【正文】 的要求。 (4)自控儀表采用的是 DCS(即分散控制集中管理系 統(tǒng) )自控系統(tǒng)控制。 (5)用循環(huán)水冷卻發(fā)酵液，既減少了水的消耗，又同時(shí)降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。 工藝流程應(yīng)該按照以下原則： 第 12 頁(yè) 共 60 頁(yè) （ 1） 減少“三廢”的排放，有“三廢”處理措施，來(lái)消除或減少對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)做好“三廢”的綜合利用和回收。提高原料的 利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率，來(lái)降低電、汽、水等的能量消耗，最大限度降低生產(chǎn)成本，以便迅速投產(chǎn)，在很短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量要求和生產(chǎn)能力，做到生產(chǎn)安全、穩(wěn)定、可靠。 （ 4） 確保生產(chǎn)安全，保證設(shè)備正常運(yùn)行和人身安全。普通空氣中含有大量微生物，如果不通過(guò)處理就廢水處理 第 14 頁(yè) 共 60 頁(yè) 把普通空氣當(dāng)作氧源，會(huì)對(duì)生產(chǎn)的正常生產(chǎn)有很大的影響甚至使生產(chǎn)失敗。不同產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn)對(duì)空氣的無(wú)菌程度有不同的要求，一般以染菌率為 103來(lái)計(jì)算，即 1000次發(fā)酵周期所用的無(wú)菌空氣只允許有 1次染菌。不同地區(qū)的空氣狀況不一樣，空氣的處理系統(tǒng)也不盡相同。接著加熱到 35℃，此時(shí)空氣的相對(duì)濕度大概為 60%就可以了。利用壓縮機(jī)的抽吸作用，使空氣經(jīng)粗過(guò)濾器，進(jìn)入壓縮空氣機(jī)，進(jìn)行除去較大的雜顆粒。 冷卻 經(jīng)過(guò)壓縮的空氣溫度很 快達(dá)到 133℃。 第 15 頁(yè) 共 60 頁(yè) 油水分離 冷卻后，大部分的水和油結(jié)成較大的霧粒析出，適宜用旋風(fēng)分離器油水分離。 過(guò)濾除菌 經(jīng)過(guò)一系列的油水分離處理后的空氣的相對(duì)濕含量和絕對(duì)濕含量都變小，可以進(jìn)入總過(guò)濾器進(jìn)行除菌處理。 發(fā)酵工段 目前微生物酶制劑的生產(chǎn)方法主要可分為固態(tài)發(fā)酵與液體發(fā)酵兩大類。液體深層發(fā)酵特點(diǎn)：發(fā)酵液中的固形物少，工藝條件的控制較為簡(jiǎn)單且有利于自動(dòng)化控制，發(fā)酵單位高，提取操作也容易。 在微生物發(fā)酵生產(chǎn)工業(yè)上，一般都有葡萄糖反饋抑制效應(yīng)：過(guò)高的底物（葡萄糖）濃度會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)和發(fā)酵生產(chǎn)，所以為了保持發(fā)酵醪液處于一定的濃度下，使生產(chǎn)菌種一直處于生產(chǎn)高峰區(qū)，采取發(fā)酵醪液低初濃度、中間補(bǔ)料的發(fā)酵生產(chǎn)方式。 本設(shè)計(jì)的生產(chǎn)是深層液體發(fā)酵，發(fā)酵醪液中的固形物較少，提取的步驟液較少，其工藝流程如下： 發(fā)酵液→絮凝沉淀→板框壓濾→膜超濾→ 精濾→穩(wěn)定劑 處理： 一般發(fā)酵醪液產(chǎn)物的濃度很低，除此以外還含有大量的菌體、雜質(zhì)為了方便提取和后面工序的順利進(jìn)行及得到高質(zhì)量的產(chǎn)品，在過(guò)濾前通常要進(jìn)行預(yù)處理，方法有：調(diào)節(jié) pH值沉淀；加熱沉淀；添加絮凝劑。本設(shè)計(jì)中采用絮凝劑為常見的 PAM即聚丙烯酰胺。 過(guò)濾的動(dòng)力是過(guò)濾板兩側(cè)的壓力差，過(guò)濾速率與壓力差和濾餅有關(guān)，所以常常加些助濾劑，尤其是酶制劑工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)酵醪液屬于非牛頓流型，粘度大，難于過(guò)濾。 膜過(guò)濾 發(fā)酵醪液中的產(chǎn)物濃度很小，而應(yīng)用中要求的酶液濃 度高于此酶液濃度，同時(shí)高濃度的酶液產(chǎn)品液有利于保存、運(yùn)輸，所以發(fā)酵醪液都需要進(jìn)行濃縮處理。所以，酶液的濃縮不能像其它的發(fā)酵產(chǎn)品那樣進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，而采用常見的膜過(guò)濾器超濾濃縮。 超濾法濃縮適用于生物大分子的發(fā)酵產(chǎn)品，尤其是酶和蛋白質(zhì)的濃縮，它具有成本低，操作方便，條件溫和， 能較好地保持生物大分子發(fā)酵產(chǎn)品的生物活性，且收率高等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用最后一種膜過(guò)濾濃縮器，即空心纖維膜超濾器。進(jìn)行精濾除菌操作。黑曲霉 CP85211 系是 由母株 CP831 由 NTD 誘變所得的突變株，保存在 PDA斜面培養(yǎng)基。我們以 500L 的發(fā)酵罐為例，通風(fēng)（要求 10～ 12h 為， 12h 后為 ），溫度 28～ 30℃，當(dāng)攪拌培養(yǎng)菌體鏡檢粗壯呈網(wǎng) 第 18 頁(yè) 共 60 頁(yè) 絡(luò)狀時(shí)，即可進(jìn)行發(fā)酵。我們以 3000 夾套型不銹鋼發(fā)酵罐（直徑 ，高 ，攪拌器電機(jī) ，燕尾式葉輪一檔，罐壁有擋板 4塊）為例。 后處理。經(jīng)超濾濃縮至 144L（相當(dāng)于 倍），酶活力為 581U/ml（相當(dāng)于 ），然后加入酒精沉淀酶，干燥，再粉碎，得到活力 92629U/g 的酶粉為 。 2）另外還有成品、副產(chǎn)品和廢水的計(jì)算。 300 70﹪ 90﹪ 85﹪ 5（ 11﹪） 54 300＝ 130 105 m3 這部分廢液中的乙醇含量可達(dá) 80﹪，經(jīng)過(guò)蒸餾后還可再次利用。如發(fā)酵罐的滅菌 ，培養(yǎng)基的高溫滅菌，還有用于無(wú)菌空氣的加熱。為了避免過(guò)大量的冷凝水進(jìn)入發(fā)酵罐中，先用蒸汽進(jìn)行間接加熱到 90℃，再用蒸汽直接加熱，培養(yǎng)基的溫度上升到 120℃，保壓一段時(shí)間，達(dá)到充分滅菌目的。 發(fā)酵醪液的密度 |取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) /立方米 所以每 個(gè)發(fā)酵罐醪液的重量 m=300= 噸 培養(yǎng)基的比熱 C取值 查《化工原理》附表，得到 140℃時(shí)蒸氣的汽化潛熱 R=由公式 W1R= Cm （ 9020） /R 得 W1=Cm （ 9020） /R =100070/ = /罐 (2) 直接蒸汽滅菌的蒸汽消耗量計(jì)算 熱源與前面的一樣， ， 140℃溫度，直接從空氣進(jìn)管通入發(fā)酵罐進(jìn)行與培養(yǎng)基混合 高溫滅菌。 熱負(fù)荷 Q=Cm （ 12090） 培養(yǎng)基的比熱仍然取值 所以 Q=100030 =10 6kj 第 22 頁(yè) 共 60 頁(yè) 此時(shí)蒸氣的汽化潛熱 R取 140℃的值， R= 所以 蒸氣的消耗量 W2=Q/R =10 6/ = 總的蒸氣的消耗量為 W=W1+W2 =+ = /罐 (3) 其它蒸汽消耗量 考慮到培養(yǎng)基的滅菌時(shí)的保 壓時(shí)間內(nèi)的蒸氣的消耗量 W3，按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)， W3為滅菌蒸氣的 20%。 8 = 第 23 頁(yè) 共 60 頁(yè) 采用蒸汽提供量為 10噸 /hr的鍋爐四臺(tái)。 2﹦ 則一年中用于發(fā)酵罐滅菌需用蒸汽量為 : ( 8 3+) 300=23240t 蒸汽的價(jià)格為 :50 元 /t,則一年蒸汽花費(fèi)為 (23240+900) 50 =1207000 元 耗電量的計(jì)算 種子罐 種子 罐攪拌過(guò)程中總功率為 90Kw，每 天有 27 個(gè)罐工作： 90 50 27=121500 Kwh 發(fā)酵罐 發(fā)酵罐攪拌過(guò)程中總功率為 110Kw,每天有 54 個(gè)罐工作： 110 54 24=142560 Kwh 提取耗電量 離心泵 其功率 4h 共 200 臺(tái) 耗電量 4 200=8040Kwh 粉碎機(jī) 其功率 每天工作時(shí)間時(shí)間 6h 共 35 臺(tái) 耗電量 6 35=1575Kwh 氣流干燥裝置 其功率 7kw 每天工作時(shí)間 6h共 20 臺(tái) 耗電量 7 6 20=840Kwh 第 24 頁(yè) 共 60 頁(yè) 超濾裝置 其功率 3kw 每天工作時(shí)間 15h 共 40臺(tái) 耗電量 15 3 40=1800Kwh 蠕動(dòng)泵 其功率 10h 共 40臺(tái) 耗電量 10 40=3000Kwh 板框過(guò)濾機(jī) 其功率 4kw 每天工作時(shí)間 12h 共 60 臺(tái) 耗電量 4 12 60=2880 Kwh 噴霧干燥塔 其功率 5kw每天工作時(shí)間時(shí)間 10h 共 10 臺(tái) 耗電量 5 10 10= 500Kwh 蒸餾裝置 其功率 3kw 每天工作時(shí)間 24h 共 40 臺(tái) 耗電量 324 40=2880Kwh 除以上幾個(gè)設(shè)備外，生產(chǎn)中其他設(shè)備用電較少些，每天用電約 6000 Kwh,非生產(chǎn)生活及其他用電為 5000 Kwh,濟(jì)寧 市工業(yè)用電每度約 合 元 ,則全年總用電量為 309475Kwh ， 則本公司一年所 需電費(fèi) 約為 309475 元= 元 水用量 發(fā)酵耗水 54 300 95﹪ 70﹪＝ 10773t/d 每天放罐數(shù) 54 裝料系數(shù) 70﹪ 水的質(zhì)量體積分?jǐn)?shù) 95﹪ 發(fā)酵罐體積 /m3 300 冷卻用水量 第 25 頁(yè) 共 60 頁(yè) 一發(fā)酵罐罐每發(fā)酵一次用水 20 噸，時(shí)間為 90小時(shí) 20/90 24 10＝ 53 t/d 過(guò)濾機(jī)需水量 過(guò)濾機(jī)每臺(tái)每 5 噸，每天工作 8小時(shí)共 40臺(tái) 5 8 40=1600 t/d 洗罐用水量 每個(gè)發(fā)酵罐（包括種子罐）洗滌用水按 15噸算： 15 80＝ 1200 t/d 總用水量 12768+360+1280+1200=15608 t/d 平均每噸果膠酶用水量 濟(jì)寧市工業(yè)用水價(jià)格為 元 /t,所以一年用水花費(fèi)為 15608 300=11003640元 設(shè)備選型 要求基本參數(shù)： 全年生產(chǎn)天數(shù)為 300d， 果膠酶 生產(chǎn)周期為 3d，產(chǎn)品規(guī)格為 92629u/g，提取總收率 約 為 55%，年產(chǎn)量為 10000t。 確定發(fā)酵罐數(shù) 發(fā)酵罐的體積為 300m3， 裝料系數(shù)為 70% ，每立方米的產(chǎn)酶量約為 3 kg。 3247。 發(fā)酵設(shè)備的型號(hào) 通過(guò)計(jì)算，共需 164個(gè) 300m3發(fā)酵罐， 9個(gè) 30m3一級(jí)種子罐和 13個(gè) 100m3的二級(jí)種子罐。其參數(shù)如下： 表 61 發(fā)酵設(shè)備的性能參數(shù) 筒體直徑Dg(mm) 公稱體積M3 筒體高度H(mm) 攪拌軸功率 Kw 攪拌軸轉(zhuǎn)速 換熱面積M2 1800 10 3200 150 12 2400 30 6600 45 180 34 3000～3200 60 8000 65 160 65 生產(chǎn)設(shè) 備的確定 第 27 頁(yè) 共 60 頁(yè) 板框過(guò)濾機(jī) 此設(shè)備每天處理量約為 336m3，其能力為 336m3/6h=56t/h,需要 6 個(gè)BAS1640 的板框過(guò)濾機(jī)，其生產(chǎn)能力為 8～ 12t/h。形狀是螺紋的，平整光滑，使濾材 不易破損， 使用壽命長(zhǎng) 。此設(shè)備和蠕動(dòng)泵組合使用。 噴霧干燥機(jī) 每天要處理的沉淀量 1442 m3，其生產(chǎn)能力為 1442m3/=577 m3/h,需要 1 臺(tái) DLP500電動(dòng)的噴霧干燥機(jī)，工作力為 500kg/h（水份最大蒸發(fā)量）。 干燥物的 顆粒 可據(jù) 物質(zhì)性質(zhì) 選擇最 適合的 轉(zhuǎn)速。 無(wú)級(jí) 的 第 28 頁(yè) 共 60 頁(yè) 調(diào)速， 可以干燥不同的物料 ， 工作 范圍廣， 資金少 。有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 生產(chǎn)場(chǎng)地 沒有 粉塵污染。 機(jī)器 有水 分的 控制儀。 具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 易操作、易維修的特點(diǎn) ?？捎靡伺d市和橋汽流干燥機(jī)廠的設(shè)備，其參數(shù)如下： 表 6— 4 氣流干燥機(jī)性能參數(shù) 型號(hào) 蒸汽耗用量 kg蒸 汽 /kg水 產(chǎn)量 噸 /小時(shí) （以干淀粉計(jì) ） 進(jìn)機(jī)濕物料（含水率 %） 成品物料（含水率 %） MQG2 ～ 2 ＜ 40 12～ 14 酒精回收塔 由塔身、塔釜、高位貯罐、冷卻器、中罐、冷凝器等部件組成，廣泛用于 第 29 頁(yè) 共 60 頁(yè) 稀酒精回收。 酒精回收塔和對(duì)流沉淀裝置一塊使用，需要 1臺(tái) JH800的回收塔，其能力為 720～ 780kg/h，就可以滿足要求。有以下特點(diǎn)特點(diǎn)： 無(wú)污染：流體自管內(nèi)輸送，泵和流體無(wú)污染，也保護(hù)流體組織。 便于控制：可進(jìn)行數(shù)字化的控制。空氣和內(nèi)部完全隔絕，可以避免流體的氧化?？捎锰┌?普瑞特機(jī)械制造有限公司的蠕動(dòng)泵，其性能參數(shù)如下： 表 6— 6 蠕動(dòng)泵性能參數(shù) 規(guī)格 連接管口 DN 功率 kw 容積 m3/h 重量 Kg RDB30 100 620 粉碎機(jī) 一天粉碎粗酶制劑 ，工作時(shí)間 6小時(shí)，需要一臺(tái) SC40B型萬(wàn)能粉碎機(jī) ， 第 30 頁(yè) 共 60 頁(yè) 工作能力為 200800kg/h。用江陰雙誠(chéng)藥化機(jī)械的粉碎機(jī)，其性能參數(shù)： 表 67 粉碎機(jī)性能參數(shù) 型 號(hào) 電機(jī)功率 (kw) 主軸轉(zhuǎn)速(r/min) 粉碎細(xì)度 (目 ) 進(jìn)料粒度 (mm) 外形尺寸 (mm)長(zhǎng) 寬 高 生產(chǎn)能力(kg/h) 40B型 3400 12120 5 5506001450 200800 包裝機(jī) 這種 罐裝包裝機(jī) 可以進(jìn)行 喂罐、計(jì)量 和 稱重選別工作。 特點(diǎn)為 罐狀容器包裝， 加上 自動(dòng) 的 喂罐系統(tǒng)，可 在 罐瓶不罐裝 的 整機(jī) 表面 除電機(jī)和 機(jī)頭外 由 不銹鋼 材料。 重量差報(bào)警、剔除裝置 的 自動(dòng)把 次品 剔除， 來(lái)確保 流水線上產(chǎn)品 合格性 ，節(jié)省后 道工序中的分選機(jī)。 托罐和吸塵裝置可使在充填時(shí)充填口與容器口保