1 年產(chǎn) 30 噸硫酸慶大霉素工程發(fā)酵車(chē)間設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1 概述 籌建概況 環(huán)境條件 上海氣候溫暖濕潤(rùn)，建廠周?chē)l(wèi)生條件為首要考慮的內(nèi)容。發(fā)酵廠廠區(qū)周?chē)髿庵械暮瑝m量應(yīng)在一定范圍以下。按照我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 氣中含塵量標(biāo)準(zhǔn)，高度清潔區(qū)；二級(jí)區(qū)域應(yīng)不高于 mg/一般標(biāo)準(zhǔn)；三級(jí)區(qū)域含塵量高于 0.5 mg/污染區(qū)。發(fā)酵工廠建在一級(jí)或二級(jí)區(qū)域中，周?chē)鷽](méi)有散發(fā)大量有害氣體的化工廠和產(chǎn)生大量灰 塵的煉鋼廠、煉焦廠、熱電廠等。并且與鐵路及公路主要干線保持適當(dāng)距離。在工業(yè)區(qū)內(nèi)建廠，發(fā)酵工廠宜建在該區(qū)域的上風(fēng)口位置，并與散發(fā)污染氣體或大量煙塵的工廠保持一定間距。上海屬沿海地區(qū)，有東風(fēng)，因此總體布置應(yīng)考慮減少建筑物的受風(fēng)面積，建筑朝向和廠區(qū)方向宜南偏東，避免西曬，所以理想朝向?yàn)槟掀珫| 15。 地理?xiàng)l件 對(duì)廠區(qū)坡度的要求，大型廠應(yīng)不大于 4%，中型廠不大于 6%，小型廠不大于 10%。廠區(qū)的主要地段坡度以不大于 2%為宜。但為了便于排出廠內(nèi)場(chǎng)地積水，坡度不應(yīng)小于 此外，為防止廠區(qū)受淹，廠區(qū) 應(yīng)建在歷年最高洪水線上。 抗震條件 我國(guó)規(guī)定在地震 6 度烈度或以下時(shí)在建設(shè)時(shí)不設(shè)防，上海屬于此類地區(qū)，所以不考慮抗震設(shè)防。 原輔材料的供應(yīng)條件 發(fā)酵工廠的設(shè)置要考慮原料、燃料和包裝材料等的配套供應(yīng)，黃豆餅粉、淀粉等原料要能得到較好的供給。上海處于東部沿海長(zhǎng)三角地區(qū)，本地資源成本較高，黃豆餅粉、淀粉等供應(yīng)可能不充足，可從盛產(chǎn)這些農(nóng)產(chǎn)品的地方調(diào)運(yùn)，如山東等地，但上海相通運(yùn)輸對(duì)交方便，解決了一部分困難。 動(dòng)力供應(yīng)條件 發(fā)酵工廠是耗能大戶，并要求是二類負(fù)荷 用電戶。該廠選址時(shí)注意到廠區(qū)用電能得到充分保證，并有充足水源。上海用水主要來(lái)自于黃浦江，可將廠建于黃浦江中上游處，便于生產(chǎn)用水的供應(yīng)。 交通運(yùn)輸條件 現(xiàn)代化的發(fā)酵工廠，以其產(chǎn)品商品化、社會(huì)化為特征，沒(méi)有方便的交通運(yùn)輸是難以取得高效益的，發(fā)酵工廠的運(yùn)輸量較大，要求交通運(yùn)輸方便、可靠，鐵路、公路、水路優(yōu)勢(shì)明顯，且有發(fā)展前景。 資金來(lái)源 主要來(lái)自于國(guó)家財(cái)政撥款和銀行貸款，同時(shí)也可以尋求私營(yíng)合資或外商投資。工廠發(fā)展運(yùn)營(yíng)后，爭(zhēng)取上市，以發(fā)展民族工業(yè)為本。 2 設(shè) 計(jì)依據(jù)及設(shè)計(jì)范圍 設(shè)計(jì)依據(jù) 主要文件 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及生產(chǎn)批報(bào)。 主要技術(shù)資料 1、設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) 本設(shè)計(jì)主要參考上海第四制藥廠硫酸雙氫鏈霉素生產(chǎn)技術(shù)工藝，培養(yǎng)基配方，工藝流程等等過(guò) 2 程為基礎(chǔ)，來(lái)進(jìn)行對(duì)年產(chǎn) 30 噸硫酸慶大霉素工程發(fā)酵車(chē)間的初步設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下： （ 1）發(fā)酵系統(tǒng)（產(chǎn)量 30 噸 /年） 發(fā)酵單位：（ 1400u/ 成品單位： 600（ u/ 發(fā)酵周期： 136（ 發(fā)酵熱： 5500 裝料系數(shù)： 75%（發(fā)酵罐） 65%（一級(jí)種子罐） 70%（二級(jí)種子罐） 總收率： 70% 染菌率： 3% 年工作日： 330（天） 發(fā)酵液粘度： 50（ 發(fā)酵液重度： 1050（ kg/ （ 2）無(wú)菌空氣處理系統(tǒng) 空氣處理量： 550 空壓機(jī)出口壓力： 進(jìn)罐空氣溫度： 4045 進(jìn)總過(guò)濾器的相對(duì)濕度： 60% 空氣潔凈度： 100 級(jí) （ 3）連續(xù)滅菌系統(tǒng) 培養(yǎng)基滅菌處理量： 20 m3/ 連消滅菌溫度： 135 （ 4）后處理車(chē)間 提取總收率： 70%計(jì)算 （ 5）廠址：上海郊區(qū) 2、培養(yǎng)基配比 主要原料：黃豆餅粉，淀粉，葡萄糖， 主要輔料：氯化鈉，硝酸鈉，酵母粉，碳酸鈣，蛋白胨，淀粉酶，消沫油等 表 2培養(yǎng)基配比 原料名稱 一級(jí)種子罐 培養(yǎng)基配比 % 二級(jí)種子罐 培養(yǎng)基配比 % 發(fā)酵罐 培養(yǎng)基配比 % 全料 培養(yǎng)基配比 % 稀料 培養(yǎng)基配比 % 黃 豆餅粉 萄糖 粉 化鈉 化鈷 硝酸鈉 母粉 碳酸鈣 白胨 硫酸亞鐵 磷酸二氫鉀 淀粉酶（ 粉量 粉量 粉量 玉米漿 （ L/ 消沫油 4 1 3、 補(bǔ)料量 補(bǔ)氨水量： 8 L/酵液體積； 補(bǔ)氫氧化鈉量： ； 加消沫油量： 4 L/ 酵液體積； 3 補(bǔ)全料量： 370 L/ 酵液體積； 補(bǔ)稀料量： 200 L/ 酵液體積。 4、 接種量 （ 1） 一級(jí)種子罐至二級(jí)種子罐按 15%計(jì)算； （ 2） 二級(jí)種子罐至發(fā)酵罐按 15%計(jì)算。 5、 培養(yǎng)基滅菌 （ 1） 一級(jí)種子罐及二級(jí)種子罐培養(yǎng)基采用實(shí)罐滅菌； （ 2） 發(fā)酵、全料、稀料采用連續(xù)滅菌； （ 3） 氫氧化鈉、消沫油采用實(shí)灌滅菌； （ 4） 氨水采用過(guò)濾除菌。 6、 移種 及補(bǔ)料方式 （ 1） 一級(jí)種子罐至二級(jí)種子罐移種設(shè)置一分配站 （ 2） 二級(jí)種子罐至發(fā)酵罐設(shè)置一分配站 （ 3） 滅菌的發(fā)酵培養(yǎng)基、全料、稀料至發(fā)酵罐設(shè)置一分配站 （ 4） 氫氧化鈉至各發(fā)酵罐設(shè)置一分配站 （ 5） 消沫油至各發(fā)酵罐設(shè)置一分配站 （ 6） 氨水貯罐為每一發(fā)酵罐各設(shè)一臺(tái) 7、裝料系數(shù) 一級(jí)種子罐： 65%，二級(jí)種子罐： 70%，發(fā)酵罐： 75% 8、通氣量 一級(jí)種子罐： 2（ 二級(jí)種子罐： 發(fā)酵罐： ； 9、轉(zhuǎn)速范圍 一級(jí)種子罐： 60300（ 二級(jí)種子罐： 60240（ 發(fā)酵罐： 60130（ 10、培養(yǎng)時(shí)間： 一級(jí)種子罐： 64 小時(shí)，二級(jí)種子罐： 56 小時(shí)，發(fā)酵罐： 136 小時(shí) 11、工藝參數(shù)控制要求： 發(fā)酵系統(tǒng)：各罐通氣量，罐溫，溶氧，攪拌轉(zhuǎn)速現(xiàn)場(chǎng)集中顯示 /控制，上位機(jī)設(shè)置在控制室。要求如下： 灌壓現(xiàn)場(chǎng)指示； 液位報(bào)警指示，手動(dòng)加消泡劑； 罐溫控制： 5 及以下采用自動(dòng)控制， 5 以上采用加熱、冷卻手動(dòng)切換，冷卻自動(dòng)控制，加熱手動(dòng)控制； 空氣流量：種子罐用轉(zhuǎn)子流量計(jì)檢測(cè)，發(fā)酵罐用渦輪流量計(jì)檢測(cè)記錄； 溶氧：監(jiān)測(cè)記錄，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)空氣流量調(diào)節(jié)溶氧； 自動(dòng)補(bǔ)料：補(bǔ)料采用 氣動(dòng)隔膜閥計(jì)算機(jī)控制； 轉(zhuǎn)速顯示及變頻調(diào)速。 連消系統(tǒng)：溫度、物料流量連鎖控制； 空氣系統(tǒng)：溫度自動(dòng)控制。 12、生產(chǎn)用水要求： 發(fā)酵工廠生產(chǎn)過(guò)程中的水可分為工藝用水與冷卻用水。工藝用水一般指配料水和用于制備軟水、無(wú)鹽水等一次水，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)接近于城市自來(lái)水標(biāo)準(zhǔn)。罐冷。蒸發(fā)濃縮的操作、溶酶蒸餾回收、空壓系統(tǒng)冷卻均需要大量冷卻水，所用冷卻水須循環(huán)使用，冷卻水的溫度根據(jù)工藝要求選取。 4 自來(lái)水：常溫， 用于配料、夏天實(shí)罐滅菌的前期冷卻、清洗設(shè)備等； 循環(huán)水： 20 23 ( t=3 )， 用于連續(xù)滅菌培養(yǎng)基冷卻，空氣冷卻，發(fā)酵控溫冷卻； 低溫水： 9 14 ( t=5 )， 用于夏天空氣后級(jí)冷卻及發(fā)酵控溫冷卻； 冷鹽水： 0 ( t=10 )， 用于料液冷卻保溫 13 生產(chǎn)用蒸汽要求： 發(fā)酵車(chē)間用汽壓力 14排水系統(tǒng)的劃分： 給排水系統(tǒng)可分為兩種，一種是排放水指標(biāo)達(dá)到排放要求可直接排放的水，另一種是含有雜質(zhì)及毒性物質(zhì)較多達(dá)不到直接排放要求的水，須經(jīng)過(guò)廢水回收站處理后方可排放。 15、水文氣象資料 （ 1）氣溫 極端最高氣 溫： 極端最低氣溫： 最熱月平均氣溫： （ 8 月） 最熱月最熱時(shí)平均氣溫： （ 7 月） 最冷月平均氣溫： （ 1 月） 最冷月最冷時(shí)平均氣溫： （ 1 月） （ 2）濕度 最濕月平均相對(duì)濕度（ %）： 84（ 6 月） 最濕月平均相對(duì)濕度（ %）： 73（ 1 月） 全年平均相對(duì)濕度（ %）： 79 （ 3）風(fēng)速及風(fēng)向 最多風(fēng)向及頻率：夏季 全年 大月平均風(fēng)速（ m/s）： 3 月） 最大風(fēng)速（ m/s）： 20 全年平均風(fēng)速（ m/s）： 4）自來(lái)水水溫及硬度 水源地： 楊浦水廠 水源性質(zhì)：黃浦江 水溫：最低水溫： 2 月） 月平均最低水溫： 最高水溫： 34（ 7 月） 月平均最高水溫： 總硬度：最高值 月平均最高： 低值 月平均最低： 4、其他數(shù)據(jù)： 海拔高度： 平均氣壓： 1016大凍土層深度： 6防 ：設(shè)計(jì)任務(wù)為發(fā)酵工段，按 產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類，為戊級(jí)，按 炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)酵車(chē)間防爆為級(jí)。 設(shè)計(jì)范圍及分工 本小組由 張成、曹楠、丁秋然、周峰、胡浩、李加亮、樊宇、曹秋禹、劉東明 人組成，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)上海地區(qū)年產(chǎn) 30噸硫酸慶大霉素發(fā)酵車(chē)間，包括工藝流程、罐體設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、帶控制節(jié)點(diǎn)的工藝管道流程圖及車(chē)間平面布置圖的設(shè)計(jì)。輔助配套工藝設(shè)計(jì)由施第六組完成。 3 設(shè)計(jì)原則 1、 加強(qiáng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作比較，善于從實(shí)際出發(fā)去分析研究 問(wèn)題，設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以達(dá)到 5 或超過(guò)國(guó)內(nèi)同類型工廠生產(chǎn)實(shí)際平均先進(jìn)水平為宜。 2、 解放思想，積極采用新技術(shù)，力求設(shè)計(jì)在技術(shù)上具有現(xiàn)實(shí)性和先進(jìn)性，在經(jīng)濟(jì)上具有合理性。 3、 設(shè)計(jì)必須結(jié)合實(shí)際，因地制宜，體現(xiàn)設(shè)計(jì)的通用性和獨(dú)特性相結(jié)合的原則，并適當(dāng)留有發(fā)展余地。 4、 發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮采用微生物發(fā)酵的工廠的獨(dú)特要求，既要注意到周?chē)沫h(huán)境清潔衛(wèi)生狀況，又要注意到對(duì)工廠內(nèi)車(chē)間之間對(duì)衛(wèi)生、無(wú)菌、防火等條件的相互影響。 4 產(chǎn)品方案與建設(shè)規(guī)模 產(chǎn)品名稱及生產(chǎn)規(guī)模 產(chǎn)品名稱：硫酸慶大霉素 生產(chǎn)規(guī) 模：年產(chǎn) 30噸 產(chǎn)品方案 產(chǎn)品規(guī)格 法定名： 硫酸 慶大霉素 化學(xué)名 ：硫酸 慶大霉素 1A 化學(xué)結(jié)構(gòu)： 分子式、分子量 ： 抗生素 2 分子式 硫酸慶大霉素 212酸慶大霉素 192酸慶大霉素 2026 技術(shù)規(guī)格及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表 4 表 4 技術(shù)規(guī)格及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng)目 標(biāo)準(zhǔn) 美國(guó)藥典 (23 版 ) 狀 白色或類白色粉末 生物效價(jià)（干） 590/鑒 別 呈正反應(yīng) 比旋度 +107 +121 干燥失重 110真空， 3 酸度 熾灼殘?jiān)?甲醇含量 高壓液相 25 50% 10% 35% 2A 25% 55% 熱源 毒素單位 /大堿 12000u/格 無(wú)菌 合格 (內(nèi)控 )異常毒物 1200 u/格 降壓物質(zhì) 2000u/格 重金屬 離子 5萬(wàn)單位 鎂離子 5萬(wàn)單位 澄 色級(jí) 2 級(jí) 清 濁度 1 號(hào) 度 毛點(diǎn) 8 點(diǎn) 有效期 5 年 產(chǎn)品主要物性 慶大霉素是堿性抗生素，臨床上常用其硫酸鹽。硫酸慶大霉素為白色或微黃白色的粉末，無(wú)臭，對(duì)光、空氣、廣泛 熱穩(wěn)定（在 、 60保存 35180 天，對(duì)溶液的效價(jià)影響不大，在 以下，其效價(jià)降低 8%30%），有吸濕性。易溶于水，不溶于乙醇、丙酮、氯仿、乙醚及苯。 慶大霉素是一種殺菌力較強(qiáng)的廣譜抗生素，對(duì)多種 G+和 特別是銅綠假單胞菌比卡那霉素和新霉素強(qiáng) 510 倍（但不及多粘菌素 E），對(duì)金黃色葡萄球菌有良好的抗菌作用。在臨床上主要適用于敗血癥，呼吸道感染，尿路感染，眼、耳、鼻、喉部感染，治療嚴(yán)重大面積燒傷，手術(shù)后的感染以及作為腹部手術(shù)前的腸道消毒，均有一定的療效。慶大霉素因使用劑量小，毒副反應(yīng)較新霉素、卡那霉素為輕。 分析方法 按 1990年版中華人民共和國(guó)藥典（第二部）查出硫酸慶大霉素的分析方法為： 1. 取本品約 50水 1 1N 水浴中加熱 10 分鐘，加 2N 酰丙酮的水溶液 1水浴中加熱 5分鐘冷卻后，加對(duì)二甲基苯甲醛試劑 1顯淡粉紅色。 7 2. 取本品約 5水 1解后，加 三酮的水飽和亞丁醇溶液 1吡啶 水浴中加熱 5分鐘即顯藍(lán)紫色。 3. 硫酸根鑒別反應(yīng)： 1) 加氯化鋇有白色沉淀。 2) 加醋酸鉛 3) 加鹽酸不生成白色沉淀。 包裝方法 本產(chǎn)品通過(guò)美國(guó) 證，主要用于出口，產(chǎn)品為粉劑。用鋁罐包裝標(biāo)準(zhǔn)為 5 公斤一罐，內(nèi)襯塑料袋。 5 生產(chǎn)方法及工藝流程 生產(chǎn)方法 生物合成 慶大霉素的可能途徑如下： 22 巴龍胺 2 慶大霉素 A 慶大 氧氨基化 抗生素 抗生素 氧 脫氧，氨基化 慶大霉素 抗生素 脫氧差向異構(gòu)化 慶大霉素 慶大霉素 慶大霉素 ：本設(shè)計(jì)所采用的工藝路線為先從沙土管中取出孢子接種到原斜面上（或從液氮保存的孢子接種到原斜面上）， 7 天后接合格種子到代 1 斜面上， 6 天后接白色豐滿的菌落到搖瓶中，經(jīng)中罐種子擴(kuò)大培養(yǎng)后接到發(fā)酵罐中，接種方法為單種，放罐后至后處理車(chē)間。 工藝過(guò)程 工藝流程框圖 注：本框圖僅為發(fā)酵部分（設(shè)備參數(shù)供參考） 8 工藝流程說(shuō)明 工藝特點(diǎn)： 本工藝工程為三級(jí)發(fā)酵，小罐 大罐。中罐、小罐培養(yǎng)時(shí)間短，培養(yǎng)基一次投入，中間不補(bǔ)料，大罐考慮到各種由于底物濃度過(guò)高引起的底物抑制情況以及產(chǎn)物合成期對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的需求，采用中間補(bǔ)料。主要補(bǔ)全料、補(bǔ)稀料、補(bǔ)氨水、通過(guò)氫氧化鈉調(diào)節(jié) 動(dòng)加消沫油，在種子階段，對(duì)無(wú)菌要求較高。 補(bǔ)料情況： 、 補(bǔ)全料： 一個(gè)發(fā)酵周期約補(bǔ) 3次。每噸發(fā)酵液約補(bǔ) 370 從發(fā)酵 20 小時(shí)開(kāi)始補(bǔ)全料，至 30 小時(shí)時(shí)結(jié)束。根據(jù)發(fā)酵液還原糖含量水平控制具體補(bǔ)全料體積及時(shí)間。 、 補(bǔ)稀料：一 個(gè)發(fā)酵周期補(bǔ) 2次左右。每噸發(fā)酵液約補(bǔ) 200 自發(fā)酵 40小時(shí)后開(kāi)始補(bǔ)稀料，根據(jù)發(fā)酵液還原糖含量水平控制，保持還原糖濃度大于等于 00、 補(bǔ)氨水：自發(fā)酵 33 小時(shí)開(kāi)始補(bǔ)氨水，每 4 小時(shí)補(bǔ)一次，每次 10發(fā)酵液 中氨氮濃度不低于 4500 小罐種子培養(yǎng) 36 24速 60拌功率 氣量 2m3/壓 氮保藏 () 沙土管保藏 (2) 斜面培養(yǎng) 恒溫恒濕 35 7 天 原斜面孢子 斜面培養(yǎng) 恒溫恒濕 34 6 天 斜面孢子 (代 1) 搖瓶培養(yǎng) 33 速 250量 8050種量一塊斜面 /瓶 50瓶種子 小罐種子 中罐種子培養(yǎng) 36 250種量 15% 通氣量 壓 拌功率 22罐種子 大罐發(fā)酵 36 1360種量 15% 通氣量 壓 拌功率 115種量 10% 裝料 60% 大罐發(fā)酵液 提煉車(chē)間 9 、 補(bǔ)油：手動(dòng)加入。 、 補(bǔ)氫氧化鈉：調(diào)節(jié)發(fā)酵液 持發(fā)酵液 之間。 中間取樣分析： 1、小罐：培養(yǎng) 4 小時(shí)后取樣分析，測(cè) 氮、效價(jià)、菌絲濃度等。 2、中罐：培 養(yǎng) 4 小時(shí)后取樣分析，測(cè) 氮、效價(jià)、菌絲濃度等。 3、大罐：培養(yǎng) 14 小時(shí)后開(kāi)始取樣分析，每 4 小時(shí)取樣測(cè) 氮，每 8 小時(shí)取一次樣，分析全糖、氨氮、 原糖、效價(jià)等。培養(yǎng) 20 小時(shí)后取樣加無(wú)菌肉湯， 4 小時(shí)后取無(wú)菌斜面， 37恒溫培養(yǎng)，放罐前涂片鏡檢。 異常發(fā)酵處理： 1、 中罐、小罐染菌一般采取放罐措施。 2、 大罐染菌，若在接種后不久即在發(fā)酵前期，可將培養(yǎng)基返回連消系統(tǒng)重新消毒；若在中后期，對(duì)發(fā)酵影響較大的，倒罐，影響較小的，可采用降溫，一般降至 32培養(yǎng)，并將別的大罐發(fā)酵液倒一部分進(jìn)去，加強(qiáng)生長(zhǎng)菌的優(yōu)勢(shì)抑制雜 菌的生長(zhǎng)；另外，對(duì)染菌罐補(bǔ)料可減少補(bǔ)料量 ，至雜菌得到抑制后再加大補(bǔ)料量。若在發(fā)酵后其染菌，可考慮提前放罐，若染菌罐含大量雜菌，過(guò)濾速度緩慢，則放罐前加熱至 45， 15后再提煉。 3、 發(fā)酵中遇空氣精過(guò)濾器阻塞，空氣流量下降，過(guò)濾器兩端壓差增大，可立即調(diào)換過(guò)濾器內(nèi)芯。 10 設(shè)備框圖 預(yù)過(guò)濾器 精過(guò)濾器 一級(jí)種子罐 蒸汽過(guò)濾器 預(yù)過(guò)濾器 精過(guò)濾器 二級(jí)種子罐 蒸汽過(guò)濾器 預(yù)過(guò)濾器 精過(guò)濾器 發(fā)酵罐 蒸汽過(guò)濾器 氨水罐 預(yù)過(guò)濾器 精過(guò)濾器 蒸汽過(guò)濾器 消沫油罐 全料罐 稀料罐 生產(chǎn)特點(diǎn) 發(fā)酵生產(chǎn)一般要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的反應(yīng)歷程，這對(duì)反應(yīng)條件的控制要求很高，稍有偏差，就可能得不到有用的產(chǎn)物，嚴(yán)重的還會(huì)染菌。 發(fā)酵也是一個(gè)時(shí)間較長(zhǎng)的過(guò)程，各步反應(yīng)都需要一定的反應(yīng)時(shí)間，往往需要一定的溫度、壓力、溶氧水平和 就要求控制調(diào)節(jié)的持續(xù)性與速度的靈敏性，需在幾個(gè) 小時(shí)內(nèi)對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)控。 發(fā)酵車(chē)間不涉及提煉，蒸汽和酸堿用量很大，不適用有機(jī)溶媒，故原料、中間體、產(chǎn)品無(wú)毒性，車(chē)間內(nèi)環(huán)境無(wú)易燃易爆。 工藝介質(zhì)的腐蝕性 發(fā)酵流程對(duì)管道要求較高，根據(jù)管道中的料液的腐蝕性、毒性等特性，以及對(duì)無(wú)菌度的要求，要選擇不同等級(jí)及材質(zhì)的管道。 空氣總過(guò)濾器二級(jí)空氣過(guò)濾 器 二級(jí)空氣過(guò)濾 器 11 表 5道等級(jí)及材料選用表 典型介質(zhì) 管道等級(jí) 生活用水、工業(yè)用水、低壓消防水、循環(huán)冷卻水 汽、熱水、冷凝水 般工藝介質(zhì)（非易燃、易爆的中心物料）、排氣（無(wú)腐蝕性） 般易燃、易 爆、有毒、刺激性物料（氯氣、甲醇、油品等） 凈物品（純水、過(guò)濾壓縮空氣、無(wú)菌物料等） 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 設(shè)計(jì)思想：發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的工藝過(guò)程，常要一定的溫度、壓力、 速，同時(shí)通過(guò)這些參數(shù)也可監(jiān)測(cè)發(fā)酵情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，也可結(jié)合自動(dòng)化儀表裝置實(shí)現(xiàn)部分自動(dòng)控制，另外設(shè)置流量記錄控制點(diǎn)檢測(cè)流量，人工調(diào)節(jié)。 各罐通氣量，罐溫，溶氧，攪拌轉(zhuǎn)速現(xiàn)場(chǎng)集中顯示 /控制，上位機(jī)設(shè)置在控制室。要求如下： 灌壓現(xiàn)場(chǎng)指示； 液位報(bào)警指示，手動(dòng)加消泡劑； 罐溫控制： 5 及以 下采用自動(dòng)控制， 5 以上采用加熱、冷卻手動(dòng)切換，冷卻自動(dòng)控制，加熱手動(dòng)控制； 空氣流量：種子罐用轉(zhuǎn)子流量計(jì)檢測(cè)，發(fā)酵罐用渦輪流量計(jì)檢測(cè)記錄； 溶氧：監(jiān)測(cè)記錄，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)空氣流量調(diào)節(jié)溶氧； 自動(dòng)補(bǔ)料：補(bǔ)料采用氣動(dòng)隔膜閥計(jì)算機(jī)控制； 轉(zhuǎn)速顯示及變頻調(diào)速； 連消系統(tǒng)：溫度、物料流量連鎖控制； 空氣系統(tǒng)：溫度自動(dòng)控制。 參見(jiàn)：發(fā)酵車(chē)間帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（圖號(hào) 080508050805 6 原料及中間產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格 原料及中間 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格 表 6原料及中間產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格 序號(hào) 名稱 規(guī)格 分析方法 用途 備注 1 葡萄糖 化學(xué)純 碘量法 斜面、搖瓶培養(yǎng)基 2 葡萄糖 工業(yè)用 碘量法 各罐用碳源、能源 又稱右 旋糖 3 黃豆餅粉 工業(yè)用 1、 測(cè)定水分及揮發(fā)物含量 2、 測(cè)定灰分 3、 凱氏定氮法測(cè)定總氮量 4、 折光法測(cè)油含量 5、 精纖維及重金屬含量 用作氮源 含油量 高 4 豆油 工業(yè)用 1、 用灼燒殘?jiān)y(cè)含磷量 2、 用 準(zhǔn)液滴定效價(jià) 消泡劑 無(wú)懸浮物、雜物等 5 碳酸鈣 工業(yè)用 用反滴定法測(cè)定，想加入過(guò)量標(biāo)準(zhǔn) 液，再用 定 調(diào)節(jié) 溶于 水 6 淀粉 工業(yè)用 / 各罐用碳源、能源 12 7 硝酸鈉 化學(xué)純 / 無(wú)機(jī)鹽 8 酵母粉 工業(yè)用 / 9 蛋白胨 工業(yè)用 / 10 硫酸亞鐵 化學(xué)純 / 無(wú)機(jī)鹽 11 淀粉酶 化學(xué)純 / 水解淀粉 12 氨水 工業(yè)用 酸堿滴定法 調(diào)節(jié) 特殊 臭味 13 磷酸二氫 鉀 工業(yè)用 取樣 入水 10解，加入 液20加酚酞用 定 用作無(wú)機(jī)鹽 易受潮 14 氯化鈉 化學(xué)純 取樣約 0解，加 2%糊精液 5，用 定，供無(wú)機(jī)鹽 又稱精 鹽 15 氯化鈷 化學(xué)純 酸性條件下加入碘化鉀，折算為鈷量相當(dāng)?shù)牡?，再以硫代硫酸鈉反滴定 有利于維生素 含六分結(jié)晶水 16 工業(yè)用水 自來(lái)水 1、 測(cè) 、 標(biāo)準(zhǔn)堿液測(cè)定 量 3、 用 準(zhǔn)堿液滴定 量 (總堿度 ) 4、 溶氧測(cè)定，堿性條件下使 化酸性條件下使之還原，同時(shí)氧化 2，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定 5、 銀量法測(cè)定氯離子 6、 絡(luò)合法測(cè)定水的硬度 培養(yǎng)基用水、洗滌用水等 7 物料衡算 設(shè)計(jì)指標(biāo)及主要物性參數(shù) 1、設(shè)計(jì)指標(biāo)（見(jiàn) 主要技術(shù)資料 的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)） 2、設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 3、主要物性參數(shù) 水：比熱 1汽： 135， 焓 (液體 )化熱 度 汽比體積 m3/ 物料衡算 、 由年產(chǎn)量決定每天放罐體積 d/400*330 600*30*1000)1(1000V 3 ）（染 （ 噸， p 為成品單位 u/m 為年工作日， m 為發(fā)酵單位 u/p 為總收率，m 為染菌率） 13 2、公稱體積與臺(tái)數(shù) 為使提煉工段生產(chǎn)效率均衡，避免不必要的貯罐，設(shè)計(jì)為每天放一罐 所以 1 32 V 大 （ 每天放一罐，以平衡提煉工段與發(fā)酵工段生產(chǎn)水平， L 發(fā)酵罐裝料系數(shù)） 取輔助時(shí)間 32h（輔助時(shí)間包括進(jìn)料時(shí)間、滅菌操作時(shí)間、移種時(shí)間、放罐壓料時(shí)間、清洗與檢修發(fā)酵罐時(shí)間），這樣設(shè)備周轉(zhuǎn)更好，也可以處理染菌及其他突發(fā)情況，則有： 大發(fā)酵罐發(fā)酵周期為 天輔發(fā) 724 321 3 624 所以需要 7臺(tái) 級(jí)種子罐 種子罐裝料系數(shù) 損失比）（接種比計(jì)量體積中 1*V 0 其中取損失比為 15%（下同） 取輔助時(shí)間為 40h，得 其周期為 天424 4056 采用單種法 發(fā)酵罐周期種子周期發(fā)酵罐臺(tái)數(shù) *n 臺(tái)47 4*7 級(jí)種子罐 30 V ）（種子罐裝料系數(shù) 損失比）（接種比計(jì)量體積小 取輔助時(shí)間 32其周期為 天424 3264 臺(tái)47 4*7n 料衡算 罐物料衡算 6、 出料量 放 放損 14 7、 進(jìn)料量 3 接種比種 8、 補(bǔ)料量 進(jìn)料 =基礎(chǔ)培養(yǎng)基量（消后） +種子液量 +補(bǔ)料量 1 出料 =成品液量（發(fā)酵液量） +逃液與蒸發(fā)損失量 1 氨水： 33 9 0*8 消沫油： 33 0*4 33 0*2 全料： 33 0*3 7 0 稀料： 33 7*10*20 0 所以，總補(bǔ)料量： 種子流量 5*V 放 損接補(bǔ)放消后 5、 出料量 放大放中 接種比 放中損 6、 進(jìn)料量 放中接 接種比 接損放中消后 罐物料衡 算 放中放 接種比 3接 接損放消后 計(jì)算結(jié)果匯總： 大罐每天每罐放罐體積 稱容積 酵時(shí)間 136 7臺(tái)； 二級(jí)種子罐共 4臺(tái)，公稱容積 一級(jí)種子罐共 4臺(tái)，公稱容積 15 （各罐全容積見(jiàn) 9 設(shè)備計(jì)算及選型） 進(jìn)出料與補(bǔ)料情況見(jiàn)以下框圖 物料衡算框圖（每一罐批） 原材料消耗表（每一罐批） 表 7小罐培養(yǎng)基配料表 (原料名稱 一級(jí)種子罐 培養(yǎng)基配比 % 一級(jí)種子罐 消耗量 (黃豆餅粉 萄糖 粉 化鈉 酸鈉 母粉 1 碳酸鈣 酸二氫鉀 沫油 4 7中罐培養(yǎng)基配料表 (原料名稱 二級(jí)種子罐 培養(yǎng)基配比 % 二級(jí)種子罐 消耗量 (黃豆餅粉 萄糖 粉 種 養(yǎng)基 種 罐 罐 損失 養(yǎng)基 罐 損失 養(yǎng)基 罐 損失 氨 459L 稀料 16 氯化鈉 酸鈉 母粉 酸鈣 粉酶（ 粉量 沫油 7大罐培養(yǎng)基配料表 (表 7料培養(yǎng)基配料表 (表 7料培養(yǎng)基配料表 (原料名稱 發(fā)酵罐 培養(yǎng)基配比 % 發(fā)酵罐 消耗量 (黃豆餅粉 粉 化鈷 酸鈣 白胨 酸亞鐵 粉酶（ 粉量 沫油 料名稱 全料 培養(yǎng)基配比 % 發(fā)酵罐 消耗量 (黃豆餅粉 粉 化鈷 酸鈣 白胨 料名稱 全料 培養(yǎng)基配比 % 發(fā)酵罐 消耗量 (黃豆餅粉 萄糖 粉 化鈉 酸鈉 酸鈣 17 表 7材料消耗總表 8 能量衡算 能量衡算 1）發(fā)酵熱計(jì)算 hr/k c a 52285500k c a k c a k c a 小罐中罐大罐發(fā)酵2） 蒸汽冷凝熱效應(yīng) 輸料過(guò)程中料液已經(jīng)散熱冷卻了部分，所以不必明細(xì)計(jì)算冷凝熱。 3）循環(huán)冷卻水（冬季用）（水溫 20 23， t=3， 循環(huán)水用量： W 大 =Q 大罐 c t=315000 3=105000 kg/ 中 =54400 3=kg/粉酶（ 粉量 沫油 1 18 W 小 =8151 3=kg/罐考慮培養(yǎng)基冷卻用水 以最大工作狀態(tài) 6 個(gè)大罐、 4 個(gè)中罐、 4 個(gè)小罐，安全系數(shù) 則循環(huán)冷卻水總量為： 7 2 4 . 910)345 總 管匯總管取高峰用量以大罐計(jì)， 4 0 4）低溫循環(huán)水（ 水溫 9 14， t=5， 季使用） 低溫水用量： 2 0 051 大罐大 同理 hr/ 3 0 8 8 7W小中 取安全系數(shù) 最大工作了為 6 臺(tái)大罐， 4 中罐， 4 小罐 所以 ) 3 8 8 7(* 1 2 0*6*總W 一級(jí)種子罐采用培養(yǎng)基實(shí)消，蒸汽量需計(jì)入培養(yǎng)基，所以 hr/ 0W 31 即 所以 hr/ 31 總總 管。匯總管取高峰用量以大罐計(jì)，43 2 53 0 0 6 0 04* 2d 5)自來(lái)水 洗罐用水 也用于制備軟水，無(wú)鹽水，以設(shè)備公稱容積 80%計(jì) W 3000 80 ）（小中大配料用水 19 培養(yǎng)基原料大多為固體，所以培養(yǎng)基用水量約為消后培養(yǎng)基體積量 所以 小所以 配總計(jì) 因?yàn)榱碛腥粘Ｓ盟?，種子用水，車(chē)間清洗用水等，安全系數(shù)以 以每天各有 1 個(gè)罐清洗和配料的高峰用量計(jì) 所以 W 水總 =（ W+W 配） * *m 高峰用量為大罐清洗時(shí)，經(jīng)計(jì)算自來(lái)水總管 。即取 水計(jì)量匯總： （ 1）發(fā)酵熱：大罐 =105 罐 =104 小罐 =8151 （ 2） 循環(huán)冷卻水：大罐 =105 kg/罐 =104 kg/ 小罐 =103 kg/水量 =水溫 20 23 ， t=3 ， （ 3） 低溫循環(huán)水：大罐 =104 kg/罐 =0 4 kg/ 小罐 =0 3kg/水量 =水溫 9 14， t=5 ， 季使用） （ 4） 自來(lái)水：自來(lái)水主要用于洗滌與配料，總量 238)配電 P 總 =7*P 發(fā) +4*（ P 中 +P 小） =7*132+4*(55+4)=1160用電扇空調(diào)等需 15明種子等需 150安全系數(shù) 以 P 電 = 1160+15+150） =電情況匯總 ： 用電主要包括電機(jī)攪拌以及其他用電； 各罐電機(jī)攪拌總功率 =1160 計(jì)用電功率 =)空氣 每天有一大罐待工，其氣用來(lái)壓料，攪拌，維持罐壓，為安全起見(jiàn)，中罐小罐均 按 4 臺(tái)工作計(jì)算。 （ *（ *=要求配套設(shè)計(jì)空氣系統(tǒng)供給 50 3m 壓縮空氣量。（標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣量） 動(dòng)力車(chē)間供應(yīng)的壓縮空氣為 壓） 40 m i n/ 33 1 3* 82 7 3 402 7 3*Q 3g,g 又經(jīng)計(jì)算，空氣總管 d=以取管 。 8)蒸汽 （計(jì)算中各管徑見(jiàn) 設(shè)備計(jì)算 ） 20 查工藝手冊(cè)得飽和蒸汽多項(xiàng)特性指標(biāo) 3 蒸汽： 135， 焓 (液體 )化熱 度 汽比體積 m3/力車(chē)間供應(yīng)的蒸汽為 時(shí)有 3a ir m/ 焓 比熱 11P 黏度 重度 3g m/ A 一級(jí)種子罐采用實(shí)罐滅菌 直接加熱所需蒸汽量 *（ 30%50%），以 40%計(jì) 即 = %40*)1(*ct)212c 1 2 . 4 7%151*1*0121*1050* ）（）（S 0%= )( 0 3 進(jìn)蒸汽管道的截面積為蒸汽比體積，直接加熱所需時(shí)間：保溫階段 以實(shí)消的總時(shí)間 =t1+ 發(fā)酵罐，二級(jí)種子罐采用連續(xù)滅菌 s 發(fā)發(fā) g 電機(jī) C 總計(jì) 考慮到其他因素，取安全系數(shù) d/ 0 *取管用量計(jì)以大罐連消為小時(shí)最大）（總 公用工程負(fù)荷表 自來(lái)水負(fù)荷表 序號(hào) 設(shè)備 使用時(shí)間 (hr/d) 用水量 備注 位號(hào) 名稱 數(shù)量 (臺(tái) ) 小時(shí)最大 (m3/小時(shí)平均 (m3/日用量 (m3/d) 1 罐 4 1 洗和配料 21 2 罐 4 2 1 312 清洗 3 罐 7 3 洗 其他 24 1 其他用水 合計(jì) 附：以每天各有 1 個(gè)罐清洗和配料的高峰用量計(jì) 循環(huán)冷卻水負(fù)荷表 序號(hào) 設(shè)備 使用時(shí)間 (hr/d) 用水量 備注 位號(hào) 名稱 數(shù)量 (臺(tái) ) 小時(shí)最大 (t/小時(shí)平均 (t/日用量 (t/d) 水溫 20 23， t=3， 罐 4 24 罐 4 24 罐 7 24 735 735 17640 合計(jì) ：以 每天 有 6個(gè)大罐、 4個(gè)中罐、 4個(gè)小罐同時(shí)工作且各一