《年產(chǎn)1萬(wàn)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)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《年產(chǎn)1萬(wàn)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)（42頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、年產(chǎn)1萬(wàn)噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 青霉素是高效廣譜抗生素，其對(duì)革蘭氏陽(yáng)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)青霉素工廠的發(fā)展有極其重要的作用。國(guó)內(nèi)外有許多 家青雷素工廠，要想自己的工廠在眾多工廠中立于不敗之地，改良工 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，比如說(shuō)工廠空氣的凈 化，工廠車間的消毒。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)青霉素的需求呈攀升趨勢(shì)， 所以對(duì)于青霉素的供應(yīng)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：青雷素;發(fā)酵;工藝；車間設(shè)計(jì) Aimual workshop of 10,000 tons

2、 of penicillin fennentation design of dmg factoiy Abstract Penicillin was efficient broad-specti-um antibiotics, its giam-positive bacteria to have very good inliibitoiy effect on people, penicillin fennentation to treat disease ill life have very good curative effect .There aie many penicillin f

3、actories at home and abroad to theii factories in many factories in the factoiy invincible, process design and iinprovement of factory workshop design is a miiiiinum requirement, for example the factory workshop air cleaning and disinfection.The market for penicillin is in rising trend at home and a

4、broad in recent years , so demand for penicillin supply is also gradually improved, theiefore, penicillin fermentation of workshop design also factory is so impoilant. Keywords: penicillin; Fennentation; Technology ;Workshop design 1.緒論 1 1.1產(chǎn)品名稱 1 1.2設(shè)計(jì)依據(jù) 1 13工廠設(shè)計(jì)原則 2 1.4青雷素藥物治療對(duì)象 2 1.5青霉素藥物

5、按來(lái)源的分類 2 2青霉素發(fā)酵工藝流程 3 2.1青雷素發(fā)酵工藝流程路線 3 2.2培養(yǎng)基的特點(diǎn) 3 2.2.1培養(yǎng)基中各成分特點(diǎn) 3 2.2.2.1碳源的選擇 3 2.2.13無(wú)機(jī)鹽 4 2.2.1.5添加前體 4 2.2.2培養(yǎng)基種類特點(diǎn) 4 2.3菌種生長(zhǎng) 4 2.4主要設(shè)備工藝流程框圖 5 3工藝控制及要點(diǎn) 5 3.1 工藝控制 5 3.1.1影響發(fā)酵產(chǎn)率的因素 5 3.1.2 溫度 5 3.1.3pH 值 6 3.1.4溶解氧 6 3.1.5 消沫 6 3.1.6菌絲濃度 6 3.1.7菌絲生長(zhǎng)速度 6 3.1.8菌絲形態(tài) 7 3.2工藝控制

6、要點(diǎn) 7 3.2.1種子質(zhì)量的控制 7 3.2.2培養(yǎng)基成分的控制 8 3.2.3發(fā)酵培養(yǎng)的控制 8 4工藝計(jì)算 9 4.1物料衡算 9 4.2熱量衡算 11 4.2.1生物熱 12 4.2.2攪拌熱 13 4.2.3汽化熱 13 4.2.4發(fā)酵熱 13 5設(shè)備選型 13 5.1工藝流程圖 13 5.2發(fā)酵車間輔助設(shè)備 13 5.2.1原料處理設(shè)備 13 5.2.2、輸送設(shè)備 15 5.2.3培養(yǎng)基滅菌設(shè)備 16 5.2.4空氣壓縮及除菌設(shè)備 17 5.2.5設(shè)備管道清洗與滅菌 18 5.2.6無(wú)菌水設(shè)備 19 5.3發(fā)酵罐 20 6.車間總體布局 2

7、2 6.1車間組成 22 6.2車間布局原則 22 6.3車間布局圖 23 致 謝 23 參考文獻(xiàn) 25 插圖和附表清單 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 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。 表1工藝計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 9 圖3雙曲柄搖動(dòng)篩結(jié)構(gòu) 14 圖5雙槻式粉碎機(jī) 14 圖7球磨機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理 15 圖8槽式混合機(jī) 15 圖9連續(xù)滅菌工藝流程操作 16 表4板片殺菌設(shè)備參數(shù)表 17 圖11無(wú)菌空氣制備流程圖 18 圖12 CIP清洗設(shè)備流程圖 19 圖13二級(jí)反滲透制水工藝 19 表5抗生素發(fā)酵罐參數(shù) 20 圖14發(fā)酵罐簡(jiǎn)圖 22 1緒論 1.1

8、產(chǎn)品名稱 青雷素(Benzylpenicillin / Penicillin)又被稱為青雷素 G、peillinG、盤 尼西林、配尼西林、青霉素鈉、節(jié)青霉素鈉、青霉素鉀、節(jié)青霉素鉀。它 的結(jié)構(gòu)式為： 青雷素分子結(jié)構(gòu)球棍模型為: 圖1青哥素結(jié)構(gòu)求棍模型圖 青雷素是卩一內(nèi)酰胺內(nèi)抗生素，作用機(jī)理如下： (1) 通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)細(xì)菌的粘肽合成酶，即青霉素結(jié)合蛋白(penicillm binding proteins, 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

9、要 的合成酶，即青霉素結(jié)合蛋白(penicillin binding pioteins, PBP )當(dāng)卩-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： 每種又有若干亞型，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)管理規(guī)范》 《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》 3 年產(chǎn)1萬(wàn)噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 《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(wàn)噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的初步設(shè)計(jì)。

10、1.3工廠設(shè)計(jì)原則 1） 貫徹執(zhí)行國(guó)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） 具備基本的生產(chǎn)條件 1.4青霉素藥物治療對(duì)象 青雷素對(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、炭疽芽抱桿菌、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)梭狀芽抱桿菌屬、消化鏈

11、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。青霧素通過(guò)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(yáng)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。 青雷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)、氣性壞疽等梭狀芽抱桿菌感染，梅毒（包括先 天性梅毒），鉤端螺旋體病，回歸熱，白喉，青霉素與氨基糖昔類藥物聯(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)青雷素工廠具有很好的經(jīng)濟(jì)效

12、益。 1.5青霉素藥物按來(lái)源的分類 青雷素按對(duì)其生產(chǎn)的方法分為半合成青霉素和天然青霉素兩種。 天然青雷素生產(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)黃青雷菌接種到固體培養(yǎng)基上，在25C下培養(yǎng)7?10天，即可得青霉 菌抱子培養(yǎng)物。用無(wú)菌水將泡子制成懸浮液接種到種子罐內(nèi)己滅菌的培養(yǎng) 基中，通入無(wú)菌空；氣、攪拌，在27C下培養(yǎng)24?28h,然后將種子培養(yǎng) 液接種到發(fā)酵罐己滅菌的含有苯乙酸前體的培養(yǎng)基中，通入無(wú)菌空氣，攪 拌，在27C下培養(yǎng)7天。在發(fā)酵過(guò)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(guò)濾。濾液在pH2?2.5的條件下，于 萃取機(jī)內(nèi)用醋酸

13、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，加 入成鹽劑，經(jīng)共沸蒸飾即可得青雷素G鉀鹽。青霉素G鈉鹽是將青霉素G 鉀鹽通過(guò)離子交換樹(shù)脂（鈉型）而制得 本次是針對(duì)天然青霉素的發(fā)酵部分設(shè)計(jì)的。 產(chǎn)青雷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) 黃青雷（Penicillium chrosogenum）,抱子有綠色與黃色，菌落平坦或皺褶， 圓形。青雷穗是分生抱子鏈狀的，深層培養(yǎng)菌絲分為球狀和絲狀兩種。大 部分發(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

14、： A：絲狀菌三級(jí)發(fā)酵工藝流程 冷凍管（25。。抱子培養(yǎng)，7天）——斜面母瓶（25C,抱子培養(yǎng)，7 夭） 大米抱子（26C,種子培養(yǎng)561i,l:1.5vvm） 一級(jí)種子培養(yǎng)液 （27C,種子培養(yǎng)，2411,1:1.5 vvm）——二級(jí)種子培養(yǎng)液（27?26。（2,發(fā)酵,7 天,l:0.95vvm） 發(fā)酵液。 B：球狀菌二級(jí)發(fā)酵工藝流程 冷凍管（25C,抱子培養(yǎng)，6~8天）——親米（25C,抱子培養(yǎng)，8?10 夭）——生產(chǎn)米（28。6 抱子培養(yǎng)，56-6011,1:1.5vvm） ——種子培養(yǎng)液 （26?25-249,發(fā)酵，7天，1： 0.8vvm）——發(fā)酵液。 2.2培養(yǎng)基的特點(diǎn)

15、 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)成本中碳源占12%以上，對(duì)工藝影響很大。 糖與6—APA結(jié)合形成糖基—6—APA,影響青霧素的產(chǎn)量。葡萄糖、乳糖 結(jié)合能力強(qiáng)，而且隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加。發(fā)酵初期，利用快效的葡萄糖進(jìn)行 菌絲生長(zhǎng)。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。 5 年產(chǎn)1萬(wàn)噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 目前釆用淀粉的酶水解產(chǎn)物，葡萄糖化液流加，而不是流加葡萄糖，以降 低成本。 2.2.1.2 氮源的選擇 玉米漿是玉米淀粉生產(chǎn)時(shí)的副產(chǎn)品，是

16、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。 2.2.1.3 無(wú)機(jī)鹽 包括硫、磷、鎂、鉀等。鐵有毒，控制在30憾/ml以下。 2.2.1.4流加控制 根據(jù)殘液PH、尾氣中CO?和02的含量，殘?zhí)窃?.6%左右，PH開(kāi)始升高 時(shí)加糖。流加硫酸錢、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)多種青雷素混合物。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雷 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%

17、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，一次加入量低于0.1%,保持供應(yīng)速率略大于生物合成需要。發(fā)酵 過(guò)程中釆用補(bǔ)料分批操作法，對(duì)葡萄糖、鍍、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(guò)低使抗生素合成速 率減慢或停止。過(guò)高則導(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)。 2.2.2培養(yǎng)基種類特點(diǎn) 發(fā)酵工藝中，按菌種生長(zhǎng)環(huán)境順序，培養(yǎng)基有： A:抱子培養(yǎng)基：甘油、葡萄糖、蛋白月東。 B「米砲子培養(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。

18、 D:二級(jí)種子發(fā)酵罐：玉米漿、蛋白質(zhì)等。 2.3菌種生長(zhǎng) 產(chǎn)青雷菌的菌種在發(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(guò)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(guò)程控制。 第一期：分生抱子萌發(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(méi)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(kāi)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，青雷素產(chǎn)量最高。 第六期：出

19、現(xiàn)個(gè)別自溶細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)無(wú)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(zhǎng)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(guò)工藝措施，延長(zhǎng)此期，獲得高產(chǎn)。在第六期到來(lái)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(kāi)始之前表示生產(chǎn)工藝過(guò) 程的一種定性圖紙，詳見(jiàn)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(guò)高，對(duì)生物合成 酶系產(chǎn)生阻遏（或抑制）或?qū)z生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制（如葡萄糖和錢的阻遏或 抑制,苯乙酸的生長(zhǎng)抑制），

20、而后期基質(zhì)濃度低限制了菌絲生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成, 為了避免這一現(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別，但一般認(rèn)為 應(yīng)在25 C左右。溫度過(guò)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

21、轉(zhuǎn)化率。對(duì)菌絲生長(zhǎng)和青霉素合成來(lái)說(shuō),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(guò)程在菌絲生長(zhǎng)階段釆用 7 年產(chǎn)1萬(wàn)噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 較高的溫度，以縮短生長(zhǎng)時(shí)間，到達(dá)生產(chǎn)階段后便適當(dāng)降低溫度，以利于青 雷素的合成。 3.1.3 pH 值 青雷素發(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)盡量避免pH值超過(guò)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高 低的反映。過(guò)高的流加速率造成酸性中間產(chǎn)物的積累使pH值降低;過(guò)低的 加糖速率不足以中和蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)生的氨或其他生理堿

22、性物質(zhì)代謝產(chǎn)生的 堿性化合物而引起pH值上升。 3.1.4溶解氧 對(duì)于好氧的青霉素發(fā)酵來(lái)說(shuō)，溶氧濃度是影響發(fā)酵過(guò)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)，則造成不可逆的損害。溶氧濃度過(guò)高，說(shuō)明菌絲生長(zhǎng)不良或加糖率過(guò) 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)。 3.1.5消沫 發(fā)酵過(guò)程泡沫較多，需要加入消沫劑，天然油脂如玉米油，化學(xué)消沫 劑如泡敵。少量多次，不適在前期多加入，影響呼吸代謝。 3.1.6 菌絲濃度

23、 發(fā)酵過(guò)程中必須控制菌絲濃度不超過(guò)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達(dá)到平衡。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。 3.1.7 菌絲生長(zhǎng)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(zhǎng)的條件下，青霉素 比生產(chǎn)速率與產(chǎn)生菌菌絲的比生長(zhǎng)速率之間呈現(xiàn)一定的關(guān)系。當(dāng)比生長(zhǎng)速 率低于0.015h-lh的時(shí)候，比生產(chǎn)速率與比生長(zhǎng)速率

24、成正比,當(dāng)比生長(zhǎng)速率 高于0.015h-lh時(shí)，比生產(chǎn)速率與比生長(zhǎng)速率無(wú)關(guān)D因此，要在發(fā)酵過(guò)程中達(dá) 到并維持最大比生產(chǎn)速率，必須使比生長(zhǎng)速率不低0.015h-lh。這一比生長(zhǎng) 速率稱為臨界比生長(zhǎng)速率。對(duì)于分批補(bǔ)料發(fā)酵的生產(chǎn)階段來(lái)說(shuō)，維持0.01511 的臨界比生長(zhǎng)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(zhǎng)速率要比這一理論臨界值低得多，卻仍然能達(dá)到很高的比生產(chǎn)速率。這 是由于工業(yè)上釆用的補(bǔ)料分批發(fā)酵過(guò)程不斷有部分菌絲自溶，抵消了一部 分生長(zhǎng)，故雖然表觀比生長(zhǎng)速率低，但真比生長(zhǎng)速率卻要高一些。 3.1.8 菌絲

25、形態(tài) 在長(zhǎng)期的菌株改良中，青雷素產(chǎn)生菌在沉沒(méi)培養(yǎng)中分化為主要呈絲狀 生長(zhǎng)和結(jié)球生長(zhǎng)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；后者則由于發(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(zhǎng)（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(zhǎng)度，并避 免結(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(zhǎng)速率密切相

26、關(guān)。 3.2工藝控制要點(diǎn) 3.2.1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瓶管經(jīng)甘油、葡萄糖、蛋 白月東斜面移植到小米固體上，259培養(yǎng)7天,真空干燥并以這種形式保存 備用。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。＜2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),27C 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)種子是由冷凍管子抱子經(jīng)混有0.5%-1.0%玉米漿的三角 瓶培養(yǎng)原始親米抱子，然后再移人

27、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25C靜置培養(yǎng),需經(jīng)常觀察生長(zhǎng)發(fā)育情況在培養(yǎng)到3-4 天，大米表面長(zhǎng)出明顯小集落時(shí)要振搖均勻，使菌絲在大米表面能均勻生長(zhǎng)， 9 年產(chǎn)1萬(wàn)噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 待10天左右形成綠色抱子即可收獲。親米成熟接人生產(chǎn)米后也要經(jīng)過(guò)激烈 振蕩才可放置恒溫培養(yǎng),生產(chǎn)米的抱子量要求每粒米300萬(wàn)只以上。親米、 生產(chǎn)米子抱子都需保存在5C冰箱內(nèi)。 工藝要求將新鮮的生產(chǎn)米（指收獲后的抱瓶在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),28C培養(yǎng)50-6011 當(dāng)pH值由6.0-6.5下降至5.5-5.0,

28、菌絲呈菊花團(tuán)狀，平均直徑在100-130Mm, 每毫升的球數(shù)為6萬(wàn)-8萬(wàn)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。球狀菌以新鮮抱子為佳,其生產(chǎn)水平優(yōu)于真空干燥的抱子，能使 青雷素發(fā)酵單位的罐批差異減少。 3.2.2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) 上普遍釆用的是淀粉水解糖、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、隸皮，并補(bǔ)加無(wú)機(jī)氮源（硫 酸氨、氨水或尿素）。 c. 前體生物合成含有節(jié)基基團(tuán)的青霧素G

29、,需在發(fā)酵液中加人前體。前 體可用苯乙酸、苯乙酰胺，一次加入量不大于0.1%,并釆用多次加入，以防止 前體對(duì)青霉素的毒害。 d. 無(wú)機(jī)鹽加入的無(wú)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 30 pg/mL 3.2.3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(guò)程中的pH值確定， 最好是根據(jù)排氣中CO2量及02量來(lái)控制，一般在殘?zhí)墙抵?.6%左右，pH 值上升時(shí)開(kāi)始加糖。 2） 補(bǔ)氮及加前體補(bǔ)氮是指加硫酸錢、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

30、度為0.05%-0.08%o 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(lái)控制。目前一般采用加酸或加堿控制pH值 4） 溫度控制 前期25C -26C,后期23C,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l: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(guò)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(lái)消泡,應(yīng)當(dāng)控制其用量并要少量多 次加入，尤其在發(fā)酵前期不宜多用，否則會(huì)影響菌體的呼吸

31、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(lái)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(guò)追加糖或補(bǔ)加前體等各種措施 來(lái)延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間，以獲得最多青雷素。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,青雷素分泌逐漸停止，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(guò)濾的困難。因此，生產(chǎn)上根據(jù)”鏡檢“判斷，在自溶期即將來(lái)臨之際，迅 速停止發(fā)酵，立刻放罐，將發(fā)酵液迅速送往

32、提煉工段。 4工藝計(jì)算 表1工藝計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 年產(chǎn)雖 lOOOOt 發(fā)酵單位 S0000n/ml 發(fā)酵周期 180h 成品效率 1000y/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 消后大罐接種雖 15% 種子罐發(fā)酵周期 60h 消后中罐接種雖 8% 發(fā)酵期間補(bǔ)匍萄糖呈 1.6kg/ ( m3 h) 4.1物料衡算 發(fā)酵周期18011, 輔助時(shí)間1211, 則產(chǎn)一批青霧素需要 8天。每年共有： 320 =40 8 每周期產(chǎn)量為:10000-40=25

33、0t o 先選擇大罐500 m3發(fā)酵罐，則每個(gè)罐裝青霉素料 500x0.78125=390.625 m3o 則每個(gè)發(fā)酵罐裝料量為： m=390.625 m3xl06mlx80000p/mR lOOOp/mg =3.125xl09mg=31.25to 則需要的罐體為250一31.25=8 則此設(shè)計(jì)中選擇八個(gè)500m3的發(fā)酵罐來(lái)發(fā)酵罐。 11 年產(chǎn)1萬(wàn)噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 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=8x500x78.125%xl5%=468.75 m3 則需要的罐體大小為：V中=468.75-78.125%=60

34、0 m3 ； 則二級(jí)種子罐可選擇100 n?的六個(gè)。 二級(jí)種子罐接種量為9%,所需種子罐裝料為 V=468.75x8%=37.5 m3 所需一級(jí)種子罐大小為V種子=37.5一65%=57.7 m3- 可以選擇三個(gè)體積為20 n?的一級(jí)種子罐。 在整個(gè)發(fā)酵周期中，只考慮葡萄糖、硫酸讓、苯乙酸、消泡劑、氨水 等的體積。 a)發(fā)酵培養(yǎng)基(g/1) 表2 發(fā)酵培養(yǎng)基用呈 匍萄糖 10 K：HPO4 4.0 玉米漿 40 MgSO4 7HzO 35 (NH4)2SO4 5.67 KH2PO4 4.53 則(1)葡萄糖： 每周期消耗量：375xl0=3

35、750kg 每年消耗量：3750 40 = 150000kg=150t； (2) 玉米漿： 每周期消耗量:375x40=15000kg 每年消耗量：15000x40=600000kg=600t； (3) (NH4)2SO4： 每周期消耗量：375x5.67=2126.25kg 每年消耗量：2126.25x40=85050kg； (4) K2HPO4: 每周期消耗量:375x4.0=1500kg 每年消耗量：1500x40=60000kg=60t： (5) MgSO4*7H2O: 每周期消耗量：375x35=13125kg 每年消耗量：13125 40=525000kg

36、=525t； (6) KH2PO4： 每周期消耗量：375x4.53=1698.75kg 每年消耗量：1698.75x40=67950kgo b）種子罐發(fā)酵培養(yǎng)基 表3 種子培養(yǎng)基需要呈如表 （g/1） 可溶性淀粉 30.0 K2HPO4 0.5 10.0 MgSO4 7H:O 0.5 蛋白腺 4.0 Nacl 0.5 玉米漿 2.0 蒸懈水 lOOOml/L 1） 可溶性淀粉 每周期消耗量：468.75x30=14062.5kg 每年消耗量；14062.5x40=562500kg=562.5t； 2） 葡萄糖 每周期消耗量：468

37、.75x10=4687.5kg 每年消耗量：4687.5x40=187500kg=187.5t； 3） 蛋白月東 每周期消耗量：468.75x4.0=1875kg 每年消耗量：1875x40=75000kg=75t； 4） 玉米漿 每周期消耗量：468.75x2.0=937.5kg 每年消耗量：937.5x40=37500kg=37.5t； 5） K2HPO4 每周期消耗量：468.75x0.5=234.375kg 每年消耗量：234.375x40=9375kg； 6） MgSO47H2O 每周期消耗量 468.75x0.5=234.375kg 每年消耗量：234.3

38、75x40=9375kg； 7） Nacl 每周期消耗量 468.75x0.5=234.375kg 每年消耗量：234.375x40=9375kgo 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 12 年產(chǎn)1萬(wàn)噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 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部分安裝于發(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

39、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。若冷卻水溫較高，則降溫困難。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、管板和封頭等部分組成。 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 管中的各種情況比較一致。 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，釆用蛇管式 換熱裝置。傳熱系

40、數(shù)可高達(dá)4.186 (800-1000)kj/(m2 h C)。這里采用最小 換熱系數(shù)，以留出余量，即4.186 800 kj/(m2 hC)o 每周期一罐生產(chǎn)31.25t青雷素，所需培養(yǎng)基390.625 m3發(fā)酵罐，種子 液 58.6n?。 發(fā)酵過(guò)程中熱平衡方程式是 Q發(fā)冊(cè)=Q生物+Q攪律-Q康發(fā)-Q顯熱?Q輛射樹(shù) Q生物是細(xì)胞生長(zhǎng)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站是機(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輛射熱也可以忽略。 所以Q發(fā)僚=Q生物十Q攪并-Q蒸發(fā) 4.2.1生物熱 通

41、過(guò)生物合成計(jì)算生物熱Q化物，基本上生物熱主要由葡萄糖氧化產(chǎn)生 熱量，反應(yīng)式如下： C6H12O6十6O2=6CO2十6H2O十460x6kj (每消耗 lmol 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6011,發(fā)酵罐周期180h, 所以葡萄糖用量是 60hx 1.6kg/ （m3 h） x58.6m3=5625.6kg （種子罐） 180hx 1.6kg/ （m3 h） x390.625m3=112500kg （發(fā)酵罐） 葡萄糖的式量是180g/mol 所以：11 種子=5625.6kgx 1000/

42、180g/mol=31253.3mol ii = l 12500kgx 1000/180g/mol=625000mol 種子罐的 Q 生物熱=31253.3molx6x460kj=8.63x10? kj 發(fā)酵罐的 Q 生物熱=625000 molx6x460kj=l.725x109 kj 4.2.2攪拌熱 Qtttt=3600PgT,其中n為功熱轉(zhuǎn)化率，經(jīng)驗(yàn)值11=0.92； Pg為通氣條件 下的攪拌功率（kw）o這里取各罐的最大功率。 種子罐 Q tt#=3600x0.92xl25=414000kj 發(fā)酵罐 Q 亦=3600x0.92x640=2119680kj 4.2.3

43、汽化熱 Q蒸汗G（I進(jìn)一I出）p； 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、出口空氣的熱焙（kj/kg干空氣）；p為空氣密度（kg/n?）。 通常可近似計(jì)算Q蒸發(fā)=20%Q，沙，這里近似計(jì)算 種子罐 Q 蒸發(fā)=8.63x107 kjx20%=1.725xl07 kj 發(fā)酵罐 Q “ = 1.725x1（）9 kjx20%=3.504xl08 kj 4.2.4發(fā)酵熱 種子罐 Q "=8.63x107 kj+414000kj-1.725xl07 kj=6.946xl07 kj 發(fā)酵罐 Q 發(fā)夠= 1.725x109 kj+2119680kj-3.504x10s

44、kj = 1.38xlO8 kj 5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(guò)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。 14 年產(chǎn)1萬(wàn)噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 圖2 雙曲柄搖動(dòng)篩結(jié)構(gòu) 1—篩框；2—篩網(wǎng)；3—搖桿； 4 一連桿；5—偏心軸 3 圖3 電磁振動(dòng)篩結(jié)構(gòu) 1 一接觸器；2—彈簧；3—篩網(wǎng)；4—銜鐵 5—電磁鐵；6—電路；7—電源；8—開(kāi)

45、關(guān) 發(fā)酵培養(yǎng)基中的一些原料進(jìn)行配料前，需通過(guò)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。 （2）粉碎設(shè)備 錘式粉碎機(jī)、槻式粉碎機(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)部凝聚力達(dá)到使之破碎的 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，如將著類、玉米、小麥等粉碎而得到某種粒度的原料，進(jìn)而將其分離 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(lái)選擇合適的粉碎機(jī)械。如下圖幾種粉碎機(jī)： 圖4 雙棍式粉碎機(jī) 1,3—輾子；2—固體物料；4—機(jī)架 5—彈簧；

46、6—活動(dòng)軸；7—固定軸承 圖5錘式粉碎機(jī) 1—加料斗；2—螺旋加料器；3-轉(zhuǎn)盤 4一錘頭；5—襯板；6—外殼；7—篩板 2 3 5 粉碎 產(chǎn)品 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(yíng)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)，如下圖： 圖7槽式混合機(jī) 1 一混合槽；2—螺帶；3—固定軸；4一機(jī)架 5.2.2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,

47、 要求生產(chǎn)過(guò)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， 其至有時(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 16 年產(chǎn)1萬(wàn)噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 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。 5.2.3 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(yíng)養(yǎng)體及其抱子， 或從中將其除去。工業(yè)規(guī)模的液體培養(yǎng)基通常釆用滅菌的方法除去雜菌， 實(shí)驗(yàn)室所用的培養(yǎng)基也可釆用過(guò)濾的方法除去雜菌。培養(yǎng)基滅菌的方式有 兩種：

48、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)酵罐中用蒸汽加熱達(dá)到預(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(guò)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)間比較長(zhǎng)，發(fā)酵罐的利用率不高，培 養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)成分會(huì)遭到一定程度的破壞，而連消法會(huì)避免這些發(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成本的浪費(fèi)，從長(zhǎng)遠(yuǎn) 角度考慮，一般會(huì)釆用連消法。 圖8連續(xù)滅菌

49、工藝流程操作 圖9加熱器7F意圖 上海偉宙輕工機(jī)械有限公司生產(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 生聲能力r/H 1 2 3 5 10 物料進(jìn)口溫禮。c 5 物料岀口溫聲c 5 殺菌溫度 c 85 保溫時(shí)間s 15 冰水遙口溫 C 1 熱水進(jìn)口溫速。C 90 蒸汽進(jìn)口壓力町臣 >0.4 熱水倍數(shù) 3 冰水倍數(shù) 4 物料進(jìn)出口管徑

50、200 2200X200X2500 2400X2000X2500 2600X2000X2500 2800X2000X 2500 機(jī)器重里K& 980 980 1080 1220 1650 E：部分技術(shù)參數(shù)可根據(jù)嘗戶要求變更 此設(shè)計(jì)選擇外形為2600x2000x2500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(guò) 濾、輻射、化學(xué)藥品、加熱、靜電吸附等。制藥工業(yè)過(guò)程所需的無(wú)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(wú)菌空氣制備流程圖如下

51、： 18 年產(chǎn)1萬(wàn)噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 圖10 無(wú)菌空氣制備流程圖 5.2.5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)研究的基礎(chǔ)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(guò)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(lái)清洗或半機(jī)械化清洗，現(xiàn)在最 常見(jiàn)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，從而脫離附著表面；還

52、可以使熱能，即提高清 洗的溫度，加快化學(xué)反應(yīng)速度。 清洗的對(duì)象有發(fā)酵罐及容器、空氣過(guò)濾器以及管路閥門等。本設(shè)計(jì)選 擇的設(shè)備流程如下圖： 廢氣排加 個(gè) 選擇生產(chǎn)廠家為：上海偉宙輕工機(jī)械有限公司生產(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(wú)菌水設(shè)備 21 年產(chǎn)1萬(wàn)噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 此設(shè)備為發(fā)酵提供了所需的無(wú)菌水要求，使發(fā)酵的無(wú)菌純度達(dá)到很高 的水平。選擇生產(chǎn)此設(shè)備廠家為上海偉宙輕工機(jī)械有限公司生產(chǎn)的

53、ZTRO一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)酵罐又稱生物反應(yīng)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

54、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(wú)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含量比較高的發(fā)酵反應(yīng)； b. 發(fā)酵過(guò)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)酵罐的比較，以及參照國(guó)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m? 桶體直徑 桶體高度mm 換熱面積耐 攪拌軸功率kw Dg mm 20 2200 5000 22

55、 30-37 100 3600 9400 114 120-125 500 5800 17400 562 580-640 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= (tiD2/4) x3D=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)=562m3 c. 攪拌器攪拌器直徑：Dj=l/2D=2.9m 擋板寬度：B=0.1D=0.58m 攪拌葉間距：S=1.5Dj=4.35m, 攪拌葉與罐底距離C= Dj =2.9m。 C十3S=2.9十3

56、x4.35=15.95m

57、酵罐的徑高比為2.3,即即H=2.3D, V= (kD2/4) x2.3D=100 ,得到直徑 D=2.2m,高 HL=5.0m。 b. 傳熱面積外盤管40 , F=40m3 c. 攪拌器 攪拌器直徑：Dj=l/3D=0.73m 擋板寬度：B=0.1D=0.22m 攪拌葉間距：S=2Dj =1.47m, 攪拌葉與罐底距離C= Dj =0.73mo C+3S=0.73+2x1.47=3.67

58、 所選主要設(shè)備 設(shè)備名稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)呈(個(gè)) 生產(chǎn)廠家 二級(jí)發(fā)酵罐 500 m3 8 無(wú)錫市雪浪發(fā)酵工程設(shè)備廠 一級(jí)發(fā)酵罐 100m3 6 無(wú)錫市雪浪發(fā)酵工程設(shè)備廠 種子罐 20m3 3 無(wú)錫市雪浪發(fā)酵工程設(shè)備廠 6車間總體布局 6.1車間組成 通過(guò)對(duì)發(fā)酵車間設(shè)備構(gòu)成以及工藝路線的研究，可以判斷發(fā)酵車間的 主要有發(fā)酵罐間、CIP間、空氣凈化間、無(wú)菌水供應(yīng)間、培養(yǎng)基原料處理 間和配料間補(bǔ)料間等。 6.2車間布局原則 (1) 最大限度的滿足工藝生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求; (2) 有效的利用車間建筑面積(包括空間)和土地； (3) 要為車間的技

59、術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、先進(jìn)合理以及節(jié)能等要求創(chuàng)造條件； (4) 考慮其他專業(yè)對(duì)本車間布局的要求； (5) 要考慮車間的發(fā)展和廠房的擴(kuò)建； (6) 車間中所釆用的勞動(dòng)保護(hù)、防腐、防火、防毒、防爆以及安全衛(wèi) 生等措施是否符合要求； (7) 本車間與其他車間在總平面圖上位置合理，力求使他們之間輸送 管線最短，聯(lián)系最方便； (8) 考慮廠房地區(qū)的氣象、地質(zhì)、水文等條件； (9) 人流、物流不能交錯(cuò)。 6.3車間布局圖 車間布局圖是根據(jù)以上工藝流程和設(shè)備選型，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和 廠址選擇地點(diǎn)所設(shè)計(jì)的車間各部分大小和配備設(shè)施而設(shè)計(jì)的工程圖。由物 料衡算和設(shè)備選型，此設(shè)計(jì)所布局的圖如附表。

60、24 年產(chǎn)1萬(wàn)噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 致 謝 本論文是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。很長(zhǎng)一段時(shí)間，恩師在我的學(xué) 士學(xué)位課程學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)研究工作、教學(xué)活動(dòng)、學(xué)術(shù)交流、論文撰寫和工作 生活等方面都給予了極大的關(guān)懷和支持，并為我提供了良好的學(xué)習(xí)研究環(huán) 境。導(dǎo)師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、孜孜不倦、持之以恒的師表風(fēng)范是我終身學(xué)習(xí)的楷 模，在此向恩師表示誠(chéng)摯的感謝和崇高的敬意！ 感謝所有關(guān)心、幫助和支持我的老師、同學(xué)們！ 參考文獻(xiàn) 1唐燕輝.藥物制劑生產(chǎn)設(shè)備及車間工藝設(shè)計(jì).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2 001 2段開(kāi)紅.生物工程設(shè)備.北京：科學(xué)出版社.2007 3元英進(jìn)，趙廣榮，孫鐵民.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2006 4夏煥章，熊宗貴.北京［高等教育出版社.2005:259—306 5余龍江.生物制藥工廠工藝設(shè)計(jì).化學(xué)工業(yè)出版社.2008.08 6蔡功祿。發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)概論.中國(guó)輕工業(yè)出版社.2000 7張洪斌，杜志岡制藥工程課程設(shè)計(jì).北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2007 8李鈞.藥品GMP文件化教程.中國(guó)醫(yī)藥科技出版社.2001 9姚日生，梁世中.制藥工程原理與設(shè)備。高等教育出版社.合肥。2006.06