酸化,现经改进采用氢型离子交换树脂酸化。但离子交换法仍存在需要经常用酸再生树脂,设备庞大,操作复杂,耗酸量大,废液大量排放等缺点。目前已有试验尝试用双极性膜电渗析法来取代传统酸化工艺。它是利用在直流电场作用下,双极性膜中的水被离解成H+和OH-,H+和维生素C实验钠盐中的维生素C实验酸根结合成离解度小的维生素C实验,维生素C实验钠盐中的Na+在电场中通过阳离子交换膜从维生素C实验钠盐中分离出来,并和双极性膜侧出来的OH-结合生成NaOH。双极性膜电渗析法可以在无外加物料的条件下,将维生素C实验钠盐转化成维生素C实验,过程简单能耗低,设备体积小,投资少,操作简单,转化率可高达99,其副产品NaOH稀溶液可有效利用,无环境污染。此法目前试验者较多,有望推广到各种有机酸制备的使用中。提取工艺包括：（1）发酵液处理：经离心法、过滤法、酶处理法、次氯酸盐氧化法、过滤及超滤浓缩法预处理除去菌体细胞和各种不溶性杂质,使维生素C中不再含活性的菌体细胞、影响产品质量的不溶性杂质和色素等,并对发酵液进行浓缩；（2）沉淀反应：用钙盐、铝盐、季铵盐或酸沉淀法制取工业级精制品；用有机溶剂沉淀法制取食品级精制品；（3）过滤沉淀物并进行洗涤；（4）干燥、粉碎、筛分、成品包装。二 工艺流程生产只要分四个步骤：制糖，发酵，提取和转化第一步制糖:酶、调pH Na2CO3 淀粉乳调浆喷射液化高温维持闪蒸层流液化降温糖化升温灭酶过滤液 调pH（盐酸或石灰水/ Na2CO3）、酶 糖渣饲料图1 一次喷射双酶法制糖工艺流程图2 两步发酵生产维生素C工艺流程图图3 2-KLG的分离提纯方法VC转化提取的具体总流程：发酵液 超滤 上清液 树脂交换 浓缩液 结晶 脱水 烘干 结晶古龙酸 酯化转化 酸化 浓缩 粗维C回收 脱色 减压过滤 结晶 脱水 干燥 精品维C 包装 图4 维生素C的转化提取流程图 三 主要原燃料单耗表3 工艺技术指标名称 数目生产方法 两步发酵法 年生产规模（吨/年） 10000 年生产天数（天/年） 300产量日生产量（吨/年） 33.34 产品质量（纯度%） 99发酵所需D-山梨醇量(Kg/m3 ) 200倒罐率(%) 5一步发酵转化率(%) 92二步发酵转化率(%) 98转化提取率(%) 90制糖转化率(%) 98物料横算的计算计算生产10000吨(107Kg)纯度为99%的食品级的维生素C需耗用的原辅料及其他物料量（一）所需糖量的物料衡算（1） 淀粉浆量及加水量 淀粉加水比例为1:1.8，1000kg工业淀粉产淀粉浆1000（11。8）2800kg加水量为1800kg。（2） 粉浆干物质浓度 玉米淀粉含量为86%（3） 液化酶量 使用耐高温-淀粉酶（液体，20000U/mL），加酶量10 U/g干淀粉。1000kg干淀粉加酶量0.5L液化酶质量约为0.6kg。（4） CaCl2量 一般加量为干淀粉的0.15%，即1000kg干淀粉加CaCl210000.15%1.5kg（5） 糖化酶量 一般加糖化酶量为120 U/g干淀粉，如液体糖化酶为100000 U/mL，则每1000kg干淀粉加糖化酶量1.2L糖化酶质量约为1.5kg。（6） 糖液产量30%的糖液相对密度1.1321，相当于1.132130%34g/dL3134/1.13212768L（7） 过滤糖渣量 湿渣（含水70%）10kg，折干渣量10（170%）3kg（8） 生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量3134103.62800340.4kg因此理论上，100Kg淀粉转化生成葡萄糖量为111Kg第二步发酵的物料衡算1.发酵液量V21 V21 = 107(2098%99.5%90%) 569742m3式中 20发酵培养基中所需的山梨糖的浓度（Kg/m3） 98%第二步发酵中的转化率 995%除去倒罐率0.5%后的发酵成功率 90%发酵后维生素C转化提取率2.发酵液配制需糖量G1以纯糖算 G21 = V120=11394840(Kg）式中 20发酵培养基中所需的山梨糖的浓度3.一、二级种子液量二级种子液量V22液量 V22液量=10%V1=56974m3一级种子液量V21液量V21液量=10%V2=5697 m34.一、二级种子培养液所需水解山梨糖量 G22=20（V21液量+V22液量）=1253420（Kg）式中 20一、二级种子液中所需的山梨糖的浓度5.生产一万吨维生素C所所需要的山梨糖的总量G g G= G21 +G22 =12648260（Kg）第一步发酵的物料衡算1.发酵液量V11 V11 = 12648260(20092%99.5%) 69090m3式中 200发酵培养基中所需葡萄糖的浓度（Kg/m3） 92%第一步发酵中的转化率 995%除去倒罐率0.5%后的发酵成功率 2.发酵液配制需山梨醇量G11以纯糖算 G11 = V1200=13818000（Kg）式中 200发酵培养基中所需的山梨糖的浓度3.一、二级种子液量二级种子液量V12液量 V12液量=10%V1=6909 m3式中 10%为接种量一级种子液量V11液量V11液量=10%V2=691 m34.一、二级种子培养液所需水解山梨醇的量 G1 1=200（V11液量+V12液量）=1520000（Kg）式中 200一、二级种子液中所需的山梨醇的浓度5.生产一万吨维生素C所所需要的山梨醇的总量G G= G11 +G12 =12648260（Kg）6.理论上，100Kg淀粉转化生成葡萄醇量为111K，因此理论上耗用的淀粉量G淀粉为G淀粉12648260（86%98%111%） 13520205Kg式中 86%玉米淀粉原料含纯淀粉量 98%淀粉糖转化率（二）生产一万吨的维生素C各种辅料的所需量第一步发酵中： 种子液量：7600000L，发酵培养基量：69090000L则按照种子培养基与发酵培养基的各辅料用量为：1. 酵母膏：76000007+690900000.35=77381500g=77381.5Kg2. 碳化钙：76000001.5+690900001=80490000g=80490Kg3. 玉米浆：690900001=69090000g=69090Kg4. 复合维生素B:690900000.01=690900g=690.9Kg5. 无机盐：MgSO47H2O:（7600000+69090000）0.2=15338000g=15338KgKH2PO4：（7600000+69090000）0.1=7669000g= 7669Kg 第二步发酵中： 种子液量：62670000L，发酵培养基量：569742000L则按照种子培养基与发酵培养基的各辅料用量为：1酵母膏：626700003=188010000g=188010Kg2玉米浆：626700003+5697420005=3036720000g=3036720Kg3蛋白胨：6267000010=626700000g=626700kg4. 牛肉胶：626700003=188010000g=188010Kg5. 尿素： （62670000+569742000）1=632412000g=632412 Kg6.无机盐：MgSO47H2O:（62670000+569742000）0.2=126482400g=126482KgKH2PO4：（62670000+569742000）0.1=63241200g= 63241.2Kg 因此，整个发酵过程中所需物料的量为 淀粉：13520205Kg 玉米浆：315810 Kg 酵母膏：265392Kg 碳化钙： 80490Kg 复合维生素B: 690.9KgMgSO47H2O:141820 KgKH2PO4：70910 Kg尿素： 6324122 Kg蛋白胨：626700kg牛肉胶： 188010Kg（2）消泡剂的用量： 泡敌的添加量按0.2%计算,每天用量：0.2%（7600+69090+6270+56742）/300=0.94m3 。（4）酒精用量：发酵液经浓缩后多糖的质量分数由原来的2%3%提高到8%10%,可按浓缩倍数3计算,则浓缩后发酵液的体积为(7600+69090+6270+56742）/300(1/3)=156m3,酒精的总添加为发酵液的1.2倍,即1561.2190m3。分离后进行酒精回收,酒精回收率为98%,则每天需补加酒精为(1-98%)190=3.8m3,一年的补加量为3.8300=1140m3,第一年的用量为1140+190=1330m3。（5）包装材料每25Kg装为一袋,共需包装袋5000000/25=200000个。表 4 发酵车间物料衡算结果物料名称 生产一万吨维生素C的物料用量第一步发酵种子发酵液 7600000第二步发酵种子发酵液 62670000第一步发酵液 69090000第二步发酵液 569742000淀粉（kg） 13520205酵母粉（kg） 265392玉米浆（kg） 315810蛋白胨（kg） 626700尿素（kg） 632412牛肉胶（kg） 188010MgSO47H2O (Kg) 141820KH2PO4 (Kg) 70910 复合维生素B (Kg) 690.9四 主要设备选型发酵中一级种子液的量一共为6388 m3，二级种子液的量一共为63875 m3发酵液的量为638832 m3一年中可进行（30024）/80=90个发酵周期/年式中 300年生产天数 80发酵周期 24每天24个小时因此，每个发酵周期所需一级种子液量为71 m3，一级种子液量为710 m3，发酵液的量为7100m3，设计生产中用一级种子罐为20 m3，二级种子罐为60 m3，发酵罐为150 m3。一级种子罐为3个，二级种子罐为 13个，发酵罐为49个。一步发酵分别为1个，2个和6个；二步发酵所用分别为2个，11个和43个。一步发酵罐所用为机械搅拌式。二步发酵罐为气升式发酵罐，罐的高径比为4，则发酵罐的半径的立方等于4150/（3.144）=47.8，因此取发酵罐直径为3.7m,高为14.8m.板框过滤机提取过程为连续进行,每天只需处理发酵出的量,过滤能力：1900/24=80.0 m3/h,故选用生产能力为10 m3/h的过滤机8台。中空纤维式超滤机过滤得率为98%,对于较大的发酵液体积期间少量可忽略不计。生产能力为：（7600+69090+6270+56742）/300/24=19.4 m3,故选用生产能力为8 m3/h的中空纤维式超滤机3台。萃取罐超滤浓缩后体积为：（7600+69090+6270+56742）/300(1/3)=155.22 m3,加入酒精的量为1:1,总体积420 m3 ,装液90%,罐体积420/90%=467 m3,萃取周期为6h,罐可循环使用,每次需发酵罐体积467/4=117 m3,故选15 m3萃取罐8个。洗脱罐沉淀得到的维生素C量为37.5t左右,体积大约为：37.5103/1000=37.5 m3,加入酒精量为60 m3,共需100 m3左右,洗脱周期为4h,需罐体积：100/6=16.7m3,选和萃取罐体积相同的15 m3罐2个,备用2个,这样萃取罐和洗脱罐可通用,共需12个。干燥机洗脱分离后含水18%左右,量20t左右,需降低水分至10%,则需干燥机除水能力为20(18%-10%)/24=0.07t/h,故选用气流干燥机,可实行自动化生产,是连续式干燥设备。其干燥速度快,温度低（物料温度为4060）,能保证生产质量。粉碎机干燥后的质量17t左右,由于产品量较少,要求二班完成。粉碎机的处理能力为：17/16=1.0625 t/h,且要求粉碎粒度0.180mm。故选B型系列吸尘粉碎机组的粉碎机。筛分机其生产能力和粉碎机相似,选用ZS系列高效筛粉机ZS-600。酒精储罐每天需酒精量200 m3,则需80m3储罐3个。（12）CIP清洗表5 设备组成工程类别工程（车间）名称规模备注主要生产工程发酵车间种子小罐（20m3）3台,一步1个,二步2个。种子中罐（60 m3）13台,一步2个,二步11个。一步发酵大罐（150m3）6台。二步发酵大罐（150m3）43台。提取车间6个300m3发酵罐8个30m3萃取/洗脱罐精馏塔含精馏、包装工段辅助生产工程动力车间15台80m3|min空压机15台100m3|min空压机仓库原料和成品各占50%玉米浆储存池容量80m3发酵原料酒精储存池容量2000m公用工程变配电室12台5000KVA变压器锅炉房10个20t|h蒸汽锅炉煤场占地面积1000m3水塔出水量600m3|h循环水池1个3200m3兼消防水池污水处理站1个调节池1个UASB反应器1个接触氧化池厂区外供电10km第五章 维生素C主要原燃料消耗 一 主要原燃料消耗表6 生产用水量生产工序日耗水量(t/d)年耗水量(t/a)种子罐用水426127763发酵罐用水2130638832其他用水2000600000合计4556136800 二 主要原料来源玉米淀粉为主要原料，厂区建在玉米产区，就地取材山东具有众多的生物企业，因此原料易得且就离均较近，减少运输费用。第六章 项目厂址选择及建厂条件一 厂址选择枣庄经济开发区地处渤海和长三角两大城市群之间的淮海经济区中心，京沪线之中点，苏鲁豫皖四省交汇处，位于枣庄市市中区西部，是市中新区建设的先行区。境内高等级公路、铁路纵横交错，东依京沪高速公路和青岛、日照、连云港三个出海港口、在建中的枣临铁路穿境而过，南濒京杭大运河，西连京沪铁路、京福高速公路和在建中的京沪高速铁路，到2011年京沪高铁竣工后，由枣庄直达北京、上海只需2个半小时，将使开发区融入环渤海和长三角两大城市群半天生活圈。周边200公里半径内还有济南、徐州、临沂、连云港、曲阜五个机场，形成了便捷完善的现代化交通网络。枣庄就有大面积的玉米种植，其生产中的主要原料来源丰富便利，且与就有众多生物企业的济宁与临沂相邻，原料购买方便，交通便利，距离安徽江苏河南三省的距离都很近，因此产品销售方便。且在能源方面枣庄市著名的“煤城”,具有多个发电站，因此适宜在此建厂。二 建厂条件1、工厂应接近原料的产地或转运地赖氨酸生产的主要原料是玉米淀粉，应选择在靠近原料产地或转运港口的周边，便于组织原料。此厂址选择方案：将此工厂建在郑州郊区，郑州边缘三分之二是农村，并且河南也是玉米主产地之一，原料来源极其广泛，价格低廉，剩下了大量的运输费用。郑州是全国的交通枢纽，这对产品外运带了方便。设在此地既接近原料产地有接近转运地。2、水源和水质必须有保证 发酵工厂的用水量是较大的，而郑州不算是缺水区，水源通过地下深井取水,地下水化学类型为重碳酸钙镁型中质软水,矿化度为0.50.53g/l,地下水充足,上游无污染源. 在生产过程中注意水的循环利用。3、交通运输方便发酵工厂的运输较重，原材料、燃料及产成品的运输量很大，应选择陆路和水路交通都较便利的地方，便于原料和燃料的进厂，在郑州采用陆路主要是考虑产品的外输。4、必须有充足的电力保证5、地质条件必须符合要求发酵工厂有许多的大设备如发酵罐蒸馏塔等，对厂区的地耐力有一定的要求。而郑州属于中原地带，一般地方都能符合要求。6、有较好的废糟处理条件工厂每天要排放大量的废糟，应用环保治理措施后，还要准备处理后的糟液的去向。可以把废糟用作肥料，也可以密闭发酵产生沼气，以供日常生活加热食用热量首先应第七章 维生素C项目公用工程配套设施一 总图运输厂房的整体布置主要根据生产规模、生产特点、厂区面积以及厂区地形、地质等条件而定。一般采用集中式或分离式。集中式是指将车间各工段及辅助房间集中合并在一个厂房内。本设计发酵工厂生产规模较大,车间各工段联系频繁,厂区面积较大,厂区地势较平坦,且符合建筑防火规范及工业企业卫生标准,综合考虑,采用集中式。本设计的发酵工厂采用一条生产线,全厂一个发酵车间。厂房整体布置的一个重要问题是设备露天化问题