年产300吨纤维素酶工厂的初步设计

年产300吨纤维素酶工厂的初步设计

摘要

纤维素是年产量巨大的可再生性资源，地球上每年光合作用生成的上亿吨生物质中，纤维素占了近一半。目前，自然界中纤维素只有一小部分得到了利用，绝大多数纤维素不仅被白白浪费，而且还会造成环境污染。利用这一年产量巨大的可再生性资源将其转化为人类急需的能源、食物和化工原料，对于人类社会的可持续性发展具有非常重要的意义。

本设计采用目前认为是最好的产纤维素酶的菌种里氏木霉作为发酵菌种，液体深层发酵过程中采用变温发酵的方法分别控制菌种的生长和产酶，提取过程中采用超滤、层析等，提高产品的收率。最后采用喷雾干燥做成固态的酶制剂。

本设计的主要内容有：工厂总平面布置、全厂工艺流程设计、工艺计算、设备的计算与选型、成本核算；另外，完成设计图纸8张，有工厂总平面布置图、工艺流程图（3张）、发酵罐设计图、种子罐设计图、发酵车间设备布置图（平面图和立面图）。根据全厂工艺设计和计算结果可以看出，该设计能够达到工业生产的要求。

关键词：纤维素酶；液体深层发酵；里氏木霉

目录

1 绪论1

1.1纤维素酶简介1

1.2纤维素酶的研究状况 1

1.2.1国外研究概况 (2)

1.2.2国内研究概况 (3)

1.3 纤维素酶的应用 4

1.3.1 纤维素酶在果实和蔬菜加工上的应用 (4)

1.3.2 纤维素酶在酱油酿造上的应用 (4)

1.3.3 纤维素酶在酒精发酵中的应用 (5)

1.3.4纤维素酶在饲料上的应用 (5)

1.3.5在麻棉混纺织物后整理中的应用 (6)

1.3.6其它 (6)

1.4纤维素酶的发展前景 6

1.5纤维素酶的生产6

1.5.1固体发酵生产纤维素酶 (6)

1.5.2液体深层发酵生产纤维素酶 (7)

1.5.3固定化酶和细胞 (9)

1.6目前国内的有关情况 9

1.6.1国内的需求情况 (9)

1.6.2主要技术指标 (9)

1.6.3国内几大生产厂家 (10)

1.7本设计的目的和内容 10

1.7.1本设计的目的 (10)

1.7.2本设计的主要内容 (10)

2 全厂工艺流程及论证12

2.1无菌空气工艺论证12

2.1.1无菌空气制备系统工段工艺论证 (12)

2.2发酵工段工艺论证13

2.2.1发酵工艺流程 (13)

2.2.2菌种选取 (13)

2.2.3培养基 (14)

2.2.4生产方法 (14)

2.2.5发酵过程的控制 (14)

2.3后提取工段工艺论证 15

2.3.1后提取工艺流程 (15)

2.3.2提取方法论证 (15)

3 纤维素酶的工艺计算18

3.1物料衡算18

3.1.1工艺指标 (18)

3.1.2发酵工段的物料衡算 (18)

3.1.3提取工段的物料衡算 (19)

3.2热量衡算20

3.2.1蒸气消耗计算 (20)

3.3水平衡计算22

3.3.1种子罐冷却水 (22)

3.3.2发酵罐冷却水 (22)

3.4无菌空气衡算22

3.4.1发酵罐通风量的计算 (22)

3.4.2种子培养基等其他无菌空气耗量 (22)

3.4.3发酵车间高峰无菌空气消耗量： (22)

3.4.4发酵车间年用气量： (22)

4 纤维素酶发酵工段的设备选型与计算24

4.1发酵罐设备选型与计算24

4.1.1发酵罐的选型 (24)

4.1.2生产能力、数量和容积的确定 (24)

4.1.3发酵罐基本尺寸确定 (24)

4.1.4冷却面积的计算 (25)

4.1.5蛇管设计 (27)

4.1.6壁厚计算 (29)

4.1.7搅拌器计算 (29)

4.1.8搅拌轴功率计算 (30)

4.1.9接管设计 (32)

4.1.10传动装置设计 (33)

4.1.11发酵罐支座选择 (33)

4.2种子罐的设备选型与计算33

4.2.1种子罐的选型 (33)

4.2.2种子罐容积和数量确定 (33)

4.2.3主要尺寸确定 (34)

4.2.4冷却面积的计算 (34)

4.2.5设备材料选择 (35)

4.2.6壁厚计算 (35)

4.2.7种子罐内部结构的工艺计算 (36)

4.2.8支座选型 (38)

4.3空气过滤器设备选型与计算38

4.3.1种子罐分过滤器 (38)

4.3.2发酵罐分过滤器 (39)

4.4无菌空气制备工艺设备选型与计算40

4.4.1工艺流程 (40)

4.4.2空气状态的确定 (41)

4.4.4储罐 (41)

4.4.5一级冷却装置 (42)

4.4.6旋风分离器 (47)

4.4.7二级冷却器 (48)

4.4.8丝网除雾器 (50)

4.4.9加热器 (50)

4.4.10总过滤器 (52)

4.5提取工段设备计算及选型53

4.5.1提取工段工艺流程 (53)

4.5.2提取工段设备选型 (53)

5 全厂布置的说明 55

5.1工厂总平面布置55

5.1.1总平面布置依据 (55)

5.1.2.布置原则： (55)

5.1.3布置说明 (55)

5.1.4车间布置设计 (56)

5.1.5设计遵循的原则： (56)

5.1.6本设计的车间布置说明 (58)

6 经济核算60

6.1投资估算60

6.1.1设备投资 (60)

6.1.2土建投资 (60)

6.1.3全厂总投资 (61)

6.2成本计算61

6.2.1主要成本计算 (61)

6.2.2煤耗 (61)

6.2.3水、电耗 (61)

6.2.4折旧费及其他费用 (62)

6.2.5全厂人员安排 (62)

6.2.6全厂每年销售成本 (62)

6.2.6全年净收入 (63)

7 结论64

参考文献65

附录68

英语翻译76

英文原文76

中文译文84