年产三十吨庆大霉素的初步设计

1、毕业小设计任务书课题： 年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计2010年11月22日至2010年12月31日共 六周学院（系） 生物工程学院 专业班级 生工071 072姓名 张成 曹楠 丁秋然 周峰 胡浩 李加亮 樊宇 曹秋禹 刘东明 2010年12月24日 课题来源：以原上海第四制药厂硫酸双氢链霉素生产过程为基础课题的目的、意义：通过模拟工程设计，了解工程设计的一般过程，学会收集数据、查找手册、工艺计算、带控制点的工艺管道流程图及车间设备平面布置图的设计，达到毕业小设计教学大纲的要求。要求：掌握工程设计中物料、能量、设备的三大衡算，对非工艺提条件，并能进行带控制点的工艺管道流程图及车

2、间设备平面布置图的设计。课题主要内容及进展：生物制药厂的发酵车间初步设计设计说明书设备一览表带控制点的工艺管道流程图车间设备平面布置图设计图例说明2010.12.6 确定设计流程，并在此基础上完成设计的计算部分 （物料衡算、设备衡算、能量衡算），将计算数据进行汇总。2010.12.17 确定非工艺设计的要求，完成带控制点的工艺管道流程图的设计，确定车间各系统布置方案，讨论并通过设备布置草图。2010.12.31 完成设备平面布置图的设计，撰写设计说明书，设计答辩。 目 录§1 概述5§1.1 筹建概况5§1.1.1 环境条件5§1.1.2 地理条件5&#

3、167;1.1.3 抗震条件5§1.1.4 原辅材料的供应条件5§1.1.5 动力供应条件5§1.1.6 交通运输条件5§1.1.7 资金来源5§2 设计依据及设计范围5§2.1 设计依据5§2.1.1 主要文件5§2.1.2 主要技术资料5§2.2 设计范围及分工8§3 设计原则8§4 产品方案与建设规模9§4.1 产品名称及生产规模9§4.2 产品方案9§4.2.1 产品规格9§4.2.2 产品主要物性10§4.2.3 分析方法10

4、§4.2.4 包装方法11§5 生产方法及工艺流程11§5.1 生产方法11§5.2 工艺过程11§5.2.1 工艺流程框图11§5.2.2 工艺流程说明12§5.3 设备框图14§5.4 生产特点14§5.5 工艺介质的腐蚀性14§5.6 带控制点的工艺流程图15§6 原料及中间产品的技术规格15§6.1 原料及中间产品技术规格15§7 物料衡算16§7.1 设计指标及主要物性参数16§7.2 物料衡算16§7.3 物料衡算框图18&

5、#167;7.4 原材料消耗表17§8 能量衡算18§8.1 能量衡算18§8.2 公用工程负荷表22§8.2.1 自来水负荷表22§8.2.2 循环冷却水负荷表23§8.2.3 循环低温水负荷表23§8.2.4 设备用蒸汽负荷表23§8.2.5 设备用气负荷表24§8.2.6 设备用电负荷表24§9 设备计算及选型24§9.1 设备衡算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

6、 设备计算34§9.2.1 贮罐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 设备选型的原则40§9.4 设备一览表41§10 车间布置41§10.1 车间的生产性质41§10.2 车间布置说明41§10.2.2 生产工艺41§10.2.3 设备安装检修41§10.2.4 安全技术42§10.3 设备安装要求42§10.3.1 情况介绍42§10.3.2 安装方案42§10.4

7、 设备平面布置图42§11 生产制度和车间定员42§11.1 生产制度42§11.2 岗位操作时间表和班组安排42§11.3 车间定员表44§12 设备44§12.1 车间设备概况44§12.1.1 种子制备设备44§12.1.2 种子罐44§12.1.3 发酵罐44§12.2 车间设备材料的选择原则44§12.3 关键设备45§13 公用工程45§13.1 车间用水汇总表45§13.2 车间用汽汇总表45§13.3 车间用气汇总表45§

8、;13.4 车间用电汇总表45§14 仪表及控制46§14.1 生产过程特点概述46§14.2 工艺参数控制要求46§14.3 仪表及自控方案46§15 电气46§15.1 车间用电情况46§15.2 车间用电要求46§16 给排水47§16.1 生产用水情况概述47§16.2 生产用水要求47§16.3 排水系统的划分47§17 暖通47§17.1 生产特点及工作环境的说明47§17.2 车间暖通要求47§18 消防47§18.1 发

9、酵车间生产特性概述47§18.2 发酵车间消防要求48§19 原材料及成品贮运48§19.1 原材料及成品贮运方式48§19.2 原材料贮存量48§19.3 原材料贮存表48§20 车间维修48§21 环境保护49§21.1 生产过程中三废排放情况49§21.2 处理方案49§22 工业卫生及安全防护49§22.1 生产特点49§22.2 工业卫生及安全防护要求49§23 节能49§23.1 能耗分析49§23.2 节能措施49§24

10、概算50§25 图纸目录51§26 参考文献51设计任务书§1 概述§1.1 筹建概况§1.1.1 环境条件上海气候温暖湿润，建厂周围卫生条件为首要考虑的内容。发酵厂厂区周围大气中的含尘量应在一定范围以下。按照我国国家标准GB3095-82大气中含尘量标准，一级区域为空气含尘量低于0.15mg/m3的区域，属高度清洁区；二级区域应不高于0.30 mg/m3，属一般标准；三级区域含尘量高于0.5 mg/m3，为污染区。发酵工厂建在一级或二级区域中，周围没有散发大量有害气体的化工厂和产生大量灰尘的炼钢厂、炼焦厂、热电厂等。并且与铁路及公路主要干线保

11、持适当距离。在工业区内建厂，发酵工厂宜建在该区域的上风口位置，并与散发污染气体或大量烟尘的工厂保持一定间距。上海属沿海地区，有东风，因此总体布置应考虑减少建筑物的受风面积，建筑朝向和厂区方向宜南偏东，避免西晒，所以理想朝向为南偏东15°。§1.1.2 地理条件对厂区坡度的要求，大型厂应不大于4%，中型厂不大于6%，小型厂不大于10%。厂区的主要地段坡度以不大于2%为宜。但为了便于排出厂内场地积水，坡度不应小于0.5%，此外，为防止厂区受淹，厂区应建在历年最高洪水线上。§1.1.3 抗震条件我国规定在地震6度烈度或以下时在建设时不设防，上海属于此类地区，所以不考虑抗

12、震设防。§1.1.4 原辅材料的供应条件发酵工厂的设置要考虑原料、燃料和包装材料等的配套供应，黄豆饼粉、淀粉等原料要能得到较好的供给。上海处于东部沿海长三角地区，本地资源成本较高，黄豆饼粉、淀粉等供应可能不充足，可从盛产这些农产品的地方调运，如山东等地，但上海相通运输对交方便，解决了一部分困难。 §1.1.5 动力供应条件发酵工厂是耗能大户，并要求是二类负荷用电户。该厂选址时注意到厂区用电能得到充分保证，并有充足水源。上海用水主要来自于黄浦江，可将厂建于黄浦江中上游处，便于生产用水的供应。§1.1.6 交通运输条件现代化的发酵工厂，以其产品商品化、社会化为特征，没

13、有方便的交通运输是难以取得高效益的，发酵工厂的运输量较大，要求交通运输方便、可靠，铁路、公路、水路优势明显，且有发展前景。§1.1.7 资金来源主要来自于国家财政拨款和银行贷款，同时也可以寻求私营合资或外商投资。工厂发展运营后，争取上市，以发展民族工业为本。§2 设计依据及设计范围§2.1 设计依据§2.1.1 主要文件设计任务书及生产批报。 §2.1.2 主要技术资料1、设计技术指标本设计主要参考上海第四制药厂硫酸双氢链霉素生产技术工艺，培养基配方，工艺流程等等过程为基础，来进行对年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计。主要设计参数如下

14、： （1）发酵系统（产量30吨/年） 发酵单位：（1400u/ml） 成品单位：600（u/mg） 发酵周期：136（hr） 发酵热：5500 kcal/m3hr 装料系数：75%（发酵罐） 65%（一级种子罐） 70%（二级种子罐） 总收率：70% 染菌率：3% 年工作日：330（天） 发酵液粘度：50（CP）发酵液重度：1050（kg/m3） （2）无菌空气处理系统 空气处理量：550 m3 / min 空压机出口压力：0.250.3（Mpa） 进罐空气温度：4045 进总过滤器的相对湿度：60% 空气洁净度：100级 （3）连续灭菌系统 培养基灭菌处理量：20 m3/hr； 连消灭菌温度

15、：135 （4）后处理车间 提取总收率：70%计算 （5）厂址：上海郊区2、培养基配比主要原料：黄豆饼粉，淀粉，葡萄糖， 主要辅料：氯化钠，硝酸钠，酵母粉，碳酸钙，蛋白胨，淀粉酶，消沫油等表2-1 培养基配比原料名称一级种子罐培养基配比%二级种子罐培养基配比%发酵罐培养基配比%全料培养基配比%稀料培养基配比%黄豆饼粉3.02.53.53.52.5葡萄糖0.50.50.5淀粉2.52.56.06.53.0氯化钠0.40.360.4氯化钴0.0010.001硝酸钠0.10.10.1酵母粉0.10.1碳酸钙0.60.40.40.40.4蛋白胨2.01.5硫酸亚铁0.0075磷酸二氢钾0.005淀粉酶

16、（kg）0.1%淀粉量0.1%淀粉量0.1%淀粉量玉米浆（L/ m3）消沫油42.670.413、 补料量补氨水量：8 L/m3发酵液体积；补氢氧化钠量：1.52.0 L/m3发酵液体积；加消沫油量：4 L/ m3发酵液体积；补全料量：370 L/ m3发酵液体积；补稀料量：200 L/ m3发酵液体积。4、 接种量（1） 一级种子罐至二级种子罐按15%计算；（2） 二级种子罐至发酵罐按15%计算。5、 培养基灭菌（1） 一级种子罐及二级种子罐培养基采用实罐灭菌；（2） 发酵、全料、稀料采用连续灭菌；（3） 氢氧化钠、消沫油采用实灌灭菌；（4） 氨水采用过滤除菌。6、 移种及补料方式（1） 一

17、级种子罐至二级种子罐移种设置一分配站 （2） 二级种子罐至发酵罐设置一分配站（3） 灭菌的发酵培养基、全料、稀料至发酵罐设置一分配站（4） 氢氧化钠至各发酵罐设置一分配站（5） 消沫油至各发酵罐设置一分配站（6） 氨水贮罐为每一发酵罐各设一台7、装料系数一级种子罐：65%，二级种子罐：70%，发酵罐：75%8、通气量一级种子罐：2（VVM），二级种子罐：1.5 (VVM)，发酵罐：0.8(VVM) ； 9、转速范围一级种子罐：60300（RPM），二级种子罐：60240（RPM）发酵罐：60130（RPM）10、培养时间：一级种子罐：64小时，二级种子罐：56小时，发酵罐：136小时 11、工

18、艺参数控制要求：发酵系统：各罐通气量，罐温，溶氧，搅拌转速现场集中显示/控制，上位机设置在控制室。要求如下： 灌压现场指示； 液位报警指示，手动加消泡剂； 罐温控制：5 m3 罐及以下采用自动控制，5 m3 罐以上采用加热、冷却手动切换，冷却自动控制，加热手动控制； 空气流量：种子罐用转子流量计检测，发酵罐用涡轮流量计检测记录； 溶氧：监测记录，通过手动调节搅拌转速、调节空气流量调节溶氧； 自动补料：补料采用气动隔膜阀计算机控制； 转速显示及变频调速。连消系统：温度、物料流量连锁控制；空气系统：温度自动控制。12、生产用水要求： 发酵工厂生产过程中的水可分为工艺用水与冷却用水。工艺用水一般指配

19、料水和用于制备软水、无盐水等一次水，其质量标准接近于城市自来水标准。罐冷。蒸发浓缩的操作、溶酶蒸馏回收、空压系统冷却均需要大量冷却水，所用冷却水须循环使用，冷却水的温度根据工艺要求选取。 自来水：常温，0.3（MPa），用于配料、夏天实罐灭菌的前期冷却、清洗设备等； 循环水：2023(t=3)，0.3（MPa），用于连续灭菌培养基冷却，空气冷却，发酵控温冷却； 低温水：914(t=5)，0.3（MPa），用于夏天空气后级冷却及发酵控温冷却； 冷盐水：-100(t=10)，0.3（MPa），用于料液冷却保温13生产用蒸汽要求： 发酵车间用汽压力0.3（MPa）14排水系统的划分： 给排水系统可分

20、为两种，一种是排放水指标达到排放要求可直接排放的水，另一种是含有杂质及毒性物质较多达不到直接排放要求的水，须经过废水回收站处理后方可排放。15、水文气象资料（1）气温极端最高气温：38.9 极端最低气温：-9最热月平均气温：28.1 （8月） 最热月最热时平均气温：32.0 （7月）最冷月平均气温：3.1 （1月） 最冷月最冷时平均气温：0.0 （1月）（2）湿度最湿月平均相对湿度（%）：84（6月）最湿月平均相对湿度（%）：73（1月）全年平均相对湿度（%）： 79（3）风速及风向最多风向及频率：夏季 E12 SSEY 全年 SE10 E10最大月平均风速（m/s）：3.6（3月）最大风速（

21、m/s）：20全年平均风速（m/s）：3.2（4）自来水水温及硬度水源地： 杨浦水厂水源性质：黄浦江水温：最低水温：3.0（2月） 月平均最低水温：6.4 最高水温：34（7月） 月平均最高水温：31.7总硬度：最高值 10.6 月平均最高：8.7 最低值 2.2 月平均最低：5.514、其他数据：海拔高度：4.5m 平均气压：1016mbar最大冻土层深度：6cm人防：设计任务为发酵工段，按GBJ-16-87生产的火灾危险性分类，为戊级，按GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范发酵车间防爆为级。§2.2 设计范围及分工 本小组由张成、曹楠、丁秋然、周峰、胡浩、李加亮

22、、樊宇、曹秋禹、刘东明人组成，负责设计上海地区年产30吨硫酸庆大霉素发酵车间，包括工艺流程、罐体设计、设备选型、带控制节点的工艺管道流程图及车间平面布置图的设计。辅助配套工艺设计由施第六组完成。§3 设计原则1、 加强技术经济指标作比较，善于从实际出发去分析研究问题，设计的技术经济指标以达到或超过国内同类型工厂生产实际平均先进水平为宜。2、 解放思想，积极采用新技术，力求设计在技术上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性。3、 设计必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性相结合的原则，并适当留有发展余地。4、 发酵工厂设计还应考虑采用微生物发酵的工厂的独特要求，既要注意到周围

23、的环境清洁卫生状况，又要注意到对工厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。§4 产品方案与建设规模§4.1 产品名称及生产规模产品名称：硫酸庆大霉素生产规模：年产30吨§4.2 产品方案§4.2.1 产品规格法定名：硫酸庆大霉素 化学名：硫酸庆大霉素C1、C2和C1A化学结构：分子式、分子量：抗生素R1R2分子式硫酸庆大霉素C1CH3NHCH3C21H43N5O7·2H2SO4硫酸庆大霉素C2HNH2C19H39N5O7·2H2SO4硫酸庆大霉素C1ACH3NH2C20H41N5O7·2H2SO4技术规格及质量标准见

24、表4-1。表4-1 技术规格及质量标准项目 标准美国药典(23版)性状白色或类白色粉末生物效价（干）590m/mg鉴别呈正反应比旋度+107°+121°干燥失重18.0%(110真空，3hr)酸度炽灼残渣1.0%甲醇含量1.0%高压液相C1 2550%C1A 10%35%C2+C2A 25%55%热源1.7内毒素单位/mg庆大碱12000u/mg合格无菌合格(内控)异常毒物1200 u/ml合格降压物质2000u/kg合格重金属20 ppm钙离子5m/万单位镁离子5m/万单位澄色级2级清浊度1号度毛点8点有效期5年§4.2.2 产品主要物性庆大霉素是碱性抗生素，临

25、床上常用其硫酸盐。硫酸庆大霉素为白色或微黄白色的粉末，无臭，对光、空气、广泛pH及热稳定（在pH 4、60保存35180天，对溶液的效价影响不大，在pH 4以下，其效价降低8%30%），有吸湿性。易溶于水，不溶于乙醇、丙酮、氯仿、乙醚及苯。庆大霉素是一种杀菌力较强的广谱抗生素，对多种G+和G-菌均有较强的抗菌作用，特别是铜绿假单胞菌比卡那霉素和新霉素强510倍（但不及多粘菌素E），对金黄色葡萄球菌有良好的抗菌作用。在临床上主要适用于败血症，呼吸道感染，尿路感染，眼、耳、鼻、喉部感染，治疗严重大面积烧伤，手术后的感染以及作为腹部手术前的肠道消毒，均有一定的疗效。庆大霉素因使用剂量小，毒副反应较新

26、霉素、卡那霉素为轻。§4.2.3 分析方法按1990年版中华人民共和国药典（第二部）查出硫酸庆大霉素的分析方法为： 取本品约50mg，加水1ml溶解后，加1N HCl 2ml，在水浴中加热10分钟，加2N NaOH 2 ml与2%乙酰丙酮的水溶液1ml，置水浴中加热5分钟冷却后，加对二甲基苯甲醛试剂1ml，即显淡粉红色。 取本品约5mg，加水1ml溶解后，加0.1%茚三酮的水饱和亚丁醇溶液1ml与吡啶0.5ml，在水浴中加热5分钟即显蓝紫色。 硫酸根鉴别反应：a) 加氯化钡有白色沉淀。b) 加醋酸铅c) 加盐酸不生成白色沉淀。§4.2.4 包装方法本产品通过美国FDA认证，

27、主要用于出口，产品为粉剂。用铝罐包装标准为5公斤一罐，内衬塑料袋。§5 生产方法及工艺流程§5.1 生产方法生物合成庆大霉素的可能途径如下： D-葡萄糖2-脱氧青蟹肌醇2-脱氧青蟹醇胺D-葡萄糖胺 巴龙胺 2-脱氧链霉胺 庆大霉素AC-甲基化和差向异构化 庆大X2 脱氧氨基化L-甲基化 抗生素JI-20A 抗生素G418 脱氧脱氧，氨基化 庆大霉素C1a抗生素JI-20BN-甲基化 脱氧差向异构化 庆大霉素C2b 庆大霉素C2N-甲基化 庆大霉素C1注：本设计所采用的工艺路线为先从沙土管中取出孢子接种到原斜面上（或从液氮保存的孢子接种到原斜面上），7天后接合格种子到代1斜面

28、上，6天后接白色丰满的菌落到摇瓶中，29.5hr后接6-8瓶摇瓶种子到小罐中，并经中罐种子扩大培养后接到发酵罐中，接种方法为单种，放罐后至后处理车间。§5.2 工艺过程§5.2.1 工艺流程框图注：本框图仅为发酵部分（设备参数供参考）小罐种子培养36±0.5，24-30h转速60-300rpm，搅拌功率5.5kw通气量2m3/min,罐压0.03Mpa液氮保藏(-196)沙土管保藏(2-4)斜面培养恒温恒湿35-36，7天原斜面孢子斜面培养恒温恒湿34-35，6天斜面孢子(代1)摇瓶培养33-34，39.5hr转速250rpm装量80ml/750ml接种量一块斜面

29、/瓶50-64hr摇瓶种子小罐种子中罐种子培养36±0.5，25hr转速60-240rpm接种量15%通气量1.5VVM罐压0.03Mpa搅拌功率22kw中罐种子大罐发酵36±0.5，136hr转速60-130rpm接种量15%通气量0.75VVM罐压0.04Mpa搅拌功率115kw接种量10%装料60%大罐发酵液提炼车间§5.2.2 工艺流程说明工艺特点：本工艺工程为三级发酵，小罐 -中罐-大罐。中罐、小罐培养时间短，培养基一次投入，中间不补料，大罐考虑到各种由于底物浓度过高引起的底物抑制情况以及产物合成期对营养成分的需求，采用中间补料。主要补全料、补稀料、补氨

30、水、通过氢氧化钠调节pH，手动加消沫油，在种子阶段，对无菌要求较高。补料情况：、 补全料： 一个发酵周期约补3次。每吨发酵液约补370L全料。从发酵20小时开始补全料，至30小时时结束。根据发酵液还原糖含量水平控制具体补全料体积及时间。、 补稀料：一个发酵周期补2次左右。每吨发酵液约补200L稀料。 自发酵40小时后开始补稀料，根据发酵液还原糖含量水平控制，保持还原糖浓度大于等于2.6g/100ml.、 补氨水：自发酵33小时开始补氨水，每4小时补一次，每次10-15L，使发酵液 中氨氮浓度不低于45mg/100ml。、 补油：手动加入。、 补氢氧化钠：调节发酵液pH，与pH环控，保持发酵液p

31、H在6.8-7.2之间。中间取样分析：1、小罐：培养4小时后取样分析，测PH、氨氮、效价、菌丝浓度等。2、中罐：培养4小时后取样分析，测PH、氨氮、效价、菌丝浓度等。3、大罐：培养14小时后开始取样分析，每4小时取样测pH、氨氮，每8小时取一次样，分析全糖、氨氮、PH、还原糖、效价等。培养20小时后取样加无菌肉汤，4小时后取无菌斜面，37恒温培养，放罐前涂片镜检。异常发酵处理：1、 中罐、小罐染菌一般采取放罐措施。2、 大罐染菌，若在接种后不久即在发酵前期，可将培养基返回连消系统重新消毒；若在中后期，对发酵影响较大的，倒罐，影响较小的，可采用降温，一般降至32培养，并将别的大罐发酵液倒一部分进

32、去，加强生长菌的优势抑制杂菌的生长；另外，对染菌罐补料可减少补料量 ，至杂菌得到抑制后再加大补料量。若在发酵后其染菌，可考虑提前放罐，若染菌罐含大量杂菌，过滤速度缓慢，则放罐前加热至45，15min，然后再提炼。3、 发酵中遇空气精过滤器阻塞，空气流量下降，过滤器两端压差增大，可立即调换过滤器内芯。§5.3 设备框图 预过滤器 精过滤器 一级种子罐 蒸汽过滤器二级空气过滤器 预过滤器 精过滤器 二级种子罐 蒸汽过滤器 预过滤器 精过滤器 发酵罐空气总过滤器 蒸汽过滤器 氨水罐二级空气过滤器 预过滤器 精过滤器 NaOH罐 蒸汽过滤器 消沫油罐 全料罐 稀料罐§5.4 生产特

33、点发酵生产一般要经过复杂的反应历程，这对反应条件的控制要求很高，稍有偏差，就可能得不到有用的产物，严重的还会染菌。发酵也是一个时间较长的过程，各步反应都需要一定的反应时间，往往需要一定的温度、压力、溶氧水平和PH，这就要求控制调节的持续性与速度的灵敏性，需在几个小时内对发酵过程进行连续的监控。发酵车间不涉及提炼，蒸汽和酸碱用量很大，不适用有机溶媒，故原料、中间体、产品无毒性，车间内环境无易燃易爆。§5.5 工艺介质的腐蚀性发酵流程对管道要求较高，根据管道中的料液的腐蚀性、毒性等特性，以及对无菌度的要求，要选择不同等级及材质的管道。表5-2 管道等级及材料选用表典型介质管道等级生活用水

34、、工业用水、低压消防水、循环冷却水B1B蒸汽、热水、冷凝水B1E一般工艺介质（非易燃、易爆的中心物料）、排气（无腐蚀性）B1M一般易燃、易爆、有毒、刺激性物料（氯气、甲醇、油品等）B1N洁净物品（纯水、过滤压缩空气、无菌物料等）E1D§5.6 带控制点的工艺流程图设计思想：发酵是一个复杂的工艺过程，常要一定的温度、压力、PH、转速，同时通过这些参数也可监测发酵情况，及时发现异常情况，也可结合自动化仪表装置实现部分自动控制，另外设置流量记录控制点检测流量，人工调节。各罐通气量，罐温，溶氧，搅拌转速现场集中显示/控制，上位机设置在控制室。要求如下： 灌压现场指示； 液位报警指示，手动加消

35、泡剂； 罐温控制：5 m3 罐及以下采用自动控制，5 m3 罐以上采用加热、冷却手动切换，冷却自动控制，加热手动控制； 空气流量：种子罐用转子流量计检测，发酵罐用涡轮流量计检测记录； 溶氧：监测记录，通过手动调节搅拌转速、调节空气流量调节溶氧； 自动补料：补料采用气动隔膜阀计算机控制； 转速显示及变频调速； 连消系统：温度、物料流量连锁控制； 空气系统：温度自动控制。参见：发酵车间带控制点的工艺流程图（图号0805P3-1 0805P3-2 0805P3-3）§6 原料及中间产品的技术规格§6.1 原料及中间产品技术规格表6-1 原料及中间产品技术规格序号名称规格分析方法用

36、途备注1葡萄糖化学纯碘量法斜面、摇瓶培养基2葡萄糖工业用碘量法各罐用碳源、能源又称右旋糖3黄豆饼粉工业用1、 测定水分及挥发物含量2、 测定灰分3、 凯氏定氮法测定总氮量4、 折光法测油含量5、 精纤维及重金属含量用作氮源含油量高4豆油工业用1、 用灼烧残渣法测含磷量2、 用KOH标准液滴定效价消泡剂无悬浮物、杂物等5碳酸钙工业用用反滴定法测定，想加入过量标准HCl溶液，再用NaOH标定调节PH不溶于水6淀粉工业用/各罐用碳源、能源7硝酸钠化学纯/无机盐8酵母粉工业用/9蛋白胨工业用/10硫酸亚铁化学纯/无机盐11淀粉酶化学纯/水解淀粉12氨水工业用酸碱滴定法调节PH有特殊臭味13磷酸二氢钾工

37、业用取样2.5g加入水10ml溶解，加入NaCl溶液20ml后加酚酞用NaOH滴定用作无机盐易受潮14氯化钠化学纯取样约0.12g加水50ml溶解，加2%糊精液5ml与荧光黄指示液5-8滴，用AgNO3滴定，5.84mgNaCl/1mlAgNO3提供无机盐又称精盐15氯化钴化学纯酸性条件下加入碘化钾，折算为钴量相当的碘，再以硫代硫酸钠反滴定有利于维生素B12合成含六分结晶水16工业用水自来水1、 pH计测pH2、 标准碱液测定CO2含量3、 用Na2B4O2标准碱液滴定CO2含量(总碱度)4、 溶氧测定，碱性条件下使Mn2+氧化酸性条件下使之还原，同时氧化I-生成I2，用硫代硫酸钠标准液滴定5

38、、 银量法测定氯离子6、 络合法测定水的硬度培养基用水、洗涤用水等§7 物料衡算§7.1 设计指标及主要物性参数1、设计指标（见§2.1.2 主要技术资料 的主要设计指标）2、设计经济指标3、主要物性参数水：比热1kcal/kg蒸汽：135，313.11KPa，热焓651.84kcal/kg，焓(液体)134.90 kcal/kg，汽化热516.95kcal/kg，密度1.715kg/m3，蒸汽比体积0.5831 m3/kg§7.2 物料衡算7.2.1公称体积与台数计算7.2.1.1大罐、 由年产量决定每天放罐体积（G为年产量/吨，为成品单位u/mg，为

39、年工作日，为发酵单位u/ml，为总收率，为染菌率）2、公称体积与台数为使提炼工段生产效率均衡，避免不必要的贮罐，设计为每天放一罐所以（每天放一罐，以平衡提炼工段与发酵工段生产水平，发酵罐装料系数）取辅助时间32h（辅助时间包括进料时间、灭菌操作时间、移种时间、放罐压料时间、清洗与检修发酵罐时间），这样设备周转更好，也可以处理染菌及其他突发情况，则有：大发酵罐发酵周期为所以需要7台7.2.1.2 二级种子罐其中取损失比为15%（下同）取辅助时间为40h，得其周期为采用单种法 7.2.1.3 一级种子罐取辅助时间32hr则其周期为7.2.2 物料衡算7.2.2.1 大罐物料衡算6、 出料量 7、

40、进料量 8、 补料量 进料=基础培养基量（消后）+种子液量+补料量1出料=成品液量（发酵液量）+逃液与蒸发损失量1氨水：消沫油： NaOH：全料：稀料：所以，总补料量：种子流量7.2.2.2中罐物料衡算5、 出料量 6、 进料量 7.2.2.3 小罐物料衡算7、 出料量：8、 进料量： 计算结果汇总：大罐每天每罐放罐体积57.38m3，公称容积76.51m3，发酵时间136hr，共7台；二级种子罐共4台，公称容积14.14m3；一级种子罐共4台，公称容积2.28m3；（各罐全容积见§9 设备计算及选型）进出料与补料情况见以下框图§7.3 物料衡算框图（每一罐批）接种1.29

41、1 m3培养基23.87 m3接种8.607 m3放罐57.38m3小罐损失0.194 m3培养基1.485 m3中罐损失1.291 m3培养基8.607m3大罐损失8.607m3补氨459L补氢氧化钠114.8L补消沫油229.5L补全料21.23m3补稀料11.476 m3§7.4 原材料消耗表（每一罐批）表7-1 小罐培养基配料表(1559.25kg)原料名称一级种子罐培养基配比%一级种子罐消耗量(kg)黄豆饼粉3.044.55葡萄糖0.57.425淀粉2.537.125氯化钠0.45.94硝酸钠0.11.485酵母粉0.111碳酸钙0.68.91磷酸二氢钾0.0050.074

42、25消沫油459.4表7-2 中罐培养基配料表(9037.35kg)原料名称二级种子罐培养基配比%二级种子罐消耗量(kg)黄豆饼粉2.5215.175葡萄糖0.543.035淀粉2.5215.175氯化钠0.3630.9852硝酸钠0.18.607酵母粉0.18.607碳酸钙0.434.428淀粉酶（kg）0.1%淀粉量0.215消沫油2.67229.8表7-3 大罐培养基配料表(25063.5kg)原料名称发酵罐培养基配比%发酵罐消耗量(kg)黄豆饼粉3.5835.45淀粉6.01432.2氯化钴0.0010.2387碳酸钙0.495.48蛋白胨2.0477.4硫酸亚铁0.00751.79淀

43、粉酶（kg）0.1%淀粉量1.4322消沫油0.485.48表7-4 全料培养基配料表(22291.5kg)原料名称全料培养基配比%发酵罐消耗量(kg)黄豆饼粉3.5743.05淀粉6.51379.95氯化钴0.0010.2123碳酸钙0.484.92蛋白胨1.5318.45表7-5稀料培养基配料表(12049.8kg)原料名称全料培养基配比%发酵罐消耗量(kg)黄豆饼粉2.5286.9葡萄糖0.557.38淀粉3.0344.28氯化钠0.445.9硝酸钠0.111.476碳酸钙0.445.9淀粉酶（kg）0.1%淀粉量0.34428消沫油1114.76表7-6 原材料消耗总表§8

44、能量衡算§8.1 能量衡算1）发酵热计算7、 蒸汽冷凝热效应 输料过程中料液已经散热冷却了部分，所以不必明细计算冷凝热。3）循环冷却水（冬季用）（水温2023，t=3，0.3MPa）循环水用量：W大=Q大罐÷c÷t=315000÷3=105000 kg/hrW中=54400÷3=18133.33 kg/hrW小=8151÷3=2716.67 kg/hr小罐考虑培养基冷却用水以最大工作状态6个大罐、4个中罐、4个小罐，安全系数1.1， 则循环冷却水总量为：4）低温循环水（水温914，t=5，0.3MPa，夏季使用） 低温水用量：同理取安

45、全系数1.1，设最大工作了为6台大罐，4中罐，4小罐所以一级种子罐采用培养基实消，蒸汽量需计入培养基，所以所以5)自来水洗罐用水也用于制备软水，无盐水，以设备公称容积80%计W配料用水培养基原料大多为固体，所以培养基用水量约为消后培养基体积量所以所以总计因为另有日常用水，种子用水，车间清洗用水等，安全系数以1.1计以每天各有1个罐清洗和配料的高峰用量计所以 W水总=（W+W配）*1.1=（74.344+33.962）*1.1=119.14 m ³高峰用量为大罐清洗时，经计算自来水总管水计量汇总：（1）发酵热：大罐=3.16×105 kcal/hr，中罐=5.44×

46、104 kcal/hr，小罐=8151 kcal/hr；（2） 循环冷却水：大罐=1.05×105 kg/hr，中罐=1.81×104 kg/hr，小罐=2.72×103 kg/hr，总水量=724.9t/hr（水温2023，t=3，0.3MPa）（3） 低温循环水：大罐=5.31×104 kg/hr，中罐=1.09×104 kg/hr，小罐=1.6×103kg/hr，总水量=541.1t/hr（水温914，t=5，0.3MPa，夏季使用） （4） 自来水：自来水主要用于洗涤与配料，总量238m36)配电P总=7*P发+4*（P中+P

47、小）=7*132+4*(55+4)=1160kw又用电扇空调等需15kW，照明种子等需150kW取安全系数1.1所以 P电=1.1*（1160+15+150）=1457.5kw用电情况汇总：用电主要包括电机搅拌以及其他用电； 各罐电机搅拌总功率=1160计用电功率=1457.57)空气每天有一大罐待工，其气用来压料，搅拌，维持罐压，为安全起见，中罐小罐均按4台工作计算。Qg=（vvm）VL=6*0.8*76.51+4*（1.5*14.14*0.7+2*2.28*0.65）=438.5m³/min要求配套设计空气系统供给压缩空气量。（标准状况下的空气量）动力车间供应的压缩空气为0.3M

48、Pa（表压）40又经计算，空气总管d=0.769m，所以取管。8)蒸汽（计算中各管径见§9.2 设备计算） 查工艺手册得饱和蒸汽多项特性指标3蒸汽：135，313.11KPa，热焓651.84kcal/kg，焓(液体)134.90 kcal/kg，汽化热516.95kcal/kg，密度1.715kg/m3，蒸汽比体积0.5831 m3/kg动力车间供应的蒸汽为0.3MPa，此时有 焓比热 黏度重度A 一级种子罐采用实罐灭菌直接加热所需蒸汽量*（30%50%），以40%计即=S3=412.47*40%=164.99 kgS=164.99+412.47=577.46 kg保温阶段t2=0.5hr所以实消的总时间=t1+t2=1.03hrB 发酵罐，二级种子罐采用连续灭菌C 总计考虑到其他因素，取安全系数1.3§8.2 公用工程负荷表§8.2.1 自来水负荷表序号设备使用时间(hr/d)用水量备注位号名称数量(台)小