【正文】 罐 冷卻器 發(fā)酵罐 圖 1 加熱器示意圖 空氣壓縮及除菌設(shè)備 空氣除菌就是除去或殺滅空氣中的微生物。常用的除菌方法有介質(zhì)過濾、輻射、化學(xué)藥品、加熱、靜電吸附等。制藥工業(yè)過程所需的無菌空氣要求甚高，用量大，故要選擇運(yùn)行可靠、操作方便、設(shè)備簡單、節(jié)省材料和減少動力消耗的有效除菌方法。 ① 微生物體積很小，空氣中附著在塵埃上的微生物大小為 ~5181。m。過濾介質(zhì)可以除去游離的微生物和附著在其他物質(zhì)上的微生物。其原理 在于空氣通過過濾介質(zhì)時(shí)，顆粒在離心場產(chǎn)生沉降，同時(shí)慣性碰撞產(chǎn)生摩擦黏附，顆粒的布朗運(yùn)動使微粒之間相互集聚成大顆粒，顆粒接觸介質(zhì)表面，直接被截留。氣流速度越大，慣性越大，截留效果越好。慣性碰撞截留起主要作用，另外靜電引力也有一定作用。無菌空氣的制備一般是把吸入的空氣先經(jīng)過壓縮機(jī)前的過濾器過濾，再進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，從空氣壓縮機(jī)出來的空氣 (一般壓力在 105Pa 以上，溫度 120～ 150℃ )，再冷卻到 25℃，最后通過總過濾器和分過濾器除菌，從而獲得潔凈度、壓力、溫度和流量都符合要求的無菌空氣。具有一定壓力的無 菌空氣攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 16 頁 可以克服在預(yù)處理、過濾除菌及有關(guān)設(shè)備、管道、閥門匯總的壓力損失，并在培養(yǎng)過程中能夠使發(fā)酵罐維持一定的罐壓。因此，過濾除菌的流程必須有供氣設(shè)備— 空氣壓縮機(jī)，對空氣提供足夠的能量，同時(shí)還要具有高效的過濾除菌設(shè)備以除去空氣中的微生物顆粒。要保持過濾器在比較高的效率下進(jìn)行過濾，并維持一定的氣流速度和不受油、水的干擾，則要有一系列的加熱、冷卻及分離和除雜設(shè)備來保證。 ② 空氣預(yù)處理與設(shè)備 采風(fēng)塔：在工廠的上風(fēng)頭，高度一般在 20m 左右，設(shè)計(jì)流速 8m/s?？山ㄔ诳諌簷C(jī)的屋頂上。 粗 過濾器：安裝在空壓機(jī)吸入口前，前置過濾器。作用是截留空氣中較大的灰塵，保護(hù)壓縮機(jī)，減輕總過濾器的負(fù)擔(dān)，也能起到一定除菌作用。介質(zhì)為泡沫塑料 (平板式 )或無紡布 (折疊式 )，流速 － 。要求是阻力小，容灰量大。 空氣壓縮機(jī)：作用是提供空氣流動的動力。常用往復(fù)式、螺桿式、渦輪式空壓機(jī)。 空氣貯罐：消除壓縮空氣的脈動，用于往復(fù)式空壓機(jī)。螺桿和渦輪式提供均勻連續(xù)空氣可省去。設(shè)置在空壓站附近。 冷卻器：空氣壓縮機(jī)出口氣溫一般在 120℃，必需冷卻。在潮濕季節(jié)，除濕。空氣冷卻器的傳熱系數(shù)為 105W/(m2℃ )。采用雙程或四程結(jié)構(gòu)，兩級串聯(lián)使用。第一級循環(huán)水冷卻，第二級低溫水 (9℃ )冷卻。設(shè)置在發(fā)酵車間外。壓縮空氣每經(jīng)過 1m 管道，溫度下降 ～ ℃。 ③ 油水分離與設(shè)備：除去空氣中油和水，保護(hù)過濾介質(zhì)。旋風(fēng)分離器和絲網(wǎng)除沫器兩類。 旋風(fēng)分離器，利用離心沉降原理。結(jié)構(gòu)簡單，阻力小，分離效率高。壓縮空氣的速度 15～ 25m/s，切線方向進(jìn)入旋風(fēng)分離器，在環(huán)隙內(nèi)做圓周運(yùn)動，水滴或固體顆粒被甩向器壁，而收集。完全除去 20181。m 以上離子，對 10181。m 離子的分離效率為 60～ 70%。 絲網(wǎng)除沫器： 利用慣性攔截原理。對 1181。m 以上的霧滴除去率 98%。 空氣加熱設(shè)備：空氣相對濕度仍然為 100%，需要降到 70%以下，才能進(jìn)入空氣過濾器。列管式換熱器，空氣走管程，蒸汽走殼程。套夾式加熱器，空氣走管程，蒸汽走夾套 ④ 空氣過濾介質(zhì)與設(shè)備：要求除菌效率高，耐受高溫高壓，不易被油水污染，阻力小，成本低，易更換。常用的介質(zhì)有棉花、活性炭、玻璃棉、超細(xì)比例纖維紙、石棉濾板等。 纖維及顆粒介質(zhì)過濾器：圓筒形，直徑 ～ 3m?？讖?10～ 15mm?？諝鈴南路竭M(jìn)入，上方引出。常用介質(zhì)棉花、玻璃纖維 、活性炭等。空氣流速 ～ 。可作為總過濾器?？傔^濾器每月滅菌一次。應(yīng)該有備用過濾器，滅菌時(shí)交換使用。 實(shí)驗(yàn)室采用一級過濾器，生產(chǎn)規(guī)模設(shè)置二、三級過濾器，第一級為總過濾器，二、三級為分過濾器。 攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 16 頁 ⑤ 空氣過濾除菌的工藝流程 高空蒸汽 前置過濾器 空氣壓縮機(jī) 空氣儲罐 第一節(jié)冷卻器 旋風(fēng)分離器 第二節(jié)冷卻器 絲網(wǎng)除沫器 空氣加熱器 總加熱器 進(jìn)罐前 預(yù)處理器 分過濾器（精過濾器） 蒸汽過濾器 項(xiàng)目的工程方案 車間布置原則 制劑車間布置時(shí)首先要滿足一般工廠布置的要求： ① 最大限度地滿足工藝生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求。 ② 有效地利用車間建筑面積 (包括空間 )和土地。 ③ 要為車間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)合理以及節(jié)能等要求創(chuàng)造條件。 ④ 考慮其他專業(yè)對本車間布置的要求。 ⑤ 要考慮車間的發(fā)展和廠房的擴(kuò)建。 ⑥ 車間中所采取的勞動保護(hù)、防腐、防火、防毒、防爆及安全衛(wèi)生等措施是否符合要求。 ⑦ 本車間與其他車間在總平面圖上的位置合理，力求 使它們之間輸送管線最短，聯(lián)系最快 ⑧ 考慮建設(shè)地區(qū)的氣象、地質(zhì)、水文等條件。 ⑨ 人流物流不能交錯(cuò)。 除此以外制劑廠還必須滿足 GMP 的要求，具體如下： ① 車間宜選在周圍環(huán)境較清潔或綠化較好的地區(qū)。 ② 車間內(nèi)建筑物布置時(shí)應(yīng)將潔凈度高的車間盡量形成獨(dú)立小區(qū)，盡量遠(yuǎn)離產(chǎn)塵量大的車間。 攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 16 頁 供電工程： 圖 2 工廠供電系統(tǒng)圖 供熱工程 考慮設(shè)一臺大的供暖鍋爐，在天氣比較暖和情況下用本鍋爐帶所有熱負(fù)荷，然后根據(jù)熱水耗熱量增設(shè)一臺調(diào)峰鍋爐，在天氣嚴(yán)寒 情況下，局部時(shí)間開啟調(diào)峰鍋爐帶熱水負(fù)荷。鍋爐臺數(shù)越多應(yīng)該越不經(jīng)濟(jì)，可以考慮用調(diào)峰鍋爐當(dāng)備用鍋爐，在采暖鍋爐檢修情況下，開啟調(diào)峰鍋爐帶所有熱負(fù)荷，局部用戶供暖溫度不達(dá)標(biāo)做好解釋工作，但是必須加強(qiáng)檢修工作管理，做到 8 小時(shí)之內(nèi)消除缺陷，對于一年只運(yùn)行半年的鍋爐來說，只要做好停暖期的檢修工作，應(yīng)該是沒 問題的。 六、 安全和環(huán)境保護(hù) 廢水的危害 抗生素原料藥生產(chǎn)檢驗(yàn)等過程中，排除的廢水可能含有致病性細(xì)菌，病毒，微生物，化學(xué)污染等有害污染物。這些污染物有極大的危害性，廢水如不進(jìn)行嚴(yán)格的處理便直接排放，將污染水資 源，化生態(tài)環(huán)境，有可能引起傳染病的流行，嚴(yán)重影響人類健康。 廢水處理系統(tǒng) 廢水的處理主要是采用的耗氧細(xì)菌將有機(jī)物分解成無毒的可以排放的物質(zhì)，其中包括肪酸類、醇類、氨、二氧化碳等和厭氧細(xì)菌 (主要是產(chǎn)甲烷菌 )利用乙酸或氫氣和二氧化碳形成 CH4。其中產(chǎn)生的 CH4可以為居民和工廠提供一定的能源，從而可以節(jié)省經(jīng)濟(jì)開支，為工廠獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。其中頭孢菌素生產(chǎn)中主要污染來自頭孢菌素和萃取溶劑以及洗罐水。 衡量指標(biāo) 水污染的程度是通過水質(zhì)指標(biāo)來衡量的。水質(zhì)指標(biāo)主要是溫度、色度、嗅和味、渾濁度、透明 度、S T SS T S S T S S T SS T S6 ~ 1 0 k V高壓配電線高壓配電所(H D S )總降壓變電所電源進(jìn)線 電源進(jìn)線3 5 ~ 2 2 0 k V( H S S )車間變電所2 2 0 V / 3 8 0 V 用電設(shè)備攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 16 頁 懸浮固體、電導(dǎo)率、堿度、硬度、各種陰、陽離子、各種重金屬、農(nóng)藥、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量 (COD)、生化需氧量 (BOD)、細(xì)菌總數(shù)、總大腸桿菌群數(shù)等。 目前最為普遍使用和最具有重要意義的有機(jī)物質(zhì)綜合指標(biāo)是：化學(xué)需氧量、耗氧量和生物化學(xué)需氧量三種。 化學(xué)需氧量 COD：在一定嚴(yán)格條件下，水中各種有機(jī)物質(zhì)與外加的強(qiáng)氧化劑作用時(shí)消耗的氧化劑量。結(jié)果用氧的 mg/L 數(shù)來表示。用來表示廢水中有機(jī)物質(zhì)的總含量。 工藝流程及各塔作用 生產(chǎn)車間污 水 一 級 調(diào) 節(jié) 池 一 級 氣 浮 池 二 級 調(diào) 節(jié) 池 產(chǎn)酸 塔 排入下水道 二級氣浮 池 氧化溝曝氣 池 曝 氣 沉 淀 池 厭氧 塔 柵格 滯留 5 小時(shí) 滯留 3 天 滯留 3 .5 小時(shí) 符合國家二級 排放標(biāo)準(zhǔn)的清水 圖 3 工藝流程圖 ① 調(diào)節(jié)池：作用是對不同時(shí)間或不同來源的廢水進(jìn)行混合，使流出的水質(zhì)比較均勻，調(diào)節(jié)池是不能除去污染物的。 ② 氣浮池：利用氣浮法來除去水中污染物，氣浮就是利用高度分散的微小氣泡作為載體去粘附廢水中的污染物，使其密度小于水而浮到水面以實(shí)現(xiàn)固液或液液分離的過程，常用的有加壓溶氣氣浮和葉輪氣浮。 ③ 產(chǎn)酸塔：通過酸化菌分解成揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。 ④ 厭氧塔：甲烷細(xì)菌利用乙酸或氫氣和二氧化碳形成 CH4。 ⑤ 曝氣沉淀池：將空氣中的氧強(qiáng)制溶解到混合液中的過程。 廢水中有機(jī)物的回 收處理工段 主要是乙酸丁酯的回收，初餾和精餾兩道工序。 廢液貯罐 → 粗餾再沸器 → 粗餾塔 → 冷卻器 → 精餾塔 → 精餾再沸器 → 精貯藏罐→ 冷凝器 → 冷卻塔 → 冷凝器 → 貯罐 → 裝桶 通過以上的一系列處理，丙酮得到了回收利用 (回收的丙酮濃度達(dá)到 96%以上 )，這樣就節(jié)省了生產(chǎn)成本。 攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 16 頁 廢渣處理系統(tǒng) 發(fā)酵工業(yè)的廢渣主要表現(xiàn)形式為污泥和廢菌