【正文】 WQ247。c2*tk tH 式中 :W??冷卻水消耗量 ,kg/h Q??物料的熱效應 ,kJ/h c2??冷卻 水的比熱 kJ/kg*℃ ,通常水的比熱為 *℃ tk??冷卻水的出口溫度℃ tH??冷卻水的進口溫度℃ 在計算冷卻水耗量時 ,其冷卻水的進出口溫差△ ttktH 取 5℃冷凍水或冷鹽水 其中發(fā)酵罐發(fā)酵過程中的熱效應計算 : F*VL 式中 :Q??發(fā)酵罐的熱效應 ,kJ/h QF??單位體積發(fā)酵液所產(chǎn)生的熱量 ,又稱發(fā)發(fā)酵熱 ,kJ/m3*h,對于鏈霉素發(fā)酵 ,其值為 18800kJ/m3*h VL??發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液體積 ,m3 其 中發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液體積見發(fā)酵罐公稱容積計算 : VL60*70%42m3 則 WQ247。 c2*tktHQF*VL247。 c2*tktH 18800*42247。*5 5 發(fā)酵車間設備的選型計算 工藝設備選型與設備選材的原則 [7] 滿足《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》 (2020 年修訂 )中有關設備選型的要求。 根據(jù)該廠生產(chǎn)特點 ,結合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗 ,以保證產(chǎn)品質(zhì)量為前提 ,充分利用公司現(xiàn)有符合 GMP 要求的設備。 發(fā)酵罐 [5] 根據(jù)發(fā)酵物的發(fā)酵特性 ,選用機械渦輪攪拌通風發(fā)罐通用罐 ,選用此種發(fā)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 ,成功率高。 生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 [5] 發(fā)酵罐容積的確定 公稱容積的計算 V0200*1000*800247。(22020*300*3*99%*95%*70%)247。70% ,取 20m3 則選用公稱容積 20m3 的發(fā)酵罐。 生產(chǎn)能力的計算 平均每罐產(chǎn)品生產(chǎn)量 : 20*70%*99%*95%*70%*22020/ 發(fā)酵罐個數(shù) N 發(fā)酵周期每天放罐數(shù) 8*3+125 個 主要尺寸的計算 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 不計上封頭的容積 m3 罐體總高 m 全容積 m3 攪拌器設計 從消耗功率 來看 :平葉彎葉箭葉 從發(fā)酵液中氣含率來看 :平葉彎葉箭葉 從軸向混和效果來看 :箭葉彎葉平葉 從上述條件綜合考慮 ,再考查國內(nèi)外的主要選型情況。本次設計選用六彎葉 渦 輪 式 攪 拌 器 。 常 用 六 彎 葉 渦 輪 式 攪 拌 器 的 尺 寸 比 例 為h:b:d1:d4:5:13:20, θ 38 176。 由 前 得 出 , 可推出,θ 38176。 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。 攪拌器尺寸 hm 底距 (m) bm 攪拌槳個數(shù) (個 ) 3 dm 相鄰攪拌槳距離 (m) 2 rm d1m 攪拌軸功率的計算 攪拌轉(zhuǎn)速以小罐為比擬放大 ,其轉(zhuǎn)數(shù)為 N1350r/min,攪拌葉徑 ,按比擬放大公式 : N2N1D1/D22/3350 參考設計數(shù)據(jù)與工廠實際 ,為保證發(fā)酵罐的溶氧系數(shù) ,取 N2110r/min。發(fā)酵液體被攪動后流體的雷諾數(shù)可用下式計算 : (110/60)12(3810 3) 104104 視為湍流狀態(tài) 此狀態(tài)下 ,單一攪拌器的軸功率 : P NpN3D5ρ 110/60315 31kw 上兩式中 :Np??功率系數(shù) ,在圓盤彎葉渦輪式湍流情況下取值 N??攪拌轉(zhuǎn)數(shù) ,r/s D??攪拌器直徑 ,m ρ ??液體密度 kg/m3,熱量衡算中己算出 , μ ??醪液黏度 ,N?s/m2 在計算攪拌軸功率時 ,因 HL/D,D′ /D 值不符合標準尺寸范圍 ,根據(jù)實際情進行校正 ,校正式為 : P 校 P[D′ /D?HL/D247。 D′ /D*247。 HL/D*] 31*[247。1/3247。3]1/2 式中 :D′ /D*和 HL/D*為標準尺寸范圍值 ,而 D′ /D 和 HL/D 為實際值 HL??液面 靜高 ,其值為圓柱部分液高 +底封頭高 ,共高 D??攪拌器直徑 ,1m 總軸功率可由下式計算 : PmP 校 [1+?(m1)] 本設計為 3 層攪拌器 ,則總軸功率 : PmP 校 [1+ (31)] 校 根據(jù)軸功率 Pm 可得出所需電動機輸出功率 : P 電 Pm+PT/η Pm1+10%+2%/η 式中 :PT??軸封摩擦損失之功率 ,kw,分為填料合軸封摩擦損失功率取 10%Pm,端面軸封摩擦損失的功率取 2%Pm η ??傳動機構效率 ,皮帶傳動η為 主要軸功率 電機轉(zhuǎn)速 (r/s) 2 總軸功率 kw 單一軸功率 kw 31 電機輸出功率 kw 校正軸功率 kw 設備結構的工藝設計 [5] 設備結構的工藝設計 ,是將設備的主要輔助裝置的工藝要求交代清楚 ,以供制造加工和采購時取得資料數(shù)據(jù)。本設計的主要輔助設備包括 : 空氣分布器 [6] 對于好氣發(fā)酵罐 ,分布器主要有兩種形式 ,即多孔 (管 )式和單管式 ,本設計的發(fā)酵流程通氣量大 ,所以采用單管通風。由于其進風速高 ,又有渦輪板阻擋 ,葉輪打碎、溶氧是沒有問題的。通氣管貼著罐壁到發(fā)酵罐底部 ,在攪拌器正下方開口向下。 擋板 [6] 擋板的作用是加強 攪拌強度。本設計中雖有豎式冷卻蛇管 ,但為了消除液面漩渦 ,更好的提高攪拌功率 ,采用 4 塊擋板 ,擋板的寬度 W 取罐徑的 1/10,為 0. 23m。擋板與罐壁之間應留有一定的間隙 ,避免培養(yǎng)液中的固體成分堆積在擋板背側(cè) ,其大小為 ,。 [5] 冷卻面積的計算 發(fā)酵罐采用內(nèi)部列管式蛇管換熱。蛇管進水溫度為