畢業(yè)論文潔霉素發(fā)酵車間設(shè)計(jì)

1、天津大學(xué)生物工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：潔霉素發(fā)酵車間設(shè)計(jì)姓名：劉歡歡學(xué)號(hào)：3007207308 班級(jí)： 07級(jí)生物工程一班指導(dǎo)教師：黃鶴設(shè)計(jì)成績(jī)：目 錄第 一 章 設(shè)計(jì)方案介紹11.1. 潔霉素簡(jiǎn)介11.2. 主要設(shè)備11.3. 上游生產(chǎn)過(guò)程21.4. 下游過(guò)程概述31.5. 潔霉素生產(chǎn)工藝流程草圖4第 二 章 發(fā)酵罐各部分設(shè)計(jì)計(jì)算62.1. 發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)尺寸62.2. 攪拌功率82.3. 換熱設(shè)備92.4. 滅菌蒸汽量及時(shí)間11第 三 章 種子罐各部分設(shè)計(jì)計(jì)算133.1. 一級(jí)種子罐133.2. 二級(jí)種子罐15第 四 章 流加儲(chǔ)罐各部分計(jì)算204.1. 結(jié)構(gòu)尺寸204.2. 換熱設(shè)備2

2、04.3. 滅菌蒸汽量及時(shí)間22第 五 章 無(wú)菌空氣生產(chǎn)設(shè)備245.1. 一級(jí)種子罐分過(guò)濾器245.2. 二級(jí)種子罐分過(guò)濾器245.3. 發(fā)酵罐分過(guò)濾器24第 六 章 操作規(guī)程256.1. 一級(jí)種子罐256.2. 二級(jí)種子罐256.3. 發(fā)酵罐25第 七 章 附錄247.1. 符號(hào)說(shuō)明247.2. 參考文獻(xiàn)25第一章 設(shè)計(jì)方案介紹1.1. 潔霉素簡(jiǎn)介1潔霉素(Jiemycin)又稱林可霉素(Lincomycin)，是1962年由美國(guó)人Mason等首先從鏈霉菌(S. lincolnensis)變種的培養(yǎng)液經(jīng)發(fā)酵、酸化、提取、精制而得到的高效廣譜抗生素，分子式為C18H34N2O6S，分子量為40

3、6.56。其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下：圖1 潔霉素(Jiemycin)的結(jié)構(gòu)式潔霉素為白色結(jié)晶性粉末，有微臭或特殊臭，味苦，易溶于水、甲醇，略溶于乙醇。熔點(diǎn)145147。遇酸、光和空氣穩(wěn)定。對(duì)革蘭陽(yáng)性菌、厭氧菌作用強(qiáng)。潔霉素在醫(yī)學(xué)上主要用于葡萄球菌、鏈球菌、肺炎球菌及厭氧菌引起的各種感染，如呼吸道感染及敗血癥。對(duì)腦膜炎、心內(nèi)膜炎、白喉、放線菌病也有滿意的療效，但一般不作首選。潔霉素主要作用機(jī)理:潔霉素作用于敏感菌核糖體的 50S 亞基,阻止肽鏈的延長(zhǎng),從而抑制細(xì)菌細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成,一般系抑菌劑,但在高濃度時(shí),對(duì)某些細(xì)菌也具有殺菌作用。對(duì)大多數(shù)革蘭氏陽(yáng)性菌和某些厭氧的革蘭氏陰性菌有抗菌作用，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌的

4、抗菌作用類似紅霉素。敏感菌可包括肺炎鏈球菌、化膿性鏈球菌、綠色鏈球菌、金黃色葡萄球菌、白喉?xiàng)U菌等。 厭氧菌對(duì)潔霉素敏感者包括擬桿菌屬、梭桿菌、丙酸桿菌、真桿菌、雙歧桿菌、消化鏈球菌、多數(shù)消化球菌、產(chǎn)氣莢膜桿菌、破傷風(fēng)桿菌、以及某些放線菌等。 潔霉素對(duì)糞鏈球菌、某些梭狀芽胞桿菌、奴卡菌、酵母菌、真菌和病毒均不敏感。葡萄球菌對(duì)其可緩慢地產(chǎn)。1.2. 主要設(shè)備l 生產(chǎn)能力：年產(chǎn)65噸l 生產(chǎn)原料：自用糖、口服糖（速效碳源），淀粉（遲效碳源），黃豆餅粉、玉米漿（氮源），NaNO3，NaCl，NH4NO3，KH2PO4，(NH4)2SO4等無(wú)機(jī)鹽l 操作條件：一級(jí)種子罐：3m3×4個(gè)，培養(yǎng)3天

5、，罐溫30，罐壓0.05MPa，空氣流量150m3/h，空氣壓力0.125MPa，攪拌轉(zhuǎn)速60rpm；二級(jí)種子罐：15m3×4個(gè)，培養(yǎng)3天，罐溫30，罐壓0.04MPa，空氣流量900m3/h，空氣壓力0.125MPa，攪拌轉(zhuǎn)速60rpm；三級(jí)發(fā)酵罐：100m3×4個(gè)，培養(yǎng)9天，罐溫30，罐壓0.04MPa，空氣流量4000m3/h，空氣壓力0.125MPa，攪拌轉(zhuǎn)速60rpm。l 含量：4500u/mll 流加發(fā)酵：保持糖濃4%，每隔8h取樣，低于4%則加1噸40%糖/8h，流加糖量為初始糖量的34倍。1.3. 上游生產(chǎn)過(guò)程2,31.3.1 菌種出發(fā)菌株為潔霉素產(chǎn)生菌鏈霉

6、菌4-1024(Streptomyces 4-1024)，首先從沙土管取種接種于斜面培養(yǎng)基上，在30下恒溫培養(yǎng)7d。斜面培養(yǎng)基主要成分包括：可溶性淀粉2.0%、黃豆餅粉0.5%、氯化鈉0.1%、硝酸鉀0.1%、硫酸鎂0.05%、硫酸亞鐵0.1%、瓊脂1.8%、pH 7.0-7.2。待氣生菌絲成為粉紅色，基內(nèi)菌絲為蒼黃色，產(chǎn)生可溶性黃色素，孢子絲柔曲，表面光滑時(shí)，可進(jìn)一步進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)，得到菌絲后再進(jìn)入種子罐中培養(yǎng)，產(chǎn)生較多的菌絲體，再接種至發(fā)酵罐培養(yǎng)。1.3.2 培養(yǎng)基基礎(chǔ)培養(yǎng)基中碳源為自用糖、口服糖（速效碳源）、淀粉（遲效碳源）等；氮源有黃豆餅粉、玉米漿等；無(wú)機(jī)鹽包括硝酸鈉、硝酸銨、氯化鈉、磷

7、酸二氫鉀、硫酸銨等；消泡劑常用玉米油和泡敵，可在補(bǔ)料中加入，也可直接加到基礎(chǔ)培養(yǎng)基中。1.3.3 發(fā)酵過(guò)程發(fā)酵過(guò)程的目的是使微生物大量分泌抗生素。在發(fā)酵之前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基必須先滅菌。一、二級(jí)種子罐及發(fā)酵罐均采用蒸汽滅菌系統(tǒng)，采用實(shí)消滅菌法。發(fā)酵系統(tǒng)包括滅菌系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、補(bǔ)料系統(tǒng)，其中補(bǔ)料尤為重要。該發(fā)酵過(guò)程為流加發(fā)酵過(guò)程，采用三級(jí)補(bǔ)料發(fā)酵，糖濃度需維持在4%左右，每隔8小時(shí)取樣一次，若低于4%，則需加入1噸 40%糖/8小時(shí)（流加糖量為初始糖量3-4倍），補(bǔ)料主要補(bǔ)葡萄糖、硫銨、氨水，有時(shí)也加入緩沖劑CaCO3和消沫劑硅油。1.4下游過(guò)程概述3潔霉素提煉工藝主要分為發(fā)酵液預(yù)處理

8、及過(guò)濾、提取、精制三大步驟。1.4.1 發(fā)酵液預(yù)處理及過(guò)濾該步驟是提煉的第一道工序，目的是將菌絲和發(fā)酵液分開。濾液質(zhì)量對(duì)方便后工序的操作及保證成品質(zhì)量非常重要，過(guò)濾收率對(duì)完成提煉總收率十分關(guān)鍵。將發(fā)酵液用草酸酸化至pH3.0左右，草酸與發(fā)酵液中的Ca2+結(jié)合產(chǎn)生草酸鈣，析出的草酸鈣能促使蛋白凝固。酸化時(shí)需加熱到40-50，適當(dāng)升溫有利于草酸的溶解，還能加快過(guò)濾速度。預(yù)處理后，采用硅藻土作為助濾劑過(guò)濾，得到澄清的濾液。1.4.2 溶劑萃取1萃取 采用丁醇作為萃取劑。萃取前需將發(fā)酵濾液的pH調(diào)至10左右，此時(shí)潔霉素在丁醇和水之間的分配系數(shù)達(dá)到最大值。萃取后，大部分無(wú)機(jī)雜質(zhì)和含氮化合物等酸性物質(zhì)留在

9、水相中，部分有機(jī)堿性雜質(zhì)隨潔霉素一起轉(zhuǎn)移到有機(jī)相中。2. 濃縮和洗滌 用真空薄膜濃縮的方式提高萃取液的濃度，再用pH>8的NaOH溶液洗滌，除去萃取相中易溶于水的雜質(zhì)。3. 反萃取 在酸性條件下用水進(jìn)行反萃取，此時(shí)潔霉素以鹽的形式從有機(jī)相轉(zhuǎn)入水相，與有機(jī)相中的雜質(zhì)分離。1.4.3 精制和結(jié)晶利用活性炭脫色是精制的重要步驟，它能除去色素、熱原等雜質(zhì)。脫色后加入丙酮結(jié)晶，晶體經(jīng)過(guò)干燥后得到成品林可霉素鹽酸鹽。1.4.4 下游過(guò)程提純需經(jīng)過(guò)以下過(guò)程：發(fā)酵液的預(yù)處理發(fā)酵液的過(guò)濾濾液（2200單位，pH10）丁醇提取（混合澄清槽）6000單位一次濃縮8h，6萬(wàn)單位，罐內(nèi)蒸汽60堿水洗滌（透光度8%

10、，堿度1%以下）靜置分層，除去雜質(zhì)二次濃縮，減壓蒸餾，水分基本濃縮30萬(wàn)單位，400L粗結(jié)晶加HCl 57%，以1:1加入無(wú)水乙醇，三通式離心機(jī)除水脫色（加水、活性炭、濃度95%，26-32萬(wàn)單位）丙酮結(jié)晶（通入-5冷卻水）1:9干燥成品，潔霉素鹽酸鹽1.5. 潔霉素生產(chǎn)工藝流程草圖一級(jí)種子罐二級(jí)種子罐發(fā)酵罐發(fā)酵液預(yù)處理板框過(guò)濾機(jī)堿水洗滌罐雙錐干燥器成品潔霉素鹽酸鹽丁醇提取罐水抽提罐脫色罐一次濃縮塔二次濃縮塔脫色過(guò)濾罐旋風(fēng)分離器粗結(jié)晶罐丙酮結(jié)晶罐雙錐干燥器圖2 潔霉素生產(chǎn)工藝流程草圖第二章 發(fā)酵罐各部分設(shè)計(jì)計(jì)算2.1. 發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)尺寸4潔霉素發(fā)酵為好氣發(fā)酵，因此選用帶通風(fēng)設(shè)備和機(jī)械攪拌的通用

11、式發(fā)酵罐。發(fā)酵罐的公稱容積為罐的圓筒部分容積加上底封頭的容積之和，即（2-1）放線菌發(fā)酵罐的5，取=2.0，較小可忽略不計(jì)，由式（2-1）得：（2- 2）所以發(fā)酵罐的直徑為取= 4m，則罐身高度H=2.1*D=2.1*4=8.4m根據(jù)橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)JB1154-736，= 4m的橢圓形封頭=1000mm，=50mm.驗(yàn)算總?cè)莘e：所以總?cè)莘e符合要求。發(fā)酵罐的攪拌系統(tǒng)采用在罐底部安裝兩個(gè)徑向流攪拌器，它們起到分散從底部輸入的空氣的作用。本工藝中，發(fā)酵罐底部采用六葉圓盤渦輪式后彎葉攪拌器產(chǎn)生徑向流。由于發(fā)酵液中含大量菌絲體，粘度較高，在不影響菌絲生長(zhǎng)的情況下，應(yīng)取較大的值以增大攪拌功率。取=0.35

12、7，則攪拌槳距罐底的距離一般與攪拌槳的直徑相同，即取發(fā)酵罐的裝填系數(shù)=72.7%，則有得液面高度HL=5.91m.選兩層槳，取攪拌槳間距在罐壁上安裝擋板以消除攪拌產(chǎn)生的漩渦。當(dāng)擋板的條件符合下式時(shí)，攪拌器的功率最大，這種擋板條件叫做全擋板條件8：(2-3)其中為擋板寬度，為擋板數(shù)。一般選用4塊或6塊擋板，本設(shè)計(jì)均選用5塊擋板，此時(shí)為了避免培養(yǎng)液中的固體成分堆積在擋板背側(cè)，擋板應(yīng)與罐壁有一定間隙，該間隙一般可取0.1-0.3。本設(shè)計(jì)取0.3作為系數(shù)，則此時(shí)可知計(jì)算合格。由于通氣量較大，攪拌充分，可采用單孔管作為通氣裝置?？諝饬髁?4000m3/h，壓力=0.125MPa.取管內(nèi)空氣流速=20m/

13、s，則通氣管的內(nèi)徑為.選取2998mm熱軋無(wú)縫鋼管，其內(nèi)徑=0.283m，實(shí)際氣速為發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖見圖2-2。圖3 發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)尺寸示意圖（單位：cm）2.2. 攪拌功率采用Rushton算圖法計(jì)算不通氣時(shí)，發(fā)酵罐內(nèi)為均相系，其攪拌功率與攪拌雷諾數(shù)有關(guān)：(2-4)其中為液體密度，為攪拌轉(zhuǎn)速，為液體密度。潔霉素發(fā)酵液的粘度一般為60×10-3mPa·s4，其密度可取=1100kg/m3。攪拌轉(zhuǎn)速為60r/min，則其攪拌雷諾數(shù)為攪拌功率查Rushton算圖計(jì)算8，得六片彎葉圓盤渦輪在Re=4.693×104時(shí)功率因數(shù)為4.8，當(dāng)>300且符合全擋板條件時(shí)

14、，則一個(gè)攪拌槳的攪拌功率為選兩層槳，所以總功率為通氣時(shí)，由于氣泡的存在而使液體的表觀密度降低，功率減小?？捎孟率接?jì)算3：（2-5）2.3. 換熱設(shè)備本發(fā)酵罐的容積較大( >5m3)，因此應(yīng)選用豎直蛇管作為換熱裝置3。一般抗生素在發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵熱為16-25MJ/m3·h5，本設(shè)計(jì)中取=17MJ/ m3·h。發(fā)酵液的體積為83.22m3。冷卻水的入口溫度取20，出口溫度取25，其定性溫度水在該溫度下的物性數(shù)據(jù)為=998.2kg/m3=4.183kJ/(kg·)=0.5989W/(m·)=1.0050mPa·s冷卻水耗量取管內(nèi)流速2m/s，分

15、四段同時(shí)進(jìn)水，則換熱管內(nèi)徑為所以選用63.5×4mm的熱軋無(wú)縫鋼管，內(nèi)徑為55.5mm。核算流速罐溫為30，求算平均溫度差：發(fā)酵罐中豎直蛇管換熱的總傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值可取為=4.184×400kJ/(m2·h·)9，據(jù)此值計(jì)算換熱面積：換熱管所需長(zhǎng)度為2.4. 滅菌蒸汽量及時(shí)間4濕熱滅菌是直接用加壓濕蒸汽進(jìn)行物或設(shè)備容器的滅菌。濕熱滅菌是發(fā)酵生產(chǎn)中普遍使用的滅菌方法。用蒸汽將物料升溫到115-140，保持一定時(shí)間，可殺死各種微生物。常用的滅菌條件是120、2030分鐘。蒸汽在冷凝時(shí)釋放出大量潛熱，并具有強(qiáng)大的穿透力，且在高溫及有水分存在的條件下，微生物細(xì)胞中

16、的蛋白質(zhì)極易凝固而引起微生物的死亡，故濕熱滅菌具有經(jīng)濟(jì)和快速的特點(diǎn)，尤其適用于大量培養(yǎng)基及發(fā)酵設(shè)備的滅菌。實(shí)罐滅菌(簡(jiǎn)稱實(shí)消) 是將飽和蒸汽直接通入裝有配制好的培養(yǎng)基的發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行滅菌的一種方法。此法不要另外的專用滅菌設(shè)備，因而具有投資少、操作簡(jiǎn)便、染菌機(jī)會(huì)少等優(yōu)點(diǎn)，但是，使用蒸汽較集中，而且發(fā)酵設(shè)備的利用率較低。淀粉培養(yǎng)基滅菌一般選用120-125，滅菌30分鐘。本設(shè)計(jì)采用125，30min滅菌。取滅菌蒸汽壓力為0.4MPa（表壓），查飽和水蒸汽表8得其溫度為151.7，汽化潛熱為2065.12kJ/kg。實(shí)罐滅菌分為加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段，其時(shí)間和蒸汽量可分別計(jì)算。2.4.1 加熱階段加

17、熱階段的蒸汽消耗量為（2-6）其中為培養(yǎng)基重量，和分別為加熱開始和結(jié)束時(shí)培養(yǎng)基的溫度，為發(fā)酵罐散失的熱量，一般取加熱所需熱量的10-20%；為加熱蒸汽的潛熱。取為加熱所需熱量的0.18%，則加熱階段的時(shí)間為(2-7)其中為培養(yǎng)基比熱（可取4.184kJ/(kg·)），為加熱蒸汽溫度。所以2.4.2 保溫階段保溫階段為30min即0.5h.保溫階段的蒸汽耗量一般為直接加熱時(shí)的30-50%3，取40%即2.4.3 冷卻階段冷卻階段的時(shí)間為(2- 8)其中(2- 9a)c1和c2分別為培養(yǎng)基和冷卻水的比熱，t1s和t1f分別為培養(yǎng)基開始冷卻和冷卻結(jié)束時(shí)的溫度，t2s為冷卻水的入口溫度。冷卻

18、水的流量W取40kg/s，則所以蒸汽總耗量為滅菌總時(shí)間為第三章 種子罐各部分設(shè)計(jì)計(jì)算3.1. 一級(jí)種子罐3.1.1 結(jié)構(gòu)尺寸一級(jí)種子罐仍選用通用式發(fā)酵罐，其直徑為m取=1.22m，罐身高度m.根據(jù)橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)JB1154-739，D=1.22m的橢圓形封頭ha=300mm，hb=50mm.驗(yàn)算總?cè)莘e：所以總?cè)莘e符合要求。該種子罐的容積較小，可在底部安裝一個(gè)六葉圓盤渦輪式后彎葉攪拌器。攪拌器的結(jié)構(gòu)尺寸為：.空氣流量V=150m3/h，壓力P=0.125MPa. 取管內(nèi)空氣流速u=20m/s，則通氣管的內(nèi)徑為.選取603mm熱軋無(wú)縫鋼管，其內(nèi)徑Dp=0.054m，實(shí)際氣速為3.1.2 攪拌功率攪

19、拌雷諾數(shù)為查Rushton算圖8得六片彎葉圓盤渦輪在Re=3.343×103時(shí)功率因數(shù)為4.5當(dāng)Re>300且符合全擋板條件時(shí)，攪拌功率通氣時(shí)有3.1.3 換熱裝置一級(jí)種子罐體積小于5m3，可采用外夾套作為換熱裝置。取裝填系數(shù)=75%，種子液的體積為3.14×75%=2.36m3.夾套的傳熱系數(shù)可取K=4.184×150 kJ/(m2·h·)9，換熱面積由以上數(shù)據(jù)可求出對(duì)數(shù)平均溫差冷卻水入口溫度為20，試差得出口溫度為25.1。冷卻水耗量3.1.4 蒸汽滅菌量及時(shí)間一級(jí)種子罐仍采用實(shí)罐滅菌。3.1.4.1. 加熱階段的蒸汽消耗量為加熱階段

20、的時(shí)間為3.1.4.2. 保溫階段的蒸汽耗量為3.1.4.3. 冷卻階段的時(shí)間計(jì)算如下,設(shè)冷卻水耗量取1.2kg/s，所以蒸汽總耗量為滅菌總時(shí)間為二級(jí)種子罐3.2.1 結(jié)構(gòu)尺寸二級(jí)種子罐仍選用通用式發(fā)酵罐，其直徑為：取=2.1m,則罐身高度.根據(jù)橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)JB1154-739，=2.1m的橢圓形封頭=520mm，=40mm.驗(yàn)算總?cè)莘e：總?cè)莘e符合要求。該種子罐的容積較小，可在底部安裝一個(gè)六葉圓盤渦輪式后彎葉攪拌器。攪拌器的結(jié)構(gòu)尺寸為：空氣流量=900m3/h，壓力=0.125MPa. 取管內(nèi)空氣流速=20m/s，則通氣管的內(nèi)徑為選取1406mm熱軋無(wú)縫鋼管，其內(nèi)徑=0.118m，實(shí)際氣速為

21、3.2.2 攪拌功率攪拌雷諾數(shù)為查Rushton算圖8得六片彎葉圓盤渦輪在Re=1.173×104時(shí)功率因數(shù)=4.0.當(dāng)>300且符合全擋板條件時(shí)，攪拌功率通氣時(shí)有（2-10）3.2.3 換熱設(shè)備二級(jí)種子罐的容積較大( >5m3)，因此應(yīng)選用豎直蛇管作為換熱裝置4。一般抗生素在發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵熱為16-25MJ/m3·h5，本設(shè)計(jì)中取=17MJ/ m3·h。發(fā)酵液的體積為17×75%=12.75m3。冷卻水的入口溫度取20，出口溫度取25，其定性溫度水在該溫度下的物性數(shù)據(jù)為=998.2kg/m3=4.183kJ/(kg·)=0.598

22、9W/(m·)=1.0050mPa·s冷卻水耗量取管內(nèi)流速2m/s，分四段同時(shí)進(jìn)水，則換熱管內(nèi)徑為選用25×2.5mm的冷軋無(wú)縫鋼管。罐溫為30，求算平均溫度差：發(fā)酵罐中豎直蛇管換熱的總傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值可取為=4.184×400kJ/(m2·h·)9，根據(jù)此值計(jì)算換熱面積：換熱管所需長(zhǎng)度為3.2.4 蒸汽滅菌量及時(shí)間二級(jí)種子罐仍采用實(shí)罐滅菌。3.2.4.1. 加熱階段的蒸汽消耗量為加熱階段的時(shí)間為3.2.4.2. 保溫階段的蒸汽耗量為.3.2.4.3. 冷卻階段的時(shí)間計(jì)算如下,取冷卻水耗量5kg/s，所以蒸汽總耗量為滅菌總時(shí)間為第四章

23、流加儲(chǔ)罐各部分計(jì)算4.1. 結(jié)構(gòu)尺寸潔霉素的流加發(fā)酵要求保持糖濃3%-4%，發(fā)酵過(guò)程中流加糖量為初始糖量的3-4倍。流加的培養(yǎng)液中糖濃度為40%，若初始糖濃度為4%，則流加總量取流加儲(chǔ)罐的裝填系數(shù)=75%，儲(chǔ)罐體積應(yīng)為.儲(chǔ)罐數(shù)量與發(fā)酵罐數(shù)相同，為4個(gè)。采用平蓋、橢圓形封頭并帶攪拌的儲(chǔ)罐，取，則有.實(shí)際容積為所以容積符合要求。在儲(chǔ)罐底部安裝一個(gè)六葉圓盤渦輪式后彎葉攪拌器，其結(jié)構(gòu)尺寸為：4.2. 換熱設(shè)備流加儲(chǔ)罐的大小與二級(jí)種子罐相似，因此采用與二級(jí)種子罐長(zhǎng)度相同的換熱蛇管，其內(nèi)徑為20mm, 長(zhǎng)度為57.2m, 換熱面積為17.96m2.二級(jí)種子罐的容積較大( >5m3)，因此應(yīng)選用豎直蛇

24、管作為換熱裝置3。一般抗生素在發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵熱為16-25MJ/m3·h5，本設(shè)計(jì)中取=17MJ/ m3·h。發(fā)酵液的體積為11.50×75%=8.625m3。冷卻水的入口溫度取20，出口溫度取25，其定性溫度水在該溫度下的物性數(shù)據(jù)為=998.2kg/m3=4.183kJ/(kg·)=0.5989W/(m·)=1.0050mPa·s冷卻水耗量取管內(nèi)流速2m/s，分四段同時(shí)進(jìn)水，則換熱管內(nèi)徑為選用20×1.4mm的冷軋無(wú)縫鋼管。罐溫為30，求算平均溫度差：發(fā)酵罐中豎直蛇管換熱的總傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值可取為=4.184×40

25、0kJ/(m2·h·)，根據(jù)此值計(jì)算換熱面積：換熱管所需長(zhǎng)度為4.3. 滅菌蒸汽量及時(shí)間流加儲(chǔ)罐采用實(shí)罐滅菌，由于流加培養(yǎng)液中碳源為葡萄糖，受熱易被氧化損失，因此滅菌時(shí)間取25min.4.3.1 加熱階段的蒸汽消耗量為加熱階段的時(shí)間為4.3.2 保溫階段的蒸汽耗量為.4.3.3 冷卻階段的時(shí)間計(jì)算如下，取冷卻水耗量取5kg/s，所以蒸汽總耗量為滅菌總時(shí)間為第五章 無(wú)菌空氣生產(chǎn)設(shè)備為了保證除菌效果，每臺(tái)種子罐和發(fā)酵罐都應(yīng)配備一臺(tái)空氣分過(guò)濾器。采用超細(xì)玻璃纖維濾紙過(guò)濾器，具體結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下：5.1. 一級(jí)種子罐分過(guò)濾器分過(guò)濾器濾層直徑，其中為通過(guò)分過(guò)濾器的空氣的流量，為通過(guò)分

26、過(guò)濾器的氣速。取= 0.2m/s, 則有分過(guò)濾器的直徑一般取1.1到1.3倍濾層直徑9，取1.2倍，則有圓整取=650mm.一級(jí)種子罐分過(guò)濾器與一級(jí)種子罐配套，共4個(gè)。5.2. 二級(jí)種子罐分過(guò)濾器圓整取=1600mm.二級(jí)種子罐分過(guò)濾器與二級(jí)種子罐配套，共4個(gè)。5.3. 發(fā)酵罐分過(guò)濾器圓整取=3500mm.發(fā)酵罐分過(guò)濾器與發(fā)酵罐配套，共4個(gè)。第六章 操作規(guī)程6.1. 一級(jí)種子罐向一級(jí)種子罐中加入75%體積的培養(yǎng)基，開始攪拌。先向夾套中通入蒸氣預(yù)熱至90，再?gòu)倪M(jìn)氣口、排料口等處直接通入蒸氣加熱至125，保溫30min. 向夾套中通入冷卻水至罐溫降至30. 接入搖瓶培養(yǎng)的菌種，150m3/h通氣攪拌培養(yǎng)2-3天至菌濃符合要求為止。培養(yǎng)過(guò)程中向夾套中通入適當(dāng)流量的冷卻水，控制罐溫在30±0.5.6.2. 二級(jí)種子罐向二級(jí)種子罐中加入75%體積的培養(yǎng)基，開攪拌。先向蛇管中通入蒸氣預(yù)熱至90，再?gòu)倪M(jìn)氣口、排料口等處直接通入蒸氣加熱至125，保溫30min. 向夾套中通入冷卻水至罐溫降至30. 壓差法接入一級(jí)種子罐培養(yǎng)的菌種，900m3/h通氣攪拌培養(yǎng)2-3天至菌濃符合要求為止。培養(yǎng)過(guò)程中向夾套中通入適當(dāng)流量的冷卻水，控制罐溫在30±0.5.6.3. 發(fā)酵罐向發(fā)酵罐中加入75%體積的培養(yǎng)基，開攪拌。先向蛇管