年產(chǎn)250噸右旋糖酐的車(chē)間工藝設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上制藥工程課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目 年產(chǎn)250噸發(fā)酵法制備右旋糖酐車(chē)間設(shè)計(jì) 小組成員 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 制藥工程12-2班 指導(dǎo)教師 張洪斌 胡雪芹 朱慧霞 設(shè)計(jì)時(shí)間2015.7.62015.7.17 、2015.7.272015.7.31制藥工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（第三組）成員：宋響亮，吳誠(chéng)，李亮亮，陶香長(zhǎng)設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)250噸發(fā)酵法制備右旋糖酐車(chē)間設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求：1、 確定工藝流程及工藝概述2、 物料衡算、設(shè)備選型以及工藝主要設(shè)備一覽表3、 按GMP規(guī)范要求設(shè)計(jì)車(chē)間工藝平面圖及其說(shuō)明和技術(shù)要求4、 安全環(huán)保5、 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析6、 每人詳細(xì)敘述一個(gè)在設(shè)計(jì)中選用的設(shè)備7、

2、發(fā)酵罐的安裝圖（包含技術(shù)要求和規(guī)格）8、 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)成果：1、 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，包括工藝概述、物料衡算、能量衡算、工藝設(shè)備選型說(shuō)明、工藝主要設(shè)備一覽表、車(chē)間工藝平面布置說(shuō)明、車(chē)間技術(shù)要求，以及安全、環(huán)保、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；每位學(xué)生的設(shè)備詳細(xì)綜述。2、 工藝平面布置圖一套（1:100）；3、 發(fā)酵罐的安裝圖（向示圖1:50）；4、 帶控制點(diǎn)的工藝管道流程圖目 錄第1章 緒論 11.1 車(chē)間工藝概述11.2 設(shè)計(jì)目的11.3 設(shè)計(jì)規(guī)模11.4 設(shè)計(jì)原則21.5 設(shè)計(jì)思想及創(chuàng)新點(diǎn)2第二章 工藝說(shuō)明 42.1 工藝流程介紹4 2.1.1發(fā)酵工序42.1.2水解工序42.1.3劃分工序52.1.4精

3、烘包工序52.2 工藝流程圖62.3 排班82.4 潔凈區(qū)間說(shuō)明9第三章 物料衡算103.1概述103.2物料衡算103.2.1菌種篩選及培養(yǎng)放大分103.2.2發(fā)酵部分103.2.3水解部分113.2.4劃分部分123.2.5精烘包工序13 3.3物料平衡圖18第四章 能量衡算234.1熱量衡算目的234.2熱量衡算依據(jù)234.3設(shè)備的熱量平衡方程式234.4加熱劑和冷卻劑用量的計(jì)算244.5 能量計(jì)算 25第五章 設(shè)備選型275.1 發(fā)酵 275.2 沉淀 285.3 捏合 295.4 水解 305.5 過(guò)濾機(jī) 325.6 劃分釡 335.7 成粉 335.8 離心機(jī) 335.9 濕粉過(guò)篩

4、 355.10 干燥 365.11 乙醇回收 375.12 設(shè)備一覽表 38第六章 公用系統(tǒng)416.1 水處理設(shè)備41第七章 車(chē)間平面布置427.1 車(chē)間工藝平面布置說(shuō)明 427.2 車(chē)間技術(shù)要求 467.3 車(chē)間平面布置圖 46第八章 安全防火478.1 防火防爆 47第九章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析549.1 固定資產(chǎn)及投資 549.2 生產(chǎn)收入（年） 549.3 生產(chǎn)成本（年） 549.4 人員工資（年） 559.4 稅務(wù)（年） 559.4 年累計(jì)利潤(rùn) 569.4 企業(yè)資金鏈 56第十章 過(guò)程技術(shù)與GMP響應(yīng)度5710.1 原輔料、中間產(chǎn)物及產(chǎn)品5710.2 設(shè)備選型 5710.3 人員 5710.

5、3 工藝用水 5710.3 廠房選址及總體規(guī)劃 58第十一章 三廢處理5911.1 三廢處理概述 5911.2 三廢處理技術(shù)方法 5911.3 三廢的防治措施 6011.3 右旋糖酐制備過(guò)程三廢處理 6111.3 右旋糖酐合成三廢防治措施 62第十二章 個(gè)人設(shè)備綜述及感想6412.1 水解罐 6412.2 感想 651 緒論1.1 車(chē)間工藝概述產(chǎn)品不僅要符合該藥品項(xiàng)下各項(xiàng)理化質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)必須具有安全性和無(wú)菌性，是藥品生產(chǎn)中要求相對(duì)嚴(yán)格的制劑。本設(shè)計(jì)將酶解法制備右旋糖酐的生產(chǎn)工藝劃分為菌種工序、發(fā)酵工序、水解工序、劃分工序、精烘包工序五個(gè)工藝。1.1.1 菌種工序本工序采用凍干的腸膜明串珠菌L

6、.M.-1226復(fù)蘇、篩選后，再經(jīng)試管、中瓶、種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)使之充分繁殖，供發(fā)酵工序使用。1.1.2 發(fā)酵工序本工序是由種子罐接種到發(fā)酵罐進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)，使蔗糖經(jīng)腸膜明串珠菌L.M.-1226產(chǎn)生的右旋糖酐蔗糖酶作用而生產(chǎn)大分子葡萄糖聚合物，即右旋糖酐粗品，然后用80%左右的乙醇溶液沉淀，沉淀物再經(jīng)70-85%以上乙醇溶液反復(fù)捏洗，供水解工序進(jìn)行水解。1.1.3 水解工序發(fā)酵所得粗酐的分子量高達(dá)幾百萬(wàn)甚至數(shù)千萬(wàn)，不符合臨床需要，為使粗酐分子量降解至合適臨床需要的范圍內(nèi)，需將粗酐進(jìn)行水解。本工藝采用游離的右旋糖酐酶進(jìn)行催化水解。1.1.4 劃分工序粗酐經(jīng)水解后，雖然分子量已水解至一定范圍內(nèi)，但

7、極其不均一而無(wú)法應(yīng)用于臨床，基于不同分子量的右旋糖酐在相同濃度的乙醇溶液中溶解度不同的性質(zhì)，使用不同濃度的乙醇溶液進(jìn)行劃分，除去分子量過(guò)大或過(guò)小的部分，從而獲得適合臨床需要的分子量的右旋糖酐。1.1.5 精烘包工序劃分所得的右旋糖酐含有一定量水分，用80-85%的乙醇溶液調(diào)粉脫水并除去雜質(zhì)而成松散的粉末，經(jīng)理新機(jī)分離、真空干燥，即得右旋糖酐成品1.2 設(shè)計(jì)目的首先滿足藥品的工業(yè)化生產(chǎn)要求，按照藥品的生產(chǎn)工藝流程提供最佳布置。其次藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范是藥品生產(chǎn)生產(chǎn)質(zhì)量管理的基本準(zhǔn)則，其中心思想是：任何藥品質(zhì)量的形式是生產(chǎn)出來(lái)的，而不是檢驗(yàn)出來(lái)的。因此廠房的設(shè)計(jì)目的就是依據(jù)GMP的思想，為藥品提供

8、合理的布局，合理的生產(chǎn)場(chǎng)所。1.3 設(shè)計(jì)規(guī)模車(chē)間的生產(chǎn)能力為250噸/年,分裝于20kg雙層塑料袋中，總計(jì)12500袋/年.按每年250天計(jì)算，每天一批計(jì)，即1噸/批(天)，50袋/批(天).1.4 設(shè)計(jì)原則(1) 本次設(shè)計(jì)的依據(jù)主要是：制藥工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010修訂版）及附錄，藥品GMP認(rèn)證檢查評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，藥品生產(chǎn)驗(yàn)證指南，潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50073-2001），醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50457-2008），國(guó)家關(guān)于建筑、消防、環(huán)保、能源等方面的規(guī)范。(2) 車(chē)間平面布置在滿足工藝生產(chǎn)、GMP、安全、防火等方面的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

9、條件下，盡可能做到人、物流分開(kāi)，工藝路線通順，運(yùn)輸方便，路線短捷，不返流。(3) 注意布局的合理性，充分利用建設(shè)單位現(xiàn)有的技術(shù)、裝備、場(chǎng)地、設(shè)施。為避免外來(lái)因素對(duì)藥品產(chǎn)生污染，潔凈生產(chǎn)區(qū)只設(shè)置與生產(chǎn)有關(guān)的設(shè)備、設(shè)施和物料存放間?？諌赫尽⒓兓g、空調(diào)系統(tǒng)、配電等公用輔助設(shè)施，均應(yīng)布置在一般生產(chǎn)區(qū)。(4) 若無(wú)特殊工藝要求，一般原料藥車(chē)間生產(chǎn)類(lèi)別為丙類(lèi)，耐火等級(jí)為二級(jí)。另根據(jù)GMP和生產(chǎn)工藝要求，車(chē)間潔凈區(qū)內(nèi)溫濕度設(shè)計(jì)參數(shù)為：夏季室內(nèi)溫度：24±2，相對(duì)濕度：55±10%；冬季室內(nèi)溫度：20±2，相對(duì)濕度：55±10%。一般區(qū)舒適性空調(diào)室內(nèi)溫度設(shè)計(jì)參數(shù)為：

10、夏季室內(nèi)溫度：26±2；冬季：室內(nèi)溫度：20±2。(5) 根據(jù)生產(chǎn)和投資規(guī)模合理選用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對(duì)于發(fā)塵量大的精工包工序，設(shè)計(jì)必要的捕塵、除塵裝置。熱風(fēng)循環(huán)箱和高效包衣機(jī)的配液需排熱排濕。(6) 操作人員和物料進(jìn)入潔凈區(qū)應(yīng)設(shè)置各自的凈化用室和采取相應(yīng)的凈化措施。若用緩沖間，則緩沖間應(yīng)是雙門(mén)連鎖，空調(diào)送潔凈風(fēng)。潔凈區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置易污染環(huán)境的廢棄物的專(zhuān)用出口，避免對(duì)原輔料和內(nèi)包材料造成污染。1.5 設(shè)計(jì)思想及創(chuàng)新點(diǎn)右旋糖酐發(fā)酵車(chē)間的設(shè)計(jì)包括發(fā)酵，水解，劃分和精烘干燥四部分。首先，充分熟悉和理解工藝的每一部分。然后，根據(jù)每一部的反應(yīng)，查找文獻(xiàn)資

11、料所確定的轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)結(jié)合我們所要求的產(chǎn)量估算出每一步所需要的物料，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行物料衡算。物料衡算中包括投入料液的量，轉(zhuǎn)化率生成物的量，操作損耗量以及剩余量，每一步的物料加起來(lái)一定等于上一步的量。要使工程得以運(yùn)行那么必然會(huì)有能量的參與，因此，物料衡算完成后接下來(lái)就要做能量衡算。攪拌器電機(jī)，干燥器，離心機(jī)等等設(shè)備需要計(jì)算其所需要的功率參數(shù)，還有加熱及冷卻，反應(yīng)釋放等都要對(duì)能量衡算，以避免能量累積所造成的影響。物料衡算和能量衡算之后，根據(jù)每一步的物料的量對(duì)設(shè)備進(jìn)行選型。我組設(shè)計(jì)中所需要的設(shè)備包括發(fā)酵罐，沉淀罐，捏合機(jī)，水解罐，過(guò)濾機(jī)，劃分釜，調(diào)粉鍋，離心機(jī)，整粒機(jī)，干燥器以及乙醇回收裝置。上網(wǎng)檢索各

12、類(lèi)別機(jī)器，再根據(jù)我組物料衡算所確定的每步的處理量，確定各類(lèi)別設(shè)備的型號(hào)。設(shè)備選型之后，設(shè)計(jì)廠房及車(chē)間平面的布置，我組所設(shè)計(jì)的是原料藥的生產(chǎn)，根據(jù)原料藥車(chē)間廠房的要求確定廠房的型式及參數(shù)，再根據(jù)工藝的不同部分如發(fā)酵，水解，劃分，干燥合理劃分各部分所在位置及潔凈區(qū)域，然后將設(shè)備放置在其所在工序的區(qū)域里，再把管道設(shè)計(jì)連接起來(lái)。生產(chǎn)必須要安全，因此安全的設(shè)計(jì)必不可少，防火防爆等要做到防患于未然。環(huán)保在目前的工業(yè)生產(chǎn)中冶越來(lái)越被重視，生產(chǎn)中的料液等要做到充分回收，廢水廢氣處理合格后方可排放。要是企業(yè)健康發(fā)展，要對(duì)其進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，計(jì)算出成本，收益，利潤(rùn)，開(kāi)支等，確保企業(yè)的經(jīng)濟(jì)健康。我組在設(shè)計(jì)中有以下創(chuàng)

13、新點(diǎn)：1. 根據(jù)工序所需時(shí)間，做出甘特圖，合理安排排班。我組的生產(chǎn)每批是24個(gè)小時(shí)，因?yàn)榘l(fā)酵過(guò)程最長(zhǎng)需要24小時(shí)，其余時(shí)間都在其之內(nèi)。因此在有一個(gè)發(fā)酵罐的情況下可以使發(fā)酵罐連續(xù)發(fā)酵。2. 物料衡算考慮細(xì)致，包括每步的投入，損耗及轉(zhuǎn)化。3. 充分利用廠房車(chē)間的空間，我組為原料藥生產(chǎn)，結(jié)合要求及我組實(shí)際情況設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的車(chē)間設(shè)計(jì)。2 工藝說(shuō)明2.1 工藝流程介紹2.1.1發(fā)酵工序A按照發(fā)酵罐培養(yǎng)基配比稱量發(fā)酵用原輔料，將蔗糖投入發(fā)酵液總體積的三分之一的自來(lái)水中加熱攪拌溶解，是蔗糖全部溶解后加入十二水合磷酸氫二鈉攪拌溶解。B向發(fā)酵罐中加入水至總體積，投入蛋白胨攪拌10min，并測(cè)定發(fā)酵液溫度25度，

14、維持發(fā)酵液溫度5-10min，投入菌種攪拌10-15min，測(cè)定pH為7.0-7.3，維持25度進(jìn)行發(fā)酵。C發(fā)酵過(guò)程中應(yīng)保持靜止，沒(méi)4h檢測(cè)發(fā)酵液溫度并保持25度，發(fā)酵進(jìn)行12h后pH值不應(yīng)超過(guò)5.5，當(dāng)發(fā)酵進(jìn)行20-22h且發(fā)酵液pH值達(dá)到3.8-4.4后即達(dá)到發(fā)酵重點(diǎn)；出料前取100g發(fā)酵液加入酒精，沉淀出的粗酐應(yīng)在14-16g左右。D出料前，用泵將發(fā)酵液打入沉淀罐中，邊攪拌邊加入0.6-0.8左右的乙醇溶液使右旋糖酐沉淀，待發(fā)酵液乙醇濃度達(dá)到0.35-0.38時(shí)，靜置15-30min，使粗酐全部下沉，用泵抽凈上清液得到粗酐，上清液作為廢液回收。E取出粗酐后，放進(jìn)粗酐捏洗機(jī)內(nèi)，用0.7-0

15、.85的乙醇溶液浸沒(méi)進(jìn)行捏洗，每次捏洗8-10min，重復(fù)捏洗至乙醇溶液澄清。F出料后，發(fā)酵罐用水沖洗至目視至無(wú)異物，排盡，放滿水加熱煮沸30min，在攪拌下進(jìn)行保溫洗滌30min。2.1.2水解工序A乙酸-乙酸鈉緩沖液：配制一定量的緩沖液其pH=5.5，冷卻至4度備用。B投料前，水解罐用飲用水沖洗至目視無(wú)異物，然后用純化水沖洗一遍，關(guān)閉罐底出料閥，加入計(jì)算量的上述緩沖液。C將捏洗后的粗酐攪拌下投入水解罐中，開(kāi)啟蒸汽加熱至95度，并保溫至液面無(wú)黏塊浮起，糊化操作結(jié)束。D將上述0.09的粗酐冷卻至35度，向其中加入規(guī)定量的右旋糖酐酶使其濃度為4u/ml，維持水解液的溫度35進(jìn)行翠花水解反應(yīng)，10

16、0r/min攪拌反應(yīng)150min，取樣測(cè)定水解液的想讀粘度為2.60-3.00即結(jié)束。E當(dāng)水解液達(dá)到規(guī)定的相對(duì)粘度后，將水解液加熱至95度保溫30min，使右旋糖酐酶變性，以終止酶催化反應(yīng)。F將上述水解液用泵打入過(guò)濾機(jī)中，想濾液中加入配比量的顆?；钚蕴窟M(jìn)行脫色，攪拌10min均勻后，使料液冷卻至后通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾，濾液供劃分用。2.1.3劃分工序一級(jí)劃分 在不斷攪拌下，將計(jì)算量的高濃度乙醇液緩緩加入已經(jīng)冷清、過(guò)濾的水解液中，不斷攪拌15min以上使之均勻，靜置15min后，取樣測(cè)定乙醇濃度后，并將乙醇濃度控制在0.370-0.390，靜置保持液溫40度；20-22h后取樣檢查澄清度，如呈混濁應(yīng)適

17、當(dāng)延長(zhǎng)靜置時(shí)間。用分層出料法。沉淀物、濾渣即為雜質(zhì)及大分子右旋糖苷，放入指定容器待處理。濾液供二級(jí)劃分用。二級(jí)劃分 在不斷攪拌下，將計(jì)算量的高濃度乙醇液緩緩加入到一級(jí)劃分釡濾液中，不斷攪拌15min后，靜置15min，取樣測(cè)定乙醇濃度，控制在0.420-0.430，靜置保持液溫34度；20-22h后即可出料，沉淀物即為白色獎(jiǎng)狀或雪花膏狀右旋糖酐70.三級(jí)劃分 在不斷攪拌下，將計(jì)算量的高濃度乙醇液緩緩加入到二級(jí)劃分釡濾液中，不斷攪拌15min以上使之均勻，靜置15min后，取樣測(cè)定乙醇濃度后，并將乙醇濃度控制在0.470-0.480，靜置保持液溫40度；8-12h后即可出料，沉淀物即為右旋糖酐4

18、0.四級(jí)劃分 在不斷攪拌下，將計(jì)算量的高濃度乙醇液緩緩加入已經(jīng)三級(jí)劃分釡濾液中，不斷攪拌15min以上使之均勻，靜置15min后，取樣測(cè)定乙醇濃度后，并將乙醇濃度控制在0.570-0.580，靜置不需要控制唯獨(dú)；1h后即可出料，沉淀物即為右旋糖酐20.2.1.4精烘包工序沉淀物的預(yù)處理 經(jīng)劃分所得的右旋糖酐70、右旋糖酐40沉淀物，可直接供精烘包工序成粉；經(jīng)劃分所得的右旋糖酐20沉淀物由于乙醇含量較高，為防止其變硬、結(jié)塊、劃分出料應(yīng)按沉淀物體積計(jì)算加入1/3量的純化水，使沉淀物的乙醇含量與右旋糖酐40沉淀物中乙醇含量基本一致，并攪拌均勻供精烘包工序成粉。成粉 右旋糖酐70、右旋糖酐40沉淀物分

19、別置于調(diào)粉鍋內(nèi)，加入料體積三分之一的0.80-0.85的乙醇溶液，攪拌均勻后于70-80-度保溫，開(kāi)始沒(méi)30min攪拌一次，待成粉量達(dá)到一半時(shí)，每20min先用人工鏟遍鍋壁，后開(kāi)動(dòng)攪拌5-20s，以防止變硬、結(jié)塊等；約經(jīng)過(guò)2.5-3h，觀察上層溶液是否澄清，且鍋內(nèi)下層粉無(wú)粘性、呈松散狀，成粉結(jié)束。右旋糖酐20沉淀物置于調(diào)粉鍋內(nèi)，劃分后加入料體積三分之一的純化水，攪拌均勻后再加入料體積三分之一的0.80-0.85的乙醇溶液，攪拌均勻后于70-80度保溫，使之脫水成粉，開(kāi)始每隔20min攪拌一次，待成粉量達(dá)到一半時(shí)，每隔10min人工鏟壁，約經(jīng)過(guò)1.5-2.0h。調(diào)粉 向調(diào)粉鍋內(nèi)加入料體積三分之一

20、的0.80-0.85的乙醇溶液，攪拌均勻后靜置至上清液澄清，抽去上清液；右旋糖酐70，右旋糖酐40反復(fù)操作三次；右旋糖酐20反復(fù)操作5次；然后將其置于離心機(jī)離心20min即可。濕粉過(guò)篩及干燥 從離心機(jī)中取出右旋糖酐濕粉，用20目的不銹鋼曬網(wǎng)整粒機(jī)整粒，用真空吸入雙錐旋轉(zhuǎn)干燥器，保持真空度0.07-0.08MPa，緩緩升溫，于80度保溫不少于5h，接冷卻水降溫65度一下停止干燥，即可出料。包裝 分裝20kg于雙層塑料袋中，扎緊袋口，外包一層牛皮紙袋，裝入紙筒內(nèi)，蓋上桶蓋，鉛封口，貼上標(biāo)簽；入庫(kù)待檢。 2.2工藝流程圖菌種培養(yǎng)基凍干菌種種子罐培養(yǎng)中瓶培養(yǎng)試管培養(yǎng)發(fā)酵沉淀乙醇粗品捏洗粗酐右旋糖酐酶活

21、性炭脫色過(guò)濾水解緩沖溶液糊化乙醇（一級(jí)劃分）（二級(jí)劃分）（三級(jí)劃分）（四級(jí)劃分）沉淀，濾渣過(guò)濾靜置濾液沉淀靜置右旋糖酐70上清液成粉右旋糖酐40靜置沉淀上清液入庫(kù)包裝離心干燥調(diào)粉右旋糖酐20沉淀靜置 菌種工序 發(fā)酵工序 水解工序 劃分工序 精烘包工序2.3排班我組的甘特圖如下：說(shuō)明：根據(jù)工藝各步驟所需時(shí)間可知，發(fā)酵時(shí)間最長(zhǎng)，為24h。讓發(fā)酵罐一直工作，從甘特圖可知各步驟無(wú)重合。即24h/批，實(shí)行三班倒全天運(yùn)作。各步驟一人，三班共30人。2.4 潔凈區(qū)間說(shuō)明本次設(shè)計(jì)中，按生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量要求分為：主要生產(chǎn)區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)和精烘包潔凈區(qū)，此次“精烘包潔凈區(qū)”的潔凈度要求為C級(jí)潔凈級(jí)別，主要生產(chǎn)區(qū)包

22、括發(fā)酵區(qū)和酶解區(qū)，輔助生產(chǎn)區(qū)包括：其他部分生產(chǎn)區(qū)或輔助房間，包括成品出口、配電室、制水間、空調(diào)間等；此外針對(duì)乙醇回收工段還在主體車(chē)間以外單獨(dú)設(shè)計(jì)了危險(xiǎn)品庫(kù)，從而加強(qiáng)對(duì)主體車(chē)間的保護(hù)。在總體設(shè)計(jì)上，進(jìn)去潔凈區(qū)中精烘包所處位置的操作人員需經(jīng)過(guò)三次更衣，進(jìn)入一般主生產(chǎn)區(qū)的操作人員穿普通工作服裝即可。表21 潔凈區(qū)分類(lèi)表潔凈度級(jí)別潔凈區(qū)一般潔凈區(qū)主要生產(chǎn)區(qū)、菌種培養(yǎng)區(qū)、輔助房間D級(jí)二更、成粉調(diào)粉、離心車(chē)間及臨近走廊三更、粉碎室、真空干燥室、混料室、內(nèi)包室、外包室、潔具室、分析室、儲(chǔ)藏室3.物料衡算3.1 概述物料恒算就是了解分析生產(chǎn)過(guò)程，計(jì)算得出生產(chǎn)過(guò)程中所涉及的各種物料的數(shù)量和組成，從而使設(shè)計(jì)由定性

23、轉(zhuǎn)入定量，進(jìn)一步確定出設(shè)備的生產(chǎn)能力、各設(shè)備之間的生產(chǎn)能力是否平衡等。通過(guò)物料衡算，可以深入地分析和研究生產(chǎn)過(guò)程。物料衡算的理論基礎(chǔ)是質(zhì)量守恒定律，運(yùn)用該定律可以得出各種過(guò)程的物料平衡方程式，總物料平衡方程式為：GI=GO+GA+GR式中： GI輸入體系的總物料量； GO輸出體系的總物料量； GA物料在體系中的總損失量； GR物料在體系中的總累積量。3.2 物料衡算3.2.1 菌種篩選及培養(yǎng)放大部分液體培養(yǎng)基：（作蘇醒菌種用）蔗糖0.5kg，蛋白胨12.5g，磷酸氫二鈉9g，水5kg。固體培養(yǎng)基：（篩選強(qiáng)壯菌種）蔗糖20g，蛋白胨0.4g，磷酸氫二鈉0.4g，瓊脂4g，水175.2g。種子罐：

24、（擴(kuò)大菌種）蔗糖343kg，蛋白胨5.69kg,磷酸氫二鈉4.12kg，水2289kg。3.2.2 發(fā)酵部分3.2.2.1 發(fā)酵罐內(nèi)原輔料：（損耗1%）蔗糖2747kg，蛋白胨17kg，磷酸氫二鈉23kg，水20105kg。損耗按1%為，蔗糖27.47kg，蛋白胨0.17kg，磷酸氫二鈉0.23kg，水201kg。再投入菌種40kg。乙醇使粗酐沉淀：投入乙醇的量，抽去的上清液，乙醇23118kg 水33283kg 菌體及雜質(zhì)1622kg得到粗酐1390kg損耗發(fā)酵液按1%算為3.2.2.2 捏洗 ：投入84%的乙醇溶液，共為：乙醇27668kg 水5187kg出料的有：粗酐1376kg 乙醇2

25、7391kg 水5135kg損耗的量按1%，粗酐為13.9kg 乙醇277kg 水52kg3.2.3 水解部分3.2.3.1 加熱糊化投入的氯化鈣取1.5%質(zhì)量為緩沖液的pH=5.0，由，故加入酶以后體系總的水解液14199kg損耗2% 水解液284kg3.2.3.2 脫色：活性炭的吸附按0.1%得，加入活性炭14.2kg3.2.3.3 微濾： 濾液14026kg 活性炭14.2kg損耗按1% 得140kg3.2.4 劃分部分：3.2.4.1 一級(jí)劃分加入乙醇損耗后剩余粗酐含量：壓濾得，酶的轉(zhuǎn)化率為86.2%×1328=1145kg，則剩余大分子糖酐為：13281145=183kg得

26、到上清液：（13886+9078+1008183）×99.5%=23670kg損耗按0.5% ，共119kg濾液3.2.4.2 二級(jí)劃分投入的乙醇量為則二級(jí)劃分得到的右旋糖酐70量為，損耗右旋糖酐70的量按0.5%，可得3.2.4.3 三級(jí)劃分投入乙醇的量為則三級(jí)劃分所得的右旋糖酐40量為損耗右旋糖酐40的量3.2.4.4 四級(jí)劃分投入的乙醇的量為則三級(jí)劃分所得的右旋糖酐20量為損耗右旋糖酐20量為3.2.5 精烘包工序3.2.5.1 沉淀物的預(yù)處理在右旋糖酐20中投入的水量為3.2.5.2 成粉右旋糖酐70成粉投入乙醇與水量為故質(zhì)量為，損耗的右旋糖酐70量按1%為剩余的右旋糖酐70

27、量，抽去的上清液量為655kg右旋糖酐40成粉投入乙醇與水量為故質(zhì)量為，損耗右旋糖酐40量按1%為剩余的右旋糖酐40量，抽去的上清液量為534kg右旋糖酐20成粉投入乙醇與水量為故質(zhì)量為，損耗的右旋糖酐20按1%為剩余右旋糖酐20量，抽去上清液量為4968kg3.2.5.3 調(diào)粉右旋糖酐70，一次操作投入乙醇和水的量為，故質(zhì)量為抽去的上清液量為115+18=133kg，則3次共投入損耗的右旋糖酐70量按1%，右旋糖酐40，一次操作投入乙醇和水的量為，故質(zhì)量為每次抽去上清液的量為129+20.5=149.5kg，則3次共投入損耗的右旋糖酐40量按1%，右旋糖酐20，一次操作投入乙醇和水的量為，故

28、質(zhì)量為每次抽去上清液的質(zhì)量為696+110=806kg,則5次共投入損耗的右旋糖酐20按1%，為3.2.5.4 離心右旋糖酐70損耗按0.5%，為剩余右旋糖酐70的量為；右旋糖酐40損耗量按0.5%，為剩余右旋糖酐40的量為右旋糖酐20損耗量按0.5%，為剩余右旋糖酐20的量為；3.2.5.5 濕粉過(guò)篩及干燥右旋糖酐70干燥出的乙醇和水分別為損耗按1%，為，剩余右旋糖酐40干燥出的乙醇和水分別為損耗按1%，為，剩余右旋糖酐20干燥出的乙醇和水分別為損耗按1%為，剩余3.2.5.5 包裝包裝損耗每類(lèi)右旋糖酐損耗按1%，故剩余為，右旋糖酐70 ；右旋糖酐40 ；右旋糖酐20 ；每20kg分裝一個(gè)雙

29、層塑料袋中，則右旋糖酐70需要雙層塑料袋，故取8只；右旋糖酐40需要雙層塑料袋，故取8只；右旋糖酐10需要雙層塑料袋，故取39只。故，需要聚乙烯塑料袋；牛皮紙袋55只；標(biāo)簽55張；紙筒55個(gè)；裝箱單55張。3.3物料平衡圖捏洗損耗1%粗酐沉淀發(fā)酵損耗1%凍干菌菌種培養(yǎng)種子罐蔗糖343kg蛋白胨5.69kg磷酸氫二鈉4.12kg水2289kg固體培養(yǎng)基蔗糖：20g蛋白胨：0.4g磷酸氫二鈉：0.4g瓊脂：4g水：175.2g液體培養(yǎng)基蔗糖：0.5kg蛋白胨：12.5g磷酸氫二鈉：9g水：5kg蔗糖：2747kg蛋白胨：17kg磷酸氫二鈉：23kg水：20105kg蔗糖：27.47kg蛋白胨：0.

30、17kg磷酸氫二鈉：0.23kg水：201kg乙醇：23118.48k水：33283.81kg菌體及雜質(zhì)：1381.14kg乙醇：23352kg水：13715kg發(fā)酵液：597.7kg乙醇：27391kg水：5135kg4粗酐1390kg乙醇：27668kg水：5187kg損耗1%粗酐1376.1kg粗酐為：13.9kg乙醇：277kg水：52kg專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)損耗0.5%壓濾濾液13886一級(jí)劃分乙醇：9078kg水：1008kg損耗1%活性炭：14.2kg水解液：140kg水解液14026kg微濾脫色水解液13913kg水解損耗2%水解液：284kg右旋糖酐酶乙酸鈉：4284kg乙酸：1

31、785kg純化水：6383kg氯化鈣：209kg加熱糊化活性炭：14.2kg濾液：119kg大分子糖酐：183kg上清液23670kg乙醇：2181kg水：121kg損耗1%損耗1%抽去右旋糖酐40:1.5kg右旋糖酐70:147kg調(diào)粉成粉抽去右旋糖酐70:1.5kg143右旋糖酐20:818.5kg2右旋糖酐40:168.5kg1右旋糖酐70:149kg三級(jí)劃分四級(jí)劃分乙醇：17884kg水：12950kg乙醇：7805kg水：434kg上清液27128kg損耗0.5%右旋糖酐20:4.1kg損耗0.5%上清液25106kg右旋糖酐40:0.84kg乙醇：3026kg水：168kg損耗0.

32、5%右旋糖酐70:0.75kg二級(jí)劃分上清液：655kg乙醇：215kg水：34kg乙醇：345kg水：54kg乙醇：345kg水：54kg右旋糖酐70:145.5kg右旋糖酐40:163.5kg損耗1%右旋糖酐40:1.6kg濕粉過(guò)篩及干燥損耗0.5%右旋糖酐40:164.4kg右旋糖酐40:0.8kg離心右旋糖酐40:166kg損耗1%抽去右旋糖酐40:1.6kg乙醇：387kg水：61.5kg乙醇：262kg水：58kg調(diào)粉抽去損耗1%右旋糖酐40:1.67kg2成粉右旋糖酐70:144.8kg損耗1%右旋糖酐70:1.4kg濕粉過(guò)篩及干燥損耗0.5%右旋糖酐70:0.73kg離心5上清

33、液：534kg乙醇：206kg水：33kg乙醇：387kg水：61.5kg乙醇：301kg水：66kg6乙醇：1542kg水：339kg乙醇：3480kg水：550kg乙醇：1507kg水：239kg損耗1%右旋糖酐70:1.4kg右旋糖酐40:1.6kg右旋糖酐20:7.8kg65包裝右旋糖酐（70+40+20）=1091kg聚乙烯塑料袋：55只牛皮紙袋：55只標(biāo)簽：55張紙桶：55個(gè)裝箱單：55張右旋糖酐20:794kg3濕粉過(guò)篩及干燥損耗1%右旋糖酐20:8kg右旋糖酐20:798kg損耗0.5%離心右旋糖酐20:4kg右旋糖酐20:806kg抽去損耗1%乙醇3480kg水550kg調(diào)粉

34、抽去損耗1%右旋糖酐20:8kg上清液：4968kg右旋糖酐20:8kg成粉純化水：1560kg預(yù)處理4.能量衡算4.1熱量衡算目的熱量衡算得主要目的是為了確定設(shè)備的熱負(fù)荷，根據(jù)設(shè)備熱負(fù)荷的大小、所處理物料的性質(zhì)及工藝要求再選擇傳熱面的型式、計(jì)算傳熱面積、確定設(shè)備的主要工藝尺寸。4.2熱量衡算依據(jù)熱量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律，以車(chē)間物料衡算的結(jié)果為基礎(chǔ)而進(jìn)行的，所以，車(chē)間物料衡算表是進(jìn)行車(chē)間熱量衡算的首要條件。4.3設(shè)備的熱量平衡方程式對(duì)于有傳熱要求的設(shè)備，其熱量平衡方程式為：Q1Q2Q3=Q4Q5Q6式中 Q1物料帶入到設(shè)備的熱量kJ；Q2加熱劑或冷卻劑傳給設(shè)備和所處理物料的熱量kJ；Q

35、3過(guò)程熱效應(yīng)kJ；Q4物料離開(kāi)設(shè)備所帶走的熱量kJ；Q5加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量kJ；Q6設(shè)備向環(huán)境散失的熱量kJ。Q1與Q4均可用下式計(jì)算：Q1（Q4）=m Cpt2t0 kJ式中 m輸入（或輸出）設(shè)備的物料量，kg；Cp物料的平均比熱容，kJ/kg·；t0基準(zhǔn)溫度，；t2物料的實(shí)際溫度，其中水溶液比熱容，可由下式估算。 ccs n1n式中 c水溶液的比熱容，kJ/kg·；cs固體物的比熱容，kJ/kg·； n水溶液中固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Q5與Q6的確定根據(jù)工藝操作經(jīng)驗(yàn)，（Q5Q6）一般為（Q4Q5Q6）的5%10%，只要計(jì)算出Q4，就可以確定（Q5Q6），從而計(jì)算

36、出Q2。在設(shè)計(jì)中取（Q5Q6） 8%×（Q4Q5Q6）Q2的計(jì)算 Q2（Q4Q5Q6)-（Q1Q2）通過(guò)查表及計(jì)算所得物質(zhì)的比熱容數(shù)據(jù)匯總?cè)缦拢罕?1 比熱容數(shù)據(jù)表物質(zhì)40%蔗糖溶液60%蔗糖溶液乙醇水比熱容 kJ/(kg·K)2.763.12.44.2物質(zhì)醋酸醋酸鈉氯化鈣比熱容 kJ/(kg·K) 附：基準(zhǔn)態(tài)取25下的液態(tài)由于本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)發(fā)酵菌種的發(fā)酵過(guò)程，故過(guò)程的反應(yīng)焓復(fù)雜多變，由蔗糖經(jīng)腸膜明串珠菌發(fā)酵而得右旋糖酐。由于發(fā)酵過(guò)程控溫25左右，其發(fā)酵過(guò)程的產(chǎn)熱和熱量變化可忽略不計(jì)。故其能量平衡式可化為 Q1Q2=Q4Q5Q64.4 加熱劑和

37、冷卻劑用量的計(jì)算（1）間接加熱時(shí)的蒸汽用量式中 D加熱蒸汽消耗量，kg; Q2由加熱蒸汽傳給所處理物料及設(shè)備的熱量，kJ;H水蒸氣的熱焓 （查閱化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)可得：2675.9117 kJ/kg；C冷凝水的比熱容，可取4.18 kJ/（kg·K）； T冷凝水的終溫度(此次設(shè)計(jì)令冷凝水的溫度為70)，K；熱利用率，保溫設(shè)備為0.97-0.98；保溫設(shè)備為0.93-0.95。（2）冷卻劑的用量 冷卻劑的消耗量： 式中 W冷卻劑的用量，kg； Th冷卻劑的初溫，K； Tk放出的冷卻劑的末溫，K； C冷卻劑的平均比熱容，kJ/kg · ；為2.8197 kJ/kg ·

38、4.5 能量計(jì)算（1） 發(fā)酵罐取蔗糖，水的進(jìn)料溫度均為25 ，以下是發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)料 蔗糖2747kg，蛋白胨17kg，磷酸氫二鈉23kg，水20105kg。損耗按1%為，蔗糖27.47kg，蛋白胨0.17kg，磷酸氫二鈉0.23kg，水201kg。再投入菌種40kg。 即在發(fā)酵罐中，Q1=m Cpt2t0 )kJQ1=m Cpt2t0 =0Q4=m Cpt2t0 =0（2） 水解罐在水解罐中，含以下物料 上層出料 粗酐1376kg 配制水解液 醋酸鈉 4284kg 醋酸 1785kg 水6383kg 氯化鈣 209kg 計(jì)算其水解液的比熱容 Ce（乙酸）=1785/6383=0.28乙酸100

39、% 2.01乙酸10% 4.02由內(nèi)插法求乙酸所占比熱容c=3.64 C（乙酸鈉）=3.22C（氯化鈣）=3.84綜合以上，水解液的比熱容是c=0.28x3.64+3.22x0.4+3.84x0.04+（1-0.72）=2.73工藝過(guò)程，冷卻至4度，則Q=m Cpt2t0 = 2.73x（25-4）x12661=7.3x105Kj，需要冷卻劑w= = 12328kg開(kāi)啟蒸汽加熱至95度，則Q=m Cpt2t0 =2.73x（95-4）x12661=3.1x106 需要的加熱蒸汽量=1279kg冷卻至35度，Q=m Cpt2t0 =2.73x60x12661=2.1x106需要冷卻劑w=8129

40、kg保溫95度，Q=2.73x35x12661=1.2x106蒸汽消耗量w=603kg總計(jì)D=1882kg，W=20450kg(3） 劃分工序劃分工序中的物料含量乙醇9000kg，水1000kg，水解液12500kg。則劃分液的比熱熔為c=0.96+0.19+1.51=2.66一級(jí)劃分Q=2.66x22500x15=9.0x106 kj二級(jí)劃分Q=2181x2.4x10-2.6x22500x5=2.4x105kj三級(jí)劃分Q=3000x2.4x5+2181x2.4x5+2.66x22500x5=3.6x105kj四級(jí)劃分Q=7800x2.4x15=2.8x105kj則總劃分工序Q=9.9x106

41、kj（4） 精烘包工序Q=3.884x1000x50=2.0x105kj考慮到保溫過(guò)程中熱損失的問(wèn)題，去效率為0.9，則Q實(shí)際=2.22x105kj保溫干燥過(guò)程Q=1000x3.884x5=19420kj，冷卻過(guò)程Q=1000x3.884x15=58260kj。5. 設(shè)備選型5.1發(fā)酵發(fā)酵罐的選取根據(jù)年產(chǎn)量為250噸，由物料衡算可知，一批的發(fā)酵液為蔗糖2747kg，水18315kg以及其他含量較少的輔料?？紤]到可能存在的腐蝕性，選用全不銹鋼材料，結(jié)構(gòu)上帶有攪拌槳和外夾套，達(dá)到控溫和攪拌的目的?？紤]生產(chǎn)需求，選取40m3體積的發(fā)酵罐。選取機(jī)械攪拌不銹鋼發(fā)酵罐，來(lái)源：浙江雙子機(jī)械制造有限公司，其發(fā)

42、酵罐參數(shù)如下。產(chǎn)品型號(hào) SZ-0004 罐體材質(zhì)：不銹鋼SUS304/SUS316L； 表面光潔度：內(nèi)表面Ra0.6m，外表面Ra0.8m；加熱冷卻：外夾套/盤(pán)管與內(nèi)蛇管相接合式； 罐體接口：PH、DO、溫度、接種、消泡、補(bǔ)酸、補(bǔ)堿、補(bǔ)料、壓力等。  通氣控制（DO）：深層通氣，底部進(jìn)氣；在線檢測(cè)，范圍0100%或0200%；進(jìn)口DO電極，可在線高溫蒸汽消毒；可與轉(zhuǎn)速與通氣量關(guān)聯(lián)自動(dòng)或手動(dòng)控制； 酸堿控制（PH）：在線檢測(cè)，范圍212；進(jìn)口PH電極，可在線高溫蒸汽消毒；可與蠕動(dòng)泵或自控閥門(mén)自動(dòng)加酸或加堿進(jìn)行控制； 溫度控制（T）：在線檢測(cè)，范圍0-150，進(jìn)口溫度傳感器，數(shù)字化設(shè)定，

43、自動(dòng)/手動(dòng)切換，利用恒溫水、冷卻水、冷凍水等不同工況加以選擇； 補(bǔ)料控制：蠕動(dòng)泵或自控閥門(mén)進(jìn)行加料控制； 消泡控制：傳導(dǎo)式泡沫電極，進(jìn)行檢測(cè)自動(dòng)報(bào)警或自動(dòng)流加消泡劑。設(shè)備圖片5.2沉淀 沉淀罐的選擇由發(fā)酵罐而來(lái)發(fā)酵液由泵打入沉淀罐，定量計(jì)算可知，需加入一定量的乙醇進(jìn)行醇沉操作。根據(jù)加入物料的體積可選擇華聯(lián)藥機(jī)瑞安市新萊流體設(shè)備有限公司生產(chǎn)的沉淀罐設(shè)備。本設(shè)備屬沉降式固液相分離設(shè)備。采用加入酒精配成一定醇度的液體，然后常溫最好是低溫冷凍沉降進(jìn)行固液分離以提高中藥提取液的醇度濃縮液和酒精按工藝要求，投入各自的配比量及澄明度，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。攪拌混和均勻，達(dá)到料液所需的溫度后停止攪拌，繼續(xù)在夾套內(nèi)

44、通入冷凍鹽水或冷卻水，保證所需的液溫。待沉淀完成后開(kāi)啟上清液出料閥，用自吸泵將上清液抽出，因內(nèi)裝浮球式出液器，隨上清液液面逐漸下降，浮球也隨液面下降，待上清液抽完，因濁液密度遠(yuǎn)大于上清液，浮球浮在沉淀物表面不再下降，出液器自動(dòng)停止出液。此時(shí)可打開(kāi)出渣口，將沉淀物排出。設(shè)備圖片5.3捏合捏合機(jī)的選擇由醇沉所得的粗酐，放入捏合機(jī)中進(jìn)行捏洗，根據(jù)生產(chǎn)目的，可選擇萊州市興遠(yuǎn)化工機(jī)械廠生產(chǎn)的NH-2000的真空捏合機(jī)。其參數(shù)如下。型號(hào) NH-2000容量 2000L攪拌轉(zhuǎn)速 35-40rpm主電機(jī)功率 45kw重量 6500kg設(shè)備圖片5.4水解5.4.1水解罐的選用原則水解罐又稱酶解反應(yīng)器、生物酶解反

45、應(yīng)器，系提供工藝酶解所需的溫度、調(diào)整PH值并提供攪拌混合等保持酶活化及發(fā)揮酶作用、加速提高并完成生物反應(yīng)過(guò)程的不銹鋼容器。 生物酶解技術(shù)就是利用合適的生物催化劑，即生物酶，讓物質(zhì)分解，加速分解轉(zhuǎn)化的過(guò)程，并變成利于利用的物質(zhì)及實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)工藝想完成的目的。 廣泛應(yīng)用于紡織染整、蛋白的酶解轉(zhuǎn)化、生物降解廢水等領(lǐng)域。 酶工程亦是利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)并應(yīng)用于社會(huì)生活的一門(mén)科學(xué)技術(shù)。它包括酶制劑的制備,酶的固定化,酶的修飾與改造及酶反應(yīng)器等方面內(nèi)容。酶工程的應(yīng)用主要集中于食品工業(yè),輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。  酶解罐主罐體由三層不銹鋼焊接而成

46、，內(nèi)膽采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼SUS316L，內(nèi)膽拋光處理，符合食品、制藥衛(wèi)生級(jí)要求。夾層采用SUS304不銹鋼，夾層設(shè)置不銹鋼導(dǎo)流板，利于蒸汽及循環(huán)水的導(dǎo)流。外焊接填充不銹鋼保溫，利于酶解過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。 酶解系統(tǒng)主要包括酶解罐、蒸汽加熱系統(tǒng)、循環(huán)冷卻系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、PH調(diào)節(jié)系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、電控、配制罐等部分組成。 不銹鋼酶解罐具有可加熱、冷卻、保溫、攪拌功能，罐體設(shè)計(jì)有物料進(jìn)口、純水口、出料口、取樣口等工藝管口，能夠提供酶解過(guò)程的條件。酶解結(jié)束后可以開(kāi)啟夾套直通蒸汽達(dá)到滅酶功能。滅酶完成后可進(jìn)行降溫冷卻后開(kāi)啟放料閥出料。 酶解罐可設(shè)計(jì)自動(dòng)的控制系統(tǒng)，包括進(jìn)料、出料、控溫、攪拌、PH值調(diào)整等過(guò)程控制，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，使酶解過(guò)程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。不銹鋼酶解罐的結(jié)構(gòu)特性：1、可實(shí)現(xiàn)在線CIPSIP2、焊縫拋光打磨平整、采用喇叭口設(shè)計(jì)焊接，滿足衛(wèi)生級(jí)要求。3、夾套設(shè)計(jì)有