年产250吨右旋糖酐的车间工艺设计教学内容

1、说明书设计题目_ 年产250吨发酵法制备右旋糖酐车间设计小组成员专业班级制药工程12-2班指导教师 张洪斌胡雪芹朱慧霞设计时间 2015.7.62015.7.17 、 2015.7.272015.7.31制药工程专业课程设计任务书（第三组）成员：宋响亮，吴诚，李亮亮，陶香长设计题目：年产 250 吨发酵法制备右旋糖酐车间设计设计内容和要求：1、确定工艺流程及工艺概述2、物料衡算、设备选型以及工艺主要设备一览表3、按GMP规范要求设计车间工艺平面图及其说明和技术要求4、安全环保5、技术经济分析6、每人详细叙述一个在设计中选用的设备7、发酵罐的安装图（包含技术要求和规格）8、编写设计说明书设计成果

2、：1、设计说明书一份，包括工艺概述、物料衡算、能量衡算、工艺设备选型说明、 工艺主要设备一览表、车间工艺平面布置说明、车间技术要求，以及安全、 环保、技术经济分析；每位学生的设备详细综述。2、工艺平面布置图一套（ 1:100 ）；3、发酵罐的安装图（向示图 1:50 ）；4、带控制点的工艺管道流程图目录第一章绪论11.1车间工艺概述 11.2设计目的 11.3设计规模 11.4设计原则 21.5设计思想及创新点2第二章工艺说明42.1工艺流程介绍 42.1.1发酵工序 42.1.2水解工序 42.1.3划分工序 52.1.4精烘包工序 52.2工艺流程图 62.3排班 82.4洁净区间说明 9

3、第三章物料衡算 103.1概述 103.2物料衡算 103.2.1菌种筛选及培养放大分 103.2.2发酵部分 103.2.3水解部分 113.2.4划分部分 123.2.5精烘包工序 133.3物料平衡图 18第四章能量衡算234.1热量衡算目的 234.2热量衡算依据 234.3设备的热量平衡方程式 234.4加热剂和冷却剂用量的计算 244.5能量计算 25第五章设备选型275.1发酵 275.2沉淀 285.3捏合 295.4水解 305.5过滤机 325.6划分釡 335.7成粉 335.8离心机 335.9湿粉过筛 355.10干燥 365.11乙醇回收 375.12设备一览表38

4、第六章公用系统416.1水处理设备 41第七章车间平面布置427.1车间工艺平面布置说明 427.2车间技术要求467.3车间平面布置图 46第八章安全防火478.1防火防爆 47第九章技术经济分析549.1固定资产及投资549.2生产收入（年）549.3生产成本（年）549.4人员工资（年）559.4税务（年） 559.4年累计利润 569.4企业资金链 56第十章过程技术与GMP向应度5710.1原辅料、中间产物及产品 5710.2设备选型 5710.3 人员 5710.3工艺用水 5710.3厂房选址及总体规划 58第一章三废处理5911.1三废处理概述 5911.2三废处理技术方法 5

5、911.3三废的防治措施6011.3右旋糖酐制备过程三废处理 6111.3右旋糖酐合成三废防治措施 62第十二章个人设备综述及感想6412.1水解罐 64感想 651 绪论1.1 车间工艺概述产品不仅要符合该药品项下各项理化质量标准， 同时必须具有安全性和无菌 性，是药品生产中要求相对严格的制剂。 本设计将酶解法制备右旋糖酐的生产工 艺划分为菌种工序、发酵工序、水解工序、划分工序、精烘包工序五个工艺。1.1.1 菌种工序本工序采用冻干的肠膜明串珠菌 L.M.-1226 复苏、筛选后，再经试管、中瓶、 种子罐逐级扩大培养使之充分繁殖，供发酵工序使用。1.1.2 发酵工序 本工序是由种子罐接种到发

6、酵罐进行扩大生产，使蔗糖经肠膜明串珠菌L.M.-1226 产生的右旋糖酐蔗糖酶作用而生产大分子葡萄糖聚合物， 即右旋糖酐 粗品，然后用 80%左右的乙醇溶液沉淀， 沉淀物再经 70-85%以上乙醇溶液反复捏 洗，供水解工序进行水解。1.1.3 水解工序发酵所得粗酐的分子量高达几百万甚至数千万， 不符合临床需要， 为使粗酐 分子量降解至合适临床需要的范围内， 需将粗酐进行水解。 本工艺采用游离的右 旋糖酐酶进行催化水解。1.1.4 划分工序粗酐经水解后， 虽然分子量已水解至一定范围内， 但极其不均一而无法应用 于临床，基于不同分子量的右旋糖酐在相同浓度的乙醇溶液中溶解度不同的性 质，使用不同浓度

7、的乙醇溶液进行划分， 除去分子量过大或过小的部分， 从而获 得适合临床需要的分子量的右旋糖酐。1.1.5 精烘包工序划分所得的右旋糖酐含有一定量水分，用 80-85%的乙醇溶液调粉脱水并除 去杂质而成松散的粉末，经理新机分离、真空干燥，即得右旋糖酐成品1.2 设计目的首先满足药品的工业化生产要求，按照药品的生产工艺流程提供最佳布置。 其次药品生产质量管理规范 是药品生产生产质量管理的基本准则， 其中心思想是：任何药品质量的形式是生产出来的， 而不是检验出来的。 因此厂房的设计 目的就是依据GMP勺思想，为药品提供合理的布局，合理的生产场所。1.3 设计规模车间的生产能力为 250吨/年,分装于

8、 20kg 双层塑料袋中，总计 12500袋/年.按 每年 250 天计算，每天一批计，即 1 吨/批(天)， 50袋/ 批(天).1.4 设计原则(1) 本次设计的依据主要是：制药工程课程设计任务书，国家食品药品监督管 理局药品生产质量管理规范(2010修订版)及附录，药品 GMP认证检查评 定标准，药品生产验证指南，洁净厂房设计规范( GB 50073-2001)，医药工业洁净厂房设计规范( GB 50457-2008)，国家关于建筑、消防、环 保、能源等方面的规范。(2) 车间平面布置在满足工艺生产、GMP安全、防火等方面的有关标准和规范条件下，尽可能做到人、物流分开，工艺路线通顺，运输

9、方便，路线短捷，不 返流。(3) 注意布局的合理性，充分利用建设单位现有的技术、装备、场地、设施。 为避免外来因素对药品产生污染， 洁净生产区只设置与生产有关的设备、 设施和 物料存放间。空压站、纯化水间、空调系统、配电等公用辅助设施，均应布置在 一般生产区。(4) 若无特殊工艺要求，一般原料药车间生产类别为丙类，耐火等级为二级。 另根据GMP和生产工艺要求，车间洁净区内温湿度设计参数为：夏季室内温度：24±2C,相对湿度：55± 10% 冬季室内温度：20±2C,相对湿度：55± 10% 一般区舒适性空调室内温度设计参数为：夏季室内温度： 26

10、77; 2C；冬季：室内 温度：20± 2C。(5) 根据生产和投资规模合理选用国内外先进的生产工艺和设备， 提高产品质 量和生产效率。对于发尘量大的精工包工序，设计必要的捕尘、除尘装置。热风 循环箱和高效包衣机的配液需排热排湿。(6) 操作人员和物料进入洁净区应设置各自的净化用室和采取相应的净化措 施。若用缓冲间，则缓冲间应是双门连锁，空调送洁净风。洁净区内应设置易污 染环境的废弃物的专用出口，避免对原辅料和内包材料造成污染。1.5 设计思想及创新点右旋糖酐发酵车间的设计包括发酵，水解，划分和精烘干燥四部分。首先， 充分熟悉和理解工艺的每一部分。 然后， 根据每一部的反应， 查找文

11、献资料所确 定的转化率数据结合我们所要求的产量估算出每一步所需要的物料， 进而对其进 行物料衡算。 物料衡算中包括投入料液的量， 转化率生成物的量， 操作损耗量以 及剩余量， 每一步的物料加起来一定等于上一步的量。 要使工程得以运行那么必 然会有能量的参与， 因此，物料衡算完成后接下来就要做能量衡算。 搅拌器电机， 干燥器，离心机等等设备需要计算其所需要的功率参数， 还有加热及冷却， 反应 释放等都要对能量衡算，以避免能量累积所造成的影响。物料衡算和能量衡算之后， 根据每一步的物料的量对设备进行选型。 我组设 计中所需要的设备包括发酵罐，沉淀罐，捏合机，水解罐，过滤机，划分釜，调 粉锅，离心机

12、，整粒机，干燥器以及乙醇回收装置。上网检索各类别机器，再根 据我组物料衡算所确定的每步的处理量， 确定各类别设备的型号。 设备选型之后， 设计厂房及车间平面的布置， 我组所设计的是原料药的生产， 根据原料药车间厂 房的要求确定厂房的型式及参数，再根据工艺的不同部分如发酵，水解，划分， 干燥合理划分各部分所在位置及洁净区域， 然后将设备放置在其所在工序的区域 里，再把管道设计连接起来。生产必须要安全，因此安全的设计必不可少， 防火防爆等要做到防患于未然。 环保在目前的工业生产中冶越来越被重视， 生产中的料液等要做到充分回收， 废 水废气处理合格后方可排放。 要是企业健康发展， 要对其进行技术经济

13、分析， 计 算出成本，收益，利润，开支等，确保企业的经济健康。我组在设计中有以下创新点：1. 根据工序所需时间，做出甘特图，合理安排排班。我组的生产每批是 24 个小 时，因为发酵过程最长需要 24 小时，其余时间都在其之内。因此在有一个发酵 罐的情况下可以使发酵罐连续发酵。2. 物料衡算考虑细致，包括每步的投入，损耗及转化3. 充分利用厂房车间的空间， 我组为原料药生产， 结合要求及我组实际情况设计 出最优化的车间设计。2 工艺说明2.1 工艺流程介绍2.1.1 发酵工序A 按照发酵罐培养基配比称量发酵用原辅料， 将蔗糖投入发酵液总体积的三 分之一的自来水中加热搅拌溶解， 是蔗糖全部溶解后加

14、入十二水合磷酸氢二钠搅 拌溶解。B向发酵罐中加入水至总体积，投入蛋白胨搅拌 10min,并测定发酵液温度 25度，维持发酵液温度5-10min，投入菌种搅拌10-15min，测定pH为7.0-7.3， 维持 25 度进行发酵。C发酵过程中应保持静止，没4h检测发酵液温度并保持25度，发酵进行12h 后pH值不应超过5.5，当发酵进行20-22h且发酵液pH值达到3.8-4.4后即达 到发酵重点；出料前取100g发酵液加入酒精，沉淀出的粗酐应在 14-16g左右。D出料前，用泵将发酵液打入沉淀罐中，边搅拌边加入 0.6-0.8左右的乙醇 溶液使右旋糖酐沉淀，待发酵液乙醇浓度达到 0.35-0.3

15、8 时，静置 15-30min， 使粗酐全部下沉，用泵抽净上清液得到粗酐，上清液作为废液回收。E取出粗酐后，放进粗酐捏洗机内，用 0.7-0.85的乙醇溶液浸没进行捏洗， 每次捏洗8-10min，重复捏洗至乙醇溶液澄清。F出料后，发酵罐用水冲洗至目视至无异物，排尽，放满水加热煮沸30min, 在搅拌下进行保温洗涤 30min。2.1.2 水解工序A乙酸-乙酸钠缓冲液：配制一定量的缓冲液其 pH=5.5，冷却至4度备用。B 投料前，水解罐用饮用水冲洗至目视无异物，然后用纯化水冲洗一遍，关 闭罐底出料阀，加入计算量的上述缓冲液。C将捏洗后的粗酐搅拌下投入水解罐中，开启蒸汽加热至95度，并保温至液面

16、无黏块浮起，糊化操作结束。D将上述0.09的粗酐冷却至35度，向其中加入规定量的右旋糖酐酶使其浓度为 4u/ml ，维持水解液的温度 35 进行翠花水解反应， 100r/min 搅拌反应 150min,取样测定水解液的想读粘度为 2.60-3.00即结束。E当水解液达到规定的相对粘度后，将水解液加热至95度保温30min,使右 旋糖酐酶变性，以终止酶催化反应。F将上述水解液用泵打入过滤机中， 想滤液中加入配比量的颗粒活性炭进行 脱色，搅拌 10min 均匀后，使料液冷却至后通过过滤器过滤，滤液供划分用。2.1.3 划分工序一级划分 在不断搅拌下，将计算量的高浓度乙醇液缓缓加入已经冷清、过滤的水

17、解液中，不断搅拌15min以上使之均匀，静置15min后，取样测定乙醇浓 度后，并将乙醇浓度控制在 0.370-0.390，静置保持液温40度；20-22h后取样 检查澄清度，如呈混浊应适当延长静置时间。用分层出料法。沉淀物、滤渣即为 杂质及大分子右旋糖苷，放入指定容器待处理。滤液供二级划分用。二级划分 在不断搅拌下，将计算量的高浓度乙醇液缓缓加入到一级划分釡滤液中，不断搅拌15min后，静置15min,取样测定乙醇浓度，控制在0.420-0.430， 静置保持液温 34 度； 20-22h 后即可出料，沉淀物即为白色奖状或雪花膏状右旋 糖酐 70.三级划分 在不断搅拌下，将计算量的高浓度乙醇

18、液缓缓加入到二级划分釡 滤液中，不断搅拌15min以上使之均匀，静置15min后，取样测定乙醇浓度后， 并将乙醇浓度控制在 0.470-0.480 ，静置保持液温 40 度； 8-12h 后即可出料， 沉 淀物即为右旋糖酐 40.四级划分 在不断搅拌下，将计算量的高浓度乙醇液缓缓加入已经三级划分 釡滤液中，不断搅拌15min以上使之均匀，静置15min后，取样测定乙醇浓度后， 并将乙醇浓度控制在0.570-0.580，静置不需要控制唯独；1h后即可出料，沉淀 物即为右旋糖酐 20.2.1.4 精烘包工序沉淀物的预处理 经划分所得的右旋糖酐 70、右旋糖酐 40 沉淀物，可直接供精烘包工序成粉；

19、经划分所得的右旋糖酐 20沉淀物由于乙醇含量较高，为防 止其变硬、结块、划分出料应按沉淀物体积计算加入 1/3量的纯化水，使沉淀物 的乙醇含量与右旋糖酐40沉淀物中乙醇含量基本一致，并搅拌均匀供精烘包工 序成粉。成粉右旋糖酐70、右旋糖酐40沉淀物分别置于调粉锅内，加入料体积三分之一的0.80-0.85的乙醇溶液，搅拌均匀后于 70-80-度保温，开始没30min 搅拌一次，待成粉量达到一半时，每20min先用人工铲遍锅壁，后开动搅拌5-20s， 以防止变硬、结块等；约经过 2.5-3h，观察上层溶液是否澄清，且锅内下层粉 无粘性、呈松散状，成粉结束。右旋糖酐20沉淀物置于调粉锅内，划分后加入

20、料体积三分之一的纯化水，搅拌均匀后再加入料体积三分之一的0.80-0.85的乙醇溶液，搅拌均匀后于70-80度保温，使之脱水成粉，开始每隔20min搅拌一次，待成粉量达到一半时， 每隔10min人工铲壁，约经过1.5-2.0h 。调粉向调粉锅内加入料体积三分之一的 0.80-0.85的乙醇溶液，搅拌均匀 后静置至上清液澄清，抽去上清液；右旋糖酐 70,右旋糖酐40反复操作三次； 右旋糖酐20反复操作5次；然后将其置于离心机离心20min即可。湿粉过筛及干燥 从离心机中取出右旋糖酐湿粉，用20目的不锈钢晒网整粒 机整粒，用真空吸入双锥旋转干燥器，保持真空度 0.07-0.08MPa，缓缓升温，

21、于80度保温不少于5h，接冷却水降温65度一下停止干燥，即可出料。包装分装20kg于双层塑料袋中，扎紧袋口，外包一层牛皮纸袋，装入纸筒 内，盖上桶盖，铅封口，贴上标签；入库待检。2.2工艺流程图尸-冻干菌种试管培养*中瓶培养J种子罐培养发酵粗品沉淀乙醇捏洗活性炭右旋糖酐酶粗酐脱色过滤F1-水解糊化缓冲溶液乙醇静置过滤B1沉淀，滤渣L （一级划分）滤液静置沉淀右旋糖酐40成粉入库上清液静置沉淀右旋糖酐20包装干燥W离心调粉菌种工序发酵工序水解工序划分工序精烘包工序静置沉淀右旋糖酐70上清液12.3排班我组的甘特图如下：干煥包装 调粉 成粉 预处理 四级划分 $三级划分二级划分 一级划分 水解甘艄

22、1111一:二C2040603010时1F图C1111111 :1第批第二批第三批 山)0 120 140 160 ISO 200间说明：根据工艺各步骤所需时间可知，发酵时间最长，为24h。让发酵罐一直工作，从甘特图可知各步骤无重合。即24h/批，实行三班倒全天运作。各步骤一人，三班共30人。2.4洁净区间说明本次设计中，按生产工艺及产品质量要求分为：主要生产区、辅助生产区和 精烘包洁净区，此次“精烘包洁净区”的洁净度要求为 C级洁净级别，主要生产 区包括发酵区和酶解区，辅助生产区包括：其他部分生产区或辅助房间，包括成 品出口、配电室、制水间、空调间等；此外针对乙醇回收工段还在主体车间以外 单

23、独设计了危险品库，从而加强对主体车间的保护。在总体设计上，进去洁净区 中精烘包所处位置的操作人员需经过三次更衣，进入一般主生产区的操作人员穿 普通工作服装即可。表2 1洁净区分类表洁净度级别洁净区一般洁净区:主要生产区、菌种培养区、辅助房间D级二更、成粉调粉、离心车间及临近走廊 三更、粉碎室、真空干燥室、混料室、内包室、 外包室、洁具室、分析室、储藏室3. 物料衡算3.1 概述物料恒算就是了解分析生产过程， 计算得出生产过程中所涉及的各种物料 的数量和组成， 从而使设计由定性转入定量， 进一步确定出设备的生产能力、 各 设备之间的生产能力是否平衡等。 通过物料衡算， 可以深入地分析和研究生产过

24、 程。物料衡算的理论基础是质量守恒定律， 运用该定律可以得出各种过程的物料 平衡方程式，总物料平衡方程式为：G=XG o+XG a+XG r式中：ZG 输入体系的总物料量；XGo 输出体系的总物料量；XS物料在体系中的总损失量；X&物料在体系中的总累积量。3.2 物料衡算3.2.1 菌种筛选及培养放大部分 液体培养基：（作苏醒菌种用） 蔗糖0.5kg,蛋白胨12.5g，磷酸氢二钠9g,水5kg。固体培养基：（筛选强壮菌种）蔗糖20g，蛋白胨0.4g,磷酸氢二钠0.4g，琼脂4g,水175.2g。 种子罐：（扩大菌种）蔗糖343kg，蛋白胨5.69kg,磷酸氢二钠4.12kg，水2289

25、kg。3.2.2 发酵部分3.2.2.1 发酵罐内原辅料： （损耗 1%）蔗糖2747kg，蛋白胨17kg，磷酸氢二钠23kg，水20105kg。损耗按1%为，蔗糖27.47kg，蛋白胨0.17kg，磷酸氢二钠0.23kg，水201kg 再投入菌种 40kg。乙醇使粗酐沉淀： 投入乙醇的量，37%0.95M乙醇M蔗糖M蛋白胨M磷酸氢二钠M原本水M外加水M乙醇M乙醇M乙醇M外加水63%M 乙醇23352kg, M 外加水 13715kg抽去的上清液，乙醇 23118kg水33283kg菌体及杂质1622kg得到粗酐1390kg损耗发酵液按1%算为(2747 17 23 20105) 99% 23

26、352 13715 1%597kg322.2 捏洗： 投入84%的乙醇溶液，共为：乙醇 27668kg 水5187kg 出料的有：粗酐1376kg 乙醇27391kg 水5135kg 损耗的量按1%,粗酐为13.9kg 乙醇277kg 水52kg3.2.3水解部分加热糊化M粗酐M粗酐M缓冲液9%M缓冲液13913kg投入的氯化钙取1.5%质量为13913 1.5%209kg缓冲液的 pH=5.0，由 pH pKa lg c(NaAc),式中 pKa 4.76 c(HAc)c(NaAc)1.7378，故c(HAc)mNaAc : mHAc 1.7378 82:1 60 2.4mwAc mHAc

27、m水 13913 (1-9%-1.5%) 12452kg投入的 mwAc 4284kg,mHAc 1785kg,m水 6383kg加入酶以后体系总的水解液14199kg损耗2%水解液284kg3.2.3.1 脱色：活性炭的吸附按0.1%得，加入活性炭14.2kg323.3 微滤： 滤液14026kg活性炭14.2kg 损耗按1%得140kg3.2.4划分部分：3.2.4.1 一级划分加入乙醇0.95M乙醇M乙醇M外加水M滤液36%0.95M乙醇M乙醇 M外加水86%M乙醇9078kg, M外加水1008kg损耗后剩余粗酐含量：1376 99% 98% 99.5%1328kg压滤得，酶的转化率为

28、86.2%X1328=1145kg,则剩余大分子糖酐为：1328 1145=183kg 得到上清液：(13886+9078+1008-183) X99.5%=23670kg损耗按0.5%，共119kg滤液3.2.4.2 二级划分投入的乙醇量为0.95M乙醇M乙醇 M外加水90%0.95M乙醇M 级残留乙醇43%M乙醇M上清液M外加水M乙醇2181kg, M外加水121kg则二级划分得到的右旋糖酐 70量为，1145 13%149kg损耗右旋糖酐70的量按0.5%，可得149 0.5%0.75kg原有的量为(236702181121149)99. 5%25694kg，放料完后剩余 25106kg

29、3.2.4.3 三级划分投入乙醇的量为90%0.95M乙醇M乙醇M外加水0.95M乙醇M 一级残留乙醇M二级残留乙醇M放料带走的乙醇48%M乙醇 M外加水 M二级上清液M 乙醇 3026kg, M 外加水 168kg则三级划分所得的右旋糖酐40量为1145 (1 13%) (1 0.5%) 17%168.5kg损耗右旋糖酐40的量168.5 0.5%0.84kg原有的上清液量(25106 3026 168 168.5) 99.5% 27991kg,放料完后剩余液量为27128kg3.2.4.4四级划分投入的乙醇的量为0.95M乙醇由 VD70匹0VD70D70149 995%0.12m3,12

30、03V总 V总、“放料带走的乙醇D70乙醇匹 0.91m3水则加入乙醇和水的体积VD7030.3m3故质量为,0.95M乙醇M乙醇M水M乙醇215kg， M水82%,乙醇匹乙醇水34kgV加，其中33乙醇 810kg/m ,水 1000kg/m损耗的右旋糖酐70量按1%为149 99.5%1 %1.5kg剩余的右旋糖酐70量，149 99.5%99%147 kg，抽去的上清液量为 655kg右旋糖酐40成粉投入乙醇与水量为由 Vd 40mD40VD40D40168.5 99.5%12030.14m3,口放料带走的乙醇D40乙醇110.87m3810 1000则加入乙醇和水的体积0.14为V加0

31、.29m3故质量为,0.95M乙醇M乙醇M水M 乙醇 206kg， M 水M乙醇 M水82%,厶水 V加乙醇水33kg损耗右旋糖酐40量按1%为168.5 99.5% 1% 1.67kg剩余的右旋糖酐40量，168.5 99.5% 99%166kg，抽去的上清液量为 534kg右旋糖酐20成粉投入乙醇与水量为由 VD 20mD 20VD20D20m放料带走的乙醇818.5 99.5%12030.68m3D20乙醇1968810回631000则加入乙醇和水的体积0.68为V加2.1m3故质量为,0.95M乙醇 82% M乙醇M乙醇M水乙醇M 乙醇 1507kg, M 水 239kg损耗的右旋糖酐

32、20按1%为818.5 99.5% 1% 8kg剩余右旋糖酐20量，818.5 99.5% 99% 806kg，抽去上清液量为4968kg3.2.5.3 调粉右旋糖酐70, 一次操作投入乙醇和水的量为,由VD70以D70Vd 7014712030.12m3m剩余乙醇V总VD70乙醇0.12整妙810 10000.48m3则加入的体积为v加 v总30.16m3故质量为0.95M乙醇M乙醇0.82，M乙醇 M水乙醇M 乙醇 115kg， M 水 18kg抽去的上清液量为115+18=133kg，则3次共投入M 乙醇 115 3 345kg， M 水 18 3 54kg损耗的右旋糖酐70量按1%，1

33、47 1%1.5kg右旋糖酐40, 一次操作投入乙醇和水的量为，由 VD 40D40mD40VD40迴 0.138m31203“剩余乙醇V总VD40乙醇0.138 209 英80.55m3水8101000则加入的体积为V加V总 30.18m3故质量为0.95M乙醇M乙醇 M水0.82，M乙醇 M水乙醇水M 乙醇 129kg, M 水 20.5kg每次抽去上清液的量为129+20.5=149.5kg,则3次共投入M 乙醇 1293 387 kg, M 水 20.5 361.5kg损耗的右旋糖酐40量按1%, 166 1% 1.6kg右旋糖酐20, 次操作投入乙醇和水的量为,根据Vdr匹0VD20

34、D2080610230.79 m3m剩余乙醇V总VD20乙醇0.79 空81092710002.9m3M 乙醇 1293 387 kg, M 水 20.5 361.5kgM 乙醇 1293 387 kg, M 水 20.5 361.5kg则加入的体积为v加 v总30.97m3故质量为0.95M乙醇M乙醇0.82，M乙醇 M水乙醇M 乙醇 696kg, M 水 110kg每次抽去上清液的质量为696+110=806kg则5次共投入M乙醇696 53480 kg, M水110 5550 kg损耗的右旋糖酐20按1%,为806 1% 8kg3.2.5.4 离心右旋糖酐70损耗按0.5%,为147 9

35、9% 0.5%0.73kg剩余右旋糖酐70的量为147 99% 99.5%144.8kg ；右旋糖酐40损耗量按0.5%,为166 99% 0.5%0.8kg剩余右旋糖酐40的量为166 99% 99.5%163.5kg右旋糖酐20损耗量按0.5%,为806 99% 0.5% 4kg剩余右旋糖酐20的量为806 99% 99.5%794kg ；58 kg3.2.5.5 湿粉过筛及干燥右旋糖酐70干燥出的乙醇和水分别为M乙醇320 82%262kg,M水损耗按 1%,为 144.8 1%1.4kg，剩余 144.8 99%143kg右旋糖酐40干燥出的乙醇和水分别为 M乙醇367 0.82301

36、kg,M水66kg损耗按 1%,为 163.5 1%1.6kg，剩余 163.5 99%162kg339 kg右旋糖酐20干燥出的乙醇和水分别为 M乙醇1881 0.821542kg, M水损耗按 1%为 794 1% 8kg，剩余 794 99%786kg325.5 包装包装损耗每类右旋糖酐损耗按1%,故剩余为，右旋糖酐 70143 99%141.6kg ；右旋糖酐 40162 99% 160kg ；右旋糖酐20786 99% 778 ；每20kg分装一个双层塑料袋中，则141 6右旋糖酐70需要双层塑料袋兰16 7.08只，故取8只;20右旋糖酐40需要双层塑料袋 型 8只，故取8只；20

37、右旋糖酐10需要双层塑料袋 必 38.9只，故取39只。20故，需要聚乙烯塑料袋8 8 39 55只 ；牛皮纸袋55只；标签55张；纸筒55个；装箱单55张。3.3物料平衡图液体培养基 蔗糖：0.5kg 蛋白胨:12.5g 磷酸氢二钠：9g 水：5kg固体培养基蔗糖：20g 蛋白胨：0.4g 磷酸氢二钠：0.4g琼脂：4g 水：175.2g种子罐蔗糖343kg 蛋白胨5.69kg磷酸氢二钠4.12kg 水 2289kg冻干菌菌种培养蔗糖：2747kg 蛋白胨：17kg 磷酸氢二钠：23kg 水：20105kg发酵损耗1%蔗糖：27.47kg 蛋白胨：0.17kg 磷酸氢二钠：0.23kg 水：

38、201kg乙醇：23352kg水：13715kg粗酐沉淀损耗1%乙醇：23118.48k 水：33283.81kg菌体及杂质1381.14kg发酵液：597.7kg粗酐1390kg捏洗损耗1%乙醇：27391kg 水：5135kg乙醇：27668kg 水：5187kg粗酐为：13.9kg 乙醇：277kg 水：52kg粗酐 1376.1kg乙酸钠：4284kg乙酸：仇阴加热糊化纯化水：6383kg氯化钙：209kg水解液13913kg损耗2%右旋糖酐酶 f水解水解液：284kg水解液14026kg活性炭：14.2kg脱色活性炭：14.2kg微滤损耗1%水解液：140kg滤液13886乙醇：90

39、78kg一级划分水：1008kg滤液：119kg损耗 0.5% / I 压滤大分子糖酐183kg上清液23670kg抽去上清液：534kg乙醇：206kg 水：33kg损耗1%损耗1%右旋糖酐40:1.67kg右旋糖酐40:166kg抽去右旋糖酐40:1.67kg乙醇：387kg 水：61.5kg乙醇：387kg 水：61.5kg调粉损耗1%右旋糖酐40:1.6kg损耗0.5%离心右旋糖酐70:0.73kg右旋糖酐70:144.8kg损耗1%r 一右旋糖酐70:1.4kg湿粉过筛及干燥II 乙醇：262kg 水：58kg66右旋糖酐 40:164.4kg损耗0.5%离心右旋糖酐40:0.8kg

40、66右旋糖酐40:163.5kg损耗1%右旋糖酐40:1.6kg66湿粉过筛及干燥乙醇：301kg 水：66kg633纯化水：1560kg:预处理抽去上清液：4968kg乙醇1507kg成粉损耗1%右旋糖酐20:8kg右旋糖酐20:806kg乙醇3480kg 水 550kg抽去调粉损耗I右旋糖酐20:798kg乙醇：3480kg 水：550kg1%'=右旋糖酐20:8kg离心损耗0.5%I右旋糖酐20:4kg右旋糖酐20:794kg损耗1%右旋糖酐20:8kg33湿粉过筛及干燥一士 乙醇：1542kg水：339kg包装损耗1%右旋糖酐70:1.4kg右旋糖酐40:1.6kg右旋糖酐20

41、:7.8kg右旋糖酐（70+40+20）=1091kg 聚乙烯塑料袋：55只牛皮纸袋：55只标签：55张纸桶：55个装箱单：55张4. 能量衡算4.1 热量衡算目的热量衡算得主要目的是为了确定设备的热负荷， 根据设备热负荷的大小、 所 处理物料的性质及工艺要求再选择传热面的型式、 计算传热面积、 确定设备的主 要工艺尺寸。4.2 热量衡算依据热量衡算的主要依据是能量守恒定律， 以车间物料衡算的结果为基础而进行 的，所以，车间物料衡算表是进行车间热量衡算的首要条件。4.3 设备的热量平衡方程式对于有传热要求的设备，其热量平衡方程式为：Q1 Q2 Q3=Q4 Q5 Q6式中Q1物料带入到设备的热量

42、kJ；Q2加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量kJ;Q3过程热效应kJ；Q4物料离开设备所带走的热量kJ ；Q5加热或冷却设备所消耗的热量 kJ ；Q6设备向环境散失的热量kJ。®Q1与Q4均可用下式计算：Q1 (Q4) =E m Cp( t2 tO )kJ式中m输入(或输出)设备的物料量，kg；Cp物料的平均比热容，kJ/( kg :C)；tO基准温度，C；t2物料的实际温度，C 其中水溶液比热容，可由下式估算。c= cs n+( 1 n )式中 c-水溶液的比热容，kJ/ ( kg C)；cs固体物的比热容，kJ/ ( kg C)；n水溶液中固体的质量分数Q5与Q6的确定根据

43、工艺操作经验，(Q5+ Q6) 一般为(Q4+ Q5+ Q6)的5%10%，只要计算出Q4,就可以确定(Q5+ Q6),从而计算出Q2。在设计中取(Q5+ Q6) = 8%< (Q4+ Q5+ Q6)Q2的计算Q2=( Q4+ Q5+ Q6)-( Q1 + Q2)通过查表及计算所得物质的比热容数据汇总如下:表4 1比热容数据表物质40%蔗糖溶液60%蔗糖溶液乙醇水比热容 kJ/(kg K)2.763.12.44.2物质醋酸醋酸钠氯化钙比热容 kJ/(kg K)附：基准态取25E下的液态由于本次设计中设计发酵菌种的发酵过程， 故过程的反应焓复杂多变，由蔗 糖经肠膜明串珠菌发酵而得右旋糖酐。

44、由于发酵过程控温 25C左右，其发酵过 程的产热和热量变化可忽略不计。故其能量平衡式可化为Q1 + Q2=Q4+ Q5+ Q64.4加热剂和冷却剂用量的计算(1) 间接加热时的蒸汽用量D=Q2H c T 273 n式中 D加热蒸汽消耗量，kg;Q2由加热蒸汽传给所处理物料及设备的热量，kJ;H水蒸气的热焓(查阅化工工艺设计手册可得：2675.9117 kJ/kg；C冷凝水的比热容，可取 4.18 kJ/ (kg K)；T冷凝水的终温度(此次设计令冷凝水的温度为70C)，K;H热利用率，保温设备为0.97-0.98;保温设备为0.93-0.95o(2) 冷却剂的用量冷却剂的消耗量：WQ-C Tk

45、 Th式中 W冷却剂的用量，kg；Th冷却剂的初温，K;Tk 放出的冷却剂的末温，K;C冷却剂的平均比热容，kJ/kg O；为2.8197 kJ/kg C -4.5能量计算(1)发酵罐取蔗糖，水的进料温度均为25C，以下是发酵过程的进料蔗糖2747kg，蛋白胨17kg，磷酸氢二钠23kg，水20105kg。损耗按1%为,蔗糖27.47kg，蛋白胨0.17kg,磷酸氢二钠0.23kg,水201kg 再投入菌种40kg。即在发酵罐中，Q1=E m Cp( t210 )kJQ1=Em Cp( t210)=0Q4=E m Cp( t210)=0(2)水解罐在水解罐中，含以下物料上层出料 粗酐1376k

46、g配制水解液 醋酸钠4284kg 醋酸1785kg 水6383kg 氯化钙209kg计算其水解液的比热容Ce (乙酸)=1785/6383=0.28乙酸 100%2.01乙酸 10%4.02由内插法求乙酸所占比热容c=3.64C (乙酸钠)=3.22C (氯化钙)=3.84综合以上，水解液的比热容是C=0.28x3.64+3.22x0.4+3.84x0.04+ (1-0.72)=2.73工艺过程，冷却至 4 度，贝U Q=Em Cp ( t2 t0)= 2.73x ( 25-4) x12661=7.3x105Kj，C TkTh需要冷却剂w=12328kg开启蒸汽加热至 95 度，则 Q=E m

47、 Cp( t2 - to)=2.73x( 95-4) x12661=3.1x106需要的加热蒸汽量D=HQ2c T 273=1279kg冷却至 35 度，Q=E m Cp ( t2-to ) =2.73x60x12661=2.1xl03需要冷却剂w=8129kg保温 95 度，Q=2.73x35x12661=1.2xl03蒸汽消耗量w=603kg总计 D=1882kg, W=20450kg(3) 划分工序划分工序中的物料含量乙醇 9000kg，水 1000kg,水解液12500kg。则划分液的比热熔为 c=0.96+0.19+1.51=2.66一级划分 Q=2.66x22500x15=9.0x

48、106 kj二级划分 Q=2181x2.4x10-2.6x22500x5=2.4x105kj三级划分 0=3000x2.4x5+2181x2.4x5+2.66x22500x5=3.6x10四级划分 Q=7800x2.4x15=2.8x105kj则总划分工序Q=9.9x106kj(4) 精烘包工序Q=3.884x1000x50=2.0x1C5kj考虑到保温过程中热损失的问题，去效率为0.9，则Q实际=2.22x1"kj保温干燥过程 Q=1000x3.884x5=19420kj，冷却过程 Q=1000x3.884x15=58260kj。5. 设备选型5.1发酵发酵罐的选取根据年产量为25

49、0吨，由物料衡算可知，一批的发酵液为蔗糖 2747kg,水 18315kg以及其他含量较少的辅料。考虑到可能存在的腐蚀性，选用全不锈钢材 料，结构上带有搅拌桨和外夹套，达到控温和搅拌的目的。考虑生产需求，选取 40m3体积的发酵罐。选取机械搅拌不锈钢发酵罐，来源：浙江双子机械制造有限公司，其发酵罐 参数如下。产品型号 SZ-0004罐体材质：不锈钢 SUS304/SUS316L;表面光洁度：内表面 Raw 0.6卩m，外表面Raw0.8卩m；加热冷却：外夹套/盘管与内蛇管相接合式；罐体接口： PH、DO、温度、接种、消泡、补酸、补碱、补料、压力等。通气控制（DO）:深层通气，底部进气；在线检测

50、，范围0100%或0200%; 进口 DO电极，可在线高温蒸汽消毒；可与转速与通气量关联自动或手动控制；酸碱控制（PH）：在线检测，范围212;进口 PH电极，可在线高温蒸汽 消毒；可与蠕动泵或自控阀门自动加酸或加碱进行控制；温度控制（T）:在线检测，范围0-150C，进口温度传感器，数字化设定， 自动/手动切换，利用恒温水、冷却水、冷冻水等不同工况加以选择；补料控制：蠕动泵或自控阀门进行加料控制；消泡控制：传导式泡沫电极，进行检测自动报警或自动流加消泡剂。设备图片5.2沉淀沉淀罐的选择由发酵罐而来发酵液由泵打入沉淀罐， 定量计算可知，需加入一定量的乙醇 进行醇沉操作。根据加入物料的体积可选择

51、华联药机瑞安市新莱流体设备有限公 司生产的沉淀罐设备。本设备属沉降式固液相分离设备。 采用加入酒精配成一定 醇度的液体，然后常温最好是低温冷冻沉降进行固液分离以提高中药提取液的醇 度浓缩液和酒精按工艺要求，投入各自的配比量及澄明度，从而提高产品质量。 搅拌混和均匀，达到料液所需的温度后停止搅拌，继续在夹套内通入冷冻盐水或 冷却水，保证所需的液温。待沉淀完成后开启上清液出料阀，用自吸泵将上清液 抽出，因内装浮球式出液器，随上清液液面逐渐下降，浮球也随液面下降，待上 清液抽完，因浊液密度远大于上清液，浮球浮在沉淀物表面不再下降，出液器自 动停止出液。此时可打开出渣口，将沉淀物排出。设备图片5.3捏合捏合机的选择可选择莱州市由醇沉所得的粗酐，放入捏合机中进行捏洗，根据生产目的, 兴远化工机械厂生产的NH-2000的真空捏合机。其参数如下。型号 NH-2000容量 2000L搅