年產(chǎn)30噸硫酸慶大霉素工程發(fā)酵車間初步設(shè)計

畢業(yè)小設(shè)計任務(wù)書課題：年產(chǎn)30噸硫酸慶大霉素工程發(fā)酵車間的初步設(shè)計學(xué)院（系）生物工程學(xué)院專業(yè)班級姓名2010年12月24日課題來源：以原上海第四制藥廠硫酸雙氫鏈霉素生產(chǎn)過程為基礎(chǔ)課題的目的、意義：通過模擬工程設(shè)計，了解工程設(shè)計的一般過程，學(xué)會收集數(shù)據(jù)、查找手冊、工藝計算、帶控制點的工藝管道流程圖及車間設(shè)備平面布置圖的設(shè)計，達(dá)到畢業(yè)小設(shè)計教學(xué)大綱的要求。要求：掌握工程設(shè)計中物料、能量、設(shè)備的三大衡算，對非工藝提條件，并能進(jìn)行帶控制點的工藝管道流程圖及車間設(shè)備平面布置圖的設(shè)計。課題主要內(nèi)容及進(jìn)展：生物制藥廠的發(fā)酵車間初步設(shè)計設(shè)計說明書設(shè)備一覽表帶控制點的工藝管道流程圖車間設(shè)備平面布置圖設(shè)計圖例說明2010.11.22——2010.12.6確定設(shè)計流程，并在此基礎(chǔ)上完成設(shè)計的計算部分（物料衡算、設(shè)備衡算、能量衡算），將計算數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。2010.12.7——2010.12.17確定非工藝設(shè)計的要求，完成帶控制點的工藝管道流程圖的設(shè)計，確定車間各系統(tǒng)布置方案，討論并通過設(shè)備布置草圖。2010.12.18——2010.12.31完成設(shè)備平面布置圖的設(shè)計，撰寫設(shè)計說明書，設(shè)計答辯。目錄TOC\o"1-1"\h\z\u§1概述 5§1.1籌建概況 5§1.1.1環(huán)境條件 5§1.1.2地理條件 5§1.1.3抗震條件 5§1.1.4原輔材料的供應(yīng)條件 5§1.1.5動力供應(yīng)條件 5§1.1.6交通運輸條件 5§1.1.7資金來源 5§2設(shè)計依據(jù)及設(shè)計范圍 5§2.1設(shè)計依據(jù) 5§2.1.1主要文件 5§2.1.2主要技術(shù)資料 5§2.2設(shè)計范圍及分工 8§3設(shè)計原則 8§4產(chǎn)品方案與建設(shè)規(guī)模 9§4.1產(chǎn)品名稱及生產(chǎn)規(guī)模 9§4.2產(chǎn)品方案 9§4.2.1產(chǎn)品規(guī)格 9§4.2.2產(chǎn)品主要物性 10§4.2.3分析方法 10§4.2.4包裝方法 11§5生產(chǎn)方法及工藝流程 11§5.1生產(chǎn)方法 11§5.2工藝過程 11§5.2.1工藝流程框圖 11§5.2.2工藝流程說明 12§5.3設(shè)備框圖 14§5.4生產(chǎn)特點 14§5.5工藝介質(zhì)的腐蝕性 14§5.6帶控制點的工藝流程圖 15§6原料及中間產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格 15§6.1原料及中間產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格 15§7物料衡算 16§7.1設(shè)計指標(biāo)及主要物性參數(shù) 16§7.2物料衡算 16§7.3物料衡算框圖 18§7.4原材料消耗表 17§8能量衡算 18§8.1能量衡算 18§8.2公用工程負(fù)荷表 22§8.2.1自來水負(fù)荷表 22§8.2.2循環(huán)冷卻水負(fù)荷表 23§8.2.3循環(huán)低溫水負(fù)荷表 23§8.2.4設(shè)備用蒸汽負(fù)荷表 23§8.2.5設(shè)備用氣負(fù)荷表 24§8.2.6設(shè)備用電負(fù)荷表 24§9設(shè)備計算及選型 24§9.1設(shè)備衡算 24§9.1.1大罐 24§9.1.2中罐 28§9.1.3小罐 31§9.1.4小小罐 32§9.2設(shè)備計算 34§9.2.1貯罐 34§9.2.2大罐 36§9.2.3中罐 37§9.2.4小罐 38§9.2.5小小罐 39§9.3設(shè)備選型的原則 40§9.4設(shè)備一覽表 41§10車間布置 41§10.1車間的生產(chǎn)性質(zhì) 41§10.2車間布置說明 41§10.2.2生產(chǎn)工藝 41§10.2.3設(shè)備安裝檢修 41§10.2.4安全技術(shù) 42§10.3設(shè)備安裝要求 42§10.3.1情況介紹 42§10.3.2安裝方案 42§10.4設(shè)備平面布置圖 42§11生產(chǎn)制度和車間定員 42§11.1生產(chǎn)制度 42§11.2崗位操作時間表和班組安排 42§11.3車間定員表 44§12設(shè)備 44§12.1車間設(shè)備概況 44§12.1.1種子制備設(shè)備 44§12.1.2種子罐 44§12.1.3發(fā)酵罐 44§12.2車間設(shè)備材料的選擇原則 44§12.3關(guān)鍵設(shè)備 45§13公用工程 45§13.1車間用水匯總表 45§13.2車間用汽匯總表 45§13.3車間用氣匯總表 45§13.4車間用電匯總表 45§14儀表及控制 46§14.1生產(chǎn)過程特點概述 46§14.2工藝參數(shù)控制要求 46§14.3儀表及自控方案 46§15電氣 46§15.1車間用電情況 46§15.2車間用電要求 46§16給排水 47§16.1生產(chǎn)用水情況概述 47§16.2生產(chǎn)用水要求 47§16.3排水系統(tǒng)的劃分 47§17暖通 47§17.1生產(chǎn)特點及工作環(huán)境的說明 47§17.2車間暖通要求 47§18消防 47§18.1發(fā)酵車間生產(chǎn)特性概述 47§18.2發(fā)酵車間消防要求 48§19原材料及成品貯運 48§19.1原材料及成品貯運方式 48§19.2原材料貯存量 48§19.3原材料貯存表 48§20車間維修 48§21環(huán)境保護(hù) 49§21.1生產(chǎn)過程中三廢排放情況 49§21.2處理方案 49§22工業(yè)衛(wèi)生及安全防護(hù) 49§22.1生產(chǎn)特點 49§22.2工業(yè)衛(wèi)生及安全防護(hù)要求 49§23節(jié)能 49§23.1能耗分析 49§23.2節(jié)能措施 49§24概算 50§25圖紙目錄 51§26參考文獻(xiàn) 51設(shè)計任務(wù)書§1概述§1.1籌建概況§1.1.1環(huán)境條件上海氣候溫暖濕潤，建廠周圍衛(wèi)生條件為首要考慮的內(nèi)容。發(fā)酵廠廠區(qū)周圍大氣中的含塵量應(yīng)在一定范圍以下。按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB3095-82大氣中含塵量標(biāo)準(zhǔn)，一級區(qū)域為空氣含塵量低于0.15mg/m3的區(qū)域，屬高度清潔區(qū)；二級區(qū)域應(yīng)不高于0.30mg/m3，屬一般標(biāo)準(zhǔn)；三級區(qū)域含塵量高于0.5mg/m3，為污染區(qū)。發(fā)酵工廠建在一級或二級區(qū)域中，周圍沒有散發(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，所以理想朝向為南偏東15°?！?.1.2地理條件對廠區(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)場地積水，坡度不應(yīng)小于0.5%，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?！?.1.3抗震條件 我國規(guī)定在地震6度烈度或以下時在建設(shè)時不設(shè)防，上海屬于此類地區(qū)，所以不考慮抗震設(shè)防?！?.1.4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，如山東等地，但上海相通運輸對交方便，解決了一部分困難?！?.1.5動力供應(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)?！?.1.6交通運輸條件 現(xiàn)代化的發(fā)酵工廠，以其產(chǎn)品商品化、社會化為特征，沒有方便的交通運輸是難以取得高效益的，發(fā)酵工廠的運輸量較大，要求交通運輸方便、可靠，鐵路、公路、水路優(yōu)勢明顯，且有發(fā)展前景。§1.1.7資金來源 主要來自于國家財政撥款和銀行貸款，同時也可以尋求私營合資或外商投資。工廠發(fā)展運營后，爭取上市，以發(fā)展民族工業(yè)為本?！?設(shè)計依據(jù)及設(shè)計范圍§2.1設(shè)計依據(jù)§2.1.1主要文件 設(shè)計任務(wù)書及生產(chǎn)批報?！?.1.2主要技術(shù)資料1、設(shè)計技術(shù)指標(biāo) 本設(shè)計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，工藝流程等等過程為基礎(chǔ)，來進(jìn)行對年產(chǎn)30噸硫酸慶大霉素工程發(fā)酵車間的初步設(shè)計。主要設(shè)計參數(shù)如下：（1）發(fā)酵系統(tǒng)（產(chǎn)量30噸/年）發(fā)酵單位：（1400u/ml）成品單位：600（u/mg）發(fā)酵周期：136（hr）發(fā)酵熱：5500kcal/m3hr裝料系數(shù)：75%（發(fā)酵罐）65%（一級種子罐）70%（二級種子罐）總收率：70%染菌率：3%年工作日：330（天）發(fā)酵液粘度：50（CP）發(fā)酵液重度：1050（kg/m3）（2）無菌空氣處理系統(tǒng)空氣處理量：550m3/min空壓機出口壓力：0.25~0.3（Mpa）進(jìn)罐空氣溫度：40~45℃進(jìn)總過濾器的相對濕度：60%空氣潔凈度：100級（3）連續(xù)滅菌系統(tǒng)培養(yǎng)基滅菌處理量：20m3/hr；連消滅菌溫度：135℃（4）后處理車間提取總收率：70%計算（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2-1培養(yǎng)基配比原料名稱一級種子罐培養(yǎng)基配比%二級種子罐培養(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3.02.53.53.52.5葡萄糖0.50.50.5淀粉2.52.56.06.53.0氯化鈉0.40.360.4氯化鈷0.0010.001硝酸鈉0.10.10.1酵母粉0.10.1碳酸鈣0.60.40.40.40.4蛋白胨2.01.5硫酸亞鐵0.0075磷酸二氫鉀0.005淀粉酶（kg）0.1%淀粉量0.1%淀粉量0.1%淀粉量玉米漿（L/m3）消沫油42.670.41補料量補氨水量：8L/m3發(fā)酵液體積；補氫氧化鈉量：1.5~2.0L/m3發(fā)酵液體積；加消沫油量：4L/m3發(fā)酵液體積；補全料量：370L/m3發(fā)酵液體積；補稀料量：200L/m3發(fā)酵液體積。接種量一級種子罐至二級種子罐按15%計算；二級種子罐至發(fā)酵罐按15%計算。培養(yǎng)基滅菌一級種子罐及二級種子罐培養(yǎng)基采用實罐滅菌；發(fā)酵、全料、稀料采用連續(xù)滅菌；氫氧化鈉、消沫油采用實灌滅菌；氨水采用過濾除菌。移種及補料方式一級種子罐至二級種子罐移種設(shè)置一分配站二級種子罐至發(fā)酵罐設(shè)置一分配站滅菌的發(fā)酵培養(yǎng)基、全料、稀料至發(fā)酵罐設(shè)置一分配站氫氧化鈉至各發(fā)酵罐設(shè)置一分配站消沫油至各發(fā)酵罐設(shè)置一分配站氨水貯罐為每一發(fā)酵罐各設(shè)一臺7、裝料系數(shù)一級種子罐：65%，二級種子罐：70%，發(fā)酵罐：75%8、通氣量一級種子罐：2（VVM），二級種子罐：1.5(VVM)，發(fā)酵罐：0.8(VVM)；9、轉(zhuǎn)速范圍一級種子罐：60~300（RPM），二級種子罐：60~240（RPM）發(fā)酵罐：60~130（RPM）10、培養(yǎng)時間：一級種子罐：64小時，二級種子罐：56小時，發(fā)酵罐：136小時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)場集中顯示/控制，上位機設(shè)置在控制室。要求如下：灌壓現(xiàn)場指示；液位報警指示，手動加消泡劑；罐溫控制：5m3罐及以下采用自動控制，5m3罐以上采用加熱、冷卻手動切換，冷卻自動控制，加熱手動控制；空氣流量：種子罐用轉(zhuǎn)子流量計檢測，發(fā)酵罐用渦輪流量計檢測記錄；溶氧：監(jiān)測記錄，通過手動調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)空氣流量調(diào)節(jié)溶氧；自動補料：補料采用氣動隔膜閥計算機控制；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)：溫度自動控制。12、生產(chǎn)用水要求：發(fā)酵工廠生產(chǎn)過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、無鹽水等一次水，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)接近于城市自來水標(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。自來水：常溫，0.3（MPa），用于配料、夏天實罐滅菌的前期冷卻、清洗設(shè)備等；循環(huán)水：20—23℃(△t=3℃)，0.3（MPa），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℃)，0.3（MPa），用于夏天空氣后級冷卻及發(fā)酵控溫冷卻；冷鹽水：-10—0℃(△t=10℃)，0.3（MPa），用于料液冷卻保溫13生產(chǎn)用蒸汽要求：發(fā)酵車間用汽壓力0.3（MPa）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：38.9℃極端最低氣溫：-9℃最熱月平均氣溫：28.1℃（8月）最熱月最熱時平均氣溫：32.0℃（7月）最冷月平均氣溫：3.1℃（1月）最冷月最冷時平均氣溫：0.0℃（1月）（2）濕度最濕月平均相對濕度（%）：84（6月）最濕月平均相對濕度（%）：73（1月）全年平均相對濕度（%）：79（3）風(fēng)速及風(fēng)向最多風(fēng)向及頻率：夏季E12SSEY全年SE10E10最大月平均風(fēng)速（m/s）：3.6（3月）最大風(fēng)速（m/s）：20全年平均風(fēng)速（m/s）：3.2（4）自來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：3.0℃（2月）月平均最低水溫：6.4℃最高水溫：34℃（7月）月平均最高水溫：31.7℃總硬度：最高值10.6月平均最高：8.7最低值2.2月平均最低：5.514、其他數(shù)據(jù)：海拔高度：4.5m平均氣壓：1016mbar最大凍土層深度：6cm人防：設(shè)計任務(wù)為發(fā)酵工段，按GBJ-16-87生產(chǎn)的火災(zāi)危險性分類，為戊級，按GB50058-92《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》發(fā)酵車間防爆為Ⅰ級?！?.2設(shè)計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)計上海地區(qū)年產(chǎn)30噸硫酸慶大霉素發(fā)酵車間，包括工藝流程、罐體設(shè)計、設(shè)備選型、帶控制節(jié)點的工藝管道流程圖及車間平面布置圖的設(shè)計。輔助配套工藝設(shè)計由施第六組完成。§3設(shè)計原則加強技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)作比較，善于從實際出發(fā)去分析研究問題，設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)以達(dá)到或超過國內(nèi)同類型工廠生產(chǎn)實際平均先進(jìn)水平為宜。解放思想，積極采用新技術(shù)，力求設(shè)計在技術(shù)上具有現(xiàn)實性和先進(jìn)性，在經(jīng)濟上具有合理性。設(shè)計必須結(jié)合實際，因地制宜，體現(xiàn)設(shè)計的通用性和獨特性相結(jié)合的原則，并適當(dāng)留有發(fā)展余地。發(fā)酵工廠設(shè)計還應(yīng)考慮采用微生物發(fā)酵的工廠的獨特要求，既要注意到周圍的環(huán)境清潔衛(wèi)生狀況，又要注意到對工廠內(nèi)車間之間對衛(wèi)生、無菌、防火等條件的相互影響?！?產(chǎn)品方案與建設(shè)規(guī)?！?.1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§4.2產(chǎn)品方案§4.2.1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C1、C2和C1A化學(xué)結(jié)構(gòu)：分子式、分子量：抗生素R1R2分子式硫酸慶大霉素C1CH3NHCH3C21H43N5O7·2H2SO4硫酸慶大霉素C2HNH2C19H39N5O7·2H2SO4硫酸慶大霉素C1ACH3NH2C20H41N5O7·2H2SO4技術(shù)規(guī)格及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表4-1。表4-1技術(shù)規(guī)格及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項目標(biāo)準(zhǔn)美國藥典(23版)C.F.R性狀白色或類白色粉末生物效價（干）≥590/mg鑒別呈正反應(yīng)比旋度+107°——+121°干燥失重≤18.0%(110℃真空，3hr)酸度pH：3.5-5.5熾灼殘渣≤1.0%甲醇含量≤1.0%高壓液相C125—50%C1A10%—35%C2+C2A25%—55%熱源1.7內(nèi)毒素單位/mg慶大堿12000u/mg合格無菌合格(內(nèi)控)異常毒物1200u/ml合格降壓物質(zhì)2000u/kg合格重金屬≤ppm鈣離子≤5萬單位鎂離子≤5萬單位澄色級≤2級清濁度≤1號度毛點≤8點有效期5年§4.2.2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，無臭，對光、空氣、廣泛pH及熱穩(wěn)定（在pH4、60℃保存35~180天，對溶液的效價影響不大，在pH4以下，其效價降低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的廣譜抗生素，對多種G+和G-菌均有較強的抗菌作用，特別是銅綠假單胞菌比卡那霉素和新霉素強5~10倍（但不及多粘菌素E），對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。§4.2.3分析方法 按1990年版《中華人民共和國藥典》（第二部）查出硫酸慶大霉素的分析方法為：取本品約50mg，加水1ml溶解后，加1NHCl2ml，在水浴中加熱10分鐘，加2NNaOH2ml與2%乙酰丙酮的水溶液1ml，置水浴中加熱5分鐘冷卻后，加對二甲基苯甲醛試劑1ml，即顯淡粉紅色。取本品約5mg，加水1ml溶解后，加0.1%茚三酮的水飽和亞丁醇溶液1ml與吡啶0.5ml，在水浴中加熱5分鐘即顯藍(lán)紫色。硫酸根鑒別反應(yīng)：加氯化鋇有白色沉淀。加醋酸鉛加鹽酸不生成白色沉淀?！?.2.4包裝方法 本產(chǎn)品通過美國FDA認(rèn)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?！?生產(chǎn)方法及工藝流程§5.1生產(chǎn)方法生物合成慶大霉素的可能途徑如下：D-葡萄糖→2-脫氧青蟹肌醇→2-脫氧青蟹醇胺 ↓ ↓ D-葡萄糖胺→巴龍胺←2-脫氧鏈霉胺↓慶大霉素A↓C-甲基化和差向異構(gòu)化慶大X2脫氧↓氨基化↓L-甲基化抗生素JI-20A抗生素G418脫氧↓↓脫氧，氨基化慶大霉素C1a抗生素JI-20B↓N-甲基化↓脫氧差向異構(gòu)化慶大霉素C2b慶大霉素C2↓N-甲基化慶大霉素C1注：本設(shè)計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，29.5hr后接6-8瓶搖瓶種子到小罐中，并經(jīng)中罐種子擴大培養(yǎng)后接到發(fā)酵罐中，接種方法為單種，放罐后至后處理車間。§5.2工藝過程§5.2.1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）小罐種子培養(yǎng)小罐種子培養(yǎng)36±0.5℃，24-30h轉(zhuǎn)速60-300rpm，攪拌功率5.5kw通氣量2m3/min,罐壓0.03Mpa液氮保藏(-196℃)沙土管保藏(2-4℃)斜面培養(yǎng)恒溫恒濕35-36℃，7天原斜面孢子斜面培養(yǎng)恒溫恒濕34-35℃，6天斜面孢子(代1)搖瓶培養(yǎng)33-34℃，39.5hr轉(zhuǎn)速250rpm裝量80ml/750ml接種量一塊斜面/瓶50-64hr搖瓶種子小罐種子中罐種子培養(yǎng)36±0.5℃，25hr轉(zhuǎn)速60-240rpm接種量15%通氣量1.5VVM罐壓0.03Mpa攪拌功率22kw中罐種子大罐發(fā)酵36±0.5℃，136hr轉(zhuǎn)速60-130rpm接種量15%通氣量0.75VVM罐壓0.04Mpa攪拌功率115kw接種量10%裝料60%大罐發(fā)酵液提煉車間§5.2.2工藝流程說明工藝特點：本工藝工程為三級發(fā)酵，小罐-中罐-大罐。中罐、小罐培養(yǎng)時間短，培養(yǎng)基一次投入，中間不補料，大罐考慮到各種由于底物濃度過高引起的底物抑制情況以及產(chǎn)物合成期對營養(yǎng)成分的需求，采用中間補料。主要補全料、補稀料、補氨水、通過氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH，手動加消沫油，在種子階段，對無菌要求較高。補料情況：補全料：一個發(fā)酵周期約補3次。每噸發(fā)酵液約補370L全料。從發(fā)酵20小時開始補全料，至30小時時結(jié)束。根據(jù)發(fā)酵液還原糖含量水平控制具體補全料體積及時間。補稀料：一個發(fā)酵周期補2次左右。每噸發(fā)酵液約補200L稀料。自發(fā)酵40小時后開始補稀料，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2.6g/100ml.補氨水：自發(fā)酵33小時開始補氨水，每4小時補一次，每次10-15L，使發(fā)酵液中氨氮濃度不低于45mg/100ml。補油：手動加入。補氫氧化鈉：調(diào)節(jié)發(fā)酵液pH，與pH環(huán)控，保持發(fā)酵液pH在6.8-7.2之間。中間取樣分析：1、小罐：培養(yǎng)4小時后取樣分析，測PH、氨氮、效價、菌絲濃度等。2、中罐：培養(yǎng)4小時后取樣分析，測PH、氨氮、效價、菌絲濃度等。3、大罐：培養(yǎng)14小時后開始取樣分析，每4小時取樣測pH、氨氮，每8小時取一次樣，分析全糖、氨氮、PH、還原糖、效價等。培養(yǎng)20小時后取樣加無菌肉湯，4小時后取無菌斜面，37℃恒溫培養(yǎng)，放罐前涂片鏡檢。異常發(fā)酵處理：中罐、小罐染菌一般采取放罐措施。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，加強生長菌的優(yōu)勢抑制雜菌的生長；另外，對染菌罐補料可減少補料量，至雜菌得到抑制后再加大補料量。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，過濾速度緩慢，則放罐前加熱至45℃，15min，然后再提煉。發(fā)酵中遇空氣精過濾器阻塞，空氣流量下降，過濾器兩端壓差增大，可立即調(diào)換過濾器內(nèi)芯。

§5.3設(shè)備框圖預(yù)過濾器精過濾器一級種子罐蒸汽過濾器二級空氣過濾器二級空氣過濾器預(yù)過濾器精過濾器二級種子罐蒸汽過濾器預(yù)過濾器精過濾器發(fā)酵罐空氣總過濾器空氣總過濾器蒸汽過濾器氨水罐二級空氣過濾器二級空氣過濾器預(yù)過濾器精過濾器NaOH罐蒸汽過濾器消沫油罐全料罐稀料罐§5.4生產(chǎn)特點發(fā)酵生產(chǎn)一般要經(jīng)過復(fù)雜的反應(yīng)歷程，這對反應(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)重的還會染菌。發(fā)酵也是一個時間較長的過程，各步反應(yīng)都需要一定的反應(yīng)時間，往往需要一定的溫度、壓力、溶氧水平和PH，這就要求控制調(diào)節(jié)的持續(xù)性與速度的靈敏性，需在幾個小時內(nèi)對發(fā)酵過程進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)控。發(fā)酵車間不涉及提煉，蒸汽和酸堿用量很大，不適用有機溶媒，故原料、中間體、產(chǎn)品無毒性，車間內(nèi)環(huán)境無易燃易爆?！?.5工藝介質(zhì)的腐蝕性 發(fā)酵流程對管道要求較高，根據(jù)管道中的料液的腐蝕性、毒性等特性，以及對無菌度的要求，要選擇不同等級及材質(zhì)的管道。表5-2管道等級及材料選用表典型介質(zhì)管道等級生活用水、工業(yè)用水、低壓消防水、循環(huán)冷卻水B1B蒸汽、熱水、冷凝水B1E一般工藝介質(zhì)（非易燃、易爆的中心物料）、排氣（無腐蝕性）B1M一般易燃、易爆、有毒、刺激性物料（氯氣、甲醇、油品等）B1N潔凈物品（純水、過濾壓縮空氣、無菌物料等）E1D§5.6帶控制點的工藝流程圖設(shè)計思想：發(fā)酵是一個復(fù)雜的工藝過程，常要一定的溫度、壓力、PH、轉(zhuǎn)速，同時通過這些參數(shù)也可監(jiān)測發(fā)酵情況，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，也可結(jié)合自動化儀表裝置實現(xiàn)部分自動控制，另外設(shè)置流量記錄控制點檢測流量，人工調(diào)節(jié)。各罐通氣量，罐溫，溶氧，攪拌轉(zhuǎn)速現(xiàn)場集中顯示/控制，上位機設(shè)置在控制室。要求如下：灌壓現(xiàn)場指示；液位報警指示，手動加消泡劑；罐溫控制：5m3罐及以下采用自動控制，5m3罐以上采用加熱、冷卻手動切換，冷卻自動控制，加熱手動控制；空氣流量：種子罐用轉(zhuǎn)子流量計檢測，發(fā)酵罐用渦輪流量計檢測記錄；溶氧：監(jiān)測記錄，通過手動調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)空氣流量調(diào)節(jié)溶氧；自動補料：補料采用氣動隔膜閥計算機控制；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)：溫度自動控制。參見：發(fā)酵車間帶控制點的工藝流程圖（圖號0805P3-10805P3-20805P3-3）§6原料及中間產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格§6.1原料及中間產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格表6-1原料及中間產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格序號名稱規(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)用測定水分及揮發(fā)物含量測定灰分凱氏定氮法測定總氮量折光法測油含量精纖維及重金屬含量用作氮源含油量高4豆油工業(yè)用用灼燒殘渣法測含磷量用KOH標(biāo)準(zhǔn)液滴定效價消泡劑無懸浮物、雜物等5碳酸鈣工業(yè)用用反滴定法測定，想加入過量標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液，再用NaOH標(biāo)定調(diào)節(jié)PH不溶于水6淀粉工業(yè)用/各罐用碳源、能源7硝酸鈉化學(xué)純/無機鹽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/無機鹽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)PH有特殊臭味13磷酸二氫鉀工業(yè)用取樣2.5g加入水10ml溶解，加入NaCl溶液20ml后加酚酞用NaOH滴定用作無機鹽易受潮14氯化鈉化學(xué)純?nèi)蛹s0.12g加水50ml溶解，加2%糊精液5ml與熒光黃指示液5-8滴，用AgNO3滴定，5.84mgNaCl/1mlAgNO3提供無機鹽又稱精鹽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B12合成含六分結(jié)晶水16工業(yè)用水自來水pH計測pH標(biāo)準(zhǔn)堿液測定CO2含量用Na2B4O2標(biāo)準(zhǔn)堿液滴定CO2含量(總堿度)溶氧測定，堿性條件下使Mn2+氧化酸性條件下使之還原，同時氧化I-生成I2，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定銀量法測定氯離子絡(luò)合法測定水的硬度培養(yǎng)基用水、洗滌用水等§7物料衡算§7.1設(shè)計指標(biāo)及主要物性參數(shù)1、設(shè)計指標(biāo)（見§2.1.2主要技術(shù)資料的主要設(shè)計指標(biāo)）2、設(shè)計經(jīng)濟指標(biāo)3、主要物性參數(shù)水：比熱1kcal/kg蒸汽：135℃，313.11KPa，熱焓651.84kcal/kg，焓(液體)134.90kcal/kg，汽化熱516.95kcal/kg，密度1.715kg/m3，蒸汽比體積0.5831m3/kg§7.2物料衡算7.2.1公稱體積與臺數(shù)計算7.2.1.1大罐由年產(chǎn)量決定每天放罐體積（G為年產(chǎn)量/噸，為成品單位u/mg，為年工作日，為發(fā)酵單位u/ml，為總收率，為染菌率）2、公稱體積與臺數(shù)為使提煉工段生產(chǎn)效率均衡，避免不必要的貯罐，設(shè)計為每天放一罐所以（—每天放一罐，以平衡提煉工段與發(fā)酵工段生產(chǎn)水平，發(fā)酵罐裝料系數(shù)）取輔助時間32h（輔助時間包括進(jìn)料時間、滅菌操作時間、移種時間、放罐壓料時間、清洗與檢修發(fā)酵罐時間），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)酵周期為所以需要7臺7.2.1.2二級種子罐其中取損失比為15%（下同）取輔助時間為40h，得其周期為采用單種法7.2.1.3一級種子罐取輔助時間32hr則其周期為7.2.2物料衡算7.2.2.1大罐物料衡算出料量進(jìn)料量補料量進(jìn)料=基礎(chǔ)培養(yǎng)基量（消后）+種子液量+補料量[1]出料=成品液量（發(fā)酵液量）+逃液與蒸發(fā)損失量[1]氨水：消沫油：NaOH：全料：稀料：所以，總補料量：種子流量7.2.2.2中罐物料衡算出料量進(jìn)料量7.2.2.3小罐物料衡算出料量：進(jìn)料量：計算結(jié)果匯總：大罐每天每罐放罐體積57.38m3，公稱容積76.51m3，發(fā)酵時間136hr，共7臺；二級種子罐共4臺，公稱容積14.14m3；一級種子罐共4臺，公稱容積2.28m3；（各罐全容積見§9設(shè)備計算及選型）進(jìn)出料與補料情況見以下框圖§7.3物料衡算框圖（每一罐批）接種1.291m接種1.291m3培養(yǎng)基23.87m3接種8.607m3放罐57.38m3小罐損失0.194m3培養(yǎng)基1.485m3中罐損失1.291m3培養(yǎng)基8.607m3大罐損失8.607m3補氨459L補氫氧化鈉114.8L補消沫油229.5L補全料21.23m3補稀料11.476m3§7.4原材料消耗表（每一罐批）表7-1小罐培養(yǎng)基配料表(1559.25kg)原料名稱一級種子罐培養(yǎng)基配比%一級種子罐消耗量(kg)黃豆餅粉3.044.55葡萄糖0.57.425淀粉2.537.125氯化鈉0.45.94硝酸鈉0.11.485酵母粉0.111碳酸鈣0.68.91磷酸二氫鉀0.0050.07425消沫油459.4表7-2中罐培養(yǎng)基配料表(9037.35kg)原料名稱二級種子罐培養(yǎng)基配比%二級種子罐消耗量(kg)黃豆餅粉2.5215.175葡萄糖0.543.035淀粉2.5215.175氯化鈉0.3630.9852硝酸鈉0.18.607酵母粉0.18.607碳酸鈣0.434.428淀粉酶（kg）0.1%淀粉量0.215消沫油2.67229.8表7-3大罐培養(yǎng)基配料表(25063.5kg)原料名稱發(fā)酵罐培養(yǎng)基配比%發(fā)酵罐消耗量(kg)黃豆餅粉3.5835.45淀粉6.01432.2氯化鈷0.0010.2387碳酸鈣0.495.48蛋白胨2.0477.4硫酸亞鐵0.00751.79淀粉酶（kg）0.1%淀粉量1.4322消沫油0.485.48表7-4全料培養(yǎng)基配料表(22291.5kg)原料名稱全料培養(yǎng)基配比%發(fā)酵罐消耗量(kg)黃豆餅粉3.5743.05淀粉6.51379.95氯化鈷0.0010.2123碳酸鈣0.484.92蛋白胨1.5318.45表7-5稀料培養(yǎng)基配料表(12049.8kg)原料名稱全料培養(yǎng)基配比%發(fā)酵罐消耗量(kg)黃豆餅粉2.5286.9葡萄糖0.557.38淀粉3.0344.28氯化鈉0.445.9硝酸鈉0.111.476碳酸鈣0.445.9淀粉酶（kg）0.1%淀粉量0.34428消沫油1114.76表7-6原材料消耗總表§8能量衡算§8.1能量衡算1）發(fā)酵熱計算蒸汽冷凝熱效應(yīng)輸料過程中料液已經(jīng)散熱冷卻了部分，所以不必明細(xì)計算冷凝熱。3）循環(huán)冷卻水（冬季用）（水溫20～23℃，△t=3℃，0.3MPa）循環(huán)水用量：W大=Q大罐÷c÷Δt=315000÷3=105000kg/hrW中=54400÷3=18133.33kg/hrW小=8151÷3=2716.67kg/hr小罐考慮培養(yǎng)基冷卻用水以最大工作狀態(tài)6個大罐、4個中罐、4個小罐，安全系數(shù)1.1，則循環(huán)冷卻水總量為：4）低溫循環(huán)水（水溫9～14℃，△t=5℃，0.3MPa，夏季使用）低溫水用量：同理取安全系數(shù)1.1，設(shè)最大工作了為6臺大罐，4中罐，4小罐所以一級種子罐采用培養(yǎng)基實消，蒸汽量需計入培養(yǎng)基，所以所以5)自來水①洗罐用水也用于制備軟水，無鹽水，以設(shè)備公稱容積80%計W②配料用水培養(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)基體積量所以所以③總計因為另有日常用水，種子用水，車間清洗用水等，安全系數(shù)以1.1計以每天各有1個罐清洗和配料的高峰用量計所以W水總=（W+W配）*1.1=（74.344+33.962）*1.1=119.14m3高峰用量為大罐清洗時，經(jīng)計算自來水總管水計量匯總：（1）發(fā)酵熱：大罐=3.16×105kcal/hr，中罐=5.44×104kcal/hr，小罐=8151kcal/hr；循環(huán)冷卻水：大罐=1.05×105kg/hr，中罐=1.81×104kg/hr，小罐=2.72×103kg/hr，總水量=724.9t/hr（水溫20～23℃，△t=3℃，0.3MPa）低溫循環(huán)水：大罐=5.31×104kg/hr，中罐=1.09×104kg/hr，小罐=1.6×103kg/hr，總水量=541.1t/hr（水溫9～14℃，△t=5℃，0.3MPa，夏季使用）（4）自來水：自來水主要用于洗滌與配料，總量238m36)配電P總=7*P發(fā)+4*（P中+P?。?7*132+4*(55+4)=1160kw又用電扇空調(diào)等需15kW，照明種子等需150kW取安全系數(shù)1.1所以P電=1.1*（1160+15+150）=1457.5kw用電情況匯總：用電主要包括電機攪拌以及其他用電；各罐電機攪拌總功率=1160計用電功率=1457.57)空氣每天有一大罐待工，其氣用來壓料，攪拌，維持罐壓，為安全起見，中罐小罐均按4臺工作計算。Qg=∑（vvm）VL=6*0.8*76.51+4*（1.5*14.14*0.7+2*2.28*0.65）=438.5m3/min∴要求配套設(shè)計空氣系統(tǒng)供給壓縮空氣量。（標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣量）動力車間供應(yīng)的壓縮空氣為0.3MPa（表壓）40℃又經(jīng)計算，空氣總管d=0.769m，所以取管。8)蒸汽（計算中各管徑見§9.2設(shè)備計算）查《工藝手冊》得飽和蒸汽多項特性指標(biāo)[3]蒸汽：135℃，313.11KPa，熱焓651.84kcal/kg，焓(液體)134.90kcal/kg，汽化熱516.95kcal/kg，密度1.715kg/m3，蒸汽比體積0.5831m3/kg動力車間供應(yīng)的蒸汽為0.3MPa，此時有焓比熱黏度重度A一級種子罐采用實罐滅菌直接加熱所需蒸汽量*（30%~50%），以40%計即=S3=412.47*40%=164.99kgS=164.99+412.47=577.46kg保溫階段t2=0.5hr所以實消的總時間=t1+t2=1.03hrB發(fā)酵罐，二級種子罐采用連續(xù)滅菌C總計考慮到其他因素，取安全系數(shù)1.3§8.2公用工程負(fù)荷表§8.2.1自來水負(fù)荷表序號設(shè)備使用時間(hr/d)用水量備注位號名稱數(shù)量(臺)小時最大(m3/hr)小時平均(m3/hr)日用量(m3/d)1R101A-D小罐411.4850.1383.309清洗和配料2R102A-D中罐425.6560.4711．312清洗3R103A-G大罐7320.42.5561.21清洗其他240.460.4611其他用水合計20.93.6286.83附：以每天各有1個罐清洗和配料的高峰用量計§8.2.2循環(huán)冷卻水負(fù)荷表序號設(shè)備使用時間(hr/d)用水量備注位號名稱數(shù)量(臺)小時最大(t/hr)小時平均(t/hr)日用量(t/d)水溫20～23℃，△t=3℃，0.3MPa1R101A-D小罐42410.910.9260.82R102A-D中罐42472.572.51740.83R103A-G大罐72473573517640合計724.9724.917397.6附：以每天有6個大罐、4個中罐、4個小罐同時工作且各一個罐用作培養(yǎng)基冷卻計算總量，高峰用量以大罐計§8.2.3循環(huán)低溫水負(fù)荷表序號設(shè)備使用時間(hr/d)用水量備注位號名稱數(shù)量(臺)小時最大(t/hr)小時平均(t/hr)日用量(t/d)水溫9～14℃，△t=5℃，0.3MPa，夏季使用1R101A-D小罐4246.526.52156.52R102A-D中罐42443.5543.551045.23R103A-G大罐724442.4442.410617.6合計492.47492.4711819.3附：以每天有6個大罐、4個中罐、4個小罐同時工作計算總量，高峰用量以大罐計§8.2.4設(shè)備用蒸汽負(fù)荷表設(shè)備使用壓力(MPa)使用時間(hr/d)用蒸汽量位號名稱數(shù)量(臺)小時最大(kg/hr)小時平均(kg/hr)日用量(kg/d)1R101A-D小罐40.301.03560.624.06577.462R102A-D中罐40.301113.054.71113.053R103A-G大罐70.301611.725.49611.7113.0554.261302.21附：高峰用量錯開各罐，以大罐連消小時最大用量計§8.2.5設(shè)備用氣負(fù)荷表設(shè)備使用壓力使用時間用氣量位號名稱數(shù)量(臺)(MPa)(hr)小時最大(m3/hr)小時平均(m3/hr)日用量(m3/d)1R101A-D小罐40.324711.4711.417072.62R102A-D中罐40.3243563.33563.3855183R103A-G大罐70.324257072570761697720002000480003198231982631428附：以每天各有6個大罐、4個中罐、4個小罐的最大工作量計§8.2.6設(shè)備用電負(fù)荷表設(shè)備使用時間(hr)安裝容量備用(kw)備注位號名稱數(shù)量(臺)單臺(kw)總量(kw)1R101A-D小罐4244162R102A-D中罐424552203R103A-G大罐724132924257182車間照明1911210257附：以每天各有6個大罐、4個中罐、4個小罐的最大工作量計§9設(shè)備計算及選型§9.1設(shè)備衡算 如無特殊說明，設(shè)備皆采用不銹鋼材。大罐7臺每天放兩罐，一臺備用；中罐4臺，每天接種一臺至大罐，一臺備用；小罐4臺，每天接種一臺至中罐，一臺備用。（見7.2.1）§9.1.1大罐內(nèi)徑與桶高設(shè)圓整取H=7500mm壁厚筒體16mm，封頭18mm人孔為方便人員進(jìn)出，取Dg600視鏡：Dg125傳熱采用外盤管和內(nèi)排管結(jié)合傳熱k=375kcal/m2hr發(fā)酵熱較大，較小，用9-14℃的低溫水發(fā)酵溫度為36℃A:外盤管取DN100，108×3半剖管，間距1.5d，盤n圈，高約4m[1.5(n-1)]d=4其中d=0.108取n=27，分為3組。B：內(nèi)排管取DN6576×3管，間距1.5d，每組二進(jìn)二出高約5.65m，組數(shù)取4組C：管徑攪拌功率主要管路大罐設(shè)備選型與計算匯總：選型：D=3500mm，H=8700mm，V0=76.51m3，人孔取600mm，視鏡Dg=125mm，支座采用裙座。筒體壁厚16mm，封頭壁厚18mm。冷卻水進(jìn)水總管直徑：取DN100φ108*3的外盤管盤27圈分為3組，DN65φ76*3的內(nèi)排管16根分4組，總換熱面積為49.57m2，壁距0.15m。外盤總管為DN100φ108*3，內(nèi)排總管為DN65φ76*2.5，匯總管為DN250φ273*3.5采用三層攪拌，中間軸承兩個，下層采用六彎葉圓盤渦輪式，上兩層采用四寬葉旋槳式，每層間距2.6m；攪拌槳直徑1.3m。電機功率132kw，電機為Y355L1-10，減速機為K157-Y132?！?.1.2中罐5.攪拌功率6.主要管路中罐設(shè)備選型與計算匯總： 選型：D=2000mm，H=4500mm，V0=14.14m3，人孔取500mm，視鏡Dg=125mm，支座采用裙座。筒體壁厚4mm，封頭壁厚6mm。DN100φ108*3的外盤管盤兩圈，DN65φ76*2.5的內(nèi)排管，冷卻水進(jìn)水總管直徑：取DN50φ57*2.5外盤總管DN65φ76*2.5，內(nèi)排總管DN25φ32*2.5。匯總管取DN80φ89*3，管間距等同上。采用兩層六彎葉攪拌，下攪拌槳直徑0.75m。電機功率55kw，減速機LC200-14，電機Y250-M4§9.1.3小罐（夾套型）攪拌功率由轉(zhuǎn)速則選擇減速機LC100-11配套電動機Y112M-4，額定功率4kW主要管路小罐設(shè)備選型與計算匯總： 選型：D=1000mm，H=2400mm，V0=2.28m3，手孔取Dg250mm，視鏡Dg=800mm，支座采用耳式支座。筒體壁厚10mm，封頭壁厚12mm。冷卻水流量820kg/hr,冷卻水管為DN15φ20*2采用兩層攪拌，均采用六彎葉渦輪式，攪拌槳直徑0.375m。不通氣攪拌功率=2.76kw。減速機為LC100-11，電動機為Y112M-4，額定功率4kw§9.2設(shè)備計算§9.2.1貯罐各貯罐系數(shù)均取0.6計。補料罐各項參數(shù)匯總：（1）補氨水罐：取0.8。經(jīng)過計算可取筒體直徑為800mm，筒體高度為1600mm。進(jìn)出料管徑DN32φ38*2.5，分別安裝100L計量罐。（2）補氫氧化鈉罐：取0.20。經(jīng)過計算可取筒體直徑為,500mm，筒體高度為1000mm。進(jìn)出料管徑DN25φ32*2.5，分別安裝分配站。（3）補消沫油罐：取0.4。經(jīng)過計算可取筒體直徑為600mm，筒體高度為1200mm。進(jìn)出料管徑DN25φ32*2.5，分別安裝分配站。（4）全料罐：取36通用式儲罐。經(jīng)過計算可取筒體直徑為2800mm，筒體高度為5600mm。進(jìn)出料管徑DN32φ38*2.5，分別安裝分配站。（5）稀料罐：取17通用式儲罐。經(jīng)過計算可取筒體直徑為2200mm，筒體高度為4400mm。進(jìn)出料管徑DN32φ38*2.5，分別安裝分配站?！?.3設(shè)備選型的原則 1、保證工藝過程實施的安全可靠（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）；2、經(jīng)濟上合理，技術(shù)上先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理，工藝符合要求；3、投資省，耗材少，加工方便，采購容易；4、運行費用低，水電氣消耗少；5、操作清洗方便，耐用易修，備品配件供應(yīng)可靠，減輕人工勞動強度，實施機械化和自動化方便；6、結(jié)構(gòu)緊湊，盡量采用經(jīng)濟可靠、實踐證明性能優(yōu)良的設(shè)備；7、考慮生產(chǎn)波動與年設(shè)備平衡，留有裕量；8、考慮設(shè)備故障及檢修的備用?！?.4設(shè)備一覽表（見設(shè)備一覽表圖號1005P2-11005P2-2）§10車間布置§10.1車間的生產(chǎn)性質(zhì)本車間為硫酸慶大霉素發(fā)酵車間，由三部分組成，分別為培養(yǎng)基配置連消系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)與發(fā)酵系統(tǒng)。生產(chǎn)車間一般含生產(chǎn)、輔助、生活三部分。生產(chǎn)部分包括配料、種子組、發(fā)酵、無菌室、搖瓶培養(yǎng)室等；輔助部分包括變電配電室、化驗室、儀表控制室等；生活部分包括車間辦公室、更衣室、休息室、浴室等?！?0.2車間布置說明§10.2.1建筑（1）發(fā)酵車間采用三層廠房，含連消及配料系統(tǒng)，空壓站另作一層。選用設(shè)計型廠房設(shè)計，為節(jié)省占地，自然采光及通風(fēng)良好，利于設(shè)備排列，又便于安排進(jìn)出口和交通，這樣施工快，造價低。特別是中間凹區(qū)可做觀察臺等（2）考慮廠房的面積和增加廠房內(nèi)部面積及美觀，選擇結(jié)構(gòu)建筑。（3）廠房橫向長度48.3m，縱向跨度35m。（4）根據(jù)設(shè)備的高度，安裝以及操作要求，共建三層廠房，一層高3.5m，二層高6.5m，三層高7m,總高17米。（5）對于某些設(shè)備如噴淋冷卻設(shè)備，設(shè)置在戶外可以節(jié)省建筑面積，減少施工量。（6）車間不宜采用露天布置，因此設(shè)備經(jīng)常需要控制操作。為方便操作，全部種子罐，發(fā)酵罐，附屬補料罐，消泡劑罐布置于同一層上，并設(shè)置儀表控制室以集中離線監(jiān)測記錄控制?！?0.2.2生產(chǎn)工藝（1）為了保證工藝生產(chǎn)要求，在設(shè)計中盡量保證布置得流水性，將儲槽及重型設(shè)備安排在底層。發(fā)酵罐操作面布置在三樓,穿過二樓至一樓設(shè)置底座裙座；中罐、補全料罐、補稀料罐操作面在三樓，穿過三樓樓板，底座在二樓樓板為裙座；小罐在三樓用耳式支架固定；氨水儲罐、消沫油罐、氫氧化鈉儲罐安裝在三樓。為了便于操作，第三層樓面為統(tǒng)一操作面，并在三樓安排控制室，分析室。二樓安排種子組，分析室，儀器室；一樓安排配電間、倉庫、機修間，辦公室及更衣室衛(wèi)生間。（2）發(fā)酵罐中心間距6.6m，已留有管道布置及情況檢修操作余地，設(shè)備與墻距大于1m。（3）設(shè)備基本呈對稱分布?！?0.2.3設(shè)備安裝檢修由于發(fā)酵對環(huán)境要求控制較高，需要經(jīng)常對設(shè)備進(jìn)行維修與更換，因此布置時必須考慮到設(shè)備的安裝、維修、拆卸的方便可行性。一般廠房大門要比設(shè)備寬0.2m，而對發(fā)酵罐大設(shè)備，可采用拆框架結(jié)構(gòu)的外墻予以更新。多層廠房內(nèi)，每層樓面上設(shè)一個吊裝門，層頂設(shè)計吊裝支架。發(fā)酵罐上方頂柵上，設(shè)吊裝工字鋼架，用于電動機及蛇管的拆裝。各種子罐、發(fā)酵罐都設(shè)有人孔或手孔以便檢修，設(shè)視鏡以便監(jiān)測。各設(shè)備間要留有空位，離墻、地面均保持一定間距，以便于檢修。車間應(yīng)設(shè)有電梯。§10.2.4安全技術(shù)1、創(chuàng)造良好的采光條件，設(shè)備布置盡量做到人員背光操作，高大設(shè)備避免靠窗布置，以免影響采光。2、對于發(fā)酵工段大量產(chǎn)熱的車間，可采取機械通風(fēng)措施，設(shè)計時也充分考慮空間大小。3、對于易被腐蝕的設(shè)備，加強設(shè)備的防護(hù)。4、儀表控制室四周裝有玻璃隔窗，以減少工人在車間高噪音下工作。5、為利于采光和通風(fēng)，車間布局上發(fā)酵罐位于北側(cè)，中小罐位于南側(cè)。6、防爆車間應(yīng)加強通風(fēng)換氣，保證易燃易爆物質(zhì)在空氣中的濃度不大于爆炸極限濃度。7、整個廠房應(yīng)加強防雷措施?！?0.3設(shè)備安裝要求§10.3.1情況介紹施工時，先由設(shè)計說明書造基，后將大罐安裝入室后再造樓層；外墻預(yù)留開口，待中罐進(jìn)入后再砌封；小罐等安裝到位之后才依次安裝?？蚣芙Y(jié)構(gòu)完工后再建底樓樓墻面。車面內(nèi)設(shè)有工字鋼架，吊裝口，異軌，電梯以方便安裝與檢修?！?0.3.2安裝方案超大件現(xiàn)場組裝設(shè)備說明：在本設(shè)計工段中大罐（發(fā)酵罐）須現(xiàn)場組裝，首先在廠房兩側(cè)墻未砌時，將大罐吊裝完畢后封墻，通過人孔用典葫蘆吊裝內(nèi)排管，最后安裝攪拌與電機。中罐也必須現(xiàn)場吊裝，步驟基本與大罐相同，小罐先將罐體吊入裝好后，再裝上攪拌裝置與電機。在打框架結(jié)構(gòu)時，底樓墻最后建，以便于設(shè)備的管道安裝?！?0.4設(shè)備平面布置圖(見車間設(shè)備平面布置圖圖號：1005P4-11005P4-21005P4-3)§11生產(chǎn)制度和車間定員§11.1生產(chǎn)制度發(fā)酵生產(chǎn)的不間斷性使工廠必須24小時工作，由于一個工人每天工作8hr，一周休息2天，因而采用四班三倒制，以8天為一個周期，每天每班1hr吃飯休息。發(fā)酵車間工人分為4組，兩天輪換一個班次，具體如下：早班7：30-15：30中班15：30-23：30晚班23：30-次日7：30§11.2崗位操作時間表和班組安排班次12345678早AABBCCDD中BBCCDDAA晚CCDDAABB休息DDAABBCC注：小罐每天9:00接種，中罐每天15:30接種，大罐每天5:30接種，大罐每天10:30放罐§11.3車間定員表表11-2車間定員表序號崗位或職號每班人數(shù)組長組員1種子組132種子罐組133發(fā)酵罐組134化驗組135修配組136消毒員27技術(shù)員28副總工程師19總工程師1小計26總計104附：總計（人數(shù)）=小計（人數(shù)）×4個班組§12設(shè)備§12.1車間設(shè)備概況§12.1.1種子制備設(shè)備菌種組的日常工作是制備種子液供種子罐使用，另負(fù)責(zé)菌種保藏的防菌種退化，超時還承擔(dān)生產(chǎn)菌種的分離純化和篩選工作。根據(jù)種子組的職能，設(shè)置了無菌室，搖瓶間以及菌種儲藏室，在無菌室中主要設(shè)備是超凈工作臺，其空氣凈化達(dá)到100級要求，完全能滿足無菌要求，環(huán)境要求10000級。在搖瓶間的主要設(shè)備是搖瓶機，一般情況下選擇單軸旋轉(zhuǎn)式搖瓶機，也可選擇變速搖瓶機或往復(fù)式搖瓶機?！?2.1.2種子罐 種子罐的功能是將搖瓶種子擴大培養(yǎng)成一定量的種子液供發(fā)酵罐培養(yǎng)發(fā)酵。由工藝要求，采用二級種子罐，接種量均為15%，接種方式有火焰接種及壓力差接種兩種方法。采用火焰接種時，要求周圍空氣較潔凈，操作嚴(yán)格按照無菌操作要求，并置屏風(fēng)保護(hù)。 一級種子罐采用實罐滅菌，電機機械攪拌，具體計算過程及結(jié)果見§9設(shè)備計算及選型?！?2.1.3發(fā)酵罐 發(fā)酵罐是將種子液移入培養(yǎng)液中進(jìn)行發(fā)酵的一種生化反應(yīng)器，容積大于種子罐，結(jié)構(gòu)與種子罐相似。大罐封頭直接焊在筒體上，裝有攪拌軸的中間軸承，攪拌軸采用“上伸軸”的安裝形式，次用端面軸封。設(shè)備內(nèi)表面焊縫要磨平，以防染菌，并便于清潔，焊縫不得有死角?！?2.2車間設(shè)備材料的選擇原則各發(fā)酵罐，種子罐，補料罐均為不銹鋼材質(zhì)，考慮到發(fā)酵環(huán)境對整個過程的要求，同時考慮經(jīng)濟條件，發(fā)酵罐設(shè)備的材質(zhì)選擇，優(yōu)先考慮的是滿足工藝要求，其次是經(jīng)濟性、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量、安全性。不銹鋼的加工性能好，且耐腐蝕，為首選材料。根據(jù)輸送介質(zhì)的溫度、壓力及腐蝕情況選擇管道，材料仍以不銹鋼管為主，管道等級見表5-1管道等級及材料選用表。由工作壓力、介質(zhì)溫度、介質(zhì)性質(zhì)和操作要求選擇閥門與管體如下：蒸汽管道用柱塞閥，進(jìn)罐空氣管道用單向閥，水、氣等支管用截至閥，通氣總管用蝶閥，分配站及進(jìn)罐料液管使用隔膜閥。彎頭、三通等管件無特殊要求?！?2.3關(guān)鍵設(shè)備 發(fā)酵罐和種子罐的設(shè)計思想：主要依據(jù)物料衡算、質(zhì)量衡算及設(shè)備衡算，基本選用通用式發(fā)酵設(shè)備的定型產(chǎn)品，購買使用也可保證質(zhì)量。立足于設(shè)備節(jié)能，選用了不同形式攪拌器用于大罐、中罐、種子罐，考慮冷卻要求，設(shè)計大罐采用內(nèi)蛇管和外盤管組合使用。計算過程詳見§7物料衡算、§8能量衡算、§9設(shè)備計算及選型?！?3公用工程§13.1車間用水匯總表序號水的類別用水部門技術(shù)條件用量使用時間(hr/d)水壓(Mpa)水溫(℃)小時最大(m3/hr)小時平均(m3/hr)日用量(m3/d)1自來水發(fā)酵系統(tǒng)0.3常溫29.256.069145.651-32循環(huán)冷卻水發(fā)酵系統(tǒng)0.320-231008956.922965.61243循環(huán)低溫水發(fā)酵系統(tǒng)0.39～14571.02571.0213704.4824備注：車間用水為設(shè)備用水的1.1倍§13.2車間用蒸汽汽匯總表序號用汽部門用汽壓力(Mpa)用量使用時間(hr)備注小時最大(kg/hr)小時平均(kg/hr)日用量(kg/d)1發(fā)酵系統(tǒng)0.32023.1171.204108.751-1.5配套系統(tǒng)用氣為設(shè)備用氣量的1.3倍§13.3車間用氣匯總表序號用氣部門用氣壓力(Mpa)用量使用時間(hr)備注小時最大(m3/hr)小時平均(m3/hr)日用量(m3/d)1發(fā)酵系統(tǒng)0.3290902909069820824配套系統(tǒng)用氣為設(shè)備用氣量的1.05倍§13.4車間用電匯總表序號用電部門容量(kw)備注1發(fā)酵系統(tǒng)1460車間照明及其他用電165kw車間照明及其他用電以設(shè)備用量的1.1倍計§14儀表及控制§14.1生產(chǎn)過程特點概述一級種子：火焰接種，36℃，0.03Mpa，通氣2m3/min，培養(yǎng)24-30hr二級種子：壓差接種，36℃，0.04Mpa，通氣1.5VVM，培養(yǎng)25hr發(fā)酵：壓差接種，36℃，0.04Mpa，通氣0.75VVM，培養(yǎng)136h