生物工程工厂设计-物料衡算

红霉素生产物料衡算

1、红霉素发酵工艺流程示意图

工艺流程如下：沙土管包子母瓶斜面培养子瓶斜面培养种子培养液小罐种子液中罐种子液大罐发酵放罐放罐发酵液预处理碱化（使PH为8.0-8.4）板框过滤滤液（加萃取溶媒）轻液结晶洗水干燥成品检验合格产品包装（不合格产品回收)。

一般红霉素工艺如下图所示：

空气原料孢子

加压配料斜面培养

冷却发酵摇瓶培养

除水碱化一级种子

过滤萃取二级种子

豆油离心

丙醇成盐

淋洗

烘干包装销售

图1：红霉素生产工艺流程示意图

2、工艺技术指标及基础数据

（1）主要技术指标见表

表1：红霉素发酵工艺主要技术指标

表2：培养基配比（质量分数）：

（2）发酵罐补料情况

丙醇：发酵后24小时开始补，开始补之前要取样观察菌丝状态，菌丝需呈网状、展开，发酵液粘度达6S 左右，补料前半小时去无菌样品，与正点取样相差1~2小时，24~32h 时间每4h 补12L 丙酮，33~144h 每小时补6L 。

糖：糖可以通过菌体代谢后而调节发酵液的PH 值，也可以做为红霉素放线菌的代谢碳源，大罐发酵30h 时取样测PH 值，大罐补淀粉液化糖1.7t ，淀粉0.3kg ，在80°C 左右保温液化30min ，一次消一到两个罐的淀粉液化糖。

油：本发酵工艺补油主要为豆油。发酵后24开始补，其实速率为4L/h ，以后看液面调整补油速度。若液面高则应提前2h 左右，每4h 补6L ，放罐前一个班每4h 补10L 。油用于消泡和提高碳源。

水：放罐前两个班补水，每吨水加泡敌1L ，玉米浆10L ，30h 左右根据液面补500-800t 纯水，如果发酵过程中发酵液体积偏少，每班需补100-200L 纯水。

全料：6-8小时根据液面下降情况可补全料，补前半小时取样。

3、培养基总物料衡算

（1）放罐成熟发酵液量：

根据产品质量µ1、放罐发酵单位µ2、提取总收率n 、年生产天数t 、倒罐率r ，可计算生产1000kg 成品所需的发酵液量。

V 0

（2）放罐成熟发酵液量V 0分为三个部分组成： 底料 V 01=160×（1-i 0-j 0)=160×76%=121.6（m 3） 种\液量 V 02=160×j 0=160×14%=22.4（m 3） 补料量 V 03=160×i 0=160×10%=16（m 3）

)

(160)03.01(84.0106000107501000)

1(1000366

21

m r n =-⨯⨯⨯⨯⨯=

-⨯⨯⨯=

μμ

（3）二级种子罐种液量 V

由两部分组成：

1

底料V11= V02÷（1- s1）×（1-j1）=22.4÷0.90×70%=17.42（m3）种液量V12= V02÷（1- s1）×j1=22.4÷0.90×30%=7.47（m3）

由两部分组成：

（4）一级种子干种液量V

2

底料V21= V12÷(1-s2)×（1-j1）=7.47÷0.9×65%=5.39（m3）

接种量V22= V12÷(1-s2)×j2=7.47÷0.9×35%=2.99（m3）

（5）发酵罐底料的物料用量：发酵罐培养基配方×V01÷(1-s0)×ρ0淀粉：

m

=5%×V01÷(1-s0)×ρ0=5%×121.6÷0.9×1050=7093.3（kg）

01

豆粉：

=2.2%×V01÷(1-s0)×ρ0=2.2%×121.6÷0.9×1050=3121.1（kg）

m

02

玉米粉：

=1.8%×V01÷(1-s0)×ρ0=1.8%×121.6÷0.9×1050=2553.6（kg）

m

03

氯化钠：

m

=0.65%×V01÷(1-s0)×ρ0=0.65%×121.6÷0.9×1050=922.1（kg）

04

豆油：

=0.50%×V01÷(1-s0)×ρ0=0.50%×121.6÷0.9×1050=709.3（kg）

m

05

碳酸钙：

=0.65%×V01÷(1-s0)×ρ0=0.65%×121.6÷0.9×1050=922.1（kg）

m

06

碳酸铵：

m

=0.18%×V01÷(1-s0)×ρ0=0.18%×121.6÷0.9×1050=255.4（kg）

07

生物氮：

=0.80%×V01÷(1-s0)×ρ0=0.80%×121.6÷0.9×1050=1134.9（kg）

m

08

糊精：

m

=0.00%×V01÷(1-s0)×ρ0=0（kg）

09

（6）发酵罐补料物料用量：发酵罐补料培养基配方×V03÷(1-s0)×ρ0

m

=4.38%×V03÷(1-s0)×ρ0=4.38%×16÷0.9×1050=817.6（kg）

31

豆粉：

=3%×V03÷(1-s0)×ρ0=3%×16÷0.9×1050=560（kg）

m

32

玉米粉：

=1.25%×V03÷(1-s0)×ρ0=1.25%×16÷0.9×1050=233.3（kg）

m

33

氯化钠：

m

=1.63%×V03÷(1-s0)×ρ0=1.63%×16÷0.9×1050=304.3（kg）

34

豆油：

=0.88%×V03÷(1-s0)×ρ0=0.88%×16÷0.9×1050=164.3（kg）

m

35

碳酸钙：

m

=0.063%×V03÷(1-s0)×ρ0=0.063%×16÷0.9×1050=11.76（kg）

36

碳酸铵：

=0.175%×V03÷(1-s0)×ρ0=0.175%×16÷0.9×1050=32.7（kg）

m

37

生物氮：

=0.00%×V03÷(1-s0)×ρ0=0（kg）

m

38

糊精：

=4.5%×V03÷(1-s0)×ρ0=1.5%×16÷0.9×1050=280（kg）

m

39

（7）二级种子罐底料的物料用量：二级种子罐培养基配方×V11÷(1-s1)×

ρ

1

淀粉：

=1.8%×V11÷(1-s1)×ρ1=1.8%×17.42÷0.9×1150=400.7（kg）

m

11

豆粉：

=1.5%×V11÷(1-s1)×ρ1=1.5%×17.42÷0.9×1150=333.9（kg）

m

12

玉米粉：

=0.60%×V11÷(1-s1)×ρ1=0.60%×17.42÷0.9×1150=133.5（kg）

m

13

氯化钠：

=0.30%×V11÷(1-s1)×ρ1=0.30%×17.42÷0.9×1150=66.8（kg）

m

14