【玫瑰花中有效生物活性物質(zhì)提取工藝設(shè)計(jì)16000字（論文）】

玫瑰花中有效生物活性物質(zhì)提取工藝設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u31776摘要 439631.緒論 8132541.1玫瑰花的研究和開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀 888441.1.1玫瑰花的食用價(jià)值 860061.1.2玫瑰花的藥用價(jià)值及保健功能 8144581.1.3玫瑰花營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 9194161.2苦水玫瑰 934371.2.1種植優(yōu)勢(shì) 9309301.2.2加工現(xiàn)狀 9319141.3玫瑰色素 10234841.3.1天然色素簡(jiǎn)介 1022171.3.2色素的提取工藝的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 10178321.4玫瑰黃酮 1273651.4.1黃酮類化合物簡(jiǎn)介 1284011.4.2黃酮類化合物的提取工藝的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 1275371.5玫瑰廢渣的處理方法 14241841.6玫瑰廢渣的研究進(jìn)展 14171791.7設(shè)計(jì)意義及目的 15309101.7.1設(shè)計(jì)意義 15238421.7.2設(shè)計(jì)目的 15205402.工藝設(shè)計(jì) 15178072.1設(shè)計(jì)思路及工藝流程 15111082.1.1黃酮的提取思路 16213532.1.2色素的提取工藝 1635762.1.3廢渣的處理工藝 16186582.2黃酮的提取 1843702.3色素的提取 18255152.4廢物處理 19267712.4.1廢渣處理 19105482.4.2廢液處理 19268723.工藝計(jì)算 1955403.1物料衡算 20145653.1.1黃酮提取階段 20193993.1.2色素提取階段 21296633.2熱量衡算 2254544.設(shè)備選型 22286894.1烘干機(jī) 22158794.2離心過(guò)濾機(jī) 22100074.3大孔數(shù)值純化柱 23271404.4儲(chǔ)罐 235334.5設(shè)備數(shù)量及型號(hào) 2317863主要設(shè)備數(shù)量見(jiàn)下表 2329925.效益評(píng)估 24104715.1原材料，輔料費(fèi)用 24242235.2設(shè)備費(fèi)用 24181265.3水電費(fèi) 2576615.3.1年均水費(fèi) 2598575.3.2年均電費(fèi) 25276835.4其他費(fèi)用 258594(1)員工費(fèi)用 2516629(2)折舊費(fèi) 2527560(3)包裝費(fèi) 2514634(4)蒸氣費(fèi)用 25284835.5廠房建設(shè)費(fèi) 2568605.6投資收益 2629093結(jié)論 27

1.緒論1.1玫瑰花的研究和開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀1.1.1玫瑰花的食用價(jià)值玫瑰氣味聞起來(lái)清香、溫和不刺鼻，被稱為鮮花中的女王，是一種非常漂亮的珍貴品種花，它既有讓人聞起來(lái)舒心的芳香、同樣也是一種名貴的中藥材，從古到今就深受人們的喜歡。宋朝宋白在《宮詞·繡鞍新轡飾玫瑰》就說(shuō)到“繡鞍新轡飾玫瑰，隨駕堤邊試馬回”，古時(shí)候的人已經(jīng)開(kāi)始將玫瑰用作頭上的裝飾物；史書中之前記載過(guò)：周朝女皇帝武則天在清晨的時(shí)候食用玫瑰花上的露水，到了夜晚的時(shí)候，將其玫瑰花瓣敷至臉上，長(zhǎng)期使用玫瑰花瓣，到了武則天晚年的時(shí)候，看起來(lái)氣色仍然很好，每天體力充沛。更有一個(gè)美麗的傳說(shuō)描述道：楊貴妃沐浴的時(shí)候，就用玫瑰花瓣鋪滿了整個(gè)華清池，從而就有了一個(gè)有了美麗的傳說(shuō)“香妃久食鮮花而芳香自溢”REF_Ref10664\r\h[1]。在“餐芳譜”這本書中，更加詳細(xì)描述了玫瑰鮮花的可以做成各種食物的方法和制成有別的用途的步驟。古有玫瑰露水，今有云南的鮮花餅。玫瑰可以制成食物之所以可以從古代延續(xù)到今天，是因?yàn)槠浞枷愕幕ǘ涫敲倒宓木?，在整株玫瑰花枝中，玫瑰所吸收的養(yǎng)分比其他部位根莖葉都要多得多，可提取的成分更有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，如氨基酸、維生素、生長(zhǎng)激素，抗氧化成分黃酮、多糖等生物大分子，當(dāng)玫瑰花被做成佳肴的時(shí)候，這些對(duì)人體有益的物質(zhì)可以被人體迅速吸收，加快體內(nèi)的新陳代謝，可以快速補(bǔ)充體內(nèi)缺乏的能源物質(zhì)，平衡體內(nèi)的正常的代謝，對(duì)人體的利大于弊。因?yàn)槊倒鍝碛羞@么多的自身優(yōu)勢(shì)，所以玫瑰花有一個(gè)響亮的稱號(hào)“鮮花世界的女王”，也被美贊為世界上最讓人有食欲的植物和營(yíng)養(yǎng)豐富的寶庫(kù)?，F(xiàn)如今，可以做成美味佳肴的苦水玫瑰花已被越來(lái)越多的人食用REF_Ref31523\r\h[2]。1.1.2玫瑰花的藥用價(jià)值及保健功能在中藥領(lǐng)域，玫瑰花又可以稱作為徘徊花，屬于薔薇科。作為中藥來(lái)說(shuō)，玫瑰入口微苦，有回甘，味道溫和的特點(diǎn)，進(jìn)人體后對(duì)肝臟脾胃效果最佳。在古代，早就記載了玫瑰有藥用價(jià)值。更有說(shuō)服力的是，大家耳熟能詳?shù)摹渡褶r(nóng)百草經(jīng)》中也曾描述到：“玫瑰花，立夏錢采食苞未放者，陰干用，忌見(jiàn)火?！痹谶@個(gè)片段中所記載的玫瑰不僅從藥用價(jià)值，性質(zhì)方面都與如今我們所熟知的玫瑰基本一致。乾隆盛世藥學(xué)家趙學(xué)敏著作中《本草綱目拾遺》中描述到“玫瑰花朵的顏色分為紫色和白色兩種，紫者入血分，白者入氣分，其花紫色入藥用，花瓣見(jiàn)火”REF_Ref12636\r\h[3]。在我國(guó)關(guān)于中藥的古書中也詳細(xì)的描述了玫瑰花的對(duì)人體的好處：“活血化瘀、調(diào)節(jié)氣性、治療中風(fēng)、緩解女性疼痛、健脾、養(yǎng)胃等”?，F(xiàn)代作家張山雷著作的《本草正義》一書中描述到：“玫瑰花的香氣迷人，久聞不膩，溫和不刺鼻，還可以健脾健胃、活血活氣，同時(shí)也擁有美容養(yǎng)顏，強(qiáng)身健體，永葆青春的功效”。中藥材書《食物本草》曾寫道，其對(duì)肺脾最有利、其次肝膽，食用時(shí)讓人食欲大增，聞起來(lái)香，食起來(lái)味美REF_Ref14178\r\h[4]?！备鶕?jù)古今中外的記載，結(jié)合各個(gè)年時(shí)代的中國(guó)醫(yī)書，玫瑰花的功效最明顯的就是順新順氣、心情愉悅、活血化瘀。主要功效在于養(yǎng)胃，能凈化消化道，改善反胃、嘔吐和便秘的功效，玫瑰精油按摩腹部，可以緩解女性痛經(jīng)。1.1.3玫瑰花營(yíng)養(yǎng)價(jià)值玫瑰花中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其中含有人體所必須的蛋白質(zhì)、維生素C、膳食纖維、氨基酸、不飽和脂肪酸等。其中維生素的含量最多，維生素按其溶解度可分為水溶性和脂溶性維生素，其中維生素C又稱L-抗壞血酸，是一種水溶性維生素。在體內(nèi)參與人體的氧化代謝等代謝機(jī)理，缺少維生素C導(dǎo)致人體患?jí)难?。在人體健康的情況下，大部分的抗壞血酸在人體內(nèi)經(jīng)生物化學(xué)循環(huán)可以分解為草酸，還可以與硫酸反應(yīng)生成抗壞血酸-2-硫酸，該物質(zhì)可以隨體液排出，而另一部分可直接由尿液排出體外。玫瑰花中還有較多含量的膳食纖維。膳食纖維也是人體新陳代謝不可缺少的物質(zhì)，膳食纖維可以調(diào)節(jié)消化系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，膳食纖維對(duì)人體也有很多好處，當(dāng)人體補(bǔ)充一定量的膳食纖維可以有效的預(yù)防“現(xiàn)代人疾病”：心血管疾病，癌癥腫瘤，糖尿病等疾病。原理是膳食纖維細(xì)長(zhǎng)的纖維像鋼絲球一樣，可以清楚胃的內(nèi)壁，從而改善胃部，增強(qiáng)和腸道的消化能力，進(jìn)而增強(qiáng)消化功能，除此之外，膳食纖維因其特殊的結(jié)構(gòu)，使其在消化過(guò)程中，像“掃把”一樣可以將人體內(nèi)堆積的致癌物質(zhì)和有毒物質(zhì)清掃出去，保護(hù)人體脆弱的消化道的同時(shí)還可以有效地預(yù)防結(jié)腸癌。膳食纖維可以使緩和人體的消化速度和加快膽固醇排除體外的速度，通過(guò)人體生理的調(diào)節(jié)，使酸堿平衡和膽固醇維持在正常水平，膽固醇較高的患者，可以通過(guò)食用少量的玫瑰花來(lái)緩解此癥狀。綜上所述，玫瑰花可以用作低能量飲食的食品添加劑。1.2苦水玫瑰苦水玫瑰是我國(guó)傳統(tǒng)玫瑰和鈍齒薔薇的自然雜交種，是我國(guó)特有的玫瑰品種，尤其在我國(guó)甘肅省蘭州市永登縣廣泛種植，據(jù)我了解，該品種迄今已有220多年的種植栽培歷史，根據(jù)上面的敘述，該玫瑰跟平常的玫瑰一樣，可以食用，藥用，觀賞等方面的價(jià)值，還含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使得苦水玫瑰具有非常豐富的利用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從而使苦水鎮(zhèn)因其特有的玫瑰品種而享有“中國(guó)玫瑰之鄉(xiāng)”的美譽(yù)?，F(xiàn)如今隨著科技越來(lái)越進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來(lái)越快，苦水玫瑰已超越所有植物品種，成為集食用、中藥材、日用化妝品、園林等多行業(yè)于一身的獨(dú)特經(jīng)濟(jì)作物REF_Ref15249\r\h[5]。1.2.1種植現(xiàn)狀據(jù)地質(zhì)局檢測(cè)，甘肅省蘭州市永登縣苦水鎮(zhèn)這片土地是富含礦物質(zhì)和鐵原子的紅色黏性的土壤，其pH為6-8，呈微堿性或中性。另外，甘肅省海拔較高，其永登縣的海拔為1600-3000m，年均溫度5.9°C，氣象局給出數(shù)據(jù)其年降水量為290mm，由于甘肅獨(dú)特的環(huán)境：晝夜溫差大，干燥，降雨量少，從而形成特有的氣候條件，由于晝夜溫差大利于植物在體內(nèi)有機(jī)質(zhì)的積累，因此晝夜溫差大的關(guān)鍵條件對(duì)提升苦水玫瑰的品質(zhì)和產(chǎn)量起著很主要的意義REF_Ref16026\r\h[6]。特別值得一提的是永登地區(qū)年日照2659h，獨(dú)特的光條件和溫度條件為苦水玫瑰的種植提供了天然的生長(zhǎng)條件。1.2.2加工現(xiàn)狀通過(guò)對(duì)相關(guān)企業(yè)對(duì)甘肅蘭州永登縣苦水玫瑰產(chǎn)業(yè)發(fā)展數(shù)據(jù)的分析可知，永登縣慢慢發(fā)現(xiàn)苦水玫瑰具有相當(dāng)豐富的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值，而使該縣的相關(guān)行業(yè)極其重視，因此苦水玫瑰也慢慢帶動(dòng)了永登一帶的發(fā)展。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)如今永登縣已有6家關(guān)于玫瑰的深加工龍頭企業(yè)。除此之外還有10余家玫瑰精油加工企業(yè)、1個(gè)玫瑰研究所、1個(gè)玫瑰產(chǎn)業(yè)管理機(jī)構(gòu)等，使當(dāng)?shù)胤N植的苦水玫瑰能夠在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行加工、處理，銷售到各地，但經(jīng)實(shí)驗(yàn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，玫瑰精油提取后的玫瑰花瓣仍具有豐富的利用價(jià)值，如果能將其想法變成現(xiàn)實(shí)，使得經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步增加。由此可見(jiàn)，苦水玫瑰推動(dòng)了相關(guān)企業(yè)的發(fā)展，其加工產(chǎn)生的廢物也能進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)變廢為寶，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值，這些企業(yè)同時(shí)也宣傳了獨(dú)特的苦水玫瑰，使其能夠享譽(yù)全國(guó)乃至海外，達(dá)到了兩全其美的效果。1.3玫瑰色素1.3.1天然色素簡(jiǎn)介食用色素，傳統(tǒng)意義上來(lái)說(shuō)是一種使食品著色和改善食品顏色來(lái)增加食欲的食品添加劑。判斷一個(gè)食品是否有食欲，食品的顏色就是一個(gè)重要判斷的標(biāo)準(zhǔn)，擁有誘人顏色的食品不僅可以提高人們對(duì)其高的評(píng)價(jià)，給人視覺(jué)享受的美好，還可以使人們產(chǎn)生想吃該食物的沖動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，目前市場(chǎng)上可食用的色素按來(lái)源來(lái)分可分為天然色素和人工合成色素。其中天然色素的從古一直沿用至今，早在人類文明的早時(shí)期，在中國(guó)作物學(xué)家賈思勰主編的《齊民要術(shù)》中，簡(jiǎn)介了從玫瑰中提取天然色素的過(guò)程。紅曲是一種食用色素，早在唐宋時(shí)期就被用于烹調(diào)食品和增進(jìn)胃口。如今，一些紅酒如葡萄酒很受歡迎，就是使用葡萄皮中天然的紫紅色色素，使得其紅酒有著誘人的顏色。在國(guó)外，例如英國(guó)的科學(xué)家就從煤焦油中提取了第一個(gè)化學(xué)合成色素—苯胺紫，從此可食用的色素不但只能從植物中提取，其人工也能合成，大大降低了食用色素提取的難度，開(kāi)創(chuàng)了人工合成色素的先河REF_Ref16483\r\h[7]。往往人工合成色素比天然色素色澤更鮮艷，更容易在食物上著色，不容易分解，還能根據(jù)自己的喜好調(diào)制各種顏色，再加上其生產(chǎn)成本較低，不像天然色素一樣獲取困難，故天然色素逐漸被合成色素所取代?，F(xiàn)如今科學(xué)技術(shù)手段的越來(lái)越進(jìn)步，特別是人的身體出現(xiàn)越來(lái)越多的疾病，其生物學(xué)和各種可以治療疾病的方法，越來(lái)越受到人們的重視，但是隨著合成色素使用的頻率增加，人類發(fā)現(xiàn)，合成色素大多是焦油狀物，含苯環(huán)或萘環(huán)，沒(méi)有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。此外，試驗(yàn)證明，合成色素有致癌的危險(xiǎn)。長(zhǎng)期吃對(duì)身體有傷害，會(huì)在機(jī)體代謝過(guò)程中產(chǎn)生不可逆的影響，分解不掉，從而在體內(nèi)積累，長(zhǎng)期下去，量變到質(zhì)變，產(chǎn)生毒性，或在合成過(guò)程中被砷、鉛等有害物質(zhì)污染。因此，合成色素的大量使用使人體產(chǎn)生相應(yīng)的不良反應(yīng)，相繼在全國(guó)各地受到不同的重視，自幾年前美國(guó)禁止使用合成色素莧菜紅之后，世界范圍內(nèi)，合成色素的使用逐漸減少，天然色素的提取又重新回到人們的視野中REF_Ref16754\r\h[8]。目前可以調(diào)查到的丹麥、挪威等國(guó)家已經(jīng)明令禁止使用合成色素。這時(shí)天然色素?zé)o毒，尤其是植物色素食用安全的特點(diǎn)逐漸浮現(xiàn)出來(lái)，加入一定的天然色素在某種程度上還對(duì)人體有藥理的作用，這時(shí)全世界范圍內(nèi)的科學(xué)家又轉(zhuǎn)向于如何更加方便，快速的獲得天然色素的研究方向，天然色素又逐漸取代人工色素，并具有長(zhǎng)期研究的意義?？偨Y(jié)之前的經(jīng)驗(yàn)可以看出，之后，天然色素才會(huì)是食品著色劑的最優(yōu)選擇REF_Ref32754\r\h[9]。1.3.2色素的提取工藝的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展（1）溶劑萃取法在我國(guó)，關(guān)于色素的提取文獻(xiàn)大多都是利用溶劑萃取法花青素，這是因?yàn)榛ㄇ嗨靥厥獾幕瘜W(xué)性質(zhì)，易溶于極性物質(zhì)。因?yàn)檫@一特性，萃取的溶劑一般采用水，乙醇，甲醇，丙酮等。此外，花青素容易?；?，在提取過(guò)程中為了防止其酰化，因加入PH較低的物質(zhì)，如鹽酸，檸檬酸等溶劑，用這樣一種酸性溶劑，提高它的酸性。在國(guó)外，R.P等人將酸性特別強(qiáng)的甲醇、乙醇溶劑來(lái)萃取玫瑰花渣中的色素進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)PH<4的甲醇得到更高的產(chǎn)率，其色素得率比同等體積的乙醇的色素得率高出20％，比同等體積的水溶液的色素得率高出73%，但參考總體的經(jīng)濟(jì)效益和是否有毒等方面的因素，大多數(shù)用PH較低的乙醇溶液進(jìn)行玫瑰花瓣中天然色素的提取。在國(guó)內(nèi)，黎澤等人對(duì)野刺玫瑰的天然紫紅色色素進(jìn)行提取，關(guān)于提取的溶劑的濃度，提取時(shí)間，酸度范圍，花渣和溶劑的體積之比進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果，野刺玫瑰的色素得率比人工種植的色素得率明顯要高，經(jīng)對(duì)照實(shí)驗(yàn)表明，得出提取色素的最佳工藝條件為：pH=1.5，乙醇濃度55%，提取時(shí)間25分鐘，固液比為1mL：35mL，提取的溫度始終為20℃。另一位中國(guó)科學(xué)家王芳通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)研究了從玫瑰花瓣中提取紅玫瑰色素的工藝。結(jié)果表明：玫瑰紅色素：花青素，最佳提取條件為：70％乙醇為提取溶劑，酸度低至pH值1，物料比（M／V）1：8，提取溫度60，小時(shí)提取時(shí)間REF_Ref17081\r\h[10]。（2）微波輔助提取法微波輔助萃取MAE是從最早的有機(jī)溶劑技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種色素提取新科技。該辦法的基本原理是根據(jù)微博吸收?qǐng)鰧?duì)微波吸收能力的區(qū)別，從而提取色素。微波萃?。ㄎ⒉ㄝo助萃取，稱MAE）技術(shù)最早應(yīng)用于1986年，在海外，當(dāng)初，全美科學(xué)家偶然利用微博爐從植物中提取有機(jī)化合物。后來(lái)，在此基礎(chǔ)上，加拿大CWTTRAM，ES?？怂箛?guó)際集團(tuán)和depth，MAE科學(xué)技術(shù)進(jìn)行合作，其融合設(shè)備大獲成功。在我們國(guó)家，堂客華等人利用特種微波進(jìn)行萃取，比如天然的棕色顏料，結(jié)果顯示，帶有紅色色素的植物適合弱微波輻射進(jìn)行提取。除此之外，在國(guó)內(nèi)，鄧宇等人采用微波輔助提取法從西紅柿萃取西紅柿紅素色素，色素得率提升了4.08％。此外，李巧玲還采用微波萃取法從柚皮素中萃取色素。結(jié)果表明，微波輔助提取法能顯著提高提取率，但微波處理過(guò)的色素尤其是花青素會(huì)受到過(guò)度的破壞REF_Ref17535\r\h[11]。（3）超聲波輔助提取法在植物細(xì)胞中，細(xì)胞內(nèi)壁上的花青素色素被細(xì)胞膜包裹。為了提高色素的得率，一般會(huì)使用超聲波輔助的方法破壞植物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，使用這種方法之后但使組織的通透能力變強(qiáng)，比其他任何方法提取色素的時(shí)間要短，更使提取出色素的品質(zhì)加以提高。超聲波振動(dòng)頻率是指2104hz以上媒質(zhì)中彈性機(jī)械波的較高頻率。它能在液體中產(chǎn)生和輸送非常有力的能量。超聲能量在內(nèi)部劇烈震動(dòng)。當(dāng)微波振動(dòng)時(shí)，這種振動(dòng)使植物組織也發(fā)生震動(dòng)。當(dāng)電磁波穿透深度大于停留時(shí)間時(shí)，會(huì)在液體中形成許多小孔。在關(guān)閉的瞬間，這些瞬時(shí)壓力下產(chǎn)生的小孔，同時(shí)也被關(guān)閉，從而產(chǎn)生高達(dá)3000mpa的壓力，從而產(chǎn)生氣穴，使植物細(xì)胞的細(xì)胞壁發(fā)生破裂。與其它常規(guī)提取色素的方法相比，高強(qiáng)度超聲技術(shù)已成功應(yīng)用于植物細(xì)胞壁各種天然色素的提取，使植物的細(xì)胞壁短時(shí)間的開(kāi)裂、殺菌、加法、加速擴(kuò)散、超聲檢測(cè)、谷類和超聲波提取等，該強(qiáng)度的超聲技術(shù)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、提取時(shí)間短、目標(biāo)物收率高、與其他方法相比無(wú)需加熱等優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)外，有一些人通過(guò)超聲提取的方法對(duì)樹(shù)莓中的色素進(jìn)行了提取。得出當(dāng)提取工藝參數(shù)為：400W的超聲波、95％乙醇為提取溶劑、固液比為1：4（g／ml）、處理時(shí)間為200s、最高氣體溫度40、萃取率達(dá)78．13%的條件下，超聲提取技術(shù)具有提取時(shí)間短、效率高、色素得率高等特點(diǎn)。同時(shí)可防止提取物的降解、變色生長(zhǎng)和高溫下的變化。與常規(guī)提取法、超聲波提取法在提取率上有明顯優(yōu)勢(shì)。一般方法色素得率為11．43％，超聲波輔助提取法色素的獲得率為23．84％。溶劑越少，提取時(shí)間越短，色素質(zhì)量越高。在國(guó)內(nèi)，顧紅梅等人采用超聲波的方法提取紫薯的花色苷的工藝，不僅縮短了提取時(shí)間，而且提高了紫薯中色素的得率。陳璁金、白英紅等紅素漿果中色素的提取量、用量、提取溫度和提取時(shí)間以及正交試驗(yàn)對(duì)超聲波提取色素的提取條件進(jìn)行了優(yōu)化，對(duì)其他類型的試驗(yàn)條件進(jìn)行了研究。千龍環(huán)等黑莓超聲波輔助提取花青素，并取得了良好的效果（4）超臨界流體萃取法超臨界流體萃取技術(shù)（SFE）是一種最近幾年興起的萃取技術(shù)，尤其在食品加工行業(yè)運(yùn)用較為廣泛。與上述幾種萃取色素的方法相比，值得一提的是，該技術(shù)在萃取色素途中沒(méi)有使用化學(xué)溶劑，也不會(huì)有殘留的化學(xué)溶劑，無(wú)毒無(wú)害，這樣在高溫時(shí)提取物質(zhì)是不會(huì)發(fā)生熱降解這種事故的發(fā)生，保護(hù)了提取物質(zhì)的生物活性，使天然的物質(zhì)更大程度的保存原有的功效和性質(zhì)特點(diǎn)等REF_Ref698\r\h[14]。1.4玫瑰黃酮1.4.1黃酮類化合物簡(jiǎn)介抗氧化成分，比如黃酮類化合物，又稱類黃酮，用有機(jī)化學(xué)的知識(shí)來(lái)講就是兩個(gè)一樣的六元環(huán)通過(guò)碳碳三鍵鏈接起來(lái)形成以C6-C3-C6為基本結(jié)構(gòu)的化合物，大多數(shù)是指以2-苯基色原酮為中間支撐部分的一種化合物，是自然界中本身就有的多酚類化合物，也稱它為維生素P，它的存在一般會(huì)伴隨著維生素C一起出場(chǎng)，在植物體內(nèi)，屬于次級(jí)代謝物質(zhì)，從古到今，天然的黃酮目前從植物體中已然分離出四千多種，在中藥領(lǐng)域，最為藥材的植物含有活性成分最多的就是黃酮類化合物。越來(lái)越多的數(shù)據(jù)表明，黃酮類化合物對(duì)人體來(lái)說(shuō)據(jù)有很多好處，最大的好處就是它具有抵抗外界病毒，防止機(jī)體受到侵害，同時(shí)食用黃酮類化合物在一定程度上還可以使血管舒張;另外，因?yàn)樗莫?dú)特的抗氧化性，使其還具有抗衰老，防止血管脆性化等特點(diǎn)。因?yàn)轭慄S酮對(duì)人體有很多好處和較低的毒害性，所以對(duì)黃酮類化合物的提取目前越來(lái)越受到人們的關(guān)注REF_Ref1217\r\h[15]。1.4.2黃酮類化合物的提取工藝的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展（1）超臨界流體萃取對(duì)環(huán)境污染程度最小的萃取方式就是超臨界流體的萃取，它最早問(wèn)世于上世紀(jì)三十年代。超臨界流體的存在狀態(tài)介于氣液之間，因其獨(dú)特的存在特性，使其具有與其他溶劑不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，獨(dú)特的地方在于，密度方面和液體有相似性，粘度方面又和氣體相近，因此結(jié)合既結(jié)合了液體的優(yōu)點(diǎn)，比如密度大，又擁有氣體的特性，比如粘度小。在處于氣體和液體狀態(tài)下時(shí)，一個(gè)微小的條件的改變就會(huì)引起密度發(fā)生劇烈的變化，因而改變?cè)谄渌軇┲械娜芙饽芰?，所以，分離所需的目標(biāo)產(chǎn)物的時(shí)候，結(jié)合要萃取的物質(zhì)的性質(zhì)，只需改變壓力或者溫度，這樣就可以對(duì)不同物質(zhì)進(jìn)行提取分離。跟其他氣體液體比較起來(lái)，中藥中的的活性成分更適合用超臨界流體的方法萃取。因?yàn)橛兄鷼怏w一樣的高度擴(kuò)散性又有跟液體一樣的密度大的特點(diǎn)，這獨(dú)特的性質(zhì)就可以是超臨界流體在復(fù)雜的物質(zhì)之中自由穿梭，局限性很小，這樣一來(lái)，黃酮等物質(zhì)的提取率大大提高。還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，目標(biāo)的提取物在使用超臨界流體萃取之后可以進(jìn)行濃縮操作，在短的時(shí)間里提取更多的量，實(shí)現(xiàn)了效率高的目標(biāo)。超臨界萃取中最常用的溶劑是超臨界狀態(tài)的CO2，是一種無(wú)毒無(wú)害的氣體，目前被人廣泛利用REF_Ref22283\r\h[16]。（2）超聲輔助提取超聲波是一種在水和其它介質(zhì)中具有良好穿透性的機(jī)械能，主要以振動(dòng)波的形式進(jìn)行傳播。人耳已經(jīng)無(wú)法聽(tīng)到這種頻率的聲波，其頻率范圍是介于聲波與微波之間。超聲輔助提取法植物中的黃酮基本原理就是利用超聲的空化效應(yīng)、熱效應(yīng)、振動(dòng)、破碎、混合等綜合效應(yīng)，破壞植物的細(xì)胞壁，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)中草藥中活性成分的提取。與超臨界流體萃取技術(shù)一樣，該方法也是一種污染性毒性小的綠色提取方法，具有提取的目標(biāo)產(chǎn)物得率高的特點(diǎn)，耗時(shí)短，效率高等優(yōu)點(diǎn)。該方法在中醫(yī)藥醫(yī)藥、生物化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛。因?yàn)楠?dú)特的性質(zhì)，對(duì)超聲波輔助提取有影響的條件不僅是溶劑種類和用量、提取的時(shí)間與溫度等外界因素，還有超聲波所特有的一些的聲學(xué)指標(biāo)，其中聲能密度從古至今是超聲波所考慮的重要參數(shù)REF_Ref23054\r\h[17]。在國(guó)外，西班牙在食品方面的研究人員進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，用了兩種方法對(duì)葡萄柚廢渣中抗氧化成分類黃酮化合物進(jìn)行提取，對(duì)最佳提取工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化參數(shù)有乙醇的濃度、提取溫度和時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果表明，超聲輔助提取使用濃度較低的乙醇、溫度較低提取得到的黃酮的提取率比溶劑提高50%，測(cè)量黃酮抗氧化活性比其他方法高出76%；得出黃酮的最佳工藝條件為40%乙醇，提取溫度為25℃，提取時(shí)間55分鐘，在這種條件下，超聲輔助提取法能得到總黃酮的最高提取量量為80mg/g，繼續(xù)研究表明，在使用超聲輔助提取法時(shí)不添加任何有機(jī)溶劑時(shí)，實(shí)驗(yàn)用最佳溫度25℃和更短的時(shí)間3分鐘同樣也能達(dá)到理想的效果，是繼超臨界流體萃取法之后的又一環(huán)保安全的提取方法REF_Ref23772\r\h[18]。（3）微波輔助提取微波傳統(tǒng)意義上來(lái)說(shuō)不是一種電輻射，其頻率介于300～300000MHz之間，跟超臨界流體一樣有特殊性，因?yàn)槠涮厥獾男再|(zhì)，可以在某些材料中與極性組分之間自由穿梭，并相互作用，從而產(chǎn)生熱量。微波產(chǎn)生的熱量是通過(guò)離子之間的相互傳導(dǎo)和偶極電子的直接旋轉(zhuǎn)，而直接作用于分子。該方法最早在1986年的對(duì)土壤的研究中就投入使用過(guò)，獲得理想的效果之后，在這之后就被越來(lái)越多人關(guān)注該種方法，在中草藥中提取中應(yīng)用最廣泛。根據(jù)發(fā)射方式有所區(qū)別，微波提取系統(tǒng)分為加壓式系統(tǒng)和聚焦式系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與其他傳統(tǒng)的加熱提取法和攪拌提取法相比，使用微波提取法的抗氧化活性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)加熱提取法和攪拌提取法REF_Ref1628\r\h[19]。1.5玫瑰廢渣的處理方法玫瑰廢渣的處理方法主要包括好氧堆肥和厭氧堆肥，堆肥是一種環(huán)保措施，是生產(chǎn)有機(jī)肥料的重要原料，很多有機(jī)肥料生產(chǎn)廠商，把各種廚余垃圾、秸桿、花、樹(shù)葉、泥炭、報(bào)紙、茶葉咖啡渣、草屑聚集在一起，通過(guò)設(shè)備與技術(shù)進(jìn)行發(fā)酵，使其變?yōu)榫哂猩虡I(yè)價(jià)值的有機(jī)肥。根據(jù)堆肥過(guò)程中微生物的需要氧氣的量，堆肥方法可分為好氧堆肥和厭氧堆肥。一般來(lái)說(shuō)，好氧堆肥是需要高溫的堆肥，大約是55到60℃左右，極限是80℃，，所以好氧堆肥也可以稱作是溫度較高的堆肥方式。厭氧堆肥是在氧氣含量低或者在完全沒(méi)有氧氣的條件下通過(guò)對(duì)氧氣含量要求低的微生物發(fā)酵進(jìn)行堆肥。根據(jù)好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵的區(qū)別和堆肥機(jī)理，好氧堆肥的原理是在氧含量較高的條件下，利用對(duì)氧氣要求較高的微生物的作用進(jìn)行的。在堆肥發(fā)酵的過(guò)程中，家養(yǎng)動(dòng)物和人糞便中的可溶解的物質(zhì)，可以通過(guò)微生物的細(xì)胞膜直接被微生物吸收，而不溶性膠體物質(zhì)先是吸附在微生物體內(nèi)，然后再被微生物分泌的胞外酶分解為可溶性物質(zhì)，然后滲入細(xì)胞。我們所說(shuō)的堆肥法，就是利用自然界廣泛分布的細(xì)菌，真菌等微生物的發(fā)酵作用，在一定的溫度、濕度、通風(fēng)和合適碳氮比的條件下，人工促進(jìn)可進(jìn)行生物降解有機(jī)物的生化轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定腐殖質(zhì)的過(guò)程，是是一個(gè)微生物發(fā)生作用的過(guò)程，它通常被稱為有機(jī)肥成熟過(guò)程REF_Ref2098\r\h[20]。1.6玫瑰廢渣的研究進(jìn)展玫瑰花渣除淀粉、葡萄糖含量較高外，其中蛋白質(zhì)、胡蘿卜素、維生素C的含量也較豐富，除此之外纖維素、半纖維素含量適中，其中還不含有毒元素，近幾年的研究還發(fā)現(xiàn)玫瑰花渣中還有抗氧化成分類黃酮化合物和天然的色素。在我國(guó)，尉芹等人測(cè)試了玫瑰加工污水的化學(xué)成分，同時(shí)也分析了花渣的營(yíng)養(yǎng)成分。結(jié)果表明，玫瑰花渣中含有的黃酮類化合物比較多，其次含有有機(jī)酸，酚類，鞣質(zhì)，生物堿糖，氨基酸和蛋白質(zhì)等，提取物中黃酮類化合物含量高達(dá)8．17％，以上數(shù)據(jù)可以表明提取精油后的玫瑰花渣營(yíng)養(yǎng)豐富，是一種具有非常高的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值的天然原材料。其他人，比如樊筑君等也研究了玫瑰渣的有效成份，實(shí)驗(yàn)測(cè)定了葡萄糖，淀粉，微量元素和各種氨基酸的含量。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，玫瑰廢渣中不含任何有害元素，并且測(cè)定其中葡萄糖含量為23．66％，淀粉含量為21．76％，富含各種種類的氨基酸，總氨基酸含量高達(dá)10．9％，并且還高于玉米和麩皮中氨基酸的總和。還通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)研究了玫瑰花渣中各種所含物質(zhì)熱量的計(jì)算，通過(guò)計(jì)算得知他們認(rèn)為玫魂花渣擁有非常好的開(kāi)發(fā)利用的場(chǎng)景，該實(shí)驗(yàn)同時(shí)也為玫瑰花渣的利用提供了一定的數(shù)據(jù)，從此開(kāi)辟了將玫瑰廢渣發(fā)展成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)物的先河REF_Ref2425\r\h[21]。1.7設(shè)計(jì)意義及目的1.7.1設(shè)計(jì)意義玫瑰廢渣是玫瑰加工過(guò)程中的主要副產(chǎn)品，通常作為廢物處理。玫瑰廢渣的利用是提高玫瑰經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑，其中含豐富的抗氧化物，如槲皮素，沒(méi)食子酸等，但長(zhǎng)期以來(lái)，沒(méi)有被人們重視其巨大的利用價(jià)值。本文對(duì)玫瑰花渣中抗氧化成分黃酮類化合物及色素的提取進(jìn)行了研究，為玫瑰花渣提取物的應(yīng)用提供理論依據(jù)，使玫瑰花渣變廢為寶，提取后的廢渣，仍能做成有機(jī)肥料，進(jìn)一步滋養(yǎng)土地。要的是不增加廢渣處理成本，反而可以增加工廠的收益。1.7.2設(shè)計(jì)目的2.工藝設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)思路及工藝流程本文用提取過(guò)玫瑰精油的廢渣為原料物，黃酮和色素的提取都使用溶劑提取法，區(qū)別在所用的提取溶劑即乙醇的濃度不同，提取過(guò)黃酮和色素的花渣，進(jìn)一步進(jìn)行好氧堆肥，發(fā)酵成有機(jī)肥。這樣，既可以節(jié)省處理廢渣的成本，節(jié)省了空間，發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)肥料還可以出售，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。2.1.1黃酮的提取思路采用提取過(guò)玫瑰精油的花渣，首先將玫瑰廢渣直接進(jìn)行烘干處理，設(shè)備參數(shù)條件為溫度為40℃，烘干時(shí)間為1小時(shí)，然后將干花渣用粉碎機(jī)粉碎為更小的粉末狀的顆粒，進(jìn)行兩次粉碎，最后花渣要達(dá)到20目的粉碎粒度，然后開(kāi)始萃取黃酮的階段，在萃取罐中用45%的乙醇進(jìn)行萃取，乙醇和玫瑰固體粉末的體積之比為1:60，在溫度為60℃下，循環(huán)萃取2次，每次萃取的時(shí)間都設(shè)為為30min，得到的黃酮粗提液首先沉淀8個(gè)小時(shí)，除去提取液中直徑比較大的固體顆粒，第一次沉淀除雜之后，選取離心過(guò)濾機(jī)進(jìn)行二次除雜，然后還需要過(guò)D-101大孔樹(shù)脂純化柱，在溫度為20℃的條件下，吸附兩小時(shí)后，再通過(guò)降膜蒸發(fā)器除去可以蒸發(fā)的雜質(zhì)如水分，最后一步采用噴霧干燥機(jī)對(duì)黃酮進(jìn)行干燥，隨后生成天然的黃酮成品，直接進(jìn)行包裝售賣REF_Ref2823\r\h[22]。2.1.2色素的提取工藝采用提取過(guò)黃酮的過(guò)濾出來(lái)的花渣首先用蒸餾法進(jìn)行乙醇回收，將液體乙醇轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w乙醇，將乙醇去除干凈的濾渣，首先還是直接進(jìn)行烘干處理，在溫度為40℃條件下烘干一小時(shí)后，開(kāi)始將干花渣進(jìn)行破碎處理，經(jīng)過(guò)兩次循環(huán)把花渣粉碎成20目大小的粉末狀，隨后在萃取罐中用濃度為80%的進(jìn)行乙醇浸提，乙醇和玫瑰固體粉末的體積之比1:1.5，設(shè)置溫度為60℃，循環(huán)浸提2次，每次提取時(shí)間設(shè)置為30min，提取后的色素依然還有少量的雜志，進(jìn)行沉淀除去顆粒比較大的固體物質(zhì)，再選取離心過(guò)濾機(jī)進(jìn)行二次除雜，后用型號(hào)為AB-8大孔樹(shù)脂純化柱20℃吸附2小時(shí)后，接下來(lái)用降膜蒸發(fā)器除去水分等可蒸發(fā)雜質(zhì)，最后一步采用噴霧干燥機(jī)干燥，隨后生成天然色素成品（紫紅色粉末），直接進(jìn)行包裝售賣REF_Ref6422\r\h[23]。2.1.3廢渣的處理工藝圖一：工藝流程圖2.2黃酮的提取（1）粉碎干燥玫瑰廢渣的階段粉碎玫瑰花渣首先選用破碎機(jī)進(jìn)行破碎，破碎后的花渣進(jìn)入烘干機(jī)中，設(shè)置的烘干溫度為40℃，烘干時(shí)間為1小時(shí)，同樣的條件循環(huán)粉碎兩次。（2）檢測(cè)粉碎顆粒大小粉碎后花渣過(guò)設(shè)置顆粒大小為20目的震動(dòng)篩，進(jìn)行第一次除雜處理。（3）乙醇萃取階段按料液比1：60將花渣與45%的乙醇混合，取濾液進(jìn)行浸提，濾渣先放進(jìn)儲(chǔ)罐中進(jìn)行儲(chǔ)存，然后設(shè)置提取時(shí)的溫度為60℃，提取時(shí)間為30分鐘，然后在相同的條件下，進(jìn)行循環(huán)兩次提取。（4）沉淀提取后的黃酮粗提液進(jìn)入沉淀罐中，沉淀8小時(shí)，沉淀產(chǎn)生的固體占總量的1.3%，在這個(gè)過(guò)程中，黃酮幾乎不損失。（5）過(guò)濾過(guò)濾時(shí)采用離心機(jī)進(jìn)行第二次除雜，分離固體約占0.5%，進(jìn)入另一個(gè)儲(chǔ)罐，備用，后進(jìn)行色素的提取。（6）大孔吸附樹(shù)脂的純化選用D－101大孔樹(shù)脂吸附進(jìn)行最后一步的純化，在20℃溫度下吸附2h，洗脫大孔樹(shù)脂時(shí)采用60%的乙醇洗脫。（7）濃縮干燥階段最后一步用降膜蒸發(fā)器和干燥機(jī)進(jìn)行最后一步的濃縮、干燥，色素?fù)p失率為1.2%。2.3色素的提取干燥粉碎的階段將提取過(guò)黃酮的廢渣用蒸餾法回收乙醇后，還是先進(jìn)行干燥，后進(jìn)行粉碎處理，設(shè)置的烘干溫度為40℃，烘干時(shí)間為1小時(shí)，同樣的條件循環(huán)粉碎兩次。（2）乙醇浸提加濃度為80％的乙醇，進(jìn)行提取，每次提取時(shí)間為1小時(shí)。（3）沉淀粗提液進(jìn)入沉淀罐中，每次沉淀8小時(shí)，沉淀時(shí)會(huì)產(chǎn)生的固體量約為1.3%，（4）過(guò)濾離心過(guò)濾機(jī)常被用于過(guò)濾中。（5）大孔樹(shù)脂純化選用AB-8大孔樹(shù)脂吸附純化，20℃處理2h，解析時(shí)采用67%的乙醇為洗脫劑洗脫大孔吸附樹(shù)脂。（6）濃縮，干燥最后一步濃縮、干燥，分別采用降膜式蒸發(fā)器和噴霧干燥器，生成天然色素紫紅色成品，在這個(gè)階段色素?fù)p失率為1.2%。2.4廢物處理2.4.1廢渣處理玫瑰廢渣再提取黃酮和色素之后，仍含有很多有機(jī)物質(zhì)的含量，可以利用堆積發(fā)酵的方法將其發(fā)酵成有機(jī)肥。（1）原料的預(yù)處理包括分選、破碎、調(diào)整階段。根據(jù)含水率和污泥量，選擇堆肥原料進(jìn)行配料，以調(diào)節(jié)含水率和污泥量，廢渣與木屑和污泥的比例為7：3進(jìn)行混合堆肥。（2）有機(jī)肥腐熟玫瑰廢渣堆積時(shí)，要適當(dāng)潑澆動(dòng)物糞水，以促進(jìn)分解。有機(jī)肥腐熟一般，當(dāng)溫度穩(wěn)定在40℃左右時(shí)即達(dá)腐熟，一般需20—30天。（3）干燥干燥處理腐熟好的有機(jī)肥應(yīng)及早烘干，降低含水量，以便于貯存和進(jìn)行追肥。干燥的有機(jī)肥也比較容易搬運(yùn)和進(jìn)行施肥操作，并且含水量減少，也不容易滋生雜菌。（4）粉碎經(jīng)處理后得到的精制堆肥含水在30%左右，碳氮比為15—20。烘干后的有機(jī)肥要進(jìn)行粉碎過(guò)篩，使有機(jī)肥顆粒大小均勻，不含有石塊、土塊等大的雜物。有機(jī)肥粉碎造粒后包裝出售或儲(chǔ)存REF_Ref7924\r\h[25]。2.4.2廢液處理有機(jī)廢水的處理方法是基于厭氧生物濾池的生物氧化接觸氧化法（A－F－O法）。高濃度有機(jī)廢水調(diào)節(jié)至pH6．5-9后，進(jìn)入?yún)捬跎餅V池（AF）底部,并從AF頂部溢流進(jìn)入Fenton試劑氧化反應(yīng)器,反應(yīng)一段時(shí)間之后進(jìn)入中和沉淀池,去除廢水中殘余的Fe2+后,進(jìn)入接觸氧化反應(yīng)系統(tǒng),控制一定的停留時(shí)間,經(jīng)二沉池出水.高濃度有機(jī)廢水經(jīng)本方法處理COD可降至80mg/L以下,可以達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn).本方法的處理效果穩(wěn)定可靠,操作簡(jiǎn)便易行,運(yùn)行成本較低,適合于處理石油化工企業(yè)或其它類似企業(yè)排放的高濃度有機(jī)廢水REF_Ref8257\r\h[26]。3.工藝計(jì)算本設(shè)計(jì)處理目標(biāo)為玫瑰精油提取后產(chǎn)生的花渣，產(chǎn)品生產(chǎn)周期為24小時(shí)，年運(yùn)行300天，花渣日生成1噸。3.1物料衡算3.1.1黃酮提取階段的計(jì)算根據(jù)每天產(chǎn)生花渣的量和料液比計(jì)算所需萃取罐的體積大?。毫弦罕龋?：60使用的提取液：45%乙醇一年中所需提取液質(zhì)量：1.5×45×300＝20250（噸）一年中乙醇用量：20250×0.45＝9112.5（噸）即每年的年用水量：20250－9112.5＝11138（噸）表一：萃取時(shí)間分布過(guò)程裝料第一次提取第二次提取轉(zhuǎn)移總計(jì)時(shí)間/h0.5110.53每天可以提取的次數(shù)為：24÷3＝8（次）每次提取可以處理的廢渣量為：1÷8＝0.125（噸），花渣體積為：0.125×1000000÷0.52＝2163.6（L）每次所需提取液質(zhì)量（根據(jù)料液比計(jì)算）：0.125×1.5＝0.19（噸）≈0.19（m3）（提取液密度約為1000kg/3）可得萃取一次所需萃取罐有效體積最小為：0.19×1000+2163.6＝2353.6（L）查閱文獻(xiàn)可知，玫瑰花渣中黃酮的含量為3.13%；乙醇浸提法提取黃酮得率為98%。每年生產(chǎn)黃酮量為：100×3.13%×98%＝3.07（噸）所需包裝袋個(gè)數(shù)：3070000÷500＝6139（個(gè)）沉淀罐最小有效總體積：2353.6×8÷3＝6276.3（L），最大裝填體積為75%每次生產(chǎn)沉淀體積：6276.3×1.4%＝87.868（L）即每次沉淀罐可容納：6276.3÷0.75＝8368.4（L）＝8.3684（m3）所選沉淀罐的體積為3m3，所以沉淀罐個(gè)數(shù)為：3個(gè)離心過(guò)濾機(jī)處理速率為：[V1(100%－1.4%）×3]L/24h＝772.4(L/h)固體廢渣體積為：772.4×0.5%＝3.862（L/h）大孔樹(shù)脂吸附：表二：大孔樹(shù)脂吸附時(shí)間過(guò)程吸附正向淋洗反向淋洗解吸總計(jì)時(shí)間/h10.50.512.5每天可以操作次數(shù)：24÷2.5＝9.6（次）每天粗提液的量94（kg）每次可處理質(zhì)量為：94÷9.6＝9.8（kg）查文獻(xiàn)可知，20℃時(shí)D-101對(duì)色素的吸附能力為：0.37652（kg/kg）需大孔純化樹(shù)脂質(zhì)量：27（kg）解吸乙醇量：27×50＝1.3（t）60%的乙醇清洗大孔樹(shù)脂即所需用水量為：0.52（噸）乙醇用量：0.78（噸）每年所需乙醇用量：2246.4（噸）每年年用水量：1497.6（噸）3.1.2色素提取階段根據(jù)萃取色素所需的料液比，計(jì)算所需沉淀罐的體積料液比：1:1.5提取液：80%乙醇所需年提取液的質(zhì)量：1.5×80×300＝36000（噸）所以年乙醇用量：36000×0.8＝28800（噸）每年用水量：36000－28800＝7200（噸）沉淀時(shí)間為8小時(shí)沉淀罐每天可進(jìn)行沉淀次數(shù)：24÷8＝3（天/次）因此每次提取可處理的花渣量為：1÷3＝0.333（噸），則所需沉淀罐體積為：0.333×1000000÷0.52＝6402.8（L）提取液體積（料液比計(jì)算）0.333×1.5＝0.50（噸）≈0.50（m3）（提取液密度約為1000kg/m3）則萃取罐有效體積最小為：0.50×1000+6402.8＝6902.8（L）每次產(chǎn)生的沉淀體積：6902.8×1.4%＝96.63（L）設(shè)沉淀罐的最大填料量為75%則沉淀罐的總?cè)莘e為：6902.8÷75%＝9203.7（L）＝9.20（m3）所以選罐體積為2500×1000×2000（mm）＝5（m3），所以沉淀罐個(gè)數(shù)為：2（個(gè)）離心過(guò)濾機(jī)處理速率為：[V1(100%－1.4%）×3]L/24h＝850.8(L/h)固體廢渣體積為：850.8×0.5%＝4.5（L/h）大孔樹(shù)脂吸附：表三：大孔樹(shù)脂純化時(shí)間過(guò)程吸附正向淋洗反向淋洗解吸總計(jì)時(shí)間/h10.250.2512.5每天可操作次數(shù)：24÷2.5＝9.6（次）每天處理色素粗提液的量：43.008kg每次處理質(zhì)量：43.008÷9.6＝4.48（kg）查閱相關(guān)資料可知，20℃時(shí)AB-8對(duì)色素的吸附能力為：0.37652（kg/kg）根據(jù)吸附能力，需大孔樹(shù)脂：4.48÷0.37652＝11.9（kg）清洗大孔樹(shù)脂所需乙醇量：11.9×50＝596（L）每次乙醇用量：0.3576（噸）每次用水量：0.2384（噸）則一年乙醇用量：995.56（噸）一年用水量：663.7（噸）3.2熱量衡算本設(shè)計(jì)的熱量產(chǎn)生主要在色素及黃酮提取中，和回收乙醇時(shí)所需的蒸汽量。假設(shè)進(jìn)料時(shí)溫度為10℃，萃取罐中提取時(shí)要加熱到60℃，洗脫乙醇時(shí)需加熱至78℃?？梢愿鶕?jù)熱量平衡計(jì)算出所需熱量Q。Q=G×Cp×(t2-t1)G－物料質(zhì)量(kg)Cp－物料比熱(kJ/kg℃)t1－物料初溫t2－物料終溫生產(chǎn)需熱量：Q1＝639×1000×4.187×（60℃－10℃）≈1.3×108（kJ）Q2＝700×1000×4.187×（60℃－10℃）≈1.5×108（kJ）Q3=639×1000×4.178×（78℃—60℃）≈4.8×107（kJ）所以工藝過(guò)程總的需熱量為：Q＝3.28×108（kJ）則消耗蒸氣量為：3.28×108÷2249.7＝1.5×105（kJ）＝150（噸）4.設(shè)備選型4.1烘干機(jī)本設(shè)計(jì)采用LJ-032智能烘干機(jī)，該設(shè)備穩(wěn)定耐用可自動(dòng)控溫，容納量滿足本設(shè)計(jì)各項(xiàng)生產(chǎn)要求，其參數(shù)如下表：表四：烘干機(jī)參數(shù)名稱參數(shù)功率36kW尺寸外形5720*2020*2400mm電壓380V烘干質(zhì)量380V4.2離心過(guò)濾機(jī)本設(shè)計(jì)采用SC100o－LD大型離心設(shè)備，全自動(dòng)卸料，可以減少人工成本，該設(shè)備參數(shù)如下：表五：離心過(guò)濾機(jī)參數(shù)名稱參數(shù)電壓380V功率37kW/h尺寸外形（長(zhǎng)寬高）3000*2200*2700mm轉(zhuǎn)速850r/min內(nèi)徑1600mm烘干產(chǎn)量1050kg/次4.3大孔樹(shù)脂純化柱大孔樹(shù)脂吸附分離設(shè)備，本設(shè)計(jì)采用AB-8乙醇浸提的方法進(jìn)行提取，最后用大孔樹(shù)脂進(jìn)行純化，純化后蒸發(fā)高燥為黃酮，，該設(shè)備參數(shù)如下：表六:大孔樹(shù)脂純化柱參數(shù)名稱參數(shù)裝料層數(shù)120m2尺寸外形8900*3590*3242mm裝機(jī)功率63.5kW/h運(yùn)行功率33.5kW/h4.4儲(chǔ)罐本設(shè)計(jì)采用BMT－F800L儲(chǔ)罐，因每批次生產(chǎn)約23t黃酮類化合物產(chǎn)品，考慮到不能完全銷售或者及時(shí)運(yùn)送的情況，我們應(yīng)準(zhǔn)備儲(chǔ)罐9-10個(gè)，參數(shù)如下：表七：儲(chǔ)罐參數(shù)名稱參數(shù)容積5000L工作溫度0-80℃工作壓力0-16MPa直徑10m4.5設(shè)備數(shù)量及型號(hào)表八：主要設(shè)備數(shù)量見(jiàn)下表名稱型號(hào)數(shù)量功率萃取罐1TQ－1.013萃取罐2TQ－2.014儲(chǔ)存罐1BMT－F800L7儲(chǔ)存罐2BMT－F1000L2干燥機(jī)LJ－0321破碎機(jī)PC－400111沉淀罐1CJS－2000－S54.0沉淀罐2JS－200033.0離心過(guò)濾機(jī)SC100o－LD27.5雙效降膜蒸發(fā)器RNGM02－70029.0大孔樹(shù)脂純化柱－101/AB-825.效益評(píng)估5.1原材料，輔料費(fèi)用在黃酮和色素提取過(guò)程中，所需的原料已經(jīng)由物料衡算計(jì)算得到，大批量原料應(yīng)低于市場(chǎng)價(jià)，計(jì)算時(shí)由市場(chǎng)批發(fā)價(jià)計(jì)算，在不考慮損耗的情況下，初步估算每年原材料由于本設(shè)計(jì)所用原料為玫瑰精油廢渣，因此主要的原料費(fèi)用為：乙醇用量(分為萃取用量和純化用量)：2880+9112.5+995.56+2246.4＝15234.46（噸）費(fèi)用如下表：表九：原材料價(jià)格原料用量（噸/年）單價(jià)總價(jià)乙醇14234.466000元854萬(wàn)大孔樹(shù)脂81.0733.2萬(wàn)260萬(wàn)年均費(fèi)用共計(jì)，考慮到價(jià)格浮動(dòng)及損耗按5%計(jì)算，則原料總價(jià)格約為1169.7萬(wàn)元5.2設(shè)備費(fèi)用本設(shè)計(jì)主要大型設(shè)備在設(shè)備選型中已經(jīng)列出，參考市場(chǎng)價(jià)購(gòu)買，具體價(jià)格如下表：表十：設(shè)備價(jià)格名稱型號(hào)數(shù)量功率單價(jià)總價(jià)萃取罐1TQ－1.01311萃取罐2TQ－2.0141.21.2儲(chǔ)存罐1BMT－F800L70.64.2儲(chǔ)存罐2BMT－F1000L20.81.6干燥機(jī)LJ－03211.11.1破碎機(jī)PC－4001111.21.2沉淀罐1CJS－2000－S54.01.36.5沉淀罐2JS－200033.01.23.6離心過(guò)濾機(jī)SC100o－LD27.51.53雙效降膜蒸發(fā)器RNGM02－70029.036大孔樹(shù)脂純化柱－101/AB-82510因此設(shè)備總價(jià)格為39.4萬(wàn)元。5.3水電費(fèi)5.3.1年均水費(fèi)根據(jù)上述的計(jì)算可知總萃取用水量：7200+11138=18338（噸）年洗脫用水量：663.7+1497.6＝2161.3（噸）沖洗大孔樹(shù)脂年用水量：20×300＝6000（噸）年稀釋用水量：3500×3＝10500（噸）每年總用水量：18338+2161.3+6000+10500＝36999.3（噸）查市場(chǎng)價(jià)格可知，水單價(jià)為：2.45元/噸，所以全年水價(jià)格為：9.1萬(wàn)元。5.3.2年均電費(fèi)總用電量可根據(jù)設(shè)備功率計(jì)算為：300000KWh，電費(fèi)價(jià)格為0.5元/KWh?？傠娰M(fèi)：15萬(wàn)元。5.4其他費(fèi)用(1)員工費(fèi)用設(shè)該工廠操作人員20人，按每人18000元年工資計(jì)算，則人工費(fèi)36萬(wàn)元。(2)折舊費(fèi)折舊率按5%進(jìn)行計(jì)算，則年費(fèi)用約為1.7萬(wàn)元。(3)包裝費(fèi)總需要的包裝袋數(shù)量25088+6139＝31227（個(gè)）單價(jià)：1.3元，則總價(jià)：40595.1（元）。(4)蒸氣費(fèi)用每年耗氣130噸，每噸100元?jiǎng)t需蒸汽量100×(130+3600)＝37.3（萬(wàn)元）。5.5廠房建設(shè)費(fèi)廠房主要由生產(chǎn)車間和生活區(qū)組成。其中生產(chǎn)車間包括原料儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)、黃酮和色素提取車間、純化車間以及有機(jī)肥儲(chǔ)存車間等組成。生活區(qū)主要由員工宿舍、食堂、醫(yī)療中心等部分組成組成。預(yù)處理、色素提取和黃酮提取車間占地面積估算為500m2按市場(chǎng)價(jià)格估算設(shè)每m2價(jià)格為400元，則總價(jià)格為20萬(wàn)元?jiǎng)t所有的建設(shè)費(fèi)用為：166.9萬(wàn)元。5.6投資收益163.66噸（16.5%），18.3噸（16.5%）生產(chǎn)色素黃酮收益如表：表11：產(chǎn)品價(jià)格產(chǎn)品數(shù)量（噸）單價(jià)（萬(wàn)元/噸）總價(jià)（萬(wàn)）黃酮18.34608418色素163.66142291.24有機(jī)肥原料7000.0642總計(jì)：2291.24+8418+42＝10750.24（萬(wàn)元）?？偟耐顿Y費(fèi)用總計(jì)如下表項(xiàng)目費(fèi)用（萬(wàn)）設(shè)備39.4構(gòu)筑166.9水9.1電15原料1169.7折舊1.7包裝4.059