年產(chǎn)0噸青紫霉素發(fā)酵工廠(chǎng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)8344674知識(shí)講解

1、年產(chǎn) 10 噸青紫霉素發(fā)酵工廠(chǎng)設(shè)計(jì)目錄1. 前言 4.1.1 產(chǎn)品介紹 4.1.2 發(fā)展歷史 5.1.3 臨床應(yīng)用 5.1.4 注意事項(xiàng) 5.2. 設(shè)計(jì)任務(wù) 6.2.1 項(xiàng)目名稱(chēng) 6.2.2 生產(chǎn)方法 6.2.3 生產(chǎn)能力 6.2.4 主要原輔料 6.2.5 發(fā)酵工段產(chǎn)品 6.3. 產(chǎn)品方案 6.3.1 產(chǎn)品名稱(chēng)及性質(zhì) 6.3.2 產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格 7.3.3 產(chǎn)品規(guī)模 7.3.4 產(chǎn)品包裝方式 7.4. 生產(chǎn)方法和工藝流程 7.4.1 路線(xiàn)選擇生物發(fā)酵法 7.4.2 工藝流程 7.4.2.1 工藝流程的設(shè)計(jì)原則 7.4.2.2 生產(chǎn)菌株的選育 8.4.2.3 斜面孢子培養(yǎng) 8.4.2.4 種子液

2、培養(yǎng) 8.4.2.5 發(fā)酵液培養(yǎng) 8.4.2.6 發(fā)酵液的后處理 9.5. 發(fā)酵車(chē)間的組成和生產(chǎn)制度 9.此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流5.1 發(fā)酵車(chē)間組成及其所需時(shí)間 9.5.2 發(fā)酵車(chē)間人員配置 9.6. 物料及熱量衡算 1.0.6.1 物料衡算 1.0.6.1.1 物料流程圖 1.06.1.2 發(fā)酵車(chē)間物料衡算 1.16.2 熱量衡算 1.2.6.3 發(fā)酵車(chē)間水衡算 1.46.4 發(fā)酵過(guò)程無(wú)菌空氣消耗量計(jì)算 1.56.4.1 單罐發(fā)酵無(wú)菌空氣耗用量 1.56.4.2 種子培養(yǎng)等其他無(wú)菌空氣耗量 1.56.4.3 發(fā)酵車(chē)間高峰無(wú)菌空氣消耗量 1.56.4.4 發(fā)酵車(chē)間無(wú)菌空氣年耗量 1.56.4.5

3、 發(fā)酵車(chē)間無(wú)菌空氣單耗 1.67. 主要工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型 1.67.1 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的原則 1.67.2 發(fā)酵罐的選型 1.7.7.2.1 發(fā)酵罐容積的確定 1.77.2.2 生產(chǎn)能力計(jì)算 1.77.2.3 罐個(gè)數(shù)的確定 1.77.2.4 主要尺寸的計(jì)算 1.77.2.5 冷卻面積的計(jì)算 1.87.3 種子罐的選型 1.8.7.3.1 種子罐容積和數(shù)量的確定 1.87.3.2 主要尺寸確定 1.87.3.3 冷卻面積的計(jì)算 1.98. 廠(chǎng)址的選擇 1.9.8.1 發(fā)酵廠(chǎng)址選擇概述 1.98.2 廠(chǎng)址自然條件的選擇 2.08.2.1 地理位置 2.0.8.2.2 地形、地勢(shì)和地質(zhì) 2.08

4、.2.3 水文 2.0.8.2.4 氣象 2.1.8.3 廠(chǎng)址經(jīng)濟(jì)條件的選擇 2.18.3.1 能源供應(yīng) 2.1.8.3.2 給排水 2.1.8.3.3 交通運(yùn)輸條件 2.18.3.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件 2.18.3.5 特殊要求 2.2.9. 發(fā)酵工廠(chǎng)的三廢處理 2.2.9.1 廢水的處理 2.2.9.2 廢氣的處理 2.2.9.3 廢渣的處理 2.3.參考文獻(xiàn)： 2.3.附圖一：種子罐發(fā)酵罐設(shè)計(jì)圖 2.4附圖二：青紫霉素發(fā)酵流程圖 2.5附圖三：育種發(fā)酵車(chē)間平面圖 錯(cuò). 誤 !未定義書(shū)簽。附圖四：發(fā)酵工廠(chǎng)平面布局圖 錯(cuò). 誤 !未定義書(shū)簽。1.1產(chǎn)品介紹青紫霉素又稱(chēng)利維霉素(lividomyc

5、in),是由青紫鏈霉菌產(chǎn)生的，分子式為 Q9H55N5O19。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 七-葡萄糖；D -核糖；脫氧鏈霉胺；2 -氨基-2,3三氧葡 萄糖五個(gè)糖分子通過(guò)糖苷鍵所組成的氨基糖苷類(lèi)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)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

6、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(xiàn)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(lèi)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 , 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)

7、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

8、)，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(chēng)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，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

9、項(xiàng)目名稱(chēng)年產(chǎn) 10 噸青紫霉素發(fā)酵車(chē)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(chēng)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)：50mg (1ml) 100mg (2ml)3.3

10、 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(xiàn)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(lèi) 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(xiàn)菌StreptomycesNO38975-5,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 , 證明 NO38975-5中組份

11、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(xiāo)產(chǎn)品還必須滿(mǎn)足銷(xiāo)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(chǎng)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)，以保證人身和設(shè)備的安全

12、。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

13、 接種量： 100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(guān)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，NaNO30.1%, KH2PO4 0.015%, CaCO 0.05%, MgSQ 0.05%, pH 自然，加消沫油 0.1% 接種量： 15此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流裝量：2500立升液實(shí)裝1000立升出液控制：外觀(guān)微紅，菌絲濃度 24% -26%，菌絲呈網(wǎng)狀發(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

14、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(chē)間的組成和生產(chǎn)制度5.1發(fā)酵車(chē)間組成及其所需時(shí)間配料攪拌投料蒸汽火菌冷卻接種發(fā)酵反應(yīng)清洗罐體0.8h0.5h0.5h1h1.2h48h1.5h5.2發(fā)酵車(chē)間人員配置工段名稱(chēng)崗位名稱(chēng)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(chē)間主任/1/1車(chē)間副主任/1/1合計(jì)/1589176.物料及熱量衡算6.1物料衡算物料流程圖葡萄糖1%淀粉1%淀粉1%糊精1.5%糊精1%料

15、水比1:4料水比1:4豆餅粉1.5%豆餅粉2%自來(lái)水NaNC30.05%酵母粉0.5%25 CKH2PC40.02%NaNQ0.1%酵母粉0.5%KF2PC40.015%NaCl0.3%CaCO0.05%CaCO0.5%MgSCh0.05%MgSC40.05%消沫油0.1%消沫油0.1%發(fā)酵罐種子罐升溫升溫V"65-100 C121C液化30mi n+加消沫劑及微量物料滅菌 30min' 121 C 降溫至36 C發(fā)酵罐滅菌30mi n*維持 降溫至36 C接種量15%6.1.2 發(fā)酵車(chē)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

16、( 1) 發(fā)酵液量：V1=1OOOO十(0.825 X 99) =12244 ( m3)式中 0.825-青紫霉素產(chǎn)量( kg/m 3)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=V1X 1OO=12244O(O kg)( 3) 種子液量：V2=15XV1=1836.6(m3)式中 1 5-接種量( 4) 種子培養(yǎng)液所需糖量：m 2=4OXV2=4OX 1836.6=7346(4kg)( 5) 生產(chǎn) 1O 噸青紫霉素需糖量：m=m1+m2=1297864(kg)(6) 葡萄糖耗用量： m (葡萄糖) = 1OOOX1XV1=1.22X15(O kg)(

17、7) 淀粉耗用量：m (淀粉)=1000 X%X( V1+V2) =1.41 X 10( kg)(8) 糊精耗用量：m (糊精)=1000 X%XV1000X 1.% xv=1.5 X 10( kg)( 9) 豆餅粉耗用量：m (豆餅粉)=1000 X% XV+1000X 1.% XV=2.72 X 10(kg)(10) 酵母粉耗用量：m (酵母粉)=1000X 0.%X( V1+V2) =7.04 X 10( kg)( 11) NaNO3 耗用量：m (NaNO3) = 1000X0%.1XV1+1000X0.0%5XV2=1.32X14(0 kg)( 12) KH2PO4 耗用量：m (K

18、H2PO4) = 1000X0.01%5XV1+1000X0.0%2 XV2=2.2X130(kg)( 13) CaCO3 耗用量：m (CaCO3) =1000X 0.0%5XV1+1000X0.%5 XV2=1.53 X 14 (0 kg)(14) MgSO4 耗用量： m(MgSO4) = 1000X0.0%5X(V1+V2) =7.04X130(kg)(15) NaCI耗用量：m (NaC) = 1000 X 0.% XV=5.51 X 10( kg)（16）消沫油耗用量：m （消沫油）=1000X 0.%x（Vi+V2） =1.41 x 1o（kg）10 T / a青紫霉素發(fā)酵車(chē)間的

19、物料衡算表如下：物料名稱(chēng)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）1.22 X 105408淀粉（kg）1.41 X 105469糊精（kg）1.5X 105500豆餅粉（kg）2.72X 105908酵母粉（kg）7.04X 104235NaNO3 (kg)1.32 X 10444KH2PO4 (kg)2.2 X 1037CaCO (kg)1.53X 10451MgSCh (kg)7.04X 103

20、23NaCI (kg)5.51 X 10318消沫油（kg）1.41 X 104476.2熱量衡算(一) 發(fā)酵罐需配料量為：G=1000x( 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：02=100X(1 % + 1.5% + 1.5% + 0.02% + 0.05% + 0.5% +0.3% + 0.5% + 0.05% + 0.1%) =552 ( kg)(三) 根據(jù)工藝需加水量為：Gw=4X(5815+552) =25468 (kg)注：料水比為1:4(四)

21、料液總量為：G= G+ Q+ 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'+'')'' 此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流(1) 發(fā)酵罐內(nèi)料液由初始溫度to=25C加熱至ti=12C耗熱Q'Q =GX(E-to) =31835 X 3.7 兇21-25) =1.13 X 10( 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=GX % X 30 - 60=31835%

22、 X 30 - 60=795©g)故 Q''XV=795.9 X 2198.91=1.75 (XJ)0其中在溫度121C下水的汽化潛熱1=2198.91 KJ/kg3) 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'''%=(15Q' +Q')'=15%X(1.13X170+1.75X16)0 =1.94X160(KJ)4) 由上述結(jié)果可得：0總=& +Q ' +Q '' =I1175X<1001.94 X 1=1.49 X

23、 10( KJ)(5)故耗用蒸汽量D使用表壓為0.4MPa的飽和蒸汽1=2737.23 KJ/kgD= Q總/ (l-i) n =1.49 X 17O( )X 9% =7343.83 ( kg)其中相應(yīng)冷凝水的焓i=601.53 KJ/kg蒸汽的熱效率n =9%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30mi n,熱效率為95%，故Qmax =0總*( 30-60X %) =1.49 X 170(0.5 X 9%) =3.14 X 10(KJ/h)相應(yīng)的最大蒸汽耗量為：Dmax= Qmax十(l-i) =3.14 X 10()=14702 (

24、 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/kg7) 蒸汽單耗已知發(fā)酵需要 48 小時(shí)，放罐，洗罐，維修的時(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=DK 75=7343.83 X 75=5.55( 10)每噸成品耗蒸汽量Ds=5.5 X 1/10=5.5 X41(kg)10 T / a青紫霉素發(fā)酵車(chē)間的熱量總衡算表名稱(chēng)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

25、)蒸汽0.4 (表壓)5.5 X 14)147025.5 X 106.3發(fā)酵車(chē)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Gw為：Gw=25468X 75=1.91 X610kg)(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/ (l-i) n =1.49 X 10()X 9% =7343.83 (kg)其中：相應(yīng)冷凝水的焓i=601.53 KJ/kg蒸汽的熱效率n =9%使用表壓為0.4MPa的飽和蒸汽1=2737.23 KJ/kg 冷卻水用量已知發(fā)酵一次，料液總量 G= 31835

26、 kg把醪液從t1=121C冷卻至t2=25°C, 冷卻水使用t3=20C的深井水，終溫t4=70C，逆流操作，冷卻時(shí)間t=1h。則 每小時(shí)耗水量為：W= GX C( t1-t2)十C 水 X t Xt4-t3)=31835X 3.7 X21-25)十4.18 X 1 X70-20) =5.4 X 10(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) X 75=(7343.83+5.4 X410=4.6 X 10(kg) 發(fā)酵車(chē)間總用水量G總：G

27、總=G 原料+G=1.91X 10+4.6 x 106.51 x 10（ kg）6.4發(fā)酵過(guò)程無(wú)菌空氣消耗量計(jì)算發(fā)酵車(chē)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 。取最高值0.25vvm進(jìn)行計(jì)算。（ 1）單罐發(fā)酵過(guò)程用氣量（常壓空氣）V=10x 80 x 0.25x 60=1（20m3/h）式中 80-發(fā)酵罐裝料系數(shù)（ 2）單罐年用氣量Va=Vx 48x 75=4.325x（1m03）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'

28、;=25 x V=25 x 120=3（0 m3/h ）每年用氣量為：Va'=25 x 10x Va=25x 10x 4.32x5=10.08x 16（0 m3/a）其中發(fā)酵罐個(gè)數(shù)為 10個(gè)6.4.3 發(fā)酵車(chē)間高峰無(wú)菌空氣消耗量Vmax=10x（ V+V'） =10x（ 120+30） =1500（ m3/h）6.4.4 發(fā)酵車(chē)間無(wú)菌空氣年耗量Vt=10x 75（xV+V'）x 48=10x 7（5x120+30）x 48=5.4 x6（1 0m3/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48h發(fā)酵車(chē)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=1

29、0噸，故發(fā)酵車(chē)間無(wú)菌空氣單耗為:VO=V十 G=5.4X10=5.4 X 10( m3/t)10 T / a青紫霉素發(fā)酵車(chē)間無(wú)菌空氣衡算表發(fā)酵罐公稱(chēng)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)101203015005.4 X 105.4 X 107. 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，可以反映出所設(shè)計(jì)工廠(chǎng)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

30、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)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(chēng)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)

31、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e Vo=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Ni,公稱(chēng)容量為10m3的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為10.8 m3, 根據(jù)公式有N1=V°X 甘(V總 X 24 =51.25 X 4孑(10.8 X 2) =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e V0=51.25 m3故取公稱(chēng)容積10 m3發(fā)酵罐10個(gè)。7.2.4 主要尺寸的計(jì)算已知V全=V筒+2V封=10.8m3;圭寸頭折邊忽略不計(jì)，以方便計(jì)算。則有 V全=0.785DX 2D( n /24 D3X 2=10

32、, 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(chǎng)工藝設(shè)計(jì)概論附錄表一 15,得封頭高H封=ha+hb=450+50=500(mm) 驗(yàn)算全容積 V 全：V'=V 筒+2V封=0.785DX 2D+( n /24 D3X 2+0.785DX 0.05 X 2=0.785 X 1.X 3.6+ n /12 X+0.785 X f.X 0.05 X 2=1 (9h3)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

33、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/(K tm)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4.18 X 6000 K(/m3/h)采用豎式列管換熱器，取經(jīng)驗(yàn)值 K=4.18X 500 KJ/m3hC) 平均溫差厶 tm : Atm= (Ati- At2)/ (In (Ati/At2)32 C 32C20 C 27C代入，得 Atm=(12-5) /(In12/5) =8C對(duì)公稱(chēng)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. A

34、tm) =4. 1 8 X 6000X 2/0(.45. 1 8 X500X7.28)=3(0.8m2)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"總X1% =10.8 X 1=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)萘縑'=2V'+V'簡(jiǎn)化計(jì)算方程如下：V'=0.7

35、85D2X 2D+n /24 D3X 2=2,整理后，1.57D3+0.26D3=1.3,解方程得，D=0.89; 圓整到推薦的系列尺寸，取 D=0.9m,則H=2D=2X 0.9=1.8m查相應(yīng)表得封頭高H'=225+25=250 (mm)罐體總高 H'=2H'+2H筒=2X 250+1800=230(mm)單個(gè)封頭容量 V封=0.785D2x 0.025( n /24 D3=0.112 (mm)封頭表面積S封=0.96 (m2)圓筒容量 V筒=0.785D2X 2D=0.71.3685 X2091.8=1.14m3)不計(jì)封頭容積，V'效=V'+V&#

36、39;=0.112+1.14=1.252( m2)校核種子罐總?cè)莘e V'=2V'+V'=2X 0.112+1.14=1.3( m3)比所需的種子罐容積 1.28m3大，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)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(chēng)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=4.18 X 6000 X 0.6=1.54 XJ0h)夾套傳熱系數(shù)：取 K=4.18X230 KJ/(frhC)平均溫差：發(fā)酵溫度32 C

37、;水初溫20C ；水終溫27C ,則平均溫差 tm=(12+5) /2=8.5C需冷卻面積 F= Q/(K. tm) =2.26X140/(4.18 X 230X 8.5)=2.m772)8. 廠(chǎng)址的選擇8.1 發(fā)酵廠(chǎng)址選擇概述發(fā)酵工廠(chǎng)的主要特點(diǎn)是技術(shù)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(chǎng)因廠(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)址。8.2 廠(chǎng)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

38、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(chǎng)址應(yīng)設(shè)在工業(yè)區(qū)的上風(fēng)位置， 廠(chǎng)址周?chē)鷳?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(chē)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(chǎng)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(lèi)建筑物與構(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(xiàn)、 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(chǎng)內(nèi) 交通運(yùn)輸及廠(chǎng)房建筑物座落基礎(chǔ)施工。地質(zhì)：廠(chǎng)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1

39、52Kgf/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(chǎng)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(chǎng)的特點(diǎn)， 水質(zhì)要滿(mǎn)足生產(chǎn)工 藝要求，包括滿(mǎn)足飲用水質(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(chǎng)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(chǎng)址的相對(duì)標(biāo)高應(yīng)

40、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(chǎng)總平面布置的重要依據(jù)之一， 也是廠(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)址的重要原則之一。 發(fā)酵工廠(chǎng)是耗用能源的大戶(hù)， 并要求是二類(lèi)負(fù)荷電戶(hù)， 所以在選擇廠(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)是用水的大戶(hù)， 同時(shí)有些發(fā)酵工廠(chǎng)，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(chǎng)址應(yīng)盡量靠近水源地。 發(fā)酵工廠(chǎng)廢水、 污水 的排放量很大， 且對(duì)環(huán)境的污染比較大， 需設(shè)置污水處理站， 符合國(guó)家要求的廢 水排放標(biāo)準(zhǔn)。8.3.3 交通運(yùn)輸條件要以交通方便為原則，并根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，考慮運(yùn)輸方式及可靠