年產(chǎn)10噸青紫霉素發(fā)酵工廠設(shè)計年產(chǎn)10噸青紫霉素發(fā)酵工廠設(shè)計目錄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 22.設(shè)計任務(wù) 32.1項目名稱 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間 75.2發(fā)酵車間人員配置 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)酵過程無菌空氣消耗量計算 126.4.1單罐發(fā)酵無菌空氣耗用量 126.4.2種子培養(yǎng)等其他無菌空氣耗量 136.4.3發(fā)酵車間高峰無菌空氣消耗量 136.4.4發(fā)酵車間無菌空氣年耗量 136.4.5發(fā)酵車間無菌空氣單耗 137.主要工藝設(shè)備的設(shè)計和選型 147.1設(shè)備設(shè)計與選型的原則 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)能力計算 147.2.3罐個數(shù)的確定 157.2.4主要尺寸的計算 157.2.5冷卻面積的計算 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、地勢和地質(zhì) 188.2.3水文 188.2.4氣象 188.3廠址經(jīng)濟條件的選擇 198.3.1能源供應(yīng) 198.3.2給排水 198.3.3交通運輸條件 198.3.4技術(shù)經(jīng)濟條件 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： 21附圖一：種子罐發(fā)酵罐設(shè)計圖 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 25前言產(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①葡萄糖；②2，6-二氨基–D--葡萄糖；③D–核糖；④脫氧鏈霉胺；⑤2-氨基-2,3–去氧葡萄糖五個糖分子通過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，無臭，味微苦，吸濕性強。易溶于水，微溶于甲醇，不溶于無水乙醇，乙醚，丙酮等有機溶劑。其水溶液在中性和堿性條件下穩(wěn)定，酸性下不穩(wěn)定。本品主要是抑制細菌細胞壁轉(zhuǎn)肽酶，阻止細胞壁合成中的粘肽交聯(lián)，從而抑制細胞壁合成，導(dǎo)致細菌破裂死亡。對大多數(shù)革蘭陽性菌、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、腦膜炎球菌等對本品高度敏感，炭疽桿菌、白喉桿菌、梭狀芽胞桿菌、流感桿菌等對本品很敏感，但對大腸桿茵、綠膿桿菌、痢疾桿菌等無效。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)的一個新氨基糖普類的廣譜抗生素,對革蘭氏陽性菌,陰性菌和分枝桿菌如:金黃色萄葡球菌,白喉桿菌,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年日本臨床報告300多病例,對某些綠膿桿菌引起的尿路感染,腎孟腎炎,膀脫炎,細菌引起的支氣管炎,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，敏感細菌引起的皮膚軟組織感染，也可用于對青霉素、紅霉素耐藥的葡萄球菌感染。1.4注意事項1、治療矛盾，赫氏反應(yīng)（Herxheimerreaction），用本品治療梅毒或其他感染時，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，或病灶消炎過快，組織修復(fù)遲，妨礙器官功能所致。2、治療過程中可能發(fā)生二重感染，常見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，可對某些診斷產(chǎn)生干擾，可使硫酸酮法測定尿糖時，出現(xiàn)假陽性。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)計任務(wù)2.1項目名稱年產(chǎn)10噸青紫霉素發(fā)酵車間工藝設(shè)計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B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，無臭，味微苦，吸濕性強。易溶于水，微溶于甲醇，不溶于無水乙醇，乙醚，丙酮等有機溶劑。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產(chǎn)品規(guī)模10T/a產(chǎn)品包裝方式瓶裝生產(chǎn)方法和工藝流程路線選擇——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新氨基糖普類的廣譜抗生素,對革蘭氏陽性菌,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StreptomycesNo38975-5,由上海藥物研究所,廣西農(nóng)科院協(xié)作,進行抗生素的鑒別,有效成份的分離,物理化學(xué)性質(zhì)測定及化學(xué)結(jié)構(gòu)分析,初步藥理試驗,經(jīng)上海華山醫(yī)院抗菌素室對臨床分離的多種細菌進行了抗菌譜測定,綜合上述各項分析結(jié)果,證明No38975-5中組份A與日本報導(dǎo)的青紫霉素相同。根據(jù)以上資料，本設(shè)計采用生物發(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。工藝流程工藝流程的設(shè)計原則保證產(chǎn)品質(zhì)量符合國家標準，外銷產(chǎn)品還必須滿足銷售地區(qū)的質(zhì)量要求。盡量采用成熟的、先進的技術(shù)和設(shè)備。努力提高原料的利用率，提高勞動生產(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)達到設(shè)計生產(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。盡量減少三廢的排放量，有完善的三廢治理措施，以減少或消除對環(huán)境的污染，并做好三廢的回收和綜合利用。確保安全生產(chǎn)，以保證人身和設(shè)備的安全。生產(chǎn)過程盡量采用機械化和自動化操作，實現(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％，NaNO30.05％，KH2PO40.02％，酵母粉0.5％，NaCl0.3％，CaCO30.5％，MgSO40.05％，pH自然，加消沫油0.1％接種量：100立升種子液接種4只茄子瓶裝量：250立升液實裝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％，NaNO30.1％，KH2PO40.015％，CaCO30.05％，MgSO40.05％，pH自然，加消沫油0.1％接種量：15％裝量：2500立升液實裝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樹脂吸附解脫發(fā)酵液酸化液飽和樹脂脫色薄膜濃縮細110-NH3樹脂解脫液脫色液濃縮液飽和樹脂梯度洗脫調(diào)pH,加硅藻土細110樹脂吸附收集A組分A組分濾液飽和樹脂2NH40H洗脫減壓濃縮中和，無水酒精結(jié)晶洗脫液濃縮液A結(jié)晶液過濾，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)每班輪休合計發(fā)酵工段配料罐2112發(fā)酵罐7347過濾烘干6246其他車間主任/1/1車間副主任/1/1合計/1589176.物料及熱量衡算6.1物料衡算6.1.1物料流程圖發(fā)酵罐種子罐葡萄糖葡萄糖1％淀粉1％糊精1％豆餅粉2％酵母粉0.5％NaNO30.1％KH2PO40.015％CaCO30.05％MgSO40.05％消沫油0.1％淀粉1％糊精1.5％豆餅粉1.5％NaNO30.05％KH2PO40.02％酵母粉0.5％NaCl0.3％CaCO30.5％MgSO40.05％消沫油0.1％ 料水比1:4料水比1:4自來水25℃升溫升溫 65-100℃121℃液化 滅菌30min30min加消沫劑及微量物料維持0.05-0.1MPa滅菌30min121℃0.1-0.12MPa 降溫至36℃ 降溫至36℃ 發(fā)酵罐 接種量15％6.1.2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:發(fā)酵液量：V1=10000÷（0.825×99％）=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)酵成功率發(fā)酵液配置需制糖量（以純糖計）：m1=V1×100=1224400（kg）種子液量：V2=15％×V1=1836.6（m3）式中15％接種量種子培養(yǎng)液所需糖量：m2=40×V2=40×1836.6=73464（kg）生產(chǎn)10噸青紫霉素需糖量：m=m1+m2=1297864（kg）葡萄糖耗用量：m（葡萄糖）=1000×1％×V1=1.22×105（kg）淀粉耗用量：m（淀粉）=1000×1％×（V1+V2）=1.41×105（kg）糊精耗用量：m（糊精）=1000×1％×V1+1000×1.5％×V2=1.5×105（kg）豆餅粉耗用量：m（豆餅粉）=1000×2％×V1+1000×1.5％×V2=2.72×105（kg）酵母粉耗用量：m（酵母粉）=1000×0.5％×（V1+V2）=7.04×104（kg）NaNO3耗用量：m（NaNO3）=1000×0.1％×V1+1000×0.05％×V2=1.32×104（kg）KH2PO4耗用量：m（KH2PO4）=1000×0.015％×V1+1000×0.02％×V2=2.2×103（kg）CaCO3耗用量：m（CaCO3）=1000×0.05％×V1+1000×0.5％×V2=1.53×104（kg）MgSO4耗用量：m（MgSO4）=1000×0.05％×（V1+V2）=7.04×103（kg）NaCl耗用量：m（NaCl）=1000×0.3％×V2=5.51×103（kg）消沫油耗用量：m（消沫油）=1000×0.1％×（V1+V2）=1.41×104（kg）10T/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）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）1.22×105408淀粉（kg）1.41×105469糊精（kg）1.5×105500豆餅粉（kg）2.72×105908酵母粉（kg）7.04×104235NaNO3（kg）1.32×10444KH2PO4（kg）2.2×1037CaCO3（kg）1.53×10451MgSO4（kg）7.04×10323NaCl（kg）5.51×10318消沫油（kg）1.41×104476.2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％+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’=G×c×（t1-t0）=31835×3.7×（121-25）=1.13×107（KJ）其中料液總量G=31835kg，（2）煮沸過程中蒸汽帶出的熱量Q’’：煮沸時間30min，蒸發(fā)量為每小時5％，則蒸發(fā)水分量為：V1=G×5％×30÷60=31835×5％×30÷60=795.9（kg）故Q’’=V1×I=795.9×2198.91=1.75×106（KJ）其中在溫度121℃下水的汽化潛熱I=2198.91KJ/kg（3）熱量損失Q’’’：醪液升溫和煮沸過程的熱損失約為前兩次耗熱量的15％，即： Q’’’=15％（Q’+Q’’）=15％×（1.13×107+1.75×106）=1.94×106（KJ）（4）由上述結(jié)果可得：Q總=Q’+Q’’+Q’’’=1.13×107+1.75×106+1.94×106=1.49×107（KJ）（5）故耗用蒸汽量D使用表壓為0.4MPa的飽和蒸汽I=2737.23KJ/kgD=Q總/［（I-i）η］=1.49×107÷［（2737.23-601.53）×95％］=7343.83（kg）其中相應(yīng)冷凝水的焓i=601.53KJ/kg，蒸汽的熱效率η=95％（6）發(fā)酵過程每小時最大蒸汽耗量Qmax:在各步驟中，加熱過程耗熱量最大，且已知加熱時間為30min，熱效率為95％，故Qmax=Q總÷（30÷60×95％）=1.49×107÷（0.5×95％）=3.14×107（KJ/h）相應(yīng)的最大蒸汽耗量為：Dmax=Qmax÷（I-i）=3.14×107÷（2737.23-601.53）=14702（Kg/h）其中：使用表壓為0.4MPa的飽和蒸汽I=2737.23KJ/kg相應(yīng)冷凝水的焓i=601.53KJ/kg（7）蒸汽單耗已知發(fā)酵需要48小時，放罐，洗罐，維修的時間為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，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=D×75=7343.83×75=5.5×105（kg）每噸成品耗蒸汽量Ds=5.5×105/10=5.5×104（kg）10T/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）每小時最大用量（kg/h）年消耗量（kg/a）蒸汽0.4（表壓）5.5×104147025.5×1056.3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Gw為：Gw=25468×75=1.91×106（kg）（2）發(fā)酵工序用水量①蒸汽滅菌用水量由上述熱量衡算可知D=Q總/［（I-i）η］=1.49×107÷［（2737.23-601.53）×95％］=7343.83（kg）其中：相應(yīng)冷凝水的焓i=601.53KJ/kg，蒸汽的熱效率η=95％使用表壓為0.4MPa的飽和蒸汽I=2737.23KJ/kg②冷卻水用量已知發(fā)酵一次，料液總量G=31835kg，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，冷卻時間t=1h。則每小時耗水量為：W=G×c×（t1-t2）÷［c水×t×（t4-t3）］=31835×3.7×（121-25）÷［4.18×1×（70-20）］=5.4×104（kg）其中：發(fā)酵液的比熱容c=3.7KJ/(kg.K)，水的比熱容c=4.18KJ/(kg.K)③年發(fā)酵工序用水量據(jù)設(shè)計，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+5.4×104）=4.6×106（kg）④發(fā)酵車間總用水量G總：G總=G原料+G=1.91×106+4.6×106=6.51×106（kg）6.4發(fā)酵過程無菌空氣消耗量計算發(fā)酵車間無菌空氣消耗量主要用于菌絲體發(fā)酵過程中通風(fēng)供氧。6.4.1單罐發(fā)酵無菌空氣耗用量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0.25vvm進行計算。（1）單罐發(fā)酵過程用氣量（常壓空氣）V=10×80％×0.25×60=120（m3/h）式中80％發(fā)酵罐裝料系數(shù)（2）單罐年用氣量Va=V×48×75=4.32×105（m3）6.4.2種子培養(yǎng)等其他無菌空氣耗量一般取這些無菌空氣消耗量之和約等于發(fā)酵過程空氣的耗量的25％。故這項無菌空氣耗量為：V’=25％×V=25％×120=30（m3/h）每年用氣量為：Va’=25％×10×Va=25％×10×4.32×105=1.08×106（m3/a）其中發(fā)酵罐個數(shù)為10個6.4.3發(fā)酵車間高峰無菌空氣消耗量Vmax=10×（V+V’）=10×（120+30）=1500（m3/h）6.4.4發(fā)酵車間無菌空氣年耗量Vt=10×75×（V+V’）×48=10×75×（120+30）×48=5.4×106（m3/a）其中發(fā)酵罐個數(shù)10個，每年發(fā)酵批次75批；發(fā)酵周期48h6.4.5發(fā)酵車間無菌空氣單耗根據(jù)設(shè)計，實際青紫霉素年產(chǎn)量m實際=10噸，故發(fā)酵車間無菌空氣單耗為：V0=Vt÷G=5.4×106÷10=5.4×105（m3/t）10T/a青紫霉素發(fā)酵車間無菌空氣衡算表發(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）101203015005.4×1065.4×1057.主要工藝設(shè)備的設(shè)計和選型7.1設(shè)備設(shè)計與選型的原則從設(shè)備的設(shè)計選型情況，可以反映出所設(shè)計工廠的先進性和生產(chǎn)的可靠性。因此在設(shè)備的工藝設(shè)計和選型時應(yīng)該考慮如下原則：保證工藝過程實施安全可靠（包括設(shè)備材質(zhì)對產(chǎn)品質(zhì)量的安全可靠；設(shè)備材質(zhì)強度的耐溫、耐壓、耐腐蝕的安全可靠；生產(chǎn)過程清洗、消毒的可靠性等）。經(jīng)濟上合理，技術(shù)上先進。投資省，耗材料少，加工方便，采購容易。運行費用低，水電汽消耗少。操作清洗方便，耐用容易維修，備品配件供應(yīng)可靠，減輕工人勞動強度，實施機械化和自動化方便。結(jié)構(gòu)緊湊，盡量采用經(jīng)過實踐考驗證明確定性能優(yōu)良的設(shè)備。考慮生產(chǎn)波動與設(shè)備平衡，留有一定裕量。考慮設(shè)備故障及檢修的備用。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容量為10m3的六彎葉機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，其總?cè)莘e為10.8m3。7.2.2生產(chǎn)能力計算每天需要發(fā)酵液量V=41m3設(shè)發(fā)酵罐裝料系數(shù)Φ=0.8，則每天需要發(fā)酵罐的總?cè)莘eV0=41/Φ=51.25m37.2.3罐個數(shù)的確定設(shè)需要發(fā)酵罐的個數(shù)為N1，公稱容量為10m3的發(fā)酵罐，總?cè)莘e為10.8m3，根據(jù)公式有N1=V0×t÷（V總×24）=51.25×48÷（10.8×24）=9.49（個）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=51.25m3故取公稱容積10m3發(fā)酵罐10個。7.2.4主要尺寸的計算已知V全=V筒+2V封=10.8m3；封頭折邊忽略不計，以方便計算。則有V全=0.785D2×2D+（π/24）D3×2=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)計概論》附錄表一15，得封頭高H封=ha+hb=450+50=500(mm)驗算全容積V全：V’全=V筒+2V封=0.785D2×2D+（π/24）D3×2+0.785D2×0.05×2=0.785×1.82×3.6+π/12×1.83+0.785×1.82×0.05×2=10.9（m3）與V全=10.8m3相近7.2.5冷卻面積的計算為保證發(fā)酵在最旺盛、微生物消耗基質(zhì)最多及環(huán)境氣溫最高時也能冷卻下來，必須按照發(fā)酵生成熱最高峰、一年中最熱的半個月的氣溫下，冷卻水可能達到的最高溫度的惡劣條件下，設(shè)計冷卻面積。計算冷卻面積使用牛頓傳熱定律公式，即F=Q/(K×△tm)對于青紫霉素發(fā)酵，每1m3發(fā)酵液，每小時傳給冷卻器的最大熱量約為4.18×6000KJ/（m3/h）采用豎式列管換熱器，取經(jīng)驗值K=4.18×500KJ/（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℃對公稱容量10m3的發(fā)酵罐，每天裝2罐，每罐實際裝液量為41/2=20.5（m3）換熱面積F=Q/（K.△tm）=4.18×6000×20.5/(4.18×500×7.28)=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％計算，種子罐的容積V種=V總×15％=10.8×15％=1.28m3由于種子罐和發(fā)酵罐是對應(yīng)上料的，每個生產(chǎn)周期需要發(fā)酵罐10個，所有就需要種子罐10個種子罐培養(yǎng)時間為30小時。7.3.2主要尺寸確定種子罐仍采用幾何相似的機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。H:D=2:1；則種子發(fā)酵罐總?cè)萘縑’總=2V’封+V’筒；簡化計算方程如下：V’總=0.785D2×2D+（π/24）D3×2=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=2×0.9=1.8m查相應(yīng)表得封頭高H’封=225+25=250（mm）罐體總高H’罐=2H’封+2H’筒=2×250+1800=2300（mm）單個封頭容量V’封=0.785D2×0.025+（π/24）D3=0.112（mm）封頭表面積S封=0.96（m2）圓筒容量V’筒=0.785D2×2D=0.71.3685×0.92×1.8=1.14（m3）不計封頭容積，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=2×0.112+1.14=1.36（m3）比所需的種子罐容積1.28m3大，滿足設(shè)計要求。7.3.3冷卻面積的計算種子罐體積較小，冷卻選用夾套冷卻裝置。每日種子罐物料量是6m3，對于公稱容積1m3的種子罐，每日可裝10罐，每罐實際裝液量為：6/10=（m3）每m3醪液在發(fā)酵最旺盛時，1h的發(fā)熱量與醪液總體積的乘積Q總：Q總=4.18×6000×0.6=1.5×104（kJ/h）夾套傳熱系數(shù)：取K=4.18×230KJ/(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）=2.26×104/(4.18×230×8.5)=2.77（m2）8.廠址的選擇8.1發(fā)酵廠址選擇概述發(fā)酵工廠的主要特點是技術(shù)要求高、展速度快、動力消耗大、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、物力和財力的嚴重損失。因此，在廠址選擇時，必須采取科學(xué)、慎重的態(tài)度，認真調(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，無有害氣體、粉塵等污染源，也要遠離車站、碼頭等人流、物流比較密集的區(qū)域。8.2.2地形、地勢和地質(zhì)地形：廠區(qū)場地應(yīng)當(dāng)比較規(guī)整而且集中，這樣可便于各類建筑物與構(gòu)筑物的布置和場地的有效利用。為此場地規(guī)劃時就應(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：整齊平坦、開闊，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15～2Kgf/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于地基處理，嚴重時還會危及工廠的安全。8.2.3水文要有豐富的水源，包括地表水、深層水(深井水)、水庫水(雨水)、江河水(露天水)及泉水(有壓水)和城市自來水等。根據(jù)發(fā)酵工廠的特點，水質(zhì)要滿足生產(chǎn)工藝要求，包括滿足飲用水質(zhì)衛(wèi)生標準及釀造用水標準、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、水庫水、江河水的水量大而水質(zhì)不高；城市自來水來源方便但價格不便宜。使用時要注意其合理性與經(jīng)濟性。廠址附近的洪水水位、流向及淹沒情況，都應(yīng)熟悉。一般要求廠址的相對標高應(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)計和排水系統(tǒng)設(shè)計的主要依據(jù)。包括溫度、濕度、雨雪、冰凍、日照、氣壓、風(fēng)向等。在選址時要充分考慮這些因素。8.3廠址經(jīng)濟條件的選擇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，并要求是二類負荷電戶，所以在選擇廠址的時候，要對所選擇地點地區(qū)的供電情況進行調(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)計供熱的方式。8.3.2給排水發(fā)酵工廠是用水的大戶，同時有些發(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、污水的排放量很大，且對環(huán)境的污染比較大，需設(shè)置污水處理站，符合國家要求的廢水排放標準。8.3.3交通運輸條件要以交通方便為原則，并根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，考慮運輸方式及可靠性，以鐵路、公路、水路為優(yōu)勢，并具有發(fā)展前景。8.3.4技術(shù)經(jīng)濟條件廠址的選擇應(yīng)從國家總的布局要求為前提，合理配置工業(yè)布局。充分利用各地區(qū)的有利條件，避免或克服不利條件。充分和有效利用人力、物力、財力和自然資源，保護環(huán)境。經(jīng)濟效果好，有利于加快國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高。使企業(yè)接近原料、能源產(chǎn)地和產(chǎn)品消費區(qū)，消除不合理運輸。8.3.5特殊要求注意發(fā)酵工業(yè)對廠址選擇的特殊要求。藥品是一種防治人類疾病、增強人體體質(zhì)的特殊產(chǎn)品,其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到人體健康、藥效和安全。為保證藥品質(zhì)量，藥品和其他發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)必須符合GMP的規(guī)定，在嚴格控制的潔凈環(huán)境中生產(chǎn)。由于廠址對發(fā)酵廠環(huán)境的影響具有先天性，因此，選擇廠址時必須充分考慮發(fā)酵廠對環(huán)境因素的特殊要求。9.發(fā)酵工廠的三廢處理9.1廢水的處理廢水處理技術(shù)按其作用原理和去除對象可分為物理法、化學(xué)法和生物法。在該發(fā)酵工廠中廢水處理中采用生物法中的活性污泥法?；钚晕勰喾ǎ汉醚跎锾幚硎窃谘鯕獬渥愕臈l件下，利用好氧微生物的生命活動氧化廢水中的有機物，其產(chǎn)物是二氧化碳、水及能量（釋放于水中）。這類方法沒有考慮到廢水中有機物的利用問題，因此處理成本較高。活性污泥法是較有代表性的好氧生物處理方法?；钚晕勰喾ㄊ侵?、低濃度有機廢水處理中使用最多、運行最可靠的方法，具有投資少、處理效果好等優(yōu)點。該處理工藝的主要部分是曝氣池和沉淀池。廢水進入曝氣池后，與活性污泥（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的條件下，活性污泥吸附并氧化分解廢水中的有機物，而污泥和水的分離則由沉淀池來完成。9.2廢氣的處理發(fā)酵工廠產(chǎn)生的廢氣主要是二氧化碳，雖然二氧化碳不具有毒性，但是由于它的存在影響了人或動物體對氧的攝取，使機體內(nèi)氧合血紅蛋白減少，造成窒息，嚴重時可引起死亡。因此需要合理利用、排放二氧化碳，防止人身事故發(fā)生。而且二氧化碳是溫室氣體，對全球氣候具有只能關(guān)于影響，因此需要嚴格控制二氧化碳的排放。發(fā)酵過程可以產(chǎn)生大量二氧化碳，而且二氧化碳的純度也很高，由于二氧化碳的利用價值很高，因此可找專門的二氧化碳處理站來處理，同時也可以自己回收利用生產(chǎn)新產(chǎn)品，這樣即解決了廢氣的處理問題，又帶來了額外收入。9.3廢渣的處理廢渣經(jīng)活性污泥法處理后，使得達到《廢水綜合治理排放標準》要求，處理后可直接排出。好氧活性污泥凈化廢水的作用機理參考文獻：［1］王文翔，張月琴，耀天爵.鏈霉菌503及其產(chǎn)生的青紫霉素的研究.微生物學(xué)報.1976.16(2):119-125［2］上海醫(yī)藥工業(yè)研究院抗菌素研究室.青紫霉素的提取分離和化學(xué)鑒別.1998［3］無錫第一制藥廠.硫酸青紫霉素試制工藝的研究.1867附圖一：種子罐發(fā)酵罐設(shè)計圖附圖二：青紫霉素發(fā)酵流程圖基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機的疊圖機研究與教學(xué)方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實驗中的應(yīng)用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于