年產(chǎn)1萬噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

年產(chǎn)1萬噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì)摘要青霉素是高效廣譜抗生素，其對(duì)革蘭氏陽性細(xì)菌有很好的抑制作用,青霉素的發(fā)酵對(duì)人們生活中治療疾病有很好的療效。青霉素的工藝設(shè)計(jì)與研究對(duì)青霉素工廠的開展有極其重要的作用。國內(nèi)外有許多家青霉素工廠，要想自己的工廠在眾多工廠中立于不敗之地，改進(jìn)工藝設(shè)計(jì)和對(duì)工廠車間設(shè)計(jì)是一件最起碼的要求，比方說工廠空氣的凈化，工廠車間的消毒。近年來國內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)青霉素的需求呈攀升趨勢(shì)，所以對(duì)于青霉素的供給量也逐漸提高，因此，青霉素工廠的發(fā)酵車間設(shè)計(jì)也就非常重要了。關(guān)鍵詞:青霉素;發(fā)酵;工藝；車間設(shè)計(jì)Annualworkshopof10,000tonsofpenicillinfermentationdesignofdrugfactoryAbstractPenicillinwasefficientbroad-spectrumantibiotics,itsgram-positivebacteriatohaveverygoodinhibitoryeffectonpeople,penicillinfermentationtotreatdiseaseinlifehaveverygoodcurativeeffect.Therearemanypenicillinfactoriesathomeandabroadtotheirfactoriesinmanyfactoriesinthefactoryinvincible,processdesignandimprovementoffactoryworkshopdesignisaminimumrequirement,forexamplethefactoryworkshopaircleaninganddisinfection.Themarketforpenicillinisinrisingtrendathomeandabroadinrecentyears,sodemandforpenicillinsupplyisalsograduallyimproved,therefore,penicillinfermentationofworkshopdesignalsofactoryissoimportant.Keywords:penicillin;Fermentation;Technology;WorkshopdesignTOC\h\z\t"一,1,二,2,三,3,四,4"1.緒論11.1產(chǎn)品名稱11.2設(shè)計(jì)依據(jù)11.3工廠設(shè)計(jì)原那么21.4青霉素藥物治療對(duì)象21.5青霉素藥物按來源的分類22青霉素發(fā)酵工藝流程32.1青霉素發(fā)酵工藝流程路線32.2培養(yǎng)基的特點(diǎn)32.2.1培養(yǎng)基中各成分特點(diǎn)32.2.2.1碳源的選擇32.2.1.3無機(jī)鹽42.2.1.5添加前體42.2.2培養(yǎng)基種類特點(diǎn)42.3菌種生長42.4主要設(shè)備工藝流程框圖53工藝控制及要點(diǎn)53.1工藝控制53.1.1影響發(fā)酵產(chǎn)率的因素53.1.2溫度53.1.3pH值63.1.4溶解氧63.1.5消沫63.1.6菌絲濃度63.1.7菌絲生長速度63.1.8菌絲形態(tài)73.2工藝控制要點(diǎn)73.2.1種子質(zhì)量的控制73.2.2培養(yǎng)基成分的控制73.2.3發(fā)酵培養(yǎng)的控制84工藝計(jì)算94.1物料衡算94.2熱量衡算114.2.1生物熱124.2.2攪拌熱124.2.3汽化熱124.2.4發(fā)酵熱135設(shè)備選型135.1工藝流程圖135.2發(fā)酵車間輔助設(shè)備135.2.1原料處理設(shè)備135.2.2、輸送設(shè)備155.2.3培養(yǎng)基滅菌設(shè)備155.2.4空氣壓縮及除菌設(shè)備175.2.5設(shè)備管道清洗與滅菌185.2.6無菌水設(shè)備185.3發(fā)酵罐196.車間總體布局216.1車間組成216.2車間布局原那么216.3車間布局圖22致謝23參考文獻(xiàn)24插圖和附表清單TOC\h\z\t"五,1"圖1青霉素結(jié)構(gòu)求棍模型圖1圖2青霉素發(fā)酵工藝框圖5表1工藝計(jì)算根底數(shù)據(jù)9圖3雙曲柄搖動(dòng)篩結(jié)構(gòu)14圖5雙輥式粉碎機(jī)15圖7球磨機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理15圖8槽式混合機(jī)16圖9連續(xù)滅菌工藝流程操作17表4板片殺菌設(shè)備參數(shù)表17圖11無菌空氣制備流程圖18圖12CIP清洗設(shè)備流程圖19圖13二級(jí)反滲透制水工藝20表5抗生素發(fā)酵罐參數(shù)21圖14發(fā)酵罐簡(jiǎn)圖221緒論1.1產(chǎn)品名稱青霉素〔Benzylpenicillin

/

Penicillin〕又被稱為青霉素G、peillin

G、

盤尼西林、配尼西林、青霉素鈉、芐青霉素鈉、青霉素鉀、芐青霉素鉀。它的結(jié)構(gòu)式為：青霉素分子結(jié)構(gòu)球棍模型為：圖1青霉素結(jié)構(gòu)求棍模型圖青霉素是β－內(nèi)酰胺內(nèi)抗生素，作用機(jī)理如下：〔1〕通過競(jìng)爭(zhēng)細(xì)菌的粘肽合成酶，即青霉素結(jié)合蛋白〔penicillinbindingproteins，PBP〕，抑制細(xì)胞壁的粘肽合成，造成細(xì)菌細(xì)胞壁缺損，大量的水分涌進(jìn)細(xì)菌體內(nèi)，使細(xì)菌腫脹、破裂、死亡；〔2〕促發(fā)自溶酶活性，使細(xì)菌溶解。細(xì)菌具有特定的細(xì)胞壁合成需要的合成酶，即青霉素結(jié)合蛋白〔penicillinbindingproteins,PBP〕當(dāng)β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物與PBP結(jié)合后，PBP便失去酶的活性，是細(xì)胞壁的合成受到阻礙，最終造成細(xì)胞溶解、細(xì)菌死亡。PBP按分子量的不同可分為五種：每種又有假設(shè)干亞型，這些PBP存在于細(xì)菌細(xì)胞的質(zhì)膜中，對(duì)細(xì)菌細(xì)胞壁的合成起不同的作用。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)《內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文〔設(shè)計(jì)〕要求》《藥品生產(chǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)》《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》等要求及對(duì)年產(chǎn)1萬噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的初步設(shè)計(jì)。1.3工廠設(shè)計(jì)原那么1)貫徹執(zhí)行國家的方針政策2)正確處理各種關(guān)系3)注意制藥工業(yè)對(duì)廠址選擇的特殊要求4)充分考慮環(huán)境保護(hù)和綜合利用5)節(jié)約用地6)具備根本的生產(chǎn)條件1.4青霉素藥物治療對(duì)象青霉素對(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.本品對(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，對(duì)脆弱擬桿菌的抗菌作用差。青霉素通過抑制細(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。對(duì)革蘭陽性菌有效，由于革蘭陰性菌缺乏五肽交連橋而青霉素對(duì)其作用不大。青霉素是治療溶血性鏈球菌感染，肺炎鏈球菌感染，不產(chǎn)青霉素酶葡萄球菌感染，炭疽，破傷風(fēng)、氣性壞疽等梭狀芽孢桿菌感染，梅毒(包括先天性梅毒)，鉤端螺旋體病，回歸熱，白喉，青霉素與氨基糖苷類藥物聯(lián)合用于治療草綠色鏈球菌心內(nèi)膜炎的首選藥物，還可以治療其他一些炎癥感染類病癥。所以青霉素的藥用價(jià)值極大，研究設(shè)計(jì)其工藝和發(fā)酵車間設(shè)計(jì)對(duì)于每個(gè)青霉素工廠具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。1.5青霉素藥物按來源的分類青霉素按對(duì)其生產(chǎn)的方法分為半合成青霉素和天然青霉素兩種。天然青霉素生產(chǎn)可分為菌種發(fā)酵和提取精制兩個(gè)步驟。①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)7～10天，即可得青霉菌孢子培養(yǎng)物。用無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，通入無菌空；氣、攪拌，在27℃下培養(yǎng)24～28h，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，通入無菌空氣，攪拌，在27℃下培養(yǎng)7天。在發(fā)酵過程中需補(bǔ)入苯乙酸前體及適量的培養(yǎng)基。②提取精制：將青霉素發(fā)酵液冷卻，過濾。濾液在pH2～2.5的條件下，于萃取機(jī)內(nèi)用醋酸丁酯進(jìn)行多級(jí)逆流萃取，得到丁酯萃取液，轉(zhuǎn)入pH7.0～7.2的緩沖液中，然后再轉(zhuǎn)入丁酯中，將此丁酯萃取液經(jīng)活性炭脫色，參加成鹽劑，經(jīng)共沸蒸餾即可得青霉素G鉀鹽。青霉素G鈉鹽是將青霉素G鉀鹽通過離子交換樹脂〔鈉型〕而制得本次是針對(duì)天然青霉素的發(fā)酵局部設(shè)計(jì)的。產(chǎn)青霉素的菌株分為球狀菌和絲狀菌。工業(yè)生產(chǎn)中主要用的菌株是產(chǎn)黃青霉〔Penicilliumchrosogenum〕，孢子有綠色與黃色，菌落平坦或皺褶，圓形。青霉穗是分生孢子鏈狀的，深層培養(yǎng)菌絲分為球狀和絲狀兩種。大局部發(fā)酵是絲狀菌發(fā)酵。2青霉素發(fā)酵工藝流程2.1青霉素發(fā)酵工藝流程路線它們的發(fā)酵工藝流程有所不同：A：絲狀菌三級(jí)發(fā)酵工藝流程冷凍管〔25°C，孢子培養(yǎng)，7天〕——斜面母瓶〔25°C，孢子培養(yǎng)，7天〕——大米孢子〔26°C，種子培養(yǎng)56h,1:1.5vvm〕——一級(jí)種子培養(yǎng)液〔27°C，種子培養(yǎng)，24h,1:1.5vvm〕——二級(jí)種子培養(yǎng)液〔27~26°C,發(fā)酵,7天,1:0.95vvm〕——發(fā)酵液。B：球狀菌二級(jí)發(fā)酵工藝流程冷凍管〔25°C，孢子培養(yǎng)，6~8天〕——親米〔25°C，孢子培養(yǎng)，8~10天〕——生產(chǎn)米〔28°C，孢子培養(yǎng)，56~60h,1:1.5vvm〕——種子培養(yǎng)液〔26~25-24°C，發(fā)酵，7天，1：0.8vvm〕——發(fā)酵液。2.2培養(yǎng)基的特點(diǎn)2.2.1培養(yǎng)基中各成分特點(diǎn)2.2.2.1碳源的選擇生產(chǎn)菌能利用多種碳源，乳糖、蔗糖、阿拉伯糖、甘露糖、淀粉和天然油脂。從經(jīng)濟(jì)核算角度，生產(chǎn)本錢中碳源占12%以上，對(duì)工藝影響很大。糖與6—APA結(jié)合形成糖基—6—APA，影響青霉素的產(chǎn)量。葡萄糖、乳糖結(jié)合能力強(qiáng)，而且隨時(shí)間延長而增加。發(fā)酵初期，利用快效的葡萄糖進(jìn)行菌絲生長。當(dāng)葡萄糖耗盡后，利用緩效的乳糖，使PH穩(wěn)定，分泌青霉素。目前采用淀粉的酶水解產(chǎn)物，葡萄糖化液流加，而不是流加葡萄糖，以降低本錢。氮源的選擇玉米漿是玉米淀粉生產(chǎn)時(shí)的副產(chǎn)品，是最好的氮源，含有各種氨基酸及其前體苯乙酸和衍生物。但玉米漿質(zhì)量不穩(wěn)定，可用花生粉餅或用棉子餅粉代替。無機(jī)鹽包括硫、磷、鎂、鉀等。鐵有毒，控制在30μg/ml以下。2.2.1.4流加控制根據(jù)殘液PH、尾氣中CO2和O2的含量，殘?zhí)窃?.6%左右，PH開始升高時(shí)加糖。流加硫酸銨、氨水、尿素進(jìn)行補(bǔ)氮，控制氨基氮0.05%。2.2.1.5添加前體不加側(cè)鏈前體時(shí)，青霉素生產(chǎn)多種青霉素混合物。因此在合成階段，添加苯乙酸及其衍生物前體，苯乙酰氨、苯乙氨、苯乙酰甘氨酸等均可為青霉素側(cè)鏈的前體，直接摻入青霉素分子中，具有刺激青霉素合成的作用。但濃度大于0.19%時(shí)對(duì)細(xì)胞和合成有毒性，還能被細(xì)胞氧化。需要低濃度流加前體，一次參加量低于0.1%，保持供給速率略大于生物合成需要。發(fā)酵過程中采用補(bǔ)料分批操作法，對(duì)葡萄糖、銨、苯乙酸進(jìn)行緩慢流加,維持一定的最適濃度。葡萄糖的流加，波動(dòng)范圍較窄，濃度過低使抗生素合成速率減慢或停止。過高那么導(dǎo)致呼吸活性下降，甚至引起自溶，葡萄糖濃度調(diào)節(jié)是根據(jù)PH、溶氧量或CO2釋放率予以調(diào)節(jié)。培養(yǎng)基種類特點(diǎn)發(fā)酵工藝中,按菌種生長環(huán)境順序，培養(yǎng)基有:A:孢子培養(yǎng)基：甘油、葡萄糖、蛋白胨。B:米孢子培養(yǎng)基：優(yōu)質(zhì)小米或大米固體培養(yǎng)基。C:一級(jí)種子發(fā)酵罐：葡萄糖、玉米漿、碳酸鈣、玉米油、消泡劑等。D:二級(jí)種子發(fā)酵罐：玉米漿、蛋白質(zhì)等。2.3菌種生長產(chǎn)青霉菌的菌種在發(fā)酵條件下，深層培養(yǎng)，經(jīng)歷了7個(gè)不同時(shí)期，每個(gè)時(shí)期有其菌體形態(tài)特征。在規(guī)定時(shí)間取樣，通過顯微鏡檢查〔生產(chǎn)上習(xí)慣稱為鏡檢〕這些形態(tài)變化，用于過程控制。第一期：分生孢子萌發(fā)，形成芽管，原生質(zhì)未分化，具有小泡。第二期：菌絲繁殖，原生質(zhì)體具有嗜堿性，類脂肪小顆粒。第三期：形成脂肪包涵體，累積儲(chǔ)藏物，沒有空泡，嗜堿性強(qiáng)。第四期：脂肪包涵體形成小滴并減少，中小空泡，原生質(zhì)體嗜堿性減弱，開始產(chǎn)生抗生素。第五期：形成大空泡，有中性染色大顆粒，菌絲成桶狀，脂肪包涵體消失，青霉素產(chǎn)量最高。第六期：出現(xiàn)個(gè)別自溶細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)無顆粒，仍然桶狀，釋放游離氨，PH上升。第七期：菌絲完全自溶，僅有空細(xì)胞壁。1~4期為菌絲生長期，3期的菌體適宜為種子。4~5期為生產(chǎn)期生產(chǎn)能力最強(qiáng)，通過工藝措施，延長此期，獲得高產(chǎn)。在第六期到來之前結(jié)束發(fā)酵。2.4主要設(shè)備工藝流程框圖在工藝路線和生產(chǎn)方法確定之后，物料衡算開始之前表示生產(chǎn)工藝過程的一種定性圖紙,詳見附圖。3工藝控制及要點(diǎn)3.1工藝控制3.1.1影響發(fā)酵產(chǎn)率的因素基質(zhì)濃度在分批發(fā)酵中，常常因?yàn)榍捌诨|(zhì)量濃度過高，對(duì)生物合成酶系產(chǎn)生阻遏〔或抑制〕或?qū)z生長產(chǎn)生抑制〔如葡萄糖和錢的阻遏或抑制,苯乙酸的生長抑制〕,而后期基質(zhì)濃度低限制了菌絲生長和產(chǎn)物合成,為了防止這一現(xiàn)象,在青霉素發(fā)酵中通常采用補(bǔ)料分批操作法,即對(duì)容易產(chǎn)生阻遏、抑制和限制作用的基質(zhì)進(jìn)行緩慢流加以維持一定的最適濃度。這里必須特別注意的是葡萄糖的流加,因?yàn)榧词故浅鲎钸m濃度范圍較小的波動(dòng),都將引起嚴(yán)重的阻遏或限制,使生物合成速度減慢或停止。目前,糖濃度的檢測(cè)尚難在線進(jìn)行,故葡萄糖的流加不是依據(jù)糖濃度控制,而是間接根據(jù)pH值、溶氧或C02釋放率予以調(diào)節(jié)。3.1.2溫度青霉素發(fā)酵的最適溫度隨所用菌株的不同可能稍有差異,但一般認(rèn)為應(yīng)在25°C左右。溫度過高將明顯降低發(fā)酵產(chǎn)率,同時(shí)增加葡萄糖的維持消耗,降低葡萄糖至青霉素的轉(zhuǎn)化率。對(duì)菌絲生長和青霉素合成來說,最適溫度不是一樣的,一般前者略高于后者,故有的發(fā)酵過程在菌絲生長階段采用較高的溫度，以縮短生長時(shí)間,到達(dá)生產(chǎn)階段后便適當(dāng)降低溫度,以利于青霉素的合成。pH值青霉素發(fā)酵的最適pH值一般認(rèn)為在6.5左右,有時(shí)也可以略高或略低一些,但應(yīng)盡量防止pH值超過7.0,因?yàn)榍嗝顾卦趬A性條件下不穩(wěn)定,容易加速其水解。在緩沖能力較弱的培養(yǎng)基中,pH值的變化是葡萄糖流加速度上下的反映。過高的流加速率造成酸性中間產(chǎn)物的積累使pH值降低;過低的加糖速率缺乏以中和蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)生的氨或其他生理堿性物質(zhì)代謝產(chǎn)生的堿性化合物而引起pH值上升。溶解氧對(duì)于好氧的青霉素發(fā)酵來說,溶氧濃度是影響發(fā)酵過程的一個(gè)重要因素。當(dāng)溶氧濃度降30%飽和度以下時(shí),青霉素產(chǎn)率急劇下降,低于10%飽和度時(shí),那么造成不可逆的損害。溶氧濃度過高,說明菌絲生長不良或加糖率過低,造成呼吸強(qiáng)度下降,同樣影響生產(chǎn)能力的發(fā)揮。溶氧濃度是氧傳遞和氧消耗的一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡點(diǎn),而氧消耗與碳能源消耗成正比,故溶氧濃度也可作為葡萄糖流加控制的一個(gè)參考指標(biāo)。消沫發(fā)酵過程泡沫較多，需要參加消沫劑，天然油脂如玉米油，化學(xué)消沫劑如泡敵。少量屢次，不適在前期多參加，影響呼吸代謝。菌絲濃度發(fā)酵過程中必須控制菌絲濃度不超過臨界菌體濃度,從而使氧傳遞速率與氧消耗速率在某一溶氧水平上到達(dá)平衡。青霉素發(fā)酵的臨界菌體濃度隨菌株的呼吸強(qiáng)度(取決于維持因數(shù)的大小,維持因數(shù)越大,呼吸強(qiáng)度越高)、發(fā)酵通氣與攪拌能力及發(fā)酵的流變學(xué)性質(zhì)而異。呼吸強(qiáng)度低的菌株降低發(fā)酵中氧的消耗速率，而通氣與攪拌能力強(qiáng)的發(fā)酵罐及黏度低的發(fā)酵液使發(fā)酵中的傳氧速率上升,從而提高臨界菌體濃度。菌絲生長速度用恒化器進(jìn)行的發(fā)酵試驗(yàn)證明，在葡萄糖限制生長的條件下，青霉素比生產(chǎn)速率與產(chǎn)生菌菌絲的比生長速率之間呈現(xiàn)一定的關(guān)系。當(dāng)比生長速率低于0.015h-1h的時(shí)候，比生產(chǎn)速率與比生長速率成正比,當(dāng)比生長速率高于0.015h-1h時(shí),比生產(chǎn)速率與比生長速率無關(guān)D因此,要在發(fā)酵過程中到達(dá)并維持最大比生產(chǎn)速率,必須使比生長速率不低0.015h-1h。這一比生長速率稱為臨界比生長速率。對(duì)于分批補(bǔ)料發(fā)酵的生產(chǎn)階段來說,維持0.015h的臨界比生長速率意味著每46h就要使菌絲濃度或發(fā)酵液體積加倍,這在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中是很難實(shí)現(xiàn)的。事實(shí)上,青霉素工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)階段控制的比生長速率要比這一理論臨界值低得多,卻仍然能到達(dá)很高的比生產(chǎn)速率。這是由于工業(yè)上采用的補(bǔ)料分批發(fā)酵過程不斷有局部菌絲自溶,抵消了一局部生長,故雖然表觀比生長速率低,但真比生長速率卻要高一些。3.1.8菌絲形態(tài)在長期的菌株改進(jìn)中,青霉素產(chǎn)生菌在漂浮培養(yǎng)中分化為主要呈絲狀生長和結(jié)球生長兩種形態(tài)。前者由于所有菌絲體都能充分和發(fā)酵液中的基質(zhì)及氧接觸,故一般比生產(chǎn)速率較高；后者那么由于發(fā)酵液黏度顯著降低,使氣-液兩相間氧的傳遞速率大大提高,從而允許更多的菌絲生長(即臨界菌體濃度較高),發(fā)酵罐體積產(chǎn)率甚至高于前者。在絲狀菌發(fā)酵中,控制菌絲形態(tài)使其保持適當(dāng)?shù)姆种Ш烷L度,并防止結(jié)球,是獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵要素之一。而在球狀菌發(fā)酵中,使菌絲球保持適當(dāng)大小和松緊,并盡量減少游離菌絲的含量,也是充分發(fā)揮其生產(chǎn)能力的關(guān)鍵素之一。這種形態(tài)的控制與糖和氮源的流加狀況及速率、攪拌的剪切強(qiáng)度及比生長速率密切相關(guān)。3.2工藝控制要點(diǎn)種子質(zhì)量的控制絲狀菌的生產(chǎn)種子是由保藏在低溫的冷凍安瓿管經(jīng)甘油、葡萄糖、蛋白胨斜面移植到小米固體上，25°C培養(yǎng)7天,真空枯燥并以這種形式保存?zhèn)溆?。生產(chǎn)時(shí)它按一定的接種量移種到含有葡萄糖、玉米漿、尿素為主的種子罐內(nèi),26°C培養(yǎng)56h左右,菌絲濃度達(dá)6%-8%,菌絲形態(tài)正常,按10%-15%的接種量移人含有花生餅粉、葡萄糖為主的二級(jí)種子罐內(nèi),27°C培養(yǎng)24h,菌絲體積10%-12%,形態(tài)正常,效價(jià)在700D/ml左右便可作為發(fā)酵種子。球狀菌的生產(chǎn)種子是由冷凍管子孢子經(jīng)混有0.5%-1.0%玉米漿的三角瓶培養(yǎng)原始親米孢子,然后再移人羅氏瓶培養(yǎng)生產(chǎn)大米抱子(又稱生產(chǎn)米),親米和生產(chǎn)米均為25°C靜置培養(yǎng),需經(jīng)常觀察生長發(fā)育情況在培養(yǎng)到3-4天,大米外表長出明顯小集落時(shí)要振搖均勻,使菌絲在大米外表能均勻生長,待10天左右形成綠色孢子即可收獲。親米成熟接人生產(chǎn)米后也要經(jīng)過劇烈振蕩才可放置恒溫培養(yǎng),生產(chǎn)米的孢子量要求每粒米300萬只以上。親米、生產(chǎn)米子孢子都需保存在5°C冰箱內(nèi)。工藝要求將新鮮的生產(chǎn)米(指收獲后的孢瓶在10天以內(nèi)使用)接人含有花生餅粉、玉米胚芽粉、葡萄糖、飴糖為主的種子罐內(nèi),28°C培養(yǎng)50-60h當(dāng)pH值由6.0-6.5下降至5.5-5.0,菌絲呈菊花團(tuán)狀,平均直徑在100-130μm,每毫升的球數(shù)為6萬-8萬只,沉降率在85%以上,即可根據(jù)發(fā)酵罐球數(shù)控制在8000-11000只/mL范圍的要求,計(jì)算移種體積,然后接入發(fā)酵罐,多余的種子液棄去。球狀菌以新鮮孢子為佳,其生產(chǎn)水平優(yōu)于真空枯燥的孢子，能使青霉素發(fā)酵單位的罐批差異減少。培養(yǎng)基成分的控制a.碳源產(chǎn)黃青霉菌可利用的碳源有乳糖、蕉糖、葡萄糖等。目前生產(chǎn)上普遍采用的是淀粉水解糖、糖化液(DE值50%以上)進(jìn)行流加。b.氮源氮源常選用玉米漿、精制棉籽餅粉、麩皮，并補(bǔ)加無機(jī)氮源〔硫酸氨、氨水或尿素〕。c.前體生物合成含有芐基基團(tuán)的青霉素G,需在發(fā)酵液中加人前體。前體可用苯乙酸、苯乙酰胺,一次參加量不大于0.1%,并采用屢次參加,以防止前體對(duì)青霉素的毒害。d.無機(jī)鹽參加的無機(jī)鹽包括硫、磷、鈣、鎂、鉀等,且用量要適度。另外,由于鐵離子對(duì)青霉菌有毒害作用,必須嚴(yán)格控制鐵離子的濃度,一般控制在30μg/mL發(fā)酵培養(yǎng)的控制1)加糖控制加糖量的控制是根據(jù)殘?zhí)橇考鞍l(fā)酵過程中的pH值確定,最好是根據(jù)排氣中CO2量及O2量來控制,一般在殘?zhí)墙抵?.6%左右，pH值上升時(shí)開始加糖。2)補(bǔ)氮及加前體補(bǔ)氮是指加硫酸銨、氨水或尿素,使發(fā)酵液氨氮控制在0.1%-0.05%,補(bǔ)前體以使發(fā)酵液中殘存苯乙酰胺濃度為0.05%-0.08%。3)pH值控制對(duì)pH值的要求視不同菌種而異,一般為pH6.4-6.8,可以補(bǔ)加葡萄糖來控制。目前一般采用加酸或加堿控制pH值4)溫度控制前期25°C-26°C,后期23°C,以減少后期發(fā)酵液中青霉素的降解破壞。5)溶解氧的控制一般要求發(fā)酵中溶解氧量不低于飽和溶解氧的30%。通風(fēng)比一般為1:0.8L/(L?min),攪拌轉(zhuǎn)速在發(fā)酵各階段應(yīng)根據(jù)需要而調(diào)整。6)泡沫的控制在發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量泡沫,可以用天然油脂,如豆油、玉米油等或用化學(xué)合成消泡劑"泡敵"來消泡,應(yīng)當(dāng)控制其用量并要少量屢次參加,尤其在發(fā)酵前期不宜多用,否那么會(huì)影響菌體的呼吸代謝7)發(fā)酵液質(zhì)量控制生產(chǎn)上按規(guī)定時(shí)間從發(fā)酵罐中取樣,用顯微鏡觀察菌絲形態(tài)變化來控制發(fā)酵，生產(chǎn)上慣稱"鏡檢"。根據(jù)"鏡檢"中菌絲形變化和代謝變化的其他指標(biāo)調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度,通過追加糖或補(bǔ)加前體等各種措施來延長發(fā)酵時(shí)間,以獲得最多青霉素。當(dāng)菌絲中空泡擴(kuò)大、增多及延伸,并出現(xiàn)個(gè)別自溶細(xì)胞,這表示菌絲趨向衰老,青霉素分泌逐漸停止,菌絲形態(tài)上即將進(jìn)入自溶期,在此時(shí)期由于茵絲自溶,游離氨釋放,pH值上升,導(dǎo)致青霉素產(chǎn)量下降,使色素、溶解和膠狀雜質(zhì)增多,并使發(fā)酵液變稠,增加下一步提純時(shí)過濾的困難。因此,生產(chǎn)上根據(jù)"鏡檢"判斷,在自溶期即將來臨之際,迅速停止發(fā)酵,立刻放罐,將發(fā)酵液迅速送往提煉工段。4工藝計(jì)算表1工藝計(jì)算根底數(shù)據(jù)年產(chǎn)量10000t發(fā)酵單位80000μ/ml發(fā)酵周期180h成品效率1000μ/mg年工作日320天發(fā)酵罐裝料系數(shù)0.78125輔助時(shí)間12h種子罐裝料系數(shù)0.65消后大罐接種量15%種子罐發(fā)酵周期60h消后中罐接種量8%發(fā)酵期間補(bǔ)葡萄糖量1.6kg/〔m3·h〕4.1物料衡算發(fā)酵周期180h，輔助時(shí)間12h，那么產(chǎn)一批青霉素需要8天。每年共有：每周期產(chǎn)量為:10000÷40=250t。先選擇大罐500m3發(fā)酵罐，那么每個(gè)罐裝青霉素料500×0.78125=390.625m3。那么每個(gè)發(fā)酵罐裝料量為:m=390.625m3×106ml×80000μ/ml÷1000μ/mg=3.125×109mg=31.25t。那么需要的罐體為250÷31.25=8那么此設(shè)計(jì)中選擇八個(gè)500m3的發(fā)酵罐來發(fā)酵罐。再選擇二級(jí)種子罐，接種量為15%，在一個(gè)周期內(nèi),需要中罐裝料液體積：V=8×500×78.125%×15%=468.75m3那么需要的罐體大小為：V中=468.75÷78.125%=600m3；那么二級(jí)種子罐可選擇100m3的六個(gè)。二級(jí)種子罐接種量為9%，所需種子罐裝料為V=468.75×8%=37.5m3所需一級(jí)種子罐大小為V種子=37.5÷65%=57.7m3?？梢赃x擇三個(gè)體積為20m3的一級(jí)種子罐。在整個(gè)發(fā)酵周期中，只考慮葡萄糖、硫酸銨、苯乙酸、消泡劑、氨水等的體積。a)發(fā)酵培養(yǎng)基〔g/l〕表2發(fā)酵培養(yǎng)基用量葡萄糖10K2HPO44.0玉米漿40MgSO4˙7H2O35(NH4)2SO45.67KH2PO44.53那么〔1〕葡萄糖：每周期消耗量：375×10=3750kg每年消耗量：3750×40=150000kg=150t；〔2〕玉米漿：每周期消耗量：375×40=15000kg每年消耗量：15000×40=600000kg=600t；〔3〕(NH4)2SO4：每周期消耗量：375×5.67=2126.25kg每年消耗量：2126.25×40=85050kg；〔4〕K2HPO4:每周期消耗量：375×4.0=1500kg每年消耗量：1500×40=60000kg=60t；〔5〕MgSO4˙7H2O:每周期消耗量：375×35=13125kg每年消耗量：13125×40=525000kg=525t；〔6〕KH2PO4:每周期消耗量：375×4.53=1698.75kg每年消耗量：1698.75×40=67950kg。b)種子罐發(fā)酵培養(yǎng)基表3種子培養(yǎng)基需要量如表〔g/l〕可溶性淀粉30.0K2HPO40.5葡萄糖10.0MgSO4˙7H2O0.5蛋白胨4.0Nacl0.5玉米漿2.0蒸餾水1000ml/L1〕可溶性淀粉每周期消耗量：468.75×30=14062.5kg每年消耗量；14062.5×40=562500kg=562.5t；2〕葡萄糖每周期消耗量：468.75×10=4687.5kg每年消耗量：4687.5×40=187500kg=187.5t；3〕蛋白胨每周期消耗量：468.75×4.0=1875kg每年消耗量：1875×40=75000kg=75t；4〕玉米漿每周期消耗量：468.75×2.0=937.5kg每年消耗量：937.5×40=37500kg=37.5t；5〕K2HPO4每周期消耗量：468.75×0.5=234.375kg每年消耗量：234.375×40=9375kg；6〕MgSO4˙7H2O每周期消耗量468.75×0.5=234.375kg每年消耗量：234.375×40=9375kg；7〕Nacl每周期消耗量468.75×0.5=234.375kg每年消耗量：234.375×40=9375kg。4.2熱量衡算發(fā)酵罐的換熱裝置形式有a夾套式換熱裝置這種換熱裝置適用于小罐，夾套高度比靜止液面稍高。優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，罐內(nèi)死角少，容易清洗滅菌。缺點(diǎn)是傳熱壁較厚，冷卻水流速低，溫度效果差。b豎式蛇管換熱裝置這種換熱裝置的蛇管局部安裝于發(fā)酵罐內(nèi)，有四組、六組或八組不等。優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、罐內(nèi)能承受高壓并可選擇不同材料防腐，罐外便于清洗，冷卻水在罐外的流速大，傳熱系數(shù)高。缺點(diǎn)是管外容器中的流動(dòng)情況差，對(duì)流給熱系數(shù)小。這種冷卻裝置的冷卻水溫應(yīng)較低。假設(shè)冷卻水溫較高，那么降溫困難。此外，彎曲位置容易被蝕穿。c豎式列管換熱裝置這種換熱裝置是以列管形式分組對(duì)稱裝于發(fā)酵罐內(nèi)的，是應(yīng)用最廣的換熱裝置。優(yōu)點(diǎn)是：加工方便，適用于氣溫較高，水源充足的地方，當(dāng)流速較快時(shí)，降溫速度快。缺點(diǎn)是：傳熱系數(shù)較蛇罐低，用水量大。主要由殼體、管束、折流擋板、管板和封頭等局部組成。管束兩端固定在管板上，管板外是封頭，供管程流體的進(jìn)入和流出保證各管中的各種情況比擬一致。本次設(shè)計(jì)是生產(chǎn)水平的設(shè)計(jì)，發(fā)酵罐是500m3的發(fā)酵罐，采用蛇管式換熱裝置。傳熱系數(shù)可高達(dá)4.186×(800~1000)kj/(㎡·h·℃)。這里采用最小換熱系數(shù)，以留出余量，即4.186×800kj/(m2·h℃)。每周期一罐生產(chǎn)31.25t青霉素，所需培養(yǎng)基390.625m3發(fā)酵罐，種子液58.6m3。發(fā)酵過程中熱平衡方程式是Q發(fā)酵=Q生物+Q攪拌-Q蒸發(fā)-Q顯熱-Q輻射熱Q生物是細(xì)胞生長中有機(jī)物分解產(chǎn)生的熱量，在這里我們只討論葡萄糖分解產(chǎn)生的熱量；Q攪拌是機(jī)械攪拌形成的熱量；Q蒸發(fā)是排出空氣帶走水分所帶出的潛熱；而Q顯熱由于空氣用量較少可忽略；Q輻射熱也可以忽略。所以Q發(fā)酵=Q生物+Q攪拌-Q蒸發(fā)生物熱通過生物合成計(jì)算生物熱Q生物，根本上生物熱主要由葡萄糖氧化產(chǎn)生熱量，反響式如下：C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+460×6kj〔每消耗1mol氧氣產(chǎn)生460kj熱量〕每個(gè)種子罐和發(fā)酵罐補(bǔ)葡萄糖的速度均是1.6kg/〔m3·h〕：種子罐發(fā)酵周期為60h，發(fā)酵罐周期180h，所以葡萄糖用量是60h×1.6kg/〔m3·h〕×58.6m3=5625.6kg〔種子罐〕180h×1.6kg/〔m3·h〕×390.625m3=112500kg〔發(fā)酵罐〕葡萄糖的式量是180g/mol所以：n種子=5625.6kg×1000/180g/mol=31253.3moln發(fā)酵罐=112500kg×1000/180g/mol=625000mol種子罐的Q生物熱=31253.3mol×6×460kj=8.63×107kj發(fā)酵罐的Q生物熱=625000mol×6×460kj=1.725×109kj攪拌熱Q攪拌=3600PgT，其中η為功熱轉(zhuǎn)化率，經(jīng)驗(yàn)值η=0.92；Pg為通氣條件下的攪拌功率〔kw〕。這里取各罐的最大功率。種子罐Q攪拌=3600×0.92×125=414000kj發(fā)酵罐Q攪拌=3600×0.92×640=2119680kj汽化熱Q蒸發(fā)=G(I進(jìn)—I出)ρ；G為通入發(fā)酵罐中空氣的流量〔m3/h〕；I進(jìn)、I出為進(jìn)口、出口空氣的熱焓(kj/kg干空氣)；ρ為空氣密度〔kg/m3〕。通?？山朴?jì)算Q蒸發(fā)≈20%Q生物，這里近似計(jì)算種子罐Q蒸發(fā)=8.63×107kj×20%=1.725×107kj發(fā)酵罐Q蒸發(fā)=1.725×109kj×20%=3.504×108kj發(fā)酵熱種子罐Q發(fā)酵=8.63×107kj+414000kj-1.725×107kj=6.946×107kj發(fā)酵罐Q發(fā)酵=1.725×109kj+2119680kj-3.504×108kj=1.38×108kj5設(shè)備選型5.1工藝流程圖5.2發(fā)酵車間輔助設(shè)備5.2.1原料處理設(shè)備(1)篩選設(shè)備發(fā)酵工廠原料中混入的雜質(zhì)，如沙土、雜草、磁金屬等，不除去，會(huì)降低原料的出品率，過度磨損設(shè)備，使設(shè)備發(fā)生故障，嚴(yán)重影響設(shè)備的工作效能，有些雜質(zhì)會(huì)堵塞管道和閥門使生產(chǎn)癱瘓，所以除去雜質(zhì)對(duì)生產(chǎn)及其重要。圖2雙曲柄搖動(dòng)篩結(jié)構(gòu)圖3電磁振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)1—篩框；2—篩網(wǎng)；3—搖桿；1—接觸器；2—彈簧；3—篩網(wǎng)；4—銜鐵4—連桿；5—偏心軸5—電磁鐵；6—電路；7—電源；8—開關(guān)發(fā)酵培養(yǎng)基中的一些原料進(jìn)行配料前，需通過篩選設(shè)備進(jìn)行處理，這樣保證了發(fā)酵的正常進(jìn)行，對(duì)設(shè)備有良好的保護(hù)作用?！?〕粉碎設(shè)備錘式粉碎機(jī)、輥式粉碎機(jī)、齒爪式粉碎機(jī)、濕式粉碎機(jī)、球磨機(jī)、超微粉碎機(jī)等。利用機(jī)械力的方法克服固體物料內(nèi)部凝聚力到達(dá)使之破碎的單元操作。粉碎的目的是將固體物料破碎成細(xì)小顆粒，以備進(jìn)一步加工使用，如將薯類、玉米、小麥等粉碎而得到某種粒度的原料，進(jìn)而將其別離制取淀粉。粉碎機(jī)械的選擇一般是根據(jù)被粉碎物料的硬度、大小、物料的性質(zhì)以及操作方法來選擇適宜的粉碎機(jī)械。如下列圖幾種粉碎機(jī)：圖4雙輥式粉碎機(jī)圖5錘式粉碎機(jī)1,3—輥?zhàn)樱?—固體物料；4—機(jī)架1—加料斗；2—螺旋加料器；3-轉(zhuǎn)盤5—彈簧；6—活動(dòng)軸；7—固定軸承4—錘頭；5—襯板；6—外殼；7—篩板圖6球磨機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理1—進(jìn)料口；2—軸承；3—端蓋；4—圓筒體；5—大齒圈；6—出料口〔3〕混合設(shè)備對(duì)于培養(yǎng)基的混合，是保證培養(yǎng)基營養(yǎng)成分均勻的一項(xiàng)重要工作。可供選擇的混合設(shè)備有:回轉(zhuǎn)型和固定型混合設(shè)備。這里選擇固定型混合設(shè)備槽式混合機(jī)，如下列圖：圖7槽式混合機(jī)1—混合槽；2—螺帶；3—固定軸；4—機(jī)架輸送設(shè)備生產(chǎn)發(fā)酵工廠中，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短生產(chǎn)周期，要求生產(chǎn)過程連續(xù)進(jìn)行，組成自動(dòng)生產(chǎn)線。物料在一組設(shè)備上完成工序加工后，再由連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械將其運(yùn)送到另一組設(shè)備上進(jìn)行下一個(gè)工序加工，甚至有時(shí)直接就在連續(xù)運(yùn)輸機(jī)上進(jìn)行各種加工，這就使連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械成為工業(yè)自動(dòng)化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。根據(jù)輸送對(duì)象主要的輸送設(shè)備分：固體物料輸送設(shè)備，液體輸送設(shè)備和其他輸送設(shè)備。培養(yǎng)基滅菌設(shè)備培養(yǎng)基滅菌是指從培養(yǎng)基中殺滅有生活能力的細(xì)菌營養(yǎng)體及其孢子，或從中將其除去。工業(yè)規(guī)模的液體培養(yǎng)基通常采用滅菌的方法除去雜菌，實(shí)驗(yàn)室所用的培養(yǎng)基也可采用過濾的方法除去雜菌。培養(yǎng)基滅菌的方式有兩種：分批滅菌和連續(xù)滅菌。分批滅菌也叫做實(shí)消法，是指將培養(yǎng)基置于發(fā)酵罐中用蒸汽加熱到達(dá)預(yù)定滅菌溫度后維持一段時(shí)間，再冷卻到發(fā)酵溫度，然后接種發(fā)酵。它這種滅菌不需要其他設(shè)備。連續(xù)滅菌也叫連消法，是指配置好的培養(yǎng)基在向發(fā)酵罐輸送的同時(shí)即進(jìn)行加熱、保溫和冷卻三個(gè)過程。液體培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌設(shè)備一般在由配料罐、泵、連消塔、維持罐和噴淋冷卻器組成的連消設(shè)備中進(jìn)行。由于實(shí)消設(shè)備加熱和冷卻所需時(shí)間比擬長，發(fā)酵罐的利用率不高，培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分會(huì)遭到一定程度的破壞，而連消法會(huì)防止這些發(fā)生，雖然設(shè)備多一點(diǎn)，但在工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高效率和減少本錢的浪費(fèi)，從長遠(yuǎn)角度考慮，一般會(huì)采用連消法。配料罐送料泵預(yù)熱罐配料罐送料泵預(yù)熱罐連消塔加熱器維持罐冷卻器發(fā)酵罐圖8連續(xù)滅菌工藝流程操作圖9加熱器示意圖上海偉宙輕工機(jī)械生產(chǎn)的板片殺菌的成套設(shè)備參數(shù)如下：表4板片殺菌設(shè)備參數(shù)表此設(shè)計(jì)選擇外形為2600×2000×2500的殺菌設(shè)備。5.2.4空氣壓縮及除菌設(shè)備空氣除菌就是除去或殺滅空氣中的微生物。常用的除菌方法有介質(zhì)過濾、輻射、化學(xué)藥品、加熱、靜電吸附等。制藥工業(yè)過程所需的無菌空氣要求甚高，用量大，故要選擇運(yùn)行可靠、操作方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、節(jié)省材料和減少動(dòng)力消耗的有效除菌方法。無菌空氣制備流程圖如下：高空取氣粗過濾器高空取氣粗過濾器空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)氣罐一級(jí)冷卻器油水別離器二級(jí)冷卻器除油水器加熱器總過濾器分過濾器無菌空氣圖10無菌空氣制備流程圖設(shè)備管道清洗與滅菌設(shè)備、管道的清洗與滅菌是制藥工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究的根底性工作，也是提高產(chǎn)品質(zhì)量最關(guān)鍵的技術(shù)措施。清洗和滅菌的目的就是要盡可能的去除生產(chǎn)過程中的管道和設(shè)備內(nèi)壁生產(chǎn)的污物，消除腐敗微生物對(duì)生物制藥工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究的威脅。現(xiàn)在對(duì)于清洗的方法有將設(shè)備拆卸下來清洗或半機(jī)械化清洗，現(xiàn)在最常見的清洗方法是CIP清洗。其清洗機(jī)理可以是機(jī)械能，即采用一定沖擊強(qiáng)度的水流洗刷的方法；也可采用化學(xué)能，使用酸性〔或堿性〕清洗劑，使污物疏松、崩裂或溶解，從而脫離附著外表；還可以使熱能，即提高清洗的溫度，加快化學(xué)反響速度。清洗的對(duì)象有發(fā)酵罐及容器、空氣過濾器以及管路閥門等。本設(shè)計(jì)選擇的設(shè)備流程如下列圖:圖11CIP清洗設(shè)備流程圖選擇生產(chǎn)廠家為：上海偉宙輕工機(jī)械生產(chǎn)的CIP分體式全自動(dòng)清洗設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)有：a、清洗可任意選定；b、酸堿濃度在線顯示補(bǔ)償c、液位可自動(dòng)控制補(bǔ)償d、清洗程序可任意設(shè)定記錄。e、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障報(bào)警5.2.6無菌水設(shè)備圖12二級(jí)反滲透制水工藝此設(shè)備為發(fā)酵提供了所需的無菌水要求，使發(fā)酵的無菌純度到達(dá)很高的水平。選擇生產(chǎn)此設(shè)備廠家為上海偉宙輕工機(jī)械生產(chǎn)的ZTRO—M系列醫(yī)藥反滲透純水設(shè)備。5.3發(fā)酵罐發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備主要是指發(fā)酵罐，發(fā)酵罐又稱生物反響器，它在發(fā)酵生產(chǎn)中占據(jù)中心地位。發(fā)酵罐的種類很多，主要分為通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備和嫌氣發(fā)酵設(shè)備。其中，好氧深層發(fā)酵設(shè)備在發(fā)酵工業(yè)中應(yīng)用最多，最廣泛。在好氧深層發(fā)酵設(shè)備中，又有機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備〔包括循環(huán)式的伍式發(fā)酵罐和文式管發(fā)酵罐、非循環(huán)式的通風(fēng)發(fā)酵罐和自吸式的發(fā)酵罐〕和非機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐〔包括循環(huán)式的氣提式發(fā)酵罐和液體式發(fā)酵罐、非循環(huán)式排管式發(fā)酵罐和噴射式發(fā)酵罐〕。機(jī)械攪拌通風(fēng)密閉發(fā)酵罐是生產(chǎn)抗生素、酵母菌、氨基酸、酶制劑等發(fā)酵產(chǎn)品中應(yīng)用最多、最廣泛的液體深層好氧發(fā)酵設(shè)備，其容積為0.02~500m3。它的主要特點(diǎn)有：a．利用機(jī)械攪拌的作用使無菌空氣與發(fā)酵液充分混合，提高了發(fā)酵液的溶氧量，特別適合于發(fā)熱量大、需要?dú)怏w含量比擬高的發(fā)酵反響；b.發(fā)酵過程容易控制，操作簡(jiǎn)便，適應(yīng)廣泛；c.發(fā)酵罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不當(dāng)，容易染菌；d.機(jī)械攪拌動(dòng)力消耗大。對(duì)于上述幾種發(fā)酵罐的比擬，以及參照國內(nèi)外青霉素工產(chǎn)選擇的發(fā)酵罐,通常青霉素發(fā)酵車間選擇通用式的機(jī)械攪拌通風(fēng)密閉發(fā)酵罐。表5抗生素發(fā)酵罐參數(shù)公稱體積m3桶體直徑Dg㎜桶體高度㎜換熱面積㎡攪拌軸功率kw20220050002230~3710036009400114120~125500580017400562580~640對(duì)三種罐體：1〕公稱500m3的發(fā)酵罐：a．幾何大小500m3的發(fā)酵罐徑高比為3，即H=3D，V=〔πD2/4〕×3D=100，得到直徑D=5.8m，高HL=1.7m。b．傳熱面積內(nèi)蛇罐36〔6組〕，F(xiàn)=562m3c．?dāng)嚢杵鲾嚢杵髦睆剑篋j=1/2D=2.9m