发酵工厂设计

1.微生物的初级代谢产物及其在工业上的用途:初级代谢产物是微生物在正常生长或培养过程中，通过新陈代谢产生的基本的、关键的中间代谢或最终代谢产物用途乙醇含酒精饮料中的活性成份与石油混合后，可作为汽车的燃料柠檬酸食品工业与化学工业中多种用途丙酮和丁醇溶剂谷氨酸调味品赖氨酸食品添加剂核苷酸调味品多糖食品工业提高油类回收率维生素食品添加剂
2.利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。

经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。

设备：据两相接触方式的不同，萃取设备可分为逐级接触式和微分接触式两类。

在逐级接触式设备中，每一级均进行两相的混合与分离，故两液相的组成在级间发生阶跃式变化。

而在微分接触式设备中，两相逆流连续接触传质，两液相的组成则发生连续变化。

a混合澄清器b萃取塔c离心萃取器d微波萃取设备
3.发酵过程的组成部分：
①供菌体生长和产物形成所用,培养基的制备；②培养基、发酵罐和附属设备的灭菌；③供发酵生产用的种子制备；④在发酵罐中提供最佳条件，以使菌体生长和产物形成；⑤产品的提炼和纯化；⑥生产中所产生的废物的处理
4.常压与真空蒸发设备的特点a充足的加热热源以维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所带走的热量b保证溶剂蒸汽即二次蒸汽的孙素排除c一定的热交换面积以保证传热量.
5.发酵工程主要分为三个部分：上游工程，发酵工程和下游工程。

上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。

发酵工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。

这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。

此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使细胞进一步的生长，或得到更多的代谢产物；连续发酵：不断地流加营养，并不断地取出发酵液。

在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。

由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。

下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），细胞破壁技术（超声、高压剪切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶等），蛋白质纯化技术（沉淀法、色谱分离法和超滤法等），最后还有产品的包装处理技术（真空干燥和冰冻干事燥等）。

6.利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。

离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开。

离心机广泛应用于生命科学、石油化工、食品、制药等领域.快速：离心分离速度是自然沉降方式的分离速度的5000-10000多倍。

经济：不用更换滤芯，运行成本低。

占地小，紧凑有效：1、同时进行液、液、固三相分离。

2、处理能力强。

冷却液、清洗液一直处于干净状态.
7.双水相萃取的原理依据物质在两相间的选择性分配，当萃取体系的性质不同时,物质进入双水相体系后,由于表面性质、电荷作用和各种力的存在和环境因素的影响,使其在上、下相中的浓度不同达到分离目的
相同点都要使料液相互充分混合
不同点管式混合器的萃取效果高呼混合罐且为连续操作喷射式混合器是一种体积小效率高的混合装置，特别适用于黏度低易分散的料液混合罐适用于化学腐蚀性强的料液但不适用于搅拌挥发性强的料液.
8.塔板蒸馏具有优良的操作性能，操作稳定，控制和调节方便，但蒸汽消耗量较大，设备投资较高
9.吸附分离的原理：利用合适的吸附剂，在一定的操作条件下使发酵液中的产物被吸附在固定吸附剂的内外表面上，再以适当的解吸剂将产物从吸附剂上解吸下来，从而达到分离浓缩的目的设备有搅拌罐和固定床10.厂址选择是一项包括政治，经济，技术的综合性的复杂工作。

具有较高的原则性，广泛的技术性和鲜明的实践性，要有比较才能加以选择，不比较久确定厂址的做法，必然引出后患，带来损失。

项目的厂址选择不仅关系到工业布局的落实、投资的地区分配、经济结构、生态平衡等具有全局性、长远性的重要问题，还将直接或间接地决定着项目投产后的生产经营，直接或间接地决定着项目投产后的经济效益。

统计学法把诸因素看成独立变量，逐一比较，工作十分细致，但很繁琐，只有借助计算机技术处理数据，方可推广使用。

把厂址的诸项条件(不论是自然条件还是技术经济条件)当作影响因素，把欲要比较的厂址编号，然后对每一厂号厂址的每一个影响因素，逐一比较其优缺点，并打上等级分值，最后把诸因素比较的等级分值进行统计，得出最佳厂号的选择结论。

方案比较法主要因素起主导作用和设计方法同实践经验相结合的原则，
因而得出的结论较为可靠，做法上避
免了哦繁琐而广为采用。

方案比较法
这种方法是通过对项目不同选址方
案的投资费用和经营费用的对比，作
出选址决定。

它是一种偏重于经济效
益方面的厂址优选方法。

其基本步骤
是先在建厂地区内选择几个厂址，列
出可比较因素，进行初步分析比较
后，从中选出两三个较为合适的厂址
方案，再进行详细的调查、勘察。

并
分别计算出各方案的建设投资和经
营费用。

其中，建设投资和经营费用
均为最低的方案，为可取方案。

11.工厂设计总平面图内容：总平面图
是表明场区范围内自然状况和规划
设计的图纸。

主要包括：1表明厂址
原有地形的等高线2表明测量坐标网
及建筑施工坐标网3表明全年风向频
率的风玫瑰图4表明全厂建筑物、露
天作业场等平面位置坐标、地坪高及
厂区转角5道路、铁路的平面布置、
标高及坡度6竖向设计、排水设施7
厂区围护设施及绿化规划等。

总平面
设计的内容主要有以下四点。

(1)平面
布置在考虑适应厂区地形的同时，
合理地安排全厂的每个厂房、构筑
物、原料堆场、道路、工程管线及绿
化、美化环境设施等在厂区平面上的
相对位置，使其适应生产工艺流程的
要求，以及各个车间配合的需要。

(2)
竖向布置以工艺为主体，决定建、
构筑物的设计标高，使之互相协调，
解决地形起伏和雨水排除问题，并据
此确定填土和挖土方的工程量。

主要
目的是既要工艺流程合理顺畅，又要
节省土方量，节约投资。

(3)运输设计
确定厂内、外的运输方式，并据此进
行道路、铁路(厂内专用线)以至码头
等的设计。

(4)管线综合布置工艺和
水电、汽等各种工程管线的设计应分
别由各部门的专业设计人员负责。

但
为了合理地布置这些管线，在总平面
设计时，必须根据地上、地下各种管
线的特点来综合地规定它的标高、位
置和占地宽度，使之相互协调，布置
得合理而又经济。

对现有老厂的改
建、扩建，也应遵从这些原则去安排
其厂房和构筑物的位置。

12.项目建议书的主要内容1、项目名
称；2、建设项目提出的必要性和依
据；3、产品方案、市场预测、拟建
规模和建设地点的初步设想；4、资
源情况、建设条件、协作关系和技术、
设备可能的引进国别、厂商的初步分
析；5、环境保护；6、投资估算和
资金筹措设想，包括偿还贷款能力的
大体测算；7、项目实施规划设想；
8、工厂组织和劳动定员估算；9、
经济效果和社会效益的初步估算。

13.工厂设计在国民经济中的地位和
意义：工厂设计在工程项目建设的整
个过程中，是一个极其重要的环节，
可以说在建设项目立项后，设计前期
工作和设计工作就成为建设中的关
键，企业在建设的时候能不能加快速
度，保证施工安装质量和节约投资，
建成以后能不能获得最大的经济效
益，环境效益和社会效益，设计工作
起着决定的作用，因此国民经济的发
展，发展的效益和速度，都离不开工
厂设计工作。

14.投资项目设计任务书的内容：1建
设的目的和依据及建设项目名称2建
设规模、产品方案、生产方案和工作
制度3原材料、燃料、动力等供应情
况4厂址和地点，地理自然条件、交
通运输防空防震等要求5资源综合利
用和三废治理的要求6建设工期及设
计、施工单位名称7投资控制数及劳
动定员控制数8要求达到的经济效益
和技术水平9对改、扩建工程项目要
说明原固定资产的利用程度和现有
生产潜力发挥情况。

15.遵循基本建设程序的必要性：工程
建设项目和一切事物的发展过程一
样，自始至终都按其本身的发展过程
分为若干个阶段，每个发展阶段都按
它严格的先后次序而紧密关联，不能
随便颠倒，这种发展的阶段和先后次
序是客观存在的自然规律而后经济
规律的正确反映，严格按照基本建设
程序进行工程项目建设的决策和实
施，就是按客观规律办事，按科学办
事，这样定能取得良好的建设效果，
如果不遵守基本建设程序进行盲目
的建设或作出只顾局部不顾全局的
建设决策，那么必然会造成大量浪
费，发挥不了投资应有的作用和效
果。

16.可行性报告的主要内容1总论2市
场需求预测和建设规模3原材料燃料
及资源情况4建厂条件和厂址方案5
设计方案6环境保护7企业组织、劳
动定员和人员培训8投资估算和资金
筹措9社会及经济效果评价
17.电子计算机在工艺设计和生产的
应用：工艺设计中，将计算公式和各
种图形绘制成程序，用电子计算机代
替烦琐的人工计算和绘图，解放了人
们所承受的浩繁的工作量，并且计算
和绘图正确可靠，使设计人员能从总
体设计和生产装置的安装工程上进
行详尽周密的考虑，提高了设计质量
和速度，显示出了电子计算机的强大
效率在发酵的生产过程中，应用电子
计算机实现自动控制，讲有利于提高
产品的产量和质量，提高劳动生产
率。

18.总平面设计的步骤1初步设计包
括方案图和工厂总平面布置图2施工
图设计包括工厂总平面施工资料图
和工厂总平面布置施工图
19.生产工艺设计的依据1可行性研
究报告以及设计计划任务书2项目工
程师或项目总负责人下达的设计工
作提纲和总工程师作出的技术决定3
如采用新原料品种新技术和信设备
时，必须在技术上有切实把握并且依
据了正式的试验报告和技术鉴定书，
经设计院领导核准后方可作为设计
依据内容1设计文件2设计图纸
1.微生物的初级代谢产物及其在工业
上的用途:初级代谢产物是微生物在
正常生长或培养过程中，通过新陈代
谢产生的基本的、关键的中间代谢或
最终代谢产物用途乙醇含酒精
饮料中的活性成份与石油混合后，可
作为汽车的燃料柠檬酸食品工业
与化学工业中多种用途丙酮和丁醇
溶剂谷氨酸调味品赖氨酸食
品添加剂核苷酸调味品多糖食
品工业提高油类回收率维生素食
品添加剂
2.利用化合物在两种互不相溶（或微
溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不
同，使化合物从一种溶剂内转移到另
外一种溶剂中。

经过反复多次萃取，
将绝大部分的化合物提取出来。

设备：据两相接触方式的不同，萃取
设备可分为逐级接触式和微分接触
式两类。

在逐级接触式设备中，每一
级均进行两相的混合与分离，故两液
相的组成在级间发生阶跃式变化。

而
在微分接触式设备中，两相逆流连续
接触传质，两液相的组成则发生连续
变化。

a混合澄清器b萃取塔c离心
萃取器d微波萃取设备
3.发酵过程的组成部分：
①供菌体生长和产物形成所用,培养
基的制备；②培养基、发酵罐和附属
设备的灭菌；③供发酵生产用的种
子制备；④在发酵罐中提供最佳条
件，以使菌体生长和产物形成；⑤产
品的提炼和纯化；⑥生产中所产生的
废物的处理
4.常压与真空蒸发设备的特点a充足
的加热热源以维持溶液的沸腾和补
充溶剂汽化所带走的热量b保证溶剂
蒸汽即二次蒸汽的孙素排除c一定的
热交换面积以保证传热量.
5.发酵工程主要分为三个部分：上游
工程，发酵工程和下游工程。

上游工程包括优良种株的选育，最适
发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组
成）的确定，营养物的准备等。

发酵
工程主要指在最适发酵条件下，发酵
罐中大量培养细胞和生产代谢产物
的工艺技术。

这里要有严格的无菌生
长环境，包括发酵开始前采用高温高
压对发酵原料和发酵罐以及各种连
接管道进行灭菌的技术；在发酵过程
中不断向发酵罐中通入干燥无菌空
气的空气过滤技术；在发酵过程中根
据细胞生长要求控制加料速度的计
算机控制技术；还有种子培养和生产
培养的不同的工艺技术。

此外，根据
不同的需要，发酵工艺上还分类批量
发酵：即一次投料发酵；流加批量发
酵：即在一次投料发酵的基础上，流
加一定量的营养，使细胞进一步的生
长，或得到更多的代谢产物；连续
发酵：不断地流加营养，并不断地取
出发酵液。

在进行任何大规模工业发
酵前，必须在实验室规模的小发酵罐
进行大量的实验，得到产物形成的动
力学模型，并根据这个模型设计中试
的发酵要求，最后从中试数据再设计
更大规模生产的动力学模型。

由于生
物反应的复杂性，在从实验室到中
试，从中试到大规模生产过程中会出
现许多问题，这就是发酵工程工艺放
大问题。

下游工程指从发酵液中分离和纯化
产品的技术：包括固液分离技术（离
心分离，过滤分离，沉淀分离等工
艺），细胞破壁技术（超声、高压剪
切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶
等），蛋白质纯化技术（沉淀法、色
谱分离法和超滤法等），最后还有产
品的包装处理技术（真空干燥和冰冻
干事燥等）。

6.利用离心力，分离液体与固体颗粒
或液体与液体的混合物中各组分的
机械。

离心机主要用于将悬浮液中的
固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中
两种密度不同，又互不相溶的液体分
开。

离心机广泛应用于生命科学、石
油化工、食品、制药等领域.快速：离
心分离速度是自然沉降方式的分离
速度的5000-10000多倍。

经济：不用
更换滤芯，运行成本低。

占地小，紧
凑有效：1、同时进行液、液、固三
相分离。

2、处理能力强。

冷却液、
清洗液一直处于干净状态.
7.双水相萃取的原理依据物质在两相
间的选择性分配，当萃取体系的性质
不同时,物质进入双水相体系后,由于
表面性质、电荷作用和各种力的存
在和环境因素的影响,使其在上、下相
中的浓度不同达到分离目的
相同点都要使料液相互充分混合
不同点管式混合器的萃取效果高呼
混合罐且为连续操作喷射式混合器
是一种体积小效率高的混合装置，特
别适用于黏度低易分散的料液混
合罐适用于化学腐蚀性强的料液但
不适用于搅拌挥发性强的料液.
8.塔板蒸馏具有优良的操作性能，操
作稳定，控制和调节方便，但蒸汽消
耗量较大，设备投资较高
9.吸附分离的原理：利用合适的吸附
剂，在一定的操作条件下使发酵液中
的产物被吸附在固定吸附剂的内外
表面上，再以适当的解吸剂将产物从
吸附剂上解吸下来，从而达到分离浓
缩的目的设备有搅拌罐和固定床
10.厂址选择是一项包括政治，经济，
技术的综合性的复杂工作。

具有较高
的原则性，广泛的技术性和鲜明的实
践性，要有比较才能加以选择，不比
较久确定厂址的做法，必然引出后
患，带来损失。

项目的厂址选择不仅
关系到工业布局的落实、投资的地区
分配、经济结构、生态平衡等具有全
局性、长远性的重要问题，还将直接
或间接地决定着项目投产后的生产
经营，直接或间接地决定着项目投产
后的经济效益。

统计学法把诸因素看成独立变量，逐
一比较，工作十分细致，但很繁琐，
只有借助计算机技术处理数据，方可
推广使用。

把厂址的诸项条件(不论是
自然条件还是技术经济条件)当作影
响因素，把欲要比较的厂址编号，然
后对每一厂号厂址的每一个影响因
素，逐一比较其优缺点，并打上等级
分值，最后把诸因素比较的等级分值
进行统计，得出最佳厂号的选择结
论。

方案比较法主要因素起主导作用和
设计方法同实践经验相结合的原则，
因而得出的结论较为可靠，做法上避
免了哦繁琐而广为采用。

方案比较法
这种方法是通过对项目不同选址方
案的投资费用和经营费用的对比，作
出选址决定。

它是一种偏重于经济效
益方面的厂址优选方法。

其基本步骤
是先在建厂地区内选择几个厂址，列
出可比较因素，进行初步分析比较
后，从中选出两三个较为合适的厂址
方案，再进行详细的调查、勘察。

并
分别计算出各方案的建设投资和经
营费用。

其中，建设投资和经营费用
均为最低的方案，为可取方案。

11.工厂设计总平面图内容：总平面图
是表明场区范围内自然状况和规划
设计的图纸。

主要包括：1表明厂址
原有地形的等高线2表明测量坐标网
及建筑施工坐标网3表明全年风向频
率的风玫瑰图4表明全厂建筑物、露
天作业场等平面位置坐标、地坪高及
厂区转角5道路、铁路的平面布置、
标高及坡度6竖向设计、排水设施7
厂区围护设施及绿化规划等。

总平面
设计的内容主要有以下四点。

(1)平面
布置在考虑适应厂区地形的同时，
合理地安排全厂的每个厂房、构筑
物、原料堆场、道路、工程管线及绿
化、美化环境设施等在厂区平面上的
相对位置，使其适应生产工艺流程的
要求，以及各个车间配合的需要。

(2)
竖向布置以工艺为主体，决定建、
构筑物的设计标高，使之互相协调，
解决地形起伏和雨水排除问题，并据
此确定填土和挖土方的工程量。

主要
目的是既要工艺流程合理顺畅，又要
节省土方量，节约投资。

(3)运输设计
确定厂内、外的运输方式，并据此进
行道路、铁路(厂内专用线)以至码头
等的设计。

(4)管线综合布置工艺和
水电、汽等各种工程管线的设计应分
别由各部门的专业设计人员负责。

但
为了合理地布置这些管线，在总平面
设计时，必须根据地上、地下各种管
线的特点来综合地规定它的标高、位
置和占地宽度，使之相互协调，布置
得合理而又经济。

对现有老厂的改
建、扩建，也应遵从这些原则去安排
其厂房和构筑物的位置。

12.项目建议书的主要内容1、项目名
称；2、建设项目提出的必要性和依
据；3、产品方案、市场预测、拟建
规模和建设地点的初步设想；4、资
源情况、建设条件、协作关系和技术、
设备可能的引进国别、厂商的初步分
析；5、环境保护；6、投资估算和
资金筹措设想，包括偿还贷款能力的
大体测算；7、项目实施规划设想；
8、工厂组织和劳动定员估算；9、
经济效果和社会效益的初步估算。

13.工厂设计在国民经济中的地位和
意义：工厂设计在工程项目建设的整
个过程中，是一个极其重要的环节，
可以说在建设项目立项后，设计前期
工作和设计工作就成为建设中的关
键，企业在建设的时候能不能加快速
度，保证施工安装质量和节约投资，
建成以后能不能获得最大的经济效
益，环境效益和社会效益，设计工作
起着决定的作用，因此国民经济的发
展，发展的效益和速度，都离不开工
厂设计工作。

14.投资项目设计任务书的内容：1建
设的目的和依据及建设项目名称2建
设规模、产品方案、生产方案和工作
制度3原材料、燃料、动力等供应情
况4厂址和地点，地理自然条件、交
通运输防空防震等要求5资源综合利
用和三废治理的要求6建设工期及设
计、施工单位名称7投资控制数及劳
动定员控制数8要求达到的经济效益
和技术水平9对改、扩建工程项目要
说明原固定资产的利用程度和现有
生产潜力发挥情况。

15.遵循基本建设程序的必要性：工程
建设项目和一切事物的发展过程一
样，自始至终都按其本身的发展过程
分为若干个阶段，每个发展阶段都按
它严格的先后次序而紧密关联，不能
随便颠倒，这种发展的阶段和先后次
序是客观存在的自然规律而后经济
规律的正确反映，严格按照基本建设
程序进行工程项目建设的决策和实
施，就是按客观规律办事，按科学办
事，这样定能取得良好的建设效果，
如果不遵守基本建设程序进行盲目
的建设或作出只顾局部不顾全局的
建设决策，那么必然会造成大量浪
费，发挥不了投资应有的作用和效
果。

16.可行性报告的主要内容1总论2市
场需求预测和建设规模3原材料燃料
及资源情况4建厂条件和厂址方案5
设计方案6环境保护7企业组织、劳
动定员和人员培训8投资估算和资金
筹措9社会及经济效果评价
17.电子计算机在工艺设计和生产的
应用：工艺设计中，将计算公式和各
种图形绘制成程序，用电子计算机代
替烦琐的人工计算和绘图，解放了人
们所承受的浩繁的工作量，并且计算
和绘图正确可靠，使设计人员能从总
体设计和生产装置的安装工程上进
行详尽周密的考虑，提高了设计质量
和速度，显示出了电子计算机的强大
效率在发酵的生产过程中，应用电子
计算机实现自动控制，讲有利于提高
产品的产量和质量，提高劳动生产
率。

18.总平面设计的步骤1初步设计包
括方案图和工厂总平面布置图2施工
图设计包括工厂总平面施工资料图
和工厂总平面布置施工图
19.生产工艺设计的依据1可行性研
究报告以及设计计划任务书2项目工
程师或项目总负责人下达的设计工
作提纲和总工程师作出的技术决定3
如采用新原料品种新技术和信设备
时，必须在技术上有切实把握并且依
据了正式的试验报告和技术鉴定书，
经设计院领导核准后方可作为设计
依据内容1设计文件2设计图纸。