t土霉素淀粉發(fā)酵工段工藝設(shè)計方案海南大學(xué)材化學(xué)院生物工廠設(shè)計方案

1、封 面作者：Pan Hongliang僅供個人學(xué)習(xí)海南大學(xué)生物工程專業(yè)生物工程課程設(shè)計說明書題 目：690t/a土霉素淀粉發(fā)酵工段工藝設(shè)計 學(xué) 號： 022 姓 名： 邱陽 年 級： 2010級 指導(dǎo)教師： 王新廣 完成日期： 2013 年 06 月 20 日 生物工藝課程設(shè)計任務(wù)書一、課程設(shè)計的性質(zhì)與目的生物工程課程設(shè)計是一門以生物工藝學(xué)、生物工程設(shè)備以及相關(guān)科學(xué)理論和工程技術(shù)為基礎(chǔ)的、綜合性與實踐性很強的應(yīng)用性工程訓(xùn)練。課程設(shè)計旨在加強學(xué)生對本課程及相關(guān)課程理論及專業(yè)知識的理解和掌握，訓(xùn)練并提高其在理論計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程繪圖、資料文獻查閱、運用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范及計算機應(yīng)用等方面的能力；同時

2、，為其它專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計（論文）奠定良好的基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計要點1、確定生產(chǎn)工藝流程和工藝條件按照給定的設(shè)計任務(wù)，查閱有關(guān)資料、文獻，搜集必要的技術(shù)資料，工藝參數(shù)和數(shù)據(jù)，進行生產(chǎn)方法的選擇，工藝流程與工藝條件的確定。選擇、確定的原則主要有：合法性；技術(shù)先進性和成熟可靠性；經(jīng)濟合理性；安全性；結(jié)合實際情況。2、就設(shè)計題目、確定的生產(chǎn)方法和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行產(chǎn)品生產(chǎn)過程的總物料衡算，列出物料衡算表。3、 繪制工藝流程圖（1）要求以圖解的形式表示出：設(shè)備形象示意圖、大小及相互位置與距離，定性地標(biāo)出物料去向，連接的管線，泵、閥門、電機的位置。（2）物料用粗實線，設(shè)備、管線用細實線。（3）列出設(shè)備一覽

3、表。三、時間分配與計劃進度1、設(shè)計期限1.5周2、時間分配 指導(dǎo)教師講解設(shè)計原則與程序，布置設(shè)計任務(wù) 0.5天 查閱資料，擬定工藝流程、制定方案、熟悉了解和掌握設(shè)計原理 2天 物料衡算 1.5天 繪制設(shè)計圖 2天 整理編寫設(shè)計說明書 2天 合計 8天（1.5周）目 錄摘要1引言1第一章 土霉素概述2第二章 土霉素的發(fā)酵工藝流程32.1土霉素發(fā)酵工藝流程圖（見附圖）32.2土霉素發(fā)酵工藝流程介紹32.2.1孢子的制備32.2.2種子制備42.2.3發(fā)酵培養(yǎng)基介紹42.2.4發(fā)酵4第三章 物料衡算53.1總物料衡算53.2設(shè)備衡算73.2.1大罐的物料衡算73.2.2中罐的物料衡算93.2.3小罐

4、的物料衡算123.3酸化稀釋過濾工序物料衡算153.4脫色結(jié)晶工序物料衡算163.5 干燥工序物料衡算17第四章.設(shè)備選型184.1 工藝計算依據(jù)184.2土霉素發(fā)酵工藝設(shè)備計算184.2.1發(fā)酵罐184.2.2補料罐194.2.3通氨罐194.3發(fā)酵車間設(shè)備一覽表204.4離心泵選型及管徑204.5管道設(shè)計選型214.5.1通氣管214.5.2輸液管22第五章 安全生產(chǎn)及“三廢”處理245.1安全生產(chǎn)246.2廢水處理246.3廢氣的處理246.4廢渣的處理25參考文獻25致謝26發(fā)酵車間設(shè)備一覽表27年產(chǎn)690噸土霉素發(fā)酵工段工藝設(shè)計摘要土霉素又稱為地霉素或氧四環(huán)素，英文名稱 Terram

5、ycin (Oxytetracycline)。屬于抗菌素的一種，對多種球菌和桿菌有抗菌作用，對立克次體和阿米巴病原蟲也有抑制作用，用來治療上呼吸道感染胃腸道感染斑疹傷寒恙蟲病等，現(xiàn)今主要用于畜禽藥及飼料添加劑。土霉素是一個典型的利用生物工程技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝涉及種子培養(yǎng)、發(fā)酵、提取、過濾、脫色、結(jié)晶、離心和干燥等重要的單元操作和工程概念。經(jīng)過對土霉素生產(chǎn)中的各個工段進行學(xué)習(xí)，了解到生產(chǎn)過程所需的設(shè)備以及應(yīng)該掌握的單元操作。本文對土霉素生產(chǎn)的發(fā)酵工段進行的重點研究和介紹，通過物料守恒的計算，繪制了生產(chǎn)工藝流程圖以及設(shè)備一覽表。關(guān)鍵詞：土霉素；生產(chǎn)工藝；物料流程；發(fā)酵引言本設(shè)計為年產(chǎn)690t

6、/a土霉素發(fā)酵工段工藝設(shè)計。土霉素原料藥在市場競爭中的最大優(yōu)勢是價格低廉，因此，多年來它大量用于畜禽藥及飼料添加劑。在眾多抗生素品種中，價格最低的土霉素今后將會在我國被廣泛運用，現(xiàn)如今主要生產(chǎn)企業(yè)主要是赤峰制藥、石家莊華署制藥、山西星火制藥等，產(chǎn)量約占世界的25%，隨著產(chǎn)量不斷下降，土霉素出口價格也隨之降低。在國內(nèi)市場，土霉素除了作為上產(chǎn)強力霉素的原料外，主要用于禽獸藥物以及飼料添加劑、臨床用藥微乎其微。在發(fā)達國家，土霉素基本不再使用，發(fā)達國家畜牧業(yè)中用的也是純度高無菌土霉素。我國生產(chǎn)的土霉素大多為抵擋產(chǎn)品，因此對土霉素工藝的研究與創(chuàng)新凸顯重要。第一章 土霉素概述 土霉素是抗生素類藥物，具有廣

7、譜抗菌作用，主要用于立克次體病支原體肺炎，衣原體感染。土霉素 是通過生物合成得到的廣譜抗生素，目前國內(nèi)土霉素提取工藝為用草酸(或磷酸)做酸化劑調(diào)節(jié)pH值，利用黃血鹽-硫酸鋅作凈化劑協(xié)同去除蛋白質(zhì)等高分子雜質(zhì)，然后用122-2樹脂脫色進一步凈化土霉素濾液，最后調(diào)pH至4.8左右結(jié)晶得到土霉素堿產(chǎn)品。 中文名： 土霉素 英文名： Oxytetracycline 化學(xué)名： (4s,4R，5S，5R，6S，12S）N-4-二甲胺基-1，4，4，5，5，6,11，12-八氫，5，6，12，12- 六羥基-6-甲基-1，11-二氧代并四苯-2-甲酰胺。 分子式： C22H24N2O9 分子量： 460.0

8、 理化性質(zhì)： 土霉素是由龜裂鏈絲菌產(chǎn)生的，屬于放線菌中的鏈霉菌屬，它們具有發(fā)育 良好的菌絲體，菌絲體分支，無隔膜，直徑約0.41.0米，長短不一，多核。菌絲體有營養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和孢子絲之分，孢子絲再形成分生孢子。而龜裂鏈絲菌的菌落灰白色，后期生褶皺，成龜裂狀。菌絲成樹枝分支，白色，孢子灰白色，柱形。淡黃色的結(jié)晶性或無定形粉末，無臭；在日光下顏色變暗，在堿性溶液中破壞失效。在乙醇中微溶,在水中極微溶解，在稀酸和稀堿中溶解。土霉素是四環(huán)類抗生素，其在結(jié)構(gòu)上含有四并苯的基本母核，隨環(huán)上取代基的不同或位置的不同而構(gòu)成不同種類的四環(huán)素類抗生素。其結(jié)構(gòu)和命名如上圖。第二章 土霉素的發(fā)酵工藝流程2.1土霉

9、素發(fā)酵工藝流程圖（見附圖） 生產(chǎn)工藝流程圖沙土孢子斜面孢子一級種子罐發(fā)酵液三級種子罐二級種子罐酸化液濾液脫色液土霉素干品土霉素濕品結(jié)晶液孢子陪養(yǎng)孢子培養(yǎng)擴大種子培養(yǎng)發(fā)酵過濾脫色離心干燥2.2土霉素發(fā)酵工藝流程介紹2.2.1孢子的制備這是發(fā)酵工序的開端，是一個重要環(huán)節(jié)?？股禺a(chǎn)量和成品質(zhì)量同菌種性能以及同孢子和種子的情況有密切關(guān)系。生產(chǎn)用的孢子需經(jīng)過純種和生產(chǎn)能力的檢驗，符合規(guī)定的才能用來制備種子。保藏在砂土管或冷凍干燥管仲的菌種經(jīng)無菌手續(xù)接入又麩皮、瓊脂和水組成的斜面培養(yǎng)基中，在36.5-36.8、50%相對濕度的條件下培養(yǎng)4-5天，挑選菌落正常的孢子作為種子。在孢子制備的過程中，蒸餾水中可適

10、當(dāng)添加0.005%MgSO4、0.01%KH2PO4及0.015%(NH4)2HPO4，避免水質(zhì)波動對孢子質(zhì)量的影響，還可以縮短孢子的成熟期。2.2.2種子制備種子制備是指孢子接入種子罐后，在罐中繁殖成大量菌絲的過程，其目的是使孢子發(fā)芽、繁殖和獲得足夠數(shù)量的菌絲，以便接種到發(fā)酵罐當(dāng)中去。種子培養(yǎng)基的成分基本與發(fā)酵培養(yǎng)基近似，培養(yǎng)30、30小時左右培養(yǎng)液趨于濃厚并轉(zhuǎn)為黃色。pH一般在6.0-6.4時可以移入下一級罐。移入發(fā)酵罐時pH6.0，效價在800u/ml左右。種子罐級數(shù)是在指制備種子需逐級擴大培養(yǎng)的次數(shù)，一般根據(jù)種子的生長特性、孢子發(fā)芽及菌體繁殖速度，以及發(fā)酵罐的容積而定。土霉素種子制備一

11、般為二級種子罐擴大培養(yǎng)。2.2.3發(fā)酵培養(yǎng)基介紹培養(yǎng)基是供微生物生長繁殖和合成各種代謝產(chǎn)物所需要的按一定比例配制的多種營養(yǎng)物質(zhì)的混合物。培養(yǎng)基的組成和比例是否恰當(dāng)，直接影響微生物的生長、生產(chǎn)和工藝選擇、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等。土霉素的發(fā)酵培養(yǎng)基由碳源、氮源、無機鹽及金屬離子、添加前體、消泡劑五部分組成。生產(chǎn)上曾以單糖葡萄糖、雙糖飴糖、及多糖秈米粉、玉米粉及淀粉的解酶液作為碳源。本設(shè)計采用淀粉作為碳源，發(fā)酵相對容易控制。由于在發(fā)酵過程中二氧化碳的不斷產(chǎn)生，加上培養(yǎng)基中有很多有機氮源含有蛋白質(zhì)，因此在發(fā)酵罐內(nèi)會產(chǎn)生大量泡沫，如不嚴(yán)加控制，就會產(chǎn)生發(fā)酵液逃液，導(dǎo)致染菌的后果。采用植物油消沫仍舊是個好方法，

12、一方面作為消沫劑，另一方面還可以起到碳源作用，但現(xiàn)在已普遍采用泡敵代替豆油。2.2.4發(fā)酵這一過程的目的主要是為了使微生物分泌大量的抗生素。發(fā)酵開始前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基必須先經(jīng)過滅菌，后接入種子。接種量一般為20%。發(fā)酵周期一般為194小時。發(fā)酵全程30-31分段培養(yǎng)，通氣量為2.0v/v/m。當(dāng)接種后發(fā)酵pH低于6.4時開始通氨，培養(yǎng)20-40小時，每4小時補一次，每次10-15L，控氨水平在45mg/100ml以上。根據(jù)發(fā)酵液殘?zhí)侵笛a入總糖，一般在100小時前殘?zhí)强刂?.0%-5.0%，100小時-150小時控制3.5%-4.0%，150小時至放罐前6小時控制在3.0%。在整個過程中，需要

13、不斷通氣和攪拌，維持一定的罐溫和罐壓，并隔一段時間取樣進行生化分析和無菌試驗，觀察代謝變化、抗生素產(chǎn)生情況和有無雜菌污染。第三章 物料衡算3.1總物料衡算 3.1.1原始資料成品效價Ud = 1000單位/毫克 年平均發(fā)酵水平Uf = 35000單位/毫升 年工作日m = 300 d/a 1、發(fā)酵基礎(chǔ)工藝參數(shù)土霉素的發(fā)酵周期T為184小時，輔助時間為10小時，發(fā)酵中罐周期為44小時，輔助時間4小時發(fā)酵周期為35小時，輔助時間3小時接種比為20%，液體損失率為15%大罐一個發(fā)酵周期內(nèi)所需全料的量為：32m3大罐一個發(fā)酵周期內(nèi)所需稀料的量為：17m3逃液、蒸發(fā)、取樣、放罐損失總計為總料液的15%大

14、、中、小罐通氣量分別為2.0、1.5、0.65（每分鐘內(nèi)單位體積發(fā)酵液通入的空氣的量）氨氮的利用情況，培養(yǎng)20-40小時，每4小時補一次,每次10-15L，控氨水平在45mg/100ml以上培養(yǎng)基配比：小罐中罐大罐全料稀料組成配比（%）配比（%）配比（%）配比（%）配比（%）黃豆餅粉3.02.53.03.53.0淀粉2.52.58.06.53.0氯化鈉0.40.360.20.4碳酸鈣0.60.41.10.40.4磷酸二氫鉀0.0050.003磷酸氫二鉀0.0050.003植物油42.670.412、提取基本工藝參數(shù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)脫色崗位收率99.24%發(fā)酵液效價35000u/ml結(jié)晶干燥崗位

15、收率86%濾液效價11000u/ml過濾崗位收率116%母液效價1370u/ml總收率99%濕晶體含水量30%發(fā)酵液密度1.58kg/L酸化液中草酸含量2.3% g/ml濾液密度1.02kg/L酸化加黃血鹽量0.25% g/ml20%氨水密度0.92kg/L酸化加硫酸鋅量0.18% g/ml氨水加量12%成品含水量1.5%脫色保留時間30-50分鐘酸化加水量230%v/v濾液通過樹脂罐的線速度控制在0.001-0.002m /s3.土霉素提取操作工藝參數(shù)一覽表名稱反應(yīng)時間( + 、)/h裝料系數(shù)酸化稀釋40.70結(jié)晶80.70 3.1.2總物料衡算純品土霉素的量：69099% =683.1 t

16、/a日產(chǎn)量：683.1/300= 2.277 t/d效價：683.11091000 =6.831014 單位/a土霉素的生產(chǎn)過程總收率為99%則發(fā)酵時的總效價：6.831014/99% =6.901014 單位/a發(fā)酵液的效價：35000單位/ml發(fā)酵液的體積：6.901014/35000 =1.971010 ml =1.97104 m33.2設(shè)備衡算3.2.1大罐的物料衡算每天發(fā)酵液的體積：1.97104/300=65.67m3/d每天損失的體積：65.6715%/（1-15%）=11.59 m3/d加入氨水體積：培養(yǎng)20-40小時，每4小時補一次，每天共6次，每次15L，共計90L，既0.

17、09 m3/d大罐一個發(fā)酵周期內(nèi)所需全料的量：32 m3 ，則一天內(nèi)所需全料：32/(194/24)=3.96 m3/d大罐一個發(fā)酵周期內(nèi)所需稀料的量:17 m3 ，則一天內(nèi)所需稀料料：17/(194/24)=2.10 m3/d設(shè)發(fā)酵開始的培養(yǎng)基體積為V，蒸汽帶入的水量按20%計由體積衡算(V20%+V20%+V+3.96+2.10+0.09) (1-15%)= v發(fā)酵液=65.67m3/d得培養(yǎng)基體積V為50.79m3/d則加入的二級種子液體積：50.7920%=10.16m3/d蒸汽帶入水量：50.7920%=10.16m3/d因此，每天所需培養(yǎng)基組成的量如下：黃豆餅粉：50.793%+3

18、.963.5%+2.103%= 1.725m3/d 淀粉：50.798%+3.966.5%+2.103%= 4.384m3/d 氯化鈉：50.790.2%+2.100.4%= 0.1099m3/d 碳酸鈣：50.791.1%+3.960.4%+2.100.4%=0.5829m3/d 植物油：50.790.4%+2.101%= 0.2242m3/d 配料水：50.79-1.725-4.384-0.1099-0.5829-0.2242=43.76m3/d表1 三級發(fā)酵物料衡算表進入發(fā)酵罐的量離開發(fā)酵罐的量項目體積（m3/d)體積（m3/周期)項目體積（m3/d)體積（m3/周期)二級種子液10.1

19、682.13發(fā)酵液65.67530.8蒸汽帶入水量10.1682.13損失11.5993.68培養(yǎng)基50.79410.6全料量3.9632.01稀料量2.1016.98氨水0.090.73總量77.26624.5總量77.26624.5表2 三級發(fā)酵培養(yǎng)基的組成項目體積（m3/d)體積（m3/周期）黃豆餅粉1.72513.94淀粉4.38435.44氯化鈉0.10990.8883碳酸鈣0.58294.712植物油0.22421.812配水量43.76353.7總50.79410.6發(fā)酵罐77.26m3/d二級種子液10.16 m3/d 培養(yǎng)基50.79m3/d蒸汽帶入水量10.16 m3/d全

20、料量3.96 m3/d稀料量2.10 m3/d液氨0.09 m3/d發(fā)酵液65.67 m3/d液體損失率為15%11.59m3/d培 養(yǎng) 基黃豆餅粉1.725m3 /d淀粉4.384m3 /d氯化鈉0.1099m3 /d碳酸鈣0.5829m3 /d植物油0.2242m3/d配料水43.76m3 /d3.2.2中罐的物料衡算設(shè)發(fā)酵開始的培養(yǎng)基體積為V，蒸汽帶入的水量按20%計，由體積衡算：(V20%+V20%+V)(1-15%)= V二級種子液V二級種子液(1-15%)= V二級種子液=10.16m3/dV二級種子液=10.16/0.85=11.95得培養(yǎng)基體積V為10.04 m3則加入的一級種

21、子液：10.0420%=2.008m3/d蒸汽帶入水量：10.0420%=2.008m3/d液體損失15%11.950.15=1.792m3/d接種損失15% 2.008/(1-15%)-2.008=0.3544m3/d 總損失量=液體損失+接種損失1.792+0.3544=2.146m3/d因此，每天所需培養(yǎng)基組成的量如下：黃豆餅粉：10.042.5%=0.2510m3/d淀粉：10.042.5%=0.2510m3/d氯化鈉：10.040.36%=0.03614 m3/d碳酸鈣：10.040.4%=0.04016 m3/d磷酸二氫鉀：10.040.003%=0. m3/d磷酸二氫鉀：10.0

22、40.003%=0. m3/d植物油：10.042.67%=0.2681 m3/d配料水： 10.04-0.2510-0.2510-0.03614-0.04016-0.-0.-0.2681=9.193 m3/d表3 二級發(fā)酵物料衡算表（周期為48h即2d）進入發(fā)酵罐的量離開發(fā)酵罐的量項目體積（m3/d)體積（m3/周期)項目體積（m3/d)體積（m3/周期)一級種子液2.0084.016二級種子液11.9526.68 帶入水量2.0084.016損失2.1464.292培養(yǎng)基10.0420.08總量14.0628.12總量14.0628.12表4 二級發(fā)酵培養(yǎng)基的組成項目體積（m3/d)體積（

23、m3/周期）黃豆餅粉0.25100.5020淀粉0.25100.5020氯化鈉0.036140.07228碳酸鈣0.040160.08032植物油0.26810.5362配水量9.19318.38磷酸二氫鉀0.0.磷酸氫二鉀0.0.總10.0420.08發(fā)酵罐14.06m3/d一級種子液2.008m3/d培養(yǎng)基10.04 m3/d蒸汽帶入水量2.008 m3/d二級種子液11.95m3/d液體損失15% 1.792m3/d接種損失15% 0.3544 m3/d黃豆餅粉0.2510 m3 /d氯化鈉0.03614 m3 /d碳酸鈣0.04016 m3 /d植物油0.2681m3/d配料水9.19

24、3m3 /d磷酸二氫鉀0.m3 /d磷酸氫二鉀0.m3 /d培 養(yǎng) 基3.2.3小罐的物料衡算設(shè)發(fā)酵開始的培養(yǎng)基體積為V，蒸汽帶入的水量按20%，斜面孢子體積忽略不計，由體積衡算：(V20%+V)(1-15%)= V一級種子液V一級種子液(1-15%)= V一級種子液=2.008m3/d得培養(yǎng)基體積V為2.316m3/d則 蒸汽帶入水量:2.31620%=0.4632m3/d液體損失15%2.3620.15=0.3543m3/d接種損失15% 2.31620%15%=0.06948 m3/d 總損失量=液體損失+接種損失0.3543+0.06948=0.4238m3/d因此，每天所需培養(yǎng)基組成

25、的量如下：黃豆餅粉：2.3163%=0.06948 m3/d淀粉：2.3162.5%=0.05790m3/d氯化鈉：2.3160.4%=0.m3/d碳酸鈣：2.3160.6%=0.01389 m3/d磷酸二氫鉀：2.3160.005%=0. m3/d磷酸氫二鉀：2.3160.005%=0.m3/d植物油：2.3164%=0.09264 m3/d配料水：2.316-0.06948-0.05790-0.-0.01398-0.-0.-0.09264=2.073 m3/d表5 一級發(fā)酵物料衡算表（周期38/24=1.58d）進入發(fā)酵罐的量離開發(fā)酵罐的量項目體積（m3/d)體積（m3/周期)項目體積（m

26、3/d)體積（m3/周期)培養(yǎng)基2.3163.659一級種子液2.3623.732帶入水量0.46320.7319損失0.42380.6696總量2.7794.390總量2.7794.390表6 一級培養(yǎng)基的組成（周期38/24=1.58d）項目體積（m3/d)體積（m3/周期）黃豆餅粉0.069480.1098淀粉0.057900.09148氯化鈉0.0.01464碳酸鈣0.013980.02209植物油0.092640.1464配水量2.0733.275磷酸二氫鉀0.0.磷酸氫二鉀0.0.總2.3163.659蒸汽帶入水量0.4632 m3/d培養(yǎng)基2.316m3/d發(fā)酵罐3.103 m3

27、/d一級種子液2.362 m3/d斜面孢子液體損失15% 0.3543m3/d接種損失15% 0.06948 m3/d總損失=0.3543+0.06948=0.4238 黃豆餅粉0.06948m3 /d淀粉0.05790m3 /d氯化鈉0. m3 /d碳酸鈣0.01398 m3 /d植物油0.09264 m3/d配料水2.073m3 /d磷酸二氫鉀0.m3 /d磷酸氫二鉀0.m3 /d培 養(yǎng) 基 3.3酸化稀釋過濾工序物料衡算發(fā)酵液效價：35000u/ml 濾液效價：11000u/ml 由效價守恒得濾液的體積：65.67106350001.16/11000106=242.38 m3濾液：242

28、.381031.02=247.23t 每天/ t 草酸：65.671032.3%10-3= 1.51黃血鹽：65.671030.75%10-3= 0.49硫酸鋅：65.671030.18%10-3= 0.12水：65.672.3= 151.04發(fā)酵液：65.671031.58= 103.76總： 256.92表3-3 酸化稀釋過濾工藝物料衡算表酸化過濾前酸化過濾后項目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量(t/周期)項目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量(t/周期)）草酸1.5112.21濾液247.231998.44黃血鹽0.493.96菌絲9.6978.33硫酸鋅0.120.97水151.041220.91發(fā)酵液103.76

29、838.73總量256.922076.77總量256.922076.77酸 化 稀 釋 過 濾草 酸 1.51 t/d黃血鹽0.49t/d硫酸鋅0.12t/d水151.04t/d發(fā)酵液 103.76t/d菌絲 9.69t/d濾液247.23t/d3.4脫色結(jié)晶工序物料衡算母液效價：1370u/ml 氨水加量：12%由效價守恒得母液體積：65.671063500099.24%116%（1-86%）/1370106=270.39m3氨水：247.2312%=29.67t濕晶體：3.68t/d母液：247.23+29.67-3.68=273.22t/d表3-2 脫色提取工序物料衡算表脫色提取前脫后色

30、提取項目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量(t/周期)項目質(zhì)量（t/d）質(zhì)量(t/周期)濾液247.231998.44母液273.222208.53氨水29.67239.83濕晶體3.6827.74總量276.902238.27總量362.812238.27脫色提取濾 液247.23t/d氨 水29.67t/d母 液273.22t/d濕晶體3.68t/d3.5 干燥工序物料衡算干晶體重：690（1-1.5% ）=679.7t/a濕晶含水量：W1=30%/(1-30%) =0.43干晶含水量：W2=1.5%/(1-1.5%) =0.02應(yīng)除去的水分：679.7（0.43-0.02）=278.67 t/a濕晶體的

31、量：679.7+278.67 =958.37 t/a表3-1 干燥工序物料衡算表干燥前干燥后項目質(zhì)量t/a質(zhì)量t/d項目質(zhì)量t/a質(zhì)量t/d濕晶體的量958.373.19干晶體的量679.72.26除去的水分278.670.93總量958.373.19總量916.643.19濕晶體3.19t/d干 燥干晶體2.26t/d水分0.93t/d第四章.設(shè)備選型4.1 工藝計算依據(jù) 滿足藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(1998年修訂)中有關(guān)設(shè)備選型的要求，根據(jù)該廠生產(chǎn)特點，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗，以保證產(chǎn)品質(zhì)量為前提，充分利用公司現(xiàn)有的符合GMP要求的設(shè)備。4.2土霉素發(fā)酵工藝設(shè)備計算4.2.1發(fā)酵罐三級發(fā)酵罐 V0

32、=65.67m3根據(jù)味精工業(yè)手冊中提供的發(fā)酵罐參數(shù)，選取公稱容積為100m3的發(fā)酵罐，實際體積為102 m3，裝料系數(shù)0.8，發(fā)酵周期194h。故選取7臺發(fā)酵罐。其主要參數(shù)如下表公稱容積VN罐內(nèi)徑D/mm圓筒高Hm/mm封頭高h0/mm罐體總高H/mm不計上封頭容積全容積V0攪拌器直徑Di/mm攪拌轉(zhuǎn)速n/r/min電機功率N/kw100 m33400100009001180096.4 m3102 m3950150132二級種子罐取公稱容積10m3的罐，實際體積10.9m3。接種比為20%，則每個大罐需要接種量100m3*0.2=20m3，考慮接種損失為15%。則需要二級種子液體積23.5m3

33、，7個罐共需要164.5 m3，二級種子罐發(fā)酵周期48/24=2天，是大罐的1/4，則每個種子罐發(fā)酵周期需要產(chǎn)生41.1 m3，考慮裝料系數(shù)為0.8，即需要容積為51.375 m3，因此，需要二級種子罐51.375/10.9=4.713臺，故取證選5臺。一級種子罐 取公稱容積5m3的發(fā)酵罐，全容積6.27 m3。每臺二級種子罐的接種量為10m3*0.2=2m3，考慮接種損失為15%。則需要一級種子液體積2.35m3，則5臺二級罐供需11.75 m3，一級種子的發(fā)酵周期為38/24=1.58天，近似認為2天與中罐相同，則每個一級罐周期需要生產(chǎn)11.75m3，考慮裝料系數(shù)0.8，即需要容積為14.

34、69m3，因此，需要二級種子罐14.69/6.27=2.34臺，故取證選3臺。4.2.2補料罐全料罐 每罐三級發(fā)酵需要32m3的全料，且有7個發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù)為0.7，327/0.7=320 m3故選用公稱容積為100m3的儲罐，故選取4個全料罐。稀料罐 每個三級發(fā)酵罐需要17 m3的稀料，且有7個發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù)為0.7，177/0.7=170 m3故選取公稱容積為100 m3的儲罐2個。4.2.3通氨罐 每罐三級發(fā)酵需要0.09m3的液氨，且有7個發(fā)酵罐均連續(xù)操作，考慮裝料系數(shù)為0.7，0.097/0.7=0.9 m3，故選取公稱容積為1m3的罐一個4.3發(fā)酵車

35、間設(shè)備一覽表設(shè)備名稱所屬車間數(shù)量型號一級發(fā)酵罐發(fā)酵車間7公稱容積100 m3 3400二級發(fā)酵罐發(fā)酵車間5公稱容積10m3 1800三級發(fā)酵罐發(fā)酵車間3公稱容積5m3 1500通氨罐發(fā)酵車間1公稱容積1m3 900補料罐(全料罐)發(fā)酵車間4公稱容積100 m3 3400補料罐(稀料罐)發(fā)酵車間2公稱容積100 m3 34004.4離心泵選型及管徑查化工流體流動與傳熱得知，黏度較大的流體流速一般為0.51m/s，本設(shè)計取流速為0.8m/s，已知板框壓濾機的進液口為50mm。所以進液體積流量為：設(shè)一臺離心泵對應(yīng)4臺板框壓濾機輸送液體，所以選取離心泵的數(shù)量為2臺。則離心泵的總流量：管徑： 所以選取公

36、稱直徑為100mm的PVC管輸送液體物料。根據(jù)廠方設(shè)置情況，濾液貯罐和壓濾機的相對高度差約為8m，總管路長度約為30m，依據(jù)湍流摩擦系數(shù)的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式，求的；要求輸送量為22.6m3/h，查化工工藝設(shè)計手冊得知公稱直徑為100m的PVC管件的內(nèi)徑為110；輸送液體密度1010kg/m3，操作壓力為0.7MPa，流速為0.8m/s。壓頭損失， 揚程， 解得，根據(jù)流量從防腐蝕泵系列中選取型號為100F-92A，其性能參數(shù)如下表：流量m3/h揚程m轉(zhuǎn)數(shù)r/min軸功率kW效率%允許吸上真空度/m葉輪外徑/mm94.380296025.4684256表中數(shù)據(jù)來源化工流體流動與傳熱。由于所輸送液體的密度大

37、于水的密度，所以需要核算泵所需的軸功率， 從泵的性能參數(shù)可以看出泵所提供的功率大于輸送液體所需功率，所選離心泵符合要求。4.5管道設(shè)計選型4.5.1通氣管 大罐的通氣量為2.0v/v/m(0.1MPa，20)，體積為102 m3，通風(fēng)量：折算到工作狀態(tài)(0.1MPa，30)下的風(fēng)量：取風(fēng)速v=25m/s，則通風(fēng)管截面積通風(fēng)管徑 故選用不銹鋼焊接鋼管取4505，其內(nèi)徑440mm420mm，適用。4.5.2輸液管（1）排料管發(fā)酵罐裝料102m3，發(fā)酵液體積65.67m3，2h之內(nèi)排空，物料體積流量： 發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積：管徑 取不銹鋼焊接鋼管1305，其內(nèi)徑120mm108mm

38、，適用。 （2）進液管 種子液 二級種子液10.16，半小時之內(nèi)接種完畢，則物料的體積流量： 發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積：管徑 取不銹鋼焊接鋼管1005，其內(nèi)徑90mm84.79mm，適用。 補全料輸液管 全料液32m3，184小時之內(nèi)補料完畢，則物料的體積流量：發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積：管徑 取不銹鋼焊接鋼管121.5，其內(nèi)徑9mm7.84mm，適用。 補稀料輸液管 稀料液17m3，184小時之內(nèi)補料完畢，則物料的體積流量：發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積：管徑 取不銹鋼焊接鋼管121.5，其內(nèi)徑9mm5.72mm，適用。 通氨管 液氨共0.09m3，20-4

39、0h內(nèi)補6次，平均每次補十分鐘，共計耗時1h，則物料的體積流量：發(fā)酵液流速取v=1m/s，排料管截面積：管徑 取不銹鋼焊接鋼管121.5，其內(nèi)徑9mm5.64mm，適用。 由此可以的到所有發(fā)酵車間的管路總表管道名稱所屬車間管道材料管徑/mm管壁厚/mm發(fā)酵罐通氣管發(fā)酵車間不銹鋼焊接鋼管4505種子罐進液管發(fā)酵車間不銹鋼焊接鋼管1005排料管發(fā)酵車間不銹鋼焊接鋼管1305補全料輸液管發(fā)酵車間不銹鋼焊接鋼管121.5補稀料輸液管發(fā)酵車間不銹鋼焊接鋼管121.5通氨管發(fā)酵車間不銹鋼焊接鋼管121.5第五章 安全生產(chǎn)及“三廢”處理 一個先進的生產(chǎn)工藝，必須同時認真考慮和妥善解決溶劑回收和三廢處理等問題

40、。相對而言，化學(xué)制藥工廠使用的溶劑品種多、數(shù)量大，如果不予以回收，不僅使原料的消耗量大，產(chǎn)品成本增高，也會影響到工人的勞動保護和安全。5.1安全生產(chǎn)在許多化學(xué)合成藥的生產(chǎn)中，大多使用易燃、易爆、有毒的溶劑、原料和中間體。因此在工藝路線評價和選擇的過程中必須考慮安全生產(chǎn)和環(huán)境保護問題。安全生產(chǎn)和環(huán)境保護考慮以下幾個方面：（1）不用或少用易燃、易爆、有毒的溶劑、原料、中間體；（2）對于必須使用的有毒物質(zhì)，必須進行安全試驗研究方案的設(shè)計；（3）對副產(chǎn)物和三廢進行初步的了解，制定綜合利用和處理方法的初步方案。6.2廢水處理廢水主要來源于生產(chǎn)廢水、實驗室廢水和實驗動物廢水生物制品及制藥行業(yè)在生產(chǎn)、科研、

41、檢驗等過程中，排出的廢水可能含有致病性細菌、病毒、其它微生物、化學(xué)污染物及放射性同位素等有害污染物。而這些污染物有極大的危害性，故廢水如不進行嚴(yán)格消毒處理便直接排放，將污染水資源、惡化生態(tài)環(huán)境，且可能引起傳染病的流行，嚴(yán)重影響人類的健康。6.3廢氣的處理按所含主要污染物的性質(zhì)不同，化學(xué)制藥廠排除的廢氣可分為三類，即含塵（固體懸浮物）廢氣、含無機污染物廢氣和含有機污染物廢氣。含塵廢氣的處理實際上是一個氣、固兩相混合物的分離問題，可利用粉塵質(zhì)量較大的特點，通過外力的作用將其分離出來；而處理含無機或有機污染物的廢氣則要根據(jù)所含污染物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，通過冷凝、吸收、吸附、燃燒、催化等方法進行無害

42、化處理。6.4廢渣的處理 常見的廢渣包括蒸餾殘渣、失活催化劑、廢活性炭、膠體廢渣、反應(yīng)殘渣（如鐵泥、鋅泥等）、不合格的中間體和產(chǎn)品，以及用沉淀、混凝、生物處理等方法產(chǎn)生的污泥殘渣等。防治廢渣污染應(yīng)遵循“減量化、資源化和無害化”的“三化”原則。首先要采取各種措施，最大限度地從“源頭”上減少廢渣的產(chǎn)生量和排放量。其次對于必須排出的廢渣，要從綜合利用上下功夫，盡可能從廢渣中回收有價值的資源和能量。最后，對無法綜合利用或經(jīng)綜合利用后的廢渣進行無害化處理，以減輕或消除廢渣的污染危害。參考文獻1.吳思方.生物工程工廠設(shè)計概論M.北京:中國輕工業(yè)出版，2012.2.元英進.制藥工藝學(xué)M，化學(xué)工業(yè)出版社，20

43、07.3.葉勤.發(fā)酵過程原理M，化學(xué)工業(yè)出版社，2005.4.張珩.制藥工程工藝設(shè)計M，化學(xué)工業(yè)出版社，2006.5.張克旭.氨基酸發(fā)酵工藝學(xué)M.北京:中國輕工業(yè)出版社，1992.6.鄧毛程.發(fā)酵工藝原理，中國輕工業(yè)出版社，2007.7.中國石油化工總公司.鋼制壓力容器用封頭選型，化學(xué)工業(yè)出版社，1997.8.賀匡國.化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊(第二版)M，2002.9. 黎潤鐘.發(fā)酵工廠設(shè)備，中國輕工業(yè)出版社M，1991.10.陳志平.攪拌與混合設(shè)備設(shè)計選用手冊M，化學(xué)工業(yè)出版社，2005.11.鄭曉梅.化工工程制圖M，化學(xué)工業(yè)出版社，1994.12.丁德承等.化工環(huán)境保護設(shè)計手冊M，化學(xué)工

44、業(yè)出版社，1998.13.劉振宇.發(fā)酵工程技術(shù)與實踐M，華東理工大學(xué)出版社，2007.14.于文國.微生物制藥工藝及反應(yīng)器(二版)M，化學(xué)工業(yè)出版社，2009.15.Hirao T，Nakano T，（1989）L-Lysine production in continuous culture of an L-Lysine hyperproducing mutant of Corynebacterium glutamicum.ApplMicrobiol Biotechnol 32：269-273.16.Hagino H，Kobayashi S，Araki K，Nakayama K （1981）L-Lysine production by mutants of Bacillus licheniformis，Biotechnol Lett 3：425-430.致謝 感謝王新廣老師，他為我們做好設(shè)計模板的同時發(fā)送到我們的郵箱，為我們提供了極大地幫助。他嚴(yán)謹(jǐn)細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。感謝組員陳國平同學(xué)，我們分工明確，積極探索，在預(yù)計時間內(nèi)有效的完成了工廠設(shè)計的任務(wù)。通過這次比較完整的土霉素提煉工段的工藝設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我