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摘 要

四氢嘧啶是一种天然提取的渗透压补偿性溶质，具有平衡细胞渗透压的特殊功效，因此在医疗、化妆品等领域具有很好应用前景。设计题目为年产1000吨四氢嘧啶工厂设计，计划挑选几种廉价氮源替代酵母粉，以此来达到降低生产成本的目的。本着满足产品质量安全和相关的产品标准，依据环保节能的原则，力求设计出具有高产量、低生产成本、自动化程度高的四氢嘧啶生产工艺。

关键词：四氢嘧啶；渗透压补偿性溶质；氮源；工艺；工厂设计

Factory Design of 1,000 Tons of ectoine

ABSTRACT

Ectoine, as a kind of natural osmotic pressure compensating solute, has a special effect of balancing cell osmotic pressure, so it has a good application prospect in the fields of medicine, cosmetics and so on. The design topic is the design of a 1000 ton / a ectoine plant. It is planned to select several cheap nitrogen sources to replace yeast powder, so as to reduce the production cost. For the reason that requirements of product quality, safety and relevant product standards, and based on the principle of environmental protection and energy saving, we strive to design a ectoine production plant with high output, low production cost and high automation.

Key words：Ectoine；Osmotic compensatory solute；Nitrogen source；Technology；Factory design

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 四氢嘧啶 1

1.2 四氢嘧啶的生产应用研究进展 1

1.2.1 四氢嘧啶的制备技术 1

1.3 有关四氢嘧啶的应用 2

1.3.1 化妆品领域 2

1.3.2 酶制剂领域 2

1.3.3 基因工程领域 2

1.3.4 医药领域 2

1.4 课题的意义 3

第二章 总平面设计 4

2.1 厂址选择 4

2.1.1 厂址选择遵循的原则 4

2.1.2 厂址的确定 4

2.2 厂区平面布置 5

2.2.1 厂区平面布置的原则 5

2.2.2 厂区平面布置生产工艺方面的要求 5

2.2.3 食品工厂卫生的要求 5

2.2.4 建构筑物布置相关内容 6

2.2.5 相关情况的说明 7

2.2.6 总平面设计技术经济指标分析 8

第三章 生产工艺设计 9

3.1 工艺流程 9

3.1.1 工艺流程设计 9

3.1.2 生产工艺要点 9

第四章 工艺衡算 11

4.1 物料衡算 11

4.1.1工厂总物料衡算的内容 11

4.1.2原辅料衡算 11

第五章 设备选型 14

5.1 设备选型的相关依据 14

5.2 生产情况简介 14

5.3 设备选型及其设备技术参数 14

5.3.1 预处理车间 14

5.3.2 发酵车间 16

5.3.3分离纯化车间 17

5.3.4蒸发结晶车间 21

5.3.5 产品包装车间 22

5.4用电量估算 23

第六章 辅助项目 25

6.1 动力设施 25

6.1.1 锅炉房 25

6.1.2 水泵间 25

6.1.3 废水处理池 25

6.2 仓库 25

6.2.1 原料仓库 25

6.2.2 成品仓库 25

6.2.3 危险品仓库 25

6.2.4冷藏仓库 25

第七章 经济估算 26

7.1固定资产金额 26

7.1.1 设备投资总金额 27

7.1.2 土地建设投资金额 27

7.1.3 总投资金额 27

7.2生产成本估算 27

7.2.1物料成本和水电热量成本 27

7.2.2 员工工资 28

7.2.3 设备折旧费用 28

7.2.4 其他费用 28

7.2.5 总生产成本估算 28

7.3 销售收入估算 28

7.4利润计算 29

7.5 回收期计算 29

附图 30

厂区平面图 30

生产车间图 31

参考文献 32

致谢 34

第一章 绪论

1.1 四氢嘧啶

四氢嘧啶（Ectoine），又叫1，4，5，6－四氨－2－甲基－4－嘧啶羧酸，英文学名为：1，4，5，6－tetrahydro-2-methyl-4-pyrimidinecarboxlic acid。四氢嘧啶能够稳定细胞膨胀压力但不妨碍细胞正常的生理功能，属于快速灵活的调节，故广泛存在于中度嗜盐菌微生物中^[1]。由于四氢嘧啶为一种杂环化合物，所以具有很好的光学活性，故被应用于各种化工材料，成为化工学科研究的热点^[2]。

图1-1 四氢嘧啶——结构示意图

1.2 四氢嘧啶的生产应用研究进展

1.2.1 近年来四氢嘧啶的制备技术应用研究进展

分批发酵罐法制备四氢嘧啶研究开始的比较早，其中Annelies E^[4]等学者，厌氧嗜盐反硝化菌合成效率为0，基因工程大肠杆菌合成产率为0.056g/（L.d），Halomonas elongata转运缺失突变株合成效率为2.4g/（L.d）。

在分批发酵的基础上，通过连续或者间歇性地地补加含有限制性营养成分的培养基，从而克服前者生产过程具有的问题。同前者相比，可减少发酵过程中的阻遏效应^[5]，而且还解决菌体耗氧过多的问题^[6]。

Thomas Sauer^[7-8]等利用Halomonas elongata DSM142在高盐浓度（15%NaCl）下进行分批流加发酵，收集菌体，之后转入低渗溶液（3%NaCl）中低渗冲击，使胞内四氢嘧啶迅速释放。

静息细胞，也被称为静息细胞或全细胞，指在培养基中基本停止生长，但仍保持原酶活性，并维持存活并获得其产物合成的细胞^[9，10]。例如氢化可的松^[11]、乙醇和乙酸^[12]。Lang YJ^[13]等报道了细胞分批发酵和静息细胞联合制备四氢嘧啶的工艺。

1.3 有关四氢嘧啶的应用

1.3.1 化妆品领域

四氢嘧啶作为保湿剂，既可以防止皮肤衰老干燥，同时减少紫外线对皮肤的伤害^[14]。

1.3.2 酶制剂领域

Lippert K^[15]等研究发现四氢嘧啶具有将磷酸果糖酶的半衰减温度提高5℃的能力。不仅如此，对于经过高温、干燥、低温、高渗处理的糖化酶，四氢嘧啶同样具有明显的保护作用^[16-18]。

1.3.3 基因工程领域

目前，控制四氢嘧啶合成的基因，己经在烟草中得到表达，虽然其表达量比较低^[19]。Schnoor M^[20]等研究发现，其具有降低DNA的Tm值的功效。

1.3.4 医疗领域

近些年来，四氢嘧啶的应用价值，被科研工作者拓展到医药领域。研究结果表明，四氢嘧啶不仅可以作为化疗过程中健康细胞的保护剂，同时对老年痴呆症（阿尔兹默氏疾病，Alzheimer’s diseases）和帕金森氏病（Parkinsons’s diseases）也有一定的预防效果^[21]。

1.4 课题的意义

本设计基于具有自主知识产权的四氢嘧啶发酵制备技术，开展年产1000吨四氢嘧啶的工厂设计，主要内容包括工艺设计论证、主要设备选型，车间设计与布置以及经济效益核算等内容。为该产品的工业化生产奠定基础。

第二章 总平面设计

2.1 厂址选择

2.1.1 厂址选择遵循的原则

厂址的选择，从一定程度上，牵涉多种因素的考虑。首先应该选择远离居民密集居住的区域；其次，选址地点的安排应符合当地发展规划的统一要求，以及国土开发管理有关的地点选择要求；厂区附近的自然条件，应遵守建设要求。

2.1.2 厂址的确定

本工厂主要是利用大肠杆菌发酵生产四氢嘧啶，污染适中，从其原料、成本、技术、能源、环境、运输、劳动力、销售等方面考虑，选择将选择南京市江北新区浦口区作为工厂建设场地，整体投资较小。此外南京工业大学丰富的科研资源、国家级食品安全检测站，也有利于提高产品的质量。

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