年产5吨香菇多糖的工艺设计毕业论文设计40论文41.docx

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年产5吨香菇多糖的工艺设计毕业论文设计40论文41

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年产5吨香菇多糖的工艺设计

摘要：

设计了以香菇为原料，年产5吨香菇多糖的工艺设计，其重点为乙醇回收的精馏塔设计计算及辅助设备的计算选型。

本设计包含设计说明书和图纸两部分。

说明书主要包括香菇多糖的提取工艺、工艺流程；建厂可行性分析；全厂总平面布置说明；精馏车间的工艺计算设计及说明；非工艺部分设计包括供排水工程、供气供电系统、采暖、通风、照明、安全、卫生、防腐、三废处理及环境保护等说明。

说明书的主要部分为精馏塔的工艺计算及其辅助设备的计算选型。

在这一部分中用到了物料衡算、热量衡算及其大量的相关的经验公式。

关键词：

香菇香菇多糖精馏塔设计塔设备校核附属设备选型

TechnologicalDesignofProducing5tonsofLentinanperyear

YANGKai

（Grade06,Class1,Majorchemicalengineeringandtechnology,ShaanxiUniversityofTechnology,Schoolofchemicalandenvironmentalsciences,Hanzhong723000,Shaanxi）

Tutor:

LIZhi-zhou

ABSTRACT：

Technologicaldesignofoutputting5tonsofLentinanperyear,whichuseentinusedodesasmaterial.Thekeypartsofthedesignarethetechnologiccalculationofrectifierinrectificationworkshopandtheselectionoftypeofitsassistantequipment.Thedesignincludestwoparts:

instructionandblueprint.TheinstructionmainlyincludesthemethodoftheextractofLentinanvialandtheprocessflow;theanalysisoffeasibilityofbuildingoftheplant;theinstructionofplanearrangementofthewholeplant;theinstructionofdesignofrectificationworkshop;designofnon-technologyparts：

theprojectofwatersupply,,antisepsis,thedisposalofpollution,environmentalprotection.Themainpartsoftheinstructionaretechnologiccalculationoftherectifierinrectificationworkshopandtheselectionoftypeofitsassistantequipment,andintheseparts,materialbalanceandandlotsofexperientialformulasareusedasreferences.

KEYWORDS：

Lentinusedodes,Lentinanvial,designofrectificationrectifier,Therectifierequipmentsschoolpit，designoftypeofitsassistantequipment

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

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按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

摘要I

关键词I

ABSTRACTII

1概述1

1.1香菇多糖的发展现状1

1.1.1香菇多糖作用及研究现状1

1.1.2香菇多糖发展现状1

1.2香菇多糖的开发现状及发展趋势2

1.2.1香菇多糖的开发现状2

1.2.2香菇多糖发展趋势2

1.3目前国内外利用香菇多糖的现状3

1.4设计任务和内容3

1.4.1设计题目3

1.4.2设计原始数据3

1.5建厂可行性分析4

1.5.1香菇多糖应用价值4

1.5.2原材料、动力供应、交通运输条件及技术的采用4

1.5.3环境保护5

1.5.4企业组织管理劳动定员和人员编制5

1.5.5资金筹措方式5

2设计工艺说明6

2.1全厂产品及工艺流程6

2.1.1全厂主要产品及结构6

2.1.2香菇多糖的生产工艺6

2.1.3本设计工艺6

2.2全厂副产品7

3设计说明8

3.1全厂总平面布置8

3.1.1原料厂及堆场8

3.1.2生产区8

3.1.3厂前区8

3.1.4动力区8

3.1.5辅助车间8

3.1.6仓库区9

3.2三废的处理及回收9

3.3车间布置说明9

4工艺计算及设备选型11

4.1设备工艺计算及选型11

4.1.1提取罐的计算及选型11

4.1.2蒸发器的计算及选择11

4.1.3醇析罐设计计算13

4.1.4脱蛋白罐设计计算14

4.1.5干燥器的计算及选择14

4.1.6储罐的选择15

4.2主要设备工艺计算及选型16

4.2.1精馏过程原理和条件16

4.2.2精馏操作对塔设备的要求17

4.2.3塔设备的类型17

4.3精馏塔工艺设计计算18

4.3.1精馏塔的物料衡算18

4.3.2理论塔板数的计算20

4.3.3塔内各主要物性参数的确定24

4.3.4塔的初步计算27

4.3.5塔板流体力学计算31

4.3.6塔板负荷性能图33

4.4精馏塔辅助设备选型37

4.4.1冷凝器热负荷及选型37

4.4.2再沸器38

4.4.3除沫器39

4.4.4接管直径计算39

4.4.5板式塔的塔高40

4.5精馏塔机械强度设计及校核40

4.5.1材料的选择40

4.5.2按计算压力计算筒体和封头的厚度40

4.5.3塔的质量载荷计算40

4.5.4塔的自阵周期计算42

4.5.5地震载荷计算42

4.5.6风载荷计算43

4.5.7各种才和引起的轴向应力45

4.5.8筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核46

4.5.9筒体和裙座水压试验应力校核47

4.5.10基础环设计及地脚螺栓选择49

4.6全厂附属设备选型50

4.6.1换热器的选择50

4.6.2过滤机的选择52

4.6.3泵的选择53

5总结55

5.1本设计的主要结果55

5.2设计结果评价55

符号说明57

参考文献58

致谢59

附录一工艺流程图60

附录二精馏塔装配图、61

附录三全厂布置平面图62

附录四设备布置立面图63

1概述

香菇多糖，外文名称为Lentinan或Lentinanvial，它是从担子菌纲伞科香菇Lentinusendodes（Berk）Sing香菇子实体中提取、分离、纯化所获得的均一组分的多糖，采用凝胶过滤法和激光拉曼散射法测得其相对分子质量为2×104～8×104。

香菇多糖为白色粉末状固体，对光与热稳定。

有吸湿性，在水中最大溶解度为3mgmL，也能溶于0.5molL的氢氧化钠水溶液中，溶解度可达50～100mgmL，难溶于甲醇、乙醇和丙酮等有机溶剂。

香菇是一种食用和药用真菌，自古以来就被当作健脾益气、调和阴阳、补虚扶正、行气活血的上品。

其主要有效成份香菇多糖，经二十多年的研究和应用，证实其具有显著提高免疫力、抗癌、抗病毒、降血脂、防止动脉血管硬化、抗衰老等多种功能。

此外，香菇多糖还具有诱发干扰素和保肝等作用。

因此，近年来在国内外形成了一股开发香菇多糖的热潮。

1.1香菇多糖的发展现状

1.1.1香菇多糖作用及研究现状

真菌多糖作为药物研究始于50年代,在60年代以后成为免疫促进剂而引起人们兴趣。

香菇多糖就是研究得较透彻的多糖之一,香菇是侧耳科的担子菌,世界名贵食用兼药用菌之一,它含有多种有效药用组分,尤其是它含有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫功能和刺激干扰素形成等功能的香菇多糖（lentinan简称LNT）和能增强人体免疫力的水溶性木质素这2种药用生理活性物质,而引起人们广泛的重视[1]。

香菇多糖以β~1，3葡聚糖为主，含有少量的木糖和甘露糖，具有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫和刺激干扰素形成等功能，对肿瘤、癌症、肝炎、心脏病和神经衰弱等有一定的疗效。

近年来的研究表明香菇多糖具有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫和刺激干扰素形成等功能，对肿瘤、癌症、肝炎、心脏病和神经衰弱等有一定的疗效。

有关此方面的研究很多，如：

王一心等[2]在香菇多糖的药理研究中，查阅国内外30多篇相关文献资料加以概述，综述了香菇多糖药理作用方面的研究状况，结果表明：

香菇多糖具有免疫调节、抗肿瘤、杭病毒等多种药理作用。

蔡小玲等[3]用口蘑、冬虫夏草、香菇等11种食用菌的粗多糖进行抗肿瘤药物试验。

结果表明，11种粗多糖能使带有S-180腹水瘤的昆明小鼠生命延长率提高到6.60%~31.74%。

其中以口蘑多糖效果最佳，可达31.74%。

口蘑，冬虫夏草和香菇3种多糖对荷瘤小鼠生命的延长有显著功效。

张福明等[4]研究发现，香菇多糖对流感病毒具有一定的抑制作用，对病毒感染细胞的保护率可达95.6%;香菇多糖的抗病毒作用机制在于提高感染细胞免疫力，增强细胞膜的稳定性，抑制细胞病变，促进细胞修复功能。

金道山等[5]采用寿命短、繁殖能力强的家蝇作为衰老的实验动物模型观察了香菇多糖对其寿命以及脑内SOD活性和脂褐素含量的影响。

结果显示，20日龄时香菇多糖组蝇脑内SOD活性比对照组增加43.4%，脂褐素含量下降4.9%，实验组平均寿命比对照组延长19.4%，揭示了香菇多糖可能具有抗衰老作用。

总之，香菇多糖具有广泛的药理和保健作用，而且研究结果表明香菇多糖其疗效好，毒副作用小，有这广阔的应用前景。

这些研究对香菇多糖工业化设计奠定了良好的基础。

1.1.2香菇多糖发展现状     

香菇多糖提取的传统方法有：

水提醇沉法、稀碱浸提法、稀酸浸提法、和酶法等，近几年随着对香菇的研究不断深入，又出现一些比较新颖的提取方法，如超滤法、微波辅助浸提法及超声波法等[6]。

在诸多提取工艺中，水提醇沉法为最经典的提取香菇多糖的方法，它以工艺简单，易于推广等有点为人们所接受。

刘树兴等[7]用水提醇沉法提取香菇多糖，正交实验确定了最佳提取工艺为：

温度：

85℃，时间：

5h，加水量：

15倍水量，除蛋白的最优工艺条件：

样液：

氯仿-正丁醇（体积比）=3，氯仿：

正丁醇（体积比）=5。

王卫国等[8]基于原来的提取方法工艺复杂，收率低，成本高，普通肿瘤病人无法接受，通过对香菇多糖提取纯化条件进行正交实验设计优化研究，结果表明，香菇多糖提取最佳条件为：

pH7.0，96℃浸提4h，料水比为1：

20，醇析浓度为70%，蛋白质去除时样品与氯仿-正丁醇为1：

1，氯仿：

正丁醇为1：

0.25，萃取时间为30min效果最好。

屈永年等[9]用热水提取乙醇沉淀的方法研究了香菇菇多糖的提取和纯化，得出的结果令人满意。

酶法在中药的提取过程中，也具有较好的提取效果。

在香菇多糖提取中也又较好效果，谢红旗等[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，先用中性蛋白酶处理香菇粗粉，通过实验确定最佳的酶解工艺条件：

酶解温度50℃，酶解pH4.8，酶解时间60min，酶与香菇粗粉配比为1.5∶100。

与传统工艺相比，提取率提高了40%以上，多糖中杂质蛋白质的含量降低了50%。

马长清等[11]分别用纤维素酶水解法和单纯热水水解法对香菇柄和香菇盖中的多糖进行提取，表明纤维素酶水解法比热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%，香菇盖增加44%，提取香菇柄中多糖的最佳条件是：

水解温度45℃，水解时间6h，水解酶浓度0.20%，水解液pH值加酶时为3.0，不加酶为3.50。

随着香菇的不断广泛应用，又出现了一些新的提取方法，使人们对香菇的研究也迈出了一大步，诸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]研究了以香菇为原料，利用超滤膜分离装置进行香菇多糖的提取分离，并建立了香菇多糖提取液超滤过程修正凝胶极化模型，这种工艺香菇多糖的提取率可达6.10%，多糖粗品含量在90%以上。

研究表明，膜分离技术在香菇多糖的提取中具有很大的优越性。

黄桂萍等[13]用微波技术从香姑中提取香菇多糖。

并通过改变辐射功率、辐射时间及提取次数等条件对多糖提出取率的影响进行了研究，得出最佳的提取条件（料液比lg：

20ml，微波辐射功率50%，辐射时间3.5h，提出取次数2次）。

该方法与传统提取方法相比时间短、节省能源、产品提取率高等优点。

念保义等[14]研究了香菇多糖的超声提取、超滤分离及工艺路线的改进。

结果表明：

超声提取能提高香菇多枪的提取率、缩短提取时间、减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滤分离降低浓差极化的影响，提高处理量。

其主要指标是水浸提2h，料液比为l：

15（体积比），超声功率为80W，处理时间为13min，多糖的提取率达6.62%。

充分说明超声波不仅强化整个提取过程，而且强化超滤分离过程，减少负荷、降低生产成本。

综上所述，香菇多糖提取工艺中，涵盖了各种新的提取方法，其中水提醇沉法研究的比较成熟，也比较经典，在目前国内的小型规模化生产中已经得到应用。

有些新的提取方法都处于理论阶段，对于工业化生产中的应用还有待于科学研究者进一步研究，这也是研究多糖工艺生产亟待解决的一个问题，对于本工艺设计，则采用了比较经典的水提醇沉法提取多糖。

1.2香菇多糖的开发现状及发展趋势

1.2.1香菇多糖的开发现状

近几年，随着我国香菇多糖行业的发展，香菇多糖生产核心技术应用与研发成为业内企业关注的重点。

技术的优劣直接决定企业香菇多糖产品的市场竞争力。

目前所采用的提纯香菇多糖先进方法多为实验室研究方法，不利于工业化生产，而且在香菇多糖旧生产中工艺周比较期长，提取多糖含量低，实际生产中规模化程度并不高，这就制约着该产品的发展。

1.2.2香菇多糖发展趋势

由于香菇多糖是一种免疫促进剂，具有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫和刺激干扰素形成等功能，对肿瘤、癌症、肝炎、心脏病和神经衰弱等有一定的疗效。

这对于如今生活在节奏生活中人们带来了诸多好处，健康的生活是现在社会的一种必然方式，所以研究香菇多糖的产品、发展多糖生产工艺技术具有很广阔的发展前景，香菇多糖制剂与饮品将成为香菇多糖的主导产品，也将成为以后多糖产品的发展趋势。

主要表现在一下几点：

1．香菇属于担子菌纲伞菌科，是提取香菇多糖的原料，它香气沁脾，滋味鲜美、营养丰富、保健效果显著，享有植物顶峰和健康食品的美称。

我国香菇产量高，占全球总产量的80%左右。

据了解，目前全球香菇总产量为10万t左右，其中我国约占8万t、日本1.65t、韩国0.17万t、美国和加拿大等国占0.20万t。

香菇生产是一种可持续发展的产业，在我国制备香菇多糖具有得天独厚的优势。

2．采取醇析提取法、酶解提取法等方法制取香菇多糖，生产过程中不加入、也不产生有害物质，产品质量符合绿色食品（饮品）的要求，也符合1994年10月25日美国国会正式通过的《食用品补充法令》对食物补充品成分的要求，我国的香菇多糖已被美国FDA（食品及药物管理局）批准可作为保健食品进入美国市场。

3．酶解提取法是一种先进的生化方法，具有高效、安全、节能、得率高、污染少等特点，已被应用于多种植物有效成分的提取，是近年来发展较快的绿色新工艺，但是酶容易失活，对温度等因素要求苛刻，在应用于工业化生产中还有待于进一步研究。

4．生产中所用的水、乙醇等都能回收利用；提取香菇多糖后的残渣，将其磨成粉是非常好的食用纤维素。

因此，本生产工艺无“三废”排放，可实现清洁生产。

5．香菇多糖具有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫和刺激干扰素形成等功能，对肿瘤、癌症、肝炎、心脏病和神经衰弱等有一定的疗效，香菇多糖是膳药两用物质，是一种有益于人类的环境友好产品。

1.3目前国内外利用香菇多糖的现状

目前我国香菇出口竞争对手首推韩国，尽管韩国香菇产量低，但是质量好、商品量大，在国际市场上极富竞争力。

近年来，韩国以65％的高关税阻止我国香菇进入其市场，“入世”后韩国将不再采取排他条件，其税率必然大大降低乃至取消，有利于我国香菇的出口。

日本虽然产量大于韩国，可是受我国香菇冲击较大，日本已从生产大国、出口大国变为产量逐年递减的进口大国。

“入世”后，其目前20％的多种进口税也将调低，对我国更为有利。

然而，面对“入世”我国香菇产业也面临挑战。

所以我们要利用香菇深加工这方面优势去和国际竞争。

在国际上“崇尚天然”的热潮中，有“山珍”美誉的香菇极有发展前途。

香菇等食用菌营养丰富，味道鲜美，是低盐、低糖、低脂肪、高蛋白质的首选食品。

深加工的方法很多，如用食用菌生产系列调味品、系列保健食品和系列中药，以满足国内外市场的需求，进一步提高香菇出口的竞争力，巩固我国在世界上的香菇“盟主”地位。

所以，发展香菇多糖的生产技术，是提高我国香菇产业竞争力的一个有效手段。

1.4设计任务和内容

1.4.1设计题目

年产5吨香菇多糖的工艺设计

1.4.2设计原始数据

（1）厂址及气象资料

①厂区位置：

陕南地区某地

②地势：

厂区地势平整

③气温：

最高温度38℃

最低温度-2℃

平均温度18℃

（2）原料：

香菇

（3）产品：

香菇多糖

（4）产量：

5吨年

（5）工作制度：

三班制年工作日300天

（6）乙醇回收车间有关数据

①发酵液酒精浓度：

70％（v）

②精馏塔操作压强：

0.02MPa

③精馏塔进料温度：

30℃

④精馏塔塔顶温度：

78.5℃

⑤精馏塔塔釜温度：

99.6℃

⑥精馏塔进料浓度：

32％（V）

⑦精馏塔塔釜产品浓度：

<0.01%

1.5建厂可行性分析

1.5.1香菇多糖应用价值

1.5.1.1香菇简介

香菇（Lentinusedodes）又称冬菇、花菇、厚菇、椎茸、香信、香蕈、冬菰、香菰。

隶属于担子菌纲、伞菌目、口蘑科、香菇属。

香菇是我国传统的著名食用菌，在世界上最早人工驯化栽培。

香菇营养丰富，味道鲜美，具有很高的保健及药用价值，被视为“菇中之王”，是重要的食用菌和药用菌。

我国香菇出口贸易量近10年逐渐上升，年递增率约为2%，目前中国的香菇年产量为8万吨，在全球10万吨中占有80%以上，居世界第一位，出口3.6万吨，也居世界之首，其次是日本，韩国居第三位。

分布在我国浙江、福建、台湾、安徽、湖南、湖北、江西、四川、广东、广西、海南、贵州、云南、陕西、甘肃等地区。

（1）香菇的营养价值

香菇含有的10余种氨基酸，其中有异亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、缬氨酸等7种人体必需的氨基酸及维生素B1、B2、PP及矿物盐和粗纤维等。

（2）香菇的保健价值

香菇中含不饱和脂肪酸甚高。

除了含有还含有麦角甾醇（ergosterol）外，还有菌甾醇（fungisterol），尤其所含大量麦角甾醇可转变为维生素D，有增强人体抗疾病和预防感冒的功效；

经常食用香菇对预防人体缺乏维生素D而引起的血磷、血钙代谢障碍导致的佝偻病有益（特别是婴儿），可预防人体各种粘膜及皮肤炎症；

香菇中还有腺嘌呤（eriadenine）和胆碱，可预防肝硬化和血管硬化；

香菇中又含酪酸氧化酶，有降低血压的功效；

香菇中还分离出降血清胆固醇的成分（C6H11O4N5，C9H11O3N5）。

1.5.1.2香菇多糖的作用   

多糖是近年来研究最为活跃的高分子化合物，真菌多糖由于具有多种生物活性，其研究进展则尤为迅速。

目前，从各类生物材料中提取的具有生物活性的多糖已成为天然药物的一个新来源。

香菇多糖为白色粉末状固体，对光与热稳定。

有吸湿性，香菇多糖中的纯多糖含多个极性基团（主要是羟基和其他极性取代基），水溶性一般较好，特别是在热水中溶解度较大，一般在水中最大溶解度为3mgmL，也能溶于0.5molL的氢氧化钠水溶液中，溶解度可达50～100mgmL，难溶于甲醇、乙醇和丙酮等有机溶剂。

香菇多糖具有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫和刺激干扰素形成等功能，对肿瘤、癌症、肝炎、心脏病和神经衰弱等有一定的疗效。

1.5.1.3香菇多糖的需求现状    

由于香菇多糖国际国内两个市场一路看好，香菇产业系列开发潜力大，建立规范化的现代化加工生产企业具有重要的现实意义。

香菇多糖产品主要应用于保健品、临床医学等方面，随着人们对健康的重视，香菇多糖的各种营养品将受到人们的欢迎。

这主要因为香菇多糖在保健和营养品方面的诸多优势，所以研究香菇多糖的产品、发展多糖生产工艺技术将带来巨大的社会和经济效益，有很好的发展前景。

1.5.2原材料、动力供应、交通运输条件及技术的采用

在陕西南部和四川、甘肃省等地区，香菇有着大面积的种植，香菇资源是非常丰富的，只要有需求，香菇的种植将会不断的扩大，将会促进一方经济的发