【以CO2為碳源的細(xì)胞工程設(shè)計11000字（論文）】

引言自養(yǎng)微生物是以二氧化碳作為主要或唯一的碳源，以無機(jī)氮化物作為氮源，通過細(xì)菌光合作用或者化能合成作用獲得能量的微生物微生物固定CO2的方式有兩種:異養(yǎng)固定與自養(yǎng)固定。異養(yǎng)微生物以有機(jī)化合物作為碳源和能源,在自身代謝過程中固定少量的CO2自養(yǎng)微生物利用光能或無機(jī)物氧化時產(chǎn)生的化學(xué)能同化CO2，構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)。隨著人類對微藻不斷的深入研究就培養(yǎng)，其在固定CO2的領(lǐng)域呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢。藻類在生物圈中分布廣泛而且影響巨大，其生長迅速、繁殖力強(qiáng)、固碳效率高，固碳產(chǎn)物用途廣泛。從可持續(xù)發(fā)展的角度看，碳捕獲、利用與封存技術(shù)，因資源化利用，可操作性更強(qiáng)。其中，利用微藻固定實現(xiàn)碳減排技術(shù)發(fā)展?jié)摿薮骩1]。螺旋藻是一種具有高營養(yǎng)價值和生物利用價值的水生植物，常用于動物飼料[2]及化妝品領(lǐng)域[3]，富含優(yōu)質(zhì)的蛋白及天然色素成分使其在食品領(lǐng)域備受關(guān)注[4]。本文將利用螺旋藻進(jìn)行固碳減排，并生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的藻藍(lán)蛋白。螺旋藻富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、多種維生素、礦物質(zhì)等多種活性物質(zhì)，其細(xì)胞壁所含的纖維素少，極易被人體消化吸收。本次設(shè)計選用鈍頂螺旋藻(Spirulinaplatensis)。其戶外大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，微藻吸收CO2一般為200~600mg/(L·d)，自制光生物反應(yīng)器固定CO2為326mg/(L·d)[12]。1.1產(chǎn)品介紹產(chǎn)品為螺旋藻粉。螺旋藻粉末可作為其他進(jìn)一步加工得到產(chǎn)品的中間產(chǎn)物，也可以直接口服。螺旋藻粉根據(jù)用途不同可分為飼料級、食品級以及特殊用途等。飼料級螺旋藻粉一般用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、家畜養(yǎng)殖，食品級螺旋藻粉被用于保健食品和添加到其它食品之中供人食用。本設(shè)計生產(chǎn)的是食品級的螺旋藻粉，可以直接用于日常生活口服及作為保健品，也可以作為原料進(jìn)一步加工生產(chǎn)出螺旋藻片劑，或是提煉出油脂、提純除蛋白等。市面上螺旋藻的流通最多的是螺旋藻片和藻藍(lán)蛋白等。目前，螺旋藻的應(yīng)用主要集中在保健品、化妝品、醫(yī)藥領(lǐng)域等。其中，藻多糖和藻藍(lán)蛋白均能增強(qiáng)骨髓細(xì)胞的增殖活力，促進(jìn)胸腺、脾臟等免疫器官的生長和促進(jìn)血清蛋白的生物合成，因此螺旋藻具有較好的免疫增強(qiáng)作用[5]。螺旋藻中優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)含量可達(dá)60%—70%。螺旋藻還是天然色素藻藍(lán)蛋白的寶庫：每10克藻粉中就含藻藍(lán)素1700毫克。藻藍(lán)素及其伴生的其它色素有助于合成調(diào)節(jié)人體代謝的多種重要的酶。同時藻藍(lán)蛋白對于抑制癌細(xì)胞生長和促進(jìn)人體正常細(xì)胞的新生具有重要的調(diào)控作用。此外,螺旋藻的核糖核酸(RNA)占藻體總量的3.5%,去氧核糖核酸(DNA)占1%。所以螺旋藻包涵的蛋白質(zhì)與核酸是一種優(yōu)質(zhì)、速效、安全、適合人體需要的完整蛋白質(zhì),這對于中老年人、貧血癥患者以及胃腸功能衰退變?nèi)醯娜藖碚f,具有很重要的營養(yǎng)學(xué)意義。1.2選用工藝流程1.2.1工藝路線路線一螺旋藻的養(yǎng)殖使用一種跑道式螺旋藻養(yǎng)殖池其具備：用阻水隔板分隔形成的環(huán)形螺旋藻養(yǎng)殖跑道、注入所述螺旋藻養(yǎng)殖跑道內(nèi)的螺旋藻液、攪拌所述螺旋藻養(yǎng)殖跑道內(nèi)螺旋藻液的攪拌器，其中：所述攪拌器至少有兩個，每一個攪拌器的攪拌葉片置于所述螺旋藻養(yǎng)殖跑道內(nèi)的螺旋藻液中；該裝置使得螺旋藻液在環(huán)形螺旋藻養(yǎng)殖跑道內(nèi)循環(huán)流動一圈的過程中增加了藻體采光的機(jī)會，產(chǎn)量能提高60％以上，增強(qiáng)了對養(yǎng)殖液水流的推動力，縮短了螺旋藻液循環(huán)流動一圈所需的時間。螺旋藻的采收養(yǎng)殖進(jìn)行4~7天，澡液OD560值為0.4以上采收，0.2以下結(jié)束。螺旋藻的干燥本設(shè)計采用綠A公司的螺旋藻脫水干燥加工螺旋藻粉的系統(tǒng)加工螺旋藻粉的方法。其方法如下：采用隔膜泵將OD560值為0.4的螺旋藻濾，過濾物的含水量控制為90％將初步過濾脫水后的藻液送入緩沖容器中，加入清水稀釋，并混合均勻，混合液含水量控制為98％；用隔膜泵將混合藻液抽提進(jìn)入真空帶式過濾機(jī)上的部料器中，調(diào)節(jié)真空度為0.05Mpa，調(diào)節(jié)濾帶轉(zhuǎn)速為1.0r/min，并通過部料器將物料均勻的分布在真空帶式過濾機(jī)的濾布上。平鋪在濾布上的物料運(yùn)轉(zhuǎn)3.5m后形成一層厚度為1.0cm的濾餅，再通過噴淋裝置噴水漂洗2次，每次漂洗后抽濾，徹底漂洗干凈物料上粘附的培養(yǎng)培養(yǎng)液抽提到采收斜篩上，先用斜篩重力過濾方法對培養(yǎng)液中的藻體進(jìn)行初步過基成分。物料運(yùn)轉(zhuǎn)到真空帶式過濾機(jī)出料終端，濾布上的物料含水量為83％，通過設(shè)備上的刮料板后自動落入下端的螺旋輸送機(jī)料斗中。通過螺旋輸送機(jī)將螺旋藻泥餅輸送入連接的轉(zhuǎn)子泵中。通過轉(zhuǎn)子泵將物料輸送入連接的均質(zhì)泵中，進(jìn)行均質(zhì)混合后形成具有適當(dāng)流動性的物料。通過連接的管道進(jìn)入螺桿泵中，過螺桿泵將物料均勻的輸送入離心式噴霧干燥塔頂端的物料霧化器中，進(jìn)行霧化后噴入進(jìn)風(fēng)溫度在200℃的塔內(nèi)進(jìn)行4-5秒鐘的瞬間干燥，蒸發(fā)掉水分，得到水分含量為5％-7％的螺旋藻藻粉。容器準(zhǔn)備最小包裝為1kg的復(fù)合包裝袋，每10袋裝于一個箱子中。分裝必須在高度潔凈的無菌室中進(jìn)行，每袋1kg，分裝好封口后裝于紙箱中。滅菌和異物檢查分裝和封口以1kg作為最小單位保存于鋁袋中。裝入合適的紙盒中，每一個紙箱凈重10kg。印字包裝在購買復(fù)合包裝卷膜及紙箱時，讓廠家提前印好。線路二螺旋藻的養(yǎng)殖封閉式生產(chǎn)螺旋藻的一體化系統(tǒng)它包括連通的螺旋藻擴(kuò)培池、螺旋藻養(yǎng)殖池和藻液回收池，在所述螺旋藻擴(kuò)培池、螺旋藻養(yǎng)殖池和藻液回收池的池沿周圍分別設(shè)有籠罩池面的搭建在立柱基礎(chǔ)上的骨架封閉體從而形成螺旋藻擴(kuò)培室、螺旋藻養(yǎng)殖室、螺旋藻采收室，所述螺旋藻擴(kuò)培室中還設(shè)有與螺旋藻擴(kuò)培池相連的螺旋藻種養(yǎng)池，所述螺旋藻養(yǎng)殖室與螺旋藻采收室之間還設(shè)置有集藻池。螺旋藻的采收螺旋藻的干燥容器準(zhǔn)備滅菌和異物檢查分裝和封口印字包裝表SEQ表格\*ARABIC1螺旋藻干燥方法比較養(yǎng)殖方法跑道池法封閉式生產(chǎn)螺旋藻的一體化系統(tǒng)工藝優(yōu)優(yōu)特點成本低，經(jīng)濟(jì)，能很好的吸收大氣中的二氧化碳合適建在西北地區(qū)。減少人工的使用，延長生長周期，需要通入氣體綜上分析最經(jīng)濟(jì)高效且切合主題的是跑道池法，即路線一。1.3前景及生產(chǎn)力分析目前，全球每年以CO2為代表的溫室氣體在大氣中的濃度仍在不斷攀升，所以二氧化碳的減排控制技術(shù)研究在環(huán)境保護(hù)方面變得越為重要。在二氧化碳減排研究中利用選育的微藻進(jìn)行固碳正逐漸成為研究熱點[13]。而微藻的作用不僅僅是固碳。以螺旋藻為例，螺旋藻可生產(chǎn)出螺旋藻粉，藻藍(lán)蛋白還有藻藍(lán)蛋白在抑制癌細(xì)胞生長和促進(jìn)人類細(xì)胞再生中有著重要的作用，因此被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)。藻藍(lán)蛋白不僅是一種有價值的蛋白質(zhì)，而且還是一種出色的天然食品添加劑。2021年3月11日，食品安全藻藍(lán)食品添加劑國家標(biāo)準(zhǔn)(GB1886.309-2020)正式實施。以藻藍(lán)色素、蛋白等作為食品的天然添加劑逐漸成為新式食品添加劑潮流。它可以取代其他有毒副作用的化學(xué)合成染料，在食品工業(yè)中具有廣泛的用途。我國常用于保健食品的藻類原料還比較有限，在市場上被廣大消費(fèi)者普遍認(rèn)知和接受的藻類保健食品也僅僅是那么幾種，藻類產(chǎn)品還未能實現(xiàn)多元化和系列化的開發(fā)，整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展明顯滯后于日益旺盛的市場需求。1.4設(shè)計目的和意義本設(shè)計主要目的為培養(yǎng)螺旋藻細(xì)胞工廠固定二氧化碳，為對抗全球變暖提供一種生物吸收二氧化碳的方法作為參考。工藝流程設(shè)計2.1產(chǎn)品方案本節(jié)從螺旋藻干粉的生產(chǎn)規(guī)格、生產(chǎn)規(guī)模、工作制度以及螺旋藻的生產(chǎn)進(jìn)行簡單的闡述。2.1.1生產(chǎn)規(guī)模規(guī)格：1kg/袋，10袋/箱年產(chǎn)量（正常年份）：50萬袋年固定碳量：2)工作制度工作制度：一班制，每班8小時全年生產(chǎn)天數(shù)＝365d－法定節(jié)假日（24d）－周六日（52d）－換休日（25d）機(jī)器檢驗保養(yǎng)維修日（12d）＝250

d藻藍(lán)蛋白每天產(chǎn)量：500000÷250=200罐/天全年生產(chǎn)班數(shù)：250×1=250班日有生產(chǎn)時長：8×1=8h全年生產(chǎn)時長：250×8=2000h2.1.2工藝質(zhì)量按照《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》（GMP）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范工藝質(zhì)量要求。2.2原輔料選擇此工廠主要用到的原料是螺旋藻，目前國內(nèi)較為通用生產(chǎn)配方為基zarrouk[11]配方(克/升)：小蘇打16.8、磷酸二氫鉀0.5、硝酸鈉2.5、食鹽1.0、亞硫酸鐵0.01、硫酸鎂0.2、硫酸鉀1.0、結(jié)晶氯化鈣0.04。但在實際使用過程中需考慮到生產(chǎn)地的水質(zhì)、氣候、溫度有差異,配方做出相應(yīng)調(diào)整，以保證生產(chǎn)產(chǎn)品的純度。除原輔料外，還要準(zhǔn)備包裝用品，包括包裝袋卷膜、大紙箱，在完整螺旋藻粉生產(chǎn)之后，能方便快捷進(jìn)行包裝。2.3工藝流程方案據(jù)1.3工藝流程所述，本課題選定工藝路線一作為螺旋藻粉的生產(chǎn)工藝路線。螺旋藻的養(yǎng)殖使用一種跑道式螺旋藻養(yǎng)殖池。其具備：用阻水隔板分隔形成的環(huán)形螺旋藻養(yǎng)殖跑道、注入所述螺旋藻養(yǎng)殖跑道內(nèi)的螺旋藻液、攪拌所述螺旋藻養(yǎng)殖跑道內(nèi)螺旋藻液的攪拌器，其中：所述攪拌器至少有兩個，每一個攪拌器的攪拌葉片置于所述螺旋藻養(yǎng)殖跑道內(nèi)的螺旋藻液中；該裝置使得螺旋藻液在環(huán)形螺旋藻養(yǎng)殖跑道內(nèi)循環(huán)流動一圈的過程中增加了藻體采光的機(jī)會，產(chǎn)量能提高60％以上，增強(qiáng)了對養(yǎng)殖液水流的推動力，縮短了螺旋藻液循環(huán)流動一圈所需的時間。螺旋藻的干燥本設(shè)計采用綠A公司的螺旋藻脫水干燥加工螺旋藻粉的系統(tǒng)加工螺旋藻粉的方法。其方法如下：采用隔膜泵將OD560值為0.4的螺旋藻濾，過濾物的含水量控制為90％；將初步過濾脫水后的藻液送入緩沖容器中，加入清水稀釋，并混合均勻，混合液含水量控制為98％；用隔膜泵將混合藻液抽提進(jìn)入真空帶式過濾機(jī)上的部料器中，調(diào)節(jié)真空度為0.05Mpa，調(diào)節(jié)濾帶轉(zhuǎn)速為1.0r/min，并通過部料器將物料均勻的分布在真空帶式過濾機(jī)的濾布上。平鋪在濾布上的物料運(yùn)轉(zhuǎn)3.5m后形成一層厚度為1.0cm的濾餅，再通過噴淋裝置噴水漂洗2次，每次漂洗后抽濾，徹底漂洗干凈物料上粘附的培養(yǎng)培養(yǎng)液抽提到采收斜篩上，先用斜篩重力過濾方法對培養(yǎng)液中的藻體進(jìn)行初步過基成分。物料運(yùn)轉(zhuǎn)到真空帶式過濾機(jī)出料終端，濾布上的物料含水量為83％，通過設(shè)備上的刮料板后自動落入下端的螺旋輸送機(jī)料斗中。通過螺旋輸送機(jī)將螺旋藻泥餅輸送入連接的轉(zhuǎn)子泵中。通過轉(zhuǎn)子泵將物料輸送入連接的均質(zhì)泵中，進(jìn)行均質(zhì)混合后形成具有適當(dāng)流動性的物料。通過連接的管道進(jìn)入螺桿泵中，過螺桿泵將物料均勻的輸送入離心式噴霧干燥塔頂端的物料霧化器中，進(jìn)行霧化后噴入進(jìn)風(fēng)溫度在200℃的塔內(nèi)進(jìn)行4-5秒鐘的瞬間干燥，蒸發(fā)掉水分，得到水分含量為5％-7％的螺旋藻藻粉。容器準(zhǔn)備分裝必須在高度潔凈的無菌室中進(jìn)行，每袋1kg，分裝封袋避光保存在常溫常壓下。滅菌和異物檢查滅菌用微波滅菌機(jī)，質(zhì)量檢查是否有異物。異物檢查一般在傳送帶上用目檢視，剔除異物不符合規(guī)定的產(chǎn)品。在質(zhì)檢中也會檢查。分裝和封口以1kg作為最小單位保存于袋中中。裝入合適的紙盒中，每一個大件凈重10kg。印字包裝在包裝袋的側(cè)面印上螺旋藻粉的名稱、規(guī)格、批號、廠名等；在購買箱子時將必要信息都印上去，包括產(chǎn)品的名稱、規(guī)格、廠名、批準(zhǔn)文號，打印生產(chǎn)批號、生產(chǎn)日期、有效期等。2.4不同深度流程圖1.流程框圖圖SEQ圖\*ARABIC1螺旋藻粉制備工藝流程框圖2.流程框圖圖SEQ圖\*ARABIC2螺旋藻粉生產(chǎn)工藝示意圖物料衡量以時間為基準(zhǔn)，單位時間間隔1天全年生產(chǎn)天數(shù)：工作日＝365d－法定節(jié)假日（24d）－周六日（52d）－換休日（25d）機(jī)器檢驗保養(yǎng)維修日（12d）＝250

d螺旋藻全年生產(chǎn)總量約為：10×3×0.25×1666×52=649740m3螺旋藻年固定碳約總量：10×3×0.25×1666×365×326mg/(L·d)=14,8678,0050mg螺旋藻粉每天產(chǎn)量：500000÷250=2000kg/天全年生產(chǎn)班數(shù)：250×1=250班螺旋藻粉制備過程的物料衡算：螺旋藻粉的制備是由原料養(yǎng)殖、過濾、干燥、分裝、壓蓋、異物檢查等多個步驟完成，在物料轉(zhuǎn)移等過程中必定會存在一些物料的損耗。各部分工序損耗情況：以分裝2%，封口消耗1%，質(zhì)檢與包裝消耗1.6%，消毒消耗0.1%。以制備食品用的螺旋藻粉為例：每日目標(biāo)產(chǎn)量：2000×1=2000kg/d灌裝前半成品產(chǎn)量：2073.8÷0.98=2116.13kg/d封口前半成品產(chǎn)量：2053.06÷0.99=2073.80kg/d質(zhì)檢與包裝前半成品產(chǎn)量：2020.21÷0.984=2053.06kg/d消毒前半成品產(chǎn)量：2000÷0.99=2020.21kg/d1)根據(jù)生產(chǎn)過程中各工序消耗物料的情況，做出年產(chǎn)500噸螺旋藻干粉的制備工藝過程主要物料衡算表：由于培養(yǎng)螺旋藻有其自身生長周期，所以其配方為10d添加一次，所以以下投入養(yǎng)殖的物料衡算為一次的量，最后總計出全年的量。表3-1螺旋藻干粉的制備物料衡算表工段序號物料名稱投入物料質(zhì)量（g/10d）年消耗純品量（g）螺旋藻干粉的制備養(yǎng)殖輸入1NaHCO316.80621.62KH2PO40.3914.433NaNO32.5092.54K2SO40.5018.55NaCl1.00376MgSO40.207.47CaCl20.041.488FeSO40.010.379EDTA-2Na0.082.9610H2O1L37L輸出序號產(chǎn)品名稱日輸出量（kg/d)年輸出量(噸）1螺旋藻干粉20005002）根據(jù)物料衡算得出每日原輔料投入定量、產(chǎn)出量可以進(jìn)行產(chǎn)品包裝材料的衡算。對于包裝材料而言，同樣存在著不可避免的損耗，以各包裝材料損耗率為0.5%進(jìn)行計算：每日產(chǎn)量（正常情況下）為2000罐，則需要包裝袋：2000×（1+0.5%）=2010個/天；大紙箱335個/天。即：表3-2螺旋藻干粉制備所需物料一覽表序號物料名稱消耗量年消耗量1NaHCO316.80621.62KH2PO40.3914.433NaNO32.5092.54K2SO40.5018.55NaCl1.00376MgSO40.207.47CaCl20.041.488FeSO40.010.379EDTA-2Na2.96109.5210H2O1L37L11包裝袋2010個/天502500個12大紙箱335個/天83750個設(shè)備選型4.1主要設(shè)備選型設(shè)備選型要統(tǒng)籌考慮設(shè)備的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性、防腐性、成套性、生產(chǎn)性、節(jié)能性、維修性、環(huán)保性等性能，且要掌握國內(nèi)外新設(shè)備的信息，對引進(jìn)國外設(shè)備要多方技術(shù)交流、詢價、對比，認(rèn)真談判，選擇先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)的設(shè)備。螺旋藻干粉制備過程正不斷完善，盡可能的實現(xiàn)自動化，根據(jù)其主要工段及物料衡算，選取合適的所需設(shè)備。本設(shè)計使用云南綠A生物工程有限公司發(fā)明的專利，這使本設(shè)計對螺旋藻的采收和清洗及干燥有一個清晰的設(shè)備選擇。本設(shè)計使用了綠A公司的發(fā)明的一種脫水干燥加工螺旋藻粉的系統(tǒng)及加工方法。所述脫水干燥加工螺旋藻粉的系統(tǒng)包括隔膜泵、采收斜篩、緩沖容器、隔膜泵、真空帶式過濾機(jī)、部料器、噴淋裝置、刮料板、螺旋輸送機(jī)、轉(zhuǎn)子泵、均質(zhì)泵、螺桿泵、離心噴霧干燥塔以及旋風(fēng)分離器。利用所述脫水干燥加工螺旋藻粉的系統(tǒng)加工螺旋藻粉可實現(xiàn)從螺旋藻養(yǎng)殖采收后經(jīng)過真空帶式過濾機(jī)進(jìn)行漂洗、脫水和干燥等流水線自動化步驟加工成螺旋藻粉，使漂洗和脫水環(huán)節(jié)得到的藻泥水分含量降低，使生產(chǎn)的螺旋藻粉灰分指標(biāo)穩(wěn)定可控，從而達(dá)到降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率，提高干燥環(huán)節(jié)產(chǎn)能，降低干燥成本的目的。主要設(shè)備如下意大利SEKO電磁加藥隔膜泵采用隔膜泵將OD560值為0.4的螺旋藻培養(yǎng)液抽提到采收斜篩上.其流量為460L/h兩個泵已經(jīng)可以滿足生產(chǎn)需求。電機(jī)功率為0.37千瓦。隔膜泵實際上就是栓塞泵，是借助薄膜將被輸液體與活柱和泵缸隔開，從而保護(hù)活柱和泵缸。隔膜左側(cè)與液體接觸的部分均由耐腐蝕材料制造或涂一層耐腐蝕物質(zhì);隔膜右側(cè)充滿水或油。其可以作為各種固液分離設(shè)備的前級送壓裝置。對于物料的物理影響小。真空帶式過濾機(jī)真空帶式過濾機(jī)是以真空負(fù)壓為推動力實現(xiàn)固液分離的設(shè)備，在結(jié)構(gòu)上，過濾區(qū)段沿水平長度方向布置，可以連續(xù)完成過濾、洗滌、吸干、濾布再生等作業(yè)。設(shè)備具有過濾效率高、生產(chǎn)能力大、洗滌效果好、濾餅水分低、操作靈活，維修費(fèi)用低等優(yōu)點?？蓮V泛應(yīng)用于冶金、礦山、化工、造紙、食品、制藥、環(huán)保等領(lǐng)域中的固液分離，尤其在煙氣脫硫中的石膏脫水方面(FGD)有良好的應(yīng)用。進(jìn)料含水率：89%、濾餅含水量：11%，濾板材料：增強(qiáng)丙烯濾板。尺寸為：1800*900*600mm.工作原理為：連續(xù)帶式真空過濾機(jī)以濾布為過濾介質(zhì)，是充分利用物料重力和真空吸力實現(xiàn)固液分離的高效分離設(shè)備，采用整體的環(huán)形橡膠帶作為真空室環(huán)形膠帶由電機(jī)拖動連續(xù)運(yùn)行，濾布鋪敷在膠帶上與之同步運(yùn)行，膠帶與真空滑臺，上環(huán)形摩擦帶接觸并形成水密封，料漿由布料器均勻地布在濾布上。當(dāng)真空室接通真空系統(tǒng)時，在膠帶上形成真空抽濾區(qū)，濾液穿過濾布經(jīng)膠帶上的橫溝槽匯總并由小孔進(jìn)入真空室，固體顆粒被截留在濾布上形成濾餅，進(jìn)入真空室的液體經(jīng)汽水分離器排出，隨著橡膠帶的移動已形成濾餅依次進(jìn)入濾餅洗滌區(qū)和洗干區(qū)，最后濾布與膠帶分開，在卸料軸處將濾餅卸出，卸出濾餅的濾布經(jīng)清洗獲得再生，在經(jīng)過一組支撐軸和糾偏裝置后重新進(jìn)入過濾區(qū)，開始進(jìn)入新一過慮區(qū)。均質(zhì)泵轉(zhuǎn)速：2900r/min、吸料量：0-1000kg/s、流量范圍：0-20m3/h、功率：15kw、尺寸：700*400*450mm。均質(zhì)泵是高效、快速、均勻地將一個相或多個相(液體、固體、氣體)進(jìn)入到另一互不相溶的連續(xù)相(通常液體)的過程的設(shè)備的設(shè)備。本設(shè)計選用衛(wèi)生級分體式膠體磨均質(zhì)泵，它的加工批量為100L，對于本設(shè)計可以足夠了。螺桿泵流量：20t/h、功率：7.5kw、尺寸：600*320*300mm。根據(jù)生產(chǎn)流程只需一臺，而螺桿泵可代替轉(zhuǎn)子泵，增加一臺備用，所以本設(shè)計一共需要三臺螺桿泵。工作原理是當(dāng)電動機(jī)帶動泵軸轉(zhuǎn)動時，螺桿一方面繞本身的軸線旋轉(zhuǎn)，另一方面它又沿襯套內(nèi)表面滾動，于是形成泵的密封腔室。螺桿每轉(zhuǎn)一周，密封腔內(nèi)的液體向前推進(jìn)一個螺距，隨著螺桿的連續(xù)轉(zhuǎn)動，液體螺旋形方式從一個密封腔壓向另一個密封腔，最后擠出泵體。螺桿泵是一種新型的輸送液體的機(jī)械，具有結(jié)構(gòu)簡單、工作安全可靠、使用維修方便、出液連續(xù)均勻、壓力穩(wěn)定等優(yōu)點。LPG-50離心噴霧干燥機(jī)入口溫度：140-350℃、出口溫度：80-90℃、水分蒸發(fā)量：50kg/h、噴霧盤直徑：120mm、熱源：電+蒸汽、電加熱功率：63kw、尺寸：3700*3200*5100mm、干粉回收率：＞=95%。噴霧干燥是液體工藝成形和干燥工業(yè)中廣泛應(yīng)用的工藝。適用于從溶液、乳液、懸浮液和糊狀液體原料中生成粉狀、顆粒狀固體產(chǎn)品。因此，當(dāng)成品的顆粒大小分布、殘留水份含量、堆積密度和顆粒形狀符合準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)時，噴霧干燥是一道十分理想的工藝。旋風(fēng)分離器此設(shè)備為空氣凈化成套設(shè)備。除塵率為：99%、出口含塵濃度：30g/nm3、處理風(fēng)量：1000-50000m3/h、尺寸：500*1500*5500mm。隧道式微波殺菌機(jī)此設(shè)備尺寸為13280*1500*2200mm，功率為100kw。處理量為300kg/h。一臺可以實現(xiàn)生產(chǎn)。微波殺菌是微波加熱技術(shù)功能的延伸，表現(xiàn)為微波與生物體及其組成的基本單元-細(xì)胞之間相互作用后，生物體的細(xì)胞生理活動變化和反應(yīng)。微波殺菌原理分析：微波對生物體作用的結(jié)果，生物體作為極性介質(zhì)吸收微波能量后產(chǎn)生兩種效應(yīng)：熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)（也稱生物效應(yīng)）。這兩種效應(yīng)都會影響生物體的生理活動變化和反應(yīng)。微波對生物體的熱效應(yīng)是生物體吸收微波能量在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能（熱量），使自身溫度升高，出現(xiàn)組成生物體的蛋白質(zhì)產(chǎn)生熱變性而凝固的現(xiàn)象。利用微波烘干設(shè)備對螺旋藻粉進(jìn)行低溫烘干殺菌處理，其原理是：螺旋藻粉中的水分子不同程度地吸收微波能量，在交流電場中，因電場時間的變化，使分子發(fā)生振動，致使分子間互相摩擦而生熱，從而達(dá)到干燥滅菌的目的。大立式螺桿包裝機(jī)（KL—420FS包裝機(jī)）包裝速度為60袋/min，袋長為200mm*300mm,外形尺寸1185*935*1245mm。其有殺菌、干燥、堆碼、打包、灌裝、計量、封口、填充、集裝、打碼、噴碼、貼標(biāo)、打印功能。所以一機(jī)多用，用于螺旋藻粉的分裝和鋁袋封口，打印日期等。一臺的包裝速度對于本設(shè)計的生產(chǎn)已經(jīng)足夠。4.2主要設(shè)備一覽表表4.2螺旋藻粉制備主要設(shè)備一覽表序號設(shè)備位號設(shè)備名稱材料臺數(shù)（臺）占地面積（m2）/臺高度（mm）1P0101隔膜泵不銹鋼20.245502F0101真空帶式過濾機(jī)不銹鋼21.626003P0201均質(zhì)泵不銹鋼10.284504P0301螺桿泵不銹鋼30.1923005T0101LPG-50離心噴霧干燥塔不銹鋼111.8451006F0201旋風(fēng)分離器不銹鋼10.7555007X0101隧道式微波殺菌機(jī)不銹鋼119.9222008X0201大立式螺桿包裝機(jī)不銹鋼11.0231245車間布置設(shè)計5.1工廠平面布置總述5.1工廠設(shè)計原則1)符合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃及管理的有關(guān)規(guī)定;2)設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以達(dá)到或超過國內(nèi)同類型工廠生產(chǎn)實際平均先進(jìn)水平為宜;3)按照指向原理，結(jié)合最佳的生產(chǎn)工藝，根據(jù)原料、市場、能源、技術(shù)等生產(chǎn)要素的相對區(qū)位來綜合分析確定;4)要考慮交通運(yùn)輸和通訊設(shè)施等條件;5)必須結(jié)合實際，因地制宜，體現(xiàn)設(shè)計的通用性和獨(dú)特性相符合的原則，并留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地;6)在三廢治理和環(huán)境保護(hù)方面必須符合國家有關(guān)規(guī)定;7)便于利用現(xiàn)有的生活福利設(shè)施、衛(wèi)生醫(yī)療設(shè)施和業(yè)網(wǎng)點等設(shè)施。5.2工廠總平面布置5.2.1工廠平面設(shè)計本工廠選用輕鋼結(jié)構(gòu)的廠房，輕鋼建筑材料重量輕、建設(shè)周期短，相對建筑成本比較低，同時，輕鋼結(jié)構(gòu)廠房想多跨度大，對設(shè)備在廠房中的布置影響小，框架結(jié)構(gòu)對于不同功能分隔和以后的變更都非常方便，此時，本設(shè)計也將采用輕鋼結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)行設(shè)計。本工廠設(shè)計為一條線完成生產(chǎn)，有考慮到其過程生產(chǎn)中不同工藝階段需要不同的潔凈程度，可滿足生產(chǎn)、會客、人員休息等要求。總面積為8400m2，大門為東西各一個，保證原料和成品的進(jìn)出不沖突，主要建筑包括行政樓、輔料庫、機(jī)修車間、變電站、鍋爐房、給水站、污水處理站、員工食堂、員工生活健身館、員工宿舍、中心研究樓、生產(chǎn)車間、質(zhì)量檢驗樓、成品庫等。本設(shè)計的主要任務(wù)為培養(yǎng)固定二氧化碳的細(xì)胞工廠，所以本設(shè)計在工廠外，有一個10萬m2的螺旋藻培養(yǎng)基地，在設(shè)計工廠時，一起設(shè)計在圖中。螺旋藻就養(yǎng)殖在建好的水泥跑道池中，水泥跑道池的尺寸為10m*3m*0.4m，其中螺旋藻液的高度為0.25~0.3m。總養(yǎng)殖池共1666個。養(yǎng)殖螺旋藻需要的化學(xué)物品，需按當(dāng)時池中澡液高度和天氣來決定。5.2.2產(chǎn)車間平面布置詳述總車間包括衛(wèi)生間、物料間、更衣室、每工段工作室、手消室、成品室、儲備室等。以下對產(chǎn)房布置進(jìn)行仔細(xì)介紹（方向:上北下南，左西右東）：車間的西邊有兩個門，西北門是人走的門，西南的門是物料的門。從西北門進(jìn)去是一個走廊長為20m、寬2m,從南到北依次是男廁、女廁，其長寬相同，長6m、寬為3m。然后是會議室，長為6m、寬為4m。接著是辦公室，長寬相同都為6m。從北邊進(jìn)入是一個緩沖間，長寬都是4m，進(jìn)入換鞋間，長為10m，寬為4m。向南出發(fā)，進(jìn)入手消間，長為8m、寬為2m。從西邊進(jìn)入男更間，東邊進(jìn)入女更間，其長寬相同，分別為6m、4m。再次進(jìn)入手消室，長寬和上面的一樣，進(jìn)入三更間，男更在西，女更在東，面積和上面的更衣間相同。更好衣服后進(jìn)入走廊，寬2m。向北走16m有一條向東的走廊從這里向東，分別是二更洗衣房，長6m、寬6m。三更洗衣房，長6m、寬6m。制水車間長6m、寬6m。機(jī)修車間，長6m、寬6m。走廊盡頭是空調(diào)機(jī)房，長8m、寬8m。從冷庫的后方有一個進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)的門，生產(chǎn)區(qū)總面積為448m2。螺旋藻在這里過濾干燥，及分裝、封袋，打包。分裝區(qū)長8m、寬4m。包裝區(qū)，長8m、寬8m。生產(chǎn)車間過去是質(zhì)量檢測車間。長20m寬8m。質(zhì)量檢測過去為成品庫，長30m寬8m。成品庫有一個方便裝貨的大門與外界相通。從西南門進(jìn)入是一個作為儲存螺旋藻的冷庫，其長為10m、寬為8m，溫度保持在4℃。物料靠管道進(jìn)行運(yùn)輸，所以此房間中的螺旋藻靠隔膜泵輸送。5.3車間面積一覽表表5.3車間面積布置一覽表序號長/m寬/m面積/m21女廁所63182男廁所63183會議室64244西通道102205辦公室64366換鞋間104247手消間82168男更衣間64249女更衣間642410洗衣房663611原料冷庫1088012制水間663613機(jī)修房663614空調(diào)機(jī)房886415分裝區(qū)843216包裝室886417質(zhì)量檢測室20816018成品室288224車間總面積1800m25.4潔凈區(qū)布置因有最終產(chǎn)物為粉末，廠房設(shè)置耐火等級為三級，保證溫度18~26°C，相對濕度45%~65%；潔凈區(qū)設(shè)紫外燈，并設(shè)置火災(zāi)報警系統(tǒng)和應(yīng)急照明設(shè)施。在空氣潔凈程度不同的區(qū)域之間保持5-35Pa的壓差，并安裝測壓裝置，嚴(yán)格按照這一要求對生產(chǎn)車間進(jìn)行設(shè)計規(guī)劃和布置。該產(chǎn)品的生產(chǎn)潔凈級較高，此最終滅菌工藝產(chǎn)品的生產(chǎn)操作為C級背景下的局部A級，非最終滅菌產(chǎn)品的生產(chǎn)操作為B級背景下的A級。分裝和封袋在A級區(qū)進(jìn)行。公用系統(tǒng)消耗6.1水1.設(shè)備用水及清洗用水均質(zhì)泵：20m3/h×8h=160m3為保證產(chǎn)品，設(shè)備需進(jìn)行清洗，總設(shè)備清洗用水：3m32.生活用水車間正常生活及潔凈區(qū)工作人員每天用水總量約為2.3m3鍋爐房用水運(yùn)輸途中有2%損耗一天需要用水：400m3總用水車間用水：（400+160+3+2.3）m3/天×250天=141325m36.2電表6.2設(shè)備耗能一覽表序號設(shè)備名稱使用時間/h功率（kW）耗電（度）1隔膜泵8×20.375.922真空帶式過濾機(jī)82.5203均質(zhì)泵8151204螺桿泵87.5605LPG-50離心噴霧干燥塔8635046旋風(fēng)分離器85.5447隧道式微波殺菌機(jī)81008008大立式螺桿包裝機(jī)8324總計用電（天）1577.92度6.3汽表6.3設(shè)備用汽一覽表序號設(shè)備名稱使用時間/h汽（m3/h）總計（m3）1LPG-50離心噴霧干燥機(jī)850.00400總計用汽（天）400m3勞動人員7.1人員車間配置車間設(shè)值班主任1人，輪流負(fù)責(zé)當(dāng)班任務(wù)的相關(guān)事宜；車間配置2名監(jiān)管人員，時刻查看產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)行情況；全車間設(shè)技術(shù)人員6人，負(fù)責(zé)指揮生產(chǎn)；冷庫2人，負(fù)責(zé)保證原料的進(jìn)出；質(zhì)檢2人；機(jī)修2人；裝箱2人；清潔3人；成品室3人；總計：23人7.2各單元定員表7.2各單元定員序號單元名稱生產(chǎn)人員（人/班）1養(yǎng)殖螺旋藻302生產(chǎn)車間63冷庫間24包裝間25質(zhì)檢室26包裝室27成品室38機(jī)修29中心研究610消防衛(wèi)生811管理部門312其他413共計70經(jīng)濟(jì)概算分析8.1投資成本計算1.物料費(fèi)用表8.1-1養(yǎng)殖螺旋藻與車間物料費(fèi)用一覽表序號物料名稱純度（%）年消耗量（g）價格共計/元1NaHCO399.0621.660元/kg37.32KH2PO499.014.4315元/kg0.33NaNO399.092.545元/kg4.24K2SO499.518.518元/kg0.45NaCl98.03710元/kg0.46MgSO499.07.415元/kg0.27CaCl299.01.486元/kg0.18FeSO499.00.378元/個0.19EDTA-2Na99.0109.5225元/kg2.7510復(fù)合包裝卷膜100502500個30元/kg45.225×10411箱子10083750個0.4元/個3.35×10412共計485795.75元2.設(shè)備費(fèi)用表8.1-2螺旋藻粉生產(chǎn)車間設(shè)備費(fèi)用一覽表序號設(shè)備名稱價格（萬元）臺數(shù)共計（萬元）1隔膜泵1.5232真空帶式過濾機(jī)3.813.83均質(zhì)泵1114螺桿泵4.814.85LPG-50離心噴霧干燥塔7.917.96旋風(fēng)分離器2127隧道式微波殺菌機(jī)891857大立式螺桿包裝機(jī)4148其他小型設(shè)備5.315.3共計116.8設(shè)備使用年限為10年，使用期間的設(shè)備維修費(fèi)用為11.6萬元。3.動力費(fèi)用表8.1-3螺旋藻粉車間動力費(fèi)用一覽表序號動力類型年消耗量價格共計（元）1水141325m31.10元/m3155457.52電394480度1.025元/度4043423汽100000m30.250元/m304共計964141.54.人力費(fèi)用人力費(fèi)用包括人員車間配置的工作人員及個單元定員的費(fèi)用，其中車間值班主任及監(jiān)管人員的工資相同。表8.1-4工廠人力費(fèi)用一覽表序號崗位人員數(shù)量/人工資（元/月）共計（萬元/年）1養(yǎng)殖螺旋藻3010,0003602生產(chǎn)車間611,00079.23冷庫間28,00019.24包裝間28,00019.25質(zhì)檢室29,00021.66包裝室28,00019.27成品室38,00028.88機(jī)修29,00021.69中心研究612,00086.410消防衛(wèi)生87,00067.211管理部門310,0003612其他47,00033.6總計707928.2經(jīng)濟(jì)效益分析本工廠生產(chǎn)螺旋藻粉規(guī)格為1kg，參照市面價格，以同市面的售價120元/袋的價格進(jìn)行銷售，其中每箱10袋裝，總共裝5萬箱；。年銷售500噸螺旋藻粉的總銷售收入：銷售單價×銷售數(shù)量=120元/袋×10×5萬箱=6000萬元。生產(chǎn)過程的總投資成本：48.579575+116.8+11.6+96.5+86.4+792=1151.9萬元，產(chǎn)品的銷售收入為6000萬元。利潤=年銷售收入-總投資成本=6000-1176.88=4828.1萬元。利潤率=（年銷售收入-年銷售成本）/成本=利潤/成本=（4848.1萬元/1151.9萬元）=420.8%經(jīng)濟(jì)安全率（η）=利潤/（利潤+成本）=4848.1萬元/（4848.1萬元+1151.9萬元）=80.8%結(jié)論本細(xì)胞工廠年產(chǎn)螺旋藻粉500噸，固定二氧化碳14,8678,0050mg。既實現(xiàn)了對固定二氧化碳細(xì)胞工廠的設(shè)計主旨，也完成了生產(chǎn)目標(biāo)，實現(xiàn)了一定的生產(chǎn)效益。參考