年产8000吨维生素c发酵车间设计(附件)
本文是年产8000吨维生素C发酵车间的设计。首先在文献综述的基础上确定了工艺路线，其次对物料衡算和热量平衡进行了关键设备的计算和选型，最终对整个发酵车间技术进行了完整的经济分析。最终的设计结果如下主发酵罐发酵体积为200m3，罐直径8m和罐高度10m的带六弯叶涡轮，以及一个电动机功率为242kw搅拌器的通风发酵罐。本次设计还对安全、环保，以及生产过程的资金分析预算。根据车间布局、工艺流程和设备选型的要求，利用AutoCAD软件绘制了控制点工艺流程图、发酵罐关键设备图和发酵车间平面布置图。根据不同的设备、原材料和其他原料消耗以及VC的市场价格等，得到盈亏平衡点是年产量1166.75t。关键词 维生素C，发酵工段，车间工艺设计
目 录
1 引言 1
1.1 维生素C性质及作用 1
1.2 维生素C生产技术研究现状 2
2 工艺流程设计 4
2.1 第一步发酵过程 4
2.2 第二步发酵过程 5
2.3 2KGA的分离纯化 5
2.4 碱转化法合成维生素C 6
3 发酵工段工艺计算 6
3.1 物料衡算 6
3.2 热量衡算 11
4 主要设备设计与选型 14
4.1 选择设备的原则 14
4.2 发酵罐 15
4.3 种子罐 20
4.4 设备一览表 21
5 车间布置 21
5.1 车间的整体布置的原则 22
5.2 设备布置形式 22
5.3 发酵设备的安装要求 22
5.4 车间布置设计的步骤 22
6 车间劳动定员和各岗位职责 23
6.1 劳动定员 23
6.2 各岗位职责 23
7 安全与环境 24
7.1 安全管理措施 24
7.2 环境评估 25
8 经济核算 25
8.1 项目总投资估算 25
8.2 产品总成本概算 26
8.3 盈亏平衡分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
析 27
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 引言
维生素C在水果和蔬菜中含量很高，它能够提供给人类丰富的营养物质，是最重要的维生素之一。维生素C，易于溶于水,可以作为重要的医疗保健药，同时维生素C也是一种食品添加剂，用作饮料、水果食品、糖果等食品方面的维生素添加剂,同时也可以用作香肠、啤酒、罐头等方面的抗氧化剂，在食品和饮料行业和医药行业占有很大的市场份额。维生素C的主要功能是防治坏血病、贫血、龋齿、生长发育迟缓、感冒等一些机体性疾病,并能够增强机体抵抗病毒的能力,其需求量在世界范围内逐年递增[1]。维生素C作为饲料上的添加剂的一种,其年产量全世界范围内五万吨左右,主要生产地是美国、瑞士、日本等一些比较发达的国家。
1.1 维生素C性质及作用
维生素C为白色结晶性粉末；没有味道，味酸；长时间放置颜色逐渐变黄。维生素C在水中容易溶解，在乙醇中微溶。在公认的众多维生素中，维生素C的结构式最为简单。维生素C是一个含有6个碳原子的酸性化合物，具有烯醇式结构，它有4种异构体（L 抗坏血酸、L异抗坏血酸、D 抗坏血酸、D 异抗坏血酸），其中L抗坏血酸的生物活性最高，其他抗坏血酸类没有表现出生物活性，而通常说的维生素C指的是L抗坏血酸[2]。光、重金属或微量荧光物质更利于维生素C的氧化。维生素C通常在较低于pH5.5溶液中较为稳定，所以维生素C的提取通常采用酸性溶剂作为稳定剂。
维生素C的结构见图1。
图1 维生素C的结构
维生素C是最重要的维生素和营养物质之一[3]，维生素C广泛应用于医疗和食品行业中。实验证明，人类衰老的重要原因是由于自由基和脂质过氧化导致的。VC在生物氧化和还原过程中起重要的作用，参与氨基酸代谢、神经递质的合成、胶原蛋白和组织细胞间质的合成。维生素C对人体健康的维护是必不可少的，是活细胞氧化还原的一种有效催化剂，因此维生素C能够增强白细胞的吞噬功能，促进抗体的形成，可以降低毛细血管的通透性，降低血脂，提高身体的抵抗力和抗寒能力，所以增强人体的免疫功能[4]。我国是一个主要的维生素C生产商，在2007的总产量已达10万吨，接近世界总生产能力的60%[5]。维生素C作为一种抗氧化物，充足的含量可以抑制体内的自由基、过氧化质等有害物质的形成，因而延缓人体的衰老，并具有一定解毒功能和抗组胺作用。自从发现维生素C以来，它在医院临床、研究技术和工业生产等领域发展极快。维生素C具有生长最快、产量最高、使用最广泛等特点。
1.2 维生素C生产技术研究现状
1.2.1 莱氏法
莱氏法是最早用于工业生产的经典方法[6]，由Reichstein和Grussner研究开发。维生素C发酵过程以葡萄糖作为原料，第一步经催化加氢还原得到山梨醇，再通过醋酸菌第一步发酵生产得到山梨糖，然后通过酮化和化学氧化的方法，得到2酮基L古龙酸（2ketogulonic acid，简称KGA），最后用盐酸或者碱化异化得到粗品维生素C。莱氏法生产的维生素C产率好，质量高，是生产维生素C的重要方法；但也存在着严重的不足：工艺过程多，生产过程太长，难以连续操作；大量有毒化学品，造成严重的环境污染等。
还原 细菌发酵 丙酮
葡萄糖 山梨醇 山梨糖 二丙酮山梨糖
氯及氢氧化钠氧化 酸碱催化剂
2KGA 维生素C
图2 维生素C莱氏法合成工艺流程图
1.2.2 二步发酵法
二步发酵法[7]在上世纪70年代早期中国发展的一种新技术，在70年代末用于工业生产。“二步发酵法”是我国首创，在国内外目前还是以两步发酵法作为企业生产维生素C的主要生产工段，工艺流程图如图3所示。
还原 细菌发酵 细菌发酵
葡萄糖 山梨醇 山梨糖 2KGA
目 录
1 引言 1
1.1 维生素C性质及作用 1
1.2 维生素C生产技术研究现状 2
2 工艺流程设计 4
2.1 第一步发酵过程 4
2.2 第二步发酵过程 5
2.3 2KGA的分离纯化 5
2.4 碱转化法合成维生素C 6
3 发酵工段工艺计算 6
3.1 物料衡算 6
3.2 热量衡算 11
4 主要设备设计与选型 14
4.1 选择设备的原则 14
4.2 发酵罐 15
4.3 种子罐 20
4.4 设备一览表 21
5 车间布置 21
5.1 车间的整体布置的原则 22
5.2 设备布置形式 22
5.3 发酵设备的安装要求 22
5.4 车间布置设计的步骤 22
6 车间劳动定员和各岗位职责 23
6.1 劳动定员 23
6.2 各岗位职责 23
7 安全与环境 24
7.1 安全管理措施 24
7.2 环境评估 25
8 经济核算 25
8.1 项目总投资估算 25
8.2 产品总成本概算 26
8.3 盈亏平衡分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
析 27
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 引言
维生素C在水果和蔬菜中含量很高，它能够提供给人类丰富的营养物质，是最重要的维生素之一。维生素C，易于溶于水,可以作为重要的医疗保健药，同时维生素C也是一种食品添加剂，用作饮料、水果食品、糖果等食品方面的维生素添加剂,同时也可以用作香肠、啤酒、罐头等方面的抗氧化剂，在食品和饮料行业和医药行业占有很大的市场份额。维生素C的主要功能是防治坏血病、贫血、龋齿、生长发育迟缓、感冒等一些机体性疾病,并能够增强机体抵抗病毒的能力,其需求量在世界范围内逐年递增[1]。维生素C作为饲料上的添加剂的一种,其年产量全世界范围内五万吨左右,主要生产地是美国、瑞士、日本等一些比较发达的国家。
1.1 维生素C性质及作用
维生素C为白色结晶性粉末；没有味道，味酸；长时间放置颜色逐渐变黄。维生素C在水中容易溶解，在乙醇中微溶。在公认的众多维生素中，维生素C的结构式最为简单。维生素C是一个含有6个碳原子的酸性化合物，具有烯醇式结构，它有4种异构体（L 抗坏血酸、L异抗坏血酸、D 抗坏血酸、D 异抗坏血酸），其中L抗坏血酸的生物活性最高，其他抗坏血酸类没有表现出生物活性，而通常说的维生素C指的是L抗坏血酸[2]。光、重金属或微量荧光物质更利于维生素C的氧化。维生素C通常在较低于pH5.5溶液中较为稳定，所以维生素C的提取通常采用酸性溶剂作为稳定剂。
维生素C的结构见图1。
图1 维生素C的结构
维生素C是最重要的维生素和营养物质之一[3]，维生素C广泛应用于医疗和食品行业中。实验证明，人类衰老的重要原因是由于自由基和脂质过氧化导致的。VC在生物氧化和还原过程中起重要的作用，参与氨基酸代谢、神经递质的合成、胶原蛋白和组织细胞间质的合成。维生素C对人体健康的维护是必不可少的，是活细胞氧化还原的一种有效催化剂，因此维生素C能够增强白细胞的吞噬功能，促进抗体的形成，可以降低毛细血管的通透性，降低血脂，提高身体的抵抗力和抗寒能力，所以增强人体的免疫功能[4]。我国是一个主要的维生素C生产商，在2007的总产量已达10万吨，接近世界总生产能力的60%[5]。维生素C作为一种抗氧化物，充足的含量可以抑制体内的自由基、过氧化质等有害物质的形成，因而延缓人体的衰老，并具有一定解毒功能和抗组胺作用。自从发现维生素C以来，它在医院临床、研究技术和工业生产等领域发展极快。维生素C具有生长最快、产量最高、使用最广泛等特点。
1.2 维生素C生产技术研究现状
1.2.1 莱氏法
莱氏法是最早用于工业生产的经典方法[6]，由Reichstein和Grussner研究开发。维生素C发酵过程以葡萄糖作为原料，第一步经催化加氢还原得到山梨醇，再通过醋酸菌第一步发酵生产得到山梨糖，然后通过酮化和化学氧化的方法，得到2酮基L古龙酸（2ketogulonic acid，简称KGA），最后用盐酸或者碱化异化得到粗品维生素C。莱氏法生产的维生素C产率好，质量高，是生产维生素C的重要方法；但也存在着严重的不足：工艺过程多，生产过程太长，难以连续操作；大量有毒化学品，造成严重的环境污染等。
还原 细菌发酵 丙酮
葡萄糖 山梨醇 山梨糖 二丙酮山梨糖
氯及氢氧化钠氧化 酸碱催化剂
2KGA 维生素C
图2 维生素C莱氏法合成工艺流程图
1.2.2 二步发酵法
二步发酵法[7]在上世纪70年代早期中国发展的一种新技术，在70年代末用于工业生产。“二步发酵法”是我国首创，在国内外目前还是以两步发酵法作为企业生产维生素C的主要生产工段，工艺流程图如图3所示。
还原 细菌发酵 细菌发酵
葡萄糖 山梨醇 山梨糖 2KGA
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