年產42噸恩拉霉素設計項目【含全套CAD圖紙、說明書】

資源目錄里展示的全都有預覽可以查看的噢，，下載就有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】==================== 本 科 畢 業(yè) 設 計 （論 文） 年產42噸恩拉霉素設計項目 題 目 __________________________________ __________________________________ 指導教師__________________________ 輔導教師__________________________ 學生姓名__________________________ 學生學號__________________________ _______________________________院（部）____________________________專業(yè)________________班 ______年 ___月 ___日 中文摘要 年產42噸恩拉霉素設計項目 摘 要 本設計是年產42噸恩拉霉素的生產工藝設計項目，屬于初步設計。由于恩拉霉素具有許多特點，因此被世界上許多國家推薦作為抗生素促生長劑，是一種較好的飼料添加劑。 本設計采用培養(yǎng)殺真菌鏈霉菌生產恩拉霉素的方法，發(fā)酵液經過濾、離心、破碎、萃取、過濾、酸化、過濾、堿化、過濾、脫色、吸附、洗脫、結晶、離心、干燥得到恩拉霉素原料產品。 根據提供的工藝路線，通過查閱足夠的參考文獻，設計了恩拉霉素的工業(yè)化生產流程，完成了物料能量衡算和設備選型。同時對組織結構、車間布局、安全措施、投資等提出了具體要求。最后繪制了工藝流程圖，車間平面布置圖和主要單體設備組裝圖。 關鍵詞：恩拉霉素；物料衡算；設備選型；能量衡算；圖紙 Ⅰ 參考文獻 參考文獻： [1]Higashide E.Enduracidin. A new antibiotic.I.Streptomyces fungicidicus No.B-5477,an enduracidin producing organism[J]．J Antibiot,1968,21：126-137． [2]Iwasaki H.Enduracidin. A New Antibiotic Vlll.Structures of Enduracidins A and B[J]．Chemical and Pharmaceutical Bulletin,1973,21(6)：1184-l191． [3]Takeda Chemical Industries Ltd(JP). A New Antibiotic Enduracidin and a Process for the Production Thereof：Britain,1163270[P].1969-09-04． [4]張子臣,張翠芬,劉憲軍,等．恩拉霉素的最新研究進展[J]．中國抗生素,2013,38（3）：185-190. [5]卜仕金．多肽類抗生素飼料添加劑—襲來霉素[J]．中國獸醫(yī)雜忐,2003,39(4)：48-50. [6]周岷江等．恩拉霉素的研究進展[J]．中國獸醫(yī)雜志,2007,41(12)：42-44. [7]胥傳來,周文卿．恩拉霉素在肉雞日糧中的應用研究[J]．飼料工業(yè),1997,18(8)：31-33. [8]Abd E1-Hakim．Comparison between animal protein and plant protein supplemented with the growth promoter enram ycin in broiler chickdiets[J]．Egypt Poult Sci,2001,21(1)：151-163. [9]許英灼,潘穗華．安來霉素在小豬料中飼用效果試驗[J]．廣東飼料,1996，(2)：18. [10]黃萍,萬有能,鄧紅，等．恩拉霉素在動物生產中的應用進展[J]．四川畜牧獸醫(yī)，2010,(10)：29-30. [11]黃峰,杜國強,趙延?。暳现刑砑影瞾砻顾貙Ξ愑y鯽生長性能的影響[J]．飼料研究,2004,(3)：4-6. [12]Hori M.Enduracidin，a new antibiotic．VI. Separation and determination of enduracidins A and B by column chromatography[J]．Chem Pherm Bull,1973,21(6)：1171-1174. [13]王丹丹,楊文革,胡永紅,等．大孔樹脂分離純化持久霉素[J]．食品與發(fā)酵工業(yè)，2010，36(4)：194-196. [14]李榮杰,張雪鋒,魏生．恩拉霉素的提取分離和純化方法[P]．中國：201110344875,2012-03-21. [15]金萍.恩拉霉素生產菌的選育及其發(fā)酵條件優(yōu)化[學位論文]碩士2011. [16]俞俊棠.抗生素生產設備[M].北京：化學工業(yè)出版社,1982：106-193. [17]國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設計院.化工工藝設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社,1989. [18]化工部設備設計技術中心站.材料與零部件（上）[M].上海：上?？茖W技術出版社,1981. [19]劉光啟.化學化工物性手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社,2002：78-94. [20]許鐘麟.藥廠潔凈室設計、運行與GMP認證[M].上海：同濟大學出版社,2002：159-172. [21]葛維寰.化工過程設計與經濟[M].上海：上?？茖W技術出版社,2001：146-148. 69 大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 畢業(yè)設計(論文)題目 年產42噸恩拉霉素設計項目 院（系、部） 指導老師 專 業(yè) 班 級 學生學號 學生姓名 目前國內外研究進展概述（或立題依據）： 恩拉霉素(Enramycin)，又名恩來霉素、恩霉素、安來霉素、持久霉素，是由土壤中分 離出來的放線菌Streptomyces fungicidious NO.B5477發(fā)酵產生的一種多肽類抗生素。由包13個不同種類的17個氨基酸分子和脂肪酸分子所組成的有機堿。恩拉霉素的鹽酸鹽為白色結晶性粉末，分子量約為2500，融點為238-245℃，易溶于二甲亞砜，可溶于甲醇、含水乙醇，難溶于丙酮，不溶于苯、氯仿。 恩拉霉素于 1966年由日本武田藥品工業(yè)株式會社研發(fā)。1993年，我國農業(yè)部批準該藥在我國注冊。2005年，國內生產企業(yè)與美國先靈葆雅動物保健品有限公司合作生產恩拉霉素預混劑。恩拉霉素具有強大的殺菌效果，對厭氧和需氧的革蘭氏陽性菌有強烈的殺菌作用，尤其是梭狀芽孢桿菌、葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌，產氣莢膜梭狀桿菌；另外恩拉霉素對豬、雞等家畜家禽及魚類等水產動物有良好的促生長效果，作為飼料添加劑被廣泛使用。獸用的恩拉霉素預混劑一般直接由干燥的菌絲體制成，不需要純化純品。 由于幾十年來恩拉霉素的生產幾乎處于國外壟斷的情形，國內的生產企業(yè)很少，所以本設計著重于開發(fā)一套完整的恩拉霉素發(fā)酵、提取分離和純化方法的工藝，為后續(xù)的工業(yè)生產奠定基礎，以提高國內恩拉霉素的整體生產水平。 主要研究內容： 了解恩拉霉素的理化性質和基本用途及其抑菌原理，國內外最新研究現狀。根據各方研究最新成果確定一套完整的恩拉霉素發(fā)酵、提取分離和純化方法的工藝。深刻理解工藝操作，依據恩拉霉素的生產工藝和提供的基本數據，選擇收率、質量保證，操作簡便的工藝設備。進行物料衡算，計算出各類設備大小及功能，做出設備選型，列出設備一覽表。對工藝中主要設備進行設備衡算，作出主要設備各部件尺寸、大小。根據工藝與所選設備，繪制工藝流程圖、平面布置圖主要設備的總裝圖。根據畢業(yè)設計報告內容與要求完成報告。 畢業(yè)設計（論文）的設計方案及思路： 本項目為年產42噸恩拉霉素設計項目，首先通過查閱足夠的參考文獻，熟知該產品在國內外的研究進展以及國內外生產和市場需求狀況。然后通過文獻資料與導師溝通確定恩拉霉素的發(fā)酵、提取分離和純化方法的生產工藝，畫出生產工藝流程草圖以便深刻理解生產工藝。物料衡算和設備選型是設計工作的核心，根據工藝的要求，盡量選擇新設備和新材料。工藝流程圖和車間設備平面布置圖的設計在符合國家相關法律法規(guī)的前提下，要使設計方案合理可行，理論分析和計算正確，同時盡量滿足工業(yè)化生產的擴大生產的項目改造。此外，對重要單體設備進行結構設計。在設計中對車間布局、公用設施、節(jié)能措施等進行闡述。依據出廠價格和行業(yè)價格對項目的投資進行估算，說明資金來源，確定產品銷售價格和項目壽命，計算銷售利潤，并對本項目的盈虧平衡和風險性進行分析。完成設計任務后，撰寫設計報告書。 畢業(yè)設計（論文）工作計劃安排： 1、相關文獻的搜索、檢索與查閱 (2015.3.9—2015.3.22) 2、對文獻與工藝進行學習理解，設備選擇（2015.3.23—2015.4.5） 3、進行物料衡算、設備衡算、能量衡算 (2015.4.6—2015.4.26) 4、進行工藝流程圖的繪制（2015.4.27—2015.5.10） 5、進行平面布置圖、主設備圖的繪制（2015.5.11—2015.5.24） 6、進行經濟分析（2015.5.25—2015.5.31） 7、進行設計報告的撰寫（2015.6.1—2015.6.13） 8、畢業(yè)答辯 （2014.6.14—2014.6.15） 指導教師意見： 指導教師簽名： 系（或教研室）審核意見： 系（或教研室）主任簽名： 年 月 日 青島科技大學本科畢業(yè)設計（論文）綜合評定意見表 畢業(yè)設計(論文)題目 年產42噸恩拉霉素設計項目 院（系、部） 綜合成績(Y) 專 業(yè) 班 級 學生學號 學生姓名 指導教師評語 (滿分30分)成績(X1)： 指導教師簽名： 年 月 日 評閱教師評語 (滿分10分)成績(X2)： 評閱教師簽名： 年 月 日 答辯組評 語 (滿分60分)成績(X3)： 答辯組組長簽名： 年 月 日 ABSTRACTIIAN ANNUAL OUTPUT OF 42 TONS ENRAMYCIN DESIGN PROJECTABSTRACTThe design is to produce 42 tons enramycin production process design project, a preliminary design. Since enramycin excellent growth-promoting and enhancing the role of feed conversion ratio, and high stability, low toxicity, low drug residues, against Gram-positive bacteria have a strong inhibitory effect, especially harmful intestinal strong inhibition of Clostridium bacteria, easy to produce drug resistance after prolonged use and other characteristics, so it is recommended in many countries worldwide as antibiotic growth promoters, it is a good feed additives.This design uses the fungicidal method of culturing Streptomyces Enramycin of production, the fermentation broth by filtration, centrifugation, fragmentation, extraction, filtration, acidification, filtered, basified, filtered, bleaching, adsorption, elution, crystallization, centrifugation, and dried get enramycin raw material products.The processing route of astaxanthin production was selected and adopted according to the adequate references. Material balance and energy balance have been completed.New materials and facilities have been chosen according to the technology. On the basis of rules in GMP, we have designed reasonable workshop disposition for manufacturing equipment.Safety precautions in aspects of fire prevention, prevention of explosion, defense against gas have been decided. We work out possible handling methods to three wastes.On the basis of production periodicity, personnel quota, employees training e.t. have been definited.Propose specific requirements to workshops disposition, public institutions.We have estimated the investment.Process chart,workshops site plan and assemble and install scheme of the principal monosomic equipment have been drawn.KEY WORDS：Enramycin；material balance；equipment selection；energy balance；drawing目錄 前言………………………………………………………………………………1 1 產品概述、設計依據及項目內容………………………………………………2 1.1產品概述………………………………………………………………………2 1.1.1 產品名稱…………………………………………………………………………………2 1.1.2 化學結構式、分子式及分子量…………………………………………………………2 1.1.2.1 結構式…………………………………………………………………………………2 1.1.2.2 分子式…………………………………………………………………………………2 1.1.2.3 分子量…………………………………………………………………………………2 1.1.2.4 CAS NO…………………………………………………………………………………2 1.1.3 理化性質…………………………………………………………………………………2 1.1.4 產品檢測…………………………………………………………………………………3 1.2抗菌活性及作用機理…………………………………………………………3 1.2.1 抗菌活性…………………………………………………………………………………3 1.2.2 作用機理…………………………………………………………………………………3 1.3恩拉霉素的應用………………………………………………………………3 1.3.1 在肉雞生產中的應用……………………………………………………………………3 1.3.2 在豬生產中的應用………………………………………………………………………3 1.3.3 在水產生物生產中的應用………………………………………………………………3 1.4分離純化方法的研究…………………………………………………………4 1.5發(fā)展前景………………………………………………………………………4 1.6工藝路線………………………………………………………………………4 1.7設計本項目的意義……………………………………………………………5 1.8設計依據………………………………………………………………………5 1.8.1 設計任務書的要求………………………………………………………………………5 1.8.2 國家規(guī)范及標準…………………………………………………………………………5 1.8.3 項目內容…………………………………………………………………………………6 2 建設規(guī)模、工藝流程、物料能量衡算及設備選型……………………………7 2.1建設規(guī)模和產品方案…………………………………………………………7 2.1.1 產品名稱和性狀…………………………………………………………………………7 2.1.2 生產規(guī)?！? 2.1.3 儲藏方式…………………………………………………………………………………7 2.1.4 產品測定方法及質量標準………………………………………………………………7 2.1.4.1 所用原輔材料的質量標準……………………………………………………………7 2.1.4.2 恩拉霉素的檢查內容………………………………………………………………10 2.1.4.3 恩拉霉素的含量測定………………………………………………………………10 2.2工藝流程設計………………………………………………………………10 2.2.1 生產方法的選擇………………………………………………………………………10 2.2.2 工序劃分………………………………………………………………………………11 2.2.3 工藝流程………………………………………………………………………………11 2.2.4 工藝流程的詳細工業(yè)化生產描述……………………………………………………12 2.2.4.1 菌種部分……………………………………………………………………………12 2.2.4.2 發(fā)酵部分……………………………………………………………………………13 2.2.4.3 提取部分……………………………………………………………………………13 2.2.5 工藝控制點……………………………………………………………………………14 2.3物料衡算……………………………………………………………………15 2.3.1 物料衡算的目的和意義………………………………………………………………15 2.3.2 物料衡算的方法………………………………………………………………………15 2.3.3 物料衡算的基準………………………………………………………………………16 2.3.4 發(fā)酵工段培養(yǎng)基總物料衡算…………………………………………………………17 2.3.5 下游提取分離工段物料衡算…………………………………………………………18 2.4設備設計及選型……………………………………………………………20 2.4.1 設計選擇設備的原則…………………………………………………………………21 2.4.2 發(fā)酵工段設備設計……………………………………………………………………21 2.4.2.1 發(fā)酵罐的設計………………………………………………………………………21 2.4.2.2 種子罐的設計………………………………………………………………………30 2.4.3 發(fā)酵液預處理工段設備選擇…………………………………………………………38 2.4.3.1 設備大小和型號的選擇……………………………………………………………38 2.4.3.2 設備數量的選擇……………………………………………………………………38 2.4.4 初步提取工段設備選擇………………………………………………………………38 2.4.4.1 設備大小和型號的選擇……………………………………………………………39 2.4.4.2 設備數量的選擇……………………………………………………………………40 2.4.5 純化工段設備選擇……………………………………………………………………40 2.4.5.1 設備大小和型號的選擇……………………………………………………………40 2.4.5.2 設備數量的選擇……………………………………………………………………41 3 設備一覽表……………………………………………………………………42 4 職業(yè)安全、勞動保障與防火措施……………………………………………46 4.1防中毒、防化學灼傷、防化學刺激…………………………………………46 4.2防爆措施……………………………………………………………………47 4.3有害氣體的防護措施………………………………………………………47 4.4防噪音措施…………………………………………………………………48 4.5車間防火安全管理制度……………………………………………………48 4.5.1 防火措施………………………………………………………………………………49 4.5.2 防火制度………………………………………………………………………………49 4.5.3 滅火器材………………………………………………………………………………49 4.5.4 消防組織與設施………………………………………………………………………50 5 “三廢”處理與環(huán)境保護………………………………………………………51 5.1“三廢”處理…………………………………………………………………51 5.1.1 本產品“三廢”的排放(來源、種類、數量)………………………………………51 5.1.2 “三廢“的處理過程…………………………………………………………………51 5.1.3 廢氣、廢渣的處理過程………………………………………………………………52 5.2環(huán)境衛(wèi)生和個人衛(wèi)生的設計安排…………………………………………52 5.2.1 工藝衛(wèi)生………………………………………………………………………………52 5.2.2 環(huán)境衛(wèi)生………………………………………………………………………………52 5.2.3 個人衛(wèi)生………………………………………………………………………………52 6 組織結構、勞動定員和人員培訓……………………………………………54 6.1管理體制……………………………………………………………………54 6.2工作日………………………………………………………………………54 6.3崗位定員……………………………………………………………………55 6.4職工的上崗培訓制度………………………………………………………55 7 車間布局、土建工程、公用設施及能源……………………………………57 7.1車間布局……………………………………………………………………57 7.1.1 車間布置說明…………………………………………………………………………57 7.1.2 本設計車間布局………………………………………………………………………57 7.2土建工程……………………………………………………………………57 7.2.1 土建工程基礎…………………………………………………………………………57 7.2.2 本設計土建工程………………………………………………………………………59 7.3公用設施……………………………………………………………………59 7.3.1 供電部分…………………………………………………………………………59 7.3.2 供排水工程………………………………………………………………………60 7.3.3 供熱工程…………………………………………………………………………61 7.3.4 其它……………………………………………………………………………………61 7.4節(jié)能措施……………………………………………………………………61 7.4.1工藝節(jié)能………………………………………………………………………………61 7.4.2 化工單元操作節(jié)能……………………………………………………………………61 7.4.3 化工過程系統節(jié)能……………………………………………………………………62 7.4.4 控制節(jié)能………………………………………………………………………………62 8 投資估算及資金來源…………………………………………………………63 8.1投資估算……………………………………………………………………63 8.1.1設備價格………………………………………………………………………………63 8.1.2投資估算表……………………………………………………………………………64 8.1.2.1固定資產投資總額…………………………………………………………………64 8.1.2.2流動資金估算…………………………………………………………………………64 8.2資金籌措……………………………………………………………………65 8.2.1固定資產投資的資金籌措………………………………………………………………65 8.2.2流動資金籌措……………………………………………………………………………65 9 經濟效益和風險性分析………………………………………………………66 9.1項目成本估算………………………………………………………………66 9.2項目建設投資………………………………………………………………66 9.3流動資金……………………………………………………………………66 9.4固定資金折舊………………………………………………………………66 9.5稅金…………………………………………………………………………66 9.6產品銷售……………………………………………………………………66 9.7本項目壽命…………………………………………………………………67 結論………………………………………………………………………………68 參考文獻…………………………………………………………………………69 5 附錄…………………………………………………………………………70 致謝…………………………………………………………………………71 青島科技大學本科畢業(yè)設計（論文）任務書 青島科技大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 青島科技大學本科畢業(yè)設計（論文）綜合評定意見表 本科畢業(yè)設計（論文） 前言 恩拉霉素(Enramycin)又稱持久霉素、恩霉素、安來霉素和恩來霉素，是殺真菌鏈霉菌(Streptomyces fungicidious No．B-5477)發(fā)酵代謝的一種產物。其結構是由不飽和脂肪酸和多個不同種類的17個氨基酸分子構成的，屬于多肽類抗生素[1]，亦是一種有機堿。恩拉霉素的抑制作用很強，主要針對于革蘭氏陽性菌，尤其對梭狀芽孢桿菌的作用效果顯著。恩拉霉素作為一種飼料添加劑，通常以預混劑的形式添加于飼料之中。基于恩拉霉素長期使用的同時不容易產生耐藥性，效價穩(wěn)定，并能促進魚、豬、雞體重增加和提高飼料轉化率，所以恩拉霉素在國際上也被廣泛的應用于飼料行業(yè)，同時作為一種良好的生長促進劑被許多國家推薦。 本設計項目的生產工藝路線為，通過培養(yǎng)殺真菌鏈霉菌發(fā)酵生產恩拉霉素，發(fā)酵液經過濾得到菌絲體，對菌絲體進行離心、破碎、萃取、過濾得到恩拉霉素萃取液，然后經酸化、過濾、堿化、過濾除去雜蛋白，最后經活性炭脫色、樹脂吸附、洗脫、減壓濃縮結晶、離心、干燥得到恩拉霉素原料產品。本工藝過程操作簡單方便，收率高，所用溶劑可蒸餾回收，成本相對較低，便于生產。 本設計為年產42噸恩拉霉素設計項目，在深刻理解恩拉霉素發(fā)酵提純生產工藝的基礎上，首先繪制出工藝流程草圖，理順其生產操作的前后關系。然后按照年產42噸恩拉霉素的任務書要求進行了物料能量衡算和設備選型，并列出主要設備一覽表。同時考慮了環(huán)境保護、組織結構、人員培訓以及經濟效益和風險性分析等。最后繪制出主要的單體設備組裝圖、帶控制點的工藝流程圖和車間平面設備布置圖。 1產品概述、設計依據及項目內容 1.1產品概述 1.1.1產品名稱 中文名(Chinese name)：恩拉霉素 英文名(English name)：Enramycin 1.1.2化學結構式、分子式及分子量 1.1.2.1結構式(Structure)： 圖1-1 恩拉霉素結構式 Fig.1-1 the struction of enramycin 恩拉霉素是不飽和脂肪酸與由氨基酸分子構成的巨大內酯環(huán)通過酰胺鍵連接而成的脂肽類物質。并且巨大內酯環(huán)是由13個不同種類的17個氨基酸分子組成。由于末端脂肪酸的取代基R的不同，其主要組成為恩拉霉素A(C107H138N26O31Cl2)和恩拉霉素B(C108H140N26O31Cl2)，還有少量的C和D[2][3]。 1.1.2.2分子式(Molecular formula)： 恩拉霉素A：C107H138N26O31Cl2 恩拉霉素B：C108H140N26O31Cl2 1.1.2.3分子量(Molecular weight) ： 2500 1.1.2.4 CAS No： 11115-82-5 1.1.3理化性質 恩拉霉素以白色結晶性粉末的鹽酸鹽形式存在，有特臭氣味。融點在238℃～245℃，易溶于二甲亞砜，可溶于含水乙醇和甲醇，難溶于丙酮，不溶于苯和氯仿等。其鹽酸鹽在自然條件下的穩(wěn)定性很好，尤其對熱、光照和潮濕。并且在制粒過程中也表現出很好的穩(wěn)定性。除此之外，將其混合在飼料之中，長期儲藏在室溫下，效價也很穩(wěn)定。 1.1.4產品檢測[4] 依據我國農業(yè)部1999年頒發(fā)的《進口獸藥質量標準》，對于恩拉霉素的檢測采用管碟法。 1.2抗菌活性及作用機理 1.2.1抗菌活性［5］ 有研究結果顯示，恩拉霉素除了在厭氧條件下，對大部分革蘭氏陽性菌具有強大的殺菌作用，而且在需氧條件下效果也很明顯。但對大腸桿菌、綠膿桿菌等革蘭氏陰性菌幾乎無抗菌作用。同時恩拉霉素還具有溶菌作用。 1.2.2作用機理 目前，關于恩拉霉素的抑菌作用機理主要有以下四種：1)形成離子通道；2)抑制細胞呼吸；3)對細胞外膜蛋白合成的抑制；4)對細胞壁形成的抑制。 除此之外還有實驗研究發(fā)現，恩拉霉素對乙肝病毒(HBV)抗原有較強的抑制作用，對乙肝e抗原（HBeAg)也有較好的抑制效果[6]。 1.3恩拉霉素的應用 1.3.1在肉雞生產中的應用 根據胥傳來等人［7］的研究結果，恩拉霉素除了能夠明顯提高飼料轉化率，而且能夠有效的降低肉雞的死亡率。同時在Abd E1-Hakimt[8]研究影響動物利用蛋白的試驗中發(fā)現，將恩拉霉素(20×10-6mg/kg)添加在肉雞飼料中，肉雞對植物性蛋白的利用率(P <0.05)得到明顯提高。并且也有研究表明，恩拉霉素能夠很好的改善小腸絨毛形態(tài)。但是其對肉雞免疫器官發(fā)育的抑制作用也比較明顯。 1.3.2在豬生產中的應用[9] 有飼喂試驗表明，將一定劑量范圍內的恩拉霉素添加到豬仔的日糧中，可以提高豬仔對飼料蛋白質、干物質的消化利用率，促進豬仔生長，降低仔豬腹瀉率，提高成活率，同時具有緩解應激的作用[10]。 1.3.3在水產生物生產中的應用 黃峰等人[11]的研究表明，恩拉霉素在水產動物的應用中，也表現出了良好的促生長及改善飼料利用率效果。 1.4分離純化方法的研究 日本武田醫(yī)藥公司的Hori[12]曾采用多孔苯乙烯-二乙烯苯聚合物大孔吸附樹脂(Amberlite XAD-2)對恩拉霉素樣品進行層析，成功地分離出了恩拉霉素A和恩拉霉素B組分，同時采用梯度洗脫法對恩拉霉素A 和恩拉霉素B進行了定量分析。 王丹丹等[13]在提取恩拉霉素試驗中，采用了幾種不同型號的大孔樹脂(Diaion HP-10、D101、Ab-8)，并且對其提取效果進行了對比，結果發(fā)現Ab-8大孔樹脂提取效果較為理想。 也有研究表明，采用HZ-816大孔樹脂對恩拉霉素進行吸附洗脫，使其很好的從粗提液中分離純化出來，并且HZ-816大孔樹脂對雜質的吸附量較少。況且具有操作簡單和成本低等特點，適合于工業(yè)化生產[14]。 1.5發(fā)展前景 根據近年關于恩拉霉素研究的報道，主要針對動物生產性能和生理等方面進行了研究，所以未來的研究方向應該注意以下幾點：(1)恩拉霉素對動物免疫器官的發(fā)育抑制作用及動物腸道微生態(tài)平衡的影響；(2)恩拉霉素在肉類等食品中的殘留對人類健康的影響；(3)恩拉霉素在飼料中的最佳添加比例以及和其它抗菌促生長藥物的聯合應用的研究。并且恩拉霉素的生產水平相對較低，未來的研究可以嘗試采用新技術手段篩選高產菌種來提高生產水平，也可以通過發(fā)酵過程參數控制或者優(yōu)化等控制策略來提高恩拉霉素的產量、得率和生產能力。 1.6工藝路線 目前來看，恩拉霉素的生產大都依賴微生物發(fā)酵進行工業(yè)化，并且對于恩拉霉素的研究報道多集中在應用和生理方面，相比之下關于發(fā)酵工藝方面的研究報道卻甚少，這使得提取分離恩拉霉素的工業(yè)化進程緩慢。與此同時發(fā)酵后的菌絲體直接制成恩拉霉素預混劑，這對于進一步分離純化恩拉霉素的生產工藝更加艱難。 本設計項目的生產工藝路線為，培養(yǎng)殺真菌鏈霉菌發(fā)酵生產恩拉霉素，發(fā)酵液經過濾得到菌絲體，對菌絲體進行離心、破碎、萃取、過濾得到恩拉霉素萃取液，然后經酸化、過濾、堿化、過濾除去雜蛋白，最后經活性炭脫色、樹脂吸附、洗脫、減壓濃縮結晶、離心、干燥得到恩拉霉素原料產品。本工藝過程操作簡單方便，收率高，所用溶劑可蒸餾回收，成本相對較低，便于生產。 恩拉霉素的分離純化方法，包括以下步驟： (1)過濾發(fā)酵液，分離出菌絲體； (2)菌絲體破壁，釋放恩拉霉素； (3)甲醇萃??； (4)酸堿化除雜蛋白； (5)脫色、吸附、洗脫； (6)濃縮結晶、離心、干燥。 1.7設計本項目的意義 幾十年以來，國外對恩拉霉素生產的壟斷情形愈加嚴重，國內的生產企業(yè)少之甚少，所以本設計著重于開發(fā)一套完整的恩拉霉素發(fā)酵、提取分離和純化方法的工藝，以提高恩拉霉素在我國的整體生產水平。 1.8設計依據 1.8.1設計任務書的要求 較深入的分析恩拉霉素的生產工藝，確定一條最佳的生產工藝路線，進行物料衡算、設備選型以確定主要設備等，同時繪制主要的單體設備組裝圖、帶控制點的工藝流程圖和車間平面設備布置圖，完成年產42噸恩拉霉素設計項目，撰寫出本設計項目報告書。 1.8.2國家規(guī)范及標準 (1)《藥品生產質量管理規(guī)范》 (2)《藥品生產質量管理規(guī)范實施指南》 (3)《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設計規(guī)范》 (4)《潔凈廠房設計規(guī)范》GB 50073-2001 (5)《建筑設計防火規(guī)范》GBJ 16-87 (6)《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》GB 50058-1992 (7)《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》GBZ 1-2002 (8)《污水綜合排放標準》GB 8987-1996 (9)《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》GB 12348-1990 (10)《工業(yè)企業(yè)采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GBJ 19-87 (11)《鋼制壓力容器》GB 150 (12)《工業(yè)企業(yè)采光設計標準》GB 50033 (13)《工業(yè)企業(yè)照明設計標準》GB 12348-91 (14)《工業(yè)建筑防腐設計規(guī)范》GB 50046-95 (15)《化工企業(yè)安全衛(wèi)生設計規(guī)定》HG 20711 (16)《化工裝置設備布置設計規(guī)范》HG 20546 (17)《化工裝置管道布置設計規(guī)范》HG/T 20549 (18)《醫(yī)藥建設項目初步設計內容及深度規(guī)定》〔國家醫(yī)藥管理局文件，國藥綜經字（1995），第397號〕 (19)《醫(yī)藥建設項目可行性研究報告內容及深度規(guī)定》(國家醫(yī)藥管理局文件，國藥綜經字1995，第397號) (20)中華人民共和國國務院令(1998)年底253號《建設項目環(huán)境保護管理條例》 (21)《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設計規(guī)范》GBJ 87-85 (22)《環(huán)境空氣質量標準》GB 3096-1996 (23)《鍋爐大氣污染物排放標準》GWP B3-1999 (24)《工業(yè)三廢排放執(zhí)行標準》GBJ 4-73 1.8.3項目內容 本項目是年產42噸恩拉霉素的生產車間設計，企業(yè)的水、電、汽、風、冷動力配套設施有余量，能夠滿足新增車間需要。  2建設規(guī)模、工藝流程、物料能量衡算和設備選型 2.1 建設規(guī)模和產品方案 2.1.1 產品名稱和性狀 恩拉霉素以白色或灰色結晶性粉末的鹽酸鹽形式存在，有特臭氣味。融點在238℃～245℃，易溶于二甲亞砜，可溶于含水乙醇和甲醇，難溶于丙酮，不溶于苯和氯仿等。其鹽酸鹽在自然條件下的穩(wěn)定性很好，尤其對熱、光照和潮濕。 2.1.2 生產規(guī)模 年產42噸恩拉霉素。 2.1.3 儲藏方式 遮光、密閉、干燥處保藏。 2.1.4產品測定方法及質量標準 2.1.4.1所用原輔材料的質量標準： 表2-1 原輔材料質量標準 Table 2-1 the quality standard of raw material and supplement 原料名稱 規(guī)格 控制項目 質量標準 鹽酸 工業(yè)品 外觀 總酸度(以HCl計)，% 鐵（Fe）,% 硫酸鹽(以SO42-計)，% 砷(As)，% 灼燒殘渣，% 氯化物(以Cl計算)，% 無色或淺黃色液體 ≥ 31 ≤1 ≤ 0.5 ≤ 0.01 ≤ 15 ≤ 0.5 氫氧化鈉 工業(yè)品 總堿度(以NaOH計)，% 密度(20℃），g/cm3 蒸發(fā)殘渣，%(m/m) 酸度(以乙酸計），%（m/m） 高錳酸鉀時間試驗(25℃)，min 水分，%(m/m) 醇含量，%(m/m) 純度，%(m/m) ≤ 10 0.789-0.793 ≤0.005 ≤0.005 ≥ 35 ≤0.60 ≤1.0 ≥ 98.5 水 自來水 pH值 水中溶解氧及二氧化碳含量適度 硬度 6.5~8.5 水中溶解氧≥6mg/L 50-200mg/L(以碳酸鈣計) 蒸餾水 一蒸水 灼燒渣含量 錳(Mn)含量 鐵(Fe)含量 氯（Cl) 還原高錳酸鉀物質 透明度(mm) 電阻率(25℃) 硝酸及亞硝酸鹽 銨(NH4)含量 堿土金屬氧化物 ≤0.01 % ≤0.00001% ≤0.0004 % ≤0.0005 % （O）含量(≤0.0002%) 無色透明 ≥10x104Ωcm 以N計≤0.0003% ≤0.0008 % CaO計≤0.005% 甲醇 工業(yè)品 色度/Hazen單位(鉑-鈷號) 密度(20℃)，g/cm3 溫度范圍(0℃，101325Pa)，℃ 沸程(包括64.6±0.1℃)，℃ 高錳酸鉀實驗，min 蒸發(fā)殘渣/% 水分含量，% 酸度(以HCOOH計)，% 水溶性試驗 羥基化合物含量（以CH2O計），% ≤ 10 0.791~0.794 64.0~65.5 1.5 ≥20 ≤ 0.0050 ≤ 0.01 ≤ 0.0050 澄清 ≤0.010 氯化銨 分析純 外觀 含量，% 水不溶物，% 燒灼殘渣，% 硫酸鹽，% 磷酸鹽，% 鈉，% 鎂，% 鉀，% 鈣，% 鐵，% 白色結晶性粉末 ≥99.5 ≤0.0035 ≤0.01 ≤0.003 ≤0.0004 ≤0.0026 ≤0.0007 ≤0.003 ≤0.0008 ≤0.0003 酵母膏 工業(yè)品 外觀 水分，% 總氮，% 氨基酸態(tài)氮，% 灰分，% PH值 透光率0.1%，% 透光率0.5%，% 黃色至黃褐色膏體 ≤35.0 ≥11.0 ≥4.0 ≤15.0 4.0-7.5 ≥90 ≥80 蛋白胨 工業(yè)品 外觀 堿性沉淀試驗 磷酸鹽沉淀試驗 含氮量 水分 pH值 氨基氮 氯化鈉 含磷量 灰分 白色或淡黃色粉末 澄清 無沉淀 澄清 無沉淀 ≥14.5% ≤6.0% 5-7 ≥2.5% ≤3.0% ≤0.3% ≤5.0% KH2PO4 工業(yè)品 外觀 主含量(K2HPO4·3H2O計) 五氧化二磷(以P2O5 ) PH值(1%水溶液) 水分 重金屬(以Pb計) 砷(以As計) 氟化物(以F計) 水不溶物 白色或無色晶體，易溶于水 ≥98.0% ≥30.50% 8.8-9.2 ≤3.0% ≤0.001% ≤0.0003% ≤0.003% ≤0.10% 氯化鋅 工業(yè)品 外觀 主含量 pH(5W/V%Sol) 鐵含量(Fe) 氯含量(cL) 重金屬(Pb) 砷含量(As) 水不溶物 灼燒失重 無色小顆粒結晶體 ≥99.5% 5-8 ≤0.0015% ≤0.02% ≤0.001% ≤0.0002% ≤0.01% 48-52% CaCl2·H2O 工業(yè)品 外觀 主含量 鎂及堿金屬化合物(以氯化鈉計) 水不溶物 堿度(以氫氧化鈣計) 硫酸鹽(以硫酸鈣計) pH值 白色顆粒結晶 ≥90.0 ≤5.5% ≤0.05% ≤0.2% ≤0.1 8-10 2.1.4.2恩拉霉素的檢查內容［15］ 酸堿度：取本品水懸液(1→10），振搖，依法測定，pH值應為5.0～8.0。 干燥失重：取本品，以五氧化二磷為干燥劑，在60℃減壓干燥至恒重，減失重量不得過6.0%。 酸可溶性灰分：取本品1.0g，精密稱定，加稀鹽酸20ml，在50℃加熱15分鐘，充分混合，冷卻后，加水稀釋成50ml，離心，取上清液25ml，稀硫酸1ml，于坩堝中，小火加熱，使硫酸蒸氣除盡，并蒸發(fā)溶液至干，置800℃熾灼，使完全灰化至恒重，殘渣不得過20.0%。 重金屬：取本品1.0g，經熾燒使碳化后，加硫酸0.5～1ml使?jié)駶?，低溫加熱至硫酸蒸氣除盡，在500～600℃使完全灰化后，依法檢查（第二次），含重金屬不得過百萬分之二十。 砷鹽：取本品0.5g，加氫氧化鈣0.5g，混合，加水少量，攪拌均勻，干燥后，先用小火燒灼使碳化，再在500～600℃熾灼使完全灰化，放冷，加鹽酸5ml與水23ml使溶解，依法檢查，應符合規(guī)定(0.0004%)。 2.1.4.3恩拉霉素含量測定 取本品適量，精密稱定，加丙酮:1mol/L鹽酸:水（35:12:56）適量，再用1mol/L鹽酸調節(jié)pH值為2.8～3.2，制成每1ml中約含1000單位的溶液，充分振搖30分鐘，取清液，再用醋酸鹽緩沖液（pH4.0）稀釋成濃度范圍為每1ml中含10.0～40.0單位的溶液，照抗生素微生物檢定法測定，即得。 2.2 工藝流程設計 2.2.1生產方法的選擇 發(fā)酵后的菌絲體含有恩拉霉素，主要用來制成恩拉霉素預混劑，可是這種預混劑有降解性。而恩拉霉素純品在制粒過程中表現出很好的穩(wěn)定性，并且將其混合在飼料之中，長期儲藏在室溫下，效價也很穩(wěn)定。在傳統發(fā)酵生產中，發(fā)酵水平的高低受菌種影響較大，所以采用紫外一氯化鋰復合誘變，結合高效簡單的瓊脂塊培養(yǎng)法篩選誘變菌株，以獲得高效的生產菌株。 以殺真菌鏈霉菌為生產菌種，將其先經過斜面培養(yǎng)，再接種到搖瓶中培養(yǎng)，接著接種于種子罐中進行放大發(fā)酵，然后將種子罐中發(fā)酵培養(yǎng)好的種子接種到發(fā)酵罐中進一步放大發(fā)酵。發(fā)酵結束后，將發(fā)酵罐中的發(fā)酵液依次經過過濾、離心、破碎、萃取、過濾、酸化、過濾、堿化、過濾、脫色、樹脂吸附、洗脫、濃縮結晶、離心、干燥得到恩拉霉素原料產品。 2.2.2工序劃分 本設計項目共分為十一個工序： 第一工段為殺真菌鏈霉菌的種子培養(yǎng) 第二工段為菌體發(fā)酵 第三工段為過濾發(fā)酵液、離心 第四工段為配置懸浮液 第五工段為萃取破碎過濾 第六工段為酸化堿化過濾 第七工段為活性炭脫色 第八工段為大孔樹脂吸附 第九工段為減壓蒸餾結晶 第十工段為離心、干燥 第十一工段為產品鑒定 2.2.3 工藝流程 圖2-1 工藝流程圖 Fig.2-1 process flow diagram 2.2.4 工藝過程的詳細工業(yè)化生產描述 2.2.4.1.菌種部分 ①生產工藝過程： 接種 28℃ 8.5d 種子斜面 種子瓶 生產用菌種 225r/min ②種子瓶的制備 按種子瓶的培養(yǎng)基配方配制好培養(yǎng)基，然后裝入750ml搖瓶中，裝量80ml，再用1kg/cm2飽和蒸汽120℃滅菌30分鐘，冷卻備用。 ③接種子瓶 首先將菌株在斜面培養(yǎng)基上進行接種，然后在28℃下培養(yǎng)7天，即活化處理；之后在超凈工作臺上，利用火焰的保護，用無菌接種鏟(蒸汽消毒)，從活化好的菌種斜面上挖取約1cm2菌塊，連同培養(yǎng)基接入裝有100mL種子培養(yǎng)基的750mL三角瓶中，28℃，225r/min，搖床振蕩培養(yǎng)2d；用移液管吸取2mL種子液接種于裝有80mL發(fā)酵培養(yǎng)基的750mL搖瓶中，在28℃，225r/min條件下振蕩培養(yǎng)8.5d，生長良好的搖瓶種子液pH7.2左右，外觀呈棕黃色；鏡檢菌絲粗壯，無雜菌即可作為種子接入下一級種子罐培養(yǎng)或小試發(fā)酵罐發(fā)酵。 2.2.4.2.發(fā)酵部分 ①一級種子罐 實罐消毒：壓力 1.0 kg/cm2±0.1kg/cm2 預熱時間30分鐘為宜 溫度 119～122℃保溫保壓 30分鐘 分過濾器消毒：壓力1.2～1.4kg/cm2，保溫、保壓30分鐘 按種子罐配方配好培養(yǎng)基，移入種子罐內攪拌后，直接進蒸汽進行實罐消毒，消后體積200L，降溫至28℃后，在火焰的保護下，利用壓差法將種子接入種子罐內，進行發(fā)酵。 培養(yǎng)溫度：28℃ 罐壓：0.4 kg/cm2 培養(yǎng)時間：45小時 通氣量：0.2vvm 攪拌轉速：360轉/分 ②二級種子罐： 實罐消毒：壓力 1.0 kg/cm2±0.1kg/cm2 預熱時間30～45分鐘為宜 溫度 119～122℃ 保溫、保壓 30分鐘 分過濾器消毒：壓力1.2～1.4kg/cm2，保溫、保壓35分鐘 移種管道消毒：2～3 kg/cm2 保壓2小時。 按種子罐配方配好培養(yǎng)基，移入罐內攪拌后，直接進蒸汽進行實罐消毒，消后體積2T，降溫至28℃后，通過移種管道接入一級種子罐內的種子，進行發(fā)酵培養(yǎng)。 培養(yǎng)溫度：28℃ 罐壓：24小時前0.2 kg/cm2，24小時后0.1 kg/cm2 培養(yǎng)時間：22小時 通氣量：0.2vvm 攪拌轉速：210轉/分 ③發(fā)酵罐： 實罐消毒：壓力 1.0 kg/cm2±0.1kg/cm2 預熱時間30～45分鐘為宜 溫度 119～122℃ 保溫、保壓 30分鐘 分過濾器消毒：壓力1.2～1.4kg/cm2 保溫、保壓35分鐘 移種管道消毒：2～3 kg/cm2 保壓2小時。 按發(fā)酵罐配方配好培養(yǎng)基，移入罐內攪拌后，直接進蒸汽進行實罐消毒，消后體積3T，降溫至35℃后，通過移種管道接入二級種子罐內的種子，進行發(fā)酵培養(yǎng)。 培養(yǎng)溫度：28℃ 罐壓：24小時前0.4 kg/cm2，24小時后0.5 kg/cm2 培養(yǎng)時間：260小時 通氣量：0.2vvm 攪拌轉速：170轉/分 2.2.4.3提取部分［14］ 提取部分可劃分為： 第一工段：發(fā)酵液的過濾離心，發(fā)酵液用板框過濾機過濾，再用轉鼓離心機離心。 轉鼓離心機 濾餅 板框過濾機 發(fā)酵液 第二工段：加入45%甲醇溶解濾餅，配置懸浮液，利用高壓均質機進行細胞破碎6小時，恩拉霉素釋放出來，同時用45%甲醇進行萃取。過濾除去細胞碎片，得到恩拉霉素提取液。 加45%甲醇 過濾器 高壓均質機 萃取罐 第三工段：濾液進入酸化罐，加20%鹽酸調節(jié)恩拉霉素甲醇提取液的pH至2.5，于40℃保溫1小時，過濾，濾液用8%氫氧化鈉溶液調節(jié)pH至8.0，過濾。 20%鹽酸 pH2.5 8%氫氧化鈉pH8.0 過濾器 濾液 堿化罐 過濾器 酸化罐 40℃保溫1小時 濾液 濾液儲罐 第四工段：活性炭脫色，將所得濾液以2.5BV/h的流速過處理好的活性炭柱進行脫色，再以同樣的流速過HZ-816樹脂，以吸附恩拉霉素。吸附完成后，用pH8.0的50%甲醇(體積比)以3.0BV/h的流速進行沖洗。沖洗完畢后，用pH8.0的70%甲醇（體積比）以1.5BV/h的流速進行洗脫，收集洗脫液。 吸附 HZ-816樹脂 脫色液儲罐 脫色 活性炭柱 洗脫 洗脫液儲罐 第五工段：將洗脫液在30℃條件下，減壓濃縮至有晶體出現后，將濃縮液以3℃/h的速度進行降溫攪拌結晶，降至2℃時停止攪拌。將結晶晶體于固液離心機中進行離心，晶體送入真空回轉干燥機進行干燥，得到白色恩拉霉素精品。 產品 真空回轉干燥機 結晶 離心機 30℃減壓濃縮 結晶罐 3℃/h降溫攪拌結晶 2.2.5工藝控制點 表2-3工藝控制點 Table2-3 Technology control point 質量控制點 檢查頻次 一級種子發(fā)酵 溫度、壓力、時間 隨時 二級種子發(fā)酵 溫度、壓力、時間 隨時 發(fā)酵罐發(fā)酵 溫度、壓力、時間 隨時 破碎萃取 溫度、時間 隨時 酸化 溫度、壓力、時間 隨時 堿化 壓力 隨時 脫色 時間 每批 樹脂吸附洗脫 時間 每批 包裝 數量、批號 每批 內容、數量 每批 數量、合格證、標簽 每批 控制區(qū) 溫濕度 1次/天 含菌量 1-2次/月 塵埃粒子 1次/季度 2.3物料衡算 2.3.1物料衡算的目的和意義 物料衡算是生產工藝設計的基礎，是能量衡算和設備選型的前提。根據本設計項目的年生產指標，通過對整個生產過程或局部生產單元進行物料衡算，可以計算得到原、輔料的生產消耗量，以及副產品量等物料量。然后在此基礎上再進行能量衡算和設備選型，從而對過程所需設備的投資及其性能進行可行性估價。 2.3.2物料衡算的方法 1. 弄清題意和計算的目的要求； 2. 繪制物料衡算流程示意圖； 3. 寫出生物反應方程式 4. 收集設計基礎數據和有關物化常數； 5. 確定工藝指標及消耗定額； 6. 選定計算基準； 7. 由已知數據根據公式進行物料衡算； 8. 校核與整理計算結果，列出物料衡算表。 2.3.3物料衡算的基準 工藝技術指標及基礎數據： 表2-4恩拉霉素發(fā)酵工藝主要技術指標 Table 2-4 Enramycin fermentation process the major technical indicators 指標名稱 單位 指標數 指標名稱 單位 指標數 年產量G t/a 42 一級種子罐發(fā)酵周期T1 h 45 年工作日m d/a 300 接種量j % 10 發(fā)酵單位U g/L 8 發(fā)酵罐裝料系數k0 % 70 產品總收率n % 90 二級種子罐裝料系數k2 % 40 發(fā)酵罐發(fā)酵周期T0 h 260 一級種子罐裝料系數k1 % 30 二級種子罐發(fā)酵周期T2 h 22 表2-5.培養(yǎng)基配比表 Table 2-5 medium components 成分 種子罐配比 Kg/m3 發(fā)酵罐配比 Kg/m3 玉米淀粉 20 25 玉米漿 25 20 玉米蛋白粉 5 20 氯化銨 --- 5 氯化鈉 --- 15 CaCO3 20 20 酵母膏 --- 12.9 磷酸二氫鉀 --- 1.48（10.84mmol/L） 氯化鋅 --- 1.19（8.74mmol/L） 葡萄糖 --- 59.3 水 930 820.13 依據 年產量42噸、年生產300天、每天放一罐作為一批 計算 每天產量即批產量為(42×106g)÷300÷90%=155555.56g=155.56kg 2.3.4發(fā)酵工段培養(yǎng)基總物料衡算 (1)放罐成熟發(fā)酵液量： 依據 批產量為155.56kg、產品總收率為90%、發(fā)酵單位為8g/L 計算 每批放罐的發(fā)酵液體積：VF=155.56kg÷(8g/L)=19444.45L =19.5m3 (2)放罐成熟發(fā)酵液VF由兩個部分組成： 依據 接種量為j=10% 計算 發(fā)酵罐中種液量即二級發(fā)酵罐放罐液體積 VF1 =19.5m3×10%=1.95m3 發(fā)酵罐中底液量即發(fā)酵罐的實際投料體積 VF2 =19.5m3-1.95m3=17.55m3 (3)發(fā)酵罐中補料量： 依據 發(fā)酵周期為11天，按經驗發(fā)酵罐投放料比約為3:2、成熟發(fā)酵液的放料體積為19.5 m3 計算 發(fā)酵罐發(fā)酵過程中的補料體積V3 = 19.5m3×3/2-19.5m3=9.75m3 (4)二級種子罐液量V2由兩部分組成： 依據 接種量j=10%、二級種子罐液量V2 =1.95m3 計算 二級種子罐中種液量即一級種子罐放罐液量V21 =1.95m3×0.1=0.195m3 二級種子罐中底液量即實際投料量V22 =1.95m3-0.195m3=1.755m3 (5)一級種子罐液量V1由兩部分組成： 依據 接種量j=10%、一級種子罐液量V1=0.195m3 計算 一級種子罐中種液量V11=0.195m3×0.1=0.0195m3 一級種子罐中底液量V12=0.195m3-0.0195m3=0.1755m3 (6)發(fā)酵罐底液的物料用量： 依據 發(fā)酵罐底液量VF2=17.55m3、發(fā)酵罐培養(yǎng)基配方 計算 葡萄糖： mF1=17.55m3×59.3kg/m3=1040.72kg 玉米淀粉： mF2=17.55 m3×25kg/m3=438.75kg 玉米漿： mF3=17.55m3×20kg/m3=351kg 玉米蛋白粉： mF4=17.55m3×20kg/m3=351kg 氯化銨： mF5=17.55m3×5kg/m3=87.75kg 氯化鈉： mF6=17.55m3×15kg/m3=263.25kg CaCO3 ： mF7=17.55m3×20kg/m3=351kg 酵母膏： mF8=17.55m3×12.9kg/m3=226.40kg 磷酸二氫鉀： mF9=17.55m3×1.48kg/m3=25.98kg 氯化鋅： mF10=17.55m3×1.19kg/m3=20.89kg (7)發(fā)酵罐補料物料用量： 依據 發(fā)酵罐補料體積V3 =9.75m3 、 發(fā)酵罐培養(yǎng)基配方 計算 葡萄糖： m31=9.75m3×59.3kg/m3=578.18kg 玉米淀粉： m32=9.75m3×25kg/m3=243.75kg 玉米漿： m33=9.75m3×20kg/m3=195kg 玉米蛋白粉： m34=9.75m3×20kg/m3=195kg 氯化銨： m35=9.75m3×5kg/m3=48.75kg 氯化鈉： m36=9.75m3×15kg/m3=146.25kg CaCO3： m37=9.75m3×20kg/m3=195kg 酵母膏： m38=9.75m3×12.9kg/m3=125.78kg 磷酸二氫鉀： m39=9.75m3×1.48kg/m3=14.43kg 氯化鋅： m310=9.75m3×1.19kg/m3=11.61kg (8)二級種子罐底液物料用量： 依據 二級種子罐底液量V22=1.755m3、種子罐培養(yǎng)基配方 計算 玉米淀粉： m21=1.755m3×25kg/m3=43.88kg 玉米漿： m22=1.755m3×20kg/m3=35.10kg 玉米蛋白粉： m23=1.755m3×20kg/m3=35.10kg CaCO3： m24=1.755m3×20kg/m3=35.10kg (9)一級種子罐底液物料用量： 依據 一級種子罐底液量V12=0.1755m3、種子罐培養(yǎng)基配方 計算 玉米淀粉： m11=0.1755m3×25kg/m3=4.39kg 玉米漿： m12=0.1755m3×20kg/m3=3.51kg 玉米蛋白粉： m13=0.1755m3×20kg/m3=3.51kg CaCO3 ： m14=0.1755m3×20kg/m3=3.51kg (10)總物料用量： 發(fā)酵罐底料的物料用量+發(fā)酵罐的補料物料用量+二級種子罐底料的物料用量+一級種子罐底料的物料用量 葡萄糖： m1= mF1+m31=1040.72kg+578.18kg=1618.9kg 玉米淀粉： m2= mF2+m32+m21+m11=438.75kg+243.75kg+43.88kg+4.39kg=730.77kg 玉米漿： m3= mF3+m33+m22+m12=351kg+195kg+35.10kg+3.51kg=584.61kg 玉米蛋白粉： m4= mF4+m34+m23+m13=351kg+195kg+35.10kg+3.51kg=584.61kg 氯化銨： m5= mF5+m35=87.75kg+48.75kg=136.5kg 氯化鈉： m6= mF6+m36=263.25kg+146.25kg=409.5kg CaCO3： m7= mF7+m37+m24+m14=351kg+195kg+35.10kg+3.51kg=584.61kg 酵母膏： m8= mF8+m38=226.40kg+125.78kg=352.18kg 磷酸二氫鉀： m9= mF9+m39=25.98kg+14.43kg=40.41kg 氯化鋅： m10= mF10+m310=20.89kg+11.61kg=32.50kg 2.3.5下游提取分離工段物料衡算 (1)過濾離心 獲得菌絲體 依據工藝 發(fā)酵罐培養(yǎng)基比例為179.87‰(kg/m3) 可計算 最多可得到19.5m3×179.87kg/m3=3507.465kg菌絲體 (2)懸浮液 加入45%甲醇配置懸浮液 依據工藝 45%甲醇用量為5ml/g菌絲體 可計算 45%甲醇用量最多為17537.325L (3)破碎萃取 除去細胞殘片3507.465kg (4)過濾酸化 濾液加20%鹽酸調至pH2.5 依據經驗數據 20%鹽酸用量為300L/10T濾液 可計算 20%鹽酸用量最多為631.3437L (5)抽濾堿化 濾液加8%氫氧化鈉調至pH8.0 依據經驗數據 20%氫氧化鈉用量為350L/10T濾液 可計算 8%氫氧化鈉用量最多為1841.41912L (6)過濾 得濾液19757.5503L (7)脫色 用活性炭進行脫色 依據經驗數據 活性炭150mg/mL(0.15kg/L)濾液，用量10% 可計算 活性炭用量最多為296.363254kg 活性炭柱為1037L (8)樹脂吸附 采用HZ-816樹脂吸附 依據經驗數據 HZ-816樹脂40mg/mL(0.04kg/L)濾液 可計算 HZ-816樹脂用量最多為790.302012kg HZ-816樹脂柱體積為3889L 沖洗 用pH8.0的50%甲醇沖洗 依據經驗數據 沖洗所用pH8.0的50%甲醇為樹脂的4倍量體積 可計算 pH8.0的50%甲醇用量最多為15556L 洗脫 用pH2.0的70%甲醇洗脫 依據經驗數據 洗脫所用pH2.0的70%甲醇為樹脂的6倍量體積 可計算 pH2.0的70%甲醇用量最多為23334L 洗脫液 沖洗和洗脫過程在樹脂中存在殘余積累 依據經驗數據 洗脫液為樹脂的5倍量體積 可計算 洗脫液最多為19445L (9)結晶 減壓濃縮攪拌結晶 計算 得到恩拉霉素產品155.56kg 本設計采用30%的鹽酸，使用時配制為20%(6mol/L)鹽酸。 依據 30%的鹽酸摩爾濃度為9.5mol/L 可計算 工業(yè)鹽酸的用量為631.3437×6÷9.5=420.8958L 用水量210.4479L 本設計采用40%的氫氧化鈉，使用時配制為8%(2mol/L)氫氧化鈉。 依據 40%的氫氧化鈉摩爾濃度為10mol/L 可計算 工業(yè)氫氧化鈉的用量為1841.41912×2÷10=368.283824L 用水量1473.135296L 本設計采用99.9%的工業(yè)甲醇，使用時配制成45%、50%、70%的甲醇溶液。 可計算 工業(yè)甲醇的用量為 (0.45×17537.325÷0.999)+(0.5×15556÷0.999)+(0.7×23334÷0.999)=32035.63L 用水量為 17537.325-(0.45×17537.325÷0.999)+15556-(0.5×15556÷0.999)+23334-(0.7×23334÷0.999)=24391.6931L 根據上述計算，列出原材料消耗表： 表2-6 原材料消耗 Tab.2-6 consumption of raw materials 物料名稱 種子罐投料量 發(fā)酵投料量 每批投料量 全年投料量 葡萄糖 玉米淀粉 --- 48.27kg 1618.9kg 682.5kg 1618.9kg 730.77kg 485670kg 219231kg 玉米漿 38.61kg 546kg 584.61kg 175383kg 玉米蛋白粉 38.61kg 546kg 584.61kg 175383kg 氯化銨 --- 136.5kg 136.5kg 40950kg 氯化鈉 --- 409.5kg 409.5kg 122850kg CaCO3 38.61kg 546kg 584.61kg 175383kg 酵母膏 --- 352.18kg 352.18kg 105654kg 磷酸二氫鉀 --- 40.41kg 40.41kg 12123kg 氯化鋅 水 --- 1795.37kg 32.5kg 22389.55kg 32.5kg 24184.92kg 9750kg 1.5×107kg 甲醇 32035.63L 32035.63L 9.7×106L 30%鹽酸 420.90L 420.90L 126270L 40%氫氧化鈉 368.28L 368.28L 110484L 活性炭 296.36kg 296.36kg 296.36kg HZ-816大孔樹脂 790.3kg 790.3kg 790.3kg 2.4 設備設計及選型[16-18] 2.4.1設計選擇設備的原則 設計本身就應該具有創(chuàng)造性和創(chuàng)新性，所以在設備的設計選型上，不僅要體現出符合正常生產的設備，還應展現出所設計工廠的先進性。如下原則，值得考慮： (1)保證工藝生產過程實施的安全可靠。 (2)經濟上合理，技術上先進。 (3)投資省，耗材料少。 (4)運行管理費用低，公用能量消耗少。 (5)操作簡單，清潔方便，耐用可靠，方便維修。 (6)結構緊湊，性能優(yōu)良。 (7)考慮生產突發(fā)情況與設備的平衡，保證正常生產。 (8)考慮設備故障與檢修的備用。 2.4.2發(fā)酵工段設備設計 2.4.2.1發(fā)酵罐的設計 本設計用到的主要設備為發(fā)酵罐，通常用于抗生素生產的發(fā)酵罐(包括種子罐)是一個長筒形密閉容器，具有橢圓形或碟形的蓋和底(也稱封頭)。發(fā)酵罐一般應以不銹鋼板制作為好，但也可以用復合不銹鋼板或低碳鋼板制作。為了防止染菌，罐的內壁應光滑無死角，要保證焊接質量使之至少能耐受4.5kg/cm2(表壓)的水壓。 正確的發(fā)酵罐選型應該滿足以下要求： (1) 結構嚴密，耐蒸汽耐腐蝕，內壁光滑且附件少，以利于滅菌徹底和減少金屬離子對發(fā)酵的影響； (2)氣-液、液-固物料混合性能良好，使物質傳遞、氣體交換能有效的進行； (3)攪拌及通氣所消耗的動力盡量在保證正常發(fā)酵的前提下減少； (4)熱量交換性能良好； (5)設置有效的消沫裝置，減少泡沫生成，提高裝料系數； (6)附有必要和可靠的檢測及控制儀表。 為了保證耐腐，本設計選用材質優(yōu)良的不銹鋼制作發(fā)酵罐。典型發(fā)酵罐具有進料口，放料口(兼作排污口)、接種口、取樣口、消沫劑口，補料口、進氣口、排氣口、循環(huán)水進出口等。 發(fā)酵罐須配有：攪拌裝置、通氣裝置(蒸汽)、傳熱裝置(循環(huán)水)、分過濾器、補料灌、配料罐、壓縮空氣及壓力表等。 表2-7發(fā)酵罐主要設計條件 Tab.2-7 desin conditions of fermenter 項目及代號 參數 備注 工作壓力 0.4MP 由任務書確定 設計壓力 0.6MP 由任務書確定 發(fā)酵溫度 28℃ 由工藝條件確定 發(fā)酵液密度 1170kg/m3 由工藝條件確定 發(fā)酵液粘度 2.0×10-3N.s/m2 由工藝條件確定 (1)發(fā)酵罐容積的確定： 依據 發(fā)酵罐的放料體積VF=19.5m3、發(fā)酵罐的裝料系數k0=0.7 計算 發(fā)酵罐的體積V=VF/k0=19.5/0.7=27.9m3 圓整為28 m3 發(fā)酵罐的公稱容積V0一般是指發(fā)酵罐的圓筒部分容積Vc與罐體上底封頭的容積Vb之和，即： V0=Vc+Vb=πD2H/4+Vb 橢圓形封頭的容積可從《化工設備設計手冊》中查到，也可用下式求得 Vb=πD2hb/4+πD2ha/6=πD2(hb+D/6)/4 上式中hb為封頭直邊高度，ha為封頭凸出部分的高度，標準橢圓形封頭的ha=D/4。 于是 V=πD2[(H+hb)+D/6]/4 根據經驗高徑比H/D=1.7~2.5，同時考慮占地面積的大小，查《材料與零部件》(上)壓力容器公稱直徑表2-1-1 可取D=2400mm。 查《材料與零部件》(上)表2-1-7，以內徑為公稱直徑的橢圓形封頭的尺寸、內表面積、容積，可選擇封頭Dg=2400m，曲面高ha=600mm，直邊hb=40 mm，表面積F=6.52㎡，容積Vb=2.00 m3 依據 V0=Vc+Vb=πD2H/4+Vb 計算 H=4(V0-Vb)/ πD2 =4(28-2.00)/(3.14159×2.42) =5.75m 則 H/D=5.75/2.4=2.4 發(fā)酵罐的全體積 V=πD2H/4+2Vb=30.02m3 (2)發(fā)酵罐個數確定 發(fā)酵罐發(fā)酵周期T0=260h，大約為11天，每天放一罐作為一批，設備的準備檢修需要一天，發(fā)酵過程中還需補料，則需要發(fā)酵罐12臺。 (3)發(fā)酵罐壁厚的計算 根據《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定，發(fā)酵罐屬于壓力容器，因此其設計、制造、安裝以及使用均需遵循該規(guī)定。設計計算需按照《鋼制壓力容器》GB-150-1998進行。 ①內壓圓筒壁厚 S=PD/(2[σ]φ-P)＋C 式中：P---圓筒體的設計內壓力，0.6MPa； D---發(fā)酵罐內徑，2400mm； φ---焊縫系數，取0.9； C---壁厚附加量，mm； [σ]---設計溫度下筒體材料的許用應力，125MPa； 其中C=C1+C2+C3 C1—鋼板負偏差，0.8mm C2—腐蝕裕量，2mm C3—加工減薄量，冷卷加工可取0 代入上述數據得S=9.2mm 查《材料與零部件》(上)324頁表2-1-3 可取罐體壁厚S=10mm ②橢圓封頭壁厚 查《材料與零部件》(上)332頁表2-1-9 可取封頭壁厚S=12mm (4)攪拌器 ①攪拌器設計 一般攪拌渦旋輪有三種形式，鑒于該發(fā)酵過程中有中間補料的操作，對混合的要求較高，所以選擇六箭葉渦輪攪拌器。 該攪拌器的各部尺寸與罐徑有一定的比例關系，Di:di:L:B=20:13:5:3.5 攪拌器葉徑： Di=D/3=2.4/3=0.8m 葉寬： B=0.175Di=0.175×0.8=0.14m 盤踞： di=0.65×Di=0.65×0.8=0.52m 葉弦長： L=0.25×Di=0.25×0.8=0.2m 弧長： l=0.375Di=0.375×0.8=0.3m 葉距： Y=D=2.4m 箭葉板厚： δ=12mm 底距： C=D/3=2.4/3=0.8m 攪拌器間距： S=3Di=3×0.8=2.4m 攪拌速度： N=170r/min ②攪拌軸功率的確定 對于攪拌軸功率的計算有許多方法，針對此發(fā)酵罐而言，選擇修正的麥凱爾式求攪拌功率，并由此選擇電機。 (Ⅰ)計算Rem Rem=D2Nρ/μ 式中：D—攪拌器直徑， D=0.8m N—攪拌器轉速， N=120/60=2.83r/s ρ—料液密度， ρ=1170kg/m3 μ—發(fā)酵液粘度， μ= 2.0×10-3 N·s/m2 將數值帶入上式：可計算出Rem=1.05×106>104，視為湍流，由《抗生素發(fā)酵設備》圖5-3得：湍流下攪拌功率K值為4.0 (Ⅱ)不通氣時攪拌功率P0的計算： P0 =KN3D5ρ 式中：K—在湍流攪拌狀態(tài)時其值為常數4.0 N—攪拌器轉速， N=170/60=2.83r/s D—攪拌器直徑， D=0.8m ρ—料液密度， ρ=1170kg/m3 將各值代入上式： P0 =4×2.833×0.85×1170=34758W=35kw 攪拌器個數=發(fā)酵罐筒體高度/攪拌器間距=5.75÷2.4=2.40 取3個 一般，三個攪拌器為單個攪拌器的2倍 P實=35kw×2=70kw (Ⅲ)通氣下攪拌軸功率Pg的計算： Pg=2.25×10-3×(P02ND3/Q0.08)0.39 式中：P0—不通氣時攪拌軸功率(kw) P0 =70kw N—攪拌器轉速，N=170r/min D—攪拌器直徑(cm)，D=80cm Q—通氣量(ml/min) 通風比(vvm)一般為0.2~0.8，取其下限0.2則 Q=28×106×0.7×0.2 =3.92×106(ml/min) 將數值帶入可得： Pg=2.25×10-3×(P02 ND3/Q0.08)0.39 =2.25×10-3 ×[702×170×803/(3.92×106 )0.08]0.39 =48.1kw (Ⅳ)求電動機功率P電： P電= Pg/(η1η2η3)× 1.01 采用三角帶傳動η1=0.92；滾動軸承 η2 =0.99；滑動軸η3=0.98；端面密封增加功率為1%；帶入公式數值得： P電=48.1÷(0.92×0.99×0.98)×1.01=