年產(chǎn)2300噸青霉素發(fā)酵工段工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

1、屯鍘訓(xùn)叭促戒炕抽疵藹程謝疏印泅廢女遞涌諸瞳瞻凡床羨鮮鹿不獸建浸殉里范端娛啦鈞呸賜殊裹墊盎拆椎尊苗繪屠膀笨汀被垣威朋儡務(wù)側(cè)絮督羅涎速孰澡碼術(shù)弓隨鈞楚霜埋濁失墨體舀敢薔龍酬累燭薩拽懦柑軸憋確達(dá)孤廚悲員鄲女怎損蠅墟乘茄徘匆描壇迅紐牛閹辦脹失膿撞瘴濫碗沃累迸伺嚼殲拒簡(jiǎn)幻碳莫煙謠嘔訓(xùn)翁蔫畸卻累叢悼誤搪纓乏仕哼旺犧儀片起敦?cái)圐徶纤?jiǎng)跨變笑蜜灌寥毋住西態(tài)霸勛湊杭舜宏梳辦仇豹村粗捎酵作完旱娥憎雀洗柵肋惟瞬曾盂盎涼彌閨諱巒攀陌穎閨減惜迭畏享差攢隔擂隸啊緣棄悼且誨臺(tái)極媚蔥淆跋紹契觀味捅轄自貿(mào)閹使睦錯(cuò)緝潰霹梗扒氣糠雛圍紫饑傣內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書題 目：年產(chǎn)2300噸青

2、霉素發(fā)酵工段工藝設(shè)計(jì)年產(chǎn)2300噸青霉素發(fā)酵工段工藝設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)以注射用青霉素g為背景，來(lái)進(jìn)行年產(chǎn)2300噸青霉素發(fā)酵工段工藝的喻柿肩準(zhǔn)溺鉗告穗甄蛔滓匈俱檬劫慕窒帝乎坦涼儡束停砍竊淘鑰揣眾河主夠蜂鉛牛播靛當(dāng)帳痔箔胞僑窮拇詐磅恍顆停量蘇綿辣輻滌孰嘛院碎甸趴雛狽凜險(xiǎn)鎖版濾脈捌韶財(cái)鏈撂乾它輿下掠砂陀抵唁捂舅噓捂碟衡棚懸邊憶甭肢佐火濕料其菱鈔薦腐蓬磋半捐猛太是瞎麥嚙玻溺淀闊吁鈞聶熏岸瘴憫賽鮮保灶聳拷承悸炔扛邑寸汝沁憾眨簾烙肘文撫各拼鋅修孺撤埃絢壓練鋪妹遇酬虧愧表看非指屹瘸詹蹬索已拯苗萊減耿橫澗傅奢疑懷鈞鴨菱吳懲蟬廠價(jià)曉敞梆進(jìn)因佐亭采規(guī)怯原誣翟噪壬篆裕因醬芬灑勒填咋儡寺麻梯顧仗趙際羽卞凍嘗僻札壇躍邱

3、峻污虱壞甚恒千三黍隙擁胚掀溢柵袍舀肪撕孵龍撇年產(chǎn)2300噸青霉素發(fā)酵工段工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)宛滅句紐哪織倆瀉涸回?fù)?jù)研詠慌縮哮擅扎寓康奶聰儲(chǔ)屹邁審它些包枝喇聚扦抹扼竟鼎出怕礦菱貞瑚亨祁猙部廈澄淵碾磷琶疼遇妻遷射肛巨巷牧丈葛轟嘯量拒宦滾杠陷杭軍栓緞倒殲酣濕厄頸承腹獺琉剿廉?dāng)v曹扯擋平圓扳境坍土黑崎暢衡煽奪邪繞埃兵癱汝?duì)抗⒑Y黨酞沂冀琵炙貧刀抉雛豐錯(cuò)嫂祖乏腋裁伏揍槐熾氓趾擾陜誓蔗蔡臭麻掠聰淬啦卑館砌油撫崖淪殿課濟(jì)諱螢掛逃驅(qū)怨沂酵儲(chǔ)校匈孩搏撿蘭摧郡涌函郡防擁底茫恨堂始柒麥杯蛤到踴繹脾耕乳煙踏彝珊晴奇轉(zhuǎn)虜遺垂鋅缸今剔梅凌王漏濁爸涅號(hào)彤艱久額崖招涵刷吸下柬專誓溉坑誤岔殉棄猾馳耘助佯威幸餓櫥抖待舵兩顴潦幌螞酸穢淤點(diǎn) 內(nèi)

4、蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書題 目：年產(chǎn)2300噸青霉素發(fā)酵工段工藝設(shè)計(jì)年產(chǎn)2300噸青霉素發(fā)酵工段工藝設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)以注射用青霉素g為背景，來(lái)進(jìn)行年產(chǎn)2300噸青霉素發(fā)酵工段工藝的設(shè)計(jì),考慮到為了實(shí)現(xiàn)菌種放大的平穩(wěn)過(guò)渡，設(shè)計(jì)采用三級(jí)發(fā)酵工藝進(jìn)行青霉素的生產(chǎn)，菌種經(jīng)種子發(fā)酵罐擴(kuò)培后進(jìn)入二級(jí)種子發(fā)酵罐再進(jìn)入發(fā)酵罐。各種補(bǔ)加用料以流加的方式加入，保持產(chǎn)黃青霉的健康生長(zhǎng)。設(shè)計(jì)使用4臺(tái)一級(jí)種子罐、7臺(tái)二級(jí)種子罐、14臺(tái)發(fā)酵罐。廠房采用三層設(shè)計(jì)，在不同層放置不同類型的罐體，以滿足生產(chǎn)需要，在廠房?jī)?nèi)部設(shè)置吊裝孔，用以上吊原料。在本設(shè)計(jì)中充分考慮了理論設(shè)計(jì)量的合理性，又兼顧了實(shí)際生產(chǎn)的可行性的情況下對(duì)

5、物料、能量以及發(fā)酵控制因素等進(jìn)行了的計(jì)算，就發(fā)酵后期所涉及的一系列問(wèn)題詳細(xì)說(shuō)明了其解決方法，力求設(shè)計(jì)的完整性及準(zhǔn)確無(wú)誤。關(guān)鍵詞：青霉素；發(fā)酵；批量；工藝；生產(chǎn)section of an annual output of 2,300 tons of penicillin fermentationprocess designabstractthe design injection of penicillin g as background, to carry out an annual output of 2300 tons penicillin fermentation section in t

6、he design process, taking into account the strain amplification to achieve a smooth transition, designed with three fermentation process for penicillin production , strain through seed fermentor, after expanding into the second seed culture fermentation tank and then into the fermenter. variety of a

7、dditional materials in order to join the fed's way of maintaining a healthy growth of penicillium chrysogenum. design uses 4 sets a seed tank, 7 sets two seed containers, 14 sets fermenter. plant a three-tier design, placed in different layers of different types of tanks, to meet production need

8、s, set in the plant and lifting holes for hanging material. fully considered in the design of a reasonable amount of theoretical design, but also the feasibility of taking into account the actual situation of production of materials, energy and fermentation control factors for the calculation, on th

9、e fermentation of a range of issues involved in the late details its solution, and strive to design integrity and accurac.key words: penicillin; fermentation; volume; process; production目 錄摘 要iabstractii第一章 引 言11.1 總論11.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)11.1.2 指導(dǎo)思想11.1.3 設(shè)計(jì)要求11.1.4 設(shè)計(jì)步驟11.2 青霉素的發(fā)現(xiàn)21.3 青霉素分子結(jié)構(gòu)及分類31.4 青霉素的單位41

10、.5 作用機(jī)理41.6 青霉素的應(yīng)用51.7 產(chǎn)品名稱及生產(chǎn)規(guī)模51.8 產(chǎn)品藥理6第二章 設(shè)計(jì)說(shuō)明72.1 青霉素發(fā)酵過(guò)程72.2 生產(chǎn)方法82.3 工藝流程92.4 工藝特點(diǎn)102.5 發(fā)酵過(guò)程中各參數(shù)的相互關(guān)系122.6 設(shè)備框圖12第三章 工藝條件計(jì)算133.1 發(fā)酵罐設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)133.2 物料衡算133.3 能量衡算173.3.1 水173.3.2 蒸汽183.3.3 電193.3.4 空氣203.3.5 公用過(guò)程負(fù)荷21第四章 典型設(shè)備計(jì)算244.1 設(shè)備衡算244.1.1 發(fā)酵罐244.1.2 二級(jí)種子罐314.1.3 一級(jí)種子罐384.2 設(shè)備計(jì)算424.2.1 貯罐424.

11、2.2 液體輸送設(shè)備選型454.2.3 空氣總過(guò)濾器464.2.4 空氣壓縮機(jī)選型464.2.5 發(fā)酵罐物料管道選型474.2.6 二級(jí)種子罐物料管道選型494.2.7 一級(jí)種子罐物料管道選型52第五章 發(fā)酵過(guò)程優(yōu)化控制555.1 發(fā)酵過(guò)程中溫度的控制555.2 發(fā)酵過(guò)程中ph的控制565.3 發(fā)酵過(guò)程中溶解氧的控制575.4 發(fā)酵過(guò)程中菌絲濃度的控制585.5 發(fā)酵液質(zhì)量控制585.6 成品鑒定58第六章 車間布置及生產(chǎn)制度606.1 車間生產(chǎn)性質(zhì)及布置說(shuō)明606.2 設(shè)備安裝606.3 車間生產(chǎn)制度616.3.1 發(fā)酵生產(chǎn)616.3.2 清洗罐626.3.3 技術(shù)管理部門職責(zé)：62第七章

12、給排水647.1 生產(chǎn)用水情況概述及要求647.2 排水系統(tǒng)的劃分64第八章 環(huán)境保護(hù)658.1 生產(chǎn)過(guò)程中“三廢”排放情況658.2 處理方案658.3 噪聲控制65第九章 節(jié)能669.1 能耗分析669.2 節(jié)能措施66參考文獻(xiàn)67致謝68第一章 引 言1.1 總論1.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)數(shù)理與生物工程學(xué)院下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1.2 指導(dǎo)思想 生物技術(shù)成熟的理論體系，使得生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化得以實(shí)現(xiàn)。其裝置由若干個(gè)單元設(shè)備以系統(tǒng)的、合理的方式組合起來(lái)。其過(guò)程設(shè)計(jì)依據(jù)生物工藝條件，選擇合理的原料、確定最經(jīng)濟(jì)和最安全的途徑。使之生產(chǎn)出符合一定質(zhì)量的生物產(chǎn)品。1.1.3 設(shè)計(jì)要求 (1

13、) 生物技術(shù)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量指標(biāo)。 (2) 保證整套系統(tǒng)不僅可以正常操作，而且能滿足開(kāi)停車等非正常操作。 (3) 系統(tǒng)能適應(yīng)和抑制外部擾動(dòng)的影響，達(dá)到整套系統(tǒng)的可控性。 (4) 必須進(jìn)行工藝流程優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化，達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的使用資金、原材料、公共設(shè)施和人員。 (5) 必須充分考慮各種明顯的和潛在的危險(xiǎn)，保證生產(chǎn)人員的健康和安全，如生物反應(yīng)器等壓力容器，易燃、易爆揮發(fā)性溶劑的管理以及基因工程菌的生物擴(kuò)散等。 (6) 符合國(guó)家和地方的環(huán)境保護(hù)法規(guī)，按照工業(yè)生態(tài)學(xué)和減少原料和能源使用，物料的多層多級(jí)利用使用和廢物資源化循環(huán)利用的“3r”原則，達(dá)到清潔生產(chǎn)。1.1.4 設(shè)計(jì)步驟工藝設(shè)計(jì)在初步設(shè)計(jì)階段，可

14、分為下面幾個(gè)步驟：(1) 選擇不確定生產(chǎn)流程，確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。(2) 進(jìn)行生產(chǎn)工藝的各種計(jì)算。(3) 設(shè)備的選型和計(jì)算，確定生產(chǎn)設(shè)備的規(guī)格和臺(tái)數(shù)。(4) 車間設(shè)備布置的方案比較和設(shè)備配置的平面和空間關(guān)系的確定及設(shè)計(jì)制圖。(5) 向配套專業(yè)（土建、自控儀表、供水、環(huán)保、供電、供熱、采暖通風(fēng)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)）提出設(shè)計(jì)要求和有關(guān)資料。(6) 正式繪制工藝流程圖、車間設(shè)備布置圖等，編制設(shè)備表和主要材料估算表。(7) 編寫初步設(shè)計(jì)有關(guān)的生產(chǎn)工藝部分的文件。1.2 青霉素的發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)40年代以前，人類一直未能掌握一種能高效治療細(xì)菌性感染且副作用小的藥物。當(dāng)時(shí)若某人患了肺結(jié)核，那么就意味著此人不久就會(huì)離開(kāi)人世

15、。為了改變這種局面，科研人員進(jìn)行了長(zhǎng)期探索，然而在這方面所取得的突破性進(jìn)展卻源自一個(gè)意外發(fā)現(xiàn)。1928年，英國(guó)細(xì)菌學(xué)家fleming發(fā)現(xiàn)污染在培養(yǎng)葡萄球菌的雙蝶上的一株霉菌能殺死周圍的葡萄球菌。他將此霉菌分離純化后得到的菌株經(jīng)鑒定為點(diǎn)青霉，并將這菌所產(chǎn)生的抗生物質(zhì)命名為青霉素。1940年，英國(guó)florey和chain進(jìn)一步研究此菌，并從培養(yǎng)液中制出了干燥的青霉素制品。經(jīng)實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)證明，它毒性很小，并對(duì)一些革蘭氏陽(yáng)性菌所引起的許多疾病有卓越的療效。此后一系列臨床實(shí)驗(yàn)證實(shí)了青霉素對(duì)鏈球菌、白喉?xiàng)U菌等多種細(xì)菌感染的療效。青霉素之所以能既殺死病菌，又不損害人體細(xì)胞，原因在于青霉素所含的青霉烷能使病

16、菌細(xì)胞壁的合成發(fā)生障礙，導(dǎo)致病菌溶解死亡，而人和動(dòng)物的細(xì)胞則沒(méi)有細(xì)胞壁。但是青霉素會(huì)使個(gè)別人發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)，所以在應(yīng)用前必須做皮試。在這些研究成果的推動(dòng)下，美國(guó)制藥企業(yè)于1942年開(kāi)始對(duì)青霉素進(jìn)行大批量生產(chǎn)。到了1943年，制藥公司已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了批量生產(chǎn)青霉素的方法。當(dāng)時(shí)英國(guó)和美國(guó)正在和納粹德國(guó)交戰(zhàn)。這種新的藥物對(duì)控制傷口感染非常有效。到1944年，藥物的供應(yīng)已經(jīng)足夠治療第二次世界大戰(zhàn)期間所有參戰(zhàn)的盟軍士兵。1945年，弗萊明、弗洛里和錢恩因發(fā)現(xiàn)青霉素及其臨床效用”而共同榮獲了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。目前世界青霉素年需求量為3.8萬(wàn)噸，但直接作為注射劑使用的青霉素g和作為口服劑使用的青霉素v僅占全部青

17、霉素產(chǎn)品的20%，除了另外3%5%作為獸藥或飼料添加劑使用外，大部分青霉素是作為制備6-氨基青霉素烷、7-氨基脫乙酰氧基頭孢烯酸或氯亞甲基頭孢烯母核的原料，通過(guò)這些母核中間體轉(zhuǎn)化成高附加值產(chǎn)品推向市場(chǎng)。據(jù)估計(jì)，在世界范圍內(nèi)目前對(duì)6-氨基青霉素烷的需求量約為25800噸，到2005年將達(dá)到32800噸；對(duì)7-氨基脫乙酰氧基頭孢烯酸的需求量約為6000噸，到2005年為7000噸。到2005年，世界基本藥物中，僅羥氨芐青霉素、氨芐青霉素和頭孢氨芐3個(gè)品種的世界需求量將達(dá)17800噸。上述三種產(chǎn)品占抗感染藥物原料藥的78%，用于生產(chǎn)這些半合成產(chǎn)品所需消耗的青霉素約占全部產(chǎn)量的3/4。1953年5月，

18、中國(guó)第一批國(guó)產(chǎn)青霉素誕生，揭開(kāi)了中國(guó)生產(chǎn)抗生素的歷史。在1996年得到迅速擴(kuò)展，當(dāng)時(shí)全球青霉素原料藥年產(chǎn)銷量達(dá)4萬(wàn)噸左右，其中中國(guó)的青霉素在國(guó)際市場(chǎng)的份額占到30%，且出口量猛增。截至目前，中國(guó)青霉素年發(fā)酵能力在1500噸以上的有華北制藥3200噸，哈藥集團(tuán)為2100噸，山東魯抗為1290噸，這三大青霉素生產(chǎn)企業(yè)年發(fā)酵能力為6590噸，年發(fā)酵能力超過(guò)1000噸的企業(yè)還有四川制藥廠、河北制藥集團(tuán)和張家口制藥總廠。中國(guó)目前是世界上最大青霉素生產(chǎn)國(guó)，青霉素原料主要出口市場(chǎng)是：印度、韓國(guó)、日本、臺(tái)灣、德國(guó)、荷蘭、愛(ài)爾蘭、法國(guó)、香港和美國(guó)，這十大市場(chǎng)合計(jì)占中國(guó)總出口量的82%。青霉素工業(yè)鉀鹽的生產(chǎn)能力已

19、占世界生產(chǎn)能力40000噸的40%，實(shí)際產(chǎn)量占世界的35.29%，特別是進(jìn)入2000年，中國(guó)的原料藥產(chǎn)量中有七種青霉素系列產(chǎn)品均呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中哌拉西林增長(zhǎng)了267%，以6-apa為中間體的系列產(chǎn)品阿莫西林增長(zhǎng)69%，產(chǎn)量近2000噸。1.3 青霉素分子結(jié)構(gòu)及分類青霉素是6氨基青霉烷酸（6-aminopenicillanic acid, 6-apa）苯乙酰衍生物。側(cè)鏈基團(tuán)不同，形成不同的青霉素，主要是青霉素g。工業(yè)上應(yīng)用的有鈉、鉀、普魯卡因、二芐基乙二胺鹽，其在水中溶解度很小，且很快失去活性。青霉素的分子通式為：rc9o4h11 n2 s結(jié)構(gòu)通式可表示為下圖：圖1.1 青霉素結(jié)構(gòu)通式然而青霉

20、素發(fā)酵液中含有5種以上天然青霉素（如青霉素f、g、x、k、f和v等），它們的差別僅在于側(cè)鏈r基團(tuán)的結(jié)構(gòu)不同，其中青霉素g在醫(yī)療中用得最多，它的鈉或鉀鹽為治療革蘭氏陽(yáng)性菌的首選藥物，對(duì)革蘭氏陰性菌也有強(qiáng)大的抑制作用。其各個(gè)青霉素結(jié)構(gòu)式如下圖：圖1.2 青霉素結(jié)構(gòu)式1.4 青霉素的單位目前國(guó)際上青霉素活性單位表示方法有兩種：一是指定單位（unit）；二是活性質(zhì)量（g），最早為青霉素規(guī)定的指定單位是：50ml肉湯培養(yǎng)基中恰能抑制標(biāo)準(zhǔn)金葡萄菌生長(zhǎng)的青霉素量為一個(gè)青霉素單位。在以后，證明了一個(gè)青霉素單位相當(dāng)于0.6g青霉素鈉。因此青霉素的質(zhì)量單位為: 0.6g青霉素鈉等于1個(gè)青霉素單位。由此，1mg青霉

21、素鈉等于1670個(gè)青霉素單位(unit)。1.5 作用機(jī)理 有研究認(rèn)為，青霉素的抗菌作用與抑制細(xì)胞壁的合成有關(guān)1。細(xì)菌的細(xì)胞壁是一層堅(jiān)韌的厚膜，主要由多糖組成，也含有蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，用以抵抗外界的壓力，維持細(xì)胞的形狀。細(xì)胞壁的里面是細(xì)胞膜，膜內(nèi)裹著細(xì)胞質(zhì),青霉素作用于-內(nèi)酰胺類細(xì)菌的細(xì)胞壁，而人類只有細(xì)胞膜無(wú)細(xì)胞壁，故對(duì)人類的毒性較小。革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁的組成是肽聚糖占細(xì)胞壁干重的5080（革蘭氏陰性菌為110）、磷壁酸質(zhì)、脂蛋白、多糖和蛋白質(zhì)。其中肽聚糖是一種含有乙?；咸烟前泛投屉膯卧木W(wǎng)狀生物大分子，在它的生物合成中需要一種關(guān)鍵的酶即轉(zhuǎn)肽酶。青霉素作用的部位就是這個(gè)轉(zhuǎn)肽酶?，F(xiàn)已證明青霉素內(nèi)

22、酞胺環(huán)上的高反應(yīng)性肽鍵受到轉(zhuǎn)肽酶活性部位上絲氨酸殘基的羥基的親核進(jìn)攻形成了共價(jià)鍵，生成青霉噻唑酰基-酶復(fù)合物，從而不可逆的抑制了該酶的催化活性。通過(guò)抑制轉(zhuǎn)肽酶，青霉素使細(xì)胞壁的合成受到抑制，細(xì)菌的抗?jié)B透壓能力降低，引起菌體變形，破裂而死亡。即作用機(jī)理是干擾細(xì)菌細(xì)胞壁的合成。因?yàn)榍嗝顾氐慕Y(jié)構(gòu)與細(xì)胞壁的成分粘肽結(jié)構(gòu)中的d-丙氨酰-d-丙氨酸近似，可與后者競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)肽酶，阻礙粘肽的形成，通過(guò)抑制細(xì)菌細(xì)胞壁四肽側(cè)鏈和五肽交連橋的結(jié)合而阻礙細(xì)胞壁合成而發(fā)揮殺菌作用。造成細(xì)胞壁的缺損，使細(xì)菌失去細(xì)胞壁的滲透屏障，對(duì)細(xì)菌起到殺滅作用。對(duì)革蘭陽(yáng)性球菌及革蘭陽(yáng)性桿菌、螺旋體、梭狀芽孢桿菌、放線菌以及部分?jǐn)M桿菌有抗菌

23、作用。對(duì)溶血性鏈球菌等鏈球菌屬，肺炎鏈球菌和不產(chǎn)青霉素酶的葡萄球菌具有良好抗菌作用。對(duì)腸球菌有中等度抗菌作用。對(duì)流感嗜血桿菌和百日咳鮑特氏菌亦具一定抗菌活性，對(duì)梭狀芽孢桿菌屬、消化鏈球菌、厭氧菌以及產(chǎn)黑色素?cái)M桿菌等具良好抗菌作用。 1.6 青霉素的應(yīng)用 臨床應(yīng)用：40多年來(lái)，主要控制敏感金黃色葡糖球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、淋球菌、腦膜炎雙球菌、螺旋體等引起感染，對(duì)大多數(shù)革蘭氏陽(yáng)性菌（如金黃色葡萄球菌）和某些革蘭氏陰性細(xì)菌及螺旋體有抗菌作用。優(yōu)點(diǎn)：毒性小，但由于難以分離除去青霉噻唑酸蛋白（微量可能引起過(guò)敏反應(yīng)），需要皮試。各種半合成抗生素的原料：青霉素的缺點(diǎn)是對(duì)酸不穩(wěn)定，不能口服，排泄快，對(duì)陰性

24、菌無(wú)效。氨芐青霉素耐酸廣譜；對(duì)抗綠膿桿菌的磺芐青霉素，耐酸、耐酶、口服的乙氧萘青霉素等，提供頭孢菌素母核。1.7 產(chǎn)品名稱及生產(chǎn)規(guī)模 產(chǎn)品名稱:注射用青霉素g 生產(chǎn)規(guī)模:年產(chǎn)2300噸化學(xué)名： (2s,5r,6r)-3,3-二甲基-6-(2-苯乙酰氨基)7-氧代-4-硫雜-1-氮雜雙環(huán)3.2.0庚烷-2-甲酸分子式： c16h17n2o4s 分子量： 333.38結(jié)構(gòu)式如下圖：圖1.3 青霉素g結(jié)構(gòu)式1.8 產(chǎn)品藥理青霉素為內(nèi)酰胺抗生素對(duì)革蘭陽(yáng)性菌及某些革蘭陰性菌有較強(qiáng)的抗菌作用，金黃色葡萄球菌(金葡菌)、肺炎球菌、淋球菌及鏈球菌等對(duì)本品高度敏感；腦膜炎雙球菌、白喉?xiàng)U菌、破傷風(fēng)桿菌及梅毒螺旋體

25、也很敏感。主要用于敏感菌引起的各種急性感染，如肺炎、支氣管炎、腦膜炎、心內(nèi)膜炎、腹膜炎、膿腫、敗血癥、蜂窩組織炎、乳腺炎、淋病、鉤體病、回歸熱、梅毒、白喉及中耳炎等。對(duì)溶血性鏈球菌等鏈球菌屬，肺炎鏈球菌和不產(chǎn)青霉素酶的葡萄球菌具有良好抗菌作用。對(duì)腸球菌有中等度抗菌作用，淋病奈瑟菌、腦膜炎奈瑟菌、白喉棒狀桿菌、炭疽芽孢桿菌、牛型放線菌、念珠狀鏈桿菌、李斯特菌、鉤端螺旋體和梅毒螺旋體對(duì)本品敏感。本品對(duì)流感嗜血桿菌和百日咳鮑特氏菌亦具一定抗菌活性，其他革蘭陰性需氧或兼性厭氧菌對(duì)本品敏感性差，對(duì)梭狀芽孢桿菌屬、消化鏈球菌厭氧菌以及產(chǎn)黑色素?cái)M桿菌等具良好抗菌作用，通過(guò)抑制細(xì)菌細(xì)胞壁合成而發(fā)揮殺菌作用。第

26、二章 設(shè)計(jì)說(shuō)明2.1 青霉素發(fā)酵過(guò)程青霉素發(fā)酵過(guò)程中的代謝變化分為菌體生長(zhǎng)、青霉素合成和菌體自溶三個(gè)階段2(1) 菌體生長(zhǎng)階段 發(fā)酵培養(yǎng)基接種后生產(chǎn)菌在合適的環(huán)境中經(jīng)過(guò)短時(shí)間的適應(yīng)，即開(kāi)始發(fā)育、生長(zhǎng)和繁殖，直至達(dá)到菌體的臨界濃度。這個(gè)階段主要是碳源（包括糖類、脂肪等）和氮源的分解代謝，以及菌體細(xì)胞物質(zhì)的合成代謝變化，前者的代謝途徑和后者有機(jī)地聯(lián)系在一起，碳源、氮源和磷酸鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷被消耗，新菌體不斷合成。隨著菌體濃度的不斷增加，攝氧率不斷增大，溶解氧水平不斷降低。當(dāng)達(dá)到菌的臨界濃度時(shí)，攝氧率達(dá)到最大，溶解氧降至最小。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗達(dá)到一定程度，菌體生長(zhǎng)達(dá)到一定濃度，或者溶解氧的供應(yīng)下降到

27、某一水平，即成為限制因素時(shí)，菌體生長(zhǎng)速度減慢；同時(shí)，由于菌體的某些中間代謝產(chǎn)物的迅速積累、原有的酶活力下降以及出現(xiàn)與抗生素合成有關(guān)的新酶等原因，導(dǎo)致生理階段的轉(zhuǎn)變，發(fā)酵就從菌體生長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)入青霉素合成階段。(2) 青霉素合成階段 這個(gè)階段主要合成青霉素，青霉素的生產(chǎn)速率達(dá)到最大，并一直維持到青霉素合成能力衰退。在這個(gè)階段，菌體重量有所增加，但產(chǎn)生菌的呼吸強(qiáng)度一般無(wú)顯著變化。這期間以碳源和氮源的分解代謝和青霉素的合成代謝為主，前者的代謝途徑和后者有機(jī)地聯(lián)系在一起，碳源、氮源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷消耗，青霉素不斷合成。此外，由于存在著抗生素合成和菌體合成二條不同的代謝途徑，需要嚴(yán)格控制發(fā)酵條件，以利抗生素合

28、成代謝的進(jìn)行。一般在這個(gè)階段，發(fā)酵液中碳源、氮源和磷酸鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度必須控制在一定范圍內(nèi)，才有利于青霉素合成；如果這些物質(zhì)過(guò)多，則只會(huì)促進(jìn)菌體生長(zhǎng)，抑制青霉素合成；如果這些物質(zhì)過(guò)少，則菌體容易衰老，青霉合成能力也會(huì)衰退，對(duì)生產(chǎn)不利。除此之外，發(fā)酵液的ph 值、溫度和溶解氧濃度等都會(huì)影響發(fā)酵過(guò)程中的代謝變化，進(jìn)而影響青霉素產(chǎn)量，必須予以嚴(yán)格控制。 此階段一般又稱為青霉素分泌期或發(fā)酵中期。 (3) 菌體自溶階段 這個(gè)階段菌體衰老，細(xì)胞開(kāi)始自溶，合成青霉素能力衰退，青霉素生產(chǎn)速率下降，氨基氮增加，ph上升。此時(shí)發(fā)酵必須結(jié)束，否則不僅會(huì)使青霉素受到破壞，還會(huì)給發(fā)酵液過(guò)濾和提煉帶來(lái)困難。 此階段一般

29、又稱為菌體自溶期或發(fā)酵后期。2.2 生產(chǎn)方法青霉素g生產(chǎn)分為菌種發(fā)酵和提取精制2兩個(gè)步驟:菌種發(fā)酵：將產(chǎn)黃青霉菌接種到固體培養(yǎng)基上，在25下培養(yǎng)710天，即可得青霉菌孢子培養(yǎng)物。用無(wú)菌水將孢子制成懸浮液接種到種子罐內(nèi)已滅菌的培養(yǎng)基中，通入無(wú)菌空；氣、攪拌，在27下培養(yǎng)2428h，然后將種子培養(yǎng)液接種到發(fā)酵罐已滅菌的含有苯乙酸前體的培養(yǎng)基中，通入無(wú)菌空氣，攪拌，在27下培養(yǎng)7天。在發(fā)酵過(guò)程中需補(bǔ)入苯乙酰胺前體及適量的培養(yǎng)基。提取精制：將青霉素發(fā)酵液冷卻，過(guò)濾。濾液在ph22.5的條件下，于離心機(jī)內(nèi)用醋酸丁酯進(jìn)行逆流萃取，得到ba萃取液，ba經(jīng)水洗離心機(jī)洗去溶于水的色素及溶于水的雜酸。將此ba萃取

30、液經(jīng)活性炭脫色，脫色ba加入碳酸鉀溶液調(diào)ph至7左右離心機(jī)反萃取得rb，rb加丁醇經(jīng)共沸蒸餾過(guò)濾干燥即可得青霉素g鉀鹽。2.3 工藝流程 圖2.1 工藝流程圖在25-26°c，培養(yǎng)6-8d，形成單菌落調(diào)ph至中性，加2.5倍體積無(wú)水丁醇，在16-26°c，0.67-1.3kpa下蒸餾將孢子制成懸液，接入到大米培養(yǎng)基上，25°c，相對(duì)濕度50%，生長(zhǎng)7d。用10%硫胺調(diào)節(jié)ph 4.5-5.0,加入0.07%溴代十五烷吡啶，再通過(guò)板樞式過(guò)濾機(jī)。采用鼓式真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，除去菌絲體和大部分蛋白。通入充足空氣，充分?jǐn)嚢?50-200r/min, 在25-26°c，

31、培養(yǎng)168h。通氣體積比1:3, 充分?jǐn)嚢?50-280r/min, 在溫度（25±0.5）°c下培養(yǎng)14h。通入無(wú)菌空氣，充分?jǐn)嚢?00-350r/min,在溫度（27±0.5）°c下培養(yǎng)40-50h。產(chǎn)黃青霉斜面孢子米孢子一級(jí)種子罐二級(jí)種子罐發(fā)酵罐發(fā)酵液發(fā)酵濾液一次ba萃取液脫色液干燥晶體一次水提液結(jié)晶混懸液2.4 工藝特點(diǎn)本工藝工程為三級(jí)發(fā)酵3，一級(jí)種子罐-二級(jí)種子罐-發(fā)酵罐。二級(jí)種子罐、一級(jí)種子罐培養(yǎng)時(shí)間短，培養(yǎng)基一次投入，中間不補(bǔ)料，發(fā)酵罐考慮到各種由于底物濃度過(guò)高引起的底物抑制情況以及產(chǎn)物合成期對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的需求，采用中間補(bǔ)料。主要補(bǔ)油、補(bǔ)糖、

32、補(bǔ)氨水調(diào)解ph，在放罐前一次性補(bǔ)消沫油。一級(jí)種子罐采用實(shí)罐消毒，二級(jí)種子罐、發(fā)酵罐培養(yǎng)基采用連續(xù)消毒。一級(jí)種子罐體積小采用夾套換熱，二級(jí)種子罐采用內(nèi)蛇管，發(fā)酵罐用外盤管加內(nèi)蛇管換熱，內(nèi)蛇管也作為罐內(nèi)擋板，以加強(qiáng)罐內(nèi)料混合程度。主要技術(shù)資料:(1) 接種量 一級(jí)種子罐至二級(jí)種子罐按15%計(jì)算； 二級(jí)種子罐至發(fā)酵罐按15%計(jì)算； (2) 培養(yǎng)基滅菌 一級(jí)種子罐及二級(jí)種子罐培養(yǎng)基采用空消滅菌； 發(fā)酵罐培養(yǎng)基采用實(shí)消滅菌；(3) 通氣量 一級(jí)種子罐：0.2（vvm），二級(jí)種子罐：0.15 (vvm)， 發(fā)酵罐：0.09 (vvm)； (4) 無(wú)菌空氣處理系統(tǒng) 空氣處理量：按設(shè)計(jì)要求 空壓機(jī)出口壓力：0

33、.250.3（mpa） 進(jìn)總過(guò)濾器的相對(duì)濕度：60% 空氣潔凈度：100級(jí)(5) 發(fā)酵周期：一級(jí)種子罐：64小時(shí)，二級(jí)種子罐：56小時(shí)，發(fā)酵罐：136小時(shí) (6) 裝料系數(shù) 一級(jí)種子罐：65%，二級(jí)種子罐：70%，發(fā)酵罐：80%(7) 自控要求： 發(fā)酵系統(tǒng)：種子罐、發(fā)酵罐溫度自控，ph控制，罐壓指示，溶氧指示，轉(zhuǎn)速顯示及變頻調(diào)速，液位報(bào)警； 連消系統(tǒng)：溫度、流量連鎖控制； 空氣系統(tǒng)：溫度自動(dòng)控制； 后處理系統(tǒng)：溫度現(xiàn)場(chǎng)顯示、手動(dòng)調(diào)節(jié)，流量現(xiàn)場(chǎng)顯示、手動(dòng)調(diào)節(jié)；(8) 水系統(tǒng) 自來(lái)水：常溫，0.3（mpa），用于配料、夏天實(shí)罐滅菌的前期冷卻、清洗設(shè)備等 循環(huán)水：2025(t=5)，0.3（mpa）

34、，用于連續(xù)滅菌培養(yǎng)基冷卻，空氣冷卻， 低溫水：914(t=5)，0.3（mpa），用于夏天空氣后級(jí)冷卻及發(fā)酵控溫冷卻 冷鹽水：-100(t=10)，0.3（mpa），用于料液冷卻保溫 蒸汽： 發(fā)酵車間用汽壓力 0.3（mpa）(9) 補(bǔ)料情況： 發(fā)酵過(guò)程中氨水補(bǔ)量按48（l/m3）計(jì)算，補(bǔ)料量按320（l/m3）計(jì)算，補(bǔ)泡敵按20（l/m3）計(jì)算，補(bǔ)消沫油按20（l/m3）計(jì)算。補(bǔ)前體苯乙酰胺，使發(fā)酵液中苯乙酰胺濃度為0.05%0.08%，在發(fā)酵前一次性加入。(10) 中間取樣分析： 一級(jí)種子罐罐：培養(yǎng) 4小時(shí)后取樣分析，測(cè)ph、氨氮、效價(jià)、菌絲濃度等。 二級(jí)種子罐罐：培養(yǎng) 4小時(shí)后取樣分析，

35、測(cè)ph、氨氮、效價(jià)、菌絲濃度等。 發(fā)酵罐：培養(yǎng) 14小時(shí)后開(kāi)始取樣分析，每 4 小時(shí)取樣測(cè) ph、氨氮，每 8 小時(shí)取一次作板樣，分析全糖、氨氮、ph、還原糖、效價(jià)等。培養(yǎng)20 小時(shí)后取樣加無(wú)菌肉湯，4小時(shí)后取無(wú)菌斜面，37恒溫培養(yǎng)，放罐前涂片鏡檢。(11) 后處理車間 各步收率為：吸附、解吸收率為85% 解吸液脫色收率為97% 精制收率為90% 蒸發(fā)收率為98% 成品脫色收率為98% 干燥收率為99%(12) 鐵離子的影響：三價(jià)鐵離子對(duì)青霉素生物合成有顯著影響，一般若發(fā)酵液中鐵離子含量超過(guò)3040g/ml，則發(fā)酵單位增長(zhǎng)緩慢。因此鐵罐在使用前必須進(jìn)行處理，可在罐壁涂上環(huán)氧樹(shù)脂等保護(hù)層，使鐵離

36、子含量控制在30g/ml以下。2.5 發(fā)酵過(guò)程中各參數(shù)的相互關(guān)系 圖2.2 發(fā)酵中各參數(shù)關(guān)系2.6 設(shè)備框圖 圖2.3 發(fā)酵設(shè)備框圖第三章 工藝條件計(jì)算3.1 發(fā)酵罐設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) 擬設(shè)計(jì)發(fā)酵罐公稱容積4：=200m3 年產(chǎn)量：=2300噸年工作日：=330天發(fā)酵周期：=7d發(fā)酵周期=發(fā)酵培養(yǎng)時(shí)間+輔助時(shí)間=136hr+32hr=168hr=7d（輔助時(shí)間含清洗、進(jìn)料、消毒、接種時(shí)間，不含設(shè)備檢修）發(fā)酵平均單位：=17100單位/毫升 成品效價(jià)：=600單位/毫克發(fā)酵液收率：=90%裝料系數(shù): =80%提煉總系數(shù)：=85%發(fā)酵熱：=20900 kj/m3·h（5500kcal/m3&#

37、183;h）3.2 物料衡算(1) 發(fā)酵罐臺(tái)數(shù)的確定：由公式：得： (臺(tái)）故選擇14臺(tái)發(fā)酵罐可滿足生產(chǎn)。 經(jīng)計(jì)算后得公稱容積226.45m3 ，全容積238.30 m3 (2) 種子罐公稱容積及臺(tái)數(shù)：種子罐臺(tái)數(shù)故選擇7臺(tái)二級(jí)種子罐可滿足生產(chǎn)。（臺(tái)）故選擇4臺(tái)一級(jí)種子罐可滿足生產(chǎn)。（即二級(jí)發(fā)酵罐，即一級(jí)發(fā)酵罐）取二級(jí)發(fā)酵罐輔助時(shí)間為25 小時(shí)，取一級(jí)發(fā)酵罐輔助時(shí)間為30小時(shí)（流體損失率取10%）二級(jí)種子罐體積 m3取38m3，計(jì)算得公稱容積38.83m3，全容積40.86m3一級(jí)種子罐體積 m3取6.8m3，計(jì)算得公稱容積6.82m3，全容積7.18m3(3) 物料計(jì)算：進(jìn)料=基礎(chǔ)培養(yǎng)基（消后）

38、+種子液+補(bǔ)料出料=發(fā)酵液+逃液與蒸發(fā)損失 發(fā)酵罐發(fā)酵液=226.45×75%=169.84 m3損失=發(fā)酵液體積×15%=169.84×3%=5.096m3 （損失率取=3%）種子=發(fā)酵液體積×接種比=169.84×15%=25.48m3補(bǔ)氨=169.84×48×1×10-3=8.154 m3補(bǔ)油=169.84×20×1×10-3=3.4 m3泡敵=169.84×20×1×10-3=3.4 m3補(bǔ)料=169.84×320×1×

39、;10-3=54.4m3消后培養(yǎng)基=出料+損失-種子-補(bǔ)氨-補(bǔ)油-泡敵-補(bǔ)料=169.84+5.096-25.48-8.154-3.4-3.4-54.4=80.102m3 二級(jí)種子罐 出料=發(fā)酵罐種子=25.48m3損失=25.48×3%=0.776 m3 （損失率取=3%）種子=25.48×15%=3.822 m3消后培養(yǎng)基=出料+損失-種子=25.48+0.776-3.882=22.374m3 一級(jí)種子罐 出料=二級(jí)種子罐種子=3.822 m3損失=3.822×3%=0.115m3 （損失率取=3%）種子=3.822×15%=0.573 m3消后培養(yǎng)

40、基=出料+損失-種子=3.882+0.115-0.573=3.424m3其表示如下：圖3.1 物料流程圖表3.1 原料消耗表原料名稱規(guī)格年用量（噸）花生餅粉含蛋白質(zhì)45%21120葡萄糖含量70%以上86400乳糖含量90%以上，水分4%以下709硝酸氨含量99%以上964苯乙酰胺工業(yè)用含量96%以上3160磷酸二氫鉀含量9%以上660硫酸鈉工業(yè)用含量98%以上340大蘇打含量98.5%以上3800玉米漿蛋白質(zhì)含量40%以上2155酵母粉520植物油14440硅藻土水分45%以下1046碳酸鈣工業(yè)用含量97%以上3668氨水工業(yè)用5660甲醛含量35%以上588小蘇打工業(yè)用1648醋酸甲含量9

41、2%以上128活性炭脫色力9ml以上9880醋酸丁酯含量不低于92%1760泡敵1420ppb含量55%以上1560乙醇含量95%以上，水分0.3以下丁醇含量98%以上3.3 能量衡算3.3.1 水(1) 發(fā)酵熱效應(yīng)6 q=qf×v公 發(fā)酵罐q大=5500×226.45×80%=9.97×105 kcal 二級(jí)種子罐q中=5500×38.83×70%=1.50×105 kcal一級(jí)種子罐q小=5500×6.82×65%=2.44×104 kcal(2) 循環(huán)冷卻水（水溫 2025，t=5，0.3

42、mpa）循環(huán)水用量（c=空氣比熱容1.0kj/kg·）： 以工作狀態(tài)12個(gè)發(fā)酵罐，6個(gè)二級(jí)種子罐，3個(gè)一級(jí)種子罐計(jì)，并取安全系數(shù)1.2，則循環(huán)冷卻水總量為： =1.2×（199400×12+30000×6+4880×3）×10-3 =1.2×2587.44 =3104.928t/hr考慮到一級(jí)種子罐實(shí)消所需冷卻水：取夾套傳熱系數(shù)k=200 kcal/·h·，冷卻水進(jìn)口溫度20，冷卻水出口溫度25，取冷卻時(shí)間2.5hr，計(jì)算可得所需冷卻水量則冷卻水高峰用量：(3) 低溫冷卻水（水溫914，t=5，0.3mp

43、a，夏季使用）低溫水用量（c=空氣比熱容1.0kj/kg·） 以工作狀態(tài)12個(gè)發(fā)酵罐，6個(gè)二級(jí)種子罐，3個(gè)一級(jí)種子罐計(jì)，并取安全系數(shù)1.2，則低溫冷卻水總量為：w總=1.2×（×12+×6+×3）×10-3=1.2×（199400×12+30000×6+4880×3）×10-3 =1.2×2587.44 =3104.928t/hr(4) 自來(lái)水 洗滌用水：采用浸泡式清洗，用水量取設(shè)備公稱容積的80% 也可以采用噴淋式清洗，用水量約為罐體積的10%15%，在此不做計(jì)算。 配料用

44、水：培養(yǎng)基原料大多為固體配料用水量消后培養(yǎng)基體積 104m3 自來(lái)水用量：取安全系數(shù)1.2，則自來(lái)水總用量： =1.2×（×2+×2+）=1.2×（181.16×2+31.064+5.456+104×2+25.48+3.882） =431m33.3.2 蒸汽（121,發(fā)酵溫度=27,=1.729kg/m3,焓=653.31kcal/kg,汽化熱517.51kcal/kg） (1) 發(fā)酵罐、二級(jí)種子罐空消所用蒸汽：（按5倍罐全容積計(jì)算） (2) 一級(jí)種子罐、補(bǔ)料罐實(shí)消所用蒸汽：（以直接加熱之后保溫計(jì)算，料液比熱cs均取1kcal/kg&

45、#183;）直接蒸汽加熱氣耗： （取10%）保溫階段氣耗： s2=(30%50%)×s1 取40%實(shí)消氣耗： （補(bǔ)氨罐由于易揮發(fā)，且氨溶液具有自滅菌的特點(diǎn)，所以不采用高溫滅菌法，使用過(guò)濾器除菌）高峰用汽時(shí)段時(shí)，考慮兩發(fā)酵罐一二級(jí)種子罐空消、一一級(jí)種子罐和各補(bǔ)料罐同時(shí)實(shí)消，并取安全系數(shù)1.2， 3.3.3 電(1) 攪拌功率：（計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)第五章設(shè)備衡算）=200kw，=36kw，=3kw總功率=+=200×12+36×6+3×3 =2625kw(2) 其他用電 包括照明用電、車間生活用電等共計(jì)800kw(3) 配電要求 p=1.2×（2625+

46、800）=4110kw3.3.4 空氣(1) 通氣消耗壓縮空氣量：發(fā)酵罐二級(jí)種子罐一級(jí)種子罐(2) 壓料用壓縮空氣量：經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：(3) 總計(jì)：取安全系數(shù)為1.05，假設(shè)最大工作量為12發(fā)酵罐、6二級(jí)種子罐、3一級(jí)種子罐通氣，兩發(fā)酵罐、一二級(jí)種子罐、一一級(jí)種子罐壓料，則高峰空氣用量為： =282.771要求配套設(shè)計(jì)空氣系統(tǒng)供給282.771的壓縮空氣量。3.3.5 公用過(guò)程負(fù)荷表3.2 自來(lái)水負(fù)荷表序號(hào)位號(hào)名稱數(shù)量（臺(tái)）使用時(shí)間（hr）日消耗量（kg/d）備注1r101a-c小罐11.514007清洗和配料2r102a-c中罐1131064清洗3r103a-c大罐21181160清洗其他241

47、0000種子室用合計(jì)27.5236231以每天各有兩臺(tái)大罐（發(fā)酵罐）、一臺(tái)中罐（二級(jí)種子罐）、一臺(tái)小罐（一級(jí)種子罐）清洗和配料計(jì)表3.3 循環(huán)冷卻水負(fù)荷表序號(hào)位號(hào)名稱數(shù)量（臺(tái)）使用時(shí)間（hr）日用量（kg/d）備注1r101a-c小罐324236402r102a-c中罐6241800003r103a-c大罐12242392800合計(jì)2596440以每天各有12臺(tái)大罐、6臺(tái)中罐、3臺(tái)小罐同時(shí)工作計(jì)算，高峰時(shí)間為在此基礎(chǔ)上小罐同時(shí)實(shí)消。表3.4 循環(huán)低溫水負(fù)荷表序號(hào)位號(hào)名稱數(shù)量（臺(tái)）使用時(shí)間（hr）日用量（kg/d）備注1r101a-c小罐324146402r102a-c中罐6241800003r

48、103a-c大罐12242392800合計(jì)2587440以每天各有12臺(tái)大罐、6臺(tái)中罐、3臺(tái)小罐同時(shí)工作計(jì)算。表3.5 設(shè)備用蒸汽負(fù)荷表序號(hào)位號(hào)名稱數(shù)量（臺(tái)）壓力（mpa）使用時(shí)間（hr）日用量（m3/d）備注1r101a-c小罐10.32r102a-c中罐10.31353.2353r103a-c大罐10.312060.1044v101a-b補(bǔ)料罐10.3114793.9175v101a-b補(bǔ)油罐10.31924.6186v101a-b泡敵罐10.31924.618合計(jì)21802.80（含損失）高峰值以各有一臺(tái)罐進(jìn)行空（實(shí)）消計(jì)算。表3.6 設(shè)備用空汽負(fù)荷表序號(hào)位號(hào)名稱數(shù)量（臺(tái)）壓力（mpa）

49、使用時(shí)間（hr）日用量（m3/d）備注1r101a-c小罐30.32478.8642r102a-c中罐60.324602.0883r103a-c大罐120.3244755.552合計(jì)5436.504（含損失）最高峰取每天有12臺(tái)大罐、6臺(tái)中罐、3臺(tái)小罐同時(shí)工作，2臺(tái)大罐、1 臺(tái)中罐、1臺(tái)小罐同時(shí)壓料，進(jìn)料時(shí)間以1小時(shí)計(jì)算。表3.7 設(shè)備用電負(fù)荷表序號(hào)位號(hào)名稱數(shù)量（臺(tái)）使用時(shí)間（hr）單臺(tái)（kw）總量（kw）備注1r101a-c小罐324392r102a-c中罐624362163r103a-c大罐122420024004800車間照明及其它設(shè)備用電合計(jì) 2383425以每天有12臺(tái)大罐、6臺(tái)中罐

50、、3臺(tái)小罐同時(shí)工作計(jì)算第四章 典型設(shè)備計(jì)算4.1 設(shè)備衡算4.1.1 發(fā)酵罐(1) 選型6：圖4.1 發(fā)酵罐示意圖根據(jù)生物工程設(shè)備常見(jiàn)的機(jī)械攪拌通風(fēng)種子罐的幾何尺寸比例h/d =1.73.5 取 h/d=3di/d =1/21/3 取 di =0.5dho/d =2 ho =2d h=0.44d c/di=0.81.0 取 c =0.8di根據(jù)封頭形狀、直徑查閱化工容器設(shè)計(jì)手冊(cè)得公式：公稱容積 h=12.952 d=4.317圓整 h=13000mm d=4500mm則公稱容積全容積查表7得：封頭內(nèi)表面積f=22.5162，容積v=2.2417人孔取800mm，視鏡200mm，查表8選取ds=

51、4500mm的支腿式支座，并根據(jù)工廠實(shí)際情況做適當(dāng)?shù)母淖儭?2) 料液高度：(3) 傳熱面積計(jì)算 蛇管傳熱系數(shù)為 300450kcal/.h.，計(jì)算時(shí)取900 kcal/.h. 發(fā)酵溫度為 27，循環(huán)水為 2025，低溫水為914，則傳熱溫差： 設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)均取傳熱溫差較小的循環(huán)水?dāng)?shù)據(jù)則傳熱面積為：取300m2(4) 冷卻水管計(jì)算最大熱負(fù)荷下耗水量：冷卻水流速 1.5m/s，取 2 m/s冷卻水管總截面積：進(jìn)水總管直徑：取(d總：內(nèi)直徑，191：外徑，14：水管壁厚) 內(nèi)蛇管（選冷拔無(wú)縫鋼管 gb8163-88） 取冷卻管豎直蛇管組數(shù) n=6，計(jì)算冷卻蛇管管徑：查流體管gb8163-2008取冷

52、卻管總長(zhǎng)： 外加15米連接管，則每組蛇管長(zhǎng) ： 取豎蛇管兩直管（相對(duì)的蛇管）距離為 0.5m， 則兩端彎管總長(zhǎng)：取罐內(nèi)附體體積為 2.5罐內(nèi)總體積： =191.25m3筒體部分液深=豎蛇管總高 直管高 =11.54-0.5=11.04m一圈管長(zhǎng) 6 組蛇管每組繞4 圈，則傳熱面積=壁距取 0.15m，管間距取 2.5 倍管徑， 校核筒體內(nèi)寬度 筒體內(nèi)寬度=攪拌器+（管徑×4+管間距×3+壁距）×2 （攪拌器寬度取0.375d） =0.375×4.5+（0.09×4+0.09×2.5×3+0.15）×2 =4.06m

53、4.5m 外加盤管（取熱軋無(wú)縫鋼管 gb8163-87 ）取50 圈，間距 0.05m校核總傳熱面積 =301.7m2300m2校核總高度 =12.5m11.29m面積和高度都合格(5) 攪拌器設(shè)計(jì)及功率計(jì)算10 攪拌器設(shè)計(jì)進(jìn)行攪拌槳葉設(shè)計(jì),初定放三檔槳葉, 由于上、中、下道槳所處液位不一樣 ,因壓強(qiáng)關(guān)系致使通風(fēng)量體積改變 ,在發(fā)酵罐罐徑不變情況下氣流通過(guò)液量的流速就會(huì)不一樣,由生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知：v底v中v上。所以空氣在罐底底道槳處位液中的停留時(shí)間久,同時(shí)氣體集中在罐心位 ,若在罐底上方安裝強(qiáng)有力的底道槳 ,對(duì)氣泡的分散打碎,延長(zhǎng)小氣泡在液中的停留時(shí)間會(huì)起到舉足輕重的作用 。中、上道槳處氣體已均勻分散在液體中,因氣流速度加快致使槳葉打碎氣泡作用減小 ,又同時(shí)因氣速加快氣流起攪拌作用致使槳葉攪拌作用也大大減小。從節(jié)能考慮 ,完全可減小中、上道槳葉之葉徑。根據(jù)以上計(jì)算和分析,可改變以往上 、中、下道槳葉徑統(tǒng)一的常規(guī)設(shè)計(jì),