年產噸右旋糖酐的車間工藝設計

1、制藥工程課程設計說明書 設計題目 年產250噸發(fā)酵法制備右旋糖酐車間設計 小組成員 專業(yè)班級 制藥工程12-2班 指導教師 張洪斌 胡雪芹 朱慧霞 設計時間2015.7.62015.7.17 、2015.7.272015.7.31制藥工程專業(yè)課程設計任務書（第三組）成員：宋響亮，吳誠，李亮亮，陶香長設計題目：年產250噸發(fā)酵法制備右旋糖酐車間設計設計內容和要求：1、 確定工藝流程及工藝概述2、 物料衡算、設備選型以及工藝主要設備一覽表3、 按GMP規(guī)范要求設計車間工藝平面圖及其說明和技術要求4、 安全環(huán)保5、 技術經濟分析6、 每人詳細敘述一個在設計中選用的設備7、 發(fā)酵罐的安裝圖（包含技術要

2、求和規(guī)格）8、 編寫設計說明書設計成果：1、 設計說明書一份，包括工藝概述、物料衡算、能量衡算、工藝設備選型說明、工藝主要設備一覽表、車間工藝平面布置說明、車間技術要求，以及安全、環(huán)保、技術經濟分析；每位學生的設備詳細綜述。2、 工藝平面布置圖一套（1:100）；3、 發(fā)酵罐的安裝圖（向示圖1:50）；4、 帶控制點的工藝管道流程圖目 錄第1章 緒論 11.1 車間工藝概述11.2 設計目的11.3 設計規(guī)模11.4 設計原則21.5 設計思想及創(chuàng)新點2第二章 工藝說明 42.1 工藝流程介紹4 發(fā)酵工序4水解工序4劃分工序5精烘包工序52.2 工藝流程圖62.3 排班82.4 潔凈區(qū)間說明9

3、第三章 物料衡算103.1概述103.2物料衡算10菌種篩選及培養(yǎng)放大分10發(fā)酵部分103.2.3水解部分113.2.4劃分部分123.2.5精烘包工序13 3.3物料平衡圖18第四章 能量衡算234.1熱量衡算目的234.2熱量衡算依據234.3設備的熱量平衡方程式234.4加熱劑和冷卻劑用量的計算244.5 能量計算 25第五章 設備選型275.1 發(fā)酵 275.2 沉淀 285.3 捏合 295.4 水解 305.5 過濾機 325.6 劃分釡 335.7 成粉 335.8 離心機 335.9 濕粉過篩 355.10 干燥 365.11 乙醇回收 375.12 設備一覽表 38第六章 公

4、用系統416.1 水處理設備41第七章 車間平面布置427.1 車間工藝平面布置說明 427.2 車間技術要求 467.3 車間平面布置圖 46第八章 安全防火478.1 防火防爆 47第九章 技術經濟分析549.1 固定資產及投資 549.2 生產收入（年） 549.3 生產成本（年） 549.4 人員工資（年） 559.4 稅務（年） 559.4 年累計利潤 569.4 企業(yè)資金鏈 56第十章 過程技術與GMP響應度5710.1 原輔料、中間產物及產品5710.2 設備選型 5710.3 人員 5710.3 工藝用水 5710.3 廠房選址及總體規(guī)劃 58第十一章 三廢處理5911.1 三

5、廢處理概述 5911.2 三廢處理技術方法 5911.3 三廢的防治措施 6011.3 右旋糖酐制備過程三廢處理 6111.3 右旋糖酐合成三廢防治措施 62第十二章 個人設備綜述及感想6412.1 水解罐 6412.2 感想 651 緒論1.1 車間工藝概述產品不僅要符合該藥品項下各項理化質量標準，同時必須具有安全性和無菌性，是藥品生產中要求相對嚴格的制劑。本設計將酶解法制備右旋糖酐的生產工藝劃分為菌種工序、發(fā)酵工序、水解工序、劃分工序、精烘包工序五個工藝。1.1.1 菌種工序本工序采用凍干的腸膜明串珠菌復蘇、篩選后，再經試管、中瓶、種子罐逐級擴大培養(yǎng)使之充分繁殖，供發(fā)酵工序使用。1.1.2

6、 發(fā)酵工序本工序是由種子罐接種到發(fā)酵罐進行擴大生產，使蔗糖經腸膜明串珠菌產生的右旋糖酐蔗糖酶作用而生產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，沉淀物再經70-85%以上乙醇溶液反復捏洗，供水解工序進行水解。1.1.3 水解工序發(fā)酵所得粗酐的分子量高達幾百萬甚至數千萬，不符合臨床需要，為使粗酐分子量降解至合適臨床需要的范圍內，需將粗酐進行水解。本工藝采用游離的右旋糖酐酶進行催化水解。1.1.4 劃分工序粗酐經水解后，雖然分子量已水解至一定范圍內，但極其不均一而無法應用于臨床，基于不同分子量的右旋糖酐在相同濃度的乙醇溶液中溶解度不同的性質，使用不同濃度的乙醇溶液進行劃分

7、，除去分子量過大或過小的部分，從而獲得適合臨床需要的分子量的右旋糖酐。1.1.5 精烘包工序劃分所得的右旋糖酐含有一定量水分，用80-85%的乙醇溶液調粉脫水并除去雜質而成松散的粉末，經理新機分離、真空干燥，即得右旋糖酐成品1.2 設計目的首先滿足藥品的工業(yè)化生產要求，按照藥品的生產工藝流程提供最佳布置。其次藥品生產質量管理規(guī)范是藥品生產生產質量管理的基本準則，其中心思想是：任何藥品質量的形式是生產出來的，而不是檢驗出來的。因此廠房的設計目的就是依據GMP的思想，為藥品提供合理的布局，合理的生產場所。1.3 設計規(guī)模車間的生產能力為250噸/年,分裝于20kg雙層塑料袋中，總計12500袋/年

8、.按每年250天計算，每天一批計，即1噸/批(天)，50袋/批(天).1.4 設計原則(1) 本次設計的依據主要是：制藥工程課程設計任務書，國家食品藥品監(jiān)督管理局藥品生產質量管理規(guī)范（2010修訂版）及附錄，藥品GMP認證檢查評定標準，藥品生產驗證指南，潔凈廠房設計規(guī)范（GB 50073-2001），醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設計規(guī)范（GB 50457-2008），國家關于建筑、消防、環(huán)保、能源等方面的規(guī)范。(2) 車間平面布置在滿足工藝生產、GMP、安全、防火等方面的有關標準和規(guī)范條件下，盡可能做到人、物流分開，工藝路線通順，運輸方便，路線短捷，不返流。(3) 注意布局的合理性，充分利用建設單位現有的

9、技術、裝備、場地、設施。為避免外來因素對藥品產生污染，潔凈生產區(qū)只設置與生產有關的設備、設施和物料存放間。空壓站、純化水間、空調系統、配電等公用輔助設施，均應布置在一般生產區(qū)。(4) 若無特殊工藝要求，一般原料藥車間生產類別為丙類，耐火等級為二級。另根據GMP和生產工藝要求，車間潔凈區(qū)內溫濕度設計參數為：夏季室內溫度：24±2，相對濕度：55±10%；冬季室內溫度：20±2，相對濕度：55±10%。一般區(qū)舒適性空調室內溫度設計參數為：夏季室內溫度：26±2；冬季：室內溫度：20±2。(5) 根據生產和投資規(guī)模合理選用國內外先進的生產工

10、藝和設備，提高產品質量和生產效率。對于發(fā)塵量大的精工包工序，設計必要的捕塵、除塵裝置。熱風循環(huán)箱和高效包衣機的配液需排熱排濕。(6) 操作人員和物料進入潔凈區(qū)應設置各自的凈化用室和采取相應的凈化措施。若用緩沖間，則緩沖間應是雙門連鎖，空調送潔凈風。潔凈區(qū)內應設置易污染環(huán)境的廢棄物的專用出口，避免對原輔料和內包材料造成污染。1.5 設計思想及創(chuàng)新點右旋糖酐發(fā)酵車間的設計包括發(fā)酵，水解，劃分和精烘干燥四部分。首先，充分熟悉和理解工藝的每一部分。然后，根據每一部的反應，查找文獻資料所確定的轉化率數據結合我們所要求的產量估算出每一步所需要的物料，進而對其進行物料衡算。物料衡算中包括投入料液的量，轉化率

11、生成物的量，操作損耗量以及剩余量，每一步的物料加起來一定等于上一步的量。要使工程得以運行那么必然會有能量的參與，因此，物料衡算完成后接下來就要做能量衡算。攪拌器電機，干燥器，離心機等等設備需要計算其所需要的功率參數，還有加熱及冷卻，反應釋放等都要對能量衡算，以避免能量累積所造成的影響。物料衡算和能量衡算之后，根據每一步的物料的量對設備進行選型。我組設計中所需要的設備包括發(fā)酵罐，沉淀罐，捏合機，水解罐，過濾機，劃分釜，調粉鍋，離心機，整粒機，干燥器以及乙醇回收裝置。上網檢索各類別機器，再根據我組物料衡算所確定的每步的處理量，確定各類別設備的型號。設備選型之后，設計廠房及車間平面的布置，我組所設計

12、的是原料藥的生產，根據原料藥車間廠房的要求確定廠房的型式及參數，再根據工藝的不同部分如發(fā)酵，水解，劃分，干燥合理劃分各部分所在位置及潔凈區(qū)域，然后將設備放置在其所在工序的區(qū)域里，再把管道設計連接起來。生產必須要安全，因此安全的設計必不可少，防火防爆等要做到防患于未然。環(huán)保在目前的工業(yè)生產中冶越來越被重視，生產中的料液等要做到充分回收，廢水廢氣處理合格后方可排放。要是企業(yè)健康發(fā)展，要對其進行技術經濟分析，計算出成本，收益，利潤，開支等，確保企業(yè)的經濟健康。我組在設計中有以下創(chuàng)新點：1. 根據工序所需時間，做出甘特圖，合理安排排班。我組的生產每批是24個小時，因為發(fā)酵過程最長需要24小時，其余時間

13、都在其之內。因此在有一個發(fā)酵罐的情況下可以使發(fā)酵罐連續(xù)發(fā)酵。2. 物料衡算考慮細致，包括每步的投入，損耗及轉化。3. 充分利用廠房車間的空間，我組為原料藥生產，結合要求及我組實際情況設計出最優(yōu)化的車間設計。2 工藝說明2.1 工藝流程介紹發(fā)酵工序A按照發(fā)酵罐培養(yǎng)基配比稱量發(fā)酵用原輔料，將蔗糖投入發(fā)酵液總體積的三分之一的自來水中加熱攪拌溶解，是蔗糖全部溶解后加入十二水合磷酸氫二鈉攪拌溶解。B向發(fā)酵罐中加入水至總體積，投入蛋白胨攪拌10min，并測定發(fā)酵液溫度25度，維持發(fā)酵液溫度5-10min，投入菌種攪拌10-15min，測定pH為，維持25度進行發(fā)酵。C發(fā)酵過程中應保持靜止，沒4h檢測發(fā)酵液

14、溫度并保持25度，發(fā)酵進行12h后pH值不應超過5.5，當發(fā)酵進行20-22h且發(fā)酵液pH值達到后即達到發(fā)酵重點；出料前取100g發(fā)酵液加入酒精，沉淀出的粗酐應在14-16g左右。D出料前，用泵將發(fā)酵液打入沉淀罐中，邊攪拌邊加入左右的乙醇溶液使右旋糖酐沉淀，待發(fā)酵液乙醇濃度達到時，靜置15-30min，使粗酐全部下沉，用泵抽凈上清液得到粗酐，上清液作為廢液回收。E取出粗酐后，放進粗酐捏洗機內，用的乙醇溶液浸沒進行捏洗，每次捏洗8-10min，重復捏洗至乙醇溶液澄清。F出料后，發(fā)酵罐用水沖洗至目視至無異物，排盡，放滿水加熱煮沸30min，在攪拌下進行保溫洗滌30min。水解工序A乙酸-乙酸鈉緩沖

15、液：配制一定量的緩沖液其pH=5.5，冷卻至4度備用。B投料前，水解罐用飲用水沖洗至目視無異物，然后用純化水沖洗一遍，關閉罐底出料閥，加入計算量的上述緩沖液。C將捏洗后的粗酐攪拌下投入水解罐中，開啟蒸汽加熱至95度，并保溫至液面無黏塊浮起，糊化操作結束。D將上述0.09的粗酐冷卻至35度，向其中加入規(guī)定量的右旋糖酐酶使其濃度為4u/ml，維持水解液的溫度35進行翠花水解反應，100r/min攪拌反應150min，取樣測定水解液的想讀粘度為即結束。E當水解液達到規(guī)定的相對粘度后，將水解液加熱至95度保溫30min，使右旋糖酐酶變性，以終止酶催化反應。F將上述水解液用泵打入過濾機中，想濾液中加入配

16、比量的顆粒活性炭進行脫色，攪拌10min均勻后，使料液冷卻至后通過過濾器過濾，濾液供劃分用。劃分工序一級劃分 在不斷攪拌下，將計算量的高濃度乙醇液緩緩加入已經冷清、過濾的水解液中，不斷攪拌15min以上使之均勻，靜置15min后，取樣測定乙醇濃度后，并將乙醇濃度控制在，靜置保持液溫40度；20-22h后取樣檢查澄清度，如呈混濁應適當延長靜置時間。用分層出料法。沉淀物、濾渣即為雜質及大分子右旋糖苷，放入指定容器待處理。濾液供二級劃分用。二級劃分 在不斷攪拌下，將計算量的高濃度乙醇液緩緩加入到一級劃分釡濾液中，不斷攪拌15min后，靜置15min，取樣測定乙醇濃度，控制在，靜置保持液溫34度；20

17、-22h后即可出料，沉淀物即為白色獎狀或雪花膏狀右旋糖酐70.三級劃分 在不斷攪拌下，將計算量的高濃度乙醇液緩緩加入到二級劃分釡濾液中，不斷攪拌15min以上使之均勻，靜置15min后，取樣測定乙醇濃度后，并將乙醇濃度控制在，靜置保持液溫40度；8-12h后即可出料，沉淀物即為右旋糖酐40.四級劃分 在不斷攪拌下，將計算量的高濃度乙醇液緩緩加入已經三級劃分釡濾液中，不斷攪拌15min以上使之均勻，靜置15min后，取樣測定乙醇濃度后，并將乙醇濃度控制在，靜置不需要控制唯獨；1h后即可出料，沉淀物即為右旋糖酐20.精烘包工序沉淀物的預處理 經劃分所得的右旋糖酐70、右旋糖酐40沉淀物，可直接供精

18、烘包工序成粉；經劃分所得的右旋糖酐20沉淀物由于乙醇含量較高，為防止其變硬、結塊、劃分出料應按沉淀物體積計算加入1/3量的純化水，使沉淀物的乙醇含量與右旋糖酐40沉淀物中乙醇含量基本一致，并攪拌均勻供精烘包工序成粉。成粉 右旋糖酐70、右旋糖酐40沉淀物分別置于調粉鍋內，加入料體積三分之一的的乙醇溶液，攪拌均勻后于70-80-度保溫，開始沒30min攪拌一次，待成粉量達到一半時，每20min先用人工鏟遍鍋壁，后開動攪拌5-20s，以防止變硬、結塊等；約經過2.5-3h，觀察上層溶液是否澄清，且鍋內下層粉無粘性、呈松散狀，成粉結束。右旋糖酐20沉淀物置于調粉鍋內，劃分后加入料體積三分之一的純化水

19、，攪拌均勻后再加入料體積三分之一的的乙醇溶液，攪拌均勻后于70-80度保溫，使之脫水成粉，開始每隔20min攪拌一次，待成粉量達到一半時，每隔10min人工鏟壁，約經過。調粉 向調粉鍋內加入料體積三分之一的的乙醇溶液，攪拌均勻后靜置至上清液澄清，抽去上清液；右旋糖酐70，右旋糖酐40反復操作三次；右旋糖酐20反復操作5次；然后將其置于離心機離心20min即可。濕粉過篩及干燥 從離心機中取出右旋糖酐濕粉，用20目的不銹鋼曬網整粒機整粒，用真空吸入雙錐旋轉干燥器，保持真空度0.07-0.08MPa，緩緩升溫，于80度保溫不少于5h，接冷卻水降溫65度一下停止干燥，即可出料。包裝 分裝20kg于雙層

20、塑料袋中，扎緊袋口，外包一層牛皮紙袋，裝入紙筒內，蓋上桶蓋，鉛封口，貼上標簽；入庫待檢。2.2工藝流程圖菌種培養(yǎng)基凍干菌種種子罐培養(yǎng)中瓶培養(yǎng)試管培養(yǎng)發(fā)酵沉淀乙醇粗品捏洗粗酐右旋糖酐酶活性炭脫色過濾水解緩沖溶液糊化乙醇（一級劃分）（二級劃分）（三級劃分）（四級劃分）沉淀，濾渣過濾靜置濾液沉淀靜置右旋糖酐70上清液成粉右旋糖酐40靜置沉淀上清液入庫包裝離心干燥調粉右旋糖酐20沉淀靜置 菌種工序 發(fā)酵工序 水解工序 劃分工序 精烘包工序2.3排班我組的甘特圖如下：說明：根據工藝各步驟所需時間可知，發(fā)酵時間最長，為24h。讓發(fā)酵罐一直工作，從甘特圖可知各步驟無重合。即24h/批，實行三班倒全天運作。各

21、步驟一人，三班共30人。2.4 潔凈區(qū)間說明本次設計中，按生產工藝及產品質量要求分為：主要生產區(qū)、輔助生產區(qū)和精烘包潔凈區(qū)，此次“精烘包潔凈區(qū)”的潔凈度要求為C級潔凈級別，主要生產區(qū)包括發(fā)酵區(qū)和酶解區(qū)，輔助生產區(qū)包括：其他部分生產區(qū)或輔助房間，包括成品出口、配電室、制水間、空調間等；此外針對乙醇回收工段還在主體車間以外單獨設計了危險品庫，從而加強對主體車間的保護。在總體設計上，進去潔凈區(qū)中精烘包所處位置的操作人員需經過三次更衣，進入一般主生產區(qū)的操作人員穿普通工作服裝即可。表21 潔凈區(qū)分類表潔凈度級別潔凈區(qū)一般潔凈區(qū)主要生產區(qū)、菌種培養(yǎng)區(qū)、輔助房間D級二更、成粉調粉、離心車間及臨近走廊三更、

22、粉碎室、真空干燥室、混料室、內包室、外包室、潔具室、分析室、儲藏室3.物料衡算3.1 概述物料恒算就是了解分析生產過程，計算得出生產過程中所涉及的各種物料的數量和組成，從而使設計由定性轉入定量，進一步確定出設備的生產能力、各設備之間的生產能力是否平衡等。通過物料衡算，可以深入地分析和研究生產過程。物料衡算的理論基礎是質量守恒定律，運用該定律可以得出各種過程的物料平衡方程式，總物料平衡方程式為：GI=GO+GA+GR式中： GI輸入體系的總物料量； GO輸出體系的總物料量； GA物料在體系中的總損失量； GR物料在體系中的總累積量。3.2 物料衡算3.2.1 菌種篩選及培養(yǎng)放大部分液體培養(yǎng)基：（

23、作蘇醒菌種用）蔗糖0.5kg，蛋白胨12.5g，磷酸氫二鈉9g，水5kg。固體培養(yǎng)基：（篩選強壯菌種）蔗糖20g，蛋白胨0.4g，磷酸氫二鈉0.4g，瓊脂4g，水175.2g。種子罐：（擴大菌種）蔗糖343kg，蛋白胨5.69kg,磷酸氫二鈉4.12kg，水2289kg。3.2.2 發(fā)酵部分3.2.2.1 發(fā)酵罐內原輔料：（損耗1%）蔗糖2747kg，蛋白胨17kg，磷酸氫二鈉23kg，水20105kg。損耗按1%為，蔗糖27.47kg，蛋白胨0.17kg，磷酸氫二鈉0.23kg，水201kg。再投入菌種40kg。乙醇使粗酐沉淀：投入乙醇的量，抽去的上清液，乙醇23118kg 水33283kg

24、 菌體及雜質1622kg得到粗酐1390kg損耗發(fā)酵液按1%算為3.2.2.2 捏洗 ：投入84%的乙醇溶液，共為：乙醇27668kg 水5187kg出料的有：粗酐1376kg 乙醇27391kg 水5135kg損耗的量按1%，粗酐為13.9kg 乙醇277kg 水52kg3.2.3 水解部分3.2.3.1 加熱糊化投入的氯化鈣取1.5%質量為緩沖液的pH=5.0，由，故加入酶以后體系總的水解液14199kg損耗2% 水解液284kg3. 脫色：活性炭的吸附按0.1%得，加入活性炭14.2kg3. 微濾： 濾液14026kg 活性炭14.2kg損耗按1% 得140kg3.2.4 劃分部分：3.

25、 一級劃分加入乙醇損耗后剩余粗酐含量：壓濾得，酶的轉化率為86.2%×1328=1145kg，則剩余大分子糖酐為：13281145=183kg得到上清液：（13886+9078+1008183）×99.5%=23670kg損耗按0.5% ，共119kg濾液3. 二級劃分投入的乙醇量為則二級劃分得到的右旋糖酐70量為，損耗右旋糖酐70的量按0.5%，可得3. 三級劃分投入乙醇的量為則三級劃分所得的右旋糖酐40量為損耗右旋糖酐40的量3. 四級劃分投入的乙醇的量為則三級劃分所得的右旋糖酐20量為損耗右旋糖酐20量為3.2.5 精烘包工序3.2.5.1 沉淀物的預處理在右旋糖酐2

26、0中投入的水量為3.2.5.2 成粉右旋糖酐70成粉投入乙醇與水量為故質量為，損耗的右旋糖酐70量按1%為剩余的右旋糖酐70量，抽去的上清液量為655kg右旋糖酐40成粉投入乙醇與水量為故質量為，損耗右旋糖酐40量按1%為剩余的右旋糖酐40量，抽去的上清液量為534kg右旋糖酐20成粉投入乙醇與水量為故質量為，損耗的右旋糖酐20按1%為剩余右旋糖酐20量，抽去上清液量為4968kg3. 調粉右旋糖酐70，一次操作投入乙醇和水的量為，故質量為抽去的上清液量為115+18=133kg，則3次共投入損耗的右旋糖酐70量按1%，右旋糖酐40，一次操作投入乙醇和水的量為，故質量為每次抽去上清液的量為12

27、9+20.5=149.5kg，則3次共投入損耗的右旋糖酐40量按1%，右旋糖酐20，一次操作投入乙醇和水的量為，故質量為每次抽去上清液的質量為696+110=806kg,則5次共投入損耗的右旋糖酐20按1%，為3. 離心右旋糖酐70損耗按0.5%，為剩余右旋糖酐70的量為；右旋糖酐40損耗量按0.5%，為剩余右旋糖酐40的量為右旋糖酐20損耗量按0.5%，為剩余右旋糖酐20的量為；3.2.5.5 濕粉過篩及干燥右旋糖酐70干燥出的乙醇和水分別為損耗按1%，為，剩余右旋糖酐40干燥出的乙醇和水分別為損耗按1%，為，剩余右旋糖酐20干燥出的乙醇和水分別為損耗按1%為，剩余3. 包裝包裝損耗每類右旋

28、糖酐損耗按1%，故剩余為，右旋糖酐70 ；右旋糖酐40 ；右旋糖酐20 ；每20kg分裝一個雙層塑料袋中，則右旋糖酐70需要雙層塑料袋，故取8只；右旋糖酐40需要雙層塑料袋，故取8只；右旋糖酐10需要雙層塑料袋，故取39只。故，需要聚乙烯塑料袋；牛皮紙袋55只；標簽55張；紙筒55個；裝箱單55張。3.3物料平衡圖捏洗損耗1%粗酐沉淀發(fā)酵損耗1%凍干菌菌種培養(yǎng)種子罐蔗糖343kg蛋白胨5.69kg磷酸氫二鈉4.12kg水2289kg固體培養(yǎng)基蔗糖：20g蛋白胨：0.4g磷酸氫二鈉：0.4g瓊脂：4g水：175.2g液體培養(yǎng)基蔗糖：0.5kg蛋白胨：12.5g磷酸氫二鈉：9g水：5kg蔗糖：27

29、47kg蛋白胨：17kg磷酸氫二鈉：23kg水：20105kg蔗糖：27.47kg蛋白胨：0.17kg磷酸氫二鈉：0.23kg水：201kg乙醇：23118.48k水：33283.81kg菌體及雜質：1381.14kg乙醇：23352kg水：13715kg發(fā)酵液：597.7kg乙醇：27391kg水：5135kg4粗酐1390kg乙醇：27668kg水：5187kg損耗1%粗酐1376.1kg粗酐為：13.9kg乙醇：277kg水：52kg損耗0.5%壓濾濾液13886一級劃分乙醇：9078kg水：1008kg損耗1%活性炭：14.2kg水解液：140kg水解液14026kg微濾脫色水解液13

30、913kg水解損耗2%水解液：284kg右旋糖酐酶乙酸鈉：4284kg乙酸：1785kg純化水：6383kg氯化鈣：209kg加熱糊化活性炭：14.2kg濾液：119kg大分子糖酐：183kg上清液23670kg乙醇：2181kg水：121kg損耗1%損耗1%抽去右旋糖酐40:1.5kg右旋糖酐70:147kg調粉成粉抽去右旋糖酐70:1.5kg143右旋糖酐20:818.5kg2右旋糖酐40:168.5kg1右旋糖酐70:149kg三級劃分四級劃分乙醇：17884kg水：12950kg乙醇：7805kg水：434kg上清液27128kg損耗0.5%右旋糖酐20:4.1kg損耗0.5%上清液2

31、5106kg右旋糖酐40:0.84kg乙醇：3026kg水：168kg損耗0.5%右旋糖酐70:0.75kg二級劃分上清液：655kg乙醇：215kg水：34kg乙醇：345kg水：54kg乙醇：345kg水：54kg右旋糖酐70:145.5kg右旋糖酐40:163.5kg損耗1%右旋糖酐40:1.6kg濕粉過篩及干燥損耗0.5%右旋糖酐40:164.4kg右旋糖酐40:0.8kg離心右旋糖酐40:166kg損耗1%抽去右旋糖酐40:1.6kg乙醇：387kg水：61.5kg乙醇：262kg水：58kg調粉抽去損耗1%右旋糖酐40:1.67kg2成粉右旋糖酐70:144.8kg損耗1%右旋糖酐

32、70:1.4kg濕粉過篩及干燥損耗0.5%右旋糖酐70:0.73kg離心5上清液：534kg乙醇：206kg水：33kg乙醇：387kg水：61.5kg乙醇：301kg水：66kg6乙醇：1542kg水：339kg乙醇：3480kg水：550kg乙醇：1507kg水：239kg損耗1%右旋糖酐70:1.4kg右旋糖酐40:1.6kg右旋糖酐20:7.8kg65包裝右旋糖酐（70+40+20）=1091kg聚乙烯塑料袋：55只牛皮紙袋：55只標簽：55張紙桶：55個裝箱單：55張右旋糖酐20:794kg3濕粉過篩及干燥損耗1%右旋糖酐20:8kg右旋糖酐20:798kg損耗0.5%離心右旋糖酐2

33、0:4kg右旋糖酐20:806kg抽去損耗1%乙醇3480kg水550kg調粉抽去損耗1%右旋糖酐20:8kg上清液：4968kg右旋糖酐20:8kg成粉純化水：1560kg預處理4.能量衡算4.1熱量衡算目的熱量衡算得主要目的是為了確定設備的熱負荷，根據設備熱負荷的大小、所處理物料的性質及工藝要求再選擇傳熱面的型式、計算傳熱面積、確定設備的主要工藝尺寸。4.2熱量衡算依據熱量衡算的主要依據是能量守恒定律，以車間物料衡算的結果為基礎而進行的，所以，車間物料衡算表是進行車間熱量衡算的首要條件。4.3設備的熱量平衡方程式對于有傳熱要求的設備，其熱量平衡方程式為：Q1Q2Q3=Q4Q5Q6式中 Q1

34、物料帶入到設備的熱量kJ；Q2加熱劑或冷卻劑傳給設備和所處理物料的熱量kJ；Q3過程熱效應kJ；Q4物料離開設備所帶走的熱量kJ；Q5加熱或冷卻設備所消耗的熱量kJ；Q6設備向環(huán)境散失的熱量kJ。Q1與Q4均可用下式計算：Q1（Q4）=m Cpt2t0 kJ式中 m輸入（或輸出）設備的物料量，kg；Cp物料的平均比熱容，kJ/kg·；t0基準溫度，；t2物料的實際溫度，其中水溶液比熱容，可由下式估算。 ccs n1n式中 c水溶液的比熱容，kJ/kg·；cs固體物的比熱容，kJ/kg·； n水溶液中固體的質量分數Q5與Q6的確定根據工藝操作經驗，（Q5Q6）一般為

35、（Q4Q5Q6）的5%10%，只要計算出Q4，就可以確定（Q5Q6），從而計算出Q2。在設計中取（Q5Q6） 8%×（Q4Q5Q6）Q2的計算 Q2（Q4Q5Q6)-（Q1Q2）通過查表及計算所得物質的比熱容數據匯總如下：表41 比熱容數據表物質40%蔗糖溶液60%蔗糖溶液乙醇水比熱容 kJ/(kg·K)2.763.12.44.2物質醋酸醋酸鈉氯化鈣比熱容 kJ/(kg·K) 附：基準態(tài)取25下的液態(tài)由于本次設計中設計發(fā)酵菌種的發(fā)酵過程，故過程的反應焓復雜多變，由蔗糖經腸膜明串珠菌發(fā)酵而得右旋糖酐。由于發(fā)酵過程控溫25左右，其發(fā)酵過程的產熱和熱

36、量變化可忽略不計。故其能量平衡式可化為 Q1Q2=Q4Q5Q64.4 加熱劑和冷卻劑用量的計算（1）間接加熱時的蒸汽用量式中 D加熱蒸汽消耗量，kg; Q2由加熱蒸汽傳給所處理物料及設備的熱量，kJ;H水蒸氣的熱焓 （查閱化工工藝設計手冊可得：2675.9117 kJ/kg；C冷凝水的比熱容，可取4.18 kJ/（kg·K）； T冷凝水的終溫度(此次設計令冷凝水的溫度為70)，K；熱利用率，保溫設備為；保溫設備為。（2）冷卻劑的用量 冷卻劑的消耗量： 式中 W冷卻劑的用量，kg； Th冷卻劑的初溫，K； Tk放出的冷卻劑的末溫，K； C冷卻劑的平均比熱容，kJ/kg · ；

37、為2.8197 kJ/kg · 4.5 能量計算（1） 發(fā)酵罐取蔗糖，水的進料溫度均為25 ，以下是發(fā)酵過程的進料 蔗糖2747kg，蛋白胨17kg，磷酸氫二鈉23kg，水20105kg。損耗按1%為，蔗糖27.47kg，蛋白胨0.17kg，磷酸氫二鈉0.23kg，水201kg。再投入菌種40kg。 即在發(fā)酵罐中，Q1=m Cpt2t0 )kJQ1=m Cpt2t0 =0Q4=m Cpt2t0 =0（2） 水解罐在水解罐中，含以下物料 上層出料 粗酐1376kg 配制水解液 醋酸鈉 4284kg 醋酸 1785kg 水6383kg 氯化鈣 209kg計算其水解液的比熱容 Ce（乙酸）

38、=1785/6383=0.28乙酸100% 2.01乙酸10% 4.02由內插法求乙酸所占比熱容c=3.64 C（乙酸鈉）=3.22C（氯化鈣）=3.84綜合以上，水解液的比熱容是c=0.28x3.64+3.22x0.4+3.84x0.04+（1-0.72）=2.73工藝過程，冷卻至4度，則Q=m Cpt2t0 = 2.73x（25-4）x12661=7.3x105Kj，需要冷卻劑w= = 12328kg開啟蒸汽加熱至95度，則Q=m Cpt2t0 =2.73x（95-4）x12661=3.1x106需要的加熱蒸汽量=1279kg冷卻至35度，Q=m Cpt2t0 =2.73x60x12661

39、=2.1x106需要冷卻劑w=8129kg保溫95度，Q=2.73x35x12661=1.2x106蒸汽消耗量w=603kg總計D=1882kg，W=20450kg(3） 劃分工序劃分工序中的物料含量乙醇9000kg，水1000kg，水解液12500kg。則劃分液的比熱熔為c=0.96+0.19+1.51=2.66一級劃分Q=2.66x22500x15=9.0x106 kj二級劃分Q=2181x2.4x10-2.6x22500x5=2.4x105kj三級劃分Q=3000x2.4x5+2181x2.4x5+2.66x22500x5=3.6x105kj四級劃分Q=7800x2.4x15=2.8x1

40、05kj則總劃分工序Q=9.9x106kj（4） 精烘包工序Q=3.884x1000x50=2.0x105kj考慮到保溫過程中熱損失的問題，去效率為0.9，則Q實際=2.22x105kj保溫干燥過程Q=1000x3.884x5=19420kj，冷卻過程Q=1000x3.884x15=58260kj。5. 設備選型5.1發(fā)酵發(fā)酵罐的選取根據年產量為250噸，由物料衡算可知，一批的發(fā)酵液為蔗糖2747kg，水18315kg以及其他含量較少的輔料。考慮到可能存在的腐蝕性，選用全不銹鋼材料，結構上帶有攪拌槳和外夾套，達到控溫和攪拌的目的?？紤]生產需求，選取40m3體積的發(fā)酵罐。選取機械攪拌不銹鋼發(fā)酵罐

41、，來源：浙江雙子機械制造有限公司，其發(fā)酵罐參數如下。產品型號 SZ-0004 罐體材質：不銹鋼SUS304/SUS316L； 表面光潔度：內表面Ra0.6m，外表面Ra0.8m；加熱冷卻：外夾套/盤管與內蛇管相接合式； 罐體接口：PH、DO、溫度、接種、消泡、補酸、補堿、補料、壓力等。  通氣控制（DO）：深層通氣，底部進氣；在線檢測，范圍0100%或0200%；進口DO電極，可在線高溫蒸汽消毒；可與轉速與通氣量關聯自動或手動控制； 酸堿控制（PH）：在線檢測，范圍212；進口PH電極，可在線高溫蒸汽消毒；可與蠕動泵或自控閥門自動加酸或加堿進行控制； 溫度控制（T）：在線檢測，范圍0

42、-150，進口溫度傳感器，數字化設定，自動/手動切換，利用恒溫水、冷卻水、冷凍水等不同工況加以選擇； 補料控制：蠕動泵或自控閥門進行加料控制； 消泡控制：傳導式泡沫電極，進行檢測自動報警或自動流加消泡劑。設備圖片5.2沉淀 沉淀罐的選擇由發(fā)酵罐而來發(fā)酵液由泵打入沉淀罐，定量計算可知，需加入一定量的乙醇進行醇沉操作。根據加入物料的體積可選擇華聯藥機瑞安市新萊流體設備有限公司生產的沉淀罐設備。本設備屬沉降式固液相分離設備。采用加入酒精配成一定醇度的液體，然后常溫最好是低溫冷凍沉降進行固液分離以提高中藥提取液的醇度濃縮液和酒精按工藝要求，投入各自的配比量及澄明度，從而提高產品質量。攪拌混和均勻，達到

43、料液所需的溫度后停止攪拌，繼續(xù)在夾套內通入冷凍鹽水或冷卻水，保證所需的液溫。待沉淀完成后開啟上清液出料閥，用自吸泵將上清液抽出，因內裝浮球式出液器，隨上清液液面逐漸下降，浮球也隨液面下降，待上清液抽完，因濁液密度遠大于上清液，浮球浮在沉淀物表面不再下降，出液器自動停止出液。此時可打開出渣口，將沉淀物排出。設備圖片5.3捏合捏合機的選擇由醇沉所得的粗酐，放入捏合機中進行捏洗，根據生產目的，可選擇萊州市興遠化工機械廠生產的NH-2000的真空捏合機。其參數如下。型號 NH-2000容量 2000L攪拌轉速 35-40rpm主電機功率 45kw重量 6500kg設備圖片5.4水解水解罐的選用原則水解

44、罐又稱酶解反應器、生物酶解反應器，系提供工藝酶解所需的溫度、調整PH值并提供攪拌混合等保持酶活化及發(fā)揮酶作用、加速提高并完成生物反應過程的不銹鋼容器。 生物酶解技術就是利用合適的生物催化劑，即生物酶，讓物質分解，加速分解轉化的過程，并變成利于利用的物質及實驗或生產工藝想完成的目的。 廣泛應用于紡織染整、蛋白的酶解轉化、生物降解廢水等領域。 酶工程亦是利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段將相應的原料轉化成有用物質并應用于社會生活的一門科學技術。它包括酶制劑的制備,酶的固定化,酶的修飾與改造及酶反應器等方面內容。酶工程的應用主要集中于食品工業(yè),輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。  酶解

45、罐主罐體由三層不銹鋼焊接而成，內膽采用優(yōu)質不銹鋼SUS316L，內膽拋光處理，符合食品、制藥衛(wèi)生級要求。夾層采用SUS304不銹鋼，夾層設置不銹鋼導流板，利于蒸汽及循環(huán)水的導流。外焊接填充不銹鋼保溫，利于酶解過程的實現。 酶解系統主要包括酶解罐、蒸汽加熱系統、循環(huán)冷卻系統、攪拌系統、PH調節(jié)系統、加料系統、出料系統、過濾系統、清洗系統、電控、配制罐等部分組成。 不銹鋼酶解罐具有可加熱、冷卻、保溫、攪拌功能，罐體設計有物料進口、純水口、出料口、取樣口等工藝管口，能夠提供酶解過程的條件。酶解結束后可以開啟夾套直通蒸汽達到滅酶功能。滅酶完成后可進行降溫冷卻后開啟放料閥出料。 酶解罐可設計自動的控制系

46、統，包括進料、出料、控溫、攪拌、PH值調整等過程控制，降低勞動強度，使酶解過程實現全自動控制。不銹鋼酶解罐的結構特性：1、可實現在線CIPSIP2、焊縫拋光打磨平整、采用喇叭口設計焊接，滿足衛(wèi)生級要求。3、夾套設計有循環(huán)導流板，利于蒸汽、循環(huán)水加熱和冷卻過程。4、內罐體設計有擋板，使反應充分。5、罐體設計有不銹鋼保溫層，保溫介質采用聚氨酯發(fā)泡。利于酶解過程的溫度控制，同時降低熱源損失，防止燙傷安全事故發(fā)生等。6、內罐體鏡面拋光Ra0.4，衛(wèi)生無死角。外罐體2B、拉絲處理。7、管口采用拉伸翻邊工藝圓弧過渡，光滑易清洗無死角，保證生產過程的可靠性、穩(wěn)定性、符合GMP 的要求。酶解罐的管口

47、配置： 罐體配有人孔、進料口、出料口、視鏡、射燈、呼吸口、CIP（配衛(wèi)生萬向清洗球）、SIP口、無菌取樣口、PH計接口（支持SIP）、溫度表、溫度傳感器、冷熱介質進出口等工藝管口。水解罐的選擇根據生產目的和GMP原則，選用北京舜莆科技有限公司生產的型號為SFMJ-10000的水解罐，由物料的量和考慮生產能力的預留，取1臺18000L的水解罐。其訂購選用提供參數如下：PH 5.0溫度 94-95 35轉速 定速或變頻調速保溫材料 聚氨酯罐體材質 SUS304不銹鋼材料其他。設備圖片 5.5過濾機 過濾機的選擇 根據物料衡算，過濾機需處理20m3 物料?？蛇x擇海寧市聯眾過濾設備科技有限公

48、司生產的不銹鋼袋式過濾器。該設備全部采用不銹鋼SUS304/316L制造，內外表面拋光處理，濾筒內裝有不銹鋼濾網和濾網支撐籃；頂部裝有放氣閥，供過濾時排放濾器內空氣作用。連接管路采用活接或卡箍連接方式，進出料閥門采用三通球閥啟閉，耐壓耐溫。其技術參數如下：型號流入方式過濾面積（m2)最大流量（m3/h)工作壓力（Mpa)標準進出口材質（不銹鋼）ZH-1P2S側入底出0.5401.02-3"法蘭304/316設備圖片5.6劃分釡 劃分釡的選擇 對于由過濾而來的濾液進行劃分是本生產工藝中極為重要的一個生產環(huán)節(jié)，劃分過程將大分子右旋糖酐、右旋糖酐70、右旋糖酐40、右旋糖酐20等進行分離純化。便于調粉和 后續(xù)的工藝操作。對于劃分釡的選擇，在本生產過程中，要便于控制溫度，出料以及管口進料。該生產工藝中由四次劃分。每次物料體積相近，可選用四臺劃分釡聯機操作。設計劃分釡D=3m，L=5.5m規(guī)格 30000L攪拌槳 外夾套5.7成粉 調粉鍋的