工科生-畢業(yè)課程設(shè)計(jì)

1、天津大學(xué)生物工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：潔霉素發(fā)酵車間設(shè)計(jì)姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)：級(jí)生物工程一班 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)成績(jī)：目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616190 第 一 章 設(shè)計(jì)方案介紹 PAGEREF _Toc162616190 h 1 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616191 1.1. 潔霉素簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc162616191 h 1 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616

2、192 1.2. 主要設(shè)備 PAGEREF _Toc162616192 h 1 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616193 1.3. 上游生產(chǎn)過程 PAGEREF _Toc162616193 h 2 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616194 1.4. 下游過程概述 PAGEREF _Toc162616194 h 3 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616195 1.5. 潔霉素生產(chǎn)工藝流程草圖 PAGEREF _Toc162616195 h

3、 4 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616196 第 二 章 發(fā)酵罐各局部設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc162616196 h 5 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616197 2.1. 發(fā)酵罐的構(gòu)造尺寸 PAGEREF _Toc162616197 h 5 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616198 2.2. 攪拌功率 PAGEREF _Toc162616198 h 7 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l

4、_Toc162616199 2.3. 換熱設(shè)備 PAGEREF _Toc162616199 h 8 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616200 2.4. 滅菌蒸汽量及時(shí)間 PAGEREF _Toc162616200 h 10 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616201 第 三 章 種子罐各局部設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc162616201 h 13 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616202 3.1. 一級(jí)種子罐 PAGEREF _T

5、oc162616202 h 13 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616203 3.2. 二級(jí)種子罐 PAGEREF _Toc162616203 h 15 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616204 第 四 章 流加儲(chǔ)罐各局部計(jì)算 PAGEREF _Toc162616204 h 19 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616205 4.1. 構(gòu)造尺寸 PAGEREF _Toc162616205 h 19 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課

6、程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616206 4.2. 換熱設(shè)備 PAGEREF _Toc162616206 h 19 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616207 4.3. 滅菌蒸汽量及時(shí)間 PAGEREF _Toc162616207 h 21 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616208 第 五 章 無菌空氣生產(chǎn)設(shè)備 PAGEREF _Toc162616208 h 22 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616209 5.1. 一級(jí)種子

7、罐分過濾器 PAGEREF _Toc162616209 h 22 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616210 5.2. 二級(jí)種子罐分過濾器 PAGEREF _Toc162616210 h 22 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616211 5.3. 發(fā)酵罐分過濾器 PAGEREF _Toc162616211 h 22 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616212 第 六 章 操作規(guī)程 PAGEREF _Toc162616212 h 23 HYP

8、ERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616213 6.1. 一級(jí)種子罐 PAGEREF _Toc162616213 h 23 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616214 6.2. 二級(jí)種子罐 PAGEREF _Toc162616214 h 23 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616215 6.3. 發(fā)酵罐 PAGEREF _Toc162616215 h 23 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616216

9、 第 七 章 附錄 PAGEREF _Toc162616216 h 24 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616217 7.1. 符 號(hào) 說 明 PAGEREF _Toc162616217 h 24 HYPERLINK G:課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)李艷英.doc l _Toc162616218 7.2. 參 考 文 獻(xiàn) PAGEREF _Toc162616218 h 25第一章 設(shè)計(jì)方案介紹潔霉素簡(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

10、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。其化學(xué)構(gòu)造如下：圖1 潔霉素(Jiemycin)的構(gòu)造式潔霉素為白色結(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)

11、菌也具有殺菌作用。對(duì)大多數(shù)革蘭氏陽性菌和某些厭氧的革蘭氏陰性菌有抗菌作用，對(duì)革蘭氏陽性菌的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、 HYPERLINK t _blank 真菌和病毒均不敏感。葡萄球菌對(duì)其可緩慢地產(chǎn)。主要設(shè)備生產(chǎn)能力：年產(chǎn)65噸生產(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

12、，KH2PO4，(NH4)2SO4等無機(jī)鹽操作條件：一級(jí)種子罐：3m34個(gè)，培養(yǎng)3天，罐溫30，罐壓，空氣流量150m3/h，空氣壓力，攪拌轉(zhuǎn)速60rpm；二級(jí)種子罐：15m34個(gè)，培養(yǎng)3天，罐溫30，罐壓，空氣流量900m3/h，空氣壓力，攪拌轉(zhuǎn)速60rpm；三級(jí)發(fā)酵罐：100m34個(gè)，培養(yǎng)9天，罐溫30，罐壓，空氣流量4000m3/h，空氣壓力，攪拌轉(zhuǎn)速60rpm。含量：4500u/ml流加發(fā)酵：保持糖濃4%，每隔8h取樣，低于4%那么加1噸40%糖/8h，流加糖量為初始糖量的34倍。上游生產(chǎn)過程2,3菌種出發(fā)菌株為潔霉素產(chǎn)生菌鏈霉菌4-1024(Streptomyces 4-1024)，

13、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%、。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，外表光滑時(shí)，可進(jìn)一步進(jìn)展搖瓶培養(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)。培養(yǎng)基根底培養(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；無機(jī)鹽包括硝酸鈉、硝酸銨、氯化鈉、磷酸二氫鉀、硫酸銨等；消泡劑常用玉米油和泡敵，可在補(bǔ)料中參加，也可直接加到根底培養(yǎng)基中。發(fā)酵過程發(fā)酵

14、過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)酵過程為流加發(fā)酵過程，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，假設(shè)低于4%，那么需參加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)也參加緩沖劑CaCO3和消沫劑硅油。下游過程概述 ADDIN EN.CITE 俞俊棠19824417俞俊棠抗生素生產(chǎn)設(shè)備北京: 化學(xué)工業(yè)出版社北京: 化學(xué)工業(yè)出版社19823潔霉素提煉工藝主要分為發(fā)酵

15、液預(yù)處理及過濾、提取、精制三大步驟。發(fā)酵液預(yù)處理及過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，還能加快過濾速度。預(yù)處理后，采用硅藻土作為助濾劑過濾，得到澄清的濾液。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)到達(dá)最大值。萃取后，大局部無機(jī)雜質(zhì)和含氮化合物等酸性物質(zhì)留在水相中，局部有機(jī)堿性雜質(zhì)隨

16、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pH8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)展反萃取，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)別離。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)。脫色后參加丙酮結(jié)晶，晶體經(jīng)過枯燥后得到成品林可霉素鹽酸鹽。下游過程提純需經(jīng)過以下過程：發(fā)酵液的預(yù)處理發(fā)酵液的過濾濾液2200單位，pH10丁醇提取混合澄清槽6000單位一次濃縮8h，6萬單位，罐內(nèi)蒸汽 60堿水洗滌透光度8%，堿度1%以下靜置分層，除去雜質(zhì)二次濃縮，減壓蒸餾，水分根本濃縮3

17、0萬單位，400L粗結(jié)晶加HCl 57%，以1:1參加無水乙醇，三通式離心機(jī)除水脫色加水、活性炭、濃度95%，26-32萬單位丙酮結(jié)晶通入-5冷卻水1:9枯燥成品，潔霉素鹽酸鹽潔霉素生產(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)處理板框過濾機(jī)堿水洗滌罐雙錐枯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濾罐旋風(fēng)別離器粗結(jié)晶罐丙酮結(jié)晶罐雙錐枯燥器圖2 潔霉素生產(chǎn)工藝流程草圖第二章 發(fā)酵罐各局部設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)酵罐的構(gòu)造尺寸 ADDIN EN.CITE 俞文和19963317俞文和新編抗生素工藝學(xué)北京: 中國(guó)建材工業(yè)出版社北京: 中國(guó)建材工業(yè)出版社19964潔霉素發(fā)酵為好氣發(fā)

18、酵，因此選用帶通風(fēng)設(shè)備和機(jī)械攪拌的通用式發(fā)酵罐。發(fā)酵罐的公稱容積為罐的圓筒局部容積加上底封頭的容積之和，即 MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Chapter 2 Section 1 SEQ MTEqn r h * MERGEFORMAT SEQ MTSec r 1 h * MERGEFORMAT SEQ MTChap r 2 h * MERGEFORMAT MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Chapter 2 Section 1 SEQ MTEqn r h * MERGEFORMAT S

19、EQ MTSec r 1 h * MERGEFORMAT SEQ MTChap r 2 h * MERGEFORMAT 2- SEQ 2- * ARABIC 1放線菌發(fā)酵罐的一般為 ADDIN EN.CITE 石榮華20025517石榮華虞軍大型發(fā)酵罐設(shè)計(jì)及實(shí)例醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志5-1023120025，取，較小可忽略不計(jì)，由式2-1得：2- SEQ 2- * ARABIC 2所以發(fā)酵罐的直徑為= QUOTE 取= 4m，那么罐身高度根據(jù)橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)JB1154-73 ADDIN EN.CITE 吳思方19956617吳思方發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社北京: 中

20、國(guó)輕工業(yè)出版社19956，= 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 ADDIN EN.CITE 梅樂和2004886梅樂和姚善涇 林東強(qiáng)生化生產(chǎn)工藝學(xué)2004北京科學(xué)出版社7，那么攪拌槳距罐底的距離一般與攪拌槳的直徑一樣，即取發(fā)酵罐的裝填系數(shù)=73.0%，那么有得液面高度HL=5.79m.選兩層槳，取攪拌槳間距在罐壁上

21、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 ADDIN EN.CITE 柴誠(chéng)敬，張國(guó)亮2000886柴誠(chéng)敬，張國(guó)亮化工流體流動(dòng)與傳熱2000北京化學(xué)工業(yè)出版社8： (2- SEQ 2- * ARABIC 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6塊擋板，此時(shí)為了防止培養(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。本設(shè)計(jì)取作為系數(shù)，那么此時(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。空氣流量=4000m3/h，壓力=0.125MPa.取管內(nèi)空氣流速=25m/s，那么通

22、氣管的內(nèi)徑為.選取2998mm熱軋無縫鋼管，其內(nèi)徑，實(shí)際氣速為發(fā)酵罐的構(gòu)造尺寸示意圖見圖2-2。圖3 發(fā)酵罐構(gòu)造尺寸示意圖單位：cm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- SEQ 2- * ARABIC 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6010-3mPas ADDIN EN.CITE 俞文和19963317俞文和新編抗生素工藝學(xué)北京: 中國(guó)建材工業(yè)出版社北京: 中國(guó)建材工業(yè)出版社19964，其密度可取=1100kg/m3。攪拌轉(zhuǎn)速為60r/min，那么其攪拌雷諾數(shù)為攪拌功率查Rushton算圖計(jì)算

23、ADDIN EN.CITE 柴誠(chéng)敬，張國(guó)亮20008課程設(shè)計(jì).enlEndNote86柴誠(chéng)敬，張國(guó)亮化工流體流動(dòng)與傳熱2000北京化學(xué)工業(yè)出版社8，得六片彎葉圓盤渦輪在104時(shí)功率因數(shù)為，當(dāng)300且符合全擋板條件時(shí)，那么一個(gè)攪拌槳的攪拌功率為選2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。可用下式計(jì)算 ADDIN EN.CITE 俞俊棠19824417俞俊棠抗生素生產(chǎn)設(shè)備北京: 化學(xué)工業(yè)出版社北京: 化學(xué)工業(yè)出版社19823：2- SEQ 2- * ARABIC 5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 ADDIN EN.CITE

24、俞俊棠19824417俞俊棠抗生素生產(chǎn)設(shè)備北京: 化學(xué)工業(yè)出版社北京: 化學(xué)工業(yè)出版社19823。一般抗生素在發(fā)酵過程中發(fā)酵熱為16-25MJ/m3h ADDIN EN.CITE 軍20025517石榮華虞軍大型發(fā)酵罐設(shè)計(jì)及實(shí)例醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志5-1023120025，本設(shè)計(jì)中取=20MJ/ m3h。發(fā)酵液的體積為m3。冷卻水的入口溫度取18，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3=4.182kJ/(kg)=0.601W/(m)=0.9838mPas冷卻水耗量取管內(nèi)流速2m/s，分四段同時(shí)進(jìn)水，那么換熱管內(nèi)徑為所以選用63.54mm的熱軋無縫鋼管，內(nèi)徑為。核算流速

25、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)歷值可取為84400kJ/(m2h) ADDIN EN.CITE 吳思方19957課程設(shè)計(jì).enlEndNote76吳思方發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論1995北京中國(guó)輕工業(yè)出版社9，據(jù)此值計(jì)算換熱面積：換熱管所需長(zhǎng)度為滅菌蒸汽量及時(shí)間 ADDIN EN.CITE 俞文和19963317俞文和新編抗生素工藝學(xué)北京: 中國(guó)建材工業(yè)出版社北京: 中國(guó)建材工業(yè)出版社19964濕熱滅菌是直接用加壓濕蒸汽進(jìn)展物或設(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12

26、0、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)展滅菌的一種方法。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、染菌時(shí)機(jī)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。取滅菌蒸汽壓力為表壓，查飽和水蒸汽表 ADDIN EN.CITE 柴誠(chéng)敬，張國(guó)亮20008

27、課程設(shè)計(jì).enlEndNote86柴誠(chéng)敬，張國(guó)亮化工流體流動(dòng)與傳熱2000北京化學(xué)工業(yè)出版社8得其溫度為，汽化潛熱為。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。加熱階段加熱階段的蒸汽消耗量為2- SEQ 2- * ARABIC 6其中為培養(yǎng)基重量，和分別為加熱開場(chǎng)和完畢時(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20%，那么加熱階段的時(shí)間為(2- SEQ 2- * ARABIC 7)其中為培養(yǎng)基比熱可取4.184kJ/(kg)，為加熱蒸汽溫度。所以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

28、直接加熱時(shí)的30-50% ADDIN EN.CITE 俞俊棠19824417俞俊棠抗生素生產(chǎn)設(shè)備北京: 化學(xué)工業(yè)出版社北京: 化學(xué)工業(yè)出版社19823，取40%即冷卻階段冷卻階段的時(shí)間為(2- SEQ 2- * ARABIC 8)其中(2- SEQ 2- * ARABIC 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)基開場(chǎng)冷卻和冷卻完畢時(shí)的溫度，t2s為冷卻水的入口溫度。冷卻水的流量W取40kg/s，那么 所以蒸汽總耗量為滅菌總時(shí)間為第三章 種子罐各局部設(shè)計(jì)計(jì)算一級(jí)種子罐構(gòu)造尺寸一級(jí)種子罐仍選用通用式發(fā)酵罐，其直徑為m取，罐身高度m.根據(jù)橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)JB1154-73

29、 ADDIN EN.CITE 吳思方19957課程設(shè)計(jì).enlEndNote76吳思方發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論1995北京中國(guó)輕工業(yè)出版社9，D的橢圓形封頭ha=325mm，hb=25mm.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。攪拌器的構(gòu)造尺寸為：.空氣流量V=150m3/h，壓力P=0.125MPa. 取管內(nèi)空氣流速u=25m/s，那么通氣管的內(nèi)徑為.選取603mm熱軋無縫鋼管，其內(nèi)徑Dp，實(shí)際氣速為攪拌功率攪拌雷諾數(shù)為查Rushton算圖 ADDIN EN.CITE 柴誠(chéng)敬，張國(guó)亮20008課程設(shè)計(jì).enlEndNote86柴誠(chéng)敬，張國(guó)

30、亮化工流體流動(dòng)與傳熱2000北京化學(xué)工業(yè)出版社8得六片彎葉圓盤渦輪在103時(shí)功率因數(shù)為當(dāng)Re300且符合全擋板條件時(shí)，攪拌功率通氣時(shí)有換熱裝置一級(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.夾套的傳熱系數(shù)可取K=4.184150 kJ/(m2h) ADDIN EN.CITE 吳思方19957課程設(shè)計(jì).enlEndNote76吳思方發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論1995北京中國(guó)輕工業(yè)出版社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18，試差得出口溫度為。冷卻水耗量蒸汽滅菌量及時(shí)間一級(jí)種子罐仍采用實(shí)罐滅菌。加熱階段的蒸汽消耗量為加熱階段的時(shí)間為保溫階段

31、的蒸汽耗量為冷卻階段的時(shí)間計(jì)算如下,設(shè)冷卻水耗量取，所以蒸汽總耗量為滅菌總時(shí)間為二級(jí)種子罐構(gòu)造尺寸二級(jí)種子罐仍選用通用式發(fā)酵罐，其直徑為：取=2.1m,那么罐身高度.根據(jù)橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)JB1154-73 ADDIN EN.CITE 吳思方19957課程設(shè)計(jì).enlEndNote76吳思方發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論1995北京中國(guó)輕工業(yè)出版社9，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。攪拌器的構(gòu)造尺寸為：空氣流量=900m3/h，壓力=0.125MPa. 取管內(nèi)空氣流速=20m/s，那么通氣管的內(nèi)徑為選取1406

32、mm熱軋無縫鋼管，其內(nèi)徑，實(shí)際氣速為攪拌功率攪拌雷諾數(shù)為查Rushton算圖 ADDIN EN.CITE 柴誠(chéng)敬，張國(guó)亮20008課程設(shè)計(jì).enlEndNote86柴誠(chéng)敬，張國(guó)亮化工流體流動(dòng)與傳熱2000北京化學(xué)工業(yè)出版社8得六片彎葉圓盤渦輪在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- SEQ 2- * ARABIC 10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 ADDIN EN.CITE 俞文和19963317俞文和新編抗生素工藝學(xué)北京: 中國(guó)建材工業(yè)出版社北京: 中國(guó)建材工業(yè)出版社19964。一般抗生素在發(fā)酵過程中發(fā)酵熱為16

33、-25MJ/m3h ADDIN EN.CITE 石榮華20025517石榮華虞軍大型發(fā)酵罐設(shè)計(jì)及實(shí)例醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志5-1023120025，本設(shè)計(jì)中取=17MJ/ m3h。發(fā)酵液的體積為3。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3=4.183kJ/(kg)=0.5989W/(m)=1.0050mPas冷卻水耗量取管內(nèi)流速2m/s，分四段同時(shí)進(jìn)水，那么換熱管內(nèi)徑為選用的冷軋無縫鋼管。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)歷值可取為84400kJ/(m2h) ADDIN EN.CITE 吳思方19957課程設(shè)計(jì).enlE

34、ndNote76吳思方發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論1995北京中國(guó)輕工業(yè)出版社9，根據(jù)此值計(jì)算換熱面積：換熱管所需長(zhǎng)度為蒸汽滅菌量及時(shí)間二級(jí)種子罐仍采用實(shí)罐滅菌。加熱階段的蒸汽消耗量為加熱階段的時(shí)間為保溫階段的蒸汽耗量為.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 流加儲(chǔ)罐各局部計(jì)算構(gòu)造尺寸潔霉素的流加發(fā)酵要求保持糖濃3%-4%，發(fā)酵過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%，假設(shè)初始糖濃度為4%，那么流加總量取流加儲(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)一樣，為4個(gè)。采用平蓋、橢圓形封頭并帶攪拌的儲(chǔ)罐，取，那么有.實(shí)際容

35、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，其構(gòu)造尺寸為：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)度一樣的換熱蛇管，其內(nèi)徑為20mm, 長(zhǎng)度為57.2m, 換熱面積為2.二級(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 ADDIN EN.CITE 俞俊棠19824417俞俊棠抗生素生產(chǎn)設(shè)備北京: 化學(xué)工業(yè)出版社北京: 化學(xué)工業(yè)出版社19823。一般抗生素在發(fā)酵過程中發(fā)酵熱為16-25MJ/m3h ADDIN EN.CITE 軍20025517石榮華虞軍大型發(fā)酵罐設(shè)計(jì)及實(shí)例醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志5-1023120025，本設(shè)

36、計(jì)中取=17MJ/ m3h。發(fā)酵液的體積為3。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3=4.183kJ/(kg)=0.5989W/(m)=1.0050mPas冷卻水耗量取管內(nèi)流速2m/s，分四段同時(shí)進(jìn)水，那么換熱管內(nèi)徑為選用的冷軋無縫鋼管。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)歷值可取為84400 kJ/(m2h)，根據(jù)此值計(jì)算換熱面積：換熱管所需長(zhǎng)度為滅菌蒸汽量及時(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.加熱階段的蒸汽消耗量為加熱階段的時(shí)間為保溫階段的蒸汽耗量為.冷卻階段的時(shí)

37、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)空氣分過濾器。采用超細(xì)玻璃纖維濾紙過濾器，具體構(gòu)造尺寸計(jì)算如下：一級(jí)種子罐分過濾器分過濾器濾層直徑，其中為通過分過濾器的空氣的流量，為通過分過濾器的氣速。取= 0.2m/s, 那么有分過濾器的直徑一般取到倍濾層直徑 ADDIN EN.CITE 吳思方19957課程設(shè)計(jì).enlEndNote76吳思方發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論1995北京中國(guó)輕工業(yè)出版社9，取倍，那么有圓整取=650mm.一級(jí)種子罐分過濾器與一級(jí)種子罐配套，共4個(gè)。二級(jí)種子罐分過濾器圓整取=1600mm.二級(jí)種子罐分過濾器與二級(jí)種子罐配套，共4個(gè)。發(fā)酵罐分過濾器圓整取=3500mm.發(fā)酵罐分過濾