年產(chǎn)10噸青紫霉素發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、目 錄1.前言11.1產(chǎn)品介紹11.2 發(fā)展歷史21.3 臨床應(yīng)用21.4 注意事項(xiàng)22. 設(shè)計(jì)任務(wù)32.1 項(xiàng)目名稱32.2 生產(chǎn)方法32.3 生產(chǎn)能力32.4 主要原輔料32.5 發(fā)酵工段產(chǎn)品43.產(chǎn)品方案43.1 產(chǎn)品名稱及性質(zhì)43.2 產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格43.3 產(chǎn)品規(guī)模43.4產(chǎn)品包裝方式44.生產(chǎn)方法和工藝流程44.1路線選擇生物發(fā)酵法44.2工藝流程54.2.1工藝流程的設(shè)計(jì)原則54.2.2 生產(chǎn)菌株的選育54.2.3 斜面孢子培養(yǎng)54.2.4 種子液培養(yǎng)64.2.5 發(fā)酵液培養(yǎng)64.2.6 發(fā)酵液的后處理65. 發(fā)酵車間的組成和生產(chǎn)制度75.1 發(fā)酵車間組成及其所需時(shí)間75.2 發(fā)酵

2、車間人員配置76. 物料及熱量衡算76.1 物料衡算76.1.1 物料流程圖76.1.2 發(fā)酵車間物料衡算86.2 熱量衡算106.3 發(fā)酵車間水衡算116.4 發(fā)酵過(guò)程無(wú)菌空氣消耗量計(jì)算126.4.1 單罐發(fā)酵無(wú)菌空氣耗用量126.4.2 種子培養(yǎng)等其他無(wú)菌空氣耗量136.4.3 發(fā)酵車間高峰無(wú)菌空氣消耗量136.4.4 發(fā)酵車間無(wú)菌空氣年耗量136.4.5 發(fā)酵車間無(wú)菌空氣單耗137. 主要工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型147.1 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的原則147.2 發(fā)酵罐的選型147.2.1 發(fā)酵罐容積的確定147.2.2 生產(chǎn)能力計(jì)算147.2.3 罐個(gè)數(shù)的確定157.2.4 主要尺寸的計(jì)算157.

3、2.5 冷卻面積的計(jì)算157.3 種子罐的選型167.3.1 種子罐容積和數(shù)量的確定167.3.2 主要尺寸確定167.3.3 冷卻面積的計(jì)算178. 廠址的選擇178.1 發(fā)酵廠址選擇概述178.2 廠址自然條件的選擇178.2.1 地理位置178.2.2 地形、地勢(shì)和地質(zhì)188.2.3 水文188.2.4 氣象188.3 廠址經(jīng)濟(jì)條件的選擇198.3.1 能源供應(yīng)198.3.2 給排水198.3.3 交通運(yùn)輸條件198.3.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件198.3.5 特殊要求199. 發(fā)酵工廠的三廢處理209.1 廢水的處理209.2 廢氣的處理209.3 廢渣的處理21參考文獻(xiàn)：21附圖一：種子罐發(fā)

4、酵罐設(shè)計(jì)圖22附圖二：青紫霉素發(fā)酵流程圖23附圖三：育種發(fā)酵車間平面圖24附圖四：發(fā)酵工廠平面布局圖251. 前言1.1 產(chǎn)品介紹青紫霉素又稱利維霉素（lividomycin）,是由青紫鏈霉菌產(chǎn)生的，分子式為c29h55n5o19。青紫霉素是多組分抗生素，主要成分有a和b，a是由葡萄糖；2，6-二氨基 d-葡萄糖；d 核糖；脫氧鏈霉胺；2 -氨基- 2,3 去氧葡萄糖五個(gè)糖分子通過(guò)糖苷鍵所組成的氨基糖苷類抗生素。青紫霉素b較a結(jié)構(gòu)少了一個(gè)分子的葡萄糖。它們都是堿性抗生素，能和酸結(jié)合成鹽，臨床上常用青紫霉素a的硫酸鹽。硫酸青紫霉素為白色粉末，無(wú)臭，味微苦，吸濕性強(qiáng)。易溶于水，微溶于甲醇，不溶于無(wú)

5、水乙醇，乙醚，丙酮等有機(jī)溶劑。其水溶液在中性和堿性條件下穩(wěn)定，酸性下不穩(wěn)定。本品主要是抑制細(xì)菌細(xì)胞壁轉(zhuǎn)肽酶，阻止細(xì)胞壁合成中的粘肽交聯(lián)，從而抑制細(xì)胞壁合成，導(dǎo)致細(xì)菌破裂死亡。對(duì)大多數(shù)革蘭陽(yáng)性菌、革蘭陰性球茵和某些革蘭陰性桿菌、螺旋體及放線菌有強(qiáng)大抗菌活性。敏感主葡菌、肺炎球菌、淋球菌、鏈球菌、腦膜炎球菌等對(duì)本品高度敏感，炭疽桿菌、白喉?xiàng)U菌、梭狀芽胞桿菌、流感桿菌等對(duì)本品很敏感，但對(duì)大腸桿茵、綠膿桿菌、痢疾桿菌等無(wú)效。 青紫霉素的化學(xué)結(jié)構(gòu)1.2 發(fā)展歷史青紫霉素（lividomycin）是日本1970年發(fā)現(xiàn)的一個(gè)新氨基糖普類的廣譜抗生素, 對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌, 陰性菌和分枝桿菌如: 金黃色萄葡球菌,

6、 白喉?xiàng)U菌, 產(chǎn)氣桿菌, 肺炎桿菌, 傷寒桿菌, 痢疾桿菌, 綠膿桿菌, 結(jié)核分枝桿菌等均有抑制作用。 據(jù)1974-1975年日本臨床報(bào)告300多病例, 對(duì)某些綠膿桿菌引起的尿路感染, 腎孟腎炎, 膀脫炎, 細(xì)菌引起的支氣管炎, 急性肺炎, 呼吸道感染等均取得良好療效。1.3 臨床應(yīng)用本品主要用于敏感菌引起的各種感染，如呼吸系統(tǒng)感染、肺炎、支氣管炎、腦膜炎、心內(nèi)膜炎、腹拮炎、中耳炎、敗血癥、淋病、梅毒、自喉、鼠咬熱、氣性壞疽、炭疽等。顆粒劑適用于化膿性鏈球菌引起的咽炎及扁桃體炎，敏感菌所致的鼻竇炎、中耳炎、急性支氣管炎及口腔膿腫，肺炎支原體所致的肺炎，敏感細(xì)菌引起的皮膚軟組織感染，也可用于對(duì)青

7、霉素、紅霉素耐藥的葡萄球菌感染。1.4 注意事項(xiàng)1、治療矛盾，赫氏反應(yīng)（herxheimerreaction），用本品治療梅毒或其他感染時(shí)，有可能出現(xiàn)發(fā)熱、出汗、頭痛和損傷部位反應(yīng)等癥狀加劇的矛盾現(xiàn)象，稱赫氏反應(yīng)，原因可能為殺死的病原體釋放的內(nèi)毒素所致，或病灶消炎過(guò)快，組織修復(fù)遲，妨礙器官功能所致。2、治療過(guò)程中可能發(fā)生二重感染，常見(jiàn)的有耐青霉素金黃色葡萄球菌、革蘭陰性桿菌或白色念珠菌感染。3、肌內(nèi)注射青霉素鉀鹽局部疼痛較明顯，可用含0.2%鹽酸利多卡因、0.8%氯化鈉注射液作稀釋劑，以減輕疼痛。4、應(yīng)用本品期間，可對(duì)某些診斷產(chǎn)生干擾，可使硫酸酮法測(cè)定尿糖時(shí)，出現(xiàn)假陽(yáng)性。5、破傷風(fēng)和白喉患者，

8、應(yīng)采用青霉素殺滅病原菌，阻止產(chǎn)生毒素，但不能代替抗毒素治療。2. 設(shè)計(jì)任務(wù)2.1 項(xiàng)目名稱年產(chǎn)10噸青紫霉素發(fā)酵車間工藝設(shè)計(jì)2.2 生產(chǎn)方法以青紫鏈霉菌為產(chǎn)生菌，發(fā)酵生產(chǎn)青紫霉素，通過(guò)發(fā)酵液后處理，獲得白色粉末狀硫酸青紫霉素2.3 生產(chǎn)能力年產(chǎn)10噸青紫霉素2.4 主要原輔料青紫鏈霉菌、淀粉、糊精、葡萄糖、酵母粉、硝酸鈉等2.5 發(fā)酵工段產(chǎn)品青紫霉素a ，青紫霉素b3. 產(chǎn)品方案3.1 產(chǎn)品名稱及性質(zhì)青紫霉素硫酸鹽。白色粉末，無(wú)臭，味微苦，吸濕性強(qiáng)。易溶于水，微溶于甲醇，不溶于無(wú)水乙醇，乙醚，丙酮等有機(jī)溶劑。其水溶液在中性和堿性條件下穩(wěn)定，酸性下不穩(wěn)定。3.2 產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格注射液（肌內(nèi)注射）：

9、50mg（1ml）100mg（2ml）3.3 產(chǎn)品規(guī)模10 t / a3.4 產(chǎn)品包裝方式瓶裝4. 生產(chǎn)方法和工藝流程4.1 路線選擇生物發(fā)酵法青紫霉素（lividomycin）是日本1970年從土壤篩選獲得的一個(gè)新氨基糖普類的廣譜抗生素, 對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌, 陰性菌和分枝桿菌等均有抑制作用。1973年廣西農(nóng)科院從白海島土壤中分離得到一株放線菌streptomyces no38975-5,由上海藥物研究所, 廣西農(nóng)科院協(xié)作, 進(jìn)行抗生素的鑒別, 有效成份的分離, 物理化學(xué)性質(zhì)測(cè)定及化學(xué)結(jié)構(gòu)分析, 初步藥理試驗(yàn),經(jīng)上海華山醫(yī)院抗菌素室對(duì)臨床分離的多種細(xì)菌進(jìn)行了抗菌譜測(cè)定, 綜合上述各項(xiàng)分析結(jié)果,

10、證明no38975-5中組份a 與日本報(bào)導(dǎo)的青紫霉素相同。根據(jù)以上資料，本設(shè)計(jì)采用生物發(fā)酵法，大規(guī)模培養(yǎng)青紫鏈霉菌，利用其代謝產(chǎn)物精制青紫霉素。4.2 工藝流程4.2.1 工藝流程的設(shè)計(jì)原則1 保證產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，外銷產(chǎn)品還必須滿足銷售地區(qū)的質(zhì)量要求。2 盡量采用成熟的、先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。努力提高原料的利用率，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低水、電、汽及其他能量的消耗，降低生產(chǎn)成本，使工廠建成后能夠迅速投入生產(chǎn)，使短期內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量要求，并做到生產(chǎn)穩(wěn)定、安全、可靠。3 盡量減少三廢的排放量，有完善的三廢治理措施，以減少或消除對(duì)環(huán)境的污染，并做好三廢的回收和綜合利用。4 確保安全生產(chǎn)，以

11、保證人身和設(shè)備的安全。5 生產(chǎn)過(guò)程盡量采用機(jī)械化和自動(dòng)化操作，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。4.2.2 生產(chǎn)菌株的選育將土壤篩選所得的青紫鏈霉菌作為出發(fā)菌株，經(jīng)高能電子的誘導(dǎo)，再移植斜面經(jīng)自然分離，多次篩選，獲得生產(chǎn)能力比出發(fā)菌株提高多倍的青紫鏈霉菌株。4.2.3 斜面孢子培養(yǎng)培養(yǎng)基配方：葡萄糖1，蛋白胨0.5，牛肉膏0.5，氯化鈉0.5，瓊脂2.4，ph7.5條件下于冰箱內(nèi)冷藏保存。4.2.4 種子液培養(yǎng)培養(yǎng)基配方：淀粉1，糊精1.5，豆餅粉1.5，nano3 0.05，kh2po4 0.02，酵母粉0.5，nacl 0.3，caco3 0.5，mgso4 0.05，ph自然，加消沫油0.1接種量：100

12、立升種子液接種4只茄子瓶裝量：250立升液實(shí)裝100立升種子液出液控制：培養(yǎng)液濃厚，外觀轉(zhuǎn)絮狀，菌絲呈網(wǎng)狀4.2.5 發(fā)酵液培養(yǎng)培養(yǎng)基配方：葡萄糖1，淀粉1，糊精1，豆餅粉2，酵母粉0.5，nano3 0.1，kh2po4 0.015，caco3 0.05，mgso4 0.05，ph自然，加消沫油0.1接種量：15裝量：2500立升液實(shí)裝1000立升出液控制：外觀微紅，菌絲濃度24-26，菌絲呈網(wǎng)狀4.2.6 發(fā)酵液的后處理 發(fā)酵液處理 732-na樹(shù)脂吸附 解脫發(fā)酵液 酸化液飽和樹(shù)脂 脫色 薄膜濃縮 細(xì)110-nh3樹(shù)脂解脫液脫色液濃縮液飽和樹(shù)脂梯度洗脫 調(diào)ph,加硅藻土 細(xì)110樹(shù)脂吸附收

13、集a組分a組分濾液飽和樹(shù)脂2nh40h洗脫 減壓濃縮 中和，無(wú)水酒精結(jié)晶洗脫液 濃縮液a結(jié)晶液過(guò)濾，真空干燥硫酸青紫霉素5. 發(fā)酵車間的組成和生產(chǎn)制度5.1 發(fā)酵車間組成及其所需時(shí)間配料攪拌投料蒸汽滅菌冷卻接種發(fā)酵反應(yīng)清洗罐體0.8h0.5h0.5h1h1.2h48h1.5h5.2 發(fā)酵車間人員配置工段名稱崗位名稱人員配置值班制人 數(shù)每班輪休合計(jì)發(fā)酵工段配料罐2112發(fā)酵罐7347過(guò)濾烘干6246其他車間主任/1/1車間副主任/1/1合計(jì)/1589176. 物料及熱量衡算6.1 物料衡算6.1.1 物料流程圖發(fā)酵罐 種子罐葡萄糖 1淀粉 1糊精 1豆餅粉 2酵母粉 0.5nano3 0.1kh

14、2po4 0.015caco3 0.05mgso4 0.05消沫油 0.1淀粉 1糊精 1.5豆餅粉 1.5nano3 0.05kh2po4 0.02酵母粉 0.5nacl 0.3caco3 0.5mgso4 0.05消沫油 0.1料水比1:4 料水比1:4自來(lái)水 25升溫 升溫65-100 121 液化滅菌 30min 30min加消沫劑及微量物料 維持0.05-0.1mpa滅菌30min 121 0.1-0.12mpa降溫至36降溫至36發(fā)酵罐接種量156.1.2 發(fā)酵車間物料衡算發(fā)酵液量生產(chǎn)10噸純度為82.5青紫霉素，絮耗用原輔材料及其他物料量如下:（1） 發(fā)酵液量：v1=10000（

15、0.82599）=12244（m3）式中 0.825-青紫霉素產(chǎn)量（kg/m3） 99-除去倒罐率1后的發(fā)酵成功率（2） 發(fā)酵液配置需制糖量（以純糖計(jì)）：m1=v1100=1224400（kg）（3） 種子液量：v2=15v1=1836.6（m3） 式中 15-接種量（4） 種子培養(yǎng)液所需糖量：m 2=40v2=401836.6=73464（kg）（5） 生產(chǎn)10噸青紫霉素需糖量：m=m1+m2=1297864（kg）（6） 葡萄糖耗用量：m（葡萄糖）= 10001v1=1.22105（kg）（7） 淀粉耗用量：m（淀粉）= 10001（v1+v2）=1.41105（kg）（8） 糊精耗用量：

16、m（糊精）= 10001v1+10001.5v2=1.5105（kg）（9） 豆餅粉耗用量：m（豆餅粉）= 10002v1+10001.5v2=2.72105（kg）（10） 酵母粉耗用量：m（酵母粉）=1000 0.5（v1+v2）=7.04104（kg）（11） nano3耗用量：m（nano3）= 10000.1v1+10000.05v2=1.32104（kg）（12） kh2po4 耗用量：m（kh2po4）= 10000.015v1+10000.02v2=2.2103（kg）（13） caco3 耗用量：m（caco3）=1000 0.05v1+10000.5v2=1.53104（k

17、g）（14） mgso4 耗用量：m（mgso4）= 10000.05（v1+v2）=7.04103（kg）（15） nacl耗用量：m（nacl）= 10000.3v2=5.51103（kg）（16） 消沫油耗用量：m（消沫油）=1000 0.1（v1+v2）=1.41104（kg） 10 t / a青紫霉素發(fā)酵車間的物料衡算表如下：物料名稱生產(chǎn)10噸青紫霉素物料用量每日物料用量（300天計(jì)）發(fā)酵液量（m3）1224441種子液量（m3）1836.66發(fā)酵用糖量（kg）12244004081種子用糖量（kg）73464245糖液總量（kg）12978644326葡萄糖（kg）1.221054

18、08淀粉（kg）1.41105469糊精（kg）1.5105500豆餅粉（kg）2.72105908酵母粉（kg）7.04104235nano3（kg）1.3210444kh2po4（kg）2.21037caco3（kg）1.5310451mgso4（kg）7.0410323nacl（kg）5.5110318消沫油（kg）1.41104476.2 熱量衡算（一）發(fā)酵罐需配料量為：g1=1000（1+ 1+ 1+ 2+ 0.5+ 0.1+ 0.015+ 0.05+ 0.05+ 0.1）=5815（kg）（二）種子罐需配料量為：g2=100（1+ 1.5+ 1.5+ 0.02+ 0.05+ 0.5

19、+ 0.3+ 0.5+ 0.05+ 0.1）=552（kg）（三）根據(jù)工藝需加水量為：gw=4（5815+552）=25468（kg） 注：料水比為1:4（四）料液總量為：g= g1+ g2+ gw=5815+552+25468=31835（kg）（五）醪液煮沸耗熱量q總（由發(fā)酵工藝流程可知：q總=q+q+q）（1）發(fā)酵罐內(nèi)料液由初始溫度t0=25加熱至t1=121耗熱q：q=gc（t1-t0）=318353.7（121-25）=1.13107（kj）其中料液總量g=31835 kg， （2）煮沸過(guò)程中蒸汽帶出的熱量q： 煮沸時(shí)間30min，蒸發(fā)量為每小時(shí)5，則蒸發(fā)水分量為： v1=g5306

20、0=3183553060=795.9（kg） 故q=v1i=795.92198.91=1.75106（kj） 其中在溫度121下水的汽化潛熱i=2198.91 kj/kg（3）熱量損失q： 醪液升溫和煮沸過(guò)程的熱損失約為前兩次耗熱量的15，即：q=15（q+q）=15（1.13107+1.75106）=1.94106（kj）（4）由上述結(jié)果可得： q總=q+q+q=1.13107+1.75106+1.94106=1.49107（kj）（5）故耗用蒸汽量d 使用表壓為0.4mpa的飽和蒸汽i=2737.23 kj/kg d= q總/（i-i）=1.49107（2737.23-601.53）95=

21、7343.83（kg） 其中相應(yīng)冷凝水的焓i=601.53 kj/kg，蒸汽的熱效率=95（6）發(fā)酵過(guò)程每小時(shí)最大蒸汽耗量qmax: 在各步驟中，加熱過(guò)程耗熱量最大，且已知加熱時(shí)間為30min，熱效率為95，故 qmax =q總（306095）=1.49107（0.595）=3.14107（kj/h） 相應(yīng)的最大蒸汽耗量為： dmax= qmax（i-i）=3.14107（2737.23-601.53）=14702（kg/h） 其中：使用表壓為0.4mpa的飽和蒸汽i=2737.23 kj/kg 相應(yīng)冷凝水的焓i=601.53 kj/kg（7）蒸汽單耗 已知發(fā)酵需要48小時(shí)，放罐，洗罐，維修的

22、時(shí)間為60天，一年生產(chǎn)300天，30天用于維修，大概4天生產(chǎn)一批，每年生產(chǎn)75批產(chǎn)品。 據(jù)設(shè)計(jì)，每年發(fā)酵次數(shù)為75批，供生產(chǎn)青紫霉素10噸。年耗蒸汽總量為： dt=d75=7343.8375=5.5105（kg） 每噸成品耗蒸汽量ds=5.5105/10=5.5104（kg）10 t / a青紫霉素發(fā)酵車間的熱量總衡算表名稱規(guī)格每噸產(chǎn)品消耗定額（kg）每小時(shí)最大用量（kg/h）年消耗量（kg/a）蒸汽0.4（表壓）5.5104147025.51056.3 發(fā)酵車間水衡算（1）原料預(yù)處理用水量 已知一次發(fā)酵原料預(yù)處理用水量為25468kg，每年發(fā)發(fā)酵原料預(yù)酵次數(shù)為75次。故發(fā)酵原料預(yù)處理總用水量

23、gw為： gw=2546875=1.91106（kg）（2）發(fā)酵工序用水量 蒸汽滅菌用水量 由上述熱量衡算可知 d= q總/（i-i）=1.49107（2737.23-601.53）95=7343.83（kg） 其中：相應(yīng)冷凝水的焓i=601.53 kj/kg，蒸汽的熱效率=95 使用表壓為0.4mpa的飽和蒸汽i=2737.23 kj/kg冷卻水用量 已知發(fā)酵一次，料液總量g= 31835 kg，把醪液從t1=121冷卻至t2=25，冷卻水使用t3=20的深井水，終溫t4=70，逆流操作，冷卻時(shí)間t=1h。則每小時(shí)耗水量為： w= gc（t1-t2）c水t（t4-t3）=318353.7（1

24、21-25）4.181（70-20）=5.4104（kg） 其中：發(fā)酵液的比熱容c=3.7 kj/(kg.k)，水的比熱容c=4.18 kj/(kg.k)年發(fā)酵工序用水量 據(jù)設(shè)計(jì)，每年發(fā)酵次數(shù)為75次，年發(fā)酵工序用水量g： g=（d+w）75=（7343.83+5.4104）=4.6106（kg）發(fā)酵車間總用水量g總 ： g總=g原料+g=1.91106+4.6106=6.51106（kg）6.4 發(fā)酵過(guò)程無(wú)菌空氣消耗量計(jì)算發(fā)酵車間無(wú)菌空氣消耗量主要用于菌絲體發(fā)酵過(guò)程中通風(fēng)供氧。6.4.1 單罐發(fā)酵無(wú)菌空氣耗用量10m3規(guī)模的通氣攪拌發(fā)酵罐的通氣速率為0.20-0.25vvm。取最高值0.25

25、vvm進(jìn)行計(jì)算。（1）單罐發(fā)酵過(guò)程用氣量（常壓空氣）v=10800.2560=120（m3/h）式中 80-發(fā)酵罐裝料系數(shù)（2）單罐年用氣量 va=v4875=4.32105（m3）6.4.2 種子培養(yǎng)等其他無(wú)菌空氣耗量一般取這些無(wú)菌空氣消耗量之和約等于發(fā)酵過(guò)程空氣的耗量的25。故這項(xiàng)無(wú)菌空氣耗量為：v=25v=25120=30（m3/h）每年用氣量為：va=2510va=25104.32105=1.08106（m3/a）其中發(fā)酵罐個(gè)數(shù)為10個(gè)6.4.3 發(fā)酵車間高峰無(wú)菌空氣消耗量vmax=10（v+v）=10（120+30）=1500（m3/h）6.4.4 發(fā)酵車間無(wú)菌空氣年耗量vt=107

26、5（v+v）48=1075（120+30）48=5.4106（m3/a）其中發(fā)酵罐個(gè)數(shù)10個(gè)，每年發(fā)酵批次75批；發(fā)酵周期48h6.4.5 發(fā)酵車間無(wú)菌空氣單耗根據(jù)設(shè)計(jì)，實(shí)際青紫霉素年產(chǎn)量m實(shí)際=10噸，故發(fā)酵車間無(wú)菌空氣單耗為：v0=vtg=5.410610=5.4105（m3/t）10 t / a青紫霉素發(fā)酵車間無(wú)菌空氣衡算表發(fā)酵罐公稱容積(m3)單罐通氣量（m3/h）種子培養(yǎng)耗氣量（m3/h）高峰空氣耗量（m3/h）年空氣耗量（m3）空氣單耗（m3/t）101203015005.41065.41057. 主要工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型7.1 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的原則從設(shè)備的設(shè)計(jì)選型情況，可以反映出

27、所設(shè)計(jì)工廠的先進(jìn)性和生產(chǎn)的可靠性。因此在設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)和選型時(shí)應(yīng)該考慮如下原則：（1） 保證工藝過(guò)程實(shí)施安全可靠（包括設(shè)備材質(zhì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的安全可靠；設(shè)備材質(zhì)強(qiáng)度的耐溫、耐壓、耐腐蝕的安全可靠；生產(chǎn)過(guò)程清洗、消毒的可靠性等）。（2） 經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上先進(jìn)。（3） 投資省，耗材料少，加工方便，采購(gòu)容易。（4） 運(yùn)行費(fèi)用低，水電汽消耗少。（5） 操作清洗方便，耐用容易維修，備品配件供應(yīng)可靠，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)施機(jī)械化和自動(dòng)化方便。（6） 結(jié)構(gòu)緊湊，盡量采用經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗(yàn)證明確定性能優(yōu)良的設(shè)備。（7） 考慮生產(chǎn)波動(dòng)與設(shè)備平衡，留有一定裕量。（8） 考慮設(shè)備故障及檢修的備用。（9） 發(fā)酵罐生產(chǎn)能力、數(shù)

28、量和容積的確定。7.2 發(fā)酵罐的選型7.2.1 發(fā)酵罐容積的確定選用單罐公稱容量為10m3的六彎葉機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，其總?cè)莘e為10.8 m3。7.2.2 生產(chǎn)能力計(jì)算每天需要發(fā)酵液量v=41m3設(shè)發(fā)酵罐裝料系數(shù)=0.8，則每天需要發(fā)酵罐的總?cè)莘ev0=41/=51.25m37.2.3 罐個(gè)數(shù)的確定 設(shè)需要發(fā)酵罐的個(gè)數(shù)為n1，公稱容量為10m3的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為10.8 m3，根據(jù)公式有 n1=v0t（v總24）=51.2548（10.824）=9.49（個(gè)） 其中：發(fā)酵生產(chǎn)周期t=48h，一天為 每天需要發(fā)酵罐的總?cè)莘ev0=51.25 m3 故取公稱容積10 m3發(fā)酵罐10個(gè)。7.2.4 主要

29、尺寸的計(jì)算已知v全=v筒+2v封=10.8m3；封頭折邊忽略不計(jì)，以方便計(jì)算。則有v全=0.785d22d+（/24）d32=10.8，h=2d；解方程得：1.57d3+0.26d3=10.8，而d=1.8，故h=2d=3.6m；據(jù)發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論附錄表一15，得封頭高h(yuǎn)封=ha+hb=450+50=500(mm)驗(yàn)算全容積v全：v全=v筒+2v封=0.785d22d+（/24）d32+0.785d20.052 =0.7851.823.6+/121.83+0.7851.820.052=10.9（m3）與v全=10.8 m3相近7.2.5 冷卻面積的計(jì)算為保證發(fā)酵在最旺盛、微生物消耗基質(zhì)最多

30、及環(huán)境氣溫最高時(shí)也能冷卻下來(lái)，必須按照發(fā)酵生成熱最高峰、一年中最熱的半個(gè)月的氣溫下，冷卻水可能達(dá)到的最高溫度的惡劣條件下，設(shè)計(jì)冷卻面積。計(jì)算冷卻面積使用牛頓傳熱定律公式，即f=q/(ktm)對(duì)于青紫霉素發(fā)酵，每1 m3發(fā)酵液，每小時(shí)傳給冷卻器的最大熱量約為4.186000 kj/（m3/h）采用豎式列管換熱器，取經(jīng)驗(yàn)值k=4.18500 kj/（m3.h.）平均溫差tm：tm=（t1-t2）/（ln（t1/t2） 32 32 20 27代入，得tm=（12-5）/（ln12/5）=8對(duì)公稱容量10m3的發(fā)酵罐，每天裝2罐，每罐實(shí)際裝液量為41/ 2=20.5（m3）換熱面積f=q/（k. tm

31、）=4.18600020.5/(4.185007.28)=30.8（m2）7.3 種子罐的選型 種子罐選型同發(fā)酵罐一樣，選用機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐7.3.1 種子罐容積和數(shù)量的確定按接種量的15計(jì)算，種子罐的容積v種=v總15=10.815=1.28m3由于種子罐和發(fā)酵罐是對(duì)應(yīng)上料的，每個(gè)生產(chǎn)周期需要發(fā)酵罐10個(gè)，所有就需要種子罐10個(gè)種子罐培養(yǎng)時(shí)間為30小時(shí)。7.3.2 主要尺寸確定種子罐仍采用幾何相似的機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。h:d=2:1；則種子發(fā)酵罐總?cè)萘縱總=2v封+v筒；簡(jiǎn)化計(jì)算方程如下：v總=0.785d22d+（/24）d32=2.2，整理后，1.57d3+0.26d3=1.3，解方程

32、得，d=0.89；圓整到推薦的系列尺寸，取d=0.9m，則h=2d=20.9=1.8m查相應(yīng)表得 封頭高h(yuǎn)封=225+25=250（mm） 罐體總高h(yuǎn)罐=2h封+2h筒=2250+1800=2300（mm） 單個(gè)封頭容量v封=0.785d20.025+（/24）d3=0.112（mm） 封頭表面積s封=0.96（m2） 圓筒容量v筒=0.785d22d=0.71.36850.921.8=1.14（m3） 不計(jì)封頭容積，v有效=v封+v筒=0.112+1.14=1.252（m2）校核種子罐總?cè)莘ev總=2v封+v筒=20.112+1.14=1.36（m3）比所需的種子罐容積1.28m3大，滿足設(shè)計(jì)

33、要求。7.3.3 冷卻面積的計(jì)算種子罐體積較小，冷卻選用夾套冷卻裝置。每日種子罐物料量是6 m3，對(duì)于公稱容積1 m3的種子罐，每日可裝10罐，每罐實(shí)際裝液量為：6/10=（m3）每m3醪液在發(fā)酵最旺盛時(shí)，1h的發(fā)熱量與醪液總體積的乘積q總：q總=4.1860000.6=1.5104（kj/h）夾套傳熱系數(shù)：取k=4.18230 kj/(m2.h.)平均溫差：發(fā)酵溫度32；水初溫20；水終溫27,則平均溫差tm=（12+5）/2=8.5需冷卻面積f= q/（k. tm）=2.26104 /(4.182308.5)=2.77（m2）8. 廠址的選擇8.1 發(fā)酵廠址選擇概述發(fā)酵工廠的主要特點(diǎn)是技術(shù)

34、要求高、展速度快、動(dòng)力消耗大、環(huán)境要求高、投入的原料多、三廢治理量大。發(fā)酵廠因廠址選擇不當(dāng)、三廢不能治理而被迫關(guān)?；蛳奁谕．a(chǎn)治理或限期搬移的例子很多，其結(jié)果是造成人力、物力和財(cái)力的嚴(yán)重?fù)p失。因此，在廠址選擇時(shí)，必須采取科學(xué)、慎重的態(tài)度，認(rèn)真調(diào)查研究，確定適宜的廠址。8.2 廠址自然條件的選擇8.2.1 地理位置工業(yè)區(qū)應(yīng)設(shè)在城鎮(zhèn)常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，但考慮到發(fā)酵生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的特殊要求，發(fā)酵廠址應(yīng)設(shè)在工業(yè)區(qū)的上風(fēng)位置，廠址周圍應(yīng)有良好的衛(wèi)生環(huán)境，無(wú)有害氣體、粉塵等污染源，也要遠(yuǎn)離車站、碼頭等人流、物流比較密集的區(qū)域。8.2.2 地形、地勢(shì)和地質(zhì)地形：廠區(qū)場(chǎng)地應(yīng)當(dāng)比較規(guī)整而且集中，這樣可便于各類建筑物

35、與構(gòu)筑物的布置和場(chǎng)地的有效利用。為此場(chǎng)地規(guī)劃時(shí)就應(yīng)盡可能不受鐵路、公路干線、河流或其它自然屏障的分割。地勢(shì)：整齊平坦、開(kāi)闊，自然坡度最好在5/1000以下，以利于排泄雨水、廠內(nèi)交通運(yùn)輸及廠房建筑物座落基礎(chǔ)施工。地質(zhì)：廠址處不能在滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)上，土層要深厚，性質(zhì)均一，具有足夠的承載能力（承載力不小于152kgf/cm2），地表以下不要是砂層，回填垃圾等結(jié)構(gòu)，否則不僅增加工程投資造價(jià)于地基處理，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及工廠的安全。8.2.3 水文要有豐富的水源，包括地表水、深層水(深井水)、水庫(kù)水(雨水)、江河水(露天水)及泉水(有壓水)和城市自來(lái)水等。根據(jù)發(fā)酵工廠的特點(diǎn)，水質(zhì)要滿足生產(chǎn)工藝要求，包括滿足飲

36、用水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)及釀造用水標(biāo)準(zhǔn)、硬水及軟化水等。一般深井水及泉水的水量、水溫、水質(zhì)均較適宜；地表水、水庫(kù)水、江河水的水量大而水質(zhì)不高；城市自來(lái)水來(lái)源方便但價(jià)格不便宜。使用時(shí)要注意其合理性與經(jīng)濟(jì)性。廠址附近的洪水水位、流向及淹沒(méi)情況，都應(yīng)熟悉。一般要求廠址的相對(duì)標(biāo)高應(yīng)該在最高洪水水位的0.5m以上。8.2.4 氣象氣象資料是工廠總平面布置的重要依據(jù)之一，也是廠房設(shè)計(jì)和排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。包括溫度、濕度、雨雪、冰凍、日照、氣壓、風(fēng)向等。在選址時(shí)要充分考慮這些因素。8.3 廠址經(jīng)濟(jì)條件的選擇8.3.1 能源供應(yīng)電、熱及燃料供應(yīng)方便是廠址的重要原則之一。發(fā)酵工廠是耗用能源的大戶，并要求是二類負(fù)荷電戶，所以在選擇廠址的時(shí)候，要對(duì)所選擇地點(diǎn)地區(qū)的供電情況進(jìn)行調(diào)查，以便確定輸電方式和廠內(nèi)變壓配電所的位置，并設(shè)計(jì)供熱的方式。8.3.2 給排水發(fā)酵工廠是用水的大戶，同時(shí)有些發(fā)酵工廠，水的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。所以水質(zhì)必須符合飲用水的要求。廠址應(yīng)盡量靠近水源地。發(fā)酵工廠廢水