年产5000吨维生素C工厂设计

1 江西科技师范学院 化工原理课程设计报告书 专 业 生物工程 班 级 09 级 2 班 姓 名 邱维曌 吴文婷 孙天琪 设计题目 年产 5000 吨维生素 C 工厂设计 指导教师 常军博士 2012 年 11 月 13 日 2 目录目录 第一章 总论 5 第一节 设计依据 5 第二节 设计原则 5 第三节 主要原辅料供应情况 5 第二章 总平面布置及运输 7 第一节 总平面布置 图纸 7 第二节 工厂运输 8 第三章 劳动定员 10 第四章 车间工艺 11 第一节 工艺流程及相关参数 11 第二节 物料衡算 11 第三节 设备及相关管道选型配套明细表 14 第五章 管道设计 19 第一节 管道计算与选用 19 第二节 管道附件与选用 19 第三节 管路布置 图纸 19 第六章 项目经济分析 20 第一节 产品成本与售价 20 第二节 经济效益 21 参考文献 22 附图 1 23 附图 2 24 3 第一章第一章 总论总论 绪论绪论 1 维生素 C 简介 维生素 C Vitamin C Ascorbic Acid 又叫 L 抗坏血酸 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 正常成人体内的 维生素 C 代谢活性池中约有 1500mg 维生素 C 最高储存峰值为 3000mg 维生 素 C 正常情况下 维生素 C 绝大部分在体内经代谢分解成草酸或与硫酸结合 生成抗坏血酸 2 硫酸由尿排出 另一部分可直接由尿排出体外 2 维生素 C 主要生理功能 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 防止关节痛 腰腿痛 增强肌体对外界环境的抗应激能力和免疫力 水溶性强抗氧化剂 主要作用在体内水溶液中 坚固结缔组织 促进胶原蛋白的合成 防止牙龈出血 3 维生素 C 的药物作用 维生素C 在体内参与多种反应 如参与氧化还原过程 在生物氧化和还原 作用以及细胞呼吸中起重要作用 从组织水平看 维生素C 的主要作用是与细 胞间质的合成有关 包括胶原 牙和骨的基质 以及毛细血管内皮细胞间的接 合物 因此 当维生素C 缺乏所引起的坏血病时 伴有胶原合成缺陷 表现为 创伤通难以愈合 牙齿形成障碍和毛细血管破损引起大量瘀血点 瘀血点融合 形成瘀斑 维生素C 和坏血病有一段很长的历史渊源 希波克拉底是第一个提到坏血 病的人 他描述当时士兵牙床溃烂 牙齿脱落 早期的海上旅行引起了人 们对坏血病的重视 船队离开港口3 4 个月 船员往往会因此患上坏血病 人 们开始发现这是由于海上旅行缺乏新鲜蔬菜和水果的缘故 1932 年英国军医从 柠檬汁中离析出具有抗坏血病的晶状物质 1933年瑞士科学家合成了维生素 C 又叫做抗坏血酸 近代研究表明VC 对人体健康至关重要 4 胶原蛋白的合成需要维生素C 参加 所以VC 缺乏 胶原蛋白不能正常合成 导致细胞连接障碍 人体由细胞组成 细胞靠细胞间质把它们联系起来 细胞 间质的关键成分是胶原蛋白 胶原蛋白占身体蛋白质的1 3 生成结缔组织 构 成身体骨架 如骨骼 血管 韧带等 决定了皮肤的弹性 保护大脑 并且有 助于人体创伤的愈合 坏血病 血管壁的强度和VC 有很大关系 微血管是所有血管中最细小的 管壁可能只有一个细胞的厚度 其强度 弹性是由负责连接细胞具有胶泥作用 的胶原蛋白所决定 当体内VC 不足 微血管容易破裂 血液流到邻近组织 这种情况在皮肤表面发生 则产生淤血 紫癍 在体内发生则引起疼痛和关节 涨痛 严重情况在胃 肠道 鼻 肾脏及骨膜下面均可有出血现象 乃至死亡 牙龈萎缩 出血 健康的牙床紧紧包住每一颗牙齿 牙龈是软组织 当缺乏 蛋白质 钙 VC 时易产生牙龈萎缩 出血 预防动脉硬化 可促进胆固醇的排泄 防止胆固醇在动脉内壁沉积 甚至可 以使沉积的粥样斑块溶解 是一种水溶性的强有力的抗氧化剂 可以保护其它抗氧化剂 如维生素A 维生素E 不饱和脂肪酸 防止自由基对人体的伤害 治疗贫血 使难以吸收利用的三价铁还原成二价铁 促进畅道对铁的吸收 提高肝脏对铁的利用率 有助于治疗缺铁性贫血 防癌 丰富的胶原蛋白有助于防止癌细胞的扩散 VC 的抗氧化作用可以抵 御自由基对细胞的伤害防止细胞的变异 阻断亚硝酸盐和仲胺形成强致癌物亚 硝胺 曾有人对因癌症死亡病人解剖发现病人体内的VC 含量几乎为零 保护细胞 解毒 保护肝脏 在人的生命活动中 保证细胞的完整性和代谢 的正常进行至关重要 为此 谷胱甘肽和酶起着重要作用 提高人体的免疫力 白细胞含有丰富的VC 当机体感染时白细胞内的VC 急 剧减少 VC 可增强中性粒细胞的趋化性和变形能力 提高杀菌能力 促进淋 巴母细胞的生成 提高机体对外来和恶变细胞的识别和杀灭 参与免疫球蛋白 的合成 提高CI 补体酯酶活性 增加补体CI 的产生 促进干扰素的产生 干 扰病毒mRNA 的转录 抑制病毒的增生 提高机体的应急能力 人体受到异常的刺激 如剧痛 寒冷 缺氧 精神强 刺激 会引发抵御异常刺激的紧张状态 该状态伴有一系列身体 包括交感神 经兴奋 肾上腺髓质和皮质激素分泌增多 肾上腺髓质所分泌的肾上腺素和去 甲肾上腺素是有酪氨酸转化而来 在次过程需要VC 的参与 进入人体的维生 素C 很快分布于个组织器官 在正常情况下 人体维生素C 库为1500毫克 多 5 余的大部分随尿排出 少部分随大便 汗及呼吸道排出 但是在感染情况下 人体 所需的为平时的20 40 倍之多 而且所有的药物都会破坏体内的VC 所以在 人体有状态的情况下补充VC 是非常有益的 美国著名营养学家戴维斯问过对 营养学有研究的医生 是否应将VC 当作家中常备药品 以便任何疾病初期都 可以服用 大多数医生都说 当然比任何阿司匹林安全多了 第一次使用足 够的量比连续使用小剂量有更好的效果 第一节第一节 设计依据设计依据 维生素 C 是人体不可缺少的一种营养素 每天每人需要量为 60 毫克 坏 血病就是由于维生素 C 的缺乏引起的 维生素 C 又具有较强的解毒作用 并可 以治疗高血压 血管硬化 增强人体免疫力 促进伤口愈合等 同时还具有美 白抗衰老的作用 在食品 饲料 医药 化妆品等领域应用广泛 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 当前 我国维生素 C 生产技术不断进步 生产规模日趋大型化 应用面也逐步 扩大 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 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 随着国内维生素 C 生产工艺的改进 生产成本逐渐降低 将 使我国的维生素 C 产品在国际市场上有较强的竞争力 市场份额将会不断扩大 正是基于此种背景 本文论述了年产 5000 吨维生素 C 的工厂设计 并制 定产品方案 设计工艺 进行工厂厂区布局设计 生产车间设计 对维 C 发酵 生产过程中物料平衡 热量平衡进行计算 设备选型 设定企业管理组织架构 并进行经济核算 第二节第二节 设计原则设计原则 维生素 C 工厂设施和建筑的卫生设计是保证卫生操作规范有效实施的基本 条件 符合卫生设计要求的厂房和设施不但能提高产品的卫生和安全性 而且 还有利于保持环境卫生 新建 改建或扩建的食醋工厂应该有计划地按照卫生 操作规范进行选址和设计 1 维生素C工厂的选址原则 6 1 1 维生素 C 工厂应有良好的卫生环境 无有害气体 放射源 粉尘及其 他扩散性的污染源 如化工厂 水泥厂 医院 畜禽养殖场等 食醋工厂应与 其保持 1 0 1 5km 的距离 同时还应该注意防止在乳制品工厂周围后期建设此 类设施 1 2 维生素 C 工厂应设在工矿企业或其他污染源的上风侧 且地势干燥 平坦 有充足的水 水质要好 1 3 维生素 C 工厂应有较方便的运输条件 生产车间与城市公路须有 30 m 左右的隔离区 隔离区内须充分绿化 1 4 维生素 C 工厂应有一定的供电条件 应有民用和工业用电线路 厂址面 积大小应满足生产要求 并留有发展余地 基于以上维生素 C 的选址原则 拟定将项目设置于四川攀枝花市盐边县 盐边县属南亚热带干河谷气候区 具有典型的南亚热带干旱季风气候特点 冬暖 春温高 夏秋凉爽 气温年差较小 太阳辐射强 日照充足 热量丰富 四季分明 干雨季分明 干季蒸发量大 雨季集中 雨量充沛 多夜雨 雷阵 雨 区域性小气候复杂多样 热量雨量分面不均 由低海拔到高海拔呈立体气 候特征分布 年均降雨量 1065 6 毫米 年平均气温 19 2 年平均日照数为 2307 2 小时 日照百分率 54 雨季前 1 5 月光能极为充沛 月平均日照时数 均在 220 小时以上 年平均绝对湿度为 14 7mb 相对湿度为 66 6 冬暖春温 高 夏秋季节凉 冬春逆温显著 是天然的 大地温室 是全国少有的热作区 交通非常便捷 交通网络已经形成 全县 31 个乡 镇 均实现通车 通车 里程达 1200 公里 全县基本实现乡乡通公路 通车里程达 507 公里 不含村道 县内二滩库区有 5 个码头 大小船泊 600 余只 成昆铁路横贯境内 有大小 车站 3 个 即将修建的雅攀高速公路通过县境 为维生素 C 工业生产提供了便 捷高速的交通条件 本项目拟以XXX糖业有限责任公司为依托 既可以该公司生产的白砂糖为 原料 制得D 葡萄糖 生产产品 又可以该县广泛种植的甘蔗为原料 制得 初步原料D 葡萄糖 从而生产产品维生素C 具有就地取材的优点 原料运输 费用低 省内公路网络四通八达 必要时可从周边地区取材 交通便利 2 总平面设计的卫生设计原则 2 1 厂区布局紧凑合理 符合工厂生产工艺的要求 划分生产区和生活区 生产区和生活区必须严格分开 生产区内的各管理区通过设立标示牌和必要的 隔离设施来加以界定 以控制不同区域的人员和物品之间的交叉流动 节约用 地 并有一定的绿化用地 7 2 2 厂区的道路应该全部采用水泥和沥青铺制的硬质路面 路面要平坦 不积水 无尘土飞扬 厂区内要植树种草进行绿化 以美化厂区环境 裸露地 面更应进行绿化 但车间旁不得种植能为鸟类提供食宿的树木或簇叶植物 2 3 主车间 仓库等应按生产流程布置 并尽量缩短距离 全厂的货流 人流 原料 管道等应有各自的线路 力求避免交叉 避免物料往返运输 2 4 生产区 各种车间和仓库等 和生活区 宿舍 托儿所 食堂 浴室 商 店和学校等 厂前区 传达室 医务室 化验室 办公室 汽车库等 和生产区 分开 2 5 主车间应与食品卫生有影响的综合车间 废品仓库 及有大量烟尘或 有害气体排出的车间 锅炉房间隔一定距离 并设在上风侧 生产车间注意朝 向 保证阳光充足 通风良好 2 6 食品工厂的主要建筑物 构筑物根据它的使用功能俱全合理 3 生产车间的卫生设计原则 3 1 一般规定 3 1 1 建筑物柱网及层高应依据车间内设备布置的要求结合土建模数决定 层高以 4 5 6 Om 为宜 车间内柱宜少 3 1 2 进出车间的人流和货流应分开 在生产过程中的货流应按工艺流程设 计 原辅材料 加工品 成品及废弃物进出车间的通道应分开 避免往来交叉 3 1 3 车间面积应与生产能力相适应 控制操作人员密度 提供足够的人员 操作空间 车间内人均工作面积不少于 2m2 3 1 4 生产车间与加工人员的卫生设施 如更衣室 淋浴间和卫生间 在建 筑上应该为联体结构 3 1 5 包装或灌装工段 乳粉干燥工段宜单独布置 3 2 建筑 3 2 1 天花板 天花板应当能够防潮 防霉 防灰尘的积聚和散落 表面涂层不脱落 天花板应当能够防止结露 在蒸汽较多的加工区域应当装置倾斜顶棚以 防止冷凝水滴落污染加工品 3 2 2 墙面和隔断 8 车间的墙面和隔断应该铺有 2m 以上的墙裙 墙裙用耐腐蚀 易清洗消 毒 坚固 不渗水的材料铺制 车间的墙面和隔断要用浅色 无毒 防水 防霉 不易脱落 可清洗的 材料覆涂 3 2 3 地面 车间地面要用防滑 坚固 不渗水 易清洁 耐腐蚀 耐油的材料铺制 为便于排水和防止周围的水反流入车间 车间整个地面的水平在设计和 建造时应该比厂区的地面水平高出不小于 0 15m 并在建造时使地面有 1 5 2 0 的排水坡度 有良好的排水系统 保证排水通畅 3 2 4 门窗 车间的门窗应用浅色 平滑 易清洗 不渗水 耐腐蚀的坚固材料制作 并有防蝇虫 防尘及防鼠设施 如果在门外安装风幕 风幕应该具备一定的风 速 最小为 500m min 以阻止昆虫和空气污染物的进入 风幕的开关应该直 接与门开关相连 以保证门一开风幕便开始工作 并持续到关门为止 车间供人员和原 辅材料出入的门口通道要有防蝇虫飞入的设施 车间内窗台离地应不少于 lm 在设计上最好在车间内不设内窗台 生产过程中必须或可能要开启的窗户应当装设纱窗 纱窗应易于拆卸和 清洗 进入清洁区的门应当是双向开或者向清洁区推开 能够自行关闭 3 3 人员卫生设施 3 3 1 更衣室 卫生间和淋浴间 加工车间必须设有与加工人员数量相适应的更衣室 卫生间和淋浴间 更衣室 卫生间和淋浴间应当设置在与车间相连接 但在生产区域之外并且不 对生产区域的卫生构成危害的场所 更衣室需配备与人数相适应的更衣柜 更衣柜最好是用易清洗消毒的非 木质材料制作 柜顶呈 450 斜面 个人衣物 鞋要与工作服 靴分开分室放置 更衣室要保持良好的通风和采光 室内安装紫外灯或臭氧发生器 对室内空气 进行灭菌消毒 更衣室按照人均面积不低于 0 5m2配备 卫生间的蹲位可按生产现场最大班操作人员数量的 5 10 配备 卫生 间的门应当能够自动关闭 卫生间内应当设置排气 通风设施 直接排放到车 间以外的地方 卫生间的门窗不能直接开向加工工作区 卫生间的墙面 地面 9 和门窗应用浅色 易清洗消毒 耐腐蚀 不渗水的材料建造 并配有冲水 洗 手消毒设施 窗口有防蝇虫装置 3 3 2 其它卫生设施 生产区域入口处设置符合要求 数量足够且处于正常使用的洗手 消毒 及干手设施 洗手的水龙头应为非手动开关 脚踏式或光电感应式 数量可按 生产现场最大班操作人员数量的 10 配备 200 人以上每增加 20 人增加 1 个 生产区域入口处应当设置鞋 靴消毒池 消毒池的宽度要与门道同宽 长度应当大于 2m 以常人不易跨过为宜 消毒水深 5 10cm 车间的人员及物料进出口通道 与外界相通的排水口及通风口应当安装防蝇 虫 防鼠设施 第三节第三节 主要原辅料供应情况主要原辅料供应情况 1 主要原料 甘蔗 甜菜 玉米 应符合 GB2715 81 粮食卫生标准 的规定 2 其他辅料 水 应符合 GB2760 85 生活饮用水卫生标准 的规定 消泡剂 应符合GB2760 81 食品添加剂使用卫生标准 的规定 酒精 应符合GB2760 81 食品添加剂使用卫生标准 的规定 KH2PO4 应符合GB2760 81的规定 MgSO4 应符合GB2760 81的规定 CaCO3 应符合GB2760 81的规定 10 第二章第二章 总平面布置及运输总平面布置及运输 第一节第一节总平面布置 图纸 总平面布置 图纸 1 总平面布置图纸 见附图1 序号项目数据 m2 1厂区占地面积25000 2全厂建筑物面积20000 3建筑系数80 4绿化面积5000 5绿化率20 序号建筑物建筑面积 m2 1办公楼500 2展厅314 3综合楼 餐厅 公寓 500 4车库300 5自行车棚250 6原料库2000 7发酵车间2160 8提取车间5000 9酒精回收车间2160 10成品库2000 11技术研发中心500 12污水处理站720 13空压站360 14锅炉房500 15煤场1000 16机修车间300 17循环水池1880 18绿化地区5000 2 总平面设计说明 11 1 厂区主要建筑物 办公楼 仓库 高温 低温 生产车间 包装车间 按照生产流程布置 并尽量缩短距离 避免物料的往返运输 2 办公室 办公 化验室 会议室 在人流出口附近 距离车间较近 方便 管 理 又与物流避免交叉 3 绿化情况 在厂房四周 各种建筑空地与预留地种植草坪 4 厂区道路 厂区主干道为 8000 mm 宽 非主要道路为 6000 mm 宽 交叉 路口半径 10000 mm 两旁均种植黄杨秋 雪松等 5 厂区考虑到防火要求 各主要建筑物和易燃物附近均设有消防水龙头和灭 火器 6 全厂面积 25000 平方米建筑物占地面积 20000 平方米其它建筑面积 3 建筑结构 门 车间采用双扇折叠门 各个门尺寸根据需要而定 厂房的安全出入口一般 不能少于两个 窗 工业厂房常用钢窗 本设计根据需要 采用宽 1400 1600 2000 高 1800 2400 等组合规格 地坪 采用水磨石地面 排水 厂区新建 1880m3循环水池 1 座并购置配套冷却设备 可保证项目的正常 运行 循环水池同时兼作消防水池使用 墙壁 除特殊的隔热需要外 墙壁内墙铺设白磁砖至 3 m 高 通风 排气扇通风 增加通风量 采光 窗户采光 屋面采光板 照明 满足车间照明 单位容量一般为 6 8 W 第二节第二节 工厂运输工厂运输 考虑到运输要快捷方便 选用汽车和叉车为主要运输工具 考虑到厂内仓 库与车间 堆场与车间 车间与车间之间的货物分流 以确定原料 燃料等陆 续供应 生产的产品源源不断的运出 在总平面设计时 厂内的道路设计应考 虑短捷 厂区主干线一般为宽 7 9m 次干道 6 7m 单驶宽度 4m 左右 在设计厂内道路时 应考虑消防要求 如酒精厂为易燃物品 道路设计必 须符合消防要求 使消防车能到达厂内所有建筑物 根据是维生素 C 工厂 的特点 目前厂内道路布置的形式为循环式布置 即道路为环绕厂房建 构筑物的闭合系统的道路网 并保证物流 人流的运输 方便 安全和高效以及消防的要求 为使厂区保持环境整洁 厂区大门宜设两个以上 煤 渣 菌丝渣等物料 12 应由边门出入 而正门一般通过生活用车辆或外来联系车辆 第三章第三章 车间工艺车间工艺 第一节第一节工艺流程及相关参数工艺流程及相关参数 1 采用的生产方法 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 2 KLG 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 79 56 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 本设计即采用两步发酵工 艺 所谓两步发酵法 第一步是在醋酸杆菌作用下将 D 山梨醇氧化为 L 山 梨糖 俗称醇糖转化 第二步是在混合菌系的的作用下将 L 山梨糖进一步氧 化为 2 酮基 L 古龙酸 俗称糖酸转化 两步发酵法生产工艺流程图 说明 第一步发酵 D 山梨醇由微生物氧化成 L 山梨糖 第二步发酵 L 山梨糖由大菌 小菌转化为 2 酮基 L 古龙酸 然后把 2 酮基 L 古龙酸通过化学方法合成维生素 C 2 2一KLG的分离提纯工艺 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 13 化学沉淀法虽然使2一KLG的提取收率比加热沉淀法高出4 49 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 第二节第二节物料衡算物料衡算 1 培养基的配料 碳源葡萄糖山梨醇 氮源尿素玉米浆酵母浸膏 微量元素 及无机盐 KH2PO4MgSO4CaCO3 消泡剂泡敌乳化硅油 2 计算过程 维生素 C 发酵工艺技术指标 生产规模为 5000t y 年生产天数为 300d 维 生素 C 的发酵时间为 76h 加上发酵罐的清洗 灭菌 进出物料等辅助操作时间 故生产周期为 80h 一步发酵生黑醋酸杆菌对山梨醇的的转化率为 92 二步 发酵对山梨糖的的转化率为 98 2 酮基 L 占龙酸转化生成维生素 C 得率为 90 则 维生素 C 总得率为 92 98 90 0 81 1 原料的用量 每天产维生素 C 成品量为 5000 300 16 7t d 维生素 C 得率为 81 每天发 酵液中需含维生素 C 16 7 0 81 20 6t 维生素 C 生产菌对山梨醇的转化率为 92 则发酵培养基中山梨醇的添加量为 20 6 0 92 22 39t d 若发酵培养基的配方山梨醇添加量为 4 87 则发酵培养基量为 22 39 4 87 459 34m3 d 14 发酵培养基其他物质的量 山梨醇 459 34 18 82 68 t d 玉米浆 459 34 0 25 1 15t d 尿素 459 34 0 5 2 30t d KH2PO4 459 34 0 01 4 59t d MgSO4 459 34 0 02 0 09 t d CaCO3 459 34 0 01 0 046t d 二级种子液量 459 34 10 45 93m3 d 8 为接种量 按种子培养基的配方得原料用量 山梨醇 45 93 16 7 35 t d 玉米浆 45 93 0 25 0 12 t d 酵母膏 45 93 0 3 0 14t d 葡萄糖 45 93 0 01 0 005 t d KH2PO4 45 93 0 5 0 24 t d MgSO4 45 93 0 01 0 005 t d CaCO3 45 93 0 01 0 005t d 则各原料的用量为二者之和 即 山梨醇 82 68 7 35 90 03 t d 玉米浆 1 15 0 12 1 27 t d 酵母膏 0 45 93 0 3 0 14t d 葡萄糖 45 93 0 01 0 005 t d 尿素 0 459 34 0 5 2 30t d KH2PO4 4 59 0 24 4 83 t d MgSO4 0 09 0 005 0 095 t d CaCO3 0 046 0 005 0 051 t d 2 消泡剂的用量 泡敌的添加量按 0 2 计算 每天用量 0 2 459 34 0 919m3 乳化硅油的加入量为 1 质量浓度 则用量 5000 0 9 1 55 56t 即每 天用量 0 1852t 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 459 34 1 3 200m3 酒精的总添加为发 酵液的 1 2 倍 即 200 1 2 240m3 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 98 240 4 8m3 一年的补加量为 4 8 300 1440m3 第一年的 15 用量为 1440 240 1680m3 3 计算结果 5000t y 维生素 C 工厂物料衡算 物料名称5000t y 维生素 C 物料量每日物料量 发酵液 m3 137802459 34 二级种液 m3 1377945 93 发酵用玉米浆 t 3451 15 种子用玉米浆 t 360 12 山梨醇 t 2700990 03 玉米浆总量 t 3811 27 葡萄糖 t 1 50 005 酵母膏 t 420 14 KH2PO4 t 14494 83 MgSO4 t 390 13 FeSO4 t 28 50 095 CaCO3 t 15 30 051 尿素 t 6902 30 95 食用酒精 m3 1680240 第三节第三节设备及相关管道选型配套明细表设备及相关管道选型配套明细表 一 设备的选型与设计 1 项目主要的生产设备 1 生化反应器 a 发酵罐 16 发酵罐设计为气升型发酵罐 材质选用不锈钢板 取罐的径高比为 5 即 H 5D b 种子罐 2 换热器 罐外冷却夹套 3 过滤设备 真空转鼓过滤机 4 离子交换罐 离子交换柱 5 转化罐 6 干燥设备 真空干燥 7 结晶罐 8 离心泵 9 空压机 2 设备的选型 1 种子罐 每次培养的种子供一次发酵周期 14 罐用 接种量按 10 计 需种子液体积 150 0 75 14 10 157 5 m3 种子罐装液系数 0 75 则种子罐体积为 157 5 0 75 210 m3 故选 30 m3的种子罐 10 个 实际产量验算为 30 0 75 10 225 210 富裕量足够使用 2 发酵罐 每天发酵液量 459 34 m3 发酵罐装液系数 0 70 生产周期 80h 故发酵罐总体 积 459 34 80 0 70 24 2187 33m3 可选用 150m3的发酵罐 15 个 维生素 C 生 产粘度较大 材质为不锈钢 控温精确 容氧合适 3 发酵液贮罐 每天生产的发酵液体积为 459 34 m3 要求提取处理量为 600 m3 d 所以发酵 液贮罐可选择 150 m3的 4 个 100 m3的 1 个 4 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 600 24 25 0 m3 h 故选用生产能力为 10 m3 h 的过滤机 4 台 5 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 459 34 24 19 14 m3 故选用生产能力为 8 m3 h 的中空纤维式超滤机 3 台 6 萃取罐 超滤浓缩后体积为 459 34 1 3 153 11 m3 加入酒精的量为 1 1 总体积 400 m3 装液 90 罐体积 400 90 444 m3 萃取周期为 6h 罐可循环使用 每次需发酵罐 体积 444 4 111 m3 故选 15 m3萃取罐 8 个 17 7 洗脱罐 沉淀得到的维生素 C 量为 18 6t 左右 体积大约为 18 6 103 1000 18 6 m3 加入酒精量为 60 m3 共需 80 m3左右 洗脱周期为 4h 需罐体积 80 6 13 4 m3 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 8 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 40 60 能保证生产质量 9 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 10 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 11 酒精储罐 每天需酒精量 200 m3 则需 80m3储罐 3 个 12 CIP 清洗设备 3 设备一览表 名称规格 型号数量 一级种子罐MSF L51 二级种子罐MSF L203 发酵罐MSF L10015 发酵液贮罐100m35 板框过滤机KT BF4 中空纤维式超滤机C1 44 萃取 洗脱罐15 m312 气流干燥机XFO0 25 22 粉碎机30BIV V VI2 筛分机ZS 6002 酒精储罐80m33 CIP 清洗设备1 二 管道布局设计 见附图2 18 1 工艺管道的设计 在管道设计中 根据使用要求需要正确选择管子 管件和阀门的类型 规格 和材料等 这是管道设计中一项细致而重要的工作 管材选择 根据本设计中输送介质温度 压力及腐蚀情况等选择所用管子 材料 本设计中管道主要用于输送工艺物料 蒸汽 压缩空气等 故选用无缝钢 管 材料为碳钢 管件与阀门 管道中除管子以外 为满足工艺生产和安装检修等需要 还有许 多其它构件 即管路附件 简称管件 如短管 弯头 三通 法兰 阀门等 阀门 在管道中用来调节流量 切断或切换管道 或对管道起安全 控制作用 阀门的选 择根据工作压力 介质温度 介质性质和操作要求进行的 阀门选用 发酵系统所用阀门除自控系统外 公用工程管路的手动阀门一般 宜选用隔膜阀 这是由于其它类型的阀门阀体较大 阀较重 加重了管路负担 而 隔膜阀阀体小 重量轻 操作方便 易于维护 空气阀门在进入总空气过滤器前选 用蝶阀 由于生产的连续性及要满足管路灭菌要求 一般公用系统分支管路根部 设置截止阀 以便于故障处理 而工艺物料放料及移种管路一般设置双阀以利设备 和管路分别灭菌操作 2 工艺物料管路 本设计中发酵罐及种子罐培养基采用实罐灭菌 即将培养基直接配制在罐内 通入饱和蒸汽进行加热保温 使培养基连同罐体一起灭菌 此种设计方法减少了培 养基进料管路的设计 在本设计中的工艺物料管路主要是移种管路 移种管路 从一级种子罐至次级种子罐及至发酵罐间移种管道 其配置方式 为管路两端均设置双阀 并于两阀之间接入灭菌蒸汽和放净口 接种管路靠近罐体 的阀门与罐体内物料同时灭菌 操作时 灭菌蒸汽从双阀之间进入罐体 每一次种 子罐间及种子罐至发酵罐移种操作前 均需对移种管路进行灭菌 3 管道连接 除上下水管可以用螺纹连接外 其余管道以焊接和法兰连接为宜 因螺纹连 接由于管道受冷 热 振动等的影响 活接头的接口易松动 使密封面不能严密而 造成渗漏 如在接种 输液时 因液体快速流动造成局部真空 在渗漏处将外界空 气吸入 空气中的菌就被带入发酵罐中造成染菌 焊接的连接方法简便 而且密封 可靠 所以空气灭菌系统 培养基灭菌系统和其他物料管道以焊接连接 需要经 常拆卸检修处应采用管法兰连接 对靠近发酵罐的管道 如移种管道 空气管道等 均用弯管 焊接 法兰连接 取代弯头 活接头等化工管件连接的方法 减少接头处渗漏染菌 4 管道布置 19 发酵车间的管道布置 除满足生产工艺流程要求 便于安装 检修和操作管理 外 还要考虑满足清洗和灭菌彻底的要求 管道和阀门本身不能渗漏 尽可能使管 线最短 阀件最少 一方面节省投资 另一方面减少染菌机会 车间内管道采用明线敷设 安装费用低 检修安装方便 操作人员容易掌握管 道的排列和操作 车间内工艺管道布置采用沿墙 楼底板或柱子的成排安装法 使管线成排成 行平行直走 并协调各条管道的标高和平面坐标位置 力争供架敷设 使其占空间 小 管架标高应不影响车辆和人行交通 分层布置时 大管径管道 热介质管道 气 体管道 保温管道在上 小管径 液体 不保温 冷介质在下 引支管时 气体管 从上方引出 液体管从下方引出 管径大的 常温的 支管少的 不常检修的管 道靠墙 管径小的 热力管道 常检修的 支管多的管道靠外 易堵塞管道在阀 门前接上水管或压缩空气管 一般的上下水管及废水管适用于埋地敷设 埋地管 的安装深度应在