毕业设计任务书
课题：年产20吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计
（或年产20吨硫酸庆大霉素工程发酵车间配套系统的初步设计
——处理量为240（m3/min）空气净化系统的初步设计
——处理量为12（m3/hr）连续灭菌系统的初步设计）
2008 年11 月 24 日至 2008 年 12 月 31 日共六周
学院（系）生物工程学院
专业班级 生工05
姓 名 XXX
2008 年 11 月 21 日
课题来源：自拟（以制药厂硫酸双氢链霉素生产过程为基础）
课题的目的、意义：通过模拟工程设计，了解工程设计的一般过程，学会收集数据、查找
手册、工艺计算、带控制点的工艺管道流程图及车间设备平面布置
图的设计，达到毕业小设计教学大纲的要求
要求：掌握工程设计中物料、能量、设备的三大衡算，对非工艺提条件，并能进行带控制点的工艺管道流程图及车间设备平面布置图的设计
课题主要内容及进展：生物制药厂的发酵车间（或发酵车间配套系统）初步设计
1.设计说明书
2.设备一览表
3.带控制点的工艺管道流程图
4.车间设备平面布置图
5.设计图例说明
2008.11.24 — 2007.12.7 确定设计流程，并在此基础上完成设计的计算部分（物料衡算、
设备衡算、能量衡算），将计算数据进行汇总。
2008.12.8 — 2008.12.14 确定非工艺设计的要求，完成带控制点的工艺管道流程图的设计，
确定车间各系统布置方案，讨论并通过设备布置草图。
2008.12.15 — 2008.12.30 完成设备平面布置图的设计，撰写设计说明书，设计答辩。
注：设计任务书按以上要求填写。设计说明书要求用钢笔书写或打印
图纸编号
工程号按组号依次为：0801、0802、0803、0804、0805、0806
图号依次为： 0801PX—XX、0802PX—XX、0803PX—XX
0804PX—XX、0805PX—XX、0806PX—XX 例：第1组图纸图号编制说明
图纸目录图号：0801P0—X（1、2、3、4、5……）设计说明书图号：0801P1—X（1、2、3、4、5……）设备一览表图号： 0801P2—X（1、2、3、4、5……）工艺流程图图号：0801P3—X（1、2、3、4、5……）车间设备平面布置图图号： 0801P4—X（1、2、3、4、5……）设计图例说明图号： 0801P5—X（1、2、3、4、5……）
分组设计任务
第1组：年产20吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计（组长）
第2组：年产20吨硫酸庆大霉素工程发酵车间配套系统的初步设计（组长）
——处理量为240（m3/min）空气净化系统的初步设计
——处理量为12（m3/hr）连续灭菌系统的初步设计
第3组：年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计（组长马娜、）
第4组：年产30吨硫酸庆大霉素工程发酵车间配套系统的初步设计（组长）
——处理量为320（m3/min）空气净化系统的初步设计
——处理量为16（m3/hr）连续灭菌系统的初步设计
第5组：年产40吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计（组长）
第6组：年产40吨硫酸庆大霉素工程发酵车间配套系统的初步设计（组长）
——处理量为400（m3/min）空气净化系统的初步设计
——处理量为20（m3/hr）连续灭菌系统的初步设计
设计时间安排
设计时间：2008.11.24 — 2008.12.30
设计进度：2008.11.24 — 2008.12.7 确定设计流程，并在此基础上完成设计的计算部分（物料衡算、
设备衡算、能量衡算），将计算数据进行汇总
2008.12.8 — 2008.12.14 确定非工艺设计的要求，完成带控制点的工艺管道流程图的设
计，确定车间各系统布置方案，讨论并通过设备布置草图2008.12.15 — 2008.12.24 完成设备平面布置图的设计，撰写设计说明书，准备设计答辩
2008.12.25 — 2008.12.26 答辩
2008.12.29 — 2008.12.30 完成设计图纸及设计说明书的修改
设计资料（硫酸庆大霉素工程初步设计）
1．设计技术指标
（1）发酵系统（产量按设计要求）
发酵单位：1400（μ/ml）成品单位：600（μ/mg）
发酵周期：136（hr）发酵热：20900 KJ/m3hr（5500kcal/m3hr）装料系数：75%（发酵罐）总收率：70%
年工作日：330（天）染菌率：3%
发酵液重度：1050（kg/m3）发酵液粘度：50（CP）
（2）无菌空气处理系统
空气处理量：按设计要求空压机出口压力：0.25~0.3（Mpa）
进罐空气温度：40~45℃进总过滤器的相对湿度：60%
空气洁净度：100级
（3）连续灭菌系统
培养基灭菌处理量：按设计要求; 连消灭菌温度：135℃
（4）后处理车间
提取总收率：按70%计算
（5）厂址：上海
2．培养基配比
原料名称一级种子罐
培养基配比%
二级种子罐
培养基配比%
发酵罐
培养基配比%
全料
培养基配比%
稀料
培养基配比%
黄豆饼粉
葡萄糖
淀粉
氯化钠
氯化钴
硝酸钠
酵母粉
碳酸钙
蛋白胨
硫酸亚铁
磷酸二氢钾
淀粉酶(kg)
玉米浆(L/m3)
消沫油
3．补料
发酵过程中氨水补量按8（L/m3）计算；
氢氧化钠加量按1.5（L/m3）~ 2.0（L/m3）计算；
补消沫油按4（L/m3）计算；
补全料按每370（L/m3）计算；
补稀料按200（L/m3）计算
4．接种量
（1） 一级种子罐至二级种子罐按15%计算；
（2） 二级种子罐至发酵罐按15%计算；
5．培养基灭菌
（1）一级种子罐及二级种子罐培养基采用实罐灭菌；
（2）发酵、全料、稀料采用连续灭菌；
（3）氢氧化钠、消沫油采用实罐灭菌
（4）氨水采用过滤除菌；
6．移种及补料方式
（1）一级种子罐至二级种子罐设置一分配站
（2）二级种子罐至发酵罐设置一分配站
（3）灭菌的发酵培养基、全料、稀料至发酵罐设置一分配站
（4）氢氧化钠至各发酵罐设置一分配站
（5）消沫油至各发酵罐设置一分配站
（6）氨水贮罐为每一发酵罐各设一台
7．装料系数
一级种子罐：65%，二级种子罐：70%，发酵罐：75%
8．通气量
一级种子罐：2（VVM），二级种子罐：1.5 (VVM)，发酵罐：0.8 (VVM)；
9．转速范围
一级种子罐：60~300（RPM），二级种子罐：60~240（RPM），发酵罐：60~130（RPM）
10．培养时间：
一级种子罐：64小时，二级种子罐：56小时，发酵罐：136小时
11．工艺参数控制要求
发酵系统：各罐通气量，罐温，溶氧，搅拌转速现场集中显示/控制，上位机设置在控制室。要求如下：
?罐压现场指示；
?液位报警指示，手动加削泡剂；
?罐温控制：5m3罐及以下采用自动控制，5m3罐以上采用加热、冷却手动切换，冷却自动控制，加热手动控制；
?空气流量：种子罐用转子流量计检测，发酵罐用涡街流量计检测记录；
?溶氧：检测记录，通过手动调节搅拌转速、调节空气流量调节溶氧；
?自动补料，补料采用气动隔膜阀计算机控制；
?转速显示及变频调速。
连消系统：温度、物料流量连锁控制；
空气系统：温度自动控制；
12．生产用水要求
发酵工厂生产过程中的水可分为工艺用水与冷却用水。工艺用水一般指配料水和用于制备软水、无盐水等一次水，其质量标准接近城市自来水标准。罐冷却、蒸发浓缩的操作、溶酶蒸馏回收、空压系统冷却均需要大量冷却水，所用冷却水须循环使用，冷却水的温度根据工艺要求选取。
?自来水：常温，0.3（MPa），用于配料、夏天实罐灭菌的前期冷却、清洗设备等
?循环水：20—23℃(△t=3℃)，0.3（MPa），用于连续灭菌培养基冷却，空气冷却，发酵控温冷却
?低温水：9—14℃(△t=5℃)，0.3（MPa），用于夏天空气后级冷却及发酵控温冷却
?冷盐水：-10—0℃(△t=10℃)，0.3（MPa），用于料液冷却保温
13．生产用汽要求
蒸汽：发酵车间用汽压力0.3（MPa）
14．排水系统的划分
给水系统可分为两种，一种是排放水指标达到排放要求可直接排放的水，另一种是含有杂质及毒性物质较多达不到直接排放要求的水，须经过废水回收站处理后方可排放。
产品规格
化学名：硫酸庆大霉素C1、C2和C1A
庆大霉素的化学结构属于氨基糖苷类抗生素。是一族由小单孢菌产生的三个庆大霉素主组分C1、C2、C1A及许多庆大霉素小组分组成的多组分抗生素。目前临床上使用的
庆大霉素对三个主要组分的比例有严格的要求，并尽量减少以致排除小组分。
化学结构及分子式、分子量：
抗生素R1R2分子式
硫酸庆大霉素C1CH3 NHCH3C21H43N5O7.2H2SO4
硫酸庆大霉素C2H NH2C19H39N5O7.2H2SO4
硫酸庆大霉素C1A CH3 NH2C20H41N5O7.2H2SO4
产品主要物性
庆大霉素是碱性抗生素，临床上常用其硫酸盐。硫酸庆大霉素为白色或微黄白色的粉末，无嗅，对光、空气、广泛pH及热稳定（在pH4、60℃保存35～180天，对溶液的效价影响不大，在pH4以下，其效价降低8%～30%），有吸湿性。易溶于水，不溶于乙醇、丙酮、氯仿、乙醚及苯。
庆大霉素是一种杀菌力较强的广谱抗生素，对多种G+和G-菌均有较强抗菌作用，特别是铜绿假单孢菌比卡那霉素和新霉素强5～10倍（但不及多粘菌素E），对金黄色葡萄球菌有良好的抗菌作用。在临床上主要适用于败血症，呼吸道感染，尿路感染，眼、耳、鼻、喉部感染，治疗严重大面积烧伤，手术后的感染以及作为腹部手术前的肠道消毒，均有一定的疗效。庆大霉素因使用剂量小，毒副反应较新霉素、卡那霉素为轻。
技术规格及质量标准
包装方法
本产品通过美国FDA认证，主要用于出口，产品为粉剂。用铝罐包装标准为5公斤一罐，内衬塑料袋。
生产方法及工艺流程
生物合成庆大霉素的可能途径如下：
注：本设计所采用的工艺路线为先从沙土管中取出孢子接种到原斜面上（或从液氮保存的孢子接种到原斜面上），7天后接合格种子到代1斜面上，6天后接白色丰满的菌落到药瓶中，29.5hr 后接6-8瓶药瓶种子到小罐中，并经中罐种子扩大培养后接到发酵罐中，接种方法为单种。
?工艺流程
注：本工艺流程图仅为发酵部分（设备参数供参考）
?工艺流程说明
工艺特点：本工艺工程为三级发酵，小罐-中罐-大罐。中罐、小罐培养时间短，培养基一次投入，中间不补料，大罐考虑到各种由于底物浓度过高引起的底物抑制情况以及产物合成期对营养成分的需求，采用中间补料。主要补全料、补稀料、补氨水、通过NaOH调节pH,手动加消沫油。
?补料情况
1、补全料：一个发酵周期约补3次。每吨发酵液约补370L全料。
从发酵20小时开始补全料，至30小时结束。根据发酵液还原糖含水量水平控
制具体补全料体积及时间。
2、补稀料：一个发酵周期补2次左右。每吨发酵液约补200L稀料。
自发酵40小时后开始补稀料，根据发酵液还原糖含量水平控制，保持还原糖浓
度大于等于2.6g/100ml。
3、补氨水：自发酵33小时开始补氨水，每4小时补一次，每次10-15L，使发酵液中氨氮
浓度不低于45mg/100ml。
4、补油：手动加入。
5、补NaOH：调节发酵液pH，与pH环控，保持发酵液pH在6.8-7.2之间。
?中间取样分析
1、小罐：培养4小时后取样分析，测pH、氨氮、效价、菌丝浓度等。
2、中罐：培养4小时后取样分析，测pH、氨氮、效价、菌丝浓度等。
3、大罐：培养14小时后开始取样分析，每4小时取样测pH、氨氮，每8小时取一次样，
分析全糖、氨氮、pH、还原糖、效价等。培养20小时后取样加无菌肉汤，4小时
后取无菌斜面，37℃恒温培养，放罐前涂片镜检。
原料及中间产品的技术规格
序号 名称 规格 分析方法 用途 备注
1 葡萄糖 化学纯 碘法 摇瓶斜面
培养基
2 葡萄糖 工业用 各罐用
3 淀粉工业用酸水解后用碘典法测定葡萄糖后折算
4 黄豆饼粉工业用1、测定水分及挥发物含量
2、测定灰分
3、凯氏定氮法测定总氮量
4、折光法测油含量
5、精纤维及重金属含量
5 蛋白胨工业用凯氏定氮法测定总氮量并测灰分及含
水量
6 豆油工业用1、用灼烧残渣法测含磷量
消泡剂
2、用KOH标准液滴定效价
7 碳酸钙工业用用反滴定法测定，想加入过量标准HCl
溶液，再用NaOH标定
8 NaOH 工业用用HCl标准溶液(0.5mol/l)以酚酞为指
调pH
示剂，滴定稀释样品后标定
9 氨水工业用酸碱滴定法
10 磷酸二氢钾工业用取样2.5g加入水10ml溶解，加入NaCl
溶液20ml后加酚酞用NaOH滴定
11 氯化钠化学纯取样约0.12g加水50ml溶解，加2%糊
精液5ml与荧光黄指示液5-8滴，用
AgNO3滴定，5.84mgNaCl/1mlAgNO3
12 氯化钴化学纯酸性条件下加入碘化钾，折算为钴量相
当的碘，再以硫代硫酸钠反滴定
13 工业用水自来水1、pH计测pH
2、标准碱液测定CO2含量
3、用Na2B4O2标准碱液滴定CO2含
量(总碱度)
4、溶氧测定，碱性条件下使Mn2+氧
化酸性条件下使之还原，同时氧化
I-生成I2，用硫代硫酸钠标准液滴
定
5、银量法测定氯离子
6、络合法测定水的硬度
原材料贮存量
考虑到气候、交通、原料供应等问题，仓库中须储存一月所需的各种原材料，以满足生产的顺利进行。
概算
总投资=基本建设投资+流动资金+建设期贷款利息
其中：流动资金占全年成本的30%，建设期贷款利息之作为考虑项目投资效益的一个指标，不列入设计概算及投资规模中。基本建设投资概算如下：
1、设备费=设备购置费+设备运输费
2、设备运输费=设备原价*（6%-6.5%）
3、设备安装工程费=安装设备总重(t)*概算指标 或设备安装工程费=安装设备费*（3%-5%）
4、管道总费=管道材料费+管道安装费
5、土建工程费=每平方米土建单价*建筑面积