【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 57 頁 輔助時間： 10h 年工作日： 330 天 裝料系數(shù)： 成品效價： 910 u/mg 過濾收率： 中小罐周期： 30h 發(fā)酵補料：接后體積 48% 蒸發(fā)損失：接后體積 20% 種子罐損失：小罐 消后體積 12% 中罐 消后體積 8% 種子罐裝料系數(shù)： % 接種量（以消后體積為準(zhǔn)）：中罐 9% 大罐 15% 發(fā)酵單位富裕量： 20% 發(fā)酵液稀釋效價： 18000 u/mL 濾液平均效價： 13000 u/mL 酸化 pH： ～ 加草酸量： %（ T/ m3），折合體積 m3/T 凈化劑加量（以發(fā)酵液為準(zhǔn)）：黃血鹽 % m3/T 硫酸鋅 % m3/T 配草酸水草酸用量（以水為準(zhǔn)）： %（ kg/L） 堿化劑（以配堿化劑量為準(zhǔn)）：氨水 15%（ kg/L） 亞硫酸鈉 2%（ kg/L） 發(fā)酵液含渣量： 38% 脫色：α =（ L/h） 交換負(fù)荷 =F/M （ F：流量， M：樹脂體積） 結(jié)晶時間： 60min 母液單位： 1000 u/mL 本科畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 共 57 頁 V=Qτ =Wt 容 /t （ V：全部結(jié)晶罐體積 m3， Q：體積流量 m3/h， t：操作時間 h， W：批處理體積 m3） 濕晶體含水量： 20% 成品含水量： 7% 3 設(shè)計指導(dǎo)思想、原則 指導(dǎo)思想 充分貫徹執(zhí)行國家的有關(guān)規(guī)定，盡量節(jié)約能源，合理利用廢物，保護環(huán)境 ，符合城區(qū)建設(shè)規(guī)劃要求。 設(shè)計原則 車間應(yīng)在居民區(qū)下側(cè)，河流上游，要求地勢平坦，水源豐富，并且節(jié)約用地，少占耕地。在條件允許情況下，盡可能的使用通用設(shè)備或標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計以簡化設(shè)計工作量，縮短工作時間。 4 土霉素生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 產(chǎn)品性質(zhì)和規(guī)格 土霉素（氧四環(huán)素， Oxytetracylinum）又稱 5羥基四環(huán)素，屬廣譜抗生素兩性化合物。分子式為C22H21N2O92H2O平均分子量為 。 在 ～ 之間難溶于水，不溶于有機溶劑。 為廣譜抑 菌劑，許多立克次體屬、支原體屬、衣原體屬、螺旋體對 土霉素 敏感。其他如放線菌屬、炭疽桿菌、單核細(xì)胞增多性李斯特菌、梭狀芽孢桿菌、奴卡菌屬、弧菌、布魯菌屬、彎曲桿菌、耶爾森菌等對本品亦較敏感。本品與四環(huán)素類抗生素的不同品種之間存在交叉耐藥。 產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格 ： WS1C2000189 外觀：淡黃色粉末 效價： 910u/mg 異物： 5個 / 比旋度： [α ]D25： 199o 酸堿度： ～ 水分： %～ % 吸收峰： 430～ 490nm 有效期：四年 工藝流程 ：（三級培養(yǎng)，深層發(fā)酵） [篩選高單位菌種流程 ] 菌種→斜面（ 37℃， 14 天）→ 孢子懸浮液→計數(shù)→誘變處理→分離→雙碟（ 5～ 10 個菌落）培養(yǎng)五天→挑選單菌落→試管斜面（ 4 天）→挑斜面→接砂土管→砂土孢子→茄子瓶→斜面孢子 [工藝流程 ] 沙土孢子（ ℃， 4～ 5 天）→ 斜面孢子（ 38℃， 30～ 33h，空氣攪拌）→一級種子培養(yǎng) （ 30℃， 28～ 32h， 1： ， 空氣攪拌） → 二級種子培養(yǎng)（ 30℃， 170～190h， 1： VVm） → 發(fā)酵液 （草酸調(diào) ～ ， 硫酸鋅 %，黃血鹽%） → 酸化液（板框頂洗過濾 10h → 濾液（ 122樹脂脫色）→脫色液 [15%水（含2%亞硫酸鈉）調(diào) ～ ， 28～ 30℃ ] →結(jié)晶液（甩濾后用水淋洗再甩干）→濕晶體（進風(fēng)： 140～ 170℃，出風(fēng)： 40～ 80℃）→土霉素堿成品 工藝流程簡述 種子制備 種子制備是在無菌條件下進行的，菌種名稱為 UV138 二代。 二級種子罐培養(yǎng)基采用實罐滅菌。 當(dāng)總糖下降到 5%時開始補料，補糖量按糖代謝速度殘?zhí)橇亢吞蔷S持水平來計算，補料液為實罐滅菌。 ℃ 10 h～放罐， MPa 二級種子培養(yǎng) 消前： ～ 消后： ～ 氨氮： ～ % 溶磷（μ g/mL）： 270～ 390 溶磷（μ g/mL）： 120～ 190 接種量： 8～ 10% 流量（ m3/h）： 900～ 1200 培養(yǎng)時間（ h）： 26～ 32 罐壓（ MPa）： 177。 攪拌轉(zhuǎn)速（ r/min）： 160 發(fā)酵 消前： ～ 消后： ～ 氨氮： %～ % 溶磷（μ g/mL）： 170～ 300 溶磷（μ g/mL）： 400～ 600 殘?zhí)牵?% 空氣流量（ m3/h）： 3500 pH： 0h～ 100h， ～ 培養(yǎng)時間（ h）： 158 100h， ～ 培養(yǎng)溫度（℃）： 177。 攪拌轉(zhuǎn)速（ r/min）： 130 發(fā)酵液的酸化、凈化、過濾 原理 利用土霉素堿能與草酸生成鹽而溶于水的性質(zhì)，使土霉素堿從菌絲體內(nèi)轉(zhuǎn)入水相，以便與菌絲分離，利用草酸和發(fā)酵液中的 Ca2+生成溶解度極小的草酸鈣，除去 Ca2+。過量的黃血鹽首先與發(fā)酵液中的 Fe3+作用，生成普魯士蘭而去鐵，反應(yīng)式如下： 3Na4(Fe(CN)6)+4Fe3+ → Fe4(Fe(CN)6)3↓ +12Na+ 余下的黃血鹽和 ZnSO4作用生成膠狀亞鐵氰化鋅復(fù)鹽反應(yīng)式如下： 2Na4(Fe(CN)6)+3ZnSO4 → Na2Zn3(Fe(CN)6)2↓ +3Na2SO4 這種膠狀物能吸附發(fā)酵液中部分蛋白質(zhì)、色素，從而減少雜質(zhì)對土霉素結(jié)晶的干擾。 參考指標(biāo)： 酸化： ～ 稀釋單位： 18000u/mL 濾液要求：透光度 80% 效價： 500u/mL 濾液脫色及樹脂再生 原理 濾液 通過 122樹脂脫色吸附，可除去部分色素和將雜質(zhì)吸附， 1222樹脂是由水楊酸、甲醛和苯酚合成的弱酸性陽離子樹脂，該樹脂在酸性溶液中 H+不活潑，不能發(fā)生離子交換作用。樹脂在 NaOH 溶液中由 H 型變成 Na 型而失去氫鍵活性，能使吸附的色素和雜質(zhì)解離出來，再經(jīng)過酸水作用由 Na 型變成 H型，可重復(fù)進行脫色。 脫色液的連續(xù)結(jié)晶 原理 土霉素是酸堿兩性化合物，等電點為 ，可選擇適當(dāng)?shù)膲A化劑來調(diào)節(jié)脫色液 pH至土霉素等電點，此時，土霉素在水中溶解度最小，可以從水溶液中直接結(jié)晶出來。根據(jù)土霉素結(jié)晶的速度，結(jié)晶達(dá)到完全需要 50分鐘， 50分鐘后母液中土霉素含量趨于穩(wěn)定。保證結(jié)晶液在流動的情況下達(dá)到完全結(jié)晶的目的。利用離心機產(chǎn)生的離心力將母液甩出，從而土霉素濕晶體留在濾袋內(nèi)達(dá)到分離目的。 結(jié)晶、干燥 用氨水調(diào)脫色液 pH 至 ～ ，進串聯(lián)結(jié)晶罐，等電點附近攪拌沉淀結(jié)晶，將母液與晶體離心分離，并進行快速氣流干燥，所得干粉再篩選分裝。 一級種子罐 V 放 = V 接種 = V0= V 接種 ／η 0=／ = 圓整為 1m3 由物料衡算： V 消后 +V 接種 = V 放 +V 損失 （ V 接種 可忽略） V 消后 =+12% V 消后 %V 消后 = ∴ V 消后 = V 損失 =12% V 消后 = V 冷 =（ t2t1）／ r = （ 12525）／ 1000 = 105m3 ∴ V 配料 =V 消前 = V 消后 V 冷 = 105= V 進 = V 配料 + V 冷 = V 消后 = V 出 = V 損失 +V 放 =+= ∵ V 進 = V 出 ∴假設(shè)正確 一級種子罐臺數(shù) =二級種子罐臺數(shù)一級種子罐周期／二級種子罐周 期 =6 30／ 30=6 臺 設(shè)為 6臺，其中 3臺備用。 罐體總高： H= H0+2（ Ha+ H b） =+2（ +） = m 液柱高： HL= H0η + Ha+ H b= ++= m 攪拌器功率 不通氣時 攪拌器直徑： D i =D/3 =擋板寬度： B== m 攪拌葉間距： S=2 D i =2 = 攪拌葉與罐底距離： C= D i = m C +3S =+3 = ＜ HL= m C +4S =+4 = ＜ HL= ∴取 4層攪拌器 令流體為牛頓型流體，符合全擋板條件： ρ =1050 ㎏ / m3 n=140r/min μ = N h 則： Q 總 =q V 放 =16800 = 105 kJ/ h 發(fā)酵溫度 32℃ —— 32℃ 冷卻水溫度 23℃ —— 18℃ Δ t 9℃ —— 14℃ Δ tm= （ 14－ 9）／ ln14/9= ℃ 查《發(fā)酵設(shè)備》，取 K=450 =1890 kJ/ m3h℃ 傳熱面積： F= Q 總 ／（ KΔ tm） = 105／ 1890 = ㎡ 冷卻水用量： W 水 = Q 總 ／ KΔ t = 105／ （ 23－ 18） = 104 ㎏ /h V 水 = 104／ 1000 3600= m3/s 取 5 根蛇管： V′ = V 水 ／ 5=／ 5= m3/s F′ =F／ 5=／ 5= ㎡ D 內(nèi) =（ 4 V′／ Wsπ） 1/2 =（ 4 ／ ） 1/2 = 查《化工工藝設(shè)計手冊》，選φ 50 2㎜ Re= d uρ／μ = 1000／ 105= 104＞ 104 屬于湍流 L = F′／（π D 內(nèi) ） =／ = 設(shè)每根長 m， 則 ／ = 取 7根 所以每根長 m，每組 7 根。 罐體總高： H= H0+2（ Ha+ H b ） =3+2（ +） = m 液柱高： HL = H0η + Ha+ H b=3 ++= 攪拌器功率 不通氣狀況下攪拌功率 攪拌器直徑： D i =1/3D =1/3= m 擋板寬度： B== m 攪拌葉間距： S=2 D i = m 攪拌葉與罐底距離： C= D i = C +2S =+= m ＜ HL= m C +3S =+3 = m HL= m ∴取 3 層攪拌器 令流體為牛頓型流體，符合全擋板條件： ρ =1050 ㎏ / m3 n=170 r/min μ = N S/㎡ 則： Rem = Di2ρ n／μ = 240 1050／（ 60 ） = 103＞ 4000 屬 過渡 流 采用六箭葉渦輪攪拌器，查《發(fā)酵設(shè)備》， Np= 軸功率： P0= N p Di5ρ n3= （ 240/60） 3 1050 = ∵ HL /D≠ f 校正 =1/3[（ D/ D i）（ /Di） ]1/2= ∴實際軸功率 P*= f 校正 P0= = 三層攪拌功率 P= P* [1+（ 3－ 1） ]= 通氣下的攪拌功率 P 工況 =P 罐 +1/2ρ g HL = 105+ 106+1/2 1050 = 105 Pa Q 標(biāo) =VVm V 放 = = m3/min Qg= Q 標(biāo) P 標(biāo) T 工況 ／（ P 工況 T 標(biāo) ） = 105（ 273+32）／ （ 105 273） = m3/min 通氣準(zhǔn)數(shù)： Na = Qg／（ D i3n） =