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年产维生素C一万吨的企业策划书
目录
年产维生素C一万吨的企业策划书 1
第一章年产一万吨的维生素C项目概述 1
一项目名称、主办单位名称、法人代表 1
二编制依据和原则 1
三研究范围 1
四研究结论 1
五主要技术经济指标表 1
第二章维生素C的市场及市场预测 2
一建设的必要性 2
二市场与市场预测 3
第三章维生素C产品规模及产品方案 3
一产品规模 3
第四章生产工艺 4
一产品生产工艺 4
二工艺流程 7
三主要原燃料单耗 8
四主要设备选型 12
第五章维生素C主要原燃料消耗 14
一主要原燃料消耗 14
二主要原料来源 14
第六章项目厂址选择及建厂条件 14
一厂址选择 14
二建厂条件 15
第七章维生素C项目公用工程配套设施 15
一总图运输 15
二供配电及弱电 16
三给排水 16
四采暖及通风 16
第八章维生素C项目环境保护 17
一编制依据 17
二编制标准 17
三主要污染源及主要污染物 17
四设计中拟采用的环保措施 17
第九章劳动安全与工业卫生 18
一劳动保护与安全卫生 18
二消防 19
第十章组织结构和劳动定员 19
一组织结构 19
第十一章维生素C项目投资估算与资金筹措 20
一总投资估算 20
三资金筹措 20
第十二章维生素C项目财务评价 21
一基础数据与参数选取 21
二销售收入估算 21
三财务分析 21
四不确定性分析 22
参考文献 22
致谢 23
第一章年产一万吨的维生素C项目概述
一项目名称、主办单位名称、法人代表
项目名称：
年产一万吨的维生素C的工厂设计
主办单位名称：
法人代表：
二编制依据和原则
1.《制药工业水污染物排放标准》2010年7月实施；
2.《化工工艺设计手册》上海医药设计院编，[M]北京：
化学工业出版社2000；
3.国务院支持和引导非公有制经济发展的若干意见，2007年9月5日；
4.促进个体私营等非公有制经济发展的通知；2007年8月30日；
5.维生素C生产行业准入标准等政策的制定，中国化工信息网；
三研究范围
维生素 C的的生产工艺，制糖、发酵、转化、提取，生产中的废水、废渣以及菌体的处理，生产中所需要的设备尺寸，型号，个数连接，生产所需原料，建厂地址条件，生产总所需的人力，成本，收益等方面均有涉及。
四研究结论
采用两步发酵法为主线进行生产，碱式转化法对生产的中间产物2-KLG进行转化以制得维生素C；生产所需设备的类型、型号、尺寸、个数均已算出，投入、成本回收率也已得出；同时对于废弃物的处理厂区规划建设也做了描述。
五主要技术经济指标表
表1工艺技术指标
名称数目
生产方法两步发酵法
年生产规模（吨/年）10000
年生产天数（天/年）300
产量日生产量（吨/年）33.34
产品质量（纯度%）≥99
发酵所需D-山梨醇量（Kg/m3）200
倒罐率（%）5
一步发酵转化率（%）92
二步发酵转化率（%）98
转化提取率（%）90
制糖转化率（%）98
第二章维生素C的市场及市场预测
一建设的必要性
维生素C（VitaminC，AscorbicAcid）又叫L-抗坏血酸维生，分子式：
C6H8O6，分子量176.12u，是一种水溶性维生素。
食物中的维生素C被人体小肠上段吸收。
一旦吸收，就分布到体内所有的水溶性结构中，是一种人体营养必须的水溶性维生素。
其生理作用非常广泛，不但可以治疗多种疾病（如坏血病是由于维生素C的缺乏造成的），而且已作为预防和营养药物（可以预防动脉硬，化治疗贫血，提高人体免疫力），同时在维生素C在预防癌症。
作为氧化剂保护其他氧化剂如维生素A、维生素E等方面都有明显效果。
维生素C主要生理功能1、促进骨胶原的生物合成。
利于组织创伤口的更快愈合。
2、促进氨基酸中酪氨酸和色氨酸的代谢，延长肌体寿命。
3、改善铁、钙和叶酸的利用。
4、改善脂肪和类脂特别是胆固醇的代谢，预防心血管病。
5、促进牙齿和骨骼的生长，防止牙床出血。
6、增强肌体对外界环境的抗应激能力和免疫力。
维生素C广泛应用于多个行业,它可改革这些行业的生产工艺,增加产品结构,提高产品质量,并带来显著的经济效益和社会效益。
现在,在食品领域,维生素C发挥着重要作用。
其主要生理功能有：
促进骨胶原的生物合成。
利于组织创伤口的更快愈合；促进氨基酸中酪氨酸和色氨酸的代谢,延长肌体寿命；改善铁、钙和叶酸的利用；改善脂肪和类脂特别是胆固醇的代谢,预防心血管病；促进牙齿和骨骼的生长,防止牙床出血；增强肌体对外界环境的抗应激能力和免疫力。
我国维生素工业起源于50年代末,当时主要以生产医药用原料为目的。
进入70年代,若干种B族维生素已能自行生产,维生素C两步法生产工艺的研究成功在国际上引起震动。
80年代,我国已基本形成除生物素以外的各种维生素生产体系,但中间体依赖进口,产量和规模远不能满足市场需求。
90年代以来,我国各种维生素及中间体的生产技术相继有了突破性的进展,有效地促进了维生素的发展。
维生素价格的大副下降,虽使一些不具成本优势的企业惨遭淘汰,但浙江新和成等中间体自产率高、成本优势明显的生产企业得却以迅速崛起,不仅抢占了国内市场,还在竞争激烈的国际市场站稳脚跟。
目前我国已成为全世界屈指可数的能够生产迄今发现的所有维生素品种的极少数国家之一,同时也是全球最大的维生素出口国之一,相当一些产品的生产工艺及产品质量在国际上处于领先地位。
在国际维生素行业重新洗牌中,中国维生素制造商经受了考验,依靠灵活的经营策略、产品的成本优势和技术上的后发优势,在竞争中站稳了脚跟。
在2001年维生素H投产成功后,中国已是全球极少数能够生产全部维生素品种的国家之一。
中国不少维生素品种产量已位居世界前列。
二市场与市场预测
从全球范围看，1974年到2006年，包括维生素在内的保健产品市场已经达到3500多亿美元。
人口占世界五分之一的中国，保健品市场份额仅占全球市场的2％。
随着国民经济的发展，健康产业的后续发展空间将非常之大。
第三次全国营养状况调查表明：
中国人普遍存在“潜在饥饿”，即缺乏各种微量营养元素，市场需求很普遍。
美国的3亿人口，有1亿人每天在吃多维元素片，市场份额在100亿美元以上。
中国13亿人口，具有维生素消费能力的人口远远超过美国，这个市场空间是无法想象的，市场的上限到底在哪里?
谁也无法准确估计。
健康与每个人都息息相关，消费者对健康类产品重视的程度和期望值都很高。
健康产业的发展必定更科学、更专业、更大众。
维生素产品对工艺、质量、疗效都有非常严格的要求和标准。
首先维生素产品更科学。
维生素和矿物质的应用，已经积累了100多年的研究经验。
有17位科学家，因为研究维生素而获得诺贝尔奖。
其次维生素产品更专业，维生素类产品，
不是什么企业都能生产，它的配方和工艺，都有严格的规定。
最后维生素产品更大众。
维生素类产品一旦实现规模化生产，成本并不高，远低于保健品的价格，很容易引导大众的常规保健。
比如21金维他，每天不到8分钱，这样的价格策略，几乎可以攻入任何市场。
比起针对性特别强的单一产品，如补铁、补钙类，优势是很明显的。
维生素C是目前全球维生素生产厂竞争最激烈、产销量最大和应用范围最广泛的维生素产品，也是我国最主要的出口创汇原料药之一。
目前，全球维生素C消费量每年10万t以上，消费去向主要是医药、食品及饮料、动物饲料等三大领域，其中以食品饮料行业维生素C需求量最大，而动物饲料是近年发展起来的新领域，潜力很大。
综上所述，维生素C是适应中国健康产业发展大势的，在中国市场的潜力无疑是巨大的。
第三章维生素C产品规模及产品方案
一产品规模
根据中国化学制药工业协会和饲料工业协会统计,目前我国各类维生素总年产能力约20万t,2001年产量约18万t。
其中,氯化胆碱约10万t,占全球产量的40%；维生素C产量48700t,占全球产量的40%；维生素E产量12000t,占全球产量的30%；维生素A产量3000t,占全球产量的10%；其他维生素约2万t。
我国饲料级维生素生产及需求已占世界总量的很大数额,其中国内每年饲料级维生素市场需求量约12万t,占全球饲料级维生素市场需求量的比例接近1/5。
我国已成为世界维生素需求的重要市场。
国内已经出现了一群比较有实力的维生素生产企业。
东北制药总厂、华北制药集团、江苏江山制药、石家庄维生药业集团的维生素C的年生产能力都在万以上,占有全球维C产量40%的比例。
因此本公司初步设计的年生产量为10000吨，如有需要以后再进行扩大
产品的价格初步定为95000元/吨，年总收入为9.5亿元（初步计算，未除去原料费、燃料费、动力费、人工费、维修费、工厂管理费等费用））
第四章生产工艺
一产品生产工艺
上世纪70年代初,我国的尹光琳等发明了VC二步发酵法新工艺,并很快在国内推广使用。
二步发酵法在莱氏法一步发酵之后又用微生物将D—山梨糖直接发酵转化成2—酮基—L—古龙酸（又称2—酮基—L—古洛糖酸,本文简称2—KLG）,大大简化了莱氏法的生产工序。
此外,二步发酵法步使用有毒的化学试剂,产品成本较低,转化率高达79．56％,因此得到国内外Vc生产商的高度评价,先后在中国、欧洲、日本和美国等申请了专利,并于上世纪80年代向全球最大的维生素生产商——瑞士Roche公司进行了技术转让。
这是我国医药行业史上首次出口技术。
分离提纯2一KLG的工艺有加热沉淀法、化学凝聚法、超滤法。
加热沉淀法能耗多,离子交换树脂容易污染,加热会破坏少量2一KLG,因而生产成本较高。
化学沉淀法虽然使2一KLG的提取收率比加热沉淀法高出4．49％,但是发酵液经化学絮凝剂处理以后,离心所得的上清液中仍含有一定量的蛋白质等杂质,这些杂质可能影响2一KLG的质量。
此外,该方法所使用的化学絮凝剂也可能对环境造成污染。
超滤法是一种新兴的膜处理技术。
由于该方法在提高2一KLG收率、改善生产环境、减少离子交换树脂损耗、实现自动化连续化生产等方面具有明显优势,因此本设计采用超滤法分离提纯2一KLG。
由于至今未能找到使葡萄糖直接发酵产生VC的微生物菌种,因此发酵产生的重要中间产物2—KLG必须通过化学方法转化成VC。
根据所用化学试剂不同将化学转化方法分为酸转化法和碱转化法。
由于前者所用的浓盐酸对设备腐蚀较严重,且易造成环境污染,因此逐渐为后者所取代。
碱转化法的2一KLG转化率可达到92．6％,对设备的腐蚀较轻,所以适于VC的规模化生产。
本设计即采用两步发酵工艺。
维生素C的生产包括发酵和后提取两部分。
发酵工艺有连续法和间歇法,但真正工业化的是间歇法,实际过程是：
种子培养、种子扩大培养和发酵。
生产中一玉米淀粉为最初原料首先经过制糖，采用一次喷射双酶法进行。
一次喷射双酶法制糖工艺控制要点
调浆配料：
根据需要，将淀粉乳调节15~20°Bé（加自来水调节），用盐酸或石灰水/Na2CO3调pH6.0~6.2。
加入适量耐高温α-淀粉酶（20000标准活力/mL），每吨干淀粉0.5~0.6L。
糊化：
将调好的淀粉乳，用泵送入水热器，利用水热器加热至108~110℃（玉米淀粉在100~160℃高温蒸煮下，才能正真溶解），然后进入高温维持罐（维持罐压力0.08~0.10MPa），通过压力维持把料液送入闪蒸罐，达到汽液分离，迅速降温至98~99℃以下。
通过高温维持，温度混合均匀，淀粉颗粒充分润胀，初步水解淀粉，降低料液的黏度，达到理想的糊化效果。
同时通过减压打开淀粉分子的网状结构，温度降至酶的最佳温度反应区间，以利于酶的进一步作用。
液化：
料液经闪蒸后温度降至98~99℃，进入层流罐保温液化100~120min，液化结束后通过换热器降温至60~62℃，进入糖化罐。
糖化：
液化液加盐酸/H2SO4调pH4.2~4.4，糖化温度（60±1）℃，加入糖化酶进行糖化。
高效糖化酶的加量按1.0~1.5kg/t干基物计（以10万单位/mL为例），糖化时间36~40h，糖化结束用无水乙醇滴定检查无白色为终点。
用稀碱水调节蛋白质等电点至pH4.8~5.0，然后升温至82~85℃灭酶，维持15min后降温至65℃。
过滤：
灭酶后的糖化液通过动力输送到高位槽或直接上板框压滤机压滤，滤去蛋白质、糖渣，糖液透光率达到90%以上（用721分光光度计测），糖液打入贮糖罐（保温不低于60℃）供发酵用。
过滤压力先低后高，最高不超过0.25MPa。
第一步发酵：
生产中第一部所用菌种为生黑葡萄糖酸杆菌（Gluconobactermelanogenus）简称黑醋菌。
最常用的生产菌株为R-30。
其特征：
细胞椭圆至短杆状，革兰氏阳性菌无芽孢，大小为（0.5~0.8）μm×（1.0~2.2）μm。
端生草根鞭毛运动，菌落边缘整齐微显浅褐色。
生长最适温度为34℃±1℃，氧化D-山梨醇的发酵收率为98%。
其种子培养基成分为：
山梨醇20%，酵母膏0.7%，碳化钙0.15%,无机盐溶液0.4%。
其中无机盐溶液的组成为：
MgSO4·7H2O／100mL，（NH4）H2PO47．5g／100mL，KH2PO45g／100mI,K2SO41.25g／100ml.PH6.7,121℃,30min灭菌。
发酵液培养基成分为：
酵母膏0.035％，碳酸钙0.1％，玉米浆0.1％，复合维生素B0.001％，山梨醇浓度视需要而定。
在发酵过程中，控制发酵温度（34±1）℃，初始PH5.1～5.3。
该氧化反应的耗氧量较大，所以通气比要求1:
1VVM以上。
即使在通气量较大，且搅拌转速较高的条件下，发酵至4h后溶解氧浓度急剧下降，甚至接近于零。
直到10h左右才逐渐回升。
当溶解氧浓度回复至最高点，成水平直线时，表示该反应已达终点。
D-山梨醇转化为L-山梨糖的生物转化率达98%以上。
发酵液经低温60℃灭菌20min,冷却至30℃，作为第二步发酵的原料。
第二步发酵：
第二步发酵采用的菌种为由大、小两株细菌组成的混合菌种。
小菌为氧化葡萄糖酸杆菌（GluconobacterOxydans）,大菌可采用巨大芽孢杆菌（Bacillusmegateriam）,称2980菌，或蜡状芽孢杆菌（Bacilluscereus）,称152菌，或浸麻芽孢杆菌（Bacillusmacerans）,称169菌。
也可采用其他一些杆菌与小菌混合培养。
但工业上使用最多的是2980及152菌混合菌。
氧化葡萄糖酸杆菌的主要特征为：
细胞椭圆至短杆状，革兰氏染色阳性，无芽孢。
30℃培养2d后大小为（0.5~1.7）μm×（0.6~1.2）μm，单个或成对排列。
在葡萄糖培养基上生长极微弱，甘露醇培养基上生长良好。
种子培养基成分为：
酵母膏0.3%,牛肉膏0.3%，玉米浆0.3%，蛋白胨1.0%，尿素0.1%，山梨糖2.0%，另加某些无机盐。
PH6.7,121℃,30min灭菌。
发酵液培养成分为：
玉米浆0.5%，尿素0.1%，无机盐及山梨糖。
第二步发酵为混合菌种发酵。
由于大、小菌两者的最适培养条件是不同的，所以操作适宜条件是兼顾大、小菌两者的条件。
通常操作温度为30℃；初始pH控制在6.8左右。
该反应虽属氧化反应，但对氧的消耗并不很大。
气升式发酵罐非常适合该发酵过程。
溶氧浓度在20%即可。
山梨糖的初始浓度对产物的生成影响较大。
间歇发酵时初始山梨糖浓度超过80g/L，会对产物产生抑制。
所以要取得最高浓度2KGA，需采用高浓度山梨糖流加发酵的方式。
若采用建立在数学模型基础上的流加控制策略，课获得高浓度的2KGA，二步收率可达83%。
表2培养基配料
第一步发酵种子培养基
第一步发酵培养基
第二步发酵种子培养基
第二步种子培养基
物质
含量
物质
含量
物质
含量
物质
含量
山梨醇
20%
山梨醇
20%
酵母膏
0.3%
玉米浆
0.5%
酵母膏
0.7%
酵母膏
0.035％
牛肉膏
0.3%
尿素
0.1%
碳化钙
0.15%
碳酸钙
0.1％
玉米浆
0.3%
无机盐
无机盐溶液
无机盐溶液
复合维生素B
0.001％
蛋白胨
1.0%
山梨糖
玉米浆
0.1％
尿素
0.1%
山梨糖
2.0%
生产上应用的提取法主要有加热沉淀法、化学凝聚法和超滤提取3种。
加热沉淀法是传统工艺,分离手段较为落后。
此工艺通用氢型树脂,调pH值至蛋白质的等电点后加热除蛋白质。
采用此工艺容易造成有效成分在高温下降解损失,发酵液直接通过树脂柱,也会使树脂表面污染,降低树脂的交换容量、收率和使用寿命。
另外,发酵液两次通过树脂柱,带进大量水分,增大了浓缩耗能。
化学凝聚法采用化学凝聚剂沉淀各种杂质,避免了加热沉淀时有效成分的损失,但是凝聚后的发酵液在离心后所得的上清液中仍然存在一定量的蛋白质,若发酵液染菌则处理更不明显,上清液浑浊,严重降低产品质量和收率,且凝聚过程中加入的化学物质加大了环境污染,于是基于膜分离技术的超滤提取应运而生。
超滤提取具有无相变、节能、操作简便、不造成新的环境污染等优点,现已在生产中获得广泛应用。
有许多将超滤用于发酵液的提取、浓缩等的报道。
2—酮基-L-古龙酸钠盐发酵液预处理后通过超滤膜,使1-酮基-L-古龙酸钠盐溶液与菌丝、蛋白质及悬浮微粒等大分子杂质分离,大大简化了提取工艺。
再经超滤树脂脱盐脱色后浓缩结晶,2-酮基-L-古龙酸超滤工艺收率约为98％,在超滤前后发酵液中2-酮基-L-古龙酸的钠盐含量几乎不变。
此工艺用膜分离代替传统工艺中的加热除蛋白质,1-酮基-L-古龙酸收率提高近4％。
整个过程通过夹套冷却的方法保持在常温下操作,能耗低,成本降低。
在用膜除蛋白质过程中,无任何新化学物质加入,减少了树脂的污染和损耗,降低了酸碱用量,也减少了“三废”排放。
更值得指出的是,超滤法对已染菌的维生素C实验发酵液仍可保证最终成品质量,而其他工艺却难以实现。
超滤技术的重点在于选择合适的膜和膜装置、生产流程和膜清洗方法。
随着新型膜材料技术的进一步开发,如陶瓷膜、不锈钢膜等的应用,选择最适宜的膜设备、膜组件和膜分离件,可使产品的收率和质量进一步提高。
选择抗堵塞的超滤膜组件,可消除发酵液的预处理步骤,降低成本。
膜装置在大规模工业化生产中多采用连续式流程。
膜清洗程序和膜的寿命有很大关系,主要是洗涤剂加入量、pH值调节、加热温度和冲洗时间等。
此外,提取方法还有仍处于实验阶段的离子交换法和溶媒萃取法。
离子交换法采用弱碱性离子交换树脂从发酵液中直接提取2—酮基-L-古龙酸,用甲醇—硫酸溶液洗脱,将洗脱液直接用于甲酯转化,省去了浓缩结晶步骤。
本法洗脱收率可达96％左右,洗脱液浓度比原始液提高4倍。
溶媒萃取法是采用0．5mol／升己二酸二辛脂（DOA）—20％正庚醇—醋酸混合溶剂三级逆流萃取和一级反萃取从发酵液中提取2-酮基-L-古龙酸,萃取收率达90％以上,反萃取液与原始发酵液相比,2-酮基-L-古龙酸的浓度可增加5倍以上,且反萃取液中除HCl以外,杂质很少,可以将反萃取直接用于后续的酸转化,从而省去浓缩结晶步骤,节约大量能耗。
1,3转化由2-酮基-L-古龙酸转化为维生素C实验,有酸转化和碱转化两种方法。
酸转化传统的酸转化法是采用浓HCI将2-酮基-L-古龙酸直接转化成维生素C实验。
由于该方法严重腐蚀设备,污染环境,影响产品质量,目前已普遍改用碱转化法。
碱转化碱转化法是将2-酮基-L-古龙酸在甲醇中用浓硫酸催化酯化生成2-酮基-L-古龙酸甲酯,再用NaHC03将2-酮基-L-古龙酸甲酯转化为维生素C实验钠盐,最后用H2SO：
酸化成维生素C实验。
此法可避免酸转化的缺点,且操作简单,适用于维生素C实验的规模化生产。
目前也有试验改用甲醇———甲醇钠法转化,转化率为92．6％,对设备腐蚀小,操作简便,树脂可以循环套用,适合于大量生产。
但产品质量较差,且甲醇钠贵,转化成本高。
其中维生素C实验钠盐转化成维生素C实验,原用H2SO4酸化,现经改进采用氢型离子交换树脂酸化。
但离子交换法仍存在需要经常用酸再生树脂,设备庞大,操作复杂,耗酸量大,废液大量排放等缺点。
目前已有试验尝试用双极性膜电渗析法来取代传统酸化工艺。
它是利用在直流电场作用下,双极性膜中的水被离解成H+和OH-,H+和维生素C实验钠盐中的维生素C实验酸根结合成离解度小的维生素C实验,维生素C实验钠盐中的Na+在电场中通过阳离子交换膜从维生素C实验钠盐中分离出来,并和双极性膜侧出来的OH-结合生成NaOH。
双极性膜电渗析法可以在无外加物料的条件下,将维生素C实验钠盐转化成维生素C实验,过程简单能耗低,设备体积小,投资少,操作简单,转化率可高达99％,其副产品NaOH稀溶液可有效利用,无环境污染。
此法目前试验者较多,有望推广到各种有机酸制备的使用中。
提取工艺包括：
（1）发酵液处理：
经离心法、过滤法、酶处理法、次氯酸盐氧化法、过滤及超滤浓缩法预处理除去菌体细胞和各种不溶性杂质,使维生素C中不再含活性的菌体细胞、影响产品质量的不溶性杂质和色素等,并对发酵液进行浓缩；
（2）沉淀反应：
用钙盐、铝盐、季铵盐或酸沉淀法制取工业级精制品；用有机溶剂沉淀法制取食品级精制品；
（3）过滤沉淀物并进行洗涤；
（4）干燥、粉碎、筛分、成品包装。
二工艺流程
生产只要分四个步骤：
制糖，发酵，提取和转化
第一步制糖:
酶、调pHNa2CO3
↓↓
淀粉乳→调浆→喷射液化→高温维持→闪蒸→层流液化→降温→糖化→升温灭酶→过滤→液
↓
调pH（盐酸或石灰水/Na2CO3）、酶糖渣→饲料
图
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