巴斯德发酵工业网-年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间初步设计

毕业小设计任务书
课题：年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计
学院（系）生物工程学院
专业班级
姓名
2010年12月24日课题来源：以原上海第四制药厂硫酸双氢链霉素生产过程为基础
课题的目的、意义：通过模拟工程设计，了解工程设计的一般过程，学会
收集数据、查找手册、工艺计算、带控制点的工艺管道流程图及车间设备
平面布置图的设计，达到毕业小设计教学大纲的要求。

要求：掌握工程设计中物料、能量、设备的三大衡算，对非工艺提条件，
并能进行带控制点的工艺管道流程图及车间设备平面布置图的设计。

课题主要内容及进展：生物制药厂的发酵车间初步设计
设计说明书
设备一览表
带控制点的工艺管道流程图
车间设备平面布置图
设计图例说明
2010.11.22——2010.12.6 确定设计流程，并在此基础上完成设计的计算部
分（物料衡算、设备衡算、能量衡算），将计算数据进行汇总。

2010.12.7——2010.12.17 确定非工艺设计的要求，完成带控制点的工艺管
道流程图的设计，确定车间各系统布置方案，讨论并通过设备布置草图。

2010.12.18——2010.12.31 完成设备平面布置图的设计，撰写设计说明书，
设计答辩。

目录
§1 概述 (4)
§1.1 筹建概况 (5)
§1.1.1 环境条件 (5)
§1.1.2 地理条件 (5)
§1.1.3 抗震条件 (5)
§1.1.4 原辅材料的供应条件 (5)
§1.1.5 动力供应条件 (5)
§1.1.6 交通运输条件 (5)
§1.1.7 资金来源 (5)
§2 设计依据及设计范围 (5)
§2.1 设计依据 (5)
§2.1.1 主要文件 (5)
§2.1.2 主要技术资料 (5)
§2.2 设计范围及分工 (8)
§3 设计原则 (8)
§4 产品方案与建设规模 (9)
§4.1 产品名称及生产规模 (9)
§4.2 产品方案 (9)
§4.2.1 产品规格 (9)
§4.2.2 产品主要物性 (10)
§4.2.3 分析方法 (10)
§4.2.4 包装方法 (11)
§5 生产方法及工艺流程 (11)
§5.1 生产方法 (11)
§5.2 工艺过程 (11)
§5.2.1 工艺流程框图 (11)
§5.2.2 工艺流程说明 (12)
§5.3 设备框图 (14)
§5.4 生产特点 (14)
§5.5 工艺介质的腐蚀性 (14)
§5.6 带控制点的工艺流程图 (15)
§6 原料及中间产品的技术规格 (15)
§6.1 原料及中间产品技术规格 (15)
§7 物料衡算 (16)
§7.1 设计指标及主要物性参数 (16)
§7.2 物料衡算 (16)
§7.3 物料衡算框图 (19)
§7.4 原材料消耗表 (17)
§8 能量衡算 (18)
§8.1 能量衡算 (18)
§8.2 公用工程负荷表 (22)
§8.2.1 自来水负荷表 (22)
§8.2.2 循环冷却水负荷表 (23)
§8.2.3 循环低温水负荷表 (23)
§8.2.5 设备用气负荷表 (24)
§8.2.6 设备用电负荷表 (24)
§9 设备计算及选型 (24)
§9.1 设备衡算 (24)
§9.1.1 大罐 (24)
§9.1.2 中罐 (28)
§9.1.3 小罐 (31)
§9.1.4 小小罐 (32)
§9.2 设备计算 (34)
§9.2.1 贮罐 (34)
§9.2.2 大罐 (36)
§9.2.3 中罐 (37)
§9.2.4 小罐 (38)
§9.2.5 小小罐 (39)
§9.3 设备选型的原则 (40)
§9.4 设备一览表 (41)
§10 车间布置 (41)
§10.1 车间的生产性质 (41)
§10.2 车间布置说明 (41)
§10.2.2 生产工艺 (41)
§10.2.3 设备安装检修 (41)
§10.2.4 安全技术 (42)
§10.3 设备安装要求 (42)
§10.3.1 情况介绍 (42)
§10.3.2 安装方案 (42)
§10.4 设备平面布置图 (42)
§11 生产制度和车间定员 (42)
§11.1 生产制度 (42)
§11.2 岗位操作时间表和班组安排 (42)
§11.3 车间定员表 (44)
§12 设备 (44)
§12.1 车间设备概况 (44)
§12.1.1 种子制备设备 (44)
§12.1.2 种子罐 (44)
§12.1.3 发酵罐 (44)
§12.2 车间设备材料的选择原则 (44)
§12.3 关键设备 (45)
§13 公用工程 (45)
§13.1 车间用水汇总表 (45)
§13.2 车间用汽汇总表 (45)
§13.3 车间用气汇总表 (45)
§13.4 车间用电汇总表 (45)
§14 仪表及控制 (46)
§14.2 工艺参数控制要求 (46)
§14.3 仪表及自控方案 (46)
§15 电气 (46)
§15.1 车间用电情况 (46)
§15.2 车间用电要求 (46)
§16 给排水 (47)
§16.1 生产用水情况概述 (47)
§16.2 生产用水要求 (47)
§16.3 排水系统的划分 (47)
§17 暖通 (47)
§17.1 生产特点及工作环境的说明 (47)
§17.2 车间暖通要求 (47)
§18 消防 (47)
§18.1 发酵车间生产特性概述 (47)
§18.2 发酵车间消防要求 (48)
§19 原材料及成品贮运 (48)
§19.1 原材料及成品贮运方式 (48)
§19.2 原材料贮存量 (48)
§19.3 原材料贮存表 (48)
§20 车间维修 (48)
§21 环境保护 (49)
§21.1 生产过程中三废排放情况 (49)
§21.2 处理方案 (49)
§22 工业卫生及安全防护 (49)
§22.1 生产特点 (49)
§22.2 工业卫生及安全防护要求 (49)
§23 节能 (49)
§23.1 能耗分析 (49)
§23.2 节能措施 (49)
§24 概算 (50)
§25 图纸目录 (51)
§26 参考文献 (51)
设计任务书
§1 概述
§1.1 筹建概况
§1.1.1 环境条件
上海气候温暖湿润，建厂周围卫生条件为首要考虑的内容。

发酵厂厂区周围大气中的含尘量应在一定范围以下。

按照我国国家标准GB3095-82大气中含尘量标准，一级区域为空气含尘量低于0.15mg/m3的区域，属高度清洁区；二级区域应不高于0.30 mg/m3，属一般标准；三级区域含尘量高于0.5 mg/m3，为污染区。

发酵工厂建在一级或二级区域中，周围没有散发大量有害气体的化工厂和产生大量灰尘的炼钢厂、炼焦厂、热电厂等。

并且与铁路及公路主要干线保持适当距离。

在工业区内建厂，发酵工厂宜建在该区域的上风口位置，并与散发污染气体或大量烟尘的工厂保持一定间距。

上海属沿海地区，有东风，因此总体布置应考虑减少建筑物的受风面积，建筑朝向和厂区方向宜南偏东，避免西晒，所以理想朝向为南偏东15°。

§1.1.2 地理条件
对厂区坡度的要求，大型厂应不大于4%，中型厂不大于6%，小型厂不大于10%。

厂区的主要地段坡度以不大于2%为宜。

但为了便于排出厂内场地积水，坡度不应小于0.5%，此外，为防止厂区受淹，厂区应建在历年最高洪水线上。

§1.1.3 抗震条件
我国规定在地震6度烈度或以下时在建设时不设防，上海属于此类地区，所以不考虑抗震设防。

§1.1.4 原辅材料的供应条件
发酵工厂的设置要考虑原料、燃料和包装材料等的配套供应，黄豆饼粉、淀粉等原料要能得到较好的供给。

上海处于东部沿海长三角地区，本地资源成本较高，黄豆饼粉、淀粉等供应可能不充足，可从盛产这些农产品的地方调运，如山东等地，但上海相通运输对交方便，解决了一部分困难。

§1.1.5 动力供应条件
发酵工厂是耗能大户，并要求是二类负荷用电户。

该厂选址时注意到厂区用电能得到充分保证，并有充足水源。

上海用水主要来自于黄浦江，可将厂建于黄浦江中上游处，便于生产用水的供应。

§1.1.6 交通运输条件
现代化的发酵工厂，以其产品商品化、社会化为特征，没有方便的交通运输是难以取得高效益的，发酵工厂的运输量较大，要求交通运输方便、可靠，铁路、公路、水路优势明显，且有发展前景。

§1.1.7 资金来源
主要来自于国家财政拨款和银行贷款，同时也可以寻求私营合资或外商投资。

工厂发展运营后，争取上市，以发展民族工业为本。

§2 设计依据及设计范围
§2.1 设计依据
§2.1.1 主要文件
设计任务书及生产批报。

§2.1.2 主要技术资料
1、设计技术指标
本设计主要参考上海第四制药厂硫酸双氢链霉素生产技术工艺，培养基配方，工艺流程等等过程为基础，来进行对年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计。

主要设计参数如下：
（1）发酵系统（产量30吨/年）
发酵单位：（1400u/ml）成品单位：600（u/mg）
发酵周期：136（hr）发酵热：5500 kcal/m3hr
装料系数：75%（发酵罐）65%（一级种子罐）
70%（二级种子罐）
总收率：70% 染菌率：3%
年工作日：330（天）发酵液粘度：50（CP）
发酵液重度：1050（kg/m3）
（2）无菌空气处理系统
空气处理量：550 m3 / min 空压机出口压力：0.25~0.3（Mpa）
进罐空气温度：40~45℃进总过滤器的相对湿度：60%
空气洁净度：100级
（3）连续灭菌系统
培养基灭菌处理量：20 m3/hr；连消灭菌温度：135℃
（4）后处理车间
提取总收率：70%计算
（5）厂址：上海郊区
2、培养基配比
主要原料：黄豆饼粉，淀粉，葡萄糖，
主要辅料：氯化钠，硝酸钠，酵母粉，碳酸钙，蛋白胨，淀粉酶，消沫油等
表2-1 培养基配比
原料名称一级种子罐
培养基配比%
二级种子罐
培养基配比%
发酵罐
培养基配比%
全料
培养基配比%
稀料
培养基配比%
黄豆饼粉 3.0 2.5 3.5 3.5 2.5 葡萄糖0.5 0.5 0.5 淀粉 2.5 2.5 6.0 6.5 3.0 氯化钠0.4 0.36 0.4 氯化钴0.001 0.001
硝酸钠0.1 0.1 0.1 酵母粉0.1 0.1
碳酸钙0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 蛋白胨 2.0 1.5
硫酸亚铁0.0075
磷酸二氢钾0.005
淀粉酶（kg）0.1%淀粉量0.1%淀粉量0.1%淀粉量玉米浆（L/ m3）
消沫油 4 2.67 0.4 1
3、补料量
补氨水量：8 L/m3发酵液体积；
补氢氧化钠量：1.5~2.0 L/m3发酵液体积；
加消沫油量：4 L/ m3发酵液体积；
补全料量：370 L/ m3发酵液体积；
补稀料量：200 L/ m3发酵液体积。

4、接种量
（1）一级种子罐至二级种子罐按15%计算；
（2）二级种子罐至发酵罐按15%计算。

5、培养基灭菌
（1）一级种子罐及二级种子罐培养基采用实罐灭菌；
（2）发酵、全料、稀料采用连续灭菌；
（3）氢氧化钠、消沫油采用实灌灭菌；
（4）氨水采用过滤除菌。

6、移种及补料方式
（1）一级种子罐至二级种子罐移种设置一分配站
（2）二级种子罐至发酵罐设置一分配站
（3）灭菌的发酵培养基、全料、稀料至发酵罐设置一分配站
（4）氢氧化钠至各发酵罐设置一分配站
（5）消沫油至各发酵罐设置一分配站
（6）氨水贮罐为每一发酵罐各设一台
7、装料系数
一级种子罐：65%，二级种子罐：70%，发酵罐：75%
8、通气量
一级种子罐：2（VVM），二级种子罐：1.5 (VVM)，发酵罐：0.8(VVM) ；
9、转速范围
一级种子罐：60~300（RPM），二级种子罐：60~240（RPM）
发酵罐：60~130（RPM）
10、培养时间：
一级种子罐：64小时，二级种子罐：56小时，发酵罐：136小时
11、工艺参数控制要求：
发酵系统：各罐通气量，罐温，溶氧，搅拌转速现场集中显示/控制，上位机设置在控制室。

要求如下：
①灌压现场指示；
②液位报警指示，手动加消泡剂；
③罐温控制：5 m3 罐及以下采用自动控制，5 m3 罐以上采用加热、冷却手动切换，
冷却自动控制，加热手动控制；
④空气流量：种子罐用转子流量计检测，发酵罐用涡轮流量计检测记录；
⑤溶氧：监测记录，通过手动调节搅拌转速、调节空气流量调节溶氧；
⑥自动补料：补料采用气动隔膜阀计算机控制；
⑦转速显示及变频调速。

连消系统：温度、物料流量连锁控制；
空气系统：温度自动控制。

12、生产用水要求：
发酵工厂生产过程中的水可分为工艺用水与冷却用水。

工艺用水一般指配料水和用于制备软水、无盐水等一次水，其质量标准接近于城市自来水标准。

罐冷。

蒸发浓缩的操
作、溶酶蒸馏回收、空压系统冷却均需要大量冷却水，所用冷却水须循环使用，冷
却水的温度根据工艺要求选取。

①自来水：常温，0.3（MPa），用于配料、夏天实罐灭菌的前期冷却、清洗设备等；
②循环水：20—23℃(△t=3℃)，0.3（MPa），用于连续灭菌培养基冷却，空气冷却，发酵控温
冷却；
③低温水：9—14℃(△t=5℃)，0.3（MPa），用于夏天空气后级冷却及发酵控温冷却；
④冷盐水：-10—0℃(△t=10℃)，0.3（MPa），用于料液冷却保温
13生产用蒸汽要求：发酵车间用汽压力0.3（MPa）
14排水系统的划分：
给排水系统可分为两种，一种是排放水指标达到排放要求可直接排放的水，另一种是含有杂质及毒性物质较多达不到直接排放要求的水，须经过废水回收站处理后方可排放。

15、水文气象资料
（1）气温
极端最高气温：38.9℃极端最低气温：-9℃
最热月平均气温：28.1℃（8月）最热月最热时平均气温：32.0℃（7月）
最冷月平均气温：3.1℃（1月）最冷月最冷时平均气温：0.0℃（1月）（2）湿度
最湿月平均相对湿度（%）：84（6月）
最湿月平均相对湿度（%）：73（1月）
全年平均相对湿度（%）：79
（3）风速及风向
最多风向及频率：夏季E12 SSEY 全年SE10 E10
最大月平均风速（m/s）：3.6（3月）
最大风速（m/s）：20
全年平均风速（m/s）：3.2
（4）自来水水温及硬度
水源地：杨浦水厂
水源性质：黄浦江
水温：最低水温：3.0℃（2月）月平均最低水温：6.4℃
最高水温：34℃（7月）月平均最高水温：31.7℃
总硬度：最高值10.6 月平均最高：8.7
最低值2.2 月平均最低：5.5
14、其他数据：
海拔高度：4.5m 平均气压：1016mbar
最大冻土层深度：6cm
人防：设计任务为发酵工段，按GBJ-16-87生产的火灾危险性分类，为戊级，按GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》发酵车间防爆为Ⅰ级。

§2.2 设计范围及分工
本小组由张成、曹楠、丁秋然、周峰、胡浩、李加亮、樊宇、曹秋禹、刘东明人组成，负责设计上海地区年产30吨硫酸庆大霉素发酵车间，包括工艺流程、罐体设计、设备选型、带控制节点的工艺管道流程图及车间平面布置图的设计。

辅助配套工艺设计由施第六组完成。

§3 设计原则
1、加强技术经济指标作比较，善于从实际出发去分析研究问题，设计的技术经济指标以达到
或超过国内同类型工厂生产实际平均先进水平为宜。

2、解放思想，积极采用新技术，力求设计在技术上具有现实性和先进性，在经济上具有合理
性。

3、设计必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性相结合的原则，并适当留有发
展余地。

4、发酵工厂设计还应考虑采用微生物发酵的工厂的独特要求，既要注意到周围的环境清洁卫
生状况，又要注意到对工厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。

§4 产品方案与建设规模
§4.1 产品名称及生产规模
产品名称：硫酸庆大霉素
生产规模：年产30吨
§4.2 产品方案
§4.2.1 产品规格
法定名：硫酸庆大霉素
化学名：硫酸庆大霉素C1、C2和C1A
化学结构：
分子式、分子量：
抗生素R1R2分子式
硫酸庆大霉素C1CH3NHCH3C21H43N5O7²2H2SO4硫酸庆大霉素C2H NH2C19H39N5O7²2H2SO4硫酸庆大霉素C1A CH3NH2C20H41N5O7²2H2SO4
技术规格及质量标准见表4-1。

表4-1 技术规格及质量标准
项目标准美国药典(23版) C.F.R
性状白色或类白色粉末
生物效价（干）≥590μ/mg 鉴别呈正反应
比旋度+107°——+121°
干燥失重≤18.0%(110℃真空，3hr)酸度pH： 3.5-5.5炽灼残渣≤1.0%
甲醇含量≤1.0%
高压液相C1 25—50%
C1A 10%—35%
C2+C2A 25%—55%
热源 1.7内毒素单位/mg庆大碱12000u/mg合格
无菌合格(内控) 异常毒物1200 u/ml合格
降压物质2000u/kg合格
重金属≤20 ppm
钙离子≤5μ/万单位
镁离子≤5μ/万单位澄色级≤2级
清浊度≤1号
度毛点≤8点
有效期5年
§4.2.2 产品主要物性
庆大霉素是碱性抗生素，临床上常用其硫酸盐。

硫酸庆大霉素为白色或微黄白色的粉末，无臭，对光、空气、广泛pH及热稳定（在pH 4、60℃保存35~180天，对溶液的效价影响不大，在pH 4以下，其效价降低8%~30%），有吸湿性。

易溶于水，不溶于乙醇、丙酮、氯仿、乙醚及苯。

庆大霉素是一种杀菌力较强的广谱抗生素，对多种G+和G-菌均有较强的抗菌作用，特别是铜绿假单胞菌比卡那霉素和新霉素强5~10倍（但不及多粘菌素E），对金黄色葡萄球菌有良好的抗菌作用。

在临床上主要适用于败血症，呼吸道感染，尿路感染，眼、耳、鼻、喉部感染，治疗严重大面积烧伤，手术后的感染以及作为腹部手术前的肠道消毒，均有一定的疗效。

庆大霉素因使用剂量小，毒副反应较新霉素、卡那霉素为轻。

§4.2.3 分析方法
按1990年版《中华人民共和国药典》（第二部）查出硫酸庆大霉素的分析方法为：
1.取本品约50mg，加水1ml溶解后，加1N HCl 2ml，在水浴中加热10分钟，加2N NaOH 2 ml与
2%乙酰丙酮的水溶液1ml，置水浴中加热5分钟冷却后，加对二甲基苯甲醛试剂1ml，即显淡粉红色。

2.取本品约5mg，加水1ml溶解后，加0.1%茚三酮的水饱和亚丁醇溶液1ml与吡啶0.5ml，在水
浴中加热5分钟即显蓝紫色。

3.硫酸根鉴别反应：
1)加氯化钡有白色沉淀。

2)加醋酸铅
3)加盐酸不生成白色沉淀。

§4.2.4 包装方法
本产品通过美国FDA认证，主要用于出口，产品为粉剂。

用铝罐包装标准为5公斤一罐，内衬塑料袋。

§5 生产方法及工艺流程
§5.1 生产方法
生物合成庆大霉素的可能途径如下：
D-葡萄糖→2-脱氧青蟹肌醇→2-脱氧青蟹醇胺
↓↓
D-葡萄糖胺→巴龙胺←2-脱氧链霉胺
↓
庆大霉素A
↓C-甲基化和差向异构化
庆大X2
脱氧↓氨基化↓L-甲基化
抗生素JI-20A 抗生素G418
脱氧↓↓脱氧，氨基化
庆大霉素C1a抗生素JI-20B
↓N-甲基化↓脱氧差向异构化
庆大霉素C2b 庆大霉素C2
↓N-甲基化
庆大霉素C1
注：本设计所采用的工艺路线为先从沙土管中取出孢子接种到原斜面上（或从液氮保存的孢子接种到原斜面上），7天后接合格种子到代1斜面上，6天后接白色丰满的菌落到摇瓶中，
29.5hr后接6-8瓶摇瓶种子到小罐中，并经中罐种子扩大培养后接到发酵罐中，接种方法为单
种，放罐后至后处理车间。

§5.2 工艺过程
§5.2.1 工艺流程框图
注：本框图仅为发酵部分（设备参数供参考）
§5.2.2 工艺流程说明
工艺特点：
本工艺工程为三级发酵，小罐 -中罐-大罐。

中罐、小罐培养时间短，培养基一次投入，中间不补料，大罐考虑到各种由于底物浓度过高引起的底物抑制情况以及产物合成期对营养成分的需求，采用中间补料。

主要补全料、补稀料、补氨水、通过氢氧化钠调节pH ，手动加消沫油，在种子阶段，对无菌要求较高。

补料情况：
１、 补全料： 一个发酵周期约补3次。

每吨发酵液约补370L 全料。

从发酵20小时开始补全料，至30小时时结束。

根据发酵液还原糖含量水平控制具体补全料体积及时间。

２、 补稀料：一个发酵周期补2次左右。

每吨发酵液约补200L 稀料。

自发酵40小时后开始补稀料，根据发酵液还原糖含量水平控制，保持还
原糖浓度大于等于2.6g/100ml.
３、 补氨水：自发酵33小时开始补氨水，每4小时补一次，每次10-15L ，使发酵液
中氨氮浓度不低于45mg/100ml 。

小罐种子培养 36±0.5℃，24-30h
转速60-300rpm ，搅拌功率5.5kw 通气量2m 3/min,罐压0.03Mpa
液氮保藏(-196℃)
沙土管保藏(2-4℃)
斜面培养 恒温恒湿 35-36℃，7天 原斜面孢子
斜面培养 恒温恒湿 34-35℃，6天
斜面孢子(代1)
摇瓶培养
33-34℃，39.5hr 转速250rpm 装量80ml/750ml 接种量一块斜面/瓶
摇瓶种子
小罐种子
中罐种子培养 36±0.5℃，25hr 转速60-240rpm 接种量15% 通气量1.5VVM 罐压0.03Mpa 搅拌功率22kw
中罐种子
大罐发酵 36±0.5℃，136hr 转速60-130rpm 接种量15% 通气量0.75VVM 罐压0.04Mpa 搅拌功率115kw
大罐发酵液
提炼车间
４、补油：手动加入。

５、补氢氧化钠：调节发酵液pH，与pH环控，保持发酵液pH在6.8-7.2之间。

中间取样分析：
1、小罐：培养4小时后取样分析，测PH、氨氮、效价、菌丝浓度等。

2、中罐：培养4小时后取样分析，测PH、氨氮、效价、菌丝浓度等。

3、大罐：培养14小时后开始取样分析，每4小时取样测pH、氨氮，每8小时取一次样，
分析全糖、氨氮、PH、还原糖、效价等。

培养20小时后取样加无菌肉汤，4小
时后取无菌斜面，37℃恒温培养，放罐前涂片镜检。

异常发酵处理：
1、中罐、小罐染菌一般采取放罐措施。

2、大罐染菌，若在接种后不久即在发酵前期，可将培养基返回连消系统重新消毒；若在
中后期，对发酵影响较大的，倒罐，影响较小的，可采用降温，一般降至32℃培养，并将别的大罐发酵液倒一部分进去，加强生长菌的优势抑制杂菌的生长；另外，对染菌罐补料可减少补料量，至杂菌得到抑制后再加大补料量。

若在发酵后其染菌，可考虑提前放罐，若染菌罐含大量杂菌，过滤速度缓慢，则放罐前加热至45℃，15min，然后再提炼。

3、发酵中遇空气精过滤器阻塞，空气流量下降，过滤器两端压差增大，可立即调换过滤
器内芯。

§5.3 设备框图
预过滤器 精过滤器 一级种子罐
蒸汽过滤器
预过滤器 精过滤器 二级种子罐
蒸汽过滤器
预过滤器 精过滤器 发酵罐 蒸汽过滤器 氨水罐
预过滤器 精过滤器 NaOH 罐
蒸汽过滤器 消沫油罐
全料罐
稀料罐 §5.4 生产特点
发酵生产一般要经过复杂的反应历程，这对反应条件的控制要求很高，稍有偏差，就可能得不到有用的产物，严重的还会染菌。

发酵也是一个时间较长的过程，各步反应都需要一定的反应时间，往往需要一定的温度、压力、溶氧水平和PH ，这就要求控制调节的持续性与速度的灵敏性，需在几个小时内对发酵过程进行连续的监控。

发酵车间不涉及提炼，蒸汽和酸碱用量很大，不适用有机溶媒，故原料、中间体、产品无毒性，车间内环境无易燃易爆。

§5.5 工艺介质的腐蚀性
发酵流程对管道要求较高，根据管道中的料液的腐蚀性、毒性等特性，以及对无菌度的要求，要选择不同等级及材质的管道。

空气总过滤
二级空气过二级空气过
表5-2 管道等级及材料选用表
典型介质管道等级
生活用水、工业用水、低压消防水、循环冷却水B1B
蒸汽、热水、冷凝水B1E
一般工艺介质（非易燃、易爆的中心物料）、排气（无腐蚀性）B1M
一般易燃、易爆、有毒、刺激性物料（氯气、甲醇、油品等）B1N
洁净物品（纯水、过滤压缩空气、无菌物料等）E1D
§5.6 带控制点的工艺流程图
设计思想：发酵是一个复杂的工艺过程，常要一定的温度、压力、PH、转速，同时通过这些参数也可监测发酵情况，及时发现异常情况，也可结合自动化仪表装置实现部分自动控制，另外设置流量记录控制点检测流量，人工调节。

各罐通气量，罐温，溶氧，搅拌转速现场集中显示/控制，上位机设置在控制室。

要求如下：
①灌压现场指示；
②液位报警指示，手动加消泡剂；
③罐温控制：5 m3 罐及以下采用自动控制，5 m3 罐以上采用加热、冷却手动切换，
冷却自动控制，加热手动控制；
④空气流量：种子罐用转子流量计检测，发酵罐用涡轮流量计检测记录；
⑤溶氧：监测记录，通过手动调节搅拌转速、调节空气流量调节溶氧；
⑥自动补料：补料采用气动隔膜阀计算机控制；
⑦转速显示及变频调速；
⑧连消系统：温度、物料流量连锁控制；
⑨空气系统：温度自动控制。

参见：发酵车间带控制点的工艺流程图（图号0805P3-1 0805P3-2 0805P3-3）
§6 原料及中间产品的技术规格
§6.1 原料及中间产品技术规格
表6-1 原料及中间产品技术规格
序号名称规格分析方法用途备注
1 葡萄糖化学纯碘量法斜面、摇瓶培养基
2 葡萄糖工业用碘量法各罐用碳源、能源又称右旋糖
3 黄豆饼粉工业用1、测定水分及挥发物含量
2、测定灰分
3、凯氏定氮法测定总氮量
4、折光法测油含量
5、精纤维及重金属含量
用作氮源
含油量
高
4 豆油工业用1、用灼烧残渣法测含磷量
2、用KOH标准液滴定效价
消泡剂
无悬浮
物、杂物
等
5 碳酸钙工业用用反滴定法测定，想加入过量标准HCl溶液，
再用NaOH标定
调节PH
不溶于
水
6 淀粉工业用/ 各罐用碳源、能源
7 硝酸钠 化学纯 / 无机盐 8 酵母粉 工业用 / 9 蛋白胨 工业用 / 10 硫酸亚铁 化学纯 / 无机盐 11 淀粉酶 化学纯 /
水解淀粉 12 氨水 工业用 酸碱滴定法
调节PH 有特殊臭味 13
磷酸二氢钾
工业用
取样2.5g 加入水10ml 溶解，加入NaCl 溶液20ml 后加酚酞用NaOH 滴定
用作无机盐
易受潮
14 氯化钠 化学纯 取样约0.12g 加水50ml 溶解，加2%糊精液5ml 与荧光黄指示液5-8滴，用AgNO 3滴定，5.84mgNaCl/1mlAgNO 3
提供无机盐
又称精盐 15 氯化钴 化学纯
酸性条件下加入碘化钾，折算为钴量相当的碘，再以硫代硫酸钠反滴定 有利于维生素B12
合成
含六分结晶水
16 工业用水 自来水
1、 pH 计测pH
2、 标准碱液测定CO 2含量
3、 用Na 2B 4O 2标准碱液滴定CO 2含量(总碱
度)
4、 溶氧测定，碱性条件下使Mn 2+氧化酸性
条件下使之还原，同时氧化I -生成I 2，用硫代硫酸钠标准液滴定 5、 银量法测定氯离子 6、 络合法测定水的硬度
培养基用水、洗涤
用水等
§7 物料衡算
§7.1 设计指标及主要物性参数
1、设计指标（见§2.1.2 主要技术资料 的主要设计指标）
2、设计经济指标
3、主要物性参数 水：比热1kcal/kg 蒸汽：135℃，313.11KPa ，热焓651.84kcal/kg ，焓(液体)134.90 kcal/kg ，汽化热516.95kcal/kg ，密度1.715kg/m 3，蒸汽比体积0.5831 m3/kg §7.2 物料衡算
7.2.1公称体积与台数计算 7.2.1.1大罐
１、 由年产量决定每天放罐体积
d
/m 38.5703.01*7.0*1400*330600
*30*1000)
1(U m U 1000V 3f q d =-=
η-η⋅⋅⋅μ⋅=
）
（染
（G 为年产量/吨，
p
μ为成品单位u/mg ，m 为年工作日，
m μ为发酵单位u/ml ，p η为总收率，
m η为染菌率）
2、公称体积与台数
为使提炼工段生产效率均衡，避免不必要的贮罐，设计为每天放一罐 所以
1n d =
3
2d d 0m 51.7675.0*138
.57n V V ==ϕ=
大
（
d n —每天放一罐，以平衡提炼工段与发酵工段生产水平，L ϕ发酵罐装料系数）
取辅助时间32h （辅助时间包括进料时间、灭菌操作时间、移种时间、放罐压料时间、清洗与检修
发酵罐时间），这样设备周转更好，也可以处理染菌及其他突发情况，则有：
大发酵罐发酵周期为天辅发72432
13624T T =+=+
所以需要7台
7.2.1.2 二级种子罐
种子罐装料系数损失比）（接种比计量体积中+=
1**V 03
m 14.147.0)
15.01(*15.0*38.57=+=
其中取损失比为15%（下同）
取辅助时间为40h ，得
其周期为天42440
56=+
采用单种法
发酵罐周期种子周期发酵罐台数*n =
台
474
*7==
7.2.1.3 一级种子罐
3
0m 28.265.015.01*15.0*15.0*38.571**V =+=+=
）
（种子罐装料系数损失比）（接种比计量体积小
取辅助时间32hr
则其周期为天42432
64=+ 台474
*7n ==
7.2.2 物料衡算
7.2.2.1 大罐物料衡算 6、 出料量
3m 38.57V =放
3
m 607.8V 15.0V ==放损。