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固态酸性蛋白酶工厂设计第一章可行性报告一总论：1.1项目（课题名称）：年产250吨固态蛋白酶工厂1.2项目拟建地点：日照1.3项目简介：1.3.1项目内容：a.工业级酸性蛋白酶制剂的生产b.食品级酸性蛋白酶制剂的生产1.3.2酸性蛋白酶的应用：（1）在羊毛染色前处理中的应用（2）在皮革脱毛和皮毛软化中的应用（3）应用于真丝的精炼脱胶（4）应用于制明胶（5）应用于医药1.3.3项目意义：用酸性蛋白酶进行工业生产（羊毛处理、皮革加工、明胶生产等）具有条件温和、能耗较小、不影响原品品质、处理效果好、污染少、效益高、副产物可回收利用和附加值高等优点。二项目背景与发展概况：2.1项目提出背景：与化学催化剂相比，酶作为生物催化剂具有以下优点：a）反应在常温常压下进行，所以所需能耗低且操作安全性高。b）具有极高的催化效率，比化学催化效率高倍。C)具有高度专一性，酶对底物和反应类型具有高度的选择性，所以副产物较少，产物易于分离，可以实现许多化学催化剂难以进行的反应。d）酶制剂由于不是化学合成品，性价比高，使用方便，所以应用领域涉及轻工、食品化工、医药、农业、能源及环境保护等。在我国酶制剂产品中，糖化酶和淀粉酶产量占到了80%以上；其中蛋白酶的生产上处于起步状态，前景看好，所以本项目拟建生产酸性蛋白酶。2.2发展概况：在二战期间，西欧就已建立了最初的酶制剂工厂，形成了产业生产。在当代，能源问题、环境问题等等日益突出，受到了世人的热切关注，那么寻找一种能耗底、污染小的生产方式刻不容缓，所以，酶制剂产业作为一种具有革命性环保意义而又具有普遍工业实用性的产业其重要性不言而喻。目前，我国蛋白酶产业上处于起步状态，呈上升趋势；供需存在很大空档，市场对酶制剂的需求量极大且不断扩大。政策方面：2005年8月，温家宝总理签发了《关于加快大力发展低污染低耗能产业的决定》，日照市大力响应。三市场需求预测：据保守估计，国内年需酸性蛋白酶11.5—12.7万吨，先满荷年产量为8.5万吨，存在很大空档，并且以每年10%--13%的比例增长。四产品方案级拟建规模：年产40万酶活力单位的固态蛋白酶250吨。使用黑曲酶菌株，一级种子罐扩大培养。种子罐10m3，培养条件为：31℃，24小时；通风比为1：0.3；搅拌转速230rpm。发酵罐采用100m3，于31℃发酵72小时，接种量为10%。采用过滤、盐析、离子交换脱盐、干燥等步骤进行提取纯化。五工艺初步方案：5.1菌种33ºC蔡氏培养基(2天)茄子瓶斜面培养制成孢子悬浮液，接入种子罐。5.2提取：发酵液过滤盐析转筒过滤酶乳酸缓冲液溶解离子交换除盐稳定，加载体混匀喷雾干燥器干燥成品包装六厂址选择：厂址定于中国日照。a)地理位置及厂址环境：日照位于东经118°35′—119°39′，北纬35°04′—36°02′，在山东半岛以南，南接江苏、连云港，西通中国内陆诸省区，东临黄海，隔海与日本、韩国相望，处于环太平洋经济圈和和环黄（渤）海经济圈，是中国重点开发建设和生产力布局的沿海主轴线与新亚欧大陆桥的交汇点。b)厂址气候和地质：三面环山，中部平原，属暖温带湿润季风大陆性气候，四季分明，雨热同季，冬无严寒，夏无酷暑。年均气温12.5℃，年均降水量885毫米。境内无霜期为210天，年平均日照时间为2540小时。多棕壤土。c)供水供电：由市供水供电部门提供。七建设规模及条件：（1）建设内容：生产车间：包括原料加工车间、发酵车间、提取精制车间、成品包装车间，生产设备及其相应的工艺装备；配套建设公共工程和服务性设施，建设完备的环保设施。(2)建设地点：拟建该项目在日照（3）原材料供应：原材料中玉米粉、大豆粉、石灰等原料均从当地及周围地区购买。鱼粉、NH4Cl、CaCl2、Na2HPO4可从相应厂家购买。八公用工程和辅助工程初步方案：（1）总图布置：该建设工程的总图布置按下列原则进行：满足工艺流程的需要，执行国家有关安全、防火、卫生、环保等规范功能说明，便于生产管理。全厂共分六个功能区：办公区、菌种选育区、生产区、辅助生产区、贮藏区和废物处理区。（2）运输：厂内运输主要集中在原料的运入和产品的运出两方面，对于原料玉米、大豆和废物要靠公路从周边地区运入和运出；对于鱼粉、NH4Cl、CaCl2、Na2HPO4等原料和产品可通过公路、铁路和空运等方式运入和运出。（3）土建工程：预计总建筑面积为166000平方米。九环境保护：项目中的环境污染来自生产中的废水废渣废气、动力设备噪音等。废气可经旋风分离处理排放；废水经污水处理系统处理可排放，也可以循环利用。废渣经处理后可制成肥料出售。对设备进行防噪处理，以减少噪音污染。十投资于算计资金筹措：项目总投资1.6亿，用于固定资产投资和流动资产投资，包括土建工程投资、设备投资、固定资产投资、运输费用等铺底流动资金。资金筹措方案：银行贷款、政府支持等。十一经济效益和社会效益的初步预算：预计经济效益：87500000元社会效益：有效调整酶制剂生产和产品的不平衡性，有效的利用当地自然资源和社会资源，在一定程度上解决当地劳动力过剩问题，促进国民经济的发展。十二综上所述，此工厂设计具有可行性。项目建议书第二章厂址选择厂址选在中国日照。㈠区位优势：日照，因“日出初光先照”而得名，是山东省对外开放的前沿城市之一。日照位于东经118°35′——119°39′、北纬35°04′——36°02′之间，北邻青岛，南接江苏连云港，西依沂蒙山区，东临黄海，与日本、韩国隔海相望，具有得天独厚的区位优势和资源优势。㈡周边交通优势：1、港口．日照港、岚山港是国家一类对外开放港口，2002年两港货物吞吐量达到3800多万吨．与世界重要港口都实现了通航，与韩国平泽港开通了客箱班轮，与韩国釜山港、日本福冈港开通了集装箱航班．2、公路．南北方向的有同三高速公路（同江至三亚），是直达辽东半岛、山东半岛、长江三角洲和珠江三角洲的快速通道．东西方向的有日东高速公路（日照至东明），与京沪高速公路、京福高速公路相交，与河南、陕西的高速公路相连．通过高速公路，日照至北京有7小时行程、至郑州有5小时行程．3、铁路．东西方向的有日西线（日照至西安），复线铁路，与京沪铁路、京九铁路、京广铁路相交；坪岚线（岚山港至坪上站），连接日西铁路；南北方向的有中国沿海铁路大通道，直达上海、杭州等地．日照已开通至北京、济南、郑州的旅客列车．4、机场．120公里半径之内有青岛流亭国际机场、连云港机场、临沂机场，均有高速公路相连，乘车1小时之内可抵达．㈢能源优势：1、电力．日照电力供应充足，现已形成了以550千伏、220千伏和110千伏为骨干的供应网络．2、电信．2002年，全市局用交换机容量50万门，移动电话交换机容量40万户；建有公用数据通信网、公用计算机互联网（163）、公用多媒体通信网（9169）．3、供热．日照市区建有3座热电厂，莒县、五莲、岚山都建有热电厂，能够满足供热需求．4、供气．日照市区建有2座天然气站，供气主干管道已经建成，能够满足供气需求．㈣水资源优势：供水．日照是北方少有的富水区，水资源总量17亿立方米，有大型水库5座，总库容10亿立方米，具备日供水120万吨的能力；2002年市区日供水能力20万吨；大型工业企业可从水源地直接供水．㈤地貌特点：日照市总的地势是西高东低，略向东南倾斜，间有山地、丘陵和分割的小块平原。最高点为五莲县马耳山，海拔706米；最低点为东海峪海岸，海拔1～1.5米。境内大小山头4358座。西部为泰沂山脉系，大多呈东南─—西北走向；北部山脉多呈南——北和西南——西北走向；中南部有7条互不衔接的山脉，走向各异；东部属胶东丘陵。全市境内海拔500米以上的山有39座，其中峤子山、平垛山会稽山、河山、九仙山、双山、青山、小垛山、芦山、垛子崖等，均在海拔600米以上。境内河流纵横，较大的河流有12条，总长462公里，流域面积5223平方公里。其中潍河流经五莲、莒县，形成潍河水系，境内段长121公里，流域面积1350平方公里；沭河贯穿莒县南北，境内段长77公里，流域面积1718平方公里。除潍河水系流入渤海外，其余河流大多流入黄海。㈥气候特点：日照气候属暖温带季风气候，四季分明，雨热同季，冬无严寒，夏无酷暑。年均气温12.5℃，年均降水量885毫米。境内无霜期为210天，年平均日照时间为2540小时。日照市海岸位于黄海中部，北起白马河口，南到锈针河口，岬湾相连。丝山、奎山、岚山三座山延伸入海，构成了基岩沙质岸。浅海水域广阔，10米等深线以内的汪海面积有30万左右；流带1.2米／秒，流向为东北─西南向。海水年平均水温0.7℃～28℃，盐度29.25‰。㈦人力资源：到2002年底，全市总人口277.52万人，其中，城镇人口69.55万人。具有比较合适的廉价的劳动力。㈧自然资源：1、土地资源：全市土地总面积是8021916.6亩；其中耕地3580909.2亩，占44.64%；园地850739.3亩，占10.61%；林地1267356.1亩，占15.8%；居民点及工矿用地677645.6亩，占8.45%；交通用地191651.9亩，占2.4%；水域604055.2亩，占7.53%；未利用土地849559.3亩，占10.57%。2、原料资源：周边地区具有丰富的原料供用，主要是生产用量较大的豆饼粉和玉米粉。㈨政策方面：2005年8月，温家宝总理签发了《关于加快大力发展低污染低耗能产业的决定》，日照市大力响应。酶制剂产业作为一种具有革命性环保意义而又具有普遍工业实用性的产业，具有能耗底、污染小的明显特点，成为市政府大力支持工业产业项目。第三章总平面设计见附图。第四章工艺设计㈠产品方案：本厂产品为酸性蛋白酶，年产250吨，生产天数为300d/y，产品规格是40万u/g。班产量确定：由于生产量适中且设备处理能力足够，故采用单条生产线，不分淡旺季。为保证设备得到充分利用以获得最大收益，按惯例采用三班制。采取9个罐分三批生产，每批三个罐。如此每天处理发酵液量明确为3×100×0.7＝210(方)，设备均按次选型。㈡生产方法的选择和工艺流程的确定：⑴生产方法：本厂采用发酵工程技术进行黑曲霉的液体深层培养,然后再经一列的过滤、盐析等提纯过程得到我们的产品—酶制剂。⑵生产工艺流程设计：我们的产品为食品级酶制剂，产品品质与规模要求比较高，结合生产规模，故采用先进、经济、合理的自动化生产线，特别是发酵车间，配以全自动化的在线检测设备。⑶生产工艺流程示意图：种子罐孢子悬浮液茄子瓶斜面培养发酵罐培养基配制原料预处理过滤去菌体盐析过滤酶泥乳酸缓冲液溶解离子交换脱盐混料罐混料喷雾干燥包装⑷辅助工艺：1.灭菌：1.1发酵罐与种子罐的灭菌：先从罐顶通入蒸汽，将罐内所有空气从底部排出，用蒸汽保压灭菌30分后，压出罐内冷凝水，，然后关紧排气阀，继续闷罐灭菌30分，闷罐时刻稍进蒸汽和适量排气，保持罐压不变。闷消结束后，先开排气阀，排除罐内蒸汽，再通入无菌空气以排出蒸汽，顶住罐压，保压接受连消好的培养基，然后开冷却水冷却到所需温度。灭菌过程维持罐压（2.5-3）×105帕，罐温125-130摄氏度，总蒸汽压力不低于（3.0-3.5）×105帕，使用蒸汽压力不低于（2.5-3）×105帕。1.2培养基的灭菌培养基的灭菌采用连消灭菌的方式。首先，可用冷却水（65摄氏度）在配料罐中配料，使培养基温度在60摄氏度左右，然后用连消泵将培养基连续打入连消塔，与塔内饱和蒸汽迅速接触混合，在20-30秒内将培养基温度温度升高到126-132摄氏度后，流入维持罐，自其底部进入，逐渐上升，然后从罐顶上部侧扣处流出罐外。培养基在维持罐内要继续保温杀菌5-10分钟，罐压维持在2×105帕左右，培养基由维持罐流出后进入喷淋冷却器冷却，一般冷却到40-50摄氏度，在输送到已空消的罐内。1.3发酵罐附属设备的灭菌主要为补料罐和消泡罐等。补料罐即糖水罐，表压1.0×105帕（120摄氏度），保温30分，同时保持糖水翻腾良好，防止炭化。消泡罐灭菌，表压（1.5-1.8）×105帕，保温30分。1.4管路的灭菌补料管路，消泡管路