果胶酶工厂设计方案毕业设计方案.doc

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1、目录一 执行总结31.1 公司31.2市场31.3组织与人力资源41.4投资与财务4二工程背景5三市场分析63.1市场定位63.2竞争分析6四公司战略74.1公司概述74.2公司商标74.3公司使命84.4发展战略8五市场营销渠道95.1战略联盟95.2常规渠道95.3关系销售95.4口碑销售10六生产管理106.1生产要求106.2厂址选择106.3 生产工艺116.3.1生产工艺特点116.3.2工艺流程选择的原则116.3.3工艺流程136.3.4生产操作技术要点176.3.5物料的衡算186.3.6热量的衡算206.3.7耗电量的计算236.3.8水用量246.4设备选型256.4.1

2、确定发酵设备256.4.2生产设备的确定266.5空气净化系统326.5.1流程326.5.2设备计算326.6 CIP清洗系统446.7污水处理系统44七经济核算45八管理体系508.1公司性质508.2部门职责508.3创新机制51九机遇与风险529.1机遇529.2风险529.3防范53十风险资本的退出5310.1撤出方式5310.2撤出时间55附录56附图一厂区总平面布置图56附图二发酵罐设计图57附图三设备流程图58附录四资产负债表59一 执行总结1.1 公司山东技美生物工程有限公司是以生物酶制剂产品的研发、生产、销售、服务为一体的高新技术企业。公司立足于高投入、高起点的现代企业标准

3、，开发引进先进的酶制剂菌种、品种及技术，建立高效的经营管理模式，以保持企业发展和竞争优势。公司将从基础的果胶酶做起，并逐步将公司产品种类已扩展至纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶、木聚糖酶、果胶酶、过氧化氢酶、脂肪酶、植酸酶等原酶及复合酶，广泛应用于纺织、皮革、烘焙、酿造、果蔬加工、饲料、造纸等工业，形成了工业级、食品级、医药级、试剂级各种等级产品结构。1.2市场该工程成本较低，且有光阔的前景，值得投资。目前国家宏观调控，使用生物能源来做重要的能源的补充，且会对国民经济的发展有积极的作用，国家目前重点扶持饲料用酶生产的生物技术工程本工程的产品为果胶酶，在生产及生活中的应用非常广泛，体现在果胶酶在水果的加

4、工业中应用和果胶酶在饲料工业中的应用随着人们的生活水平不断改善，人们对营养品性质酒类需求增加，养殖业急速发展，饲料添加剂的需求势会急剧攀升；果胶酶在麻纺业的用途不断拓宽，需求量也大幅增加。根据市场的分析每年我国需用的果胶酶大约有上千吨。1.3组织与人力资源公司性质为有限责任公司，初期组织结构采取直线制。所有权和经营权分离，实行总经理负责制。总经理下设营销副总经理，技术副总经理，财务副总经理，研发副总经理。本厂总职员230人：生产人员150人 (共三个班每班50人 ，实行三八制 ，非生产人员 80人总裁1人 经理3人 技术人员60人 服务人员16人）1.4投资与财务投资工程资金估算：基建生产的厂

5、房、土地的投资、仓库及办公用房楼等投资4000万元，环保工程的投资500万元，流动资金5500万元，生产成本投入1500万元。总投资12000万元。筹集资金方案：申请银行的贷款：8000万元 合资：2200万元二 工程背景我国的经济正高速发展，并中国的生物技术产业的发展，会对酶制剂的市场的需求产生积极的推动作用，有利于酶制剂工业的技术创新。目前我国的酶制剂产品的种类虽然有二十多个品系，却都是一些大陆货品种，产品的结构不是太合理，糖化酶的产量约占酶制剂总量的70%以上，很多短缺的酶制剂仍然依赖于进口；国内酶制剂生产的发酵水平仅是国外的一半，现在我国酶工业发展的瓶颈之一是酶品种少。透过增加酶的品种

6、，并发掘酶制剂新的用途，是提升国内酶制剂工业的渠道。果胶酶产品的市场前景广阔，大都用于果汁果酒、果汁的提炼、澄清、过滤和浓缩；果实的去皮；活性物质的提取、亚麻的脱胶和饲料的添加剂。我们国家重点支持工程:1）饲料专用酶；2）环保处理的用酶制剂；3）纺织和造纸等专用酶制剂；4）食品加工用酶；5）有机合成的用酶制剂；6）洗涤剂的酶制剂；，办公用房，科研部门，污水处理用房，深水井等。厂区内下水管路、道路和绿化规划的建设。依据1.我们拥有果胶酶生产许可证原料由发酵罐顶部通过管道可运送到发酵罐内，然后通过搅拌使原料混匀，简化了工艺，同时节省了设备，减少了用电量与建筑需用地。 (2生产的产品采用喷雾干燥确保

7、产品的质量，又达到生产的要求。(3大多数果胶酶作用的最适温度为4555；故可在常温下保存果胶酶不需用制冷设备。(4自控仪表采用的是DCS(即分散控制集中管理系统自控系统控制。该系统主要针对生产过程的压力、温度、流量等参数进行显示、记录、报警和调节。 (5用循环水冷却发酵液，既减少了水的消耗，又同时降低了劳动强度。6.3.2工艺流程选择的原则要选用的工艺流程务必保证能达到所要求的产品质量，职工可以顺利实现连续生产的要求，要使生产原料尽量的简单应配置用于服务流程的自动控制设备。工艺流程应该按照以下原则：（1） 减少“三废”的排放，有“三废”处理措施，来消除或减少对环境的污染，同时做好“三废”的综合

8、利用和回收。（2） 要应购进先进的、成熟的设备和技术。提高原料的利用率和劳动生产率，来降低电、汽、水等的能量消耗，最大限度降低生产成本，以便迅速投产，在很短时间内实现设计产品质量要求和生产能力，做到生产安全、稳定、可靠。（3） 生产过程尽量使用自动化和机械化，达到高产、稳产。（4） 确保生产安全，保证设备正常运行和人身安全。6.3.3工艺流程发酵液废水处理空气絮凝沉淀斜面菌种粗过滤板框压滤空气压缩一级种子罐储液冷却二级种子罐膜超滤浓缩旋风分离发酵罐精滤加热成品标准化总过滤分过滤分过滤分过滤空气处理系统酶制剂工业生产为好氧发酵生产，在发酵生产过程中需要给微生物提供大量的氧源无菌空气）。普通空气中

9、含有大量微生物，如果不通过处理就把普通空气当作氧源，会对生产的正常生产有很大的影响甚至使生产失败。所以，空气的除菌成为好氧发酵工程的一个重要环节。不同产品的发酵生产对空气的无菌程度有不同的要求，一般以染菌率为10-3来计算，即1000次发酵周期所用的无菌空气只允许有1次染菌。发酵工业上空气除菌的方法很多，常采用的是过滤除菌，但为料提高除菌效率和延长过滤器的使用寿命，在过滤前需要经过一系列处理。不同地区的空气状况不一样，空气的处理系统也不尽相同。空气经过压缩后温度为133，再冷却到30，使大部分的油水凝结成雾粒状，用旋风分离器分离。接着加热到35，此时空气的相对湿度大概为60%就可以了。空气预处

10、理采风口设地面上20m，以保证采到较洁净的空气，尽量降低空气的原始菌含量。利用压缩机的抽吸作用，使空气经粗过滤器，进入压缩空气机，进行除去较大的杂颗粒。空气压缩为了防止空压机给空气带来油水，本设计采用水冷式无油润滑往复式压缩机空气贮罐作用是消除压缩机排出空气量和空气压力的脉动，维持后面各个设备稳定的空气压力。冷却经过压缩的空气温度很快达到133。经过冷却，温度降至30，使大部分的水和油结成较大的雾粒析出。油水分离冷却后，大部分的水和油结成较大的雾粒析出，适宜用旋风分离器油水分离。加热加热空气至30，计算得知空气的相对湿含量是44.8%。过滤除菌经过一系列的油水分离处理后的空气的相对湿含量和绝对

11、湿含量都变小，可以进入总过滤器进行除菌处理。总过滤器的过滤介质为棉花纤维和活性碳：两端为棉花纤维，中间为活性碳。发酵工段目前微生物酶制剂的生产方法主要可分为固态发酵与液体发酵两大类。固态发酵生产果胶酶特点：设备简单，发酵单位高，原料要求低，但劳动强度大，原料的利用率也低，且提取困难，不适合食品级酶制剂的发酵。液体深层发酵特点：发酵液中的固形物少，工艺条件的控制较为简单且有利于自动化控制，发酵单位高，提取操作也容易。本次发酵采用黑曲霉液体深层发酵。在微生物发酵生产工业上，一般都有葡萄糖反馈抑制效应：过高的底物葡萄糖）浓度会抑制微生物的生长和发酵生产，所以为了保持发酵醪液处于一定的浓度下，使生产菌

12、种一直处于生产高峰区，采取发酵醪液低初浓度、中间补料的发酵生产方式。菌种：黑曲霉CP-85211系提取工段酶制剂工业生产提取原则是：在达到提取要求的前提下，尽量地减少提取步骤，以免在提取过程种造成酶活的损失。本设计的生产是深层液体发酵，发酵醪液中的固形物较少，提取的步骤液较少，其工艺流程如下：发酵液絮凝沉淀板框压滤膜超滤精滤稳定剂处理：一般发酵醪液产物的浓度很低，除此以外还含有大量的菌体、杂质为了方便提取和后面工序的顺利进行及得到高质量的产品，在过滤前通常要进行预处理，方法有：调节pH值沉淀；加热沉淀；添加絮凝剂。本设计中采用添加絮凝剂沉淀法，絮凝剂是一种能溶于水的高分子化合物，含有许多离子化

13、基团，它可以中和发酵液中的各种各样生物大分子和杂质表面的电荷，减少它们之间的静电斥力，从而使它们沉淀下来。本设计中采用絮凝剂为常见的PAM即聚丙烯酰胺。过滤发酵工业生产上常用的过滤设备是板框过滤机，板框过滤的目的是为了除去发酵醪液中的固形杂物和菌种。过滤的动力是过滤板两侧的压力差，过滤速率与压力差和滤饼有关，所以常常加些助滤剂，尤其是酶制剂工业生产的发酵醪液属于非牛顿流型，粘度大，难于过滤。助滤剂的功能助于滤渣形成钢性滤饼，保证过滤后期的顺利进行。膜过滤发酵醪液中的产物浓度很小，而应用中要求的酶液浓度高于此酶液浓度，同时高浓度的酶液产品液有利于保存、运输，所以发酵醪液都需要进行浓缩处理。酶分子

14、是具有生物活性的大分子，受热会使它的天然构象发生变化，从而丧失其原来的生物功能。所以，酶液的浓缩不能像其它的发酵产品那样进行蒸发浓缩，而采用常见的膜过滤器超滤浓缩。膜超滤浓缩是使用特制的薄膜对溶液中的各种溶质分子进行选择性过滤的方法,溶液在一定压力下通过膜时,溶剂和小分子能透过,大分子则受阻保留在原来的溶液中。超滤法浓缩适用于生物大分子的发酵产品，尤其是酶和蛋白质的浓缩，它具有成本低，操作方便，条件温和，能较好地保持生物大分子发酵产品的生物活性，且收率高等优点。超滤膜的型式和超滤器的型式是统一的，其中最常见的有：平面膜，把超滤膜平铺在刚性平板上，类似板框过滤器；管式膜，类似列管式过滤器；空心纤

15、维膜，它的过滤介质是空心的细长纤维管状膜，内径一般为0.8到1.4mm，特点是过滤器的单位容积中的膜表面积较大。本设计采用最后一种膜过滤浓缩器，即空心纤维膜超滤器。精滤在有必要的情况下，如食品级酶的应用要求，菌种保密问题等。进行精滤除菌操作。6.3.4生产操作技术要点1、斜面培养。黑曲霉CP-85211系是由母株CP-831由NTD诱变所得的突变株，保存在PDA斜面培养基。2、种子制备。我们以500L的发酵罐为例，通风要求1012h为0.3VVm，12h后为1.0VVm），温度2830，当搅拌培养菌体镜检粗壮呈网络状时，即可进行发酵。3、发酵。我们以3000夹套型不锈钢发酵罐直径1.05m，高

16、2.8m，搅拌器电机5.5kW，燕尾式叶轮一档，罐壁有挡板4块）为例。来进行培养基的杀菌，当冷却到2830，接入500L罐种子，通风要求024为0.8VVm，24到结束为1.2VVm），在罐压0.080.12MPa，搅拌速度270r/min）继续培养55h,果胶酶活力可达600U/ml。4、后处理。用压滤机将发酵液压滤除渣，由1.63m3发酵液得滤液1.48m3。经超滤浓缩至144L相当于10.3倍），酶活力为581U/ml相当于7.23倍），然后加入酒精沉淀酶，干燥，再粉碎，得到活力92629U/g的酶粉为4.95Kg。各步骤回收率如表4-4所示：表4 果胶酶提纯工序及酶的回收率 操作工序回

17、收率 压滤 89% 超滤 85.3% 干燥 71% 总收率 55%6.3.5物料的衡算6.3.5.1本厂总物料衡算主要内容1）消耗的原料计算，其主要原料为NH4）2SO4、苹果渣和麸皮，其他原料还有琼脂、葡萄糖、马铃薯等。2）另外还有成品、副产品和废水的计算。6.3.5.2工艺主要技术指标和基础数据 1、生产方法：液体深层发酵法 2、生产规模：年产10000吨果胶酶3、生产天数：300天/年4、果胶酶日产量：33.5吨5、果胶酶年产量：10050吨6、副产品年产量：46385吨7、产品质量：果胶酶活力92432U/g1）年理论消耗麸皮量5430027030068040吨）2）年理论消耗NH4）

18、2SO4量 5430027030068040吨） 年理论消耗苹果渣量 5430017030034020吨） 每天放罐数 - 54 发酵罐体积/m3 - 300 装料系数 - 70 麸皮/NH4）2SO4的质量体积分数 - 2 苹果渣的质量体积分数/ /L - 1 一年生产天数 - 300 6.3.5.3副产品产量计算粗酶制剂年产量：13000.1530058500吨）滤渣体积m3/d - 1300 每立方M滤渣经烘干所得产品质量 kg- 0.15 一年生产天数 - 300 6.3.5.4生产所产生的废液量 发酵液经过超滤后需加入酒精进行沉淀，应把废液分为两部分来计算：1.从发酵结束到超滤结束过

19、程中产生的废液量 3009070185）54300459270 m3） 这部分废液需经活性污泥法处理达到标准后才能进行排放。2.加入乙醇沉淀到产品生成所产生的废液量3007090855间接蒸汽灭菌的蒸汽消耗量计算高温蒸气通过冷却蛇管进行间接加热，发酵液的温度从20上升到90。发酵醪液的密度|取经验数据1.08吨/立方M所以每个发酵罐醪液的重量m=3001.08=55.1吨培养基的比热C取值0.954.187kj/ kg查化工原理附表，得到140时蒸气的汽化潜热R=2148.7kj/kg由公式 W1R= Cm90-20）/R得 W1=Cm 直接蒸汽灭菌的蒸汽消耗量计算热源与前面的一样，3.7kg

20、/cm2压力，140温度，直接从空气进管通入发酵罐进行与培养基混合高温灭菌。培养基的温度达到120。热负荷Q=Cm 其它蒸汽消耗量考虑到培养基的灭菌时的保压时间内的蒸气的消耗量W3，按照经验数据，W3为灭菌蒸气的20%。空罐灭菌时的蒸气消耗量W4取经验值20%的培养基灭菌蒸气消耗量所以单罐生产的蒸气消耗量W=W1+W2+W3+W4=1.410.21=14.3吨/罐6.3.6.2干燥用蒸汽 干燥器300=23240t蒸汽的价格为:50元/t,则一年蒸汽花费为(23240+90050 =1207000元6.3.7耗电量的计算6.3.7.1种子罐种子罐搅拌过程中总功率为90Kw，每天有27个罐工作：

21、905027=121500 Kwh6.3.7.2发酵罐发酵罐搅拌过程中总功率为110Kw,每天有54个罐工作： 1105424=142560 Kwh6.3.7.3提取耗电量1、离心泵 其功率10.05kw每天工作时4h 共200台 耗电量10.054200=8040Kwh2、粉碎机 其功率7.5kw每天工作时间时间6h 共35台 耗电量7.5635=1575Kwh3、气流干燥装置 其功率7kw每天工作时间6h共20台 耗电量7620=840Kwh4、超滤装置 其功率3kw每天工作时间15h 共40台 耗电量15340=1800Kwh5、蠕动泵 其功率7.5kw每天工作时间10h 共40台 耗电

22、量7.51040=3000Kwh6、板框过滤机 其功率4kw 每天工作时间12h 共60台 耗电量41260=2880 Kwh7、喷雾干燥塔 其功率5kw每天工作时间时间10h 共10台 耗电量51010= 500Kwh8、蒸馏装置 其功率3kw每天工作时间24h 共40台 耗电量32440=2880Kwh除以上几个设备外，生产中其他设备用电较少些，每天用电约6000 Kwh,非生产生活及其他用电为5000 Kwh,济宁市工业用电每度约合0.7元,则全年总用电量为309475Kwh，则本公司一年所需电费约为3094750.7元=216632.5元6.3.8水用量6.3.8.1发酵耗水 5430

23、0957010773t/d每天放罐数- 54 装料系数 - 70 水的质量体积分数 -95 发酵罐体积/m3- 3006.3.8.2冷却用水量一发酵罐罐每发酵一次用水20吨，时间为90小时 20/90241053 t/d6.3.8.3过滤机需水量 过滤机每台每5吨，每天工作8小时共40台 5840=1600 t/d6.3.8.4洗罐用水量每个发酵罐/(3070%13个二级种子罐，发酵周期为2天,则需二级种子罐数为23=26个,再加一个备用罐,共需要27个二级种子罐，二级种子罐与一级种子罐采用3:1接种方式，即需要9个一级种子罐。6.4.1.2确定发酵罐数发酵罐的体积为300m3，装料系数为70

24、% ，每立方M的产酶量约为3 kg。则每个罐产酶量以产品计）30070%3=630kg每天产酶量为33.5t，则每天需要发酵罐个数为33.5100033007054个）如生产周期约为三天，则罐个数为543=162公称体积M3筒体高度H(mm搅拌轴功率Kw搅拌轴转速r.p.m换热面积M218001032007.515012240030660045180343000320060800065160656.4.2生产设备的确定板框过滤机此设备每天处理量约为336m3，其能力为336m3/6h=56t/h,需要6个BAS-16-40的板框过滤机，其生产能力为812t/h。主要有下面特点：不但滤液损耗少、

25、流通量大，而且易于拆卸和安装，易于使用。形状是螺纹的，平整光滑，使滤材不易破损，使用寿命长。可以用温州市东顶机械制造有限公司的设备，其参数如下：表 6-2 板框过滤机的性能参数规格电机功率(kW过滤能力t/h过滤面积m2滤板数块板外尺寸mmBAS-16-4002.28122.016400400超滤装置浅道系统的超滤装置可以分离酶等大分子混合物和细菌、病毒的滤除，以及酶液的浓缩和脱盐。此设备和蠕动泵组合使用。沉淀装置对流式沉淀装置不但更容易连续的生产，溶剂可以重复使用，设备的工作效率高，收率也高，并且易于沉淀。喷雾干燥机每天要处理的沉淀量1442 m3，其生产能力为1442m3/2.5h=577

26、 m3/h,需要 1台DLP500电动的喷雾干燥机，工作力为500kg/h干燥设备厂生产的设备，其参数如下：表 63 喷雾干燥机性能参数规格喷雾盘直径mm长宽高m电动喷头转速r/min水份最大蒸发量kg/h热源DLP5002408.66.59.110800-13000500电、蒸汽气流干燥装置 因为一天需处理的滤渣量到32m3，而且工作3小时，其能力为32m3/3h=10.6 m3/h,则需选MQG-2的气流干燥机，其生产力为2t/h以产量干淀粉计）。有以下几个特点：1、生产场地没有粉尘污染。2、其容量为其它产品的60%，而耗用蒸汽低于国外产品。3、机器有水分的控制仪。而且调速电机的控制量，监

27、管干品水分，出品质量高。4、具有结构简单，易操作、易维修的特点。本机器可应用于食品、化工和建材的粉状和颗粒状物的干燥。可用宜兴市和桥汽流干燥机厂的设备，其参数如下：表64 气流干燥机性能参数型号蒸汽耗用量 kg蒸汽/kg水产量 吨/小时以干淀粉计）进机湿物料含水率%）成品物料90750-78075003000蠕动泵蠕动泵主要于食品、医学、酿酒、制药、造纸、采矿、及废物处理等行业。有以下特点特点：1、无污染：流体自管内输送，泵和流体无污染，也保护流体组织。2、 计算精准：低脉冲合乎流体的高精度器械的要求。3、便于控制：可进行数字化的控制。4、维修方便：只需片刻清洗和替换软管。空气和内部完全隔绝，

28、可以避免流体的氧化。而它被用在超滤以后料液输送上，用RDB30的蠕动泵就可以满足要求。可用泰安普瑞特机械制造有限公司的蠕动泵，其性能参数如下：表66 蠕动泵性能参数规格连接管口DN功率kw容积m3/h重量KgRDB301007.50.6-30620粉碎机一天粉碎粗酶制剂4.8t，工作时间6小时，需要一台SC-40B型万能粉碎机，工作能力为200-800kg/h。有下面几个特点：简单坚固的结构、运转速度平稳、粉碎作用好，粉碎物通过主机排出、粒度大小通过不同孔的筛网获得，这种器件也是不锈钢材料。用江阴双诚药化机械的粉碎机，其性能参数：表6-7 粉碎机性能参数型号电机功率(kw主轴转速(r/min粉

29、碎细度(目进料粒度(mm外形尺寸(mm长宽高生产能力(kg/h40B型7.5340012-120电源100 500克偏差1%整机重量500千克充填速度20 - 50 罐/分钟包装精度包装重量 100克 偏差2%包装重量10 5000克(变换螺旋附件容器尺寸圆柱形容器30-160 H 50-280毫M计量方式称量反馈跟踪螺旋旋转充填式泵:LJB型的化工离心泵已用于化工环保等行业.输送温度可达-15150,附有颗粒,粘度大,本公司选用以下两泵,优点有泵流量大,轴功率小,节省时间.选型如下表69 泵的性能参数型号轴功率Kw转速r/min扬程m效率%流量m3/h汽蚀余量m重量KgLJB80-65-306.2829003065504.4367LJB100-80-3010.0529