1、目 錄設計任務書1.設計依據及設計原則···············································

2、;········11.1設計依據········································

3、83;·······················11.1.1 主要文件························

4、3;··································11.1.2 主要技術資料·············

5、83;·········································11.2設計原則·······&

6、#183;·················································&

7、#183;······32.產品方案··········································

8、························32.1 產品規格························

9、83;······································32.2產品主要物性··········

10、;··················································

11、;42.3 分析方法················································&#

12、183;··············43.生產方法及工藝流程·································&#

13、183;·····················43.1生產方法···························

14、·····································43.2工藝過程···········

15、3;·················································

16、3;··53.2.1工藝流程框圖·············································

17、3;·········53.2.2工藝流程說明······································

18、3;················53.3設備框圖································&#

19、183;·······························63.4 生產特點·················

20、;··············································73.5 工藝介質的腐蝕性·

21、3;·················································

22、3;···73.6帶控制點的工藝流程圖············································&#

23、183;·······74.原料及中間產品的技術規格········································

24、;········85物料衡算·········································

25、;·························95.1主要物性參數·······················&

26、#183;····································95.2物料衡算············

27、;··················································

28、;··9公稱體積與臺數的計算··············································

29、·9物料衡算················································&

30、#183;·········105.3物料衡算框圖······································&#

31、183;····················116.能量衡算····························

32、·····································117.設備計算及選型原則···········

33、;···········································137.1設備衡算·····&#

34、183;·················································&#

35、183;·······137.1.1大罐·········································

36、;·····················137.1.2中罐···························&#

37、183;··································147.1.3小罐··············

38、;················································157.2設備選型的原

39、則··················································

40、;·······168.車間布置·········································

41、83;·······················168.1車間的生產性質························

42、83;································168.2 車間布置說明···············

43、83;··········································168.2.1 生產工藝·····

44、83;·················································

45、83;·168.2.2設備安裝檢修··············································&#

46、183;·······168.2.3安全技術········································

47、83;·················168.3設備安裝要求······························

48、3;····························178.3.1情況介紹····················

49、;······································178.3.2安裝方案··········

50、················································179.生產制度和車間定

51、員··················································

52、;····179.1生產制度············································&#

53、183;··················179.2崗位操作時間表和班組安排····························

54、83;··················179.3車間定員表······························

55、;·······························1710.設備·················

56、3;·················································

57、3;·1810.1車間設備概況··············································

58、3;···········1810.1.1種子制備設備····································&#

59、183;···············1810.1.2種子罐································

60、83;·························1810.1.3發酵罐······················

61、3;···································1810.2車間設備材料的選擇原則············

62、;····································1810.3關鍵設備············&

63、#183;·················································1

64、811.儀表及控制················································

65、83;·············1811.1生產過程特點概述··································&

66、#183;···················1811.2工藝參數控制要求····························

67、;··························1811.3儀表及自控方案·····················

68、3;··································1912.電氣··············

69、83;·················································

70、83;····1912.1車間用電情況···········································

71、83;··············1912.2車間用電要求·································

72、83;························1913.給排水························&

73、#183;·········································1913.1生產用水情況概述······

74、;················································1913.2生產用水要

75、求··················································

76、;········1913.3排水系統的劃分·······································

77、3;················2014暖通································

78、3;····································2014.1生產特點及工作環境的說明··········

79、3;···································2014.2車間暖通要求············

80、3;·············································2015.消防···

81、83;·················································

82、83;···············2015.1發酵車間生產特性概述································

83、;··················2015.2發酵車間消防要求·····························

84、83;························2016.車間維修························

85、········································2117.環境保護········

86、83;·················································

87、83;·····2117.1生產過程中三廢排放情況·········································

88、3;······2117.2處理方案··········································

89、····················2118.工業衛生及安全防護···························

90、3;························2118.1生產特點························

91、······································2118.2工業衛生及安全防護要求·········&

92、#183;······································2119.節能··········

93、··················································

94、·········2119.1能耗分析·······································&#

95、183;······················2119.2節能措施·························

96、3;····································2220.設計總結············&

97、#183;·················································&

98、#183;·2221.參考文獻··············································

99、3;·················22任 務 書課題：年產300噸慶大霉素發酵車間的工藝設計一、課題的目的、意義：1、通過該課程的學習將化工原理、工程制圖、藥劑學、制藥工程等方面的知識有機地聯系在一起并用于實際生產設計中，鞏固已學的知識。2、掌握制藥工程設計的任務、步驟和方法，完成制藥工程中某單元反應或局部車間的初步設計，為以后的畢業設計打下基礎。3、通過模擬工程設計，了解工程設計的一般過程，學會收集數據、查找手冊、工藝計

100、算、罐體設計以及車間設計平面圖設計，掌握工程設計中物料衡算、能量衡算，設備計算等計算。二、制藥工程課程設計的內容和要求：課程設計是制藥工程課程中綜合性和實踐性較強的環節，要求學生能利用本課程與前修課程的基礎知識，了解工程設計的基本內容，掌握藥廠設計的基本步驟和方法，培養學生綜合應用知識解決實際問題的能力，培養學生工程實際理念和嚴謹的科學作風。本課程包含課程涉及的基礎知識，包括工藝設計說明書、工藝路線的選擇、物料衡算或能量衡算或主體設備設計計算及選型等，并繪制帶控制點工藝流程圖或車間平面布置圖或主體設備圖。 三、設計說明書及圖紙要求：1、設計工作量要求：應按設計工作安排圓滿完成設計任務，完成一張

101、A1設計圖紙，編寫課程設計說明書；2、說明書及圖紙質量要求：設計說明書應包括設計任務書、工藝路線的選擇、物料衡算或能量衡算或主體設備計算及選型等，參考文獻等相關內容，做到條理清楚，論據充分，計算詳實。 圖紙要求布局合理，線條清晰，粗實分明，圖例圖標符合設計規范。年產300噸慶大霉素發酵車間的工藝設計1.設計依據及設計原則1.1設計依據1.1.1 主要文件:設計任務書 1.1.2 主要技術資料 1、設計技術指標本設計主要以相關的發酵技術工藝、培養基配方、工藝流程等過程為基礎和參考，來進行對年產300噸慶大霉素工程發酵車間工藝的設計。主要設計的參考參數如下： （1）、發酵系統（產量300噸/年）

102、發酵單位：1400(u/ml） 成品單位：600（u/mg） 發酵周期：136（h） 發酵熱：5500 (kcal/m3h ) 裝料系數：75%（發酵罐） 65%（一級種子罐） 70%（二級種子罐） 總收率：70% 染菌率：3% 年工作日：330（天） 發酵液粘度：50（CP） 發酵液重度：1050（kg/m3） （2）、無菌空氣處理系統 空氣處理量：550（m3 / min） 空壓機出口壓力：0.250.3（Mpa） 進罐空氣溫度：4045 進總過濾器的相對濕度：60% 空氣潔凈度：100級 （3）、連續滅菌系統 培養基滅菌處理量：20（m3/h） 連消滅菌溫度：135 （4）、后處理車間

103、提取總收率：70%計算。2、培養基配比主要原料：黃豆餅粉，淀粉，葡萄糖； 主要輔料：氯化鈉，硝酸鈉，酵母粉，碳酸鈣，蛋白胨，淀粉酶，消沫油等。培養基配比原料名稱一級種子罐培養基配比%二級種子罐培養基配比%發酵罐培養基配比%全料培養基配比%稀料培養基配比%黃豆餅粉3.02.53.53.52.5葡萄糖0.50.50.5淀粉2.52.56.06.53.0氯化鈉0.40.360.4氯化鈷0.0010.001硝酸鈉0.10.10.1酵母粉0.10.1碳酸鈣0.60.40.40.40.4蛋白胨2.01.5硫酸亞鐵0.0075磷酸二氫鉀0.005淀粉酶（kg）0.1%淀粉量0.1%淀粉量0.1%淀粉量玉米漿

104、（L/ m3）消沫油42.670.413、補料量補氨水量：8 L/m3發酵液體積；補氫氧化鈉量：1.52.0 L/m3發酵液體積；加消沫油量：4 L/ m3發酵液體積；補全料量：370 L/ m3發酵液體積；補稀料量：200 L/ m3發酵液體積。4、接種量（1） 一級種子罐至二級種子罐按15%計算；（2） 二級種子罐至發酵罐按15%計算。5、培養基滅菌（1） 一級種子罐及二級種子罐培養基采用實罐滅菌；（2） 發酵、全料、稀料采用連續滅菌；（3） 氫氧化鈉、消沫油采用實灌滅菌；（4） 氨水采用過濾除菌。6、移種及補料方式（1） 一級種子罐至二級種子罐移種設置一分配站；（2） 二級種子罐至發酵罐

105、設置一分配站；（3） 滅菌的發酵培養基、全料、稀料至發酵罐設置一分配站；（4） 氫氧化鈉至各發酵罐設置一分配站；（5） 消沫油至各發酵罐設置一分配站；（6） 氨水貯罐為每一發酵罐各設一臺。7、裝料系數一級種子罐：65%，二級種子罐：70%，發酵罐：75%8、通氣量一級種子罐：2（VVM），二級種子罐：1.5 (VVM)，發酵罐：0.8(VVM) 9、轉速范圍一級種子罐：60300（RPM），二級種子罐：60240（RPM）發酵罐：60130（RPM）10、培養時間一級種子罐：64小時，二級種子罐：56小時，發酵罐：136小時 11、工藝參數控制要求發酵系統：各罐通氣量，罐溫，溶氧，攪拌轉速現場

106、集中顯示/控制，上位機設置在控制室。要求如下： 灌壓現場指示；液位報警指示，手動加消泡劑； 罐溫控制：5 m3 罐及以下采用自動控制，5 m3 罐以上采用加熱、冷卻手動切換，冷卻自動控制，加熱手動控制； 空氣流量：種子罐用轉子流量計檢測，發酵罐用渦輪流量計檢測記錄； 溶氧：監測記錄，通過手動調節攪拌轉速、調節空氣流量調節溶氧； 自動補料：補料采用氣動隔膜閥計算機控制； 轉速顯示及變頻調速。連消系統：溫度、物料流量連鎖控制。空氣系統：溫度自動控制。12、生產用水要求 發酵工廠生產過程中的水可分為工藝用水與冷卻用水。工藝用水一般指配料水和用于制備軟水、無鹽水等一次水，其質量標準接近于城市自來水標準

107、。罐冷。蒸發濃縮的操作、溶酶蒸餾回收、空壓系統冷卻均需要大量冷卻水，所用冷卻水須循環使用，冷卻水的溫度根據工藝要求選取。 自來水：常溫，0.3（MPa），用于配料、夏天實罐滅菌的前期冷卻、清洗設備等； 循環水：2023(t=3)，0.3（MPa），用于連續滅菌培養基冷卻，空氣冷卻，發酵控溫冷卻； 低溫水：914(t=5)，0.3（MPa），用于夏天空氣后級冷卻及發酵控溫冷卻； 冷鹽水：-100(t=10)，0.3（MPa），用于料液冷卻保溫。13、生產用蒸汽要求 發酵車間用汽壓力0.3（MPa）14、排水系統的劃分 給排水系統可分為兩種，一種是排放水指標達到排放要求可直接排放的水，另一種是含有

108、雜質及毒性物質較多達不到直接排放要求的水，須經過廢水回收站處理后方可排放。1.2設計原則1、加強技術經濟指標作比較，善于從實際出發去分析研究問題，設計的技術經濟指標以達到或超過國內同類型工廠生產實際平均先進水平為宜。2、解放思想，積極采用新技術，力求設計在技術上具有現實性和先進性，在經濟上具有合理性。3、設計必須結合實際，因地制宜，體現設計的通用性和獨特性相結合的原則，并適當留有發展余地。4、發酵工廠設計還應考慮采用微生物發酵的工廠的獨特要求，既要注意到周圍的環境清潔衛生狀況，又要注意到對工廠內車間之間對衛生、無菌、防火等條件的相互影響。2.產品方案2.1 產品規格化學結構：略分子式、分子量：

109、抗生素R1R2分子式分子量慶大霉素C1CH3NHCH3C21H43N5O7477.12慶大霉素C2HNH2C19H39N5O7449.26慶大霉素C1ACH3NH2C20H41N5O7463.10技術規格及質量標準見下表技術規格及質量標準項目 標準美國藥典(23版)性狀白色或類白色粉末生物效價（干）590m/mg鑒別呈正反應比旋度+107°+121°干燥失重18.0%(110真空，3hr)酸度熾灼殘渣1.0%甲醇含量1.0%熱源1.7內毒素單位/mg慶大堿12000u/mg合格無菌合格(內控)異常毒物1200 u/ml合格降壓物質2000u/kg合格重金屬20 ppm鈣離子

110、5m/萬單位鎂離子5m/萬單位有效期5年2.2產品主要物性慶大霉素是堿性抗生素，臨床上常用其硫酸鹽。硫酸慶大霉素為白色或微黃白色的粉末，無臭，對光、空氣、廣泛pH及熱穩定（在pH 4、60保存35180天，對溶液的效價影響不大，在pH 4以下，其效價降低8%30%），有吸濕性。易溶于水，不溶于乙醇、丙酮、氯仿、乙醚及苯。慶大霉素是一種殺菌力較強的廣譜抗生素，對多種G+和G-菌均有較強的抗菌作用，特別是銅綠假單胞菌比卡那霉素和新霉素強510倍（但不及多粘菌素E），對金黃色葡萄球菌有良好的抗菌作用。在臨床上主要適用于敗血癥，呼吸道感染，尿路感染，眼、耳、鼻、喉部感染，治療嚴重大面積燒傷，手術后的感

111、染以及作為腹部手術前的腸道消毒，均有一定的療效。慶大霉素因使用劑量小，毒副反應較新霉素、卡那霉素為輕。2.3 分析方法 按2010年版中華人民共和國藥典（第二部）查出慶大霉素的分析方法為：1. 取本品約50mg，加水1ml溶解后，加1N HCl 2ml，在水浴中加熱10分鐘，加2N NaOH 2 ml與2%乙酰丙酮的水溶液1ml，置水浴中加熱5分鐘冷卻后，加對二甲基苯甲醛試劑1ml，即顯淡粉紅色。2. 取本品約5mg，加水1ml溶解后，加0.1%茚三酮的水飽和亞丁醇溶液1ml與吡啶0.5ml，在水浴中加熱5分鐘即顯藍紫色。3. 硫酸根鑒別反應：1) 加氯化鋇有白色沉淀。2) 加醋酸鉛。3) 加

112、鹽酸不生成白色沉淀。3.生產方法及工藝流程3.1生產方法生物合成慶大霉素的可能途徑如下： D-葡萄糖2-脫氧青蟹肌醇2-脫氧青蟹醇胺 D-葡萄糖胺 巴龍胺 2-脫氧鏈霉胺 慶大霉素A C-甲基化和差向異構化 慶大X2 脫氧氨基化L-甲基化 抗生素JI-20A 抗生素G418 脫氧 脫氧，氨基化 慶大霉素C1a 抗生素JI-20B N-甲基化 脫氧差向異構化 慶大霉素C2b 慶大霉素C2 N-甲基化 慶大霉素C1 注：本設計所采用的工藝路線為先從沙土管中取出孢子接種到原斜面上（或從液氮保存的孢子接種到原斜面上），7天后接合格種子到代1斜面上，6天后接白色豐滿的菌落到搖瓶中，29.5h后接6-8瓶

113、搖瓶種子到小罐中，并經中罐種子擴大培養后接到發酵罐中，接種方法為單種，放罐后至后處理車間。3.2工藝過程3.2.1工藝流程框圖注：本框圖僅為發酵部分（設備參數供參考）小罐種子培養36±0.5，24-30h轉速60-300rpm，攪拌功率5.5kw通氣量2m3/min,罐壓0.03Mpa液氮保藏(-196)沙土管保藏(2-4)斜面培養恒溫恒濕35-36，7天原斜面孢子斜面培養恒溫恒濕34-35，6天斜面孢子(代1)搖瓶培養33-34，39.5hr轉速250rpm裝量80ml/750ml接種量一塊斜面/瓶50-64hr搖瓶種子小罐種子中罐種子培養36±0.5，25hr轉速60-

114、240rpm接種量15%通氣量1.5VVM罐壓0.03Mpa攪拌功率22kw中罐種子大罐發酵36±0.5，136hr轉速60-130rpm接種量15%通氣量0.75VVM罐壓0.04Mpa攪拌功率115kw接種量10%裝料60%大罐發酵液提煉車間3.2.2工藝流程說明工藝特點：本工藝工程為三級發酵，小罐 -中罐-大罐。中罐、小罐培養時間短，培養基一次投入，中間不補料，大罐考慮到各種由于底物濃度過高引起的底物抑制情況以及產物合成期對營養成分的需求，采用中間補料。主要補全料、補稀料、補氨水、通過氫氧化鈉調節pH，手動加消沫油，在種子階段，對無菌要求較高。補料情況：、 補全料： 一個發酵周

115、期約補3次。每噸發酵液約補370L全料。從發酵20小時開始補全料，至30小時時結束。根據發酵液還原糖含量水平控制具體補全料體積及時間。、 補稀料：一個發酵周期補2次左右。每噸發酵液約補200L稀料。 自發酵40小時后開始補稀料，根據發酵液還原糖含量水平控制，保持還原糖濃度大于等于2.6g/100ml。、 補氨水：自發酵33小時開始補氨水，每4小時補一次，每次10-15L，使發酵液中氨氮濃度不低于45mg/100ml。、 補油：手動加入。、 補氫氧化鈉：調節發酵液pH，與pH環控，保持發酵液pH在6.8-7.2之間。中間取樣分析：1、小罐：培養4小時后取樣分析，測PH、氨氮、效價、菌絲濃度等。2

116、、中罐：培養4小時后取樣分析，測PH、氨氮、效價、菌絲濃度等。3、大罐：培養14小時后開始取樣分析，每4小時取樣測pH、氨氮，每8小時取一次樣，分析全糖、氨氮、PH、還原糖、效價等。培養20小時后取樣加無菌肉湯，4小時后取無菌斜面，37恒溫培養，放罐前涂片鏡檢。異常發酵處理：1、 中罐、小罐染菌一般采取放罐措施。2、 大罐染菌，若在接種后不久即在發酵前期，可將培養基返回連消系統重新消毒；若在中后期，對發酵影響較大的，倒罐，影響較小的，可采用降溫，一般降至32培養，并將別的大罐發酵液倒一部分進去，加強生長菌的優勢抑制雜菌的生長。3、 發酵中遇空氣精過濾器阻塞，空氣流量下降，過濾器兩端壓差增大，可

117、立即調換過濾器內芯。3.3設備框圖 預過濾器 精過濾器 一級種子罐 蒸汽過濾器二級空氣過濾器 預過濾器 精過濾器 二級種子罐 蒸汽過濾器 預過濾器 精過濾器 發酵罐空氣總過濾器 蒸汽過濾器 氨水罐二級空氣過濾器 預過濾器 精過濾器 NaOH罐 蒸汽過濾器 消沫油罐 全料罐 稀料罐3.4 生產特點發酵生產一般要經過復雜的反應歷程，這對反應條件的控制要求很高，稍有偏差，就可能得不到有用的產物，嚴重的還會染菌。發酵也是一個時間較長的過程，各步反應都需要一定的反應時間，往往需要一定的溫度、壓力、溶氧水平和PH，這就要求控制調節的持續性與速度的靈敏性，需在幾個小時內對發酵過程進行連續的監控。發酵車間不涉

118、及提煉，蒸汽和酸堿用量很大，不適用有機溶媒，故原料、中間體、產品無毒性，車間內環境無易燃易爆。3.5 工藝介質的腐蝕性發酵流程對管道要求較高，根據管道中的料液的腐蝕性、毒性等特性，以及對無菌度的要求，要選擇不同等級及材質的管道。管道等級及材料選用表典型介質管道等級生活用水、工業用水、低壓消防水、循環冷卻水B1B蒸汽、熱水、冷凝水B1E一般工藝介質（非易燃、易爆的中心物料）、排氣（無腐蝕性）B1M一般易燃、易爆、有毒、刺激性物料（氯氣、甲醇、油品等）B1N潔凈物品（純水、過濾壓縮空氣、無菌物料等）E1D3.6帶控制點的工藝流程圖設計思想：發酵是一個復雜的工藝過程，常要一定的溫度、壓力、PH、轉速

119、，同時通過這些參數也可監測發酵情況，及時發現異常情況，也可結合自動化儀表裝置實現部分自動控制，另外設置流量記錄控制點檢測流量，人工調節。各罐通氣量，罐溫，溶氧，攪拌轉速現場集中顯示/控制，上位機設置在控制室。要求如下： 灌壓現場指示； 液位報警指示，手動加消泡劑； 罐溫控制：5 m3 罐及以下采用自動控制，5 m3 罐以上采用加熱、冷卻手動切換，冷卻自動控制，加熱手動控制； 空氣流量：種子罐用轉子流量計檢測，發酵罐用渦輪流量計檢測記錄； 溶氧：監測記錄，通過手動調節攪拌轉速、調節空氣流量調節溶氧； 自動補料：補料采用氣動隔膜閥計算機控制； 轉速顯示及變頻調速； 連消系統：溫度、物料流量連鎖控制

120、； 空氣系統：溫度自動控制。4.原料及中間產品的技術規格原料及中間產品技術規格序號名稱規格分析方法用途備注1葡萄糖化學純碘量法斜面、搖瓶培養基2葡萄糖工業用碘量法各罐用碳源、能源又稱右旋糖3黃豆餅粉工業用1、 測定水分及揮發物含量2、 測定灰分3、 凱氏定氮法測定總氮量4、 折光法測油含量5、 精纖維及重金屬含量用作氮源含油量高4豆油工業用1、 用灼燒殘渣法測含磷量2、 用KOH標準液滴定效價消泡劑無懸浮物、雜物等5碳酸鈣工業用用反滴定法測定，想加入過量標準HCl溶液，再用NaOH標定調節PH不溶于水6淀粉工業用/各罐用碳源、能源7硝酸鈉化學純/無機鹽8酵母粉工業用/9蛋白胨工業用/10硫酸亞

121、鐵化學純/無機鹽11淀粉酶化學純/水解淀粉12氨水工業用酸堿滴定法調節PH有特殊臭味13磷酸二氫鉀工業用取樣2.5g加入水10ml溶解，加入NaCl溶液20ml后加酚酞用NaOH滴定用作無機鹽易受潮14氯化鈉化學純取樣約0.12g加水50ml溶解，加2%糊精液5ml與熒光黃指示液5-8滴，用AgNO3滴定，5.84mgNaCl/1mlAgNO3提供無機鹽又稱精鹽15氯化鈷化學純酸性條件下加入碘化鉀，折算為鈷量相當的碘，再以硫代硫酸鈉反滴定有利于維生素B12合成含六分結晶水16工業用水自來水1、 pH計測pH2、 標準堿液測定CO2含量3、 用Na2B4O2標準堿液滴定CO2含量(總堿度)4、

122、溶氧測定，堿性條件下使Mn2+氧化酸性條件下使之還原，同時氧化I-生成I2，用硫代硫酸鈉標準液滴定5、 銀量法測定氯離子6、 絡合法測定水的硬度培養基用水、洗滌用水等7.設備計算及選型原則7.1設備衡算 如無特殊說明，設備皆采用不銹鋼材。大罐7臺每天放兩罐，一臺備用；中罐4臺，每天接種一臺至大罐，一臺備用；小罐4臺，每天接種一臺至中罐，一臺備用。7.1.1大罐1. 內徑與桶高設，； 解得：圓整： ；取H=7500mm2. 壁厚筒體16mm，封頭18mm3. 人孔為方便人員進出，取Dg600視鏡：Dg1254. 傳熱采用外盤管和內排管結合傳熱k=375kcal/m2hr發酵熱較大，較小，用9-14的低溫水發酵溫度為36A:外盤管取DN100，108×3半剖管，間距1.5d，盤n圈，高約4m。1.5(n-1)d=4 其中d=0.108 取n=27，分為3組。B：內排管取DN6576×3管，間距1.5d，每組二進二出高約5.65m，組數，取4組。 所以，。因為，所以是適合的。C：管徑大罐設備選型與計算匯總：（1） 選型：D=3500mm，H=8700mm，V0=76.51m3，人孔取600mm，視鏡Dg=125mm，支座采用裙座。（2） 筒體壁厚16mm，封頭壁