紫甘薯红色素工厂车间设计说明书1212.jsp.doc

摘要：介绍了紫甘薯色素提取工艺、各个过程的操作方法及注意事项，对紫甘薯色素提取工艺进行了设计，并进行了物料衡算和热量衡算；对提取工艺所需要的设备进行了选择并核算了所需台数；用CAD绘制了制油的工艺流程图以及车间布置图，完成对紫甘薯色素提取工厂的设计。关键词：紫甘薯；色素；提取。Abstract:The technology, each part of operating method and advertent problems of purple pigments extraction technologies were introduced; the technology was designed and the material balance and heat balance were made; the equipments for extraction of from purple were chosen and the number needed is decided; the process flow diagram and department arrangement diagram were drawn by CAD.Keywords: purple; pigments ; extraction.1 绪论1.1 项目背景近年来随着人们对生活用品质量要求的不断提高，同时伴随着合成色素对人体的危害逐渐被发现，在食品、药品等行业天然色素代替合成色素已成为不可逆转的趋势。因此天然色素产业发展迅速，已然成为轻工业中的一颗新星。而在众多的天然色素中，紫甘薯色素又成为行业内研究的重点，它不但无毒无害、色泽美观、原料易得、性质稳定1、水溶性好2、3、而且着色能力强4、5、无特殊气味6、适用范围广并能跟需求调节颜色，更难得的是它具有抗癌、抗氧化、抗辐射、抗突变、提高免疫力、减轻肝损伤、预防心血管疾病7等保健功效，这些优点使其能被广泛的应用在食品、药品、化妆品等行业而成为天然色素中的佼佼者。另外，提取色素后的紫甘薯还可以用于生产淀粉、饲料、酒精和其他食品，因此生产自甘薯色素对于加强原料的综合利用，提高农副产品的经济价值，提高农民收入具有重要的意义。1.2 紫甘薯色素概述1.2.1 色素概述按植物色素化学结构归类，可分为花色苷(花青素)类、类胡萝卜素(多烯色素)类、黄酮类、四吡咯类、醌类、焦糖类及其他类。按类别区分，植物色素主要品种如下表所示：表1-1植物色素类别及主要品种类别色素名称主要化学成分植物来源花青素类葡萄皮色素花葵素葡萄皮红莓色素花青素红莓玫瑰茄色素飞燕草素-3-接骨木二糖苷玫瑰茄矢车菊素-3-接骨木二糖苷红球甘兰色素红球甘兰接骨木色素甲基花青素接骨木紫玉米色素锦葵素紫玉米萝卜红色素天然葵苷红心萝卜越橘红色素红豆越橘、笃斯越橘紫苏红色素紫苏苷紫苏类胡萝卜素番茄红素番茄红素番茄胭脂树红红木素胭脂树胭脂树橙降红木素胭脂树-胡萝卜素-胡萝卜素胡萝卜等-胡萝卜素-胡萝卜素胡萝卜素辣椒红辣椒红素辣椒番红花红藏红花酶西红花栀子黄-藏花素、栀子苷大花栀子黄酮类高粱色素3，3，4-三羟基黄酮红高梁种皮可可色素黄酮-3，4-二醇，儿茶酸可可豆菊黄素查耳酮苷菊花红花黄红花苷红花姜黄色素姜黄素、去甲氧基姜黄素及去二甲氧基姜黄素姜黄吡咯类叶绿素铜钠叶绿素铜钠盐蚕沙、雏菊、菠菜醌类紫草红色素乙酰紫草素紫草根檀香木色素檀香木A和B檀香木焦糖类焦糖色素糖类焙烤其它甜菜红甜菜碱甜菜红曲色素红斑红曲素、红曲素、红曲玉红胺等发酵法制备栀子兰色素栀子提取物酶处理其中列入中华人民共和国国家标准食品添加剂卫生标准GB2760-1996中允许使用的食用色素有48个品种，它们是：苋菜红、胭脂红、叶绿素铜钠盐、-胡萝卜素、甜菜红、姜黄、红花黄、紫胶红、越橘红、辣椒红、辣椒橙、红米红、栀子黄、菊花黄浸膏、黑豆红、高梁红、玉米黄、萝卜红、可可壳色、红曲米、红曲红、落葵红、黑加仑红、栀子蓝、沙棘黄、玫瑰茄红、橡子壳棕、多穗柯棕、桑椹红、金樱子棕、姜黄素、酸枣色、花生衣红、葡萄皮红、蓝锭果红、藻蓝、植物炭黑、紫草红、茶黄色素、茶绿色素、柑橘黄、胭脂树橙、胭脂虫红、焦糖色(不加氨生产)、焦糖色(亚硫酸铵法)、焦糖色(加氨生产)、-胡萝卜素(发酵法 )、密蒙黄等。已经制定中华人民共和国国家标准或行业标准的食用天然色素共有19个品种 。由于我国植物品种资源丰富，一大批植物色素新的品种正在积极研发中，植物色素作为新兴产业，处于蓄势待发中。美国允许生产使用的植物色素主要种类有：胭脂树橙、脱水甜菜粉、-胡萝卜素、葡萄皮色素、红花色素、海藻粉色素、果蔬汁色素、辣椒色素、菊科植物粉末及提取物、玉米胚乳油、核黄素等。日本允许生产和使用的植物色素主要种类有：胭脂树橙、紫苏色素、红花黄素、可可色素、甘草色素、罗望子色素、浆果类色素、茜草色素、紫根色素、橘子黄素等。1.2.2 紫甘薯简介 紫甘薯(又名山川紫) 属旋花科甘薯属一年生草本植物，原产日本南部，由日本人山川先生改良成富含色素的新品种，并推广种植。我国于1988年左右引进该品种8由于它含有花青素成分，具有抗氧化，改善肝功能，抑制遗传因子突变，预防高血压，改善视力等保健作用，很快就得到大面积的推广种植。1.2.3 紫甘薯红色素的成分及性性质1.2.3.1 成分紫甘薯红色素主要成分为矢车菊色素(花青素)和芍药色素(甲基花青素)。目前从紫甘薯红色素中分离出来并已得到鉴定的成分已有6种9而其中最主要的两种：氰定酰基葡萄苷和甲基花青定酰基葡萄苷已通过核磁共振得到他们的结构10。1.2.3.2 性质(1)由于结构中苷元上的羟基被糖苷化，它也有着极好的水溶性。它在热酸性条件下比较容易发生酸水解。和其他花青素类色素一样，紫甘薯红色素在不同ph下有很明显的变色反应。在ph小于5时，其水溶液呈红至红紫色，ph大于5时，颜色随ph升高，从紫红色渐渐变成不稳定的蓝绿色。(2)对热的稳定性：通过与其他几种天然色素的对比，我们可以看到，紫甘薯色素的耐热性在花青素类色素中，具有一定的优势。(3)对光的稳定性：据浙江农业大学特种植物资源中心研究人员对紫甘薯红和其他色素的光照对比实验研究可知，紫甘薯红色素有着极好的光稳定性。 (4)对山梨酸钾的稳定性：据研究人员对以上几种色素分别添加山梨酸钾后的吸光值变化率的观察，紫甘薯红的反应居中。1.3 紫甘薯色素产业的历史及市场分析1.3.1 中国紫甘薯色素产业的现状20世纪80年代,我国引进了“紫玫瑰”、“紫山川”等一些品种,经过多年改良,现已选育出产量较高的紫甘薯品种。自1995年,浙江农业大学的陆国权等人对浙江省培育的紫甘薯进行了研究,初步探讨了该品种色素的提取、纯化方法,探讨了其稳定性以及加工方法对花色苷含量和组分的影响,并应用高效液相色谱鉴定出色素粗提物中含有12个组分,但未进行结构分析，2003年3月全国甘薯区试重庆会议首次制定了紫心甘薯的选育目标及花青素含量分析方法。目前我国生产紫甘薯色素的厂家有汕头市明德食品添加剂有限公司、河北省邯郸市晨光生物科技集团有限公司、鹰潭市贵溪华康天然色素厂、重庆和润生物工程有限公司、杭州富马化工有限公司、云南瑞宝天然色素有限公司等。1.3.2 世界紫甘薯色素产业的现状紫甘薯原产于日本并且是世界上最早开始紫心甘薯育种的国家,因此对紫甘薯色素的研究,日本处于领先水平，且对该色素的原料预处理、色素提取方法以及该色素在食品中的应用等方面已有自己的专利。日本在紫心甘薯色素的提取中主要研究利用发酵的方法提取色素。由于紫心甘薯品系产量仍然太低，无法用于大规模生产，因此没有形成紫甘薯色素的大规模工业生产生产。美国于20世纪30年代开始甘薯育种工作，且主要以鲜食和罐装食品上市另外，菲律宾、印度、印度尼西亚、尼日利亚及国际热带农业研究中心等也都在甘薯育种方面有较好的基础。1.3 紫心甘薯开发利用前景随着食品等行业的发展，色素被越来越广泛地应用各个工业领域行业产品的着色，用途十分广泛，并且随着人们对生活资料质量水平要求的提高，及各种合成色素及合成过程中的残留物对人体的危害不断被发现，天然色素作为一类无害色素越来越受到人们的欢迎。用天然色素代替人工色素成为一种不可逆转的潮流，而紫甘薯色素美观的色彩，对人体的保健功能及其稳定和适用的广泛性决定着它具有广阔的市场前景。2 设计总论21 设计依据1.4.1 设计依据本次设计的依据包括河北科技大学生物科学与工程学院食品系的设计任务书，结合一定时间的工厂实习，设计前期查阅的文献资料，及本专业学习到的知识等。22 设计题目年产100吨紫甘薯色素工厂工艺设计23 设计要求本设计应体现一定的进取性、合理性、并结合我国生产实际，尽量采用工业生产中的先进经验和技术。创造性的适用所学理论知识，在达到投资少，见效快的情况下，使产品应符合国家标准，在整个设计中既能体现生产并减轻劳动强度，又能节约能源，降低成本。同时，在“三废”治理和环境保护方面，都必须符合国家有关规范。还要符合国民经济的发展。24 设计原则2.4.2 设计原则设计过程依据国内外对紫甘薯色素的需求状况，充分利用国内外的生产经验和科研成果严格遵守国家标准。并按照以下原则：(1)环保节约，少占耕地。(2)尽可能采用先进设备和科研成果以保证本设备在较长时间的先进性。(3)尽可能采用通用设备和标准件以简化设计过程及便于设备的维修。(4)尽量优化工人的劳动环境，在不影响产品质量的前提下应尽量使设备结构紧凑美观。2.4.3 设计内容(1)确定产品的指标、产品所需要的原材料、包装材料等。(2)确定产品生产的工艺流程、设备的选型、所需劳动力等。(3)选择工厂的厂址、料的来源、水电汽的供应等。(4)进行物料、材料设备、劳动力平衡及水电汽平衡等的计算。(5)设计全厂和产车间的布局。(6)绘制工艺流程图、全厂平面布局图、生产车间平面布局图、及车间的立剖图和侧剖图等。3 厂址的选择3.1 厂址选择的基本原则11(1)厂址应符合国家工业布局，城市或地区的规划要求。(2)厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利的地区。(3)厂址应靠近水量充足、水质良好的水源地。(4)厂址应尽量选择交通便利的地区。(5)厂址地区应具有热点供应。(6)选择厂址时要注意节约用地，不占用或少占用耕地。(7)厂区的大小形状和其他条件应满足工艺流程合理布置的需要，并应留有发展余地。(8)选厂址时要对投产后可能对环境的影响作出预评。(9)厂址应尽量避开洪水、火山、泥石流频发的地段，如不可避免应采取防护措施。(10)厂址应避开自然保护区、文物区、旅游区且不能妨碍或破坏水利工程，不能妨碍周围居民的正常生活。3.2 厂址的确定3.2.1 概述河北省威县光照充足，昼夜温差较大，预热同期，沙土地资源丰富，所产甘薯品质上乘适合色素的提取；劳动力资源丰富，民风淳朴，能解决本项目的对人力的需求；同时，此地地势平坦、交通便利，方便原料和产品的运输；另外，该县正在搞招商引资工程，政策优惠。因此可确定为本项目的厂址。3.2.2 交通公路：大广高速、106国道、武馆公路纵穿南北，邢临高速、青银高速、邢清公路、邢临公路、杨官公路横贯东西，形成了冀南地区最发达的高速、公路交通网络。北距北京370公里，南距郑州350公里、西北距太原350公里、东距济南150公里。铁路：东距京九铁路30公里、西距京广铁路75公里。航空：距邯郸机场100公里，距石家庄、济南机场各150公里。港口：距天津港350公里、黄骅港300公里。3.2.3 水文状况该地的深层水质如下表所示：表3-1 深层水质物质含量表项目含量（mg/L）饮用水标准（mg/L）PH值8.26.5-8.5总硬度110450氯化物174250硫酸盐93.3250矿化度7661000氟化物0.551.0总砷化物DL0.05六价格DL0.05溶解性铁0.140.3硝酸盐0.3220总汞DL0.001高锰酸盐指数0.9-总镉DL0.01总铅DL0.053.2.5 气候状况威县自然环境优越。境内地势平坦，土壤肥沃，地下水资源充裕，水质优良。气候四季分明，为暖温带大陆性半干旱季风气候，年平均降水量584毫米， 集中在夏末秋初；无霜期198天；年平均温度摄氏13度；全年日照2574.8小时。4 生产工艺4.1 产品方案的确定4.1.1 产量的确定本设计确定年产量为100t色素成品。4.1.2 产品指标表4-1 产品指标表性状紫红色粉末溶解性溶于水、乙醇、醋酸等色价(E1%1cm)60 min 528nm重金属20.0mg/Kg max砷（As）3.0mg/Kg max生菌总数1000个/100g max 致病菌不得检出铅（Pb） 4mg/kg max水分5% max保质期2年4.1.3 原材料、辅助材料及包装材料4.1.3.1 对原材料的要求原料统一用生产色素要求使用完整饱满，无虫蛀蚀，无霉变，无病害色泽正常，色素含量较高的紫甘薯。4.1.3.2 原材料的来源可用本公司基地生产的紫甘薯，也可用经过检验合格的从市场采购的紫甘薯。4.1.4 包装材料内包装采用1Kg食品专用复合材料包装袋，外包装采用10Kg纸箱包装。4.2 工艺流程本工艺可用流程图标示为：第二次浸提陶瓷膜过滤清洗二级级板框过滤过滤色素粉薄膜蒸发浓缩离心分离破碎拣选离心分离喷雾干燥大孔树枝纯化第一次浸提浸提残渣色素液验收验收一级板框过滤过滤紫薯验收用作淀粉加工原料装袋检测装箱成品图4-1 工艺流程图4.3 操作要点说明4.3.1 原料的验收与存储(1)原料验收时要经过仔细的检查，不能有发霉、异味、严重病虫害和大面积腐烂等现象；(2)色价原则上不能低于1.2；(3)不能及时加工的紫甘薯应冷冻储存。4.3.2 清洗清洗的作用主要是清除红薯外表皮层沾带的泥沙 , 并洗除去红薯块根的表皮。保证淀粉质量, 清洗的越干净, 淀粉的质量就越好。同时 , 在清洗过程中还能够去除块根中的一部分氢氰酸。清洗的要求是去除泥沙。4.3.3 破碎紫薯的色素主要储藏细胞内的液泡,仅少量储藏于皮。碎解的目的就是破坏红薯的组织结构，使色素从细胞中分离出来。破碎时用超细磨机，破碎粒度，使甘薯组织充分破坏提高色素提取率。4.3.4 提取提取分两次进行，第二次提取后的色素液作为下一次提取的溶剂；提取液用20%的乙醇溶液12提取温度为6013每次提取时间为60min两次操作共能提取甘薯中色素的84%。4.3.5 沉淀本工艺采用自然沉淀24h，沉淀固体为滤液总体积的1.4%色素回收率约99.5%。4.3.6 离心采用三足离心机进行离心沉淀，要求离心因数800以上，离心分离出的固体约占液体总体积的0.5%色素回收率约99.6%。4.3.7 板框过滤本工艺采用二级板框过滤，第一级采用10m孔径滤布过滤，滤饼约占滤液体积总量的0.2%，第二级采用1m孔径滤布过滤，滤饼约占滤液体积总量的0.2%2，每次过滤后用滤液总体积的1/10倍水洗涤以减少色素损失，两次板框过滤后色素回收率约为99.4%。4.3.8 陶瓷膜过滤本工艺采用0.2m陶瓷膜过滤，滤饼约占滤液总体积的0.1%，此过程色素回收率约99.7%。4.3.9 大孔树脂纯化采用AB-8树脂纯化14，由于打孔树脂吸附色素时是放热的过程，而解析时是吸热的过程而低温则会导致反应速率的下降，因此我们吸附时采用20下吸附2h,解吸时采用60下洗脱4h。吸附后正向淋洗4h，反向淋洗2h；解吸用70%乙醇水溶液，回收率约98.0%。4.3.10 浓缩及干燥采用升膜蒸发器浓缩至色素含量为25%时用压力喷雾干燥机进行喷雾干燥至水分含量4%左右，浓缩过程色素损失不计，喷雾干燥时色素损失约1.4%。4.3.11 包装产品包装采用三层包装，内包装用1Kg食品专用复合材料包装袋，外包装采用10Kg纸箱包装。5 物料衡算51 物料衡算的根据及意义根据工厂设计规模、产品方案，通过物料平衡计算，可确定单位时间生产过程中主要原辅料的需求量以及水、蒸汽、能源等流量与耗量，据此就可以计算出全年主要物料、 包装材料的采购运输和仓储容量。同时通过物料衡算，还可以根据计算数值经济合理地选择生产设备，并进行车间的工艺布置和各工序劳动力的安排，也是进行经济分析不可缺少的根据。5.2 物料衡算设计任务：紫甘薯色素年产量=100吨即105Kg生产时间：=300 天/年*24小时/天=7200小时/年甘薯原料杂质含量：=10%紫甘薯中色素含量：=2%粗提效率：=84%纯化及干燥得率约为：=95%设为每年需要紫甘薯原料的量则：需塑料袋：需铝箔袋：需纸箱：胶带用量：设每个包装箱胶带用量为1m/个；胶带长100m/卷。则每年用胶带量：原料及包装材料所需成本如下表所示：表5-1 物料衡算表项目名称年用量单价元合计金额备注紫甘薯保护价收购塑料袋容量1Kg纸 箱容量10Kg胶 带100卷100m6 设备选型6.1 设备选型的依据物料计算是设备选型的依据，选择设备时要注意四点15：(1)根据单位时间(h或min)产量的物料平衡情况和设备生产能力来确定所需设备的台数。(2)几个生产中的关键设备，除按实际生产能力所需台数的设备外，还应考虑备用设备。(3)以便后道工序的生产能力要略大于前道，不至于生产能力不够，导致物料积压。6.2 设备的选型的基本原则食品的设备大体可分为四个类型：计量和贮存设备、定型专用设备、通用机械设备、和非标准专业设备。在选择设备时要按照以下几个原则进行16：满足工艺要求，保证产品质量和产量。(1)一般大型食品厂应选则较先进的、机械化程度高的设备，中型厂则要看其具体条件，一般其主要产品设备可选用机械化程度、连续化程度较高的设备，小型厂则选用较简单的设备。(2)所选的设备能充分利用原料、耗能少、体积小、维修方便、劳动强度低、并能一机多用。(3)所选设备应符合食品卫生要求，易清洗装拆、与食品接触的材料要不易腐蚀，不至于对食品产生污染。(4)设备结构合理，材料性能可适合各种工作条件，（如：温度、湿度、压力、酸碱度等）。(5)在湿度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、记数、和程序方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式。(6)选择设备时应进行调查研究，应向设备生产厂家、使用单位以及有关专家了解设备的使用情况，有些关键设备，在国内不能满足需要时，也可进口。在选用进口设备时，还需考虑设备的易损件或备件供应的方便性和经济性。6.3 主要设备的计算及选择6.3.1 甘薯前处理过程设备6.3.1.1 收料工段式中：每年需要紫甘薯原料的量6.3.1.2 清洗工段：清洗用水与物料的比为：5:1清洗用水: 清洗机的最小清洗速率：每天清洗甘薯的量为：故选择的甘薯清洗设备为RJX-1800型多功能斜式洗薯机1台，其主要技术参数为：表6-1 洗薯机参数表名称参数配套动力3KW电动机外型尺寸2130X759X1815（MM）工作转速150/分钟送料高度135MM工作效率2200KG/小时洗净度96%6.3.1.3 破碎机破碎机的最小破碎速率：破碎机平均每天处理甘薯的量故选择的破碎设备为河南省汝阳县机械厂生产的PS520B型破碎机1台，主要技术参数为：表6-2 破碎机参数表名称参数配套动力20KW电动机外型尺寸1800X810X750毫米工作转速2800/分钟工作效率5000KG/小时结构重量690Kg6.3.1.2 拣选设备该设备可将物料进行一定距离的输送,可在工作环境相对潮湿的情况下工作；并可与提升机、浮洗机等设备组成生产流水线，其技术参数：表6-3 拣选机参数表项目名称参数电机功率3Kw网带型号具有足够张力、韧性即可电机转速34r/min固定段轴承型号UCP210（轴承304材质，产地福山）传动链条型号16B调节端轴承型号UCT210（轴承304材质，产地福山）工作效率3000Kg/h6.3.2 色素提取过程设备提取料液比：1:10提取液为20%乙醇（m/m）每年用提取液质量： 需用95%乙醇的质量：需用水的质量：此时液体内色素含量为：单次提取所用时间如下表所示：表6-4 提取过程时间表过程装料第一次提取第二次提取转移总计时间/h0.5110.53每天提取的次数为：因此每次提取应处理的甘薯的量为：需要的提取液的量为：查得20%乙醇密度为0.968Kg/L则提取液的体积为：甘薯的密度设为：0.9Kg/L则甘薯的体积为：则提取罐的有效总体积最小为：提取设备选择为四川常信源通用机械设备有限公司生产的CDT-5-DT-8.0型多功能动态提取罐4台，其主要技术参数为：表6-5 提取罐参数表名称参数电动机功率5KW容积8000L罐内压力0.09MPa投料门直径500mm加热面积9.5耗能850Kg/h6.3.3 色素纯化过程设备6.3.3.1 沉淀罐设提取后甘薯渣中液体含量与提取前液体含量相同，即出液量与进提取液量相当，同为：26969.93L。沉淀时间为24h则沉淀罐每天工作的次数为：因此，沉淀罐的最小有效总体积为：每次产生的沉淀的体积：沉淀罐可定做，下面为主要尺寸的计算：设沉淀罐的装填系数为0.75沉淀罐的总容量为：取公称容积50 的沉淀罐12个取高径比 H：D=2：1 则有：H=2D；解方程得： 取D=3mH=2D=6m；封头高： 封头容积 ：V封=3.54（）圆柱部分容积：3验算全容积V全： 故设计方案可行。6.3.3.2 离心机离心机处理速率为： 产生固体废渣的体积：离心设备选用辽阳隆达制药机械有限公司生产的SC1000-LD型三组离心机2台，其技术参数如下表6-6 离心机参数表项目 参数壁厚（mm） 11 内径（mm） 1000 高度（mm） 420 沉降面积（m2） 1.30 拦液板口径（mm） 800 最大沉降容积（L） 114 工作容积（L） 140 最大处理量（L/h） 5500 转速r/min 1200 最大分离因数 1100 型号 Y(B)160L-4 功率kw 7.5 转速r/min 1460 外形尺寸（长宽高） 200016001300 机器重量kg 1600 6.3.3.3 板框压滤机由于在离心工段和板框过滤工段及陶瓷膜过滤工段滤液损失很少因此为简化计算在设计设备时不计此三个工段的液体损失。即：板框过滤处理液体的速率为：二级过滤每天洗涤用水量：产生滤饼的体积：故选用板框压滤机为：BMAS(J)8/520板框压滤机两台，其参数为：表6-7 板框压滤机参数表项目名称参数板框材质铸铁过滤面积(M2)8板数(块)20框数(块)19有效容积(L)107外形尺寸(长宽高)2100700900地脚中心距L(mm)1950机架重量(kg)430板框总重(kg)985选型验算：设过滤常数为：；滤布的滤饼当量值为：；而滤液中；滤饼的体积为：.则：每次过滤得到的滤液体积为：单位过滤面积得到的滤液量为：带入等压过滤方程：17得到：解得过滤时间：洗涤用水体积：最终过滤速率为：板框压滤机属于横穿洗涤，洗涤速率为最终过滤速率的1/4，即：洗涤时间：辅助时间设为：操作周期为：满足要求，因此方案可行。 6.3.3.4 陶瓷膜过滤工段陶瓷膜过滤的液体包括板框过滤的滤液及洗液： 产生滤渣的体积： 18膜通量膜孔隙率，取40%孔半径，0.2m溶液的动力粘度1.00mPas溶液在膜中的扩散曲折率，取1.5膜厚度取3mm压差取0.2MPa则：所需膜面积为：陶瓷膜设备选择为北京福斯特瑞特过滤技术有限公司生产的50MEMBRALOX系列中型陶瓷膜过滤系统1台参数如下表所示：表6-8 陶瓷膜过滤系统参数表名称参数过滤面积()50过滤精度(m)0.2最大工作压力(Mpa)0.36.3.3.5 大孔树脂吸附纯化工段表6-9 吸附阶段时间表过程吸附正向淋洗反向淋洗解吸总计时间/h12421228每天操作的周期数为：每天处理的色素量为：每次处理色素的量为：20时，AB-8大孔树脂对紫甘薯色素的吸附能力为：0.37652Kg/Kg 需要大孔树脂的量为：每次用70%乙醇以相对于大孔树脂50L/Kg的量进行解吸每次解吸用的溶液的体积为：查密度表得70%乙醇溶液的密度为：0.885Kg/L每次解吸用的溶液的质量为：用95%乙醇的量为：用水量为：大孔树脂吸附设备的选择树脂可用邢台市民生树脂科技有限公司生产的AB-8大孔吸附树脂，其参数如下表所示：表6-10 吸附树脂参数表项目名称参数项目名称参数外观乳白色不透明球体比表面积480520/g树脂结构PSt平均孔径1314nm极性弱极性孔隙率42%46%水分65%75%粒度范围0.31.25mm湿真密度1.051.10g/mL装填高度3m湿视密度0.620.72g/mL流速16m/h吸附柱可根据需求定做容量为2000Kg的吸附柱6个。6.3.4 蒸发浓缩及喷雾干燥过程物设备6.3.4.1 蒸发浓缩工段蒸发设备所需浓缩处理液体的速率为：纯化后的溶液中色素的量为：浓缩后的液体流量为：浓缩设备选用普丽盛公司生产的PLCDJ -2000型单效降膜蒸发器3台，其参数如下：表6-11 浓缩设备参数表项目名称参数蒸发量（Kg/h）2000蒸汽压（MPa）0.25真空度（MPa）0.08浓缩比1.21.3外形尺寸（mm）4600235050006.3.4.2 喷雾干燥工段平均进料：平均出料：喷雾干燥设备可用GYPG广谱高压力喷雾干燥机，其参数如下：表6-12 喷雾干燥设备参数表项目名称参数水分蒸发量（Kg/h）200料液处理量(L/h)378.84-564成品产量（Kg/h）82.2-64湿物料含固率(%)20-45成品含水率(%)3-5电功率(Kw)320加热源蒸汽+电产品捕集方式及效率一级旋风除尘、一级湿式除尘器自控仪表热风温度及排风温度指示、自动调节温控仪进风温度()150-200出风温度()80-1006.3.5 包装设备色素产量： 6.3.5.1 装袋设备：可用安徽正远包装科技有限公司生产的VFS系列包装机，该机组是由一台VFS7300立式充填包装机、CJS2000系列组合称和DT5Z型提升机组成，集称量、制袋、折边、充填、封口、打印、冲孔、计数于一体，采用伺服电机同步带拉膜，具有自动纠偏功能。参数如下表所示：表6-13 装袋设备参数表项目名称参数计量范围2005000 g 计量精度3 g(500 g),10 g(5 kg) 计量速度20-50 次分 制袋尺寸(50460）(80350) mm(长宽） 卷材最大外径500 mm 卷材纸芯内径75 mm 电源总功率380 V/6 kW 气源消耗量0.6 MPa,450L/min 外型尺寸350020055400 mm 总重量1300 kg6.3.5.2 装箱设备：由于生产量小，可用人工代替机器包装。6.3.6 检测设备产品中主要危害物为金属故检测设备为金属探测器，选用东莞市卡索电子科技有限公司生产的AEC6015h轻便型金属探测器,其参数为：表6-14 金属探测器参数表项目名称参数输送速度0.25-0.5m/s电源 220V 50Hz 功率 120W 报警方式 声光报警，并自动停机外型尺寸（长宽高） 16008401050(高度范围1050-1200mm) 重量120-150kg检测窗口高度150mm检测窗口宽度300-600mm检测灵敏度Fe0.8-1.0mm检测灵敏度SUS1.8mm6.3.6 暂存设备6.3.6.1 破碎后的甘薯的存储由甘薯破碎和提取的物料衡算可知：需要存储的量为，为了使破碎机卸料方便可在车间内放置一个大小为5的地下存储罐。6.3.6.2 离心过滤及板框过滤后滤液的存储可定做3个公称容积为200的卧式储罐3个，其主要参数计算为：取长径比 L：D=2：1 则有：L=2D；解方程得： 取D=5mL=2D=10m；封头厚度： 封头容积 ：V封=16.4（m3）圆柱部分容积：V筒=197m3验算全容积V全：符合设计要求，可行。6.3.6.3 陶瓷膜过滤后的溶液存储可用公称容积为200的卧式储罐2个，尺寸同上。6.4 泵6.4.1 螺杆泵用于将破碎的紫甘薯转移到提取罐中，转移速率最小为：上海上诚泵阀制造有限公司I-1B型I-1B6寸螺杆泵(浓浆泵)2台，其参数如下所示：表6-15 螺杆泵参数表名称规格理论流量PMPa (m3/h)38流量(m3/h)30扬程(m)60吸程(m)3进出口径150转速(r/min)960配用电机(Kw)15工作压力(*Kg/cm2)66.4.2 离心泵生产车间共离心泵12个；泵房需用泵2个；车间用泵备用 2个，泵房用泵备用1个。故共需车间离心泵14个，泵房用泵3个。6.4.2.1 为保证供水速度，泵房用泵应选用较大功率的离心泵，选用上海上诚泵阀制造有限公司生产的ISW80-315(I)卧式离心泵，参数如下：表6-16 泵房离心泵参数表项目名称参数流量100扬程m125转速r/min66汽蚀余量m2900配带功率Kw75效率%4.56.4.2.2 车间用泵选用上海上诚泵阀制造有限公司生产的ISW65-315卧式离心泵，参数如下：表6-17 车间用离心泵参数表项目名称参数流量25扬程m125转速r/min40汽蚀余量m2900配带功率Kw30效率%2.56.4.3 辅助生产设备6.4.3.1 空气压缩机板框过滤要用高压空气，因此需要空气压缩机，选用河北永邦空压机技术有限公司生产的WBS-11A型空压机，参数如下：表6-18 空气压缩机参数表项目参数排气压力（MPA）1.00 排气量（m/min）1.8/1.6/1.5/1.3电机功率（KW）11噪音(dBA) 653 出口管径（寸）G4重量（Kg) 460 外形尺寸（长宽高，mm）105086012006.5 工厂生产设备一览表表6-18 生产设备一览表名称型号数量功率Kw单价(万元)总价(万元)洗薯机RJX-18001台3破碎机PS520B1台20检选机无1台3提取罐CDT-5-DT-8.04个5312沉淀罐定做12个0224三足离心机SC1000-LD2台7.5板框压滤机BMAS(J)8/5202台0陶瓷膜设备MEMBRALOX1台0吸附柱定做6个016降膜蒸发器PLCDJ -20003台0喷雾干燥机GYPG1台320袋包装机VFS1台6金属探测器AEC6015h1台0.125地下储罐定做1个0.4200储罐定做8个0432螺杆泵I-1B6寸2台15泵房用泵ISW80-315(I)3台75车间用ISW65-31514台30空气压缩机WBS-11A1台11叉车无4辆0416卡车无2辆07146.6 实验室设备一览表实验室所需设备如下表所示：表6-19 实验室所需设备表编号设备名称数量(台/个)单价（万元）总额（万元）1分光光度计20.40.82微波提取器21.533超纯水机10.20.24冷冻干燥机12.12.15冷冻离心机10.80.86均质机11.21.27离心机20.61.28快速水分计50.21.09液相色谱仪11212合计22.37 水电汽衡算7.1 衡算原则水电汽衡算是在上述计算完成后，根据人员配置及设备性能来确定，遵循原则如下：(1)根据设备能力、人员配置，按生产高峰期的用量来计算。(2)考虑到生产中的能源损失，使能源有一定的充裕，以保证生产正常进行。7.2 用水量计算7.2.1 生产用水7.2.1.1 清洗用水每年用甘薯原料的量为：清洗用水与物料的比为：5:1每年清洗甘薯用水: 7.2.1.2 每年配置提取液用水量：7.2.1.3 每年过滤洗涤用水量：=12764334Kg/y7.2.1.4 解吸用水量：7.2.1.5 每天清洗设备及车间用水量20t，则：7.2.1.6 每年生产用水量： 7.2.2 生活用水量7.2.2.1 浴室用水：洗浴用水计8 t/d，则：7.2.2.2 职工宿舍用水：宿舍用水计20 t/d，则：7.2.2.3 食堂、医务室、办公室用水：其他生活用水计20t/d，则：7.2.3 锅炉房用水量式中：W锅炉房最大小时用水量，t/d蒸发系数，取1.5锅炉房的其他用水系数，取1.4Q锅炉房蒸发量，25t/d所以：锅炉房每年用水量：7.2.4 全厂每年用水量 当地工业用水价为：1.5元/t每年用水成本为：7.3 用电量计算7.2.1 生产设备用电表7-1 生产设备用电表名称生产任务(Kg/y)/(L/y)生产能力（Kg/h） 或(L/h)每年工作时间（h/y）功率(Kw)数量(台/个)每年耗电量（Kwh）每年消耗总电量（Kwh）洗薯机6961849.07220031643194931243629检选机6265664.16330002089316266破碎机6265664.1635000125320125063提取罐6265664.163880712045142401三足离心机638208001100058027.5287028陶瓷膜过滤系统765864001600047873114360喷雾干燥机40000020020003201640000袋包装机10000018005661333金属探测器1000002000500.1216螺杆泵6265664.16350001253313759泵房用泵136350000200000682752102263车间用泵(按流量最大计)76586400250003063412147046空气压缩机63820800107005965111656107.2.2 照明用电车间照明方法采用一般方式，以保证整个车间的亮度为准。车间照明以计；车间面积3570 ；每天照明时间是10h。则每年照明用电量为：7.2.3 生活用电生活用电按每天300Kwh计，每年用电量为：7.3 用汽量估算可根据热量平衡计算出所需的蒸汽量。（kg）；Q=mC（t2-t1 ）；I2=C2t2式中， G蒸汽消耗量，KgQ加热过程中的热量总消耗，KJC物料比热，KJ/Kgm物料质量，Kgt1、t2物料始末温度，T2冷凝液温度，I1蒸汽热焓，KJ/Kg I2冷凝液热焓，KJ/kgC2冷凝液的比热容，4.2 KJ/Kg7.3.1 生产用耗蒸汽量7.3.1.1 设备清洗耗蒸汽量清洗温度一般为80 ，洗液比热平均为4.4 kJ/kg，原始洗温度为30 。每小时加热洗液10吨，采用120 蒸汽加热，即 ：m=10.93103 Kg；t1=30；t2=80 ；I1=2 579.2 KJ/kg；C=4.4 KJ/Kg则：每年设备清洗耗用蒸汽量为：(Kg)7.3.1.2 提取用蒸汽量有提取工段物料衡算可知每年提取用水49465769Kg,乙醇13190872Kg。7.3.1.3 蒸发用汽量由洗脱过程可知，每年需要蒸发的70%乙醇溶液量为：其中水分含量为：（Kg）乙醇含量为：（Kg）加热水用汽量为：蒸发水用蒸汽量为：G水2=645079.46Kg加热乙醇用蒸汽量为：蒸发乙醇用蒸汽量：每年生产共需蒸汽量:7.3.2 生活用耗蒸汽量生活用汽主要为浴室用汽，浴室用水量由用水计算表得为2400t/y，水温由20 升至50 所需热量。Q2=GC（T2T1） =240010004.2（5020） =302400000KJ消耗蒸汽的量：每年共用蒸汽的量为： 8 劳动力组织与衡算8.1 组织管理、劳动定员与人员培训对企业有效的组织管理是保证生产有步骤，有计划进行的先决条件，这同时也是企业在激烈的市场竞争中成败的关键。劳动定员与设备的合理使用，人员配备，以及对产品方案编排、产品质量、定额指标的制定有着密切的联系。全厂劳动生产率的高低，主要取决于工人操作的熟练程度以及设备的机械化、自动化程度等，而对员工有计划、合理的培训是提高劳动生产率所不可缺少的重要条件。8.2 组织管理实行厂长负责人员的编制，