A+版固态生物农药常压低温干燥技术研究与开发可行性研究报告.docx

A+版固态生物农药常压低温干燥技术研究与开发可行性研究报告.docx

《A+版固态生物农药常压低温干燥技术研究与开发可行性研究报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《A+版固态生物农药常压低温干燥技术研究与开发可行性研究报告.docx（11页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

A+版固态生物农药常压低温干燥技术研究与开发可行性研究报告

【A+版】固态生物农药常压低温干燥技术研究与开发

可行性研究报告

一、总论

（一）项目的主要内容及技术原理简述

固态生物农药如真菌杀虫剂（白僵菌、绿僵菌、轮枝孢等）采用固态发酵生物反应器生产，发酵后的产品必须经过干燥、粉碎再使用，在干燥过程中必须保证温度低于35℃，以避免真菌死亡。

JQ天人生态有限公司是国内唯一定点生产生物源农药的企业，固态发酵反应器的设计生产能力达到年产1000吨以上。

天人公司由于没有解决干燥技术问题，整个生产线无法正常生产。

目前的各种高温干燥设备均不适应该产品的生产要求，能够满足该企业生产要求的现有干燥技术就是真空冷冻干燥，但是，要购买一套年产量达到1000吨的真空冷冻干燥设备需要耗资7560万元，同时还要大幅度增大电能消耗，干燥成本每公斤增加到35元人民币，如此昂贵的设备投资和生产成本企业无法承受。

本项目采用高效热泵流化床干燥技术在常压下进行干燥。

研究内容：

在现有装置基础上，研制一套真菌杀虫剂干燥工艺和设备，为工业化生产提供设备放大基础数据。

干燥技术原理：

从干燥室出来的湿空气经过热泵系统，在热泵蒸发器表面水汽凝结为液态水排除，水蒸气凝结为水的过程中所释放出来的大量潜热通过热泵系统的冷凝器将干空气加热到一定温度后在进入干燥室，整个干燥系统为密闭体系，干燥介质（空气）在干燥系统内不断循环，这样可确保真菌农药不被外界微生物污染，通过自动温控和湿度控制系统，将温度控制在35℃以下，以保证真菌微生物不被高温致死。

为了增大干燥室中的传热与传质效果，提高干燥速率，物料在干燥室内形成流化床，使干燥时间从一般的１０小时缩短到２～３小时。

（二）项目的目的和意义

农作物病虫的发生和危害，严重制约着高优农业及可持续农业的发展。

化学农药目前仍然是病虫防治的主要手段，但大量使用引起了一系列环境和社会问题，害虫的抗药性不断增强，如棉铃虫对菊酯类农药的抗性在美国增加了127倍，泰国100倍，我国河南省130倍，山东省则高达234倍，害虫有了抗药性，为了提高防治效果，往往不断增大用药浓度和频度，结果使得害虫抗药性越来越强，一种新农药几年时间防治效果就越来越差，到90年代，对新农药，害虫只要2-3年就可产生抗性。

面对如此严峻的问题，许多国家严格限制农药的使用，我国制订了“农药管理条例”以及无公害食品、绿色食品生产过程中农药使用规定，将生物农药的研制和开发列为国家重点科技攻关和高新技术发展计划。

本项目的成功将使得生物农药—真菌杀虫剂的工业化生产得到实践，这对农业可持续化生产、解决目前严峻的农药对环境的污染、食品中农药残留问题、促进人与自然的和谐具有积极的意义。

同时本项目所研究的干燥技术在各种生物制剂生产、农副产品加工、电子电子器件生产等行业具有广泛的应用前景。

（三）相关技术领域国内外发展现状、趋势

干燥是许多行业中最常用的手段之一，也是对产品质量影响最大，设备投资最大，能耗最高的加工工序。

随着人类生活水平的提高，对加工过程的要求也越来越高，这就是加工过程对有效成分的损害最小化，能耗的最低化，对环境友好。

我国干燥设备大部分引用其他行业的干燥设备和方法，干燥方式单一，能耗大，产品质量低。

国产的真空冷冻干燥设备运行成本和设备费用高，进口的冻干设备费用更加昂贵。

大部分企业由于资金和利润效益原因，也不可能采用冷冻干燥方法进行产品干燥，替代的办法就是采用热风干燥设备控制在尽可能低的温度段进行干燥，由此带来的负面效果是，干燥速率低，干燥时间大幅度延长，微生物容易繁殖导致产品微生物指标达不到要求，严重影响质量，同时还受到季节和气候影响，在湿度高的时候，产品不可能干燥。

国内的现状是，对一些热敏性的生物制品干燥缺乏系统的研究，市场上没有合适的干燥技术和设备。

因此，研制开发一种干燥产品质量高，能耗低，设备投资小，运行费用低的高效低温干燥设备，具有广阔的应用前景。

热泵干燥技术是近期发展起来的一种节能效果明显而又切实可行的新方法。

在国外，热泵干燥技术已广泛应用于木材、谷物、种子、蔬菜、水产品等物料干燥加工。

我国热泵干燥技术的研究和应用是在80年代开始起步，近年来，虽然热泵干燥技术的研究也有一定进展，但在应用方面还没有取得实质性进展，如上所述，只有一些实验室或小型热泵干燥装置，大部分属于箱式结构，干燥室内的传热和传质速率低、干燥不均匀，调控手段缺乏，干燥时间长。

微生物易繁殖，产品微生物指标容易超标，达不到卫生标准，因此这些装置很难大面积工业化推广使用。

本项目采用常压低温干燥技术与设备将热泵干燥与热风干燥相结合，使得上述两种干燥方式优势互补，克服了热风干燥产品质量差、热泵干燥时间长从而易导致产品微生物超标、真空冷冻干燥运行成本高和设备投资大的缺点，实现了在常压低温条件下对热敏性生物农药的干燥，设备和运行费用大幅度下降。

（四）项目申请单位、主要合作单位及项目主要负责人的基本情况

项目申报单位JQ省英诺食品科技开发有限公司由JQ省科学院食品工程创新中心与食品中心的科研人员于20QQ年QQ月共同投资组建，公司注册资金50万元，公司在南昌市高新产业开发区注册，同时进入了高新区的留学归国人员创业园。

公司依托JQ省科学院食品工程创新中心的技术优势，正在将该中心最新研究成果“新型天然食品添加剂”以及“热泵联合干燥设备和工艺”进行转化。

公司现有研究人员分别从事食品工程、食品化学、食品机械、热能动力，机电工程等技术研究，专业结构合理，同时拥有比较齐全的农副产品加工设备和分析检测仪器，具有很强的科研开发和成果转化能力。

本项目合作单位JQ省科学院食品工程创新中心是将科学院从事食品加工、食品化学、微生物、机械工程、机电工程的有关专业技术人员组建起来的。

中心组建四年来，承担了国家级项目2项，省部级重点研究课题4项，完成与企业联合研究项目四项，研究开发新产品2个。

项目负责人LHD博士长期从事食品工程研究，1989年获无锡轻工业大学粮油工程硕士学位，19QQ年获德国Hohenheim大学食品工程专业博士学位，主持了两项国际研究课题，3项省部级研究课题和多项与企业联合的研究开发项目，19QQ年评聘为中德联合研究院食品工程教授，现为JQ省科学院副院长，南昌大学兼职教授，中国食品科学技术学会理事，JQ省英诺食品科技开发有限公司负责人，在食品工程领域积累了丰富的研究和开发经验。

（五）有关本项目的现有工作基础和支撑条件

课题组对项目进行了大量的文献查阅工作，掌握了大量的文献和数据。

20QQ年，承担的脱水蔬菜低温干燥工艺与设备研究与开发项目通过了鉴定，课题组为该项目设计了一套低温干燥设备，可以为本项研究提供良好的技术基础。

项目负责人一直从事食品专业的科研教学工作，完成本项目技术上有很好的支撑条件。

二、项目实施方案

（一）项目达到的目标及考核的主要技术经济指标（含知识产权、技术标准）

目标：

研究一套成熟的固态农药常压低温干燥工艺和设备

主要技术指标：

1、技术指标：

热泵除湿单元性能：

COP≥2.3，SMEQ≥3.3kg/KWh。

热泵干燥温度≤35℃。

干燥时间2-3小时。

每公斤产品能耗≤3元。

微生物保存率≥95%。

2、经济指标：

项目实施后，可以解决固态生物农药的干燥问题，在保证产品质量的前提下，每公斤产品的能源消耗少于3元，大大节约了企业的生产成本，有利于生物农药的推广应用。

（二）项目的主要研究（开发）内容

1、设备的加工和改造。

根据生产要求，在原有设备的基础上，通过计算设计，选购热泵系统所需要的压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀，组装成一套高效能的热泵除湿装置；加工干燥室、安装各种检测仪器和设备，组成一套封闭的干燥系统；协调干燥系统与热泵除湿系统；安装电器和控制设备；调试和检测设备。

为了使设备达到理想的除湿效果和合理的能源消耗，通过模拟干燥实验，确定干燥效果，计算能耗，在此基础上，对以前的设计进行了反复的修改，重新加工、安装，反复调整，最后达到要求。

2、热泵系统优化和完善。

本套干燥设备采用热泵干燥技术将干燥介质（空气）中的水分去除，除湿后的干燥空气进入干燥室将物料中的水分带走，实现物料的干燥。

干燥介质采用封闭式循环，从干燥室带出的水蒸气在热泵系统中的蒸发器表面冷凝，释放出的潜热被转移到冷凝器用于加热干燥介质（空气），使热量得到回收利用，达到节约能源和保护环境的目的。

因此，热泵系统的优化和完善是关键。

在不同天气，不同温度、湿度条件下，对热泵系统进行测试，找到不同条件下的最佳平衡点，为生产提供可靠保证。

3、生物农药干燥工艺流程和工艺参数的确定。

根据实验，确定生物农药的连续化生产工艺流程。

确定工艺参数，尤其是干燥室技术参数，如干燥方式切换点的确定的确立、风速、温度和干燥室进口空气的湿度等。

热泵系统技术参数，如蒸发器表面温度、空气经蒸发器前后温差、冷凝器表面温度、空气经冷凝器前后温差、空气除湿后相对湿度、COP（性能系数）、SMEQ（单位耗能除湿量）等工艺技术操作参数。

4、产品质量跟踪检测。

主要是微生物的保存率。

（三）试验（开发）规模及地点

最终试验开发规模为：

每小时处理样品40公斤。

地点：

工艺试验在JQ省英诺食品科技开发有限公司进行，分析测试在JQ省食品工程创新中心进行。

（四）主要技术关键及创新点

关键技术：

将热泵除湿和热风干燥技术相结合，研制了一套常压低温联合干燥设备和工艺，适宜对各种蔬菜、水果、生物制品等热敏性物料进行快速高效干燥，具有干燥时间短（3-5小时）、产品质量高（接近真空冷冻干燥产品）、运行成本低（能耗为热风干燥的45%，冷冻干燥的8.9%）、对环境友好（封闭式运行，无热量和尾气排放）等特点。

创新点：

技术创新：

本项目技术的关键创新点是：

根据物料热敏性和干燥过程中结构变化特性，采用不同的干燥工艺。

本项目技术在国内属于首创，可推广应用到农产品、生物农药等热敏性物料以及难干燥物料的干燥加工。

设备创新：

通过对干燥室的优化设计，可进行流化床、穿流或平流干燥，干燥室中流速和温度分布均匀，传热和传质系数高，可进行连续式或间歇式干燥，整个干燥系统的温度、湿度和风速可进行调控。

节能效果显著：

对比实验表明，采用本项目干燥技术，热泵可回收利用干燥室出口热量，能耗消耗明显降低，能耗只是热风干燥的45%，冷冻干燥的8.9%。

（五）实施方案（含技术路线、工艺流程及技术关键的解决方案）

技术路线和工艺流程如下图所示：

关键技术的解决方案：

关键是干燥室温湿度、风速的调控，确保微生物的存活以及不被风带走，通过以前的实验，在调控上我们有多种手段可以使用，如调频、加湿、电热加温等，应该能够确保项目的成功。

（六）技术风险分析

课题组对关键设备的设计加工已经有比较丰富的经验，对相关生产工艺有比较充分的认识。

课题组具有较强科研开发能力，配备较好的研究实验场所仪器设备，合作单位可以提供中试试验的场地，并且产品的市场前景很好，因此本项目存在风险很小。

根据真菌杀虫剂产品特性，采用除湿脱水是唯一可行的工业性生产方法。

目前除湿脱水干燥技术需要解决的问题包括：

干燥时间长、容易发生微生物污染、能耗较高、难以连续化生产。

本项目采用流化床干燥技术与热泵技术相结合，将以前的干燥时间从10小时缩短到2-3小时；将湿空气中的潜热回收85-90%，能量利用率达到4.6公斤水/千瓦小时，比一般的高温干燥提高3倍；由于整个系统采用密封式运行，避免了外界微生物对产品的污染；同时本项目可以实现连续化生产；采用本项目技术在35℃温度、2-3小时内将真菌杀虫剂的水分含量从60%降低到8%，实验结果显示，本项目研制的干燥新技术切实可行，风险较小。

（七）分年度的工作内容、目标

20QQ.1—20QQ.6实验设备的设计改造安装和准备。

20QQ.7—20QQ.12热泵系统优化、工艺探讨。

20QQ.1—20QQ.8工艺实验、参数确定，产品质量跟踪。

。

20QQ.9—20QQ.12资料整理，鉴定。

（八）申请单位、合作申请单位及主要人员的分工

JQ省英诺食品科技开发有限公司负责项目的总体设计和所有实验工作，JQ省科学院食品工程创新中心负责分析测试工作。

主要人员的分工情况如下：

DWQ：

项目负责人，负责项目的总体设计和技术指导。

EWQ：

设备的设计和选型。

GQE：

设备的设计和安装。

TEQ：

项目中的实验和分析检测和中试工作。

FWE：

参与项目的实验和分析检测和中试工作。

WE：

参与工艺路线的设计。

QEW：

参与项目的实验和分析检测和中试工作。

（九）组织及管理的运行机制

本项目按照项目负责制进行管理，JQ省英诺食品科技开发有限公司负责全部研究的设计和实验工作，享有全部知识产权，JQ天人生态有限公司提供实验样品，具有成果使用优先权。

（十）相关依托工程（含技术）的落实情况

自行研究开发技术。

JQ省英诺食品科技开发有限公司现有研究开发基地一个，已投入三十余万元对现有实验场地进行了改造，并具备大部分所需设备和仪器。

课题组在相关领域具备了丰富的技术经验。

（十一）有关本项目的国内外知识产权状况分析

经JQ省科学技术情报研究所立项查新，查新结果表明，国内外固态生物农药的干燥还是一项难题，采用本方法，即热泵常压低温干燥方法的尚未见报道。

三、市场分析

（一）市场预测（含同类项目的国内外市场情况）

作为一种新型干燥技术，本项目所研制的常压低温干燥技术和设备具有广泛的应用，如生物农药干燥，农产品加工（脱水蔬菜），种子干燥，食品加工过程中一些难干燥产品的干燥（如酸枣糕、软糖等）。

目前我国采用固体发酵技术生产的生物农药具有广阔的市场，但生产过程中干燥必须的低温下（小于30℃）进行，现有的干燥设备均不能满足其工业化生产要求，目前只有在冬季采用自然干燥，干燥时间长达7-8天，生产受季节和气候影响，采用本项目技术可在1-3小时内将水分含量降低到8%，微生物活性保持率>98%，本项目成功后，对固体生物农药的工业化生产具有极大的推动作用。

采用本项技术对种子进行干燥可明显提高种子的发芽率。

其市场前景十分宽广。

在脱水蔬菜中使用该技术，产品质量接近冷冻干燥刹那品，可以大大提高产品档次，提高产品的销售价格，提高企业效益。

国内有许多的企业生产如南酸枣糕之类的软糖产品，该类产品在加工过程中成型后需要干燥，由于粘稠度大，产品内部水分扩散速度慢，表面有易结壳，干燥难度相当大。

目前大部分企业采用采用热风干燥，温度控制在30-50℃，由于湿度无法调控，干燥时间长达数天，能耗大，干燥后产品质量差（如外观、口感等），微生物指标严重超标。

本项技术可在5-6小时将这类产品的水分含量干燥到15%以下，干燥后的产品表面光滑，口感明显改善，将此技术推广到这类企业可产生显著的经济效益。

（二）本项目的市场竞争优势、风险及市场策略

本项目所研制的干燥技术和设备具有如下优势：

Ø产品质量高。

克服了用其他方法干燥产品质量差的缺点；

Ø可在常压下进行低温干燥。

真空干燥或真空冷冻干燥必须在高真空条件下进行，所以设备造价高，运行成本高。

Ø干燥时间短。

干燥时间为3-5小时。

本项目技术干燥时间大幅度缩短，从而可有效防止微生物的繁殖。

Ø热效率高，由于采用热泵技术，可以回收从干燥室出来水蒸气的潜热，能耗只是热风干燥的45%、冷冻干燥的8.9%；

Ø应用面广泛。

适用于对生物制品、农产品和食品加工中许多难干燥的产品干燥。

Ø适宜推广应用。

因设备造价小，运行费用小，利于技术推广。

Ø对环境友好。

干燥过程为封闭式运行，无热量和尾气以及粉尘排放。

⏹干燥不受季节和气候影响。

目前国内需要低温干燥的物料的干燥经常采用热风干燥设备的低温段干燥，但只能在气候干燥的季节进行，并且干燥时间长达数天。

（三）经济社会效益分析

经济效益：

项目实施后，可以解决固态生物农药的干燥问题，在保证产品质量的前提下，每公斤产品的能源消耗少于3元，大大节约了企业的生产成本，有利于生物农药的推广应用。

社会效益：

本项目的成功将使得生物农药—真菌杀虫剂的工业化生产得到实践，这对农业可持续化生产、解决目前严峻的农药对环境的污染、食品中农药残留问题、促进人与自然的和谐具有积极的意义。

同时本项目所研究的干燥技术在各种生物制剂生产、农副产品加工、电子电子器件生产等行业具有广泛的应用前景。

（四）推广应用及产业化分析

产业化生产将在本项目的合作单位JQ天人生态有限公司实施。

该厂有一套完善的生产设备和精干的营销队伍。

四、经费预算及筹措方案

（一）经费预算（总投资）

总投资为33万元，JQ省英诺食品科技开发有限公司已投入了部分资金用于实验场地的改造和装修，实验设备的购置。

（二）新增投资

新增投资为33万元，其中：

1、固定资产25万元，用于中试设备的购置。

2、流动资金4万元，用于中试试验开支。

3、技术开发4万元。

（三）筹措方案及相关证明

申请经费15万元，自筹18万元。

（四）申请经费的主要用途

申请经费15万元主要用于：

设备购置10万元；

试验购买原材料和支付水电汽费用3万元；技术开发费用2万元，主要用于产品检测和人工工资。

（五）分年度用款计划（含申请经费）

Ø20QQ年：

用款30万元，其中设备的购置和安装25万元，实验费用3万，技术开发2万元。

Ø20QQ年：

用款3万元，其中试验2万元。

材料总结和鉴定等其他费用1万元。

五、技术经济可行性的综合评价

通过以上报告，可见本项目采用先进的常压低温干燥技术，对热敏性的生物农药产品进行干燥，生产的产品质量好，生产成本低，经济效益好，实施方案可行，社会效益显著，经费预算合理。

六、附件

申请立项前的工作进展和工作基础的有关材料（查新报告、企业营业执照、税务登记证、会计报表等）。