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1、目 录中文摘要英文摘要1 绪论11.1 维生素C简介11.2 维生素C主要作用11.3厂址选择21.4 市场需求分析31.5 可行性研究结论32 工艺流程设计52.1 空气除菌过程52.2 第一步发酵过程52.3 第二步发酵过程62.4 2-酮基-L-古龙酸的提取分离过程62.5 碱转化法合成Vc72.6 发酵工艺条件的优化73 物料衡算及能量衡算83.1 物料衡算83.2 能量衡算94 核心设备设计104.1 选择设备的原则104.2 主要设备选型与计算104.3 辅助设备选型174.4 提取工序设备选型184.5 包装215 环境评价与保护225.1 三废产生情况225.2 治理方案225
2、.3 开发清洁生产工艺226 生产组织、劳动定员和人员培训236.1 生产组织236.2 劳动定员236.3 人员培训237 经济核算257.1 项目总投资估算257.2 生产成本和销售收入估算257.3 财务评价257.4 国民经济评价26致 谢27参考文献28年产10000吨维生素C工厂设计摘 要维生素C是人体必不可少的一种营养素，每天每人需要量标准为60毫克，坏血病就是由于维生素C的缺乏而引起的。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、食料、医药、化妆品等领域应用广泛。维生素C产业符合中国健康产业发展大
3、势，具有极大的发展潜力，因此本文论述了年产1万吨维生素C的工厂设计，并制定产品方案，设计工艺，进行车间平面设计，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，水电汽平衡，劳动力平衡，设定企业管理组织架构，实施环境保护规划并进行污水处理，并进行经济核算。关键词 维生素C/工厂设计/二步发酵法10,000 TONS OF VITAMIN C PLANT DESIGNABSTRACTVitamin C is an essential human nutrient requirement per person per day standard of 60 mg, scurvy is due
4、 to a lack of vitamin C caused. Vitamin C also has strong detoxification and to treat high blood pressure, hardening of the arteries, enhance immunity, wound healing, but also has a whitening anti-aging role in the food, foodstuffs, pharmaceuticals, cosmetics and other fields are widely used .Vitami
5、n C industry in line with the development trend of Chinas health industry, has great development potential, this article discusses the annual output of 10,000 tons of vitamin C in plant design, and develop product solutions, design technology, graphic design for the workshop, Victoria C fermentation
6、 of Process material balance, heat balance calculations, equipment selection, water, steam balance, the labor balance, set corporate management structure, implementation plan and the sewage treatment environmental protection and economic accounting.Key words Vitamin C / Plant Design / two-step ferme
7、ntation显示对应的拉丁字符的拼音字典 1 绪论1.1 维生素C简介维生素C（Vitamin C，Ascorbic Acid）是种水溶性维生素，水溶液具有定的酸性又抗坏血病，所以又叫抗坏血酸。分子式：C6H8O6；分子量：176.13。结构式：由于维C分子中存在两个不对称碳原子，决定了维C有四个同分异构体，其中L（+）VC的抗坏血病效力最强。维生素C分子中的烯二醇结构不稳定容易被氧化，并且氧化作用随着热、光、重金属的催化作用和溶液碱性的增加而增强。人类不能自身合成维C，只能从食物中摄取。其中水果和蔬菜中含有较多的维生素C，维生素C通常被小肠上段吸收，然后分布于身体的所有水溶性结构中，正常人
8、体内维生素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。有时也会有少量的维C直接由尿排出体外。1.2 维生素C主要作用1.2.1 维生素C用于治疗坏血病维生素C能促进胶原蛋白的合成，胶原蛋白又参与细胞的连接。当维生素C缺乏时，胶原不能正常合成，导致细胞连接障碍，微血管容易破裂，血液流到邻近组织，人体各部位易出血，呼吸恶臭，牙龈脱落，皮肤表面易产生瘀斑和紫斑，关节胀痛，严重时可导致死亡。可通过补充维生素C加以治疗。1.2.2 维生素C的解毒作用维生素C具有强还原性、酸性，能与体内氧
9、化性有毒物质发生氧化还原反应，碱性有毒物质发生中和反应降低物质毒性。维生素C能有效抑制体内的氧化作用，还能辅助淋巴单核细胞及白血球对乙醛、磺胺、普鲁卡因、巴比妥、水杨酸等药物的解毒作用，此外维生素C还能对重金属铅、镉、贡等具有较强解毒作用。1.2.3 维生素C能增强免疫力具测定，人体在患病状态维生素C的含量会急剧减少；维生素C可提高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；维生素C可参与免疫球蛋白的合成，调节人体物质代谢和能量代谢的平衡，增强人体白血球的吞噬能力，提高机体免疫力。1.2.4 维生素C具有治疗心血管病的作用维生素c有降低血中甘
10、油三酯和胆固醇的作用。它可促进胆固醇在肝脏转移，从而降低血中胆固醇含量并减少动脉粥样斑块的形成。实验观察到维生素c可增加心肌收缩力、增加心排血量、增强心室舒张性能，抑制心律失常等。1.2.5 维生素C具有治疗肿瘤的作用有文献报道维生素C能影响肿瘤凋亡相关基因p53、c-myc及Bcl-2的表达1，抑制肿瘤细胞内DNA复合物合成，干扰肿瘤细胞代谢周期，诱导肿瘤细胞的分化，限制肿瘤细胞的生长，促进肿瘤细胞凋亡。 1.2.6 维生素C在食品领域的应用维生素C在腌肉中的作用 抗坏血酸钠应用于香肠制品和传统肉制品的加工中，能促进腌肉色素的合成，拟制肉毒杆菌生长和亚硝基胺的合成；维生素C在水果和蔬菜中的作
11、用 因为维生素C易被空气中的氧氧化，所以对含有空气的密封包装产品具有特殊意义，维生素C含量低的水果和蔬菜添加抗坏血酸后，可以有效的阻止氧化作用，保持水果的颜色和风味；维生素在酿造制品中的作用 啤酒在储藏期间易产生浑浊，产品的颜色、香味和滋味都会有变化，维生素C是一种合乎要求的食品添加剂，在啤酒中用作抗氧化剂，提高啤酒的澄清度。 1.2.7 维生素C还被广泛应用于食料和化妆品领域维生素C对畜禽、鱼类的生长发育起着非常重要的作用，在应用中我们一定要选择稳定性、缓释性好，利用率高的维生素C添加剂产品，使养殖业获得最佳收益。维生素C用于化妆品中具有抗衰老、美白的作用。还有祛斑美白的效果。1.3 厂址选
12、择项目位于郑东新区夏庄村，北临连霍高速、西邻G107交通便利，郑州铁路枢纽位于国家铁路交通大动脉京广铁路、陇海铁路的中央心脏位置，幅员全国。市内公路网络四通八达，交通条件优越。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葡萄糖然后加H制得D-山梨醇，生产产品，又可以以省内广泛种植的小麦为原料，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。1.4 市场需求分析从全球范围看，1974年到2006 年，包括维生素在内的保健产品市场已经达到3500多亿美元。人口占世界五分之的中国
13、，保健品市场份额仅占全球市场的2。随着国民经济的发展，健康产业的后续发展空间将非常之大。第三次全国营养状况调查表明：中国人普遍存在“潜在饥饿”，即缺乏各种微量营养元素，市场需求很普遍。美国的3亿人口，有1亿人每天在吃多维元素片，市场份额在100亿美元以上。中国13亿人口，具有维生素消费能力的人口远远超过美国，这个市场空间是无法想象的，市场的上限到底在哪里?谁也无法准确估计。健康与每个人都息息相关，消费者对健康类产品重视的程度和期望值都很高。健康产业的发展必定更科学、更专业、更大众。维生素产品对工艺、质量、疗效都有非常严格的要求和标准。首先维生素产品更科学。维生素和矿物质的应用，已经积累了100
14、 多年的研究经验。有17 位科学家，因为研究维生素而获得诺贝尔奖。其次维生素产品更专业，维生素类产品，不是什么企业都能生产，它的配方和工艺，都有严格的规定。最后维生素产品更大众。维生素类产品旦实现规模化生产，成本并不高，远低于保健品的价格，很容易引导大众的常规保健。比如21 金维他，每天不到8分钱，这样的价格策略，几乎可以攻入任何市场。比起针对性特别强的单产品，如补铁、补钙类，优势是很明显的。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。目前，全球维生素C消费量每年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
15、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。1.5 可行性研究结论自1983年以来，国际VC 的市场价格波澜起伏，期间伴随国外、国内厂商的整合与进出。期间经历了四次VC 价格大战来描述，自2007 年初的长期市场价格低迷之后VC市场价格开始攀升，国内有很多厂商开始、和准备开始进入VC市场，由于市场需求量大，而且整个中原区，尤其是河南地区没有专们的维生素C生产企业，所以产品的销售将不是问题。原料供应及技术方面，以XXX糖业有限责任公司为依托，由该公司生产的白砂糖制得D-葡萄糖
16、，采用两步法生产维生素C，由于河南存在极大面积的小麦种植基地，所以制糖业也不存在原料隐患，故维生素C生产原料供应稳定。生产规模方面，目前准备投产或扩产的企业年产量均在300035000 吨，如东北制药总厂（28000t/a）、石药维生药业(35000t/a)、牡丹江高科（VC复产扩建项目基本建成，正在等政府部门验收，3000t /a），本项目立足中原地区，拟初步建成年产10000吨的维生素C生产线。如前所述，产品维生素C功效显著，符合国家重点发展计划中的“重点发展天然和绿色的医药、保健食品”的要求，本地区无专门维生素C生产企业，市场潜力巨大，符合现代消费观念，两段发酵法工艺技术先进，处于国际领
17、先水平。目前VC售价普遍在100元/千克，经济效益可观，社会效益显著因此，本项目建设具有很强烈的必要性和可行性。2 工艺流程设计我国两步发酵工艺是20世纪70年代由中国科学院微生物研究所和北京制药厂共同建立的，包括2个发酵步骤，故称两步发酵法。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。我国Vc混合菌发酵技术具有很大的优势和潜力，其突出优势就是第二步糖酸转化效率非常高。混合菌发酵法在国内的成功应用也引起了国外的广泛关注，并与上世纪80年代向瑞士Hoffmann LaRoche公司进行了
18、技术转让2。此法切实可行，整个过程的工艺流程：D-山梨醇 L-山梨糖 2-酮基-L-古龙酸 L-抗坏血酸说明：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。2.1 空气除菌过程维生素C的发酵过程属于好氧发酵，因此需要大量的无菌空气。本设计采用两级冷却、分离、加热的空气除菌流程：空气粗过滤器空压机储罐冷却器旋风分离器冷却器丝网分离器加热器过滤器（灭菌空气）这种流程的特点：2次冷却、2次分离、适当加热。2次冷却、2次分离油水的主要优点是可节约冷却用水，油和水污分离除去比较完全，保证
19、干过滤。经过第一级冷却后，大部分的水油都已结成较大的雾粒，且雾粒浓度比较大，故适宜于用旋风分离器分离。第二级冷却器使空气进一步冷却后析出较小的雾粒，易采用丝网分离器分离，这类分离器可分离较小直径雾粒且分离效果高。经2次分离后，空气带的雾沫就较小，两级冷却可以减小油膜污染对传热的影响3。2.2 第一步发酵过程2.2.1 菌种生黑葡萄糖酸杆菌R-304，细胞椭圆至短杆状，G+，无芽孢，显微镜下浅褐色；最适培养温度34，pH 5.05.2，经扩大培养，接入发酵罐。2.2.2 培养基 种子和发酵培养基成分一致，主要包括D-山梨醇、玉米浆、酵母膏、碳酸钙等成分，添加适量维生素B增加产量。D-山梨醇浓度过
20、高容易产生抑制，一般控制在20%，超过250g/L产生抑制。2.2.3 发酵过程 控制温度34，pH 5.05.2。该反应耗氧比较大，同气比要求1:1。10h后发酵结束，发酵液经80 10min低温灭菌，移入第二步发酵罐作原料。D-山梨醇转化L-山梨糖的生物转化率达98%以上。2.3 第二步发酵过程2.3.1 菌种由小菌【氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter oxydans)】和大菌【巨大芽孢杆菌(Bacillus rnegaterium)】组成的混合菌株进行发酵生产。其中小菌为产酸菌，单独培养时生长微弱，产酸较少；大菌为伴生菌，不产酸，但促进小菌生长或产酸。大小菌之间是一种协同共生关
21、系，即大茵促进小菌生长和产酸，小菌也使大菌生长加快。2.3.2 培养基 种子培养基和发酵培养基成分类似，主要有L-山梨糖、玉米浆、尿素、碳酸钙、磷酸二氢钾等，pH值为6.8。L-山梨糖初始浓度对产物生成影响较大，一般初糖浓度控制在3050g/L。超过80g/L产生抑制。2.3.3 发酵过程 由于大菌、小菌最适培养条件不同5，如小菌2530，大菌2837，所以发酵过程要兼顾两种菌的最适条件。通常操作温度为30，pH值为6.8左右，溶氧浓度控制30%。混合菌种经二级种子扩大培养，接入含有第一步发酵液的发酵罐中，通入无菌空气搅拌，初始810h菌体快速增长6。当作为伴生菌的大菌开始形成芽孢时，小菌开始
22、产酸。在2024h开始补加培养L-山梨糖，总浓度达到140g/L7。当大菌完全形成芽孢后，产酸达到高峰，发酵结束8。大约72h左右，L-山梨糖生成2-酮基-L-古龙酸的转化率可达70%80%。2.4 2-酮基-L-古龙酸的提取分离过程经过两次发酵以后，发酵液中2-酮基-L-古龙酸含量仅约6%8%，残留的菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等杂质存在于发酵液中9，需要将Vc前体2-酮基-L-古龙酸提取出来。工艺流程（图2-1）：2.5 碱转化法合成Vc将2-酮基-L-古龙酸与甲醇反应生成2-酮基-L-古龙酸甲酯，该酯在NaHCO3的作用下内酯化生成VC钠盐，该钠盐经阳离子交换柱酸化后转变为VC，再经脱色、浓
23、缩、结晶等工序得到纯VC10。工艺流程（图2-2）：2.6 发酵工艺条件的优化对于任何一种发酵产品，肯定存在着抑制该物质大量积累的影响因素11。除了从代谢调控、微生物生理等角度研究这些因素对产酸积累的影响规律外，在发酵工艺的设计中我们还可以从加速底物消耗，缩短发酵时间，降低能耗，降低生产成本的角度来提高生产效率12。进而提出相应的控制方法或策略，可望实现产品的高产量、高产率和高生产强度的相对统一。3 物料衡算及能量衡算3.1 物料衡算根据维生素C的生产工艺:维生素C的年产量为10000吨，因此生产维生素C的原料使用量(以最高使用量计)如下:倒灌率：1%；D-山梨醇（M=182）到L-山梨糖转化
24、率4：98%；L-山梨糖转化率到2-酮基-L-古龙酸（M=194）转化率：80%；2-酮基-L-古龙酸到维生素C（M=176）的转化率：95%；则D-山梨醇到维生素C的理论转化率为：=98%*80%*95%=74.48%D-山梨醇的年需求量：X=(1/176)*182/ =1.3884wt;D-山梨醇的日需求量：1.384*10000/300=46.28t;（一年按300个工作日计算）表3-1 投料清单物料名称每周期原料消耗量全年原料消耗量/t山梨醇13.8841388.4玉米浆2.6322632硫酸铵1.981980磷酸氢二钾0.68680磷酸二氢钾1.1271127蛋白胨酵母膏28.463
25、28463可溶性淀粉20.34820348尿素7.36m7360m3.2 能量衡算3.21 杀菌系统消耗冷水量:2-酮基-L-古龙酸在发酵液中的浓度：6%；每天2-酮基-L-古龙酸（M=194）的产量： (46.28*98%*80%)/182*194=38.68t；每天处理发酵液总量：36.68t/6%=644.60t；第一步发酵完成后发酵液经80，10分钟低温灭菌，然后冷却到30进行第二步发酵，因此菌种系统冰水日耗量计算如下:发酵液的比热：3.82KJ/Kg；冷水比热容4.20 KJ/Kg，冷却前后温度变化20-50。Q=CMT；Q冰水=Q发酵液3.82*644.60t*(80-30)=4.
26、2*M*（50-20）；M=977.1t3.22 CIP系统蒸汽消耗量每天清洗需要加热清洗介质，根据清洗用管式换热器的设计数据，但是基本上不会同时消耗蒸汽，因此可以按照70%，进行计算，即平均消耗蒸汽5000Kg/天。3.23其他电力、压缩空气等耗量电耗和压缩空气的耗量与设备的生产能力有关，将设备清单中设备的消耗量累计，即可得到能源的消耗，由于工厂不会所有设备同时运转，因此根据经验以该数据总量的70%对其进行计算。4 重点设备设计4.1 选择设备的原则从设备的设计选型上，可以反映出所设计工厂的先进性和生产的可靠性。因此在设备的工艺设计和选型时应考虑如下原则:(1)保证工艺过程实施的安全可靠。(
27、2)经济上合理，技术上先进。(3)投资省，耗材料少。(4)运行费用低，水电汽消耗少。(5)操作清洗方便，耐用易维修，备品配件供应可靠，减轻工人劳动强度，实施机械化和自动化方便。(6)结构紧凑，尽量采用经过实践考验证明确实性能优良的设备。(7)考虑生产波动与设备平衡，留有一定余量。(8)考虑设备故障及检修的备用。4.2 主要设备选型与计算4.2.1 发酵罐选型发酵罐无疑是本设计最为关键的设备,目前国内一般使用机械涡轮搅拌通风发酵罐，具有技术成熟可靠、稳妥且成功率高等特点。生物反应发酵罐一般有20m、30m、50m、60m、75m、150m、200m等，国内一般为100-500m，而国外则都在40
28、0-500m，最大可能为1000m以上。一般单罐体积越大则可以缩短生产周期提高产效，但同时也增大了风险以及加大了对设备系统、动力系统的要求。本设计预计使用公称体积200m的发酵罐。 图4-1 发酵罐图4.2.1.1 发酵罐个数与基本尺寸有前面运算知单次周期内需发酵2000m液体，而罐的填充系数为=0.75，故所需总体积为： V1=2000/0.75=2700m查表知公称容积为200m发酵罐总容积为230m从而需要n=其中，V0昼夜需要加工的发酵液量，m 生产周期,h Va罐的总体积，m 填充系数由于 V0=200024/96 =96 所以 n=2000/（2300.75)=11.59 图4-2
29、发酵罐结构图取整12个，由于是二步发酵共取24个 从而可保证生产量发酵罐主要尺寸计算V=V筒+2V封 由于上封口体积可忽略 V封= V封= V=+而200m的径高比为2故V=+=230 m D=5009mm取D=5m H=10m根据发酵工厂设计概论通用发酵罐系数表查得封头高H=300mm从而定容积 V=V筒+2V封 =+ =0.785253+3.1453/12 =229 m 230m 从而满足设计4.2.1.2 发酵罐的冷却面积由于为保证发酵在最旺盛、微生物消耗基质最多及环境温度也最高时计算冷却下的发酵热。对于每罐实际装液量 V液=V全=2300.75=172.5m查阅相关经验值表抗菌素类 =
30、冷却面积/发酵液体积 在1-1.5间为保证足够换热面积 =1.5从而 A=V全=2300.751.5=258.8或对于维生素C酶1m发酵液每1h传给冷却器最大热量约为4.183300 KJ/(mh),而K 值约为4.1850026 2620 23-6 3tm=(6-3)/(6/3)=4.33从而A=262.9与258.8较为接近4.2.1.3 发酵罐的搅拌器计算采用六弯叶涡轮搅拌器搅拌器叶径 D1=D/3=1.67m D=5m挡板宽度 B=0.2D=1m搅拌叶间距 S=2D1=3.74m搅拌叶距罐底距离 C=D1=1.67m而C+2S=9.15D1/2即满足工业上要求最上层搅拌桨叶到液面距离在
31、0.5D1-2D1之间对于发酵液 =1050Kg/m =0.1PaS而根据查资料知 N=100 r/min对雷诺数 Re=4.88104104从而为湍流，查阅发酵设备知搅拌功率准数Np=4.7不通气时搅拌功率Pr=NpN3D5=4.7(100/60) 31.6751050 =2.968105 W =296.8 Kw而3层功率 Po=P1+0.6(3-1)=652.96 Kw通气时轴功率P2P2=2.2510-3(P12ND3/Q0.08) 0.39其中，N=100r/min D5m Q通风量，mL/min. 通风比VVm=0.08-0.15mL/min,取0.10若风速增大，P2会减小Q=17
32、2.50.1=17.25m/minP2=2.2510-30.39=504.2 Kw4.2.2 种子罐选型种子罐作为二级发酵设备是负责将一级种子进行扩大培养并随后接入三级发酵罐中进行发酵，故一般为便于生产一个三级发酵罐配套一个二级发酵罐，由前面运算知应需要12个三级发酵罐，故种子罐则也需要12个。一般种子罐有5m、20m、50m等。由前文描述知种液接种量为发酵液的15%，同时罐的填充系数为0.6，因此需要的种子罐容积为： 15%230/0.6=57.5m取整为60m。种子罐主要尺寸计算V=V罐+2V封+ =60取径高比为2从而 +=60 ，D=3.2m从而 H=6.4m实际容积为 V=0.785
33、23.23+3.123.23/12 =60.02m57.5m故满足工业设计要求而对于种子罐的换热面积根据前文描述及查阅相关资料种子罐=1.2从而 A=V全 =600.61.2 43.2而关于种子罐的搅拌器尺寸计算搅拌器叶径 D1=D/3=1.0671.07m挡板宽度 B=0.2D=0.64m挡板叶间距 S=2D1=2.14m搅拌叶距罐底距离 C=D1=1.07m而C+2S=5.35D1/2故满足工业上要求（D1/2-2D1）4.2.3 配料罐配料罐又名搅拌罐、配料桶，为上开启式，下斜底三层结构，具有可加热自动控温、保温、搅拌功能；传热快、适应温差大、清洗方便等优点。广泛应用于食(乳)品、制药、
34、日化、饮料、油脂、化工、颜料等行业做为中间缓冲、储液、搅拌、调配设备(在物料无须加热可调配均匀的的状态下，该设备为最经济实用)、加热、混合调配或杀菌处理。特别适合于无蒸汽热源的单位与科研机构的小、中试使用。并可按工艺需要采用全封闭式结构、保温结构。配液罐是在夹套内由蒸汽进行加热，热量通过罐体内壁传热给物料，保持所需温度，同时靠磁力搅拌器的搅拌转动，不断翻滚物料而使药液达到混 图4-3 配料罐合均匀的目的。有节能、耐蚀、生产能力强、清洗方便，结构简单等特点，是制造乳品、饮料、制药厂家不可缺少的设备。结构：本设备由罐体、夹套、内胆、封头、磁力搅拌装置及公用系统管道组成。主体材质为进口不锈钢，按GB
35、741-80技术条件进行，罐体内外抛光，罐内有搅拌桨，工作时起搅拌作用；上盖有温度计，显示罐内温度；顶部有摆线针输行星减速器，带动搅拌桨；并可装拆与清洗，并是一扇可开式罐盖供清洗用，另加两个进料口，可与管道连接，便于连接进各种配料，下面带有出料口，并装上旋塞阀大等搅拌均匀后、旋转旋塞阀手柄90即可放料，放料完毕关闭，达到搅拌均匀目的；可配有液位计或称重设备，对罐内的物料体积或重量进行计量。配料罐有以下几种类型：1上活动盖、下斜底结构 2上活动盖、下锥底(或椭圆、蝶形封头)结构 3上下锥形封头结构(封闭式） 4上下椭圆(或蝶形)封头结构配料罐的主要性能及结构性能：1、容积：50L、100L、20
36、0L、300L、500L、600L、1000L5000L。2、加热方式：采用电热棒插入夹套内，加热均匀无冷区。夹套内注入导热油或水为加热介质，产生热能对罐内物料进行加热。3、物料加热温度：100；物料加热时间：10min(视工艺需要)。4、温度控制：采用电热偶测量温度与温控仪连接进行测控温度(温差1C)，并可调节物料温度的高低。温控仪安装在电控箱内，温度传输杆直插至罐内底部，使料液用到最低位置也能指示出温度。5、罐体：内表面镜面抛光处理，粗糙度Ra0.4µm。6、上盖：为两扇可开式活动盖，便于清洗，内外表面镜面抛光处理(粗糙度Ra0.4µm)。7、内罐底结构：经旋压加工
37、成R角，与内罐体焊接、抛光后无死角，并向出料口方向呈5倾斜，便于放净物料无滞留。8、夹套形式：全夹套，用于加入导热油或水，使工作时达到最佳升温和降温的目的。9、保温材料：采用填充珍珠棉、岩棉或聚氨酯浇注发泡，保持与外界的温差，达到隔热保温效果。10、外壳体表面处理方式：镜面抛光或2B原色亚光或2B磨砂面亚光处理。11、搅拌装置：顶部中心搅拌，减速机输出轴与搅拌桨轴采用活套连接，方便拆装与清洗。12、搅拌转速：15120r/min(定速)；搅拌桨形式：框式、锚式、桨叶式、涡轮式等(按工艺要求)。13、设备配置：电气控制箱、温度仪、料液进出口、介质进出口(进、排油)、放空口(溢油孔)等。14、材质
38、：内罐体SUS304或SUS316L；夹套为Q235B或SUS304；外保护壳体为SUS304。15、各进出管口工艺开孔与内罐体焊接处均采用翻边工艺圆弧过渡，光滑易清洗无死角，外表美观。表4-1 配料罐相关参数容量(L)L=300L=500L=800L=1000真空度 (MPa) - 0.09 - 0.09 - 0.09 - 0.09工作压力(MPa)常压常压常压常压工作温度()0100010001000100电机功率 (KW)345.55.5搅拌转速 (r/min)35-5135-5135-5135-51外型尺寸 (mm)1100 X20501200 X23901400 X26501500
39、X27504.2.4 补料罐在一般抗生素药品、食品、酒类等发酵生产过程中，给发酵液补充多种营养剂是生产过程中不可缺少的工艺步骤，我中心研制的定量补料罐与“连续脉冲流加补料”的方法共同应用可使发酵罐内菌丝生产环境保持稳定，维持适当的营养平衡，利于菌株生长。通过视窗可直观地显示补料过程。本产品安装方便、动作可靠、对导电和非导电介质均可计量。补料罐的特点包括：1. 耐腐蚀 不染菌 2. 耐蒸汽消毒3. 密封性好4.3 辅助设备选型4.3.1 原料预处理工序设备选型维生素C生产过程中需要大量玉米浆，而玉米浆从玉米加工制备得到。在收获、储藏和运输中常会混入各种杂物，因此需经过除铁、筛选、精选、粉碎等过程
40、来提高蒸煮、水解和发酵等工序的效率。4.3.2 磁力除铁器选用永磁滚筒,由进料装置、滚筒、磁芯、机壳和传动装置等部分组成。磁芯由锶钙铁氧体永久磁铁和铁隔板按一定顺序排列成圆弧形并安装在固定的轴上，形成多极头开放磁路。磁芯圆弧表面与滚筒内表面间隙小而均匀（一般小于2mm），滚筒由非磁性材料制成，外表面敷有无毒且耐磨的聚氨酯涂料作保护层，以延长使用寿命。滚筒通过蜗轮蜗杆结构由电动机带动旋转，磁芯固定不动。滚筒质量小，转动惯量小。永磁滚筒能自动地排除磁性杂质，除杂效率高（98%以上），特别适合于除去粒状物料中的磁性物质。4.3.3 筛选设备选用振动筛（S-1）.振动筛是原料加工中应用较广泛的一种。筛
41、选与风选相结合的清理机械，多用于清除谷物原料中小或轻的杂质。振动筛主要由进料装置、筛体、吸风除尘装置和支架等部分组成。4.3.4 生物质原料的粉碎装置选用湿式粉碎机，主要包括：加料器、粉碎机和加热器等几部分。粉碎可采用一级或二级粉碎（两台粉碎机串联使用）。从粉碎机出来的粉浆进入加热器，利用蒸煮工段放出的二次蒸汽预热至一定温度后备用。湿式粉碎过程主要是分散微粒化的过程，可分为把颗粒团破碎、解集、润湿、分散和稳定等步骤。德国DRAISWERKE公司推出的PM-DCP型砂磨机主要由转子、定子、分离装置、传动装置及液压系统、控制系统组成。其工作原理为：悬浮状物料和研磨介质在研磨室内混合，由于转子的高速
42、旋转，转子销棒、定子销棒向研磨介质传递大量的能量。砂磨机的特殊结构，使研磨室里具有很高的能量密度，多无物料产生强烈的、相对平均的撞击力，使物料在短时间内得到粉碎，由于连续进料，物料从外研磨室自上向下经底部通道进入内研磨室，在内研磨室自下向上流动，最后经过滤后出料。操作时，物料在泵的作用下从上部进料口均匀连续进料，迅速投入研磨介质，进入正常工作阶段。研磨介质主要集中在外研磨室，外研磨室是主要研磨区域。PM-DCP型砂磨机的特点：砂磨机巧妙运用了离心力作用，分离物料时很少带出研磨介质；设备能量密度高，产品粒度分布均匀；生产能力大，可实现小设备大生产；定子磨室可升降、转动，操作方便。4.4 提取工序
43、设备选型4.4.1 过滤维生素C由大菌小菌发酵而得，发酵液中含有大量的菌丝（2-10m）以及残余培养基固体组分，约占发酵液体积的1/10。此外发酵液中还有可溶性杂质，如很多发酵代谢产物及有机杂酸色素等，其中对提取影响最大的是蛋白质和钙、镁、铁等高价无机离子等，它们的存在会给以后的提取带来困难。发酵液预处理和过滤的目的不仅在于分离菌丝除去杂质，还在于改变滤液的性质除去蛋白质，以利于后续各步操作，保证成品质量。因维生素C在水溶液中稳定性差，易于降解，故要求在预处理及过滤操作中，做到快速、保温、合理使用絮凝剂，使滤液澄清。一般维生素C放罐后，立即冷却到10以下，加入絮凝剂，采用真空转鼓过滤机除去菌丝
44、及其他固体杂质，并适量喷水洗涤回收菌丝体上的单位。必要时，可在过滤前用硅藻土等介质作为助滤剂涂层，提高过滤效果。料液处理量每罐为162m选用真空转鼓式过滤机。主要技术参数：过滤面积2.5m；转鼓直径800mm；工作压力-0.2到-0.4Bar;过滤温度常温；滤液管进出口径DN40；外行尺寸2500mm1650mm1700mm 图5-8 真空转鼓式过滤机过滤机通过与转鼓同步运转的滤布，在真空（负压）作用下实现悬浮液的固液分离，经折带装置卸除滤饼并实现滤布的清洗再生。具有自动化程度高、操作连续、滤布易再生等特点，被广泛用于化工、制药、环保等行业。4.4.2 结晶结晶是提纯维生素C的有效方法。例如在二次丁酯提取液中，维生素C的纯度只有50%-70%，但洁净后纯度可提高至90%以上。维生素C结晶方法很多包括维生素C钾盐结晶、维生素C普鲁卡因盐结晶、维生素C钠盐结晶等。结晶罐选用蛇管加热箱，用100饱和水蒸气加热，查化工工艺设计手册，K=2940Kg/（h），结晶时间为60min。 4.4.3 干燥采用带式3
