年產(chǎn)5噸香菇多糖的工藝設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

PAGELXIII陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGELXIIIPAGEVII年產(chǎn)5噸香菇多糖的工藝設(shè)計(jì)摘要：設(shè)計(jì)了以香菇為原料，年產(chǎn)5噸香菇多糖的工藝設(shè)計(jì)，其重點(diǎn)為乙醇回收的精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算及輔助設(shè)備的計(jì)算選型。本設(shè)計(jì)包含設(shè)計(jì)說明書和圖紙兩部分。說明書主要包括香菇多糖的提取工藝、工藝流程；建廠可行性分析；全廠總平面布置說明；精餾車間的工藝計(jì)算設(shè)計(jì)及說明；非工藝部分設(shè)計(jì)包括供排水工程、供氣供電系統(tǒng)、采暖、通風(fēng)、照明、安全、衛(wèi)生、防腐、三廢處理及環(huán)境保護(hù)等說明。說明書的主要部分為精餾塔的工藝計(jì)算及其輔助設(shè)備的計(jì)算選型。在這一部分中用到了物料衡算、熱量衡算及其大量的相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式。關(guān)鍵詞：香菇香菇多糖精餾塔設(shè)計(jì)塔設(shè)備校核附屬設(shè)備選型

TechnologicalDesignofProducing5tonsofLentinanperyearYANGKai（Grade06,Class1,Majorchemicalengineeringandtechnology,ShaanxiUniversityofTechnology,Schoolofchemicalandenvironmentalsciences,Hanzhong723000,Shaanxi）Tutor:LIZhi-zhouABSTRACT：Technologicaldesignofoutputting5tonsofLentinanperyear,whichuseentinusedodesasmaterial.Thekeypartsofthedesignarethetechnologiccalculationofrectifierinrectificationworkshopandtheselectionoftypeofitsassistantequipment.Thedesignincludestwoparts:instructionandblueprint.TheinstructionmainlyincludesthemethodoftheextractofLentinanvialandtheprocessflow;theanalysisoffeasibilityofbuildingoftheplant;theinstructionofplanearrangementofthewholeplant;theinstructionofdesignofrectificationworkshop;designofnon-technologyparts：theprojectofwatersupply,heating,draught,lighting,safety,sanitation,antisepsis,thedisposalofpollution,environmentalprotection.Themainpartsoftheinstructionaretechnologiccalculationoftherectifierinrectificationworkshopandtheselectionoftypeofitsassistantequipment,andintheseparts,materialbalanceandheatbalancecalculationandlotsofexperientialformulasareusedasreferences.KEYWORDS：Lentinusedodes,Lentinanvial,designofrectificationrectifier,Therectifierequipmentsschoolpit，designoftypeofitsassistantequipment

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日

目錄摘要 I關(guān)鍵詞 IABSTRACT II1概述 11.1香菇多糖的發(fā)展現(xiàn)狀 11.1.1香菇多糖作用及研究現(xiàn)狀 11.1.2香菇多糖發(fā)展現(xiàn)狀 11.2香菇多糖的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 21.2.1香菇多糖的開發(fā)現(xiàn)狀 21.2.2香菇多糖發(fā)展趨勢(shì) 21.3目前國(guó)內(nèi)外利用香菇多糖的現(xiàn)狀 31.4設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 31.4.1設(shè)計(jì)題目 31.4.2設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) 31.5建廠可行性分析 41.5.1香菇多糖應(yīng)用價(jià)值 41.5.2原材料、動(dòng)力供應(yīng)、交通運(yùn)輸條件及技術(shù)的采用 41.5.3環(huán)境保護(hù) 51.5.4企業(yè)組織管理勞動(dòng)定員和人員編制 51.5.5資金籌措方式 52設(shè)計(jì)工藝說明 62.1全廠產(chǎn)品及工藝流程 62.1.1全廠主要產(chǎn)品及結(jié)構(gòu) 62.1.2香菇多糖的生產(chǎn)工藝 62.1.3本設(shè)計(jì)工藝 62.2全廠副產(chǎn)品 73設(shè)計(jì)說明 83.1全廠總平面布置 83.1.1原料廠及堆場(chǎng) 83.1.2生產(chǎn)區(qū) 83.1.3廠前區(qū) 83.1.4動(dòng)力區(qū) 83.1.5輔助車間 83.1.6倉(cāng)庫(kù)區(qū) 93.2三廢的處理及回收 93.3車間布置說明 94工藝計(jì)算及設(shè)備選型 114.1設(shè)備工藝計(jì)算及選型 114.1.1提取罐的計(jì)算及選型 114.1.2蒸發(fā)器的計(jì)算及選擇 114.1.3醇析罐設(shè)計(jì)計(jì)算 134.1.4脫蛋白罐設(shè)計(jì)計(jì)算 144.1.5干燥器的計(jì)算及選擇 144.1.6儲(chǔ)罐的選擇 154.2主要設(shè)備工藝計(jì)算及選型 164.2.1精餾過程原理和條件 164.2.2精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求 174.2.3塔設(shè)備的類型 174.3精餾塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 184.3.1精餾塔的物料衡算 184.3.2理論塔板數(shù)的計(jì)算 204.3.3塔內(nèi)各主要物性參數(shù)的確定 244.3.4塔的初步計(jì)算 274.3.5塔板流體力學(xué)計(jì)算 314.3.6塔板負(fù)荷性能圖 334.4精餾塔輔助設(shè)備選型 374.4.1冷凝器熱負(fù)荷及選型 374.4.2再沸器 384.4.3除沫器 394.4.4接管直徑計(jì)算 394.4.5板式塔的塔高 404.5精餾塔機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)及校核 404.5.1材料的選擇 404.5.2按計(jì)算壓力計(jì)算筒體和封頭的厚度 404.5.3塔的質(zhì)量載荷計(jì)算 404.5.4塔的自陣周期計(jì)算 424.5.5地震載荷計(jì)算 424.5.6風(fēng)載荷計(jì)算 434.5.7各種才和引起的軸向應(yīng)力 454.5.8筒體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核 464.5.9筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 474.5.10基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)及地腳螺栓選擇 494.6全廠附屬設(shè)備選型 504.6.1換熱器的選擇 504.6.2過濾機(jī)的選擇 524.6.3泵的選擇 535總結(jié) 555.1本設(shè)計(jì)的主要結(jié)果 555.2設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)價(jià) 55符號(hào)說明 57參考文獻(xiàn) 58致謝 59附錄一工藝流程圖 60附錄二精餾塔裝配圖、 61附錄三全廠布置平面圖 62附錄四設(shè)備布置立面圖 63第59頁(yè)共63頁(yè)1概述香菇多糖，外文名稱為L(zhǎng)entinan或Lentinanvial，它是從擔(dān)子菌綱傘科香菇Lentinusendodes(Berk)Sing香菇子實(shí)體中提取、分離、純化所獲得的均一組分的多糖，采用凝膠過濾法和激光拉曼散射法測(cè)得其相對(duì)分子質(zhì)量為2×104～8×104。香菇多糖為白色粉末狀固體，對(duì)光與熱穩(wěn)定。有吸濕性，在水中最大溶解度為3mg/mL，也能溶于0.5mol/L的氫氧化鈉水溶液中，溶解度可達(dá)50～100mg/mL，難溶于甲醇、乙醇和丙酮等有機(jī)溶劑。香菇是一種食用和藥用真菌，自古以來就被當(dāng)作健脾益氣、調(diào)和陰陽(yáng)、補(bǔ)虛扶正、行氣活血的上品。其主要有效成份香菇多糖，經(jīng)二十多年的研究和應(yīng)用，證實(shí)其具有顯著提高免疫力、抗癌、抗病毒、降血脂、防止動(dòng)脈血管硬化、抗衰老等多種功能。此外，香菇多糖還具有誘發(fā)干擾素和保肝等作用。因此，近年來在國(guó)內(nèi)外形成了一股開發(fā)香菇多糖的熱潮。1.1香菇多糖的發(fā)展現(xiàn)狀1.1.1香菇多糖作用及研究現(xiàn)狀真菌多糖作為藥物研究始于50年代,在60年代以后成為免疫促進(jìn)劑而引起人們興趣。香菇多糖就是研究得較透徹的多糖之一,香菇是側(cè)耳科的擔(dān)子菌,世界名貴食用兼藥用菌之一,它含有多種有效藥用組分,尤其是它含有抗病毒、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫功能和刺激干擾素形成等功能的香菇多糖(lentinan簡(jiǎn)稱LNT)和能增強(qiáng)人體免疫力的水溶性木質(zhì)素這2種藥用生理活性物質(zhì),而引起人們廣泛的重視[1]。香菇多糖以β~1，3葡聚糖為主，含有少量的木糖和甘露糖，具有抗病毒、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫和刺激干擾素形成等功能，對(duì)腫瘤、癌癥、肝炎、心臟病和神經(jīng)衰弱等有一定的療效。近年來的研究表明香菇多糖具有抗病毒、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫和刺激干擾素形成等功能，對(duì)腫瘤、癌癥、肝炎、心臟病和神經(jīng)衰弱等有一定的療效。有關(guān)此方面的研究很多，如：王一心等[2]在香菇多糖的藥理研究中，查閱國(guó)內(nèi)外30多篇相關(guān)文獻(xiàn)資料加以概述，綜述了香菇多糖藥理作用方面的研究狀況，結(jié)果表明：香菇多糖具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、杭病毒等多種藥理作用。蔡小玲等[3]用口蘑、冬蟲夏草、香菇等11種食用菌的粗多糖進(jìn)行抗腫瘤藥物試驗(yàn)。結(jié)果表明，11種粗多糖能使帶有S-180腹水瘤的昆明小鼠生命延長(zhǎng)率提高到6.60%~31.74%。其中以口蘑多糖效果最佳，可達(dá)31.74%?？谀?，冬蟲夏草和香菇3種多糖對(duì)荷瘤小鼠生命的延長(zhǎng)有顯著功效。張福明等[4]研究發(fā)現(xiàn)，香菇多糖對(duì)流感病毒具有一定的抑制作用，對(duì)病毒感染細(xì)胞的保護(hù)率可達(dá)95.6%;香菇多糖的抗病毒作用機(jī)制在于提高感染細(xì)胞免疫力，增強(qiáng)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，抑制細(xì)胞病變，促進(jìn)細(xì)胞修復(fù)功能。金道山等[5]采用壽命短、繁殖能力強(qiáng)的家蠅作為衰老的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型觀察了香菇多糖對(duì)其壽命以及腦內(nèi)SOD活性和脂褐素含量的影響。結(jié)果顯示，20日齡時(shí)香菇多糖組蠅腦內(nèi)SOD活性比對(duì)照組增加43.4%，脂褐素含量下降4.9%，實(shí)驗(yàn)組平均壽命比對(duì)照組延長(zhǎng)19.4%，揭示了香菇多糖可能具有抗衰老作用?？傊愎蕉嗵蔷哂袕V泛的藥理和保健作用，而且研究結(jié)果表明香菇多糖其療效好，毒副作用小，有這廣闊的應(yīng)用前景。這些研究對(duì)香菇多糖工業(yè)化設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)。1.1.2香菇多糖發(fā)展現(xiàn)狀

香菇多糖提取的傳統(tǒng)方法有：水提醇沉法、稀堿浸提法、稀酸浸提法、和酶法等，近幾年隨著對(duì)香菇的研究不斷深入，又出現(xiàn)一些比較新穎的提取方法，如超濾法、微波輔助浸提法及超聲波法等[6]。在諸多提取工藝中，水提醇沉法為最經(jīng)典的提取香菇多糖的方法，它以工藝簡(jiǎn)單，易于推廣等有點(diǎn)為人們所接受。劉樹興等[7]用水提醇沉法提取香菇多糖，正交實(shí)驗(yàn)確定了最佳提取工藝為：溫度：85℃，時(shí)間：5h，加水量：15倍水量，除蛋白的最優(yōu)工藝條件：樣液：氯仿-正丁醇(體積比)=3，氯仿：正丁醇(體積比)=5。王衛(wèi)國(guó)等[8]基于原來的提取方法工藝復(fù)雜，收率低，成本高，普通腫瘤病人無(wú)法接受，通過對(duì)香菇多糖提取純化條件進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究，結(jié)果表明，香菇多糖提取最佳條件為：pH7.0，96℃浸提4h，料水比為1：20，醇析濃度為70%，蛋白質(zhì)去除時(shí)樣品與氯仿-正丁醇為1：1，氯仿：正丁醇為1：0.25，萃取時(shí)間為30min效果最好。屈永年等酶法在中藥的提取過程中，也具有較好的提取效果。在香菇多糖提取中也又較好效果，謝紅旗等[10]采用中性蛋白酶酶解法提取香菇中多糖，即在水提香菇多糖前，先用中性蛋白酶處理香菇粗粉，通過實(shí)驗(yàn)確定最佳的酶解工藝條件：酶解溫度50℃，酶解pH4.8，酶解時(shí)間60min，酶與香菇粗粉配比為1.5∶100。與傳統(tǒng)工藝相比，提取率提高了40%以上，多糖中雜質(zhì)蛋白質(zhì)的含量降低了50%。馬長(zhǎng)清等[11]分別用纖維素酶水解法和單純熱水水解法對(duì)香菇柄和香菇蓋中的多糖進(jìn)行提取，表明纖維素酶水解法比熱水提取法得到的香菇多糖提取率高，香菇柄加酶的提取液中多糖的含量比不加酶的增加54%，香菇蓋增加44%，提取香菇柄中多糖的最佳條件是：水解溫度45隨著香菇的不斷廣泛應(yīng)用，又出現(xiàn)了一些新的提取方法，使人們對(duì)香菇的研究也邁出了一大步，諸多新的提取方法被各研究者所研究，都取得可喜的成果，如：XXX[12]研究了以香菇為原料，利用超濾膜分離裝置進(jìn)行香菇多糖的提取分離，并建立了香菇多糖提取液超濾過程修正凝膠極化模型，這種工藝香菇多糖的提取率可達(dá)6.10%，多糖粗品含量在90%以上。研究表明，膜分離技術(shù)在香菇多糖的提取中具有很大的優(yōu)越性。黃桂萍等[13]用微波技術(shù)從香姑中提取香菇多糖。并通過改變輻射功率、輻射時(shí)間及提取次數(shù)等條件對(duì)多糖提出取率的影響進(jìn)行了研究，得出最佳的提取條件(料液比lg：20ml，微波輻射功率50%，輻射時(shí)間3.5h，提出取次數(shù)2次)。該方法與傳統(tǒng)提取方法相比時(shí)間短、節(jié)省能源、產(chǎn)品提取率高等優(yōu)點(diǎn)。念保義等[14]研究了香菇多糖的超聲提取、超濾分離及工藝路線的改進(jìn)。結(jié)果表明：超聲提取能提高香菇多槍的提取率、縮短提取時(shí)間、減小料液比和降低提取液的粘度，而提取液粘度的降低有利于超濾分離降低濃差極化的影響，提高處理量。其主要指標(biāo)是水浸提2h，料液比為l：15(體積比)，超聲功率為80W，處理時(shí)間為13min，多糖的提取率達(dá)6.62%。充分說明超聲波不僅強(qiáng)化整個(gè)提取過程，而且強(qiáng)化超濾分離過程，減少負(fù)荷、降低生產(chǎn)成本。綜上所述，香菇多糖提取工藝中，涵蓋了各種新的提取方法，其中水提醇沉法研究的比較成熟，也比較經(jīng)典，在目前國(guó)內(nèi)的小型規(guī)模化生產(chǎn)中已經(jīng)得到應(yīng)用。有些新的提取方法都處于理論階段，對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用還有待于科學(xué)研究者進(jìn)一步研究，這也是研究多糖工藝生產(chǎn)亟待解決的一個(gè)問題，對(duì)于本工藝設(shè)計(jì)，則采用了比較經(jīng)典的水提醇沉法提取多糖。1.2香菇多糖的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.2.1香菇多糖的開發(fā)現(xiàn)狀近幾年，隨著我國(guó)香菇多糖行業(yè)的發(fā)展，香菇多糖生產(chǎn)核心技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。技術(shù)的優(yōu)劣直接決定企業(yè)香菇多糖產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前所采用的提純香菇多糖先進(jìn)方法多為實(shí)驗(yàn)室研究方法，不利于工業(yè)化生產(chǎn)，而且在香菇多糖舊生產(chǎn)中工藝周比較期長(zhǎng)，提取多糖含量低，實(shí)際生產(chǎn)中規(guī)模化程度并不高，這就制約著該產(chǎn)品的發(fā)展。1.2.2香菇多糖發(fā)展趨勢(shì)由于香菇多糖是一種免疫促進(jìn)劑，具有抗病毒、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫和刺激干擾素形成等功能，對(duì)腫瘤、癌癥、肝炎、心臟病和神經(jīng)衰弱等有一定的療效。這對(duì)于如今生活在節(jié)奏生活中人們帶來了諸多好處，健康的生活是現(xiàn)在社會(huì)的一種必然方式，所以研究香菇多糖的產(chǎn)品、發(fā)展多糖生產(chǎn)工藝技術(shù)具有很廣闊的發(fā)展前景，香菇多糖制劑與飲品將成為香菇多糖的主導(dǎo)產(chǎn)品，也將成為以后多糖產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)。主要表現(xiàn)在一下幾點(diǎn)：1．香菇屬于擔(dān)子菌綱傘菌科，是提取香菇多糖的原料，它香氣沁脾，滋味鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富、保健效果顯著，享有植物頂峰和健康食品的美稱。我國(guó)香菇產(chǎn)量高，占全球總產(chǎn)量的80%左右。據(jù)了解，目前全球香菇總產(chǎn)量為10萬(wàn)t左右，其中我國(guó)約占8萬(wàn)t、日本1.65t、韓國(guó)0.17萬(wàn)t、美國(guó)和加拿大等國(guó)占0.20萬(wàn)t。香菇生產(chǎn)是一種可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)制備香菇多糖具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。2．采取醇析提取法、酶解提取法等方法制取香菇多糖，生產(chǎn)過程中不加入、也不產(chǎn)生有害物質(zhì)，產(chǎn)品質(zhì)量符合綠色食品（飲品）的要求，也符合1994年10月25日美國(guó)國(guó)會(huì)正式通過的《食用品補(bǔ)充法令》對(duì)食物補(bǔ)充品成分的要求，我國(guó)的香菇多糖已被美國(guó)FDA（食品及藥物管理局）批準(zhǔn)可作為保健食品進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)。3．酶解提取法是一種先進(jìn)的生化方法，具有高效、安全、節(jié)能、得率高、污染少等特點(diǎn)，已被應(yīng)用于多種植物有效成分的提取，是近年來發(fā)展較快的綠色新工藝，但是酶容易失活，對(duì)溫度等因素要求苛刻，在應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中還有待于進(jìn)一步研究。4．生產(chǎn)中所用的水、乙醇等都能回收利用；提取香菇多糖后的殘?jiān)?，將其磨成粉是非常好的食用纖維素。因此，本生產(chǎn)工藝無(wú)“三廢”排放，可實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。5．香菇多糖具有抗病毒、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫和刺激干擾素形成等功能，對(duì)腫瘤、癌癥、肝炎、心臟病和神經(jīng)衰弱等有一定的療效，香菇多糖是膳藥兩用物質(zhì)，是一種有益于人類的環(huán)境友好產(chǎn)品。1.3目前國(guó)內(nèi)外利用香菇多糖的現(xiàn)狀目前我國(guó)香菇出口競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手首推韓國(guó)，盡管韓國(guó)香菇產(chǎn)量低，但是質(zhì)量好、商品量大，在國(guó)際市場(chǎng)上極富競(jìng)爭(zhēng)力。近年來，韓國(guó)以65％的高關(guān)稅阻止我國(guó)香菇進(jìn)入其市場(chǎng)，“入世”后韓國(guó)將不再采取排他條件，其稅率必然大大降低乃至取消，有利于我國(guó)香菇的出口。日本雖然產(chǎn)量大于韓國(guó)，可是受我國(guó)香菇?jīng)_擊較大，日本已從生產(chǎn)大國(guó)、出口大國(guó)變?yōu)楫a(chǎn)量逐年遞減的進(jìn)口大國(guó)?！叭胧馈焙?，其目前20％的多種進(jìn)口稅也將調(diào)低，對(duì)我國(guó)更為有利。然而，面對(duì)“入世”我國(guó)香菇產(chǎn)業(yè)也面臨挑戰(zhàn)。所以我們要利用香菇深加工這方面優(yōu)勢(shì)去和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。在國(guó)際上“崇尚天然”的熱潮中，有“山珍”美譽(yù)的香菇極有發(fā)展前途。香菇等食用菌營(yíng)養(yǎng)豐富，味道鮮美，是低鹽、低糖、低脂肪、高蛋白質(zhì)的首選食品。深加工的方法很多，如用食用菌生產(chǎn)系列調(diào)味品、系列保健食品和系列中藥，以滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求，進(jìn)一步提高香菇出口的競(jìng)爭(zhēng)力，鞏固我國(guó)在世界上的香菇“盟主”地位。所以，發(fā)展香菇多糖的生產(chǎn)技術(shù)，是提高我國(guó)香菇產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)有效手段。1.4設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容1.4.1設(shè)計(jì)題目年產(chǎn)5噸香菇多糖的工藝設(shè)計(jì)1.4.2設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)（1）廠址及氣象資料①?gòu)S區(qū)位置：陜南地區(qū)某地②地勢(shì)：廠區(qū)地勢(shì)平整③氣溫：最高溫度38最低溫度-2平均溫度18（2）原料：香菇（3）產(chǎn)品：香菇多糖（4）產(chǎn)量：5噸/年（5）工作制度：三班制年工作日300天（6）乙醇回收車間有關(guān)數(shù)據(jù)①發(fā)酵液酒精濃度：70％（v）②精餾塔操作壓強(qiáng)：0.02MPa③精餾塔進(jìn)料溫度：30℃④精餾塔塔頂溫度：78.5℃⑤精餾塔塔釜溫度：99.6℃⑥精餾塔進(jìn)料濃度：32％（V）⑦精餾塔塔釜產(chǎn)品濃度：<0.01%1.5建廠可行性分析1.5.1香菇多糖應(yīng)用價(jià)值香菇簡(jiǎn)介香菇（Lentinusedodes）又稱冬菇、花菇、厚菇、椎茸、香信、香蕈、冬菰、香菰。隸屬于擔(dān)子菌綱、傘菌目、口蘑科、香菇屬。香菇是我國(guó)傳統(tǒng)的著名食用菌，在世界上最早人工馴化栽培。香菇營(yíng)養(yǎng)豐富，味道鮮美，具有很高的保健及藥用價(jià)值，被視為“菇中之王”，是重要的食用菌和藥用菌。我國(guó)香菇出口貿(mào)易量近10年逐漸上升，年遞增率約為2%，目前中國(guó)的香菇年產(chǎn)量為8萬(wàn)噸，在全球10萬(wàn)噸中占有80%以上，居世界第一位，出口3.6萬(wàn)噸，也居世界之首，其次是日本，韓國(guó)居第三位。分布在我國(guó)浙江、福建、臺(tái)灣、安徽、湖南、湖北、江西、四川、廣東、廣西、海南、貴州、云南、陜西、甘肅等地區(qū)。（1）香菇的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值香菇含有的10余種氨基酸，其中有異亮氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、纈氨酸等7種人體必需的氨基酸及維生素B1、B2、PP及礦物鹽和粗纖維等。（2）香菇的保健價(jià)值=1\*GB3①香菇中含不飽和脂肪酸甚高。除了含有還含有麥角甾醇（ergosterol）外，還有菌甾醇(fungisterol)，尤其所含大量麥角甾醇可轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D，有增強(qiáng)人體抗疾病和預(yù)防感冒的功效；=2\*GB3②經(jīng)常食用香菇對(duì)預(yù)防人體缺乏維生素D而引起的血磷、血鈣代謝障礙導(dǎo)致的佝僂病有益（特別是嬰兒），可預(yù)防人體各種粘膜及皮膚炎癥；=3\*GB3③香菇中還有腺嘌呤（eriadenine）和膽堿，可預(yù)防肝硬化和血管硬化；=4\*GB3④香菇中又含酪酸氧化酶，有降低血壓的功效；=5\*GB3⑤香菇中還分離出降血清膽固醇的成分（C6H11O4N5，C9H11O3N5）。香菇多糖的作用

多糖是近年來研究最為活躍的高分子化合物，真菌多糖由于具有多種生物活性，其研究進(jìn)展則尤為迅速。目前，從各類生物材料中提取的具有生物活性的多糖已成為天然藥物的一個(gè)新來源。香菇多糖為白色粉末狀固體，對(duì)光與熱穩(wěn)定。有吸濕性，香菇多糖中的純多糖含多個(gè)極性基團(tuán)(主要是羥基和其他極性取代基)，水溶性一般較好，特別是在熱水中溶解度較大，一般在水中最大溶解度為3mg/mL，也能溶于0.5mol/L的氫氧化鈉水溶液中，溶解度可達(dá)50～100mg/mL，難溶于甲醇、乙醇和丙酮等有機(jī)溶劑。香菇多糖具有抗病毒、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫和刺激干擾素形成等功能，對(duì)腫瘤、癌癥、肝炎、心臟病和神經(jīng)衰弱等有一定的療效。香菇多糖的需求現(xiàn)狀

由于香菇多糖國(guó)際國(guó)內(nèi)兩個(gè)市場(chǎng)一路看好，香菇產(chǎn)業(yè)系列開發(fā)潛力大，建立規(guī)范化的現(xiàn)代化加工生產(chǎn)企業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。香菇多糖產(chǎn)品主要應(yīng)用于保健品、臨床醫(yī)學(xué)等方面，隨著人們對(duì)健康的重視，香菇多糖的各種營(yíng)養(yǎng)品將受到人們的歡迎。這主要因?yàn)橄愎蕉嗵窃诒＝『蜖I(yíng)養(yǎng)品方面的諸多優(yōu)勢(shì)，所以研究香菇多糖的產(chǎn)品、發(fā)展多糖生產(chǎn)工藝技術(shù)將帶來巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，有很好的發(fā)展前景。

1.5.2原材料、動(dòng)力供應(yīng)、交通運(yùn)輸條件及技術(shù)的采用在陜西南部和四川、甘肅省等地區(qū)，香菇有著大面積的種植，香菇資源是非常豐富的，只要有需求，香菇的種植將會(huì)不斷的擴(kuò)大，將會(huì)促進(jìn)一方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本廠采用本地電網(wǎng)供電，可以避免為建設(shè)動(dòng)力設(shè)備而增加的額外投資，而且西南部水電資源豐富，可以確保生產(chǎn)的連續(xù)性。擬建成的廠區(qū)位于漢中經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，交通十分方便，因此能大大減少產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。廠區(qū)建在地下水位－15米本設(shè)計(jì)采用水提醇沉法提取香菇多糖，并把醇沉使用的乙醇經(jīng)過回收處理，可達(dá)到重復(fù)利用以較少成本投入，經(jīng)初試，結(jié)果合理，環(huán)境污染小，資源得到了合理的利用，經(jīng)濟(jì)上也是可行的。總之，本設(shè)計(jì)無(wú)論從原材料、動(dòng)力供應(yīng)，還是從交通運(yùn)輸?shù)确矫婵紤]，擬建廠址所在地都比較合適。再者，從廠址所在地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、自然條件的利用都符合我國(guó)的國(guó)情和西部大開發(fā)這一主題。1.5.3環(huán)境保護(hù)擬建工廠在整個(gè)生產(chǎn)工藝中，主要采用比較成熟的水提醇沉提取法進(jìn)行提取多糖，然而，生產(chǎn)中所用的水、乙醇等都能回收利用；對(duì)于所用的乙醇采用精餾對(duì)其提取，并再次用于香菇多糖的提取中。提取香菇多糖后的殘?jiān)?，可以?duì)這些殘?jiān)M(jìn)行重復(fù)利用，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)利益。因此，本生產(chǎn)工藝無(wú)“三廢”排放，可實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。即可達(dá)到國(guó)家的節(jié)能減排，環(huán)保等標(biāo)準(zhǔn)。1.5.4企業(yè)組織管理勞動(dòng)定員和人員編制擬建廠有廠部領(lǐng)導(dǎo)及其下屬的科室和車間組成，技術(shù)人員主要從離校畢業(yè)生和相關(guān)企業(yè)的有工作經(jīng)驗(yàn)人員中招聘，勞動(dòng)工人從本地區(qū)招收。普通工人的技能由本廠技工帶領(lǐng)培訓(xùn)。企業(yè)內(nèi)部按照有利于發(fā)展生產(chǎn)，有利于充分利用人力資源、術(shù)、裝備、資金，有利于宏觀調(diào)控微觀搞活，有利于調(diào)動(dòng)各個(gè)方面的積極性，有利于提高經(jīng)濟(jì)效益的原則，在劃小核算單位的基礎(chǔ)上下放權(quán)利，實(shí)行分級(jí)分權(quán)管理。企業(yè)實(shí)行廠長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，各部門負(fù)責(zé)人直接受廠長(zhǎng)負(fù)責(zé)，并實(shí)行三級(jí)管理，廠、科、車間及人員編制以組織好生產(chǎn)為原則。由于香菇生產(chǎn)屬是間歇生產(chǎn)過程，故檢修可以根據(jù)市場(chǎng)的需求確定。在正常情況下，香菇多糖生產(chǎn)車間每天實(shí)行四班制，每班八小時(shí)，機(jī)械設(shè)備大修每二年一次，機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)每一年一次。人員編制如下表1.1所示：表1.1香菇多糖生產(chǎn)人員編制工種班制男女總?cè)藬?shù)提取崗位444醇析崗位444過濾崗位444干燥崗位444乙醇回收崗位444司爐崗位444技術(shù)員1112安全員111輔助人員133車間主任122總計(jì)1913321.5.5資金籌措方式采用部分國(guó)家貸款，部分自籌資金和部分銀行貸款分期償還方式，而且籌集資金可以采用職工入股的方式，使職工真正成為企業(yè)的主人，充分調(diào)動(dòng)職工的積極性。

2設(shè)計(jì)工藝說明2.1全廠產(chǎn)品及工藝流程2.1.1全廠主要產(chǎn)品及結(jié)構(gòu)本廠的主要生產(chǎn)的產(chǎn)品是香菇多糖，副產(chǎn)品香菇醋，酒精回收利用作為全廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)的一個(gè)重要過程。香菇多糖為白色粉末狀固體，對(duì)光與熱穩(wěn)定。有吸濕性，香菇多糖中的純多糖含多個(gè)極性基團(tuán)(主要是羥基和其他極性取代基)，水溶性一般較好，特別是在熱水中溶解度較大，一般在水中最大溶解度為3mg/mL，也能溶于0.5mol/L的氫氧化鈉水溶液中，溶解度可達(dá)50～100mg/mL，難溶于甲醇、乙醇和丙酮等有機(jī)溶劑。香菇多糖的分子式：(C42H70O35)n，香菇多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)模型如下圖2.1所示：圖2.1香菇多糖化學(xué)結(jié)構(gòu)模型香菇多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下圖2.2所示：圖2.2香菇多糖的結(jié)構(gòu)式2.1.2香菇多糖的生產(chǎn)工藝香菇多糖提取的傳統(tǒng)方法有：水提醇沉法、稀堿浸提法、稀酸浸提法、和酶法等，近幾年隨著對(duì)香菇的研究不斷深入，又出現(xiàn)一些比較新穎的提取方法，如超濾法、微波輔助浸提法及超聲波法等[3]。2.1.3本設(shè)計(jì)工藝香菇多糖生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖如下圖2.3所示：工藝過程簡(jiǎn)述如下：香菇原料經(jīng)過干燥粉碎加入提取罐在料水比為1:20，pH7.0左右，90℃浸提4h進(jìn)行多糖的初步提取，提取后經(jīng)過過濾設(shè)備進(jìn)入儲(chǔ)料罐存儲(chǔ)并對(duì)料液降溫，其中過濾的殘?jiān)梢越?jīng)過發(fā)酵制備香菇醋。儲(chǔ)料罐的料液經(jīng)過蒸發(fā)器進(jìn)入醇析罐，在醇析濃度為70%下進(jìn)行醇析，醇析后經(jīng)過過濾的多糖在經(jīng)過蛋白脫除罐在樣品與氯仿-正丁醇為1:1條件下萃取30min脫蛋白，在醇析后過濾的濾液經(jīng)過精餾塔精餾回收乙醇。最后將脫蛋白后的多糖液體送入噴霧干燥塔進(jìn)行噴霧干燥，最終得到多糖產(chǎn)品。圖2.3香菇多糖生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖2.2全廠副產(chǎn)品全廠生產(chǎn)過程中將產(chǎn)生大量的香菇廢渣，這些廢渣可以經(jīng)過香菇發(fā)酵、酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵等多步，將原料中的有關(guān)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成食用菌保健醋中的有效成分，從而生產(chǎn)出香菇醋，這種醋富含氨基酸及真菌多糖，有一定的保健功能。這也是本場(chǎng)的一種副屬產(chǎn)品，其基本工藝過程如下圖所示：圖2.4香菇醋生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖參照邵偉[15]等研究的香菇醋制備工藝研究，可采用發(fā)酵條件為：香菇發(fā)酵溫度為28℃，轉(zhuǎn)速150r/min，培養(yǎng)2天；酒精發(fā)酵溫度為30℃，發(fā)酵液中可溶性固形物含量為8%左右，接種量為0.25%(干酵母)左右，發(fā)酵時(shí)間為4d；醋酸發(fā)酵溫度為30~33℃，接種量為10%~15%，發(fā)酵時(shí)間為25~28d。用該方法生產(chǎn)周期較短，發(fā)酵過程中不添加任何化學(xué)物質(zhì)，口感純正，風(fēng)味獨(dú)特，既可用于烹調(diào)，經(jīng)調(diào)配降低其酸度并添加甜味物質(zhì)后又可制成飲料，是老少皆宜的保健飲品[15]。此方法制備出的香菇醋兼具營(yíng)養(yǎng)及保健的功能，而且香醇味美，符合當(dāng)前人們回歸自然的飲食需要，可成為一種新型的保健醋。

3設(shè)計(jì)說明3.1全廠總平面布置全廠總平面設(shè)計(jì)為本設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要任務(wù)，總平面設(shè)計(jì)合理與否，直接影響新建廠能否節(jié)約而有效的的順利進(jìn)行，影響到新建廠后的生產(chǎn)、管理、成本、能耗等各個(gè)方面，同時(shí)還影響到全廠的美觀和今后的發(fā)展?？偲矫嬖O(shè)計(jì)的基本原則為；建筑物之間相互配置應(yīng)符合生產(chǎn)程序的要求，并能保證合理生產(chǎn)作業(yè)線；原材料、半成品、成品的生產(chǎn)作業(yè)線應(yīng)銜接協(xié)調(diào)，流程疏通，避免交叉和往返；廠內(nèi)一切運(yùn)輸系統(tǒng)布置應(yīng)適合貨物運(yùn)轉(zhuǎn)的特征，盡可能使貨運(yùn)路線和人員路線不交叉；適當(dāng)劃分廠區(qū)，建筑物之間的距離盡量縮小，但必須符合防火和衛(wèi)生技術(shù)條件的要求；在保證安全生產(chǎn)的前提下力求縮小廠房戰(zhàn)地面積，廠房布置盡量緊湊，根據(jù)生產(chǎn)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)擬建的工廠為中小型企業(yè)的情況，將工廠劃分為幾個(gè)區(qū)域，并按照區(qū)域進(jìn)行布置，以保證各區(qū)域之間位置的協(xié)調(diào)配合，并符合衛(wèi)生防疫和環(huán)境美化。3.1.1原料廠及堆場(chǎng)本廠的主要原料是香菇，香菇受潮容易腐爛發(fā)霉，所以要防止雨淋。同時(shí)應(yīng)保證良好的通風(fēng)條件。應(yīng)設(shè)計(jì)在工廠主干道旁并且靠近粉碎車間，以便減少運(yùn)輸。3.1.2生產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)區(qū)是工廠的主要組成部分，占地面積很多。生產(chǎn)區(qū)的布置在工廠的中心地帶，與大門直接相對(duì)，使工人上下班和運(yùn)輸都比教方便。建筑物的相對(duì)位應(yīng)符合生產(chǎn)流程的要求，同一生產(chǎn)系統(tǒng)多生產(chǎn)線路盡可能成鏈狀列。建筑物之間的距離，在滿足防火要求的前提下盡量縮小，以減少建筑面積。提高建筑系數(shù)和場(chǎng)地利用系數(shù)。廠房的方向、位置和間距應(yīng)符合采光通風(fēng)的要求。從方向來說，按生產(chǎn)流程方向自東向西；就位置而言，苛重和震動(dòng)大的車間，如鍋爐房等，力求設(shè)置在地址較好的地段上。為了獲得較好的自然采光以及廠房的防震效果，大部分采用工字形、L形、11形廠房，外形簡(jiǎn)單整齊。為了獲得良好的通風(fēng)條件，廠房與主導(dǎo)風(fēng)向仍成45度角。輔助附屬車間及其它服務(wù)環(huán)節(jié)的位置位于其服務(wù)范圍的中心或靠近主要服務(wù)對(duì)象。如原料場(chǎng)靠近車間，廢渣回收靠近運(yùn)輸路線。生產(chǎn)性質(zhì)相同的車間或輔助環(huán)節(jié)，做到盡量聯(lián)合布置，在大廠房中，這樣可以縮短距離，提高場(chǎng)地的利用率和辦事效率。而各種不易受氣候影響的設(shè)備如塔等，均采用露天布置，這樣可以節(jié)省投資。合理的進(jìn)行廠內(nèi)道路布置，對(duì)提高運(yùn)輸效率，保證運(yùn)輸安全等均有重要意義。道路的寬度主要取決車輛通行量、行使車輛的型號(hào)和工廠的規(guī)模。擬建廠設(shè)計(jì)道路寬度為9米，道路的交叉口為圓形。工廠綠化可分為生產(chǎn)區(qū)綠化、廠前區(qū)的綠化、生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)之間隔離地帶的綠化。生產(chǎn)區(qū)的綠化能減弱生產(chǎn)中散發(fā)出來的有毒氣體和噪音對(duì)人體的影響。同時(shí)能凈化空氣，吸收生產(chǎn)過程中散發(fā)出來的煙塵，有助于改善廠區(qū)的氣候，而且能減少夏季陽(yáng)光的輻射，在冬季能防風(fēng)，有利于保溫。3.1.3廠前區(qū)廠前區(qū)的建筑包括行政樓、研發(fā)樓、職工食堂、醫(yī)務(wù)室等。其中行政樓位于主干道前，靠近工廠邊緣。研發(fā)樓、醫(yī)務(wù)室位于主樓后邊，周圍設(shè)綠化帶。3.1.4動(dòng)力區(qū)動(dòng)力區(qū)包括配電室、鍋爐房等，他們盡量靠近其服務(wù)的車間。這樣可以減少管路的鋪設(shè)和運(yùn)輸過程的損耗。配電室位于工廠的東南側(cè)，靠近外部輸電線。3.1.5輔助車間主要的車間有備件庫(kù)、機(jī)修車間、消防車間等。他們盡量靠近生產(chǎn)區(qū)，以便在生產(chǎn)車間發(fā)生故障或以外事故時(shí)能及時(shí)進(jìn)行修理和搶救。3.1.6倉(cāng)庫(kù)區(qū)倉(cāng)庫(kù)區(qū)包括原料倉(cāng)庫(kù)和產(chǎn)品倉(cāng)庫(kù)，他們都位于主干道旁以便于運(yùn)輸，成品倉(cāng)庫(kù)靠近噴霧干燥的附近。以上各個(gè)區(qū)域以倉(cāng)庫(kù)區(qū)、廠前區(qū)、原料場(chǎng)構(gòu)成生產(chǎn)區(qū)。為保證生產(chǎn)的連續(xù)性，應(yīng)合理的布置各個(gè)區(qū)，使生產(chǎn)發(fā)生聯(lián)系的車間、倉(cāng)庫(kù)等就近布置，盡量減少管路的交叉和返回，使生產(chǎn)上或與生產(chǎn)聯(lián)系緊密的分區(qū)布置達(dá)到衛(wèi)生防火的要求。綜上所述，平面布置有以下特點(diǎn)：廠房建筑物的布置與生產(chǎn)工藝流程相適應(yīng)。原料、半成品和成品形成整個(gè)順序盡量保證流水作業(yè)，避免逆行和交叉；鍋爐房、變電站等輔助車間盡量靠近其主要部門，以縮短其間距離，節(jié)省投資。由廠前去到生產(chǎn)區(qū)的主要干道，應(yīng)避免與主要運(yùn)輸?shù)缆方徊?；盡量使大多數(shù)廠房向陽(yáng)、背風(fēng)、避煙塵瓦斯等，盡可能使各車間采用自然光和自然通風(fēng)等；按防火規(guī)范的要求，保證建筑物之間的距離，符合規(guī)定；根據(jù)衛(wèi)生規(guī)模的要求，將生產(chǎn)區(qū)布置在生產(chǎn)區(qū)的下風(fēng)向。由嚴(yán)重毒害和煙塵的氣體，盡量布置在廠區(qū)的下風(fēng)向；根據(jù)環(huán)保的要求，生產(chǎn)區(qū)設(shè)有廢渣處理站，廢水處理站等設(shè)施；考慮工廠今后的發(fā)展，在產(chǎn)區(qū)間留有建筑余地；盡量做到以生產(chǎn)區(qū)為軸線，再考慮輔助車間、行政樓和道路的安排。3.2三廢的處理及回收在香菇多糖的生產(chǎn)過程中會(huì)用到氯仿-正丁醇，所以會(huì)對(duì)水有一定程度的污染，為了解決這個(gè)問題，采取對(duì)氯仿-正丁醇的回收利用。在這個(gè)工藝中，基本上沒有廢氣污染，同時(shí)廢渣可以發(fā)酵生產(chǎn)香菇醋，具有很好的利用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。擬建工廠在整個(gè)生產(chǎn)工藝中，采用比較成熟的水提醇沉提取法進(jìn)行提取多糖，然而，生產(chǎn)中所用的水、乙醇等都能回收利用；對(duì)于所用的乙醇采用精餾對(duì)其提取，并再次用于香菇多糖的提取中。提取香菇多糖后的殘?jiān)?，可以?duì)這些殘?jiān)M(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)香菇醋，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)利益。因此，本生產(chǎn)工藝無(wú)“三廢”排放，可實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。3.3車間布置說明本廠采用水提醇沉法制取香菇多糖，并將所用的乙醇進(jìn)行回收再利用處理。根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)過程：粉碎過程，提取過程，分離過程，發(fā)酵過程，精餾過程以及其它輔助過程等。本設(shè)計(jì)任務(wù)重點(diǎn)是酒精精餾過程。因此，下面主要介紹一下精餾塔布置情況。由于精餾過程的主要設(shè)備是精餾塔，精餾塔屬于露天式。車間為兩層樓結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)為20m，寬為6m，高為14.1m，一層高為7m，二層高為結(jié)合生產(chǎn)流程圖、車間立面圖、車間平面圖可以看出生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)流程的關(guān)系，表現(xiàn)出車間的面積與空間、生產(chǎn)管理與操作條件及各工段的聯(lián)系。本車間還具有以下特點(diǎn)：輔料車間與使用設(shè)備靠近。按流程要求，為了減少動(dòng)力消耗，提高了醛塔的位置，換熱器安裝位置稍高，也節(jié)省了動(dòng)力消耗?；ハ嗦?lián)系的設(shè)備，在保證正常運(yùn)行必須的間距的條件下，彼此可以適當(dāng)靠近。較合理的安排廠房的出口，通道和樓梯的位置。各設(shè)備統(tǒng)一安排，排列整齊，有足夠的操作空間，符合工藝流程的要求。車間布置圖，分平面布置圖和立面布置圖，圖上標(biāo)出了各主要設(shè)備的定位尺寸；圖上標(biāo)有輪廓線、樓梯等位置。

4工藝計(jì)算及設(shè)備選型4.1設(shè)備工藝計(jì)算及選型4.1.1提取罐的計(jì)算及選型物料衡算：設(shè)工作300天，則可知每日產(chǎn)量約為16.67kg/天，按提取率為7%計(jì)算，每次投料約為100kg。提取過程的溫度為90℃，料液比為1:20m水=20×100=2000kg因?yàn)樘崛≈兄饕兴?，則溶液密度可按水密度來計(jì)算；則V=m水/1000=2m取V實(shí)際=1.5V，則V實(shí)際=3熱量衡算：由于為間歇式操作，里面保持90℃Q=CmΔT在提取時(shí)，里面主要是大量的水，所以比熱容近似可按水的計(jì)算，C=4.2kJ/mol·K；故，Q=CmΔT=4.2×(2000+100)×(90-25)=573300kJ總傳熱系數(shù)由經(jīng)驗(yàn)可知：K=2000W/m·℃所以可的加熱面積為：所以提取罐的體積為3m3，設(shè)計(jì)選用三個(gè)提取罐，查文獻(xiàn)[16]表4.1提取罐主要參數(shù)表公稱體積實(shí)際體積加熱面積加料口直徑外形尺寸2m3m4.400mm1300×3850攪拌速率排出口直徑質(zhì)量配套電機(jī)60r/min800mm2050kg4kw4.1.2蒸發(fā)器的計(jì)算及選擇蒸發(fā)設(shè)備在結(jié)構(gòu)上必須有利于過程的進(jìn)行，因此，選用和設(shè)計(jì)蒸發(fā)器設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：盡量保證較大的傳熱系數(shù)要適合溶液的一些特性，如黏度、起泡性、熱敏性、溶解度隨溫度變化的特性及腐蝕性；能完善地分離液沫盡量減少溫差損失能排出溶液在蒸發(fā)過程中析出的結(jié)晶體能方便地清洗傳熱面綜上所述，選取了單效蒸發(fā)過程，計(jì)算如下：=1\*GB3①水分蒸發(fā)量在蒸發(fā)器中，從溶液中蒸發(fā)出的水分可由一般物料衡算方程解出，即Fx0=（F-W）x所以F—溶液加料量，kg/hW—水分蒸發(fā)量，kg/hx0，x—料液與完成液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%其中x0=0.35%，x=1%，F(xiàn)=200kg/h則：=2\*GB3②蒸汽消耗量在蒸發(fā)器中所消耗的熱量主要是供給發(fā)生二次蒸發(fā)所需的潛熱，除此之外，還要供給溶液加熱至沸點(diǎn)及損失于外界熱量，所以蒸發(fā)量由以上三者之和決定，可以通過熱量衡算求得；DI+FCt0=Wi+(FC-WC)t1+DC?+q′D(I-C?)=W(i-Ct1)+FC(t1-t0)+q′由上式可以計(jì)算計(jì)算熱蒸汽的消耗量：D=[W(i-Ct1)+FC(t1-t0)+q’]/(I-C?)假設(shè)加熱蒸汽和二次蒸汽都在冷凝溫度時(shí)排出，則(I-C?)與(i-Ct1)分別為加熱蒸汽和二次蒸汽的蒸發(fā)潛熱。所以上式可簡(jiǎn)化為：D=[Wr+FC(t1-t0)+q′]/R式中：C—溶液的比熱容，kJ/mol·kD—加熱蒸汽的消耗量，kJ/hI—加熱蒸汽的熱含量，kJ/moli—二次蒸汽的熱含量，kJ/molR—加熱蒸汽的蒸發(fā)潛熱，kJ/molr—二次蒸發(fā)的蒸發(fā)潛熱，kJ/mol?—冷凝水的溫度，Kt0，t—溶液最初溫度與最終溫度（沸點(diǎn)），Kq′—損失于外界的熱由于多糖含量為0.35%<20%，則溶液比熱容C近似為：C=C2(1-B)則，C=4.2×(1-0.35%)=4.18kJ/kg·K。料液溫度為30℃，出口為100℃，蒸發(fā)器蒸發(fā)的壓力：101.3KPa，極熱蒸汽是143.3KPa下的飽和溫度，在此溫度下，可知r=2257kJ/kg故，因?yàn)镼=DR=157.8×2230=97758W所以傳熱面積：A=Q/KT已知K=1704W/m2·K則傳熱面積A=97758/1704×70=1.6m=3\*GB3③蒸發(fā)器的主要尺寸加熱室主要尺寸：選用Ф15mm×3mm，長(zhǎng)為1m的不銹鋼管作為加熱管，則管數(shù)為：;為了安全，取n=34×1.1=38根。加熱管按正三角形排列，則管束中心線上的管子數(shù)約為：nC=1.1n1/2=1.1×381/2=7根取管心距S為50mm，取管束中心線上最外層的中心至殼體內(nèi)部的距離b′為1.5d0，則極熱室直徑為：di=S(nc-1)+2b′=50×(7-1)+2×(1.5×15)=345mm圓整后去di=400mm循環(huán)管尺寸計(jì)算：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，循環(huán)管的截面積取80%的加熱管總面積，即循環(huán)管總面積為：所以循環(huán)管直徑為：圓整后取d=70mm分離室尺寸計(jì)算：取分離室高度為1m。假設(shè)蒸發(fā)時(shí)的真空度為-0.08MPa，相當(dāng)于絕對(duì)壓強(qiáng)的20KPa，二次蒸汽的密度ρ為0.131kg/m3，則二次蒸汽的體積流量為：取允許蒸發(fā)體積強(qiáng)度為VS,y=1m3/m3·s，取DZ=800mm所設(shè)計(jì)的外循環(huán)蒸發(fā)器主要尺寸如下表4.2：表4.2外循環(huán)蒸發(fā)器主要尺寸表加熱管加熱室分離室循環(huán)管規(guī)格長(zhǎng)度/m根數(shù)直徑/mm長(zhǎng)度/m直徑/mm高度/m直徑/mmФ15mm×3mm138400約18001704.1.3醇析罐設(shè)計(jì)計(jì)算醇析過程主要是將水提后的多糖溶液進(jìn)一步進(jìn)行醇析提取，已得到純度較高的多糖。醇析過程主要在常溫下進(jìn)行操作，因?yàn)橐掖既菀讚]發(fā)，溫度過高會(huì)使乙醇大量揮發(fā)而產(chǎn)生浪費(fèi)，并且高溫操作也會(huì)帶來危險(xiǎn)。（1）醇析罐體積計(jì)算物料衡算：由于整個(gè)過程為間歇操作，按照任務(wù)量可知每次進(jìn)料為2000kg，含糖量為0.35%，經(jīng)過蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮后濃度達(dá)0.1%，可計(jì)算出每次投入醇析罐的量為：2000×0.35%=1%m則，m=7/0.01kg=700kg由于加入的糖溶液中99%為水，則溶液密度近似可按水密度計(jì)算，則：V水=700/1000m3=按照物料衡算可計(jì)算得到加入95%乙醇的體積，計(jì)算如下：（V水+V）70%=95%VV≈2m所以，每次加入95%乙醇的量為2m3因?yàn)榭砂大w積加和性來計(jì)算，所以可近似認(rèn)醇析時(shí)的體積為2.7m取裝填系數(shù)為：0.85則，V實(shí)=2.7/0.85=3.1m3，查文獻(xiàn)[16]可取醇析罐H/D所以，，H=1.1D=1.1×1.5=1.65（2）醇析罐材料選擇設(shè)計(jì)選用三個(gè)提取罐，取其壁厚為20mm，材料為20R（GB6654）；許用溫度為>-20℃厚度20mm<34mm；壓力位1.01MPa。4.1.4脫蛋白罐設(shè)計(jì)計(jì)算脫蛋白過程主要是為了使多糖里含有的蛋白類物質(zhì)脫除掉，因?yàn)榈鞍状嬖趯?duì)多糖的保健及醫(yī)療效果有較大影響。在脫蛋白過程中按照1:1的物料與氯仿-正丁醇的比例混合脫除，脫除溫度在常溫下進(jìn)行。（1）脫蛋白罐體積計(jì)算加入的過濾后的多糖經(jīng)過與水1:10溶解后加入到脫蛋白罐，則加入體積可得：m=7×10kg=70kgV1=m/ρ=70/1000=0.07m所以V=2V1=2×0.07=0.14取裝填系數(shù)為：0.82則，V實(shí)=0.14/0.82=0.17m3，查文獻(xiàn)[18],可取醇析罐H/D所以，，圓整后取D=450mm，H=1.1D=1.1×450mm=495mm（2）脫蛋白罐材料選擇設(shè)計(jì)選用三個(gè)提取罐，取其壁厚為10mm，材料為20R（GB6654）許用溫度為>-20℃厚度10mm<34m壓力位1.01MPa。4.1.5干燥器的計(jì)算及選擇設(shè)計(jì)處理的多糖液體含水量為85.7%（濕基），環(huán)境溫度t0=20℃，相對(duì)濕度為80%，加熱蒸汽的壓力為0.8MPa，進(jìn)風(fēng)溫度t1=160℃，排風(fēng)溫度t2=80℃（1）水分蒸發(fā)量（2)多糖產(chǎn)量（3）進(jìn)風(fēng)量根據(jù)t0=20℃x0=0.0118kg水蒸氣/kg干空氣I0=49.24kJ/kg干空氣當(dāng)t1=160℃，t2=80℃時(shí)，在I1=I2=192.59kJ/kg干空氣x=0.0425kg水蒸氣/kg干空氣所以，kg干空氣/h根據(jù)計(jì)算求得空氣在20℃時(shí)比容γ0=0.87m所以進(jìn)風(fēng)量為：V0=Lν0=244.3×0.87=212.54m3（4）排風(fēng)量根據(jù)計(jì)算，80℃時(shí)，尾氣排出時(shí)的含濕空氣比容γ2=1.09m所以排風(fēng)量為：V2=Lν2=244.3×1.09=266.3m3（5）總熱耗理論熱耗：Qt=I(I2-I0)=212.54×(192.59-49.24)=30467.6kJ/h因?yàn)樵谶\(yùn)行中有設(shè)備的熱量損耗，這里設(shè)定熱量損耗為8%，則（6）空氣加熱管面積查飽和水蒸汽性質(zhì)表得，當(dāng)表壓為0.8Mpa時(shí)，飽和蒸汽溫度為T=174.5℃，飽和蒸汽的比熱焓為：I=2778kJ/kg，冷凝水比熱焓i=734.1kJ/kg對(duì)數(shù)平均溫度為：則，極熱面積（7）蒸汽消耗量所以，可選擇噴霧干燥器型號(hào)為：PD-2型，其主要技術(shù)參數(shù)如下表4.3：表4.3噴霧干燥器主要參數(shù)表型號(hào)水分蒸發(fā)量/kg所需功率/kwPD-214354.1.6儲(chǔ)罐的選擇=1\*GB3①儲(chǔ)罐（Ⅰ）的用途是用來暫存原料，主要起到緩沖作用然后送入下一步處理。設(shè)計(jì)按一天提取的任務(wù)量來計(jì)算，則所需要的體積為：V=3×3=9m3填充系數(shù)：0.85罐實(shí)際容積：V實(shí)=10m查文獻(xiàn)[16],可選儲(chǔ)罐型號(hào)為：HG5-1574-85計(jì)算容積為10m3，儲(chǔ)罐內(nèi)徑為2000mm，罐壁高度為：3185mm，拱頂高度為：260mm，總高：3445mm，拱頂厚度：5.5mm所用材料為：20R（GB66547）儲(chǔ)罐的液位計(jì)選擇：鋼與玻璃燒結(jié)液位計(jì)（HG21606—1993）其適用范圍：鋼與玻璃燒結(jié)液位計(jì)用于觀察化工、石化、醫(yī)藥等。使用溫度：0~18設(shè)計(jì)壓力：-0.1~2.5MPa其儲(chǔ)罐主要參數(shù)見下表4.4（a）表4.4（a）提取后原料儲(chǔ)罐主要參數(shù)表公稱容積/m3公稱直徑/mm拱頂高度/mm拱頂厚度/mm總高度/mm管壁高度/mm10200085.534453185=2\*GB3②儲(chǔ)罐（Ⅱ）的用途是存儲(chǔ)乙醇本儲(chǔ)罐標(biāo)準(zhǔn)系列的設(shè)計(jì)壓力為常壓，設(shè)計(jì)溫度為0℃≤t≤200℃，公稱容積Vg為0.1~所以根據(jù)乙醇儲(chǔ)罐的大小可選擇儲(chǔ)罐型號(hào)為：HG5-1573-85-19，其主要參數(shù)如下表4.4：表4.4（b）乙醇儲(chǔ)罐主要參表公稱容積/m3全容積/m3公稱直徑/mm厚度/mm高度/mm允許腐蝕裕度/mm儲(chǔ)罐質(zhì)量/kg66.282000820002.511604.2主要設(shè)備工藝計(jì)算及選型4.2.1精餾過程原理和條件精餾是多級(jí)分離過程，即多次而且同時(shí)運(yùn)用部分氣化和部分冷凝的方法，使混合液得到較完全分離，以分別獲得接近純組分的操作。利用t-x-y相圖，可以對(duì)精餾原理作具體的分析說明。如圖4.1將組成為xF，溫度為tF的混合液加熱到t1，使其部分氣化，并將氣相與液相分開，可得到氣相組成為y1，液相組成為x1產(chǎn)品。圖4.1多次部分汽化和冷凝的t-x-y理論上多次部分氣化在液相中可獲得高純度的難揮發(fā)組分，多次部分冷凝在氣相中可獲得高純度的易揮發(fā)組分，但因產(chǎn)生大量中間組分而使產(chǎn)品量極少，且設(shè)備龐大。工業(yè)生產(chǎn)中的精餾過程是在精餾塔中將部分氣化過程和部分冷凝過程有機(jī)結(jié)合而實(shí)現(xiàn)操作的。如下圖4.2所示為一精餾塔。下面由加熱釜(再沸器)供熱，使釜中殘液部分汽化后蒸汽逐板上升，塔中各板上液體處于沸騰狀態(tài)。頂部冷凝得到的餾出液部分作回流入塔，從塔頂引人后逐板下流，使各板上保持一定液層。上升蒸汽和下降液體呈逆流流動(dòng)，在每塊板上相互接觸進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)。原料液于中部適宜位置處加入精餾塔，其液相部分也逐板向下流入加熱釜，汽相部分則上升經(jīng)各板至塔頂。由于塔底部幾乎是純難揮發(fā)組分，因此塔底部溫度最高，而頂部回流液幾乎是純易揮發(fā)組分，因此塔頂部溫度最低，整個(gè)塔內(nèi)的溫度由下向上逐漸降低。圖4.2精餾塔中物料流動(dòng)示意圖精餾操作分析可知，為實(shí)現(xiàn)精餾分離操作，除了具有足夠?qū)訑?shù)塔板的精餾塔以外，還必須從塔頂引人下降液流(即回流液)和從塔底產(chǎn)生上升蒸汽流，以建立汽液兩相體系。因此，塔底上升蒸汽流和塔頂液體回流是精餾過程連續(xù)進(jìn)行的必要條件。4.2.2精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求精餾所進(jìn)行的是氣(汽)，液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣(汽)，液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備，首先必須要能使氣(汽)，液兩相得到充分的接觸，以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率。但是，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設(shè)備還得具備下列各種基本要求：(1)氣(汽)，液處理量大，即生產(chǎn)能力大時(shí)，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶，攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。(2)操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣(汽)，液負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長(zhǎng)期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。(3)流體流動(dòng)的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動(dòng)力消耗，從而降低操作費(fèi)用。對(duì)于減壓精餾操作，過大的壓力降還將使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法維持必要的真空度，最終破壞物系的操作。(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料耗用量小，制造和安裝容易。(5)耐腐蝕和不易堵塞，方便操作，調(diào)節(jié)和檢修。(6)塔內(nèi)的滯留量要小。4.2.3塔設(shè)備的類型氣—液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔。板式塔為逐級(jí)接觸型氣-液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣-液接觸元件的不同，可分為泡罩塔，浮閥塔，篩板塔，穿流多孔板塔，舌形塔，浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。

工業(yè)上最早使用的是泡罩塔(1813年)，篩板塔(1832年)，其后，特別是在本世紀(jì)五十年代以后，隨著石油，化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如S型板，浮閥塔板，多降液管篩板，舌形塔板，穿流式波紋塔板，浮動(dòng)噴射塔板及角鋼塔板等。目前從國(guó)內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔，篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。（1）篩板塔

篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：=1\*GB3①結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60%，為浮閥塔的80%左右。=2\*GB3②處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15%。=3\*GB3③塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。=4\*GB3④壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30%左右。篩板塔的缺點(diǎn)是：=1\*GB3①塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。=2\*GB3②操作彈性較小(約2～3)。=3\*GB3③小孔篩板容易堵塞。（2）浮閥塔在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要的改進(jìn)是取消了升氣管和泡罩，在塔板開孔上有浮動(dòng)的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。這一改進(jìn)使浮閥塔在操作彈性，塔板效率，壓降，生產(chǎn)能力以及設(shè)備造價(jià)等方面比泡罩塔優(yōu)越。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮閥塔廣泛用于精餾，吸收以及脫吸等傳質(zhì)過程中。塔徑從200mm到6400mm，使用效果均較好。國(guó)外浮閥塔徑，大者可達(dá)10m，塔高可達(dá)80m，板數(shù)有的多達(dá)數(shù)百塊。

浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因?yàn)樗哂邢铝刑攸c(diǎn)：=1\*GB3①處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加20～40%，而接近于篩板塔。=2\*GB3②操作彈性大，一般約為5～9，比篩板，泡罩，舌形塔板的操作彈性要大得多。=3\*GB3③塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。=4\*GB3④壓強(qiáng)小，在常壓塔中每塊板的壓強(qiáng)降一般為400～660N/m2。=5\*GB3⑤液面梯度小。

=6\*GB3⑥使用周期長(zhǎng)。粘度稍大以及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)也能正常操作。=7\*GB3⑦結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易，制造費(fèi)為泡罩塔板的60～80%，為篩板塔的120～130%。根據(jù)工藝要求，本設(shè)計(jì)中選用浮閥塔。4.3精餾塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1精餾塔的物料衡算根據(jù)任務(wù)可知，年產(chǎn)酒精是1800噸，按每年150天計(jì)算，則平均產(chǎn)量為；產(chǎn)物濃度（酒精）95％（v），而換算為質(zhì)量濃度為93.9％；進(jìn)料體積濃度為70％，換算為質(zhì)量濃度為67.2％；查文獻(xiàn)[19]可知：乙醇含量70％時(shí)，密度；乙醇含量95％時(shí)，密度。所以釜液出料濃度控制在0.01％以內(nèi)，所以全塔物料衡算：F=D+WFxF=DxD+WxW又因?yàn)樗越獾肍=22.95kmol/hW=11.05kmol/h工藝中采用冷液進(jìn)料，又因?yàn)長(zhǎng)=RD其中取R=2.5由《T-X-Y》圖可知，當(dāng)xF=0.445時(shí)，乙醇—水溶液的泡點(diǎn)為80.05℃，在品均溫度為（80.05+30）乙醇的比熱容2.994kJ/kg﹒K乙醇的汽化潛熱864kJ/kg水的比熱容4.18kJ/kg﹒K水的汽化潛熱2258kJ/kg換算成摩爾單位：乙醇的摩爾比熱容CmA=137.73kJ/kmol﹒K乙醇的摩爾汽化潛熱rA=38916kJ/kmol水的摩爾熱熔CmB=75.26kJ/kmol﹒K水的摩爾汽化潛熱