年產(chǎn)200噸硫酸鏈霉素工業(yè)鹽發(fā)酵車間的工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(文件)
【正文】 一種氨基葡萄糖型抗生素，分子式 C21H39N7O12。屬于氨基糖甙堿性化合物，它與結(jié)核桿菌菌體核糖核酸蛋白體蛋白質(zhì)結(jié)合，起到了干擾結(jié)核桿菌蛋白質(zhì)合成的作用，從而殺滅或者抑制結(jié)核桿菌生長(zhǎng)的作用。 由于硫酸鏈霉素肌肉注射的疼痛反應(yīng)比較小，適宜臨床使用，只要應(yīng)用對(duì)象選 擇得當(dāng)，劑量又比較合適，大部分病人可以長(zhǎng)期注射（一般 2個(gè)月左右）。 ②提取精制 ，發(fā)酵液經(jīng)酸化、過(guò)濾，除去菌絲及固體物，然后中和，通過(guò)弱酸型陽(yáng)離子交換樹脂進(jìn)行離子交換，再用稀硫酸洗脫 ,收集高濃度洗脫液──鏈霉素硫酸鹽溶液。 工藝計(jì)算：全 廠的物料衡算；發(fā)酵車間的熱量衡算（即蒸汽耗量的計(jì)算）；水用量的計(jì)算；發(fā)酵車間耗冷量計(jì)算。 全廠工藝論證 [1] 硫酸鏈霉素生產(chǎn)工藝 硫酸鏈霉素生產(chǎn)工藝概述 硫酸鏈霉素的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程可分為以下 4個(gè)工藝階段： （ 1） 篩選生產(chǎn)菌種 （ 2） 無(wú)菌空氣的制備和發(fā)酵工藝 （ 3） 鏈霉素的提取 （ 4） 硫酸鏈霉素的加工制備 由這四個(gè)工藝階段硫酸鏈霉素生產(chǎn)廠家一般將其生產(chǎn)分為以下四個(gè)生產(chǎn)車間： （ 1） 生產(chǎn)菌種篩選和準(zhǔn)備車間 （ 2） 發(fā)酵車間 （ 3） 提取車間 5 （ 4） 精制車間 除以上四個(gè)車間外，為保障生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)培養(yǎng)基和無(wú)菌水等的需要，還設(shè)置了其它部門。目前工業(yè)發(fā)酵企業(yè)一般采用二級(jí)過(guò)濾除菌：總過(guò)濾器粗過(guò)濾除菌和進(jìn)罐前分過(guò)濾器過(guò)濾除菌。 斜面孢子培養(yǎng) 將砂土管（或冷 凍管）菌種接種到斜面培養(yǎng)基，經(jīng)培養(yǎng)后即得原始斜面。其質(zhì)量還應(yīng)通過(guò)搖瓶實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行控制。種子 質(zhì)量以菌絲階段、發(fā)酵單位、菌絲粘度或濃度、糖氮代謝、種子液色澤和無(wú)菌檢查為指標(biāo)。 種子罐擴(kuò)大培養(yǎng) 種子罐培養(yǎng)是用來(lái)擴(kuò)大種子量的。因此在培養(yǎng)過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制好罐溫、通氣攪拌和泡沫，以保證菌絲生長(zhǎng)良好，得到合乎要求的種子。 6 2 氮源 目前都采用復(fù)合氮源。據(jù)文獻(xiàn)記載 [19]，空氣中氧在培養(yǎng)液中的飽和濃度(1 a tm, 25℃ )大約只有 毫克分子 (O2)升 /小時(shí)，而鏈霉素發(fā)酵液中菌體的攝氧率在 10~50 毫克分子 (O2)升 /小時(shí)。 c、補(bǔ)料：補(bǔ)糖后糖代謝加快。應(yīng)盡量增大 Vs，但其超過(guò)一定限度后溶氧濃度不再上升，反而會(huì)造成泡沫上升，發(fā)酵中間產(chǎn)物未及被利用即被帶出而造成不良后果，甚至使攪拌器周圍充滿氣泡從而使攪拌失去作用，造成溶氧下降。采用大直徑小漿葉 的攪拌器，在適當(dāng)增加轉(zhuǎn)速下，能得較高的吸氧率。故認(rèn)為鏈霉素生產(chǎn)適宜培養(yǎng)溫度為 ℃左右。發(fā)酵過(guò)程中 pH 值必須予以控制，才能符合菌體生長(zhǎng)和抗生素合成的需要。 泡沫與消沫 鏈霉素發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生大量泡沫，尤其在發(fā)酵前期，由于菌絲生長(zhǎng)處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，代謝旺盛，在通氣和連續(xù)攪拌條件下產(chǎn)生大量泡沫，如不及時(shí)進(jìn)行消沫控 制，就產(chǎn)生逃液等現(xiàn)象，發(fā)酵不易正常進(jìn)行。 [13]。原液中的鏈霉素在水溶液中離解成三價(jià)陽(yáng)離子，應(yīng)用鈉型弱酸性陽(yáng)離子交換樹脂1 10 樹脂或大孔 D152 樹脂進(jìn)行吸附，洗脫后成為鏈霉素洗脫液，在這一步提取過(guò)程中使水溶液中的鏈霉素得到富集，含量由不到 1％濃縮到 20％。最后為了進(jìn)一步提高成品色級(jí)和保證細(xì)菌內(nèi)毒素及熱原合格，加入一定量的藥用活性炭脫色處理得到符合質(zhì)量要求的成品濃縮液。℃ ) t2—— 加熱結(jié)束時(shí)料液的溫度 ,℃ t1—— 加熱開始時(shí)料液的溫度 ,℃ i—— 蒸汽的熱焓 ,kJ/kg η —— 加熱過(guò)程中由于熱損失而增加的蒸汽消耗量 ,η 可取 5%10% 又料液的比熱： c= + （ 1x） x—— 固形物的質(zhì)量百分比 根據(jù)地理位置及氣候條件，取一年中的最低室溫 10℃作為料液的初始溫度 t1， 11 η 取 10%，忽略種子液的加熱被加熱料液量 : G=34370+++++++ = 固形物的質(zhì)量百分比 : x=料液的比熱 : c= %+ (%)=(kg c) = (12110 (1+10%)/( ) = 105kg 發(fā)酵罐空罐滅菌時(shí)的蒸汽消耗量估算： [4] D=5VFρ s 式中 : VF—— 發(fā)酵罐全容積 ,m3 ρ s—— 發(fā)酵罐滅菌時(shí) ,罐壓下蒸汽的密度 ,kg/m3 滅菌時(shí)的溫度為 121℃，在該溫度下水蒸汽的密度ρ s=發(fā)酵罐全容積 VF =247。 {c2*(tk－ tH)}=QF*VL247。 發(fā)酵罐 [5] 根據(jù)發(fā)酵物的發(fā)酵特性，選用機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)罐 (通用罐 )，選用此種發(fā) 13 酵罐的原因主要是：歷史悠久，資料齊全，在比擬放大方面積累了較豐富的成功經(jīng)驗(yàn)，成功率高。 生產(chǎn)能力的計(jì)算 平均每罐產(chǎn)品生產(chǎn)量： 20*70%*99%*95%*70%*220xx/800=(kg) 發(fā)酵罐個(gè)數(shù) N=發(fā)酵周期每天放罐數(shù) =8*3+1=25 個(gè) 主要尺寸的計(jì)算 公稱容積： 20m3 發(fā)酵罐的 H/D 值取 2 20m3通用式發(fā)酵罐的主要尺寸來(lái)確定 .得到 罐內(nèi)徑 m 封頭容積 m3 圓柱高 m 圓柱部分容積 m3 封頭高 m 不計(jì)上封頭的容積 m3 罐體總高 m 全容積 m3 攪拌器設(shè)計(jì) 從消耗功率來(lái)看：平葉 彎葉 箭葉 從發(fā)酵液中氣含率來(lái)看：平葉 彎葉 箭葉 從軸向混和效果來(lái)看：箭葉 彎葉 平葉 從上述條件綜合考慮，再考查國(guó)內(nèi)外的主要選型情況。 采用 3層攪拌器，最下層攪拌槳與罐體直徑之比取 ，則最下層攪拌槳高度為 ，根據(jù)靜液面高 ,選取相鄰兩層攪拌槳距離與攪拌槳直徑之比為 1,則相鄰兩層攪拌槳距離為 2m。/D 值不符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸范圍 ,根據(jù)實(shí)際情進(jìn)行校正 ,校正式為 : P 校 =P[(D180。/D)*247。/D)*和 (HL/D)*為標(biāo)準(zhǔn)尺寸范圍值 ,而 (D180。由于其進(jìn)風(fēng)速高 ,又有渦輪板阻擋 ,葉輪打碎、溶氧是沒(méi)有問(wèn)題的。擋板與罐壁之間應(yīng)留有一定的間隙，避免培養(yǎng)液中的固體成分堆積在擋板背側(cè)，其大小為 ， 。 h D45 無(wú)縫管 ,d 內(nèi) =38mm=d0，滿足要求 ,取 d 平均 =40mm。設(shè)發(fā)酵罐內(nèi)附件占有體積 ,則發(fā)酵液總占有體積： V 總 =V 液 +V 管 +V 附件 =42++= 筒體部分液深為 : (V 總 V 封 )/S 截 =()/( )= 豎蛇管總高： H 管 =+= 又兩端彎管總長(zhǎng) l0=,兩端彎管總高為 則直管部分高度 :h=H 管 = 一圈管長(zhǎng)： l=2h+l0=2 += 每組管子圈數(shù) n0=L0/l=現(xiàn)取管間距為： 外 = = 冷卻管與冷卻面積 19 冷卻面積（ m2） 冷卻管總長(zhǎng)（ m） 冷卻管型號(hào) 248。 液面高度顯示管安裝 [6] 外置有機(jī)玻璃管。本設(shè)計(jì)由于發(fā)酵罐較大，故采用底部伸入法。 設(shè)計(jì)時(shí)主要借助的途徑就是網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)在網(wǎng)上找的設(shè)計(jì)模板，再加入自己的設(shè)計(jì)思想和數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)兩周的工作，終于大致完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。 盡管面對(duì)這么多問(wèn)題，但是 這次設(shè)計(jì)也是有所收獲的， 我 通過(guò) 在中國(guó)知網(wǎng)查
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