生物制藥設備

11第一章流體測量技術確定壓強：容器內壓強的真實值稱為確定壓強，用P絕表示；表壓強：用壓力計測出容器內的壓強值稱為表壓強，用P表表示，P表是容器內的真實壓強值扣除當地大氣壓強值后的讀數，P絕=P0+P表；真空度：P真=P0-P絕。流體靜力學根本方程式：對液體，?P=P1-P2=〔ρA-ρB〕Rg；對氣體：?P=ρA*gh不銹鋼管型號的表示方法：Φ108mm×4mm108mm4mm100mm。氣動隔膜閥的優(yōu)點：削減了藥液被污染的時機，廣泛應用于生物制藥流體輸送。雷諾準數：Re=duρ/μ；Re≤20232023≤Re≤4000Re≥4000，藥品生產過程中，流體的輸送是湍流。其次章流體輸送機械氣體輸送設備：通風機、鼓風機、壓縮機、真空泵。離心泵工作原理開葉輪進入蝸殼，蝸殼流道漸漸擴大、流體速度減慢，液體動能轉換為靜壓能，壓強不斷上升，最終沿切向流出蝸殼通過排出導管輸入管路系統(tǒng)。離心泵由泵殼、葉輪、軸封三大部件組成。軸封：旋轉的泵軸與固定的泵殼之間的密封。作用：防止高壓液體沿軸漏出或外界空氣漏入。常見有填料密封和機械密封兩種。氣縛現象空度，這樣槽內液體便不能被吸上。這一現象稱為氣縛。導輪的作用：削減能量損失。設計點：效率曲線最高點稱為設計點，設計點對應的流量、壓頭和軸功率稱為額定流量額定壓頭額定軸功率，標注在泵的銘牌上。離心泵在額定流量下工作最經濟。一般將最高效率值的92%的高效區(qū)，泵應盡量在該范圍內操作。離心泵并聯：同一壓頭下，并聯泵的流量為單泵流量的兩倍，據此作出合成特性曲線。并聯泵的流量大于一臺V<V<V離心泵串聯：同一流量下，串聯泵的壓頭為單泵壓頭的兩倍，據此作出串聯泵合成特性曲線。串聯泵的流量大于一臺單泵的流量，小于兩臺單泵的流量。V<V<V并串聯的選擇：高阻管路：串聯泵。低阻管路：并聯泵。離心泵的選用：求，從泵的樣本產品名目或系列特征性曲線選出適宜的型號。在選定型號時，要留有余地，即所選型號供給的揚程、流量、效率等參數要適當大一些。當有幾種型號都能滿足要求時選擇效率最大的離心泵。③選好型號后，要列出泵的有關性能參數和轉速。④假設被輸送液體的密度大于水的密度，則要核算泵的軸功率是否符合要求。氣蝕現象處再分散。由于分散點處產生瞬間真空，造成四周液體高速沖擊該點，產生猛烈的水擊。瞬間壓力可高達數十個MPa，眾多的水擊點上水擊頻率可高達數十kHz230℃以上。防止措施蒸汽壓pv。隔膜泵：由于流體在泵缸內不與動力機械接觸，因而〔避開〕了流體被動力機械的潤滑油〔污染〕的狀況，而隔膜具有彈性，因而流體中有顆粒時不會產生堵塞現象，所以隔膜泵能用于多種性質的流體輸送，如能輸送強酸強堿、易燃易爆、有毒有害、強腐蝕性流體，也能用于衛(wèi)生輸送過程花生醬、泡菜、土豆泥、小紅腸、果醬、巧克力等的輸送。把常見的氣體輸送機械分為〔通風機、鼓風機、壓縮機、真空泵〕等四種根底類型。12.〔往復泵、旋轉泵、旋渦泵、齒輪泵〕等都不同于離心泵，是〔正位移泵。全部的正位移泵在啟動時不能故。13.〔循環(huán)水真空泵和懸片式真空泵)都是利用了空間的擴張和收縮而到達抽氣的目的，(水力噴射泵)則是利用水高速流淌產生真空到達抽氣目的。傅元葉定律牛頓冷卻定律是對流傳熱的根本定律。第三章空氣凈化除菌與調整設備空氣凈化除菌方法：熱殺菌、輻射殺菌〔X射線殺菌、β射線殺菌、γ紫外線殺菌、靜電除菌、過濾除菌。原理：1〕慣性沖擊滯留作用機理，當微粒隨氣流以肯定的速度垂直向纖維方向運動時，空氣受阻即轉變運動方向，繞過纖維前進。而微粒由于它的運動慣性較大，未能準時轉變運動方向，直沖到纖維外表，由于摩擦黏附，微粒就滯留在纖維外表；2〕攔截滯留作用機理，當微生物等微粒隨低速氣流漸漸靠近纖維時，微粒所在的主導氣流受纖維所阻而轉變流淌方向，繞過纖維前進，并在纖維的周邊形成一層邊界滯流區(qū)。滯留區(qū)的氣流速度更慢，進到滯留區(qū)的微粒漸漸靠近和接觸纖維而被粘附滯留；3〕布朗集中作用機理，布朗擴卻能使微?？拷w維而被黏附；4〕重力沉降作用機理，重力沉降是一個穩(wěn)定的分別作用，當微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒就沉降；5〕靜電吸附作用機理，懸浮在空氣中的微生物微?；蛴捎诒旧韼в胁煌碾姾伞⒒蛴捎诋a生的誘導電荷，使它們隨氣流通過介質外表時，受帶異性電荷的介質所吸引而沉降。當空氣流過介質時，慣性撞擊、攔截、布朗集中、重力沉降和靜電吸附這五種機理同時在起作用。無菌空氣：通過除菌處理使空氣中含菌量降低到0干凈區(qū)等級推斷：級別↑，干凈度↓。除菌原理：①布朗運動機理②重力沉降③靜電荷吸附④慣性撞擊⑤攔截機理?？諝鈨艋恚和ㄟ^過濾出去塵埃即可取出空氣中的微生物，水分/油滴是微生物的載體。紫外線殺菌；過濾除菌是目前最常用最經濟的手段之一。高效過濾器的特點：效率高，阻力大，不能再生，一般2~3年更換一次，安裝時正反方向不能倒裝。制藥企業(yè)承受離心分別法凈制空氣的設備是旋風分別器?？諝膺^濾除菌流程：中效空氣凈化流程：風→初效→中效/亞高效→干凈室→排風，干凈室→回風→初效。高效：風→初效→中效→高效→干凈室→排風，干凈室→回風→初效。送至干凈室的風中，風占總送風量25%25%。第四章換熱設備依據不同的使用目的可將換熱器分為蒸發(fā)器、加熱器、冷凝器、冷卻器。傅立葉定律的外表積成正比。衡量換熱器好壞的標準是〔傳熱速率、熱通量。傳熱效率高，流體阻力小，強度足夠，構造合理，安全牢靠，節(jié)約材料，本錢低，制造、安裝、檢修便利。換熱設備的類型：按使用目的分類——冷卻器、冷凝器、加熱器、換熱器、再沸器、蒸氣發(fā)生器、廢熱(或傳熱原理和實現熱交換形式不同分類——直接接觸式換熱器、蓄熱式換熱器、間壁式換熱器及液態(tài)載體的間接式換熱器。換熱器選型應考慮的因素：流體的性質，換熱介質的流量、操作溫度、壓力。平板式換熱器由于金屬薄板上有大量的凹凸波浪，不僅加強了金屬薄板的機械強度，而且還提高了流體的湍流程度，增加了傳熱面積，強化了傳熱效果，因此，板式換熱器被廣泛地應用于快速升溫或快速降溫的換熱過程中。列管式換熱器：①固定管板式換熱器②U形管換熱器：管、殼壁溫差較大或殼程介質易結垢，而管③浮頭式換熱器適用于殼體和管束溫差較大或殼程介質易結垢的條件。板式換熱器：①螺旋板式換熱器②板翅式換熱器適合于低溫或超低溫條件下的換熱過程。③夾套式換熱器④平板式換熱器應用于快速升溫或快速降溫的換熱過程中。增大傳熱平均溫度差承受逆流流淌可增大其數值。提高換熱器傳熱效率：①增大傳熱平均溫度差②提高總傳熱系數〔a凈化循環(huán)水bc〕第五章生物反響器分批培育中的cell6停滯期、加速生長期、指數生長期、減速生長期、平衡生長期接種后，細胞需要適應環(huán)境后才開頭加速生長，隨后增長速度不斷加快，以指數的數量關系擴大生殖。但隨著時間的延長，容器內生細胞增多，細胞的增長速度漸漸降低。并且局部細胞死亡，擴大生殖速度減小，死亡速度增大，死亡與生長速度到達平衡。隨后死亡速度不斷加快，打破平衡后成為負增長，直至培育過程完畢。影響生物反響的因素：環(huán)境溫度、酸堿度、養(yǎng)分物質濃度、氧氣濃度、二氧化碳濃度、機械尺寸、流體湍流程雙膜理論：氣液界面上的傳質阻力主要集中在氣膜和液膜的滯流底層，滯流底層越厚阻力越大，液體的黏度生物反響器分類：按反響器內有機體種類分：微生物、植物細胞、動物細胞、酶反響器等；按結垢特征劃分：作用是連接上有生物加產的關鍵設備。提高氧氣傳遞速度〔滯流底層，降低液體粘度〔1增加攪拌，機械攪拌可以增加反響液的湍流程度，促使分散的氣泡變得更小、分布更均勻，削減液膜厚度、降低傳質阻力；增加攪拌還可增加氣液接觸面積，延長氣泡在反響液中的停留時間〔2〕提高通氣速率，通氣量越大，反響液中的氣泡就越多，溶解氧的濃度就越高。通氣能起到肯定的攪拌效果〔3〕掌握反響液體積，在同樣攪拌強度下，反響液體積增大，會降低攪拌的效果〔4〕改善反響液的性質，反響液的黏度影響液膜的外表張力，進而影響液體中氣泡合并的難易度。蒸汽滅菌原理：蒸汽能深入到液體內部，并快速穿透細胞壁，使細胞整體升溫，致使細胞內蛋白質凝固失去生物活性，從而終止了細胞的陳代謝過程。高壓蒸汽滅菌鍋留意事項及維護：1〕使用時應扳動安全閥上的小扳手，檢查閥心是否敏捷，防止彈簧因生銹影響安全閥跳起。同時設備工作時，當0.165Mpa01-2min，在2〕0時，應準時檢修或更換。3〕橡膠密封圈易老化變形，如有覺察應準時更換。覺察螺絲，螺母松動應準時加固。4〕堆5〕每次使用前必需檢查外桶內水量是否保持在滅菌桶擱腳處。6)當滅菌持續(xù)時，在進展的滅菌時，應留有5min冷卻。7)滅菌液體時，以不超過3/408)尋常應將設備保持清潔和枯燥，方可延長使用年限。7.噴射加熱連續(xù)滅菌流程特點140℃而不引起培育液的嚴峻破壞。因維持設備是管道，假設設計合理，則返混程度很小，可保證物料的先進先出，避開了培育基在滅菌過程中局部過熱或滅菌不充分的現象發(fā)生。雙酶制糖工序有調漿、液化、糖化和過濾。生產設備主要有糊化鍋、糖化噴射器、維持罐、冷卻裝置等。自吸式發(fā)酵罐的優(yōu)點：氣液固三相混合均勻，分散度高，溶氧速率高，傳熱性能好，構造簡潔，附屬設施少，投資省，能耗低。缺點：抽吸力不強，吸程不高，適用于對氧氣需要量較低的醋酸和酵母的發(fā)酵生產。機械攪拌自吸式發(fā)酵罐的葉輪轉速較高，在轉子四周形成較猛烈的剪切區(qū)，不適用于對剪切力敏感的微生物。發(fā)酵過程中通過轉變參數影響溶氧的可變因素主要是攪拌轉速和通氣量。罐壓影響發(fā)酵液中溶氧濃度。溶氧電極在使用前，必需進展原位標定。在發(fā)酵罐的安裝位置上，取發(fā)酵過程中最大和最小的氧飽和條件作為溶氧值的零及飽和濃度條件進展校正稱為原位校正。通風量、轉速最大——100%標定，通風量、轉速最小——0%標定。O2、CO2，分別用：CO2目前在各式植物cell培育過程中，使用較多的是：氣升式發(fā)酵罐，而微生物：機械攪拌式發(fā)酵罐。第六章非均相分別設備非均相分別的方法：萃取、分別、沉淀、過濾。X-press法：將濃縮的菌體懸浮液冷卻至-25℃形成冰晶體，利用500MPa以上的高壓沖擊，使冷凍細胞從高壓閥小孔中擠出,由于冰晶體的磨損，使包埋在冰中的微生物變形而引起的細胞裂開。轉鼓中碟片的作用：縮短固體顆粒的沉降距離、擴大轉鼓的沉降面積，提高分別機的生產力量。3〔一〕：ABC：X-press〔二〕非機械法：A酶溶法，B化學滲透法，C滲透壓閥，D凍結溶化法，E枯燥法。4．在細胞裂開過程中，由于各種力的作用產生了熱效應，隨著細胞懸浮液溫度上升，生物活性成分受熱失去活性，因而需要冷卻。通常在高壓均質機的均質頭設計有循環(huán)冷卻裝置，以保證裂開過程中活性成分的活性。5.細胞的裂開率可通過生物染色法確定均質機選型：一是原料本身的性質，黏度、熱敏性等。另一個是能耗問題，壓力越高，運行費用越大。研磨劑是直徑小于1mm的玻璃珠、鋼珠、石英砂、氧化鋁等。珠磨法的裂開率一般掌握在８０％以下的緣由生的細胞小碎片不易分別而給后續(xù)操作帶來的困難。沉降：某種力作用下，利用連續(xù)相與分散相的ρ差異，使之發(fā)生相對運動而分別的過程。過濾：濾漿過濾介質，通過介質的液體稱為濾液，被截留的物質稱為濾餅或濾渣。工業(yè)上常用的過濾介質中積存介質〔石英砂、活性碳等〕常用于處理含固體微粒少的懸浮液。影響過濾速度的因素〔1液體的黏稠性越大則濾過速度越慢； 過濾介質的孔道越長孔徑越小孔道數目越少，則過濾速度越慢〔〕濾床面上下壓力差越大則濾過速度越快〕濾渣層越厚濾速越慢。12．過濾阻力主要打算于濾餅的厚度及其特性。濾渣愈厚，微粒愈細，則過濾阻力愈大。膜分別的優(yōu)點能耗較低、膜組件構造緊湊、操作便利、分別范圍廣等，不僅適用于熱敏性物質的分別、分級、濃縮與富集，而且適用于從病毒、細菌到微粒范圍廣泛的有機物和無機物的分別及很多理化性質相近的混合物的分別。14．應用領域1１〕生物發(fā)酵液過濾除菌及下游分別純化精制；２〕樹脂解析液的濃縮及解析劑回收；３〕農藥水劑、粉劑的生產應用；４〕中藥浸提液過濾除雜及濃縮；５〕中藥浸膏生產應用；６〕合成藥、原料藥、中間體等的脫鹽濃縮；７〕結晶母液回收〔２、食品德業(yè)：１〕乳清廢水處理；２〕乳制品生產加工應用；３〕果汁澄清脫色；４〕食品添加劑純化濃縮；５〕茶飲料澄清濃縮；６〕啤酒、葡萄酒、黃酒的精制加工；７〕自然色素提取液的除雜及濃縮；８〕氨基酸發(fā)酵液過濾澄清及精制〔３、其它如化工、環(huán)保等行業(yè)無機膜：可分為金屬膜材料和陶瓷膜材料。陶瓷膜材料包括AlOTiOZrOSiO等氧化物以及胺化硅、23 2 2 2碳化硅等非氧化物。有機膜：纖維素類、聚酰胺類、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、其他。濃度極化：在超濾過程中，靠近膜面處的溶液因其中溶劑和小分子物質常形成一層近于固體的凝膠層，其留性能均受影響。改善濃度極化現象，能提高濾速，使液體在系統(tǒng)中不斷地循環(huán)流淌，利用流體的動力作用將膜面上的截留物沖洗掉，結果既能保持濾速，又可使截留物呈液體濃縮物而被回收。陶瓷膜AlOTiOZrOSiO2～50mm23 2 2 2堿、有機溶劑；機械強度大，可反向沖洗；抗微生物力量強；耐高溫；孔徑分布窄，分別效率高等特點。第八章蒸發(fā)器：實例分析旋轉蒸發(fā)器主原理恒溫加熱，使旋轉瓶恒速旋轉，無聊在瓶壁形成大面積薄膜，高效蒸發(fā)。溶媒蒸汽經高校玻璃冷凝器冷卻，回收于收集瓶中，大大提高蒸發(fā)效率。他別適用于對高溫簡潔分解變性的生物制品的濃縮提純。蒸發(fā)：是一種物理現象。蒸餾：是指取過程；蒸餾過程必有蒸發(fā)、但蒸發(fā)過程未必有蒸餾。相對揮發(fā)度α：α值差，分別效果越好第九章 蒸餾設備酒精回收塔回收效率高，可將濃度為30%～50%左右的稀酒精濃縮成95%左右的濃溶液。酒精回收塔具有構造緊湊、運行本錢低、清洗和修理便利等優(yōu)點，有廣泛的使用。實例分析：酒精蒸餾釜出料閥沒有開啟是造成這起事故的直接緣由。由于出料閥未翻開，當開通蒸汽升溫后酒精蒸發(fā)，使蒸餾釜從常壓狀態(tài)變?yōu)槭軌籂顟B(tài)；當釜內酒精蒸汽壓力超過釜蓋螺栓的密封力時，將釜蓋沖開，大量酒精蒸汽沖出后與空氣快速混合，形成爆炸混合物，遇火源瞬間燃燒爆炸。第十章通用枯燥設備冷凍枯燥：又稱升華枯燥。將含水物料冷凍到冰點以下，使水轉變?yōu)楸?，然后在較高真空下將冰轉變?yōu)檎魵舛サ目菰锓椒ā嵗治觯褐兴幗嗵崛∫褐泻卸嗵?、蛋白質、黏液質、樹脂、果膠等大分子物質，其黏度高，是黏稠性液體。為了保護中藥浸膏提取液中的有效成分，要求枯燥時間短，溫度不能過高。噴霧枯燥法可滿足上述要求。錘，可以對內壁連續(xù)不斷地振動，避開了黏壁現象的發(fā)生。分析