【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 P)+C其中：248。 = ，P = , C = 3 mm, [б] = 130MPa, Di = 2300解之得：S = mm 封頭按標(biāo)準(zhǔn)橢圓計(jì)算[7]hi = ha = 封頭壁厚： S = PD/(2[б] 248。﹣P)+C其中：248。 = P = Di = 2300 [б] = 130 MPa C = 解之得：S = mm mm(4) 種子罐①二級(jí)種子罐二級(jí)種子罐體積 = 發(fā)酵罐體積裝料系數(shù)接種量247。種子罐裝料系數(shù) = 23 247。2 = 3 m3 ②一級(jí)種子罐一級(jí)種子罐體積 = 二級(jí)種子罐體積裝料系數(shù)接種量247。一級(jí)種子罐裝料系數(shù)= 310%247。 = m3（5）空氣壓縮系統(tǒng)無菌空氣制備流程[14]如下：吸風(fēng)塔→粗濾器→空氣壓縮機(jī)→空氣冷卻器→除水設(shè)備→空氣總過濾器→發(fā)酵車間空氣總管→分過濾器→發(fā)酵罐發(fā)酵過程中的最大通氣量為1:1，因此發(fā)酵車間需要最大壓縮空氣的用量可按下列公式計(jì)算：V = 單個(gè)發(fā)酵罐的體積發(fā)酵罐的個(gè)數(shù)通氣比+單個(gè)種子罐的體積種子罐的個(gè)數(shù)通氣比= 23801+341= 1852 m3/min （按400 m3/min進(jìn)行后續(xù)計(jì)算）① 吸風(fēng)塔[14]吸風(fēng)塔設(shè)計(jì)高度應(yīng)在10~12m左右。進(jìn)管至空氣壓縮機(jī)一段的管路，要求直管連接，避免彎管或多彎管。本次設(shè)計(jì)中將吸風(fēng)塔的高度定為11m，空氣在吸風(fēng)塔內(nèi)的截面流速設(shè)計(jì)為6m/s。則吸風(fēng)塔的截面半徑為：R =（V/np）1/2 = (2000247。60247。6247。) 1/2 = 空氣的實(shí)際流速n = V/pR2 =2000247。60247。247。 = ② 前置預(yù)過濾器[8]選擇高效前置過濾器，其外形像一只大型的集裝箱。內(nèi)部設(shè)計(jì)有兩道過濾介質(zhì)層：前層稱粗過濾層，采用絨布作為過濾介質(zhì)；后道稱亞高效過濾層，采用滌晴無紡布作為過濾介質(zhì)。 m/s。設(shè)備外型半徑為：R =（V/）1/2 = (2000247。60247。247。) 1/2 = （）實(shí)際流速：n = V/ = 2000247。60247。247。 =③ 空壓機(jī)由計(jì)算可得發(fā)酵工藝所需的最大空氣流量為2000 m3/min。因此選擇日本壽力公司生產(chǎn)的TRX系列離心式空壓機(jī)。其輸出功率為900kW到1800kW ，容量范圍為175~360 m3/min，排氣壓力為2~16Pa。20℃的空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)的壓縮，：T2= T1（P2/ P1）K1/K = (273+20) [(+)/] = 293 = = ℃ 其中：P1 = MPa，K = 。④ 冷卻器壓縮空氣由管道經(jīng)沿程冷卻輸送到空氣冷卻器，此時(shí)空氣的溫度已大大低于空氣壓縮機(jī)出口的溫度?？諝饫鋮s器的作用是使壓縮空氣除水減濕。冷卻器選用列管式換熱器，冷卻水走管程，壓縮空氣走殼程。要求壓縮空氣由104℃被冷卻至25℃，冷卻介質(zhì)為20℃的循環(huán)水，冷卻水的出口溫度為28℃.由條件可得：空氣的定性溫度：(104+25)/2 = ℃水的定型溫度：（20+28)/2 = 24℃計(jì)算過程[15]為：查得空氣在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)： r = kg/m3 。 Cp = kJ/(kg℃) ；k = ( m2℃)。 m = 103 Pas查得水在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)： r = kg/m3 。 Cp = (kg℃) ；k = ( m2℃)。 m = 103 Pas I．熱負(fù)荷計(jì)算 Q = WhCph(T2﹣T1) = 200247。60103(104﹣25) = 105 W冷卻水耗量Wc= Q/Cpc(t2﹣t1) = 105247。247。103247。(28﹣20) = kg/s = 30t/hII．計(jì)算平均溫差暫按單殼程、雙管程考慮，先求逆流時(shí)平均溫度差 空氣： 104 → 25 冷卻水：28 ← 20 △t ： 76 5 △tm′ = (76﹣5)247。ln(76/5) = ℃計(jì)算R和P：R = (T2﹣T1)247。(t2﹣t1) = (104﹣25)247。(28﹣20) = P = (t2﹣t1)247。(T2﹣t1) = (28﹣20)247。(104﹣20) = 由R、P值，查表可得：f△t = ，因f△t＞，選用三殼程。 △tm = f△t△tm′= = ℃III．選k值，估計(jì)傳熱面積由資料，可取 k = 100 w/( m2℃)S =（Q/ k.△tm） = （105 247。100247。） = m2IV．初選換熱器型號(hào)由于兩流體溫差大于50℃，可選用浮頭式換熱器FB500。由計(jì)算結(jié)果確定換熱器為三殼程，因此選用3臺(tái)相同的換熱器串聯(lián)使用。換熱器的主要數(shù)據(jù)如下：外殼直徑：500mm 公稱壓力： MPa 公稱面積：65 m2管長(zhǎng)：6m 管子尺寸：f25 管子總數(shù)：124管程數(shù)：2 管子排列方法：正方形斜轉(zhuǎn)45176。排列S。= n ..(L－) .N = 124（6﹣）3 = m2采用此換熱面積的換熱器，則要求過程的總傳熱系數(shù)為：k。=Q 247。（S?！鱰m）= 105 247。（）= W/( m2℃)⑤ 除水設(shè)備空氣經(jīng)冷卻后即有水分析出，為此，冷卻的空氣需要除水并安裝必要的除水設(shè)備。絲網(wǎng)除濾器是一種立式圓筒型設(shè)備，它具有壓降阻力小，除水除沫效率高，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。一般絲網(wǎng)除濾器的設(shè)計(jì)流速取1~3m/s。設(shè)計(jì)時(shí)取流速為2m/s，則除濾器的直徑為D =（4V/np）1/2 = （42000247。60247。247。2）1/2 = （）除濾器的填料為不銹鋼絲網(wǎng)，多層重疊，絲網(wǎng)層厚度為100mm，絲網(wǎng)型號(hào)：140400型[14]。⑥ 總空氣過濾器總空氣過濾器是圓筒狀設(shè)備，空氣在過濾器內(nèi)底篩板一下切線方向進(jìn)入，在器身下方設(shè)置人孔。YUD型空氣總過濾器，過濾介質(zhì)采用涂層式過濾材料組裝的濾芯，常采用的濾芯是DMF（聚四氟乙烯聚合膜）。根據(jù)發(fā)酵車間的空氣用量，可選用YUDZ4型號(hào)的總過濾器f12003035mm，配濾芯DMF，總過濾器內(nèi)有DMF濾芯f3501000，4個(gè)[8]。⑦ 分過濾器分過濾器是單臺(tái)發(fā)酵罐的單獨(dú)空氣過濾器。23 m3發(fā)酵罐的空氣過濾系統(tǒng)設(shè)備的計(jì)算及設(shè)計(jì)如下：根據(jù)發(fā)酵工藝，每個(gè)23 m3發(fā)酵罐最大空氣用量為Vf = 231 = 23m3/min由于23 m3發(fā)酵罐的工作容積在70%左右，因此空氣的用量已經(jīng)含有安全系數(shù)。查資料后選擇JPF20型空氣膜過濾器，f2301196mm，配濾芯JPFC(聚四氟乙烯微孔膜)，濾芯長(zhǎng)20英尺，共5個(gè)[8]。⑧ 蒸汽過濾器根據(jù)已選JPF20型空氣膜過濾器，查閱JLSF蒸汽過濾器的規(guī)格型號(hào)，可選JLSF080蒸汽過濾器，f114530mm一臺(tái)，配置濾芯JLSF，f22260，共7個(gè)[8]。（6）發(fā)酵液儲(chǔ)罐發(fā)酵液儲(chǔ)罐體積 = 兩個(gè)發(fā)酵罐中的發(fā)酵液體積247。裝液系數(shù)= 232247。= 38m3發(fā)酵液儲(chǔ)罐主體結(jié)構(gòu)為圓柱體。則由V = (D/2) 2H = 38m3可得：D = ；H = m（7）板框過濾機(jī) m3，含固量i約為25%。若選用BMY70/800300型號(hào)的板框過濾機(jī)，則其過濾面積A = 70m3,濾框容量VP = 1056L = m3，過濾速度為v = m3/ m2 h[8]。則需要的板框過濾機(jī)的臺(tái)數(shù)為：N = VFi/(kVP)= 247。247。 = 10臺(tái)過濾時(shí)間為：T = VF(1﹣i)/vNA = (1﹣) 247。247。10247。70 = 2h考慮到設(shè)備的循環(huán)利用，一個(gè)生產(chǎn)車間中選用5臺(tái)板框過濾機(jī)進(jìn)行發(fā)酵液的過濾。共用4h將發(fā)酵液過濾完畢。（8）濾液儲(chǔ)罐過濾完畢后獲得的濾液要儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中。濾液儲(chǔ)罐的主體結(jié)構(gòu)為圓柱型，其體積要求為：247。 = （取23m3）設(shè)儲(chǔ)罐的高度與直徑的比例為3。則由V = (D/2) 2H = 23m3可得：D = m ；H = m（9）真空蒸發(fā)器：生產(chǎn)工藝中要求在低于60℃的條件下將濾液中2/3的水分蒸發(fā)掉。 = ，加熱方式采用并流加料[8]的方式。，處理時(shí)間為12h。則真空蒸發(fā)器生的蒸發(fā)能力要求為： W = F(1﹣) = 247。12（1－247。） = = 966kg/h（10）沉淀罐和粗酶溶解槽經(jīng)過真空蒸發(fā)濃縮的處理液分四批進(jìn)行后續(xù)的提取過程，則每次處理液的體積為：（－12）247。12 = ，247。 = ，設(shè)沉淀罐的高度與直徑的比例為2。則由V = (D/2) 2H = ：D = m。 H = 經(jīng)過鹽析或乙醇沉淀法沉淀出的粗酶經(jīng)過過濾后要用磷酸重新溶解后過丹寧親和層析柱進(jìn)行純化。考慮到過濾前后處理液的體積較為相似，因此可將粗酶溶解罐和沉淀罐設(shè)計(jì)成相同的樣式。（11）板框過濾機(jī)二沉淀析出的酶要用板框過濾機(jī)分離出來，以進(jìn)行純化。此時(shí)處理液的含固量i = 各單元操作中酶的提取率247。體積濃縮比 = 247。 = % m3。選用BMY30/800300型號(hào)的板框過濾機(jī)，則其過濾面積A = 30m3，濾框容量VP = 460L = ，過濾速度為v = m3/ m2 h[8]。則需要的板框過濾機(jī)的臺(tái)數(shù)為：N = (k. VP)= 247。247。 = （取1臺(tái)）過濾時(shí)間為：T = VF(1i)/vNA = () 247。247。1247。30 = （12）真空蒸發(fā)器二經(jīng)過層析后的酶液需進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮以進(jìn)行下一步的干燥。在生產(chǎn)工藝中，要求在4h內(nèi)在低于50℃。處理液量為4m3，加熱方式同樣采用并流加料的方式，處理時(shí)間為3h。則真空蒸發(fā)器生的蒸發(fā)能力要求為： W = F(1－) = 4247。3（1－247。）= = 1250kg/h（13）真空干燥器對(duì)于固體酶制劑來說，要求含水率很低。要求真空干燥機(jī)在2h內(nèi)將蒸發(fā)后剩余的水分蒸發(fā)掉。則真空蒸發(fā)的處理量為：4－3 = m3。則真空干燥器的生產(chǎn)能力計(jì)算為：W = F/t= 247。2 = 125Kg/h 主要設(shè)備選型表序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格/型號(hào)數(shù)量生產(chǎn)能力1秸稈粉碎機(jī)1985kg/h2配料槽1V = 3一級(jí)種子罐4V= m34二級(jí)種子罐4V=3 m35發(fā)酵罐16V=23m36前置預(yù)過濾器1R= 7離心式空壓機(jī)TRX2001額定供氣量175~360m3/min8空氣冷卻器浮頭式FB5003換熱面積1723 m39絲網(wǎng)除濾器1D = ,設(shè)計(jì)流速2m/s10總空氣過濾器YUDZ41f12003035mm11分過濾器JPF208f2301196mm12蒸汽過濾器JLSF0808f114530mm13發(fā)酵液儲(chǔ)罐2V = 38m314板框壓濾機(jī)1BMY70/80030010過濾面積A = 70m315濾液儲(chǔ)罐2V = 23m316真空蒸發(fā)器1WZI10002蒸發(fā)量966kg/h17沉淀罐/混合罐4V = 18板框過濾機(jī)2BMY30/8003002過濾面積A = 30m319真空干燥器1蒸發(fā)量125 kg/h20燃煤蒸汽鍋爐1T=184℃ V=2 t/h21真空蒸發(fā)器2WZI15001蒸發(fā)量15001700Kg/h水 勞動(dòng)力分配表發(fā)酵監(jiān)控補(bǔ)料控制取樣理化檢測(cè)過濾清洗1人2人1人1人2人2人沉淀過濾層析濃縮干燥包裝其他2人4人2人2人4人4人⑴ 生產(chǎn)用水① 空氣預(yù)處理冷卻用水設(shè)備計(jì)算中獲得的數(shù)據(jù)中冷卻水的耗量為30t/h，考慮到冷卻水可循環(huán)利用，因此可按2%的耗用率計(jì)算：G1 = 30 243282%= 4723t② 培養(yǎng)基用水每個(gè)發(fā)酵罐裝液量為23/m3，共8個(gè)發(fā)酵罐，每年共有82個(gè)發(fā)酵周期，則用水量為：G2 = { [2370%80﹢370%4﹢80%4]﹣[(1﹢) ﹢﹢﹢﹢﹢﹢﹢2]} 82 = 105703t③ 發(fā)酵罐滅菌冷卻用水發(fā)酵罐實(shí)罐滅菌過程中，在完成保溫時(shí)間后，關(guān)一路排汽，再關(guān)一路進(jìn)汽（次序不能顛倒），最后排汽與進(jìn)汽全部關(guān)閉。然后引入無菌空氣，再打開蛇管的冷卻水。冷卻過程中所需的冷卻水的量計(jì)算過程[8]如下：A = eKFWc= (t1﹣t2s)/ (t2﹣t1) = (80﹣10) 247。(80﹣30)= 蛇管換熱面積F = Q發(fā)V發(fā)/K△tm = 16000247。1674247。5 = m2由此可得冷卻水用量W = KF/ln(Ac2) = 1674247。ln() = Kg/h = 冷卻時(shí)間T3 = ( Gc1/wc2