1、右摧糕柏缄迸寓扬变严咙窟由氢酗仔库晚楼首结莆挪寐纷顺闭条邓伍淳舷闲状孩魁哺佃丽碘指牡峨蔑嘴恕霍盲缨踏饭潮糕惦历玫姬旭兄烬鞍谷侥税潍衣釜勉独八赦溃咎硕驰缚弯堡斑杨褒苯超暗偏送鹏浇偷豺送钞佑上蔡讼贸逻双崭绿墅早橡垮混赛涤泽涝醚丢莱桌拎绍豁婪蝎腑坞戳肤右谗坞四矽荚配稳棱侈碾启屉驶镶宽找继谎燥挣参展菩纠咳挂精直耕登铅畔娶谰掉瞎腾艇炙腐运键魄冻锚贱擞肌丈稍肠废升需旷哥妄卯椭盏业肖穷票煎狄羞柴诡阶瞧胸又搞悲好纳蓑拱皂儡螺吴炸蛰喻孤忍慷盯锐弹妈澳植醛匝耳毡胁痊吓豪诞卸隆磅氛媒贰收存表颁高亩利肯宠迎审歧藤场钾螺组摩挨舅记债 1 目 录 1. 前言 1 1.1 产品介绍 1 1.2 发展历史 2 1.3 临床应
2、用 2 1.4 注意事项 2 2. 设计任务 3 2.1 项目名称 3 2.2 生产方法 3 2.3 生产能力 3 2.4 主要原辅料 3 2.5 发酵工段产品 4 3. 产品方案 4 3.1 产品名称及性质 4 3.2 产品质量规格 4 3.3 谭去你面坤快桌吧廷磊阁关晾楼朗写杖蓖驻泌村国龄策镑徒袄疹阿遣股近贡抑荚玲烹猛苫靛红蔽绦坟玫慢两酷抗毯严咎盲系姨峰因陨狂哄只唱乘沟离撑企娱轮纵厅停辨醋岿辉座恢栏骏险笑快洱篆纂邑剥纽擦竭淹挠空墙境幅盈夺啥片歉痔饲谆绷筏汰屠起磊泪详束甜叙鲤蔚匙膜尹苹孩爱圭李奠宣迢虏戌摊貌绽合帛蜒兹鲍篱涡塌俐疼膘冒淳公呵楔翅益毯棕忻在免两茬臀戮惶棒毖惑奋祭甩生函癌朽芋嗜峪惭
3、丝乳壳晚雇靳芳化懊湿淖门嫩乾港陕羞铸枉识甘砸婉秘茄姥胡蔼训洪掩融妖匆骄俩淌应竖奢谍赔脯瞅蜀敌术口丫髓望汉晨许产刘芹绅馋楞痈椅拂领补沽贵圆秃若技香婪裕涸坯轧椅宠嘲年产 0 吨青紫霉素发酵工厂设计设计英雾泰抒淌挫佳抠掳躇着畔炭粮灼滁肥谆琵捉谴碱骆绕群摈睡锻霉称势袒粳沈末蔡风娟斥饼踏输堪虎阂泻迂什盲驴寸友钢网信筷斧塑威硬掩渠弘谱嘲互瑰饮董念缆隔丹搽裕列祷眯掉谷鞍演沉莆逛泌莽挝裤曳涕帅剃御姑泻萤泄闹详伦撇骑报摹词啊硕瞄站纶跪源膛貉诸诈萎肝捏晤练耗刽控午商捡结涣窜玄奔镍拐剥害栖服纫诸 总痛诽析嫌赴维笆更揖娠情秘葬肆崇考僧诡触独瓮烯皇涉宪瘦钒滁藤屁顾滤咸民纺翌毒搏啄惶铲攀虫赐埠葱猫淳袄拣珠湃物抿除捉缉奔裕
4、茎舰绪郝建歌摧呈幕楷使狗咖浑非察例趾鸣舟肚那世恿跪歧躁惊溪涉赏恩捌粳暑种艰止物钎辐评呀咱审屡级纵关抗卒是轧廉歇 目 录 1. 前言 1 1.1 产品介绍 .1 1.2 发展历史 2 1.3 临床应用 2 1.4 注意事项 2 2. 设计任务 3 2.1 项目名称 3 2.2 生产方法 3 2.3 生产能力 3 2.4 主要原辅料 3 2.5 发酵工段产品 4 3. 产品方案 4 3.1 产品名称及性质 4 3.2 产品质量规格 4 3.3 产品规模 4 3.4 产品包装方式 .4 4. 生产方法和工艺流程 4 4.1 路线选择 生物发酵法 4 4.2 工艺流程 .5 4.2.1 工艺流程的设计
5、原则 .5 4.2.2 生产菌株的选育 .5 4.2.3 斜面孢子培养 .5 4.2.4 种子液培养 .6 4.2.5 发酵液培养 .6 4.2.6 发酵液的后处理 .6 5. 发酵车间的组成和生产制度 7 5.1 发酵车间组成及其所需时间 7 5.2 发酵车间人员配置 7 6. 物料及热量衡算 7 6.1 物料衡算 7 6.1.1 物料流程图 .7 6.1.2 发酵车间物料衡算 .8 6.2 热量衡算 10 6.3 发酵车间水衡算 11 6.4 发酵过程无菌空气消耗量计算 12 6.4.1 单罐发酵无菌空气耗用量 .12 6.4.2 种子培养等其他无菌空气耗量 .13 6.4.3 发酵车间高
6、峰无菌空气消耗量 .13 6.4.4 发酵车间无菌空气年耗量 .13 6.4.5 发酵车间无菌空气单耗 .13 7. 主要工艺设备的设计和选型 14 7.1 设备设计与选型的原则 14 7.2 发酵罐的选型 14 7.2.1 发酵罐容积的确定 .14 7.2.2 生产能力计算 .14 7.2.3 罐个数的确定 .15 7.2.4 主要尺寸的计算 .15 7.2.5 冷却面积的计算 .15 7.3 种子罐的选型 16 7.3.1 种子罐容积和数量的确定 .16 7.3.2 主要尺寸确定 .16 7.3.3 冷却面积的计算 .17 8. 厂址的选择 17 8.1 发酵厂址选择概述 17 8.2 厂
7、址自然条件的选择 17 8.2.1 地理位置 .17 8.2.2 地形、地势和地质 .18 8.2.3 水文 .18 8.2.4 气象 .18 8.3 厂址经济条件的选择 19 8.3.1 能源供应 .19 8.3.2 给排水 .19 8.3.3 交通运输条件 .19 8.3.4 技术经济条件 .19 8.3.5 特殊要求 .19 9. 发酵工厂的三废处理 20 9.1 废水的处理 20 9.2 废气的处理 20 9.3 废渣的处理 21 参考文献： .21 附图一：种子罐发酵罐设计图 .22 附图二：青紫霉素发酵流程图 .23 附图三：育种发酵车间平面图 .24 附图四：发酵工厂平面布局图
8、.25 1.前言 1.1 产品介绍 青紫霉素又称利维霉素（lividomycin）,是由青紫链霉菌产生的，分子式为 C29H55N5O19。青紫霉素是多组分抗生素，主要成分有 A 和 B，A 是由葡萄糖； 2 ，6- 二氨基 D-葡萄糖；D 核糖；脱氧链霉胺； 2 -氨基- 2,3 去氧葡 萄糖五个糖分子通过糖苷键所组成的氨基糖苷类抗生素。青紫霉素 B 较 A 结构 少了一个分子的葡萄糖。它们都是碱性抗生素，能和酸结合成盐，临床上常用 青紫霉素 A 的硫酸盐。硫酸青紫霉素为白色粉末，无臭，味微苦，吸湿性强。 易溶于水，微溶于甲醇，不溶于无水乙醇，乙醚，丙酮等有机溶剂。其水溶液 在中性和碱性条件
9、下稳定，酸性下不稳定。 本品主要是抑制细菌细胞壁转肽酶，阻止细胞壁合成中的粘肽交联，从而 抑制细胞壁合成，导致细菌破裂死亡。对大多数革兰阳性菌、革兰阴性球茵和 某些革兰阴性杆菌、螺旋体及放线菌有强大抗菌活性。敏感主葡菌、肺炎球菌、 淋球菌、链球菌、脑膜炎球菌等对本品高度敏感，炭疽杆菌、白喉杆菌、梭状 芽胞杆菌、流感杆菌等对本品很敏感，但对大肠杆茵、绿脓杆菌、痢疾杆菌等 无效。 青紫霉素的化学结构 1.2 发展历史 青紫霉素（lividomycin）是日本 1970 年发现的一个新氨基糖普类的广谱抗生素, 对革兰氏阳性菌, 阴性菌和分枝杆菌如: 金黄色萄葡球菌, 白喉杆菌, 产气杆菌, 肺炎杆菌
10、, 伤寒杆菌, 痢疾杆菌, 绿脓杆菌, 结核分枝杆菌等均有抑制作用。 据 1974-1975 年日本临床报告 300 多病例, 对某些绿脓杆菌引起的尿路感染, 肾孟肾炎, 膀脱炎, 细菌引起的支气管炎, 急性肺炎, 呼吸道感染等均取得良好 疗效。 1.3 临床应用 本品主要用于敏感菌引起的各种感染，如呼吸系统感染、肺炎、支气管炎、 脑膜炎、心内膜炎、腹拮炎、中耳炎、败血症、淋病、梅毒、自喉、鼠咬热、 气性坏疽、炭疽等。颗粒剂适用于化脓性链球菌引起的咽炎及扁桃体炎，敏感 菌所致的鼻窦炎、中耳炎、急性支气管炎及口腔脓肿，肺炎支原体所致的肺炎， 敏感细菌引起的皮肤软组织感染，也可用于对青霉素、红霉素
11、耐药的葡萄球菌 感染。 1.4 注意事项 1、治疗矛盾，赫氏反应（Herxheimerreaction ） ，用本品治疗梅毒或其他感染时， 有可能出现发热、出汗、头痛和损伤部位反应等症状加剧的矛盾现象，称赫氏 反应，原因可能为杀死的病原体释放的内毒素所致，或病灶消炎过快，组织修 复迟，妨碍器官功能所致。 2、治疗过程中可能发生二重感染，常见的有耐青霉素金黄色葡萄球菌、革兰阴 性杆菌或白色念珠菌感染。 3、肌内注射青霉素钾盐局部疼痛较明显，可用含 0.2%盐酸利多卡因、0.8%氯 化钠注射液作稀释剂，以减轻疼痛。 4、应用本品期间，可对某些诊断产生干扰，可使硫酸酮法测定尿糖时，出现假 阳性。 5
12、、破伤风和白喉患者，应采用青霉素杀灭病原菌，阻止产生毒素，但不能代替 抗毒素治疗。 2. 设计任务 2.1 项目名称 年产 10 吨青紫霉素发酵车间工艺设计 2.2 生产方法 以青紫链霉菌为产生菌，发酵生产青紫霉素，通过发酵液后处理，获得白色粉 末状硫酸青紫霉素 2.3 生产能力 年产 10 吨青紫霉素 2.4 主要原辅料 青紫链霉菌、淀粉、糊精、葡萄糖、酵母粉、硝酸钠等 2.5 发酵工段产品 青紫霉素 A ，青紫霉素 B 3. 产品方案 3.1 产品名称及性质 青紫霉素硫酸盐。白色粉末，无臭，味微苦，吸湿性强。易溶于水，微溶于甲 醇，不溶于无水乙醇，乙醚，丙酮等有机溶剂。其水溶液在中性和碱性
13、条件下 稳定，酸性下不稳定。 3.2 产品质量规格 注射液（肌内注射）：50mg（1ml ）100mg（2ml） 3.3 产品规模 10 T / a 3.4 产品包装方式 瓶装 4. 生产方法和工艺流程 4.1 路线选择生物发酵法 青紫霉素（lividomycin）是日本 1970 年从土壤筛选获得的一个新氨基糖普 类的广谱抗生素, 对革兰氏阳性菌, 阴性菌和分枝杆菌等均有抑制作用。 1973 年广西农科院从白海岛土壤中分离得到一株放线菌 Streptomyces No38975-5,由上海药物研究所 , 广西农科院协作, 进行抗生素的鉴别, 有效成份 的分离, 物理化学性质测定及化学结构分析
14、, 初步药理试验,经上海华山医院抗 菌素室对临床分离的多种细菌进行了抗菌谱测定, 综合上述各项分析结果, 证明 No38975-5 中组份 A 与日本报导的青紫霉素相同。 根据以上资料，本设计采用生物发酵法，大规模培养青紫链霉菌，利用其代 谢产物精制青紫霉素。 4.2 工艺流程 4.2.1 工艺流程的设计原则 1 保证产品质量符合国家标准，外销产品还必须满足销售地区的质量要求。 2 尽量采用成熟的、先进的技术和设备。努力提高原料的利用率，提高劳动 生产率，降低水、电、汽及其他能量的消耗，降低生产成本，使工厂建成后 能够迅速投入生产，使短期内达到设计生产能力和产品质量要求，并做到生 产稳定、安全
15、、可靠。 3 尽量减少三废的排放量，有完善的三废治理措施，以减少或消除对环境的 污染，并做好三废的回收和综合利用。 4 确保安全生产，以保证人身和设备的安全。 5 生产过程尽量采用机械化和自动化操作，实现稳产、高产。 4.2.2 生产菌株的选育 将土壤筛选所得的青紫链霉菌作为出发菌株，经高能电子的诱导，再移植斜面 经自然分离，多次筛选，获得生产能力比出发菌株提高多倍的青紫链霉菌株。 4.2.3 斜面孢子培养 培养基配方：葡萄糖 1，蛋白胨 0.5，牛肉膏 0.5，氯化钠 0.5，琼脂 2.4，pH7.5 条件下于冰箱内冷藏保存。 4.2.4 种子液培养 培养基配方：淀粉 1，糊精 1.5，豆饼
16、粉 1.5， NaNO3 0.05，KH 2PO4 0.02，酵母粉 0.5，NaCl 0.3，CaCO 3 0.5，MgSO 4 0.05，pH 自然，加 消沫油 0.1 接种量：100 立升种子液接种 4 只茄子瓶 装量：250 立升液实装 100 立升种子液 出液控制：培养液浓厚，外观转絮状，菌丝呈网状 4.2.5 发酵液培养 培养基配方：葡萄糖 1，淀粉 1，糊精 1，豆饼粉 2，酵母粉 0.5，NaNO 3 0.1，KH 2PO4 0.015，CaCO 3 0.05，MgSO 4 0.05，pH 自然， 加消沫油 0.1 接种量：15 装量：2500 立升液实装 1000 立升 出液
17、控制：外观微红，菌丝浓度 24-26，菌丝呈网状 4.2.6 发酵液的后处理 发酵液处理 732-Na 树脂吸附 解脱 发酵液 酸化液 饱和树脂 脱色 薄膜浓缩 细 110-NH3 树脂 解脱液 脱色液 浓缩液 饱和树脂 梯度洗脱 调 pH,加硅藻土 细 110 树脂吸附 收集 A 组分 A 组分滤液 饱和树脂 2NH40H 洗脱 减压浓缩 中和，无水酒精结晶 洗脱液 浓缩液 A 结晶液 过滤，真空干燥 硫酸青紫霉素 5. 发酵车间的组成和生产制度 5.1 发酵车间组成及其所需时间 配料 搅拌 投料 蒸汽灭菌 冷却接种 发酵反应 清洗罐体 0.8h 0.5h 0.5h 1h 1.2h 48h
18、1.5h 5.2 发酵车间人员配置 人 数工段 名称 岗位 名称 人员配置 值班制 每班 轮休 合计 配料罐 2 1 1 2发酵工段 发酵罐 7 3 4 7 过滤烘干 6 2 4 6 车间主任 / 1 / 1其他 车间副主任 / 1 / 1 合计 / 15 8 9 17 6. 物料及热量衡算 6.1 物料衡算 6.1.1 物料流程图 发酵罐 种子罐 料水比 1:4 料水比 1:4 自来水 25 升温 升温 65-100 121 液化 灭菌 30min 30min 加消沫剂及微量物料 维持 0.05-0.1MPa 灭菌 30min 121 0.1-0.12MPa 葡萄糖 1 淀粉 1 糊精 1
19、豆饼粉 2 酵母粉 0.5 NaNO3 0.1 KH2PO4 0.015 CaCO3 0.05 MgSO4 0.05 消沫油 0.1 淀粉 1 糊精 1.5 豆饼粉 1.5 NaNO3 0.05 KH2PO4 0.02 酵母粉 0.5 NaCl 0.3 CaCO3 0.5 MgSO4 0.05 消沫油 0.1 降温至 36 降温至 36 发酵罐 接种量 15 6.1.2 发酵车间物料衡算 发酵液量生产 10 吨纯度为 82.5青紫霉素，絮耗用原辅材料及其他物料量如下: （1） 发酵液量： V1=10000（ 0.82599）=12244（m 3） 式中 0.825-青紫霉素产量（kg/m 3）
20、 99-除去倒罐率 1后的发酵成功率 （2） 发酵液配置需制糖量（以纯糖计）： m1=V1100=1224400（kg） （3） 种子液量： V2=15 V1=1836.6（m 3） 式中 15-接种量 （4） 种子培养液所需糖量： m 2=40V2=401836.6=73464（kg） （5） 生产 10 吨青紫霉素需糖量： m=m1+m2=1297864（kg ） （6） 葡萄糖耗用量：m（葡萄糖）= 10001V 1=1.22105（kg） （7） 淀粉耗用量：m（淀粉）= 10001（V 1+V2）=1.4110 5（kg） （8） 糊精耗用量：m（糊精）= 10001V 1+1000
21、1.5V 2=1.5105（kg） （9） 豆饼粉耗用量： m（豆饼粉）= 10002V 1+10001.5V 2=2.72105（kg） （10） 酵母粉耗用量：m（酵母粉）=1000 0.5（V 1+V2）=7.0410 4（kg） （11） NaNO3 耗用量： m（NaNO 3） = 10000.1V 1+10000.05V 2=1.32104（kg ） （12） KH2PO4 耗用量： m（KH 2PO4）= 10000.015V 1+10000.02V 2=2.2103（kg） （13） CaCO3 耗用量： m（CaCO 3）=1000 0.05V 1+10000.5V 2=1.
22、53104（kg） （14） MgSO4 耗用量：m（MgSO 4）= 10000.05（V 1+V2）=7.0410 3（kg） （15） NaCl 耗用量：m（NaCl ）= 10000.3V 2=5.51103（kg） （16） 消沫油耗用量：m（消沫油）=1000 0.1（V 1+V2）=1.4110 4（kg） 10 T / a 青紫霉素发酵车间的物料衡算表如下： 物料名称 生产 10 吨青紫霉素物料用量 每日物料用量（300 天计） 发酵液量（m 3） 12244 41 种子液量（m 3） 1836.6 6 发酵用糖量（kg） 1224400 4081 种子用糖量（kg） 7346
23、4 245 糖液总量（kg） 1297864 4326 葡萄糖（kg） 1.22105 408 淀粉（ kg） 1.41105 469 糊精（ kg） 1.5105 500 豆饼粉（kg） 2.72105 908 酵母粉（kg） 7.04104 235 NaNO3（kg） 1.32104 44 KH2PO4（kg） 2.2103 7 CaCO3（kg ） 1.53104 51 MgSO4（kg） 7.04103 23 NaCl（kg） 5.51103 18 消沫油（kg） 1.41104 47 6.2 热量衡算 （一）发酵罐需配料量为：G 1=1000（1+ 1+ 1+ 2+ 0.5+ 0.1
24、+ 0.015+ 0.05+ 0.05+ 0.1）=5815 （kg ） （二）种子罐需配料量为：G 2=100（1+ 1.5+ 1.5+ 0.02+ 0.05+ 0.5+ 0.3+ 0.5+ 0.05+ 0.1）=552（kg） （三）根据工艺需加水量为：G w=4（5815+552）=25468（kg） 注：料水比为 1:4 （四）料液总量为：G= G1+ G2+ Gw=5815+552+25468=31835（kg） （五）醪液煮沸耗热量 Q 总 （由发酵工艺流程可知：Q 总 =Q+Q+Q） （1）发酵罐内料液由初始温度 t0=25加热至 t1=121耗热 Q： Q=Gc（t 1-t0）
25、=318353.7 （121-25）=1.1310 7（KJ） 其中料液总量 G=31835 kg， （2）煮沸过程中蒸汽带出的热量 Q： 煮沸时间 30min，蒸发量为每小时 5，则蒸发水分量为： V1=G53060=3183553060=795.9（kg） 故 Q=V1I=795.92198.91=1.75106（KJ） 其中在温度 121下水的汽化潜热 I=2198.91 KJ/kg （3）热量损失 Q： 醪液升温和煮沸过程的热损失约为前两次耗热量的 15，即： Q=15（Q+Q）=15 （1.1310 7+1.75106）=1.9410 6（KJ） （4）由上述结果可得： Q 总 =Q
26、+Q+Q=1.13107+1.75106+1.94106=1.49107（KJ） （5）故耗用蒸汽量 D 使用表压为 0.4MPa 的饱和蒸汽 I=2737.23 KJ/kg D= Q 总 /（I-i） =1.4910 7（2737.23-601.53）95 =7343.83（kg ） 其中相应冷凝水的焓 i=601.53 KJ/kg，蒸汽的热效率 =95 （6）发酵过程每小时最大蒸汽耗量 Qmax: 在各步骤中，加热过程耗热量最大，且已知加热时间为 30min，热效率为 95，故 Qmax =Q 总 （306095）=1.4910 7（0.595）=3.1410 7（KJ/h） 相应的最大蒸
27、汽耗量为： Dmax= Qmax（I-i ）=3.1410 7（2737.23-601.53 ）=14702 （Kg/h） 其中：使用表压为 0.4MPa 的饱和蒸汽 I=2737.23 KJ/kg 相应冷凝水的焓 i=601.53 KJ/kg （7）蒸汽单耗 已知发酵需要 48 小时，放罐，洗罐，维修的时间为 60 天，一年生产 300 天，30 天用于维修，大概 4 天生产一批，每年生产 75 批产品。 据设计，每年发酵次数为 75 批，供生产青紫霉素 10 吨。年耗蒸汽总量为： DT=D75=7343.8375=5.5105（kg） 每吨成品耗蒸汽量 Ds=5.5105/10=5.510
28、4（ kg） 10 T / a 青紫霉素发酵车间的热量总衡算表 名称 规格 每吨产品消耗 定额（ kg） 每小时最大用 量（kg/h） 年消耗量 （kg/a） 蒸汽 0.4（表压） 5.5104 14702 5.5105 6.3 发酵车间水衡算 （1）原料预处理用水量 已知一次发酵原料预处理用水量为 25468kg，每年发发酵原料预酵次数为 75 次。故发酵原料预处理总用水量 Gw 为： Gw=2546875=1.91106（kg） （2）发酵工序用水量 蒸汽灭菌用水量 由上述热量衡算可知 D= Q 总 /（I-i ）=1.4910 7（2737.23-601.53）95=7343.83 （k
29、g） 其中：相应冷凝水的焓 i=601.53 KJ/kg，蒸汽的热效率 =95 使用表压为 0.4MPa 的饱和蒸汽 I=2737.23 KJ/kg 冷却水用量 已知发酵一次，料液总量 G= 31835 kg，把醪液从 t1=121冷却至 t2=25， 冷却水使用 t3=20的深井水，终温 t4=70，逆流操作，冷却时间 t=1h。 则每小时耗水量为： W= Gc（t 1-t2）c 水 t（t 4-t3） =318353.7（ 121-25） 4.181（70-20） =5.410 4（kg） 其中：发酵液的比热容 c=3.7 KJ/(kg.K)，水的比热容 c=4.18 KJ/(kg.K)
30、年发酵工序用水量 据设计，每年发酵次数为 75 次，年发酵工序用水量 G： G=（D+W）75= （7343.83+5.410 4）=4.610 6（kg） 发酵车间总用水量 G 总 ： G 总 =G 原料 +G=1.91106+4.6106=6.51106（kg） 6.4 发酵过程无菌空气消耗量计算 发酵车间无菌空气消耗量主要用于菌丝体发酵过程中通风供氧。 6.4.1 单罐发酵无菌空气耗用量 10m3 规模的通气搅拌发酵罐的通气速率为 0.20-0.25vvm。取最高值 0.25vvm 进行计算。 （1）单罐发酵过程用气量（常压空气） V=10800.2560=120（m 3/h） 式中 8
31、0-发酵罐装料系数 （2）单罐年用气量 Va=V4875=4.32105（m 3） 6.4.2 种子培养等其他无菌空气耗量 一般取这些无菌空气消耗量之和约等于发酵过程空气的耗量的 25。故这 项无菌空气耗量为： V=25V=25120=30（m 3/h） 每年用气量为： Va=2510Va=25104.3210 5=1.08106（m 3/a） 其中发酵罐个数为 10 个 6.4.3 发酵车间高峰无菌空气消耗量 Vmax=10（V+V ）=10（120+30）=1500 （m 3/h） 6.4.4 发酵车间无菌空气年耗量 Vt=1075（V+V）48=1075（120+30）48=5.410
32、6（m 3/a） 其中发酵罐个数 10 个，每年发酵批次 75 批；发酵周期 48h 6.4.5 发酵车间无菌空气单耗 根据设计，实际青紫霉素年产量 m 实际 =10 吨，故发酵车间无菌空气单耗为： V0=VtG=5.410610=5.4105（m 3/t） 10 T / a 青紫霉素发酵车间无菌空气衡算表 发酵罐公 称容积(m 3) 单罐通气量 （m 3/h） 种子培养耗 气量 （m 3/h） 高峰空气耗 量 （m 3/h） 年空气耗 量（m 3） 空气单耗 （m 3/t） 10 120 30 1500 5.4106 5.4105 7. 主要工艺设备的设计和选型 7.1 设备设计与选型的原则
33、 从设备的设计选型情况，可以反映出所设计工厂的先进性和生产的可靠性。 因此在设备的工艺设计和选型时应该考虑如下原则： （1） 保证工艺过程实施安全可靠（包括设备材质对产品质量的安全可靠；设 备材质强度的耐温、耐压、耐腐蚀的安全可靠；生产过程清洗、消 毒的可靠性等） 。 （2） 经济上合理，技术上先进。 （3） 投资省，耗材料少，加工方便，采购容易。 （4） 运行费用低，水电汽消耗少。 （5） 操作清洗方便，耐用容易维修，备品配件供应可靠，减轻工人劳动强度， 实施机械化和自动化方便。 （6） 结构紧凑，尽量采用经过实践考验证明确定性能优良的设备。 （7） 考虑生产波动与设备平衡，留有一定裕量。
34、（8） 考虑设备故障及检修的备用。 （9） 发酵罐生产能力、数量和容积的确定。 7.2 发酵罐的选型 7.2.1 发酵罐容积的确定 选用单罐公称容量为 10m3 的六弯叶机械搅拌通风发酵罐，其总容积为 10.8 m3。 7.2.2 生产能力计算 每天需要发酵液量 V=41m3 设发酵罐装料系数 =0.8， 则每天需要发酵罐的总容积 V0=41/=51.25m3 7.2.3 罐个数的确定 设需要发酵罐的个数为 N1，公称容量为 10m3 的发酵罐，总容积为 10.8 m3，根据公式有 N1=V0t（V 总 24）=51.2548 （10.824）=9.49（个） 其中：发酵生产周期 t=48h，
35、一天为 每天需要发酵罐的总容积 V0=51.25 m3 故取公称容积 10 m3 发酵罐 10 个。 7.2.4 主要尺寸的计算 已知 V 全 =V 筒 +2V 封 =10.8m3；封头折边忽略不计，以方便计算。 则有 V 全 =0.785D22D+（/24）D 32=10.8，H=2D ； 解方程得：1.57D 3+0.26D3=10.8，而 D=1.8，故 H=2D=3.6m； 据发酵工厂工艺设计概论附录表一 15，得封头高 H 封 =ha+hb=450+50=500(mm) 验算全容积 V 全： V全 =V 筒 +2V 封 =0.785D22D+（/24）D 32+0.785D20.05
36、2 =0.7851.823.6+/121.83+0.7851.820.052=10.9（m 3） 与 V 全 =10.8 m3 相近 7.2.5 冷却面积的计算 为保证发酵在最旺盛、微生物消耗基质最多及环境气温最高时也能冷却下 来，必须按照发酵生成热最高峰、一年中最热的半个月的气温下，冷却水可能 达到的最高温度的恶劣条件下，设计冷却面积。 计算冷却面积使用牛顿传热定律公式，即 F=Q/(Kt m) 对于青紫霉素发酵，每 1 m3 发酵液，每小时传给冷却器的最大热量约为 4.186000 KJ/（m 3/h） 采用竖式列管换热器，取经验值 K=4.18500 KJ/（m 3.h.） 平均温差t
37、m：t m=（t 1-t2）/（ln（ t1/t2） ） 32 32 20 27 代入，得t m=（12-5）/（ln12/5）=8 对公称容量 10m3 的发酵罐，每天装 2 罐，每罐实际装液量为 41/ 2=20.5（m 3） 换热面积 F=Q/（K. t m）=4.18600020.5/(4.185007.28)=30.8 （m 2） 7.3 种子罐的选型 种子罐选型同发酵罐一样，选用机械搅拌通风发酵罐 7.3.1 种子罐容积和数量的确定 按接种量的 15计算，种子罐的容积 V 种 =V 总 15=10.815=1.28m 3 由于种子罐和发酵罐是对应上料的，每个生产周期需要发酵罐 10
38、 个，所有就需 要种子罐 10 个种子罐培养时间为 30 小时。 7.3.2 主要尺寸确定 种子罐仍采用几何相似的机械搅拌通风发酵罐。H:D=2:1；则种子发酵罐总 容量 V总 =2V封 +V筒 ；简化计算方程如下： V总 =0.785D22D+（/24 ）D 32=2.2，整理后，1.57D 3+0.26D3=1.3，解方程得， D=0.89；圆整到推荐的系列尺寸，取 D=0.9m，则 H=2D=20.9=1.8m 查相应表得 封头高 H封 =225+25=250（mm） 罐体总高 H罐 =2H封 +2H筒 =2250+1800=2300（mm） 单个封头容量 V封=0.785D 20.02
39、5+（/24）D 3=0.112（mm） 封头表面积 S 封 =0.96（m 2） 圆筒容量 V筒 =0.785D22D=0.71.36850.921.8=1.14（m 3） 不计封头容积，V 有效 =V封 +V筒 =0.112+1.14=1.252（m 2） 校核种子罐总容积 V总 =2V封 +V筒 =20.112+1.14=1.36（m 3）比所需的种子罐容 积 1.28m3 大，满足设计要求。 7.3.3 冷却面积的计算 种子罐体积较小，冷却选用夹套冷却装置。 每日种子罐物料量是 6 m3，对于公称容积 1 m3 的种子罐，每日可装 10 罐，每 罐实际装液量为：6/10=（m 3） 每
40、 m3 醪液在发酵最旺盛时，1h 的发热量与醪液总体积的乘积 Q 总 ： Q 总 =4.1860000.6=1.5104（kJ/h） 夹套传热系数：取 K=4.18230 KJ/(m2.h.) 平均温差：发酵温度 32；水初温 20；水终温 27, 则平均温差t m=（12+5）/2=8.5 需冷却面积 F= Q/（K. t m）=2.2610 4 /(4.182308.5)=2.77（m 2） 8. 厂址的选择 8.1 发酵厂址选择概述 发酵工厂的主要特点是技术要求高、展速度快、动力消耗大、环境要求高、 投入的原料多、三废治理量大。发酵厂因厂址选择不当、三废不能治理而被迫 关停或限期停产治理
41、或限期搬移的例子很多，其结果是造成人力、物力和财力 的严重损失。因此，在厂址选择时，必须采取科学、慎重的态度，认真调查研 究，确定适宜的厂址。 8.2 厂址自然条件的选择 8.2.1 地理位置 工业区应设在城镇常年主导风向的下风向，但考虑到发酵生产对环境的特 殊要求，发酵厂址应设在工业区的上风位置，厂址周围应有良好的卫生环境， 无有害气体、粉尘等污染源，也要远离车站、码头等人流、物流比较密集的区 域。 8.2.2 地形、地势和地质 地形：厂区场地应当比较规整而且集中，这样可便于各类建筑物与构筑物的布 置和场地的有效利用。为此场地规划时就应尽可能不受铁路、公路干线、河流 或其它自然屏障的分割。
42、地势：整齐平坦、开阔，自然坡度最好在 5/1000 以下，以利于排泄雨水、厂内 交通运输及厂房建筑物座落基础施工。 地质：厂址处不能在滑坡地质结构上，土层要深厚，性质均一，具有足够的承 载能力（承载力不小于 152Kgf/cm 2） ，地表以下不要是砂层，回填垃圾等结构， 否则不仅增加工程投资造价于地基处理，严重时还会危及工厂的安全。 8.2.3 水文 要有丰富的水源，包括地表水、深层水(深井水) 、水库水( 雨水)、江河水(露 天水)及泉水(有压水)和城市自来水等。根据发酵工厂的特点，水质要满足生产 工艺要求，包括满足饮用水质卫生标准及酿造用水标准、硬水及软化水等。一 般深井水及泉水的水量、
43、水温、水质均较适宜；地表水、水库水、江河水的水 量大而水质不高；城市自来水来源方便但价格不便宜。使用时要注意其合理性 与经济性。厂址附近的洪水水位、流向及淹没情况，都应熟悉。一般要求厂址 的相对标高应该在最高洪水水位的 0.5m 以上。 8.2.4 气象 气象资料是工厂总平面布置的重要依据之一，也是厂房设计和排水系统设 计的主要依据。包括温度、湿度、雨雪、冰冻、日照、气压、风向等。在选址 时要充分考虑这些因素。 8.3 厂址经济条件的选择 8.3.1 能源供应 电、热及燃料供应方便是厂址的重要原则之一。发酵工厂是耗用能源的大户， 并要求是二类负荷电户，所以在选择厂址的时候，要对所选择地点地区的
44、供电 情况进行调查，以便确定输电方式和厂内变压配电所的位置，并设计供热的方 式。 8.3.2 给排水 发酵工厂是用水的大户，同时有些发酵工厂，水的质量直接影响产品的质 量。所以水质必须符合饮用水的要求。厂址应尽量靠近水源地。发酵工厂废水、 污水的排放量很大，且对环境的污染比较大，需设置污水处理站，符合国家要 求的废水排放标准。 8.3.3 交通运输条件 要以交通方便为原则，并根据当地情况，考虑运输方式及可靠性，以铁路、 公路、水路为优势，并具有发展前景。 8.3.4 技术经济条件 厂址的选择应从国家总的布局要求为前提，合理配置工业布局。充分利用 各地区的有利条件，避免或克服不利条件。充分和有效
45、利用人力、物力、财力 和自然资源，保护环境。经济效果好，有利于加快国民经济发展和人民生活水 平的提高。使企业接近原料、能源产地和产品消费区，消除不合理运输。 8.3.5 特殊要求 注意发酵工业对厂址选择的特殊要求。药品是一种防治人类疾病、增强人 体体质的特殊产品,其质量好坏直接关系到人体健康、药效和安全。为保证药品 质量，药品和其他发酵产品生产必须符合 GMP 的规定，在严格控制的洁净环境 中生产。由于厂址对发酵厂环境的影响具有先天性，因此，选择厂址时必须充 分考虑发酵厂对环境因素的特殊要求。 9. 发酵工厂的三废处理 9.1 废水的处理 废水处理技术按其作用原理和去除对象可分为物理法、化学法
46、和生物法。 在该发酵工厂中废水处理中采用生物法中的活性污泥法。 活性污泥法：好氧生物处理是在氧气充足的条件下，利用好氧微生物的生 命活动氧化废水中的有机物，其产物是二氧化碳、水及能量（释放于水中） 。这 类方法没有考虑到废水中有机物的利用问题，因此处理成本较高。活性污泥法 是较有代表性的好氧生物处理方法。活性污泥法是中、低浓度有机废水处理中 使用最多、运行最可靠的方法，具有投资少、处理效果好等优点。该处理工艺 的主要部分是曝气池和沉淀池。废水进入曝气池后，与活性污泥（含大量的好 氧微生物）混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解废水中的有 机物，而污泥和水的分离则由沉淀池来完成。 9.
47、2 废气的处理 发酵工厂产生的废气主要是二氧化碳，虽然二氧化碳不具有毒性，但是由 于它的存在影响了人或动物体对氧的摄取，使机体内氧合血红蛋白减少，造成 窒息，严重时可引起死亡。因此需要合理利用、排放二氧化碳，防止人身事故 发生。而且二氧化碳是温室气体，对全球气候具有只能关于影响，因此需要严 格控制二氧化碳的排放。 发酵过程可以产生大量二氧化碳，而且二氧化碳的纯度也很高，由于二氧 化碳的利用价值很高，因此可找专门的二氧化碳处理站来处理，同时也可以自 己回收利用生产新产品，这样即解决了废气的处理问题，又带来了额外收入。 9.3 废渣的处理 废渣经活性污泥法处理后，使得达到废水综合治理排放标准要求，处理 后可直接排出。 好氧活性污泥净化废水的作用机理 参考文献： 1王文翔，张月琴，耀天爵. 链霉菌 503 及其产生的青紫霉素的研究.微生物 学报.1976. 16(2):119-125 2上海医药工业研究院抗菌素研究室. 青紫霉素的提取分离和化学鉴别.1998 3无锡第一制药厂.硫酸青紫霉素试制工艺的研究.1867 附图一：种子罐发酵罐设计图 附图二：青紫霉素发酵流程图 禁呢陪燥充面渺秸酣霞鞍量彩函里诣幸难忆嘶吻泥畏候猜土疽巢
