生物工厂工艺设计

生物工厂工艺设计首先，生物工厂工艺设计的第一步是确定目标产品，并分析目标产品的生产需求。

包括目标产品的特性、产量需求、纯度要求等。

这些信息将对后续工艺设计起到重要的指导作用。

第二步是选择合适的生物生产菌种或细胞系。

根据目标产品的需求，选择适合生物工厂生产的菌种或细胞系。

这些生物产生目标产品的能力强，生长速度快，易于培养和维持等特点。

第三步是确定培养基的配方和培养条件。

培养基是生物工厂生产中起到关键作用的物质，能够提供生物生产所需的营养物质和能量。

根据目标产品和选定的菌株，设计合理的培养基配方和培养条件，以达到最佳的产量和纯度。

第四步是生物反应器的选择和设计。

生物反应器是生物工厂中进行生物反应的核心设备。

根据生物反应的需求，选择合适的反应器类型、体积和搅拌方式，并进行相应的设计参数计算。

确保反应器能够提供适宜的温度、pH值、氧气供应等条件，以保证生物反应的进行。

第五步是生产过程控制和监测策略的设计。

在生物工厂生产过程中，合理的控制和监测策略对于确保产量和质量的稳定非常重要。

设计合适的在线监测方法和传感器，对关键参数进行实时监测和控制。

并建立合理的生产过程控制策略，根据实时监测数据进行调整和优化。

最后一步是生产装置的设计和布局。

根据工艺流程和设备选择，进行生产装置的设计和布局。

确保设备之间的物流和信息流顺畅，并考虑到生产过程中的卫生和安全要求。

在进行生物工厂工艺设计时，还需要考虑到可持续发展的要素。

包括资源的有效利用、废物的处理和再利用、能源的节约等。

通过合理的工艺设计和优化，提高产量和质量，减少资源消耗和环境污染。

综上所述，生物工厂工艺设计是一个复杂而关键的过程。

通过详细分析目标产品的需求，选择合适的菌种和培养条件，设计合理的反应器和生产过程控制策略，以及考虑到可持续发展的要求，可以确保生物工厂的高效、稳定和可持续生产。

《生物工厂设计》练习思考题第一章基本建设程序1、生物工厂有哪些主要特点？1、卫生要求严2、技术要求高3、发展速度快4、动力消耗大5、运输量大6、“三废”治理工作量大2、什么是总体设计和局部设计？凡是设计范围涉及到整个工业企业的，称总体设计。

凡是设计的范围不涉及整个工业企业的全部内容，而只是其中的某些部分，甚至于某一个部分或某一个设备，称局部设计。

总体设计与局部设计的审批程序不同。

3、为什么工艺设计是总体设计的主导设计？1）工艺设计贯穿整个工厂设计的全过程并且负责组织和协调其他各专业设计；2）其他专业必须根据工艺设计的合理要求来进行配套设计。

3）工艺设计的先进性、合理性、环境保护、安全性等直接影响到其他配套设计的先进性、合理性、环境保护与安全性。

如节能环保等。

4、工厂设计工作基本原则是什么？1. 设计工作要以人为本、全面协调可持续发展的科学发展观为中心，贯彻落实节能减耗、节水、节地、节材和资源综合利用，积极采用清洁生产和循环利用，从源头减少资源消耗和污染物的产生。

2. 设计工作必须认真进行调查研究。

设计的经济技术指标达到或超过国内同类工厂的平均先进水平。

3. 解放思想、积极采用新技术，技术上做到适用性和先进性，经济上合理。

尽可能提高劳动生产率，尽量实现机械化、自动化。

4. 结合实际，因地制宜，体现通用性和独特性结合，不能千厂一貌；工厂规模、品种，要适应市场；考虑资金来源、建厂地点、时间、三废综合利用的条件，并留有发展余地。

5. 生物工厂设计应考虑微生物发酵的独特要求，注意周围环境的清洁卫生，和厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。

食品类发酵工厂，要符合食品卫生法的有关规定充分体现卫生、优美、流畅，并能让参观者放心的原则。

6. 设计工作必须加强计划性，各阶段工作要有明确的进度。

5、新建项目的建设程序有哪三个阶段？建设前期、建设期、交付使用期6、什么是新建项目、扩建项目、改建项目？新建项目是指从无到有，“平地起家”，新开始建设的项目。

课程设计题目：链霉素生产工艺设计课程名称：发酵工厂工艺设计概论学院：化学与生物工程学院班级学号：姓名：指导老师：小组成员：二零年月目录1前言 (3)2设计任务书 (4)2.1项目背景和开发意向 (4)2.2生产菌种及发酵基本原理 (4)2.3基础数据 (5)2..4参考数据 (6)2.5设计内容 (6)2.6设计要求 (6)3工艺流程 (7)3.1发酵工艺 (7)3.2链霉素发酵条件及中间控制 (7)3.3提取工艺 (9)3.4工艺流程简图 (11)4工艺计算 (12)4.1物料衡算 (12)4.2热量衡算 (13)4.3水用量的计算 (15)5发酵车间设备(发酵罐)的选型计算 (16)5.1发酵罐的设计 (16)5.1.1发酵罐的选型及尺寸 (16)5.2设备结构的工艺设计 (17)5.2.1 空气分布器 (17)5.2.2 挡板............................................................. . (17)5.2.3电机设计及轴功率的计算 (17)5.2.4搅拌器设计 (19)5.2.5冷却面积的计算与冷却管的设计 (19)5.2.6 PH测定 (22)5.2.7消泡 (22)6对本设计的评述 (23)7参考文献 (24)8附表二、发酵罐总装置图..………………………………………………......................1前言链霉素（Streptomycin）是瓦克斯曼〔Waksman S.A.)于 1944 年从灰色链霉菌（Streptomyces,griseus）培养液中分离出来的一种碱性抗生素。

链霉素是一种相当强的有机碱，也是一种多糖类化合物。

其分子结构是由链霉肌、链霉糖和 N-甲基-L-葡萄糖胺三部分以苷键相联结而成的。

链霉素碱稳定性特别差，工业产品主要是其硫酸盐形式，即硫酸链霉素(Streptomycin Sulfate)。

红霉素生产物料衡算1、红霉素发酵工艺流程示意图工艺流程如下：沙土管包子母瓶斜面培养子瓶斜面培养种子培养液小罐种子液中罐种子液大罐发酵放罐放罐发酵液预处理碱化〔使PH为8.0-8.4〕板框过滤滤液〔加萃取溶媒〕轻液结晶洗水枯燥成品检验合格产品包装〔不合格产品回收)。

一般红霉素工艺如下列图所示：空气原料孢子加压配料斜面培养冷却发酵摇瓶培养除水碱化一级种子过滤萃取二级种子豆油离心丙醇成盐淋洗烘干包装销售图1：红霉素生产工艺流程示意图2、工艺技术指标与根底数据〔1〕主要技术指标见表表1：红霉素发酵工艺主要技术指标表2：培养基配比〔质量分数〕：〔2〕发酵罐补料情况丙醇：发酵后24小时开场补，开场补之前要取样观察菌丝状态，菌丝需呈网状、展开，发酵液粘度达6S左右，补料前半小时去无菌样品，与正点取样相差1~2小时，24~32h时间每4h补12L丙酮，33~144h每小时补6L。

糖：糖可以通过菌体代谢后而调节发酵液的PH值，也可以做为红霉素放线菌的代谢碳源，大罐发酵30h时取样测PH值，大罐补淀粉液化糖1.7t，淀粉0.3kg，在80°C左右保温液化30min，一次消一到两个罐的淀粉液化糖。

油：本发酵工艺补油主要为豆油。

发酵后24开场补，其实速率为4L/h，以后看液面调整补油速度。

假设液面高那么应提前2h左右，每4h补6L，放罐前一个班每4h补10L。

油用于消泡和提高碳源。

水：放罐前两个班补水，每吨水加泡敌1L，玉米浆10L，30h左右根据液面补500-800t纯水，如果发酵过程中发酵液体积偏少，每班需补100-200L纯水。

全料：6-8小时根据液面下降情况可补全料，补前半小时取样。

3、培养基总物料衡算〔1〕放罐成熟发酵液量：根据产品质量µ1、放罐发酵单位µ2、提取总收率n 、年生产天数t 、倒罐率r ，可计算生产1000kg 成品所需的发酵液量。

V 0〔2〕放罐成熟发酵液量V 0分为三个局部组成： 底料 V 01=160×〔1-i 0-j 0)=160×76%=121.6〔m 3〕 种\液量 V 02=160×j 0=160×14%=22.4〔m 3〕 补料量 V 03=160×i 0=160×10%=16〔m 3〕〔3〕二级种子罐种液量 V 1由两局部组成：底料 V 11= V 02÷〔1- s 1〕×〔1-j 1〕=22.4÷0.90×70%=17.42〔m 3〕 种液量 V 12= V 02÷〔1- s 1〕×j 1=22.4÷0.90×30%=7.47〔m 3〕〔4〕一级种子干种液量V 2由两局部组成：底料 V 21= V 12÷(1-s 2)×〔1-j 1〕=7.47÷0.9×65%=5.39〔m 3〕 接种量 V 22= V 12÷(1-s 2)×j 2=7.47÷0.9×35%=2.99〔m 3〕)(160)03.01(84.0106000107501000)1(100036621m r n =-⨯⨯⨯⨯⨯=-⨯⨯⨯=μμ〔5〕发酵罐底料的物料用量：发酵罐培养基配方×V01÷(1-s0)×ρ0淀粉：m01=5%×V01÷(1-s0)×ρ0=5%×121.6÷0.9×1050=7093.3〔kg〕豆粉：m02=2.2%×V01÷(1-s0)×ρ0=2.2%×121.6÷0.9×1050=3121.1〔kg〕玉米粉：m03=1.8%×V01÷(1-s0)×ρ0=1.8%×121.6÷0.9×1050=2553.6〔kg〕氯化钠：m04=0.65%×V01÷(1-s0)×ρ0=0.65%×121.6÷0.9×1050=922.1〔kg〕豆油：m05=0.50%×V01÷(1-s0)×ρ0=0.50%×121.6÷0.9×1050=709.3〔kg〕碳酸钙：m06=0.65%×V01÷(1-s0)×ρ0=0.65%×121.6÷0.9×1050=922.1〔kg〕碳酸铵：m07=0.18%×V01÷(1-s0)×ρ0=0.18%×121.6÷0.9×1050=255.4〔kg〕生物氮：m08=0.80%×V01÷(1-s0)×ρ0=0.80%×121.6÷0.9×1050=1134.9〔kg〕糊精：m09=0.00%×V01÷(1-s0)×ρ0=0〔kg〕〔6〕发酵罐补料物料用量：发酵罐补料培养基配方×V03÷(1-s0)×ρ0m31=4.38%×V03÷(1-s0)×ρ0=4.38%×16÷0.9×1050=817.6〔kg〕豆粉：m32=3%×V03÷(1-s0)×ρ0=3%×16÷0.9×1050=560〔kg〕玉米粉：m33=1.25%×V03÷(1-s0)×ρ0=1.25%×16÷0.9×1050=233.3〔kg〕氯化钠：m34=1.63%×V03÷(1-s0)×ρ0=1.63%×16÷0.9×1050=304.3〔kg〕豆油：m35=0.88%×V03÷(1-s0)×ρ0=0.88%×16÷0.9×1050=164.3〔kg〕碳酸钙：m36=0.063%×V03÷(1-s0)×ρ0=0.063%×16÷0.9×1050=11.76〔kg〕碳酸铵：m37=0.175%×V03÷(1-s0)×ρ0=0.175%×16÷0.9×1050=32.7〔kg〕生物氮：m38=0.00%×V03÷(1-s0)×ρ0=0〔kg〕糊精：m39=4.5%×V03÷(1-s0)×ρ0=1.5%×16÷0.9×1050=280〔kg〕〔7〕二级种子罐底料的物料用量：二级种子罐培养基配方×V11÷(1-s1)×ρ1淀粉：m11=1.8%×V11÷(1-s1)×ρ1=1.8%×17.42÷0.9×1150=400.7〔kg〕m12=1.5%×V11÷(1-s1)×ρ1=1.5%×17.42÷0.9×1150=333.9〔kg〕玉米粉：m13=0.60%×V11÷(1-s1)×ρ1=0.60%×17.42÷0.9×1150=133.5〔kg〕氯化钠：m14=0.30%×V11÷(1-s1)×ρ1=0.30%×17.42÷0.9×1150=66.8〔kg〕豆油：m15=0.60%×V11÷(1-s1)×ρ1=0.60%×17.42÷0.9×1150=133.5〔kg〕碳酸钙：m16=0.50%×V11÷(1-s1)×ρ1=0.50%×17.42÷0.9×1150=111.3〔kg〕碳酸铵：m17=0.12%×V11÷(1-s1)×ρ1=0.12%×17.42÷0.9×1150=26.7〔kg〕生物氮：m18=0.00%×V11÷(1-s1)×ρ1=0〔kg〕糊精：m19=1.2%×V11÷(1-s1)×ρ1=1.2%×17.42÷0.9×1150=267.1〔kg〕〔8〕一级种子罐底料的物料用量：一级种子罐培养基配方×V21÷(1-s2)×ρ2 淀粉：m21=1.8%×V21÷(1-s2)×ρ2=1.8%×5.39÷0.9×1200=129.36〔kg〕豆粉：m22=1.5%×V21÷(1-s2)×ρ2=1.5%×5.39÷0.9×1200=107.8〔kg〕m23=0.60%×V21÷(1-s2)×ρ2=0.60%×5.39÷0.9×1200=43.12〔kg〕氯化钠：m24=0.30%×V21÷(1-s2)×ρ2=0.30%×5.39÷0.9×1200=21.56〔kg〕豆油：m25=0.60%×V21÷(1-s2)×ρ2=0.60%×5.39÷0.9×1200=43.12〔kg〕碳酸钙：m26=0.50%×V21÷(1-s2)×ρ2=0.50%×5.39÷0.9×1200=35.93〔kg〕碳酸铵：m27=0.12%×V21÷(1-s2)×ρ2=0.12%×5.39÷0.9×1200=8.6〔kg〕生物氮：m28=0.00%×V21÷(1-s2)×ρ2=0〔kg〕糊精：m29=1.2%×V21÷(1-s2)×ρ2=1.2%×5.39÷0.9×1200=86.2〔kg〕〔9〕总物料用量：发酵罐补料物料用量+发酵罐补料物料用量+二级种子罐底料的物料用量+一级种子罐底料的物料用量淀粉：m1=m01+m31+m11+m21=8440.9〔kg〕豆粉：m2=m02+m32+m12+m22=4122.7〔kg〕玉米粉：m3=m02+m32+m12+m22=2963.6〔kg〕氯化钠：m4=m02+m32+m12+m22=1314.7〔kg〕豆油：m5=m02+m32+m12+m22=1050.3〔kg〕碳酸钙：m6=m02+m32+m12+m22=1081.1〔kg〕碳酸铵：m7=m02+m32+m12+m22=323.4〔kg〕生物氮：m8=m02+m32+m12+m22=1134.9〔kg〕糊精：m9=m02+m32+m12+m22=633.3〔kg〕根据年生产1000kg成品发酵所需的原材料与其他物料的衡算结果，可求得年生产16000t成品所需的总物料、每日用量，以与大罐培养基，大罐补全料，中罐培养基和小罐培养基各自所需的物料总量、每日用量。

生物制药工厂工艺设计1.工厂概述：该生物制药工厂的主要产品是一种用于治疗肿瘤的抗癌新药。

工厂位于郊区，占地面积约5000平方米。

设有生产、质量控制、研发和管理四个区域。

2.原材料采购：工厂首先需要采购优质的原料。

原料主要包括植物提取物和化学试剂，需要保证其纯度和无菌性。

采购部门负责与供应商协商，并确保符合工厂的要求。

3.提取和纯化：植物提取物需要经过提取和纯化过程才能得到所需的有效成分。

提取部门负责将植物材料放入提取器中，在适当的温度和压力下进行提取。

提取液经过过滤、浓缩和离心等步骤，最终得到所需的纯化产物。

4.制备：制备部门负责将纯化产物经过一系列反应和分离步骤制备成最终产品。

首先，需要进行药物原料的配制和反应，然后进行过滤、干燥和研磨等步骤，最终产品经过质量控制部门的检测合格后，进入下一个环节。

5.包装：包装部门负责将最终产品进行包装和标识，确保产品的安全和品质。

包装工艺包括灭菌、填充、封闭等步骤，采用无菌条件进行操作，避免细菌和其他污染物的进入。

6.质量控制：质量控制部门负责对原料、中间体和最终产品进行检测和分析，确保产品的质量符合标准。

常用的质控方法包括高效液相色谱、气相色谱和质谱等。

7.设备和工艺管线设计：工厂需要配备适当的设备和工艺管线，以满足生产需求。

设备包括反应釜、离心机、过滤器和填充机等。

工艺管线需要合理设计，以确保原料的流动性和操作的方便性。

8.工艺控制和自动化：为了提高生产效率和质量稳定性，工厂需要实施工艺控制和自动化系统。

工艺控制系统可以监测和调节温度、压力、pH值等关键参数，自动化系统可以实现工艺过程的自动控制和数据记录。

9.安全和环保：工厂需要遵守相关的安全和环保法规，确保工艺过程的安全性和环境友好性。

应建立健全的安全管理制度，加强员工安全培训，配备防护设备和消防设备。

10.工厂布局设计：考虑到生产和管理的需要，工厂的各个区域需要合理布局。

生产区域需要按照工艺流程进行划分，方便物料流动和操作人员的协作。

《⽣物⼯程设备及⼯⼚设计》课程教学⼤纲《⽣物⼯程设备及⼯⼚设计》课程教学⼤纲课程英⽂名称：Design of Biological Engineering Equipment and Factory课程编号: 1822123002课程计划学时：48学分：3课程简介：《⽣物⼯程设备及⼯⼚设计》是⽣物⼯程专业⼀门专业选修课程，学位课。

该课程是⽣物⼯程技术和化学⼯程与设备交叉的结合体，是⼀门实践性很强的学科。

课程主要介绍⽣物⼯程产业界常见的⼯业⽣产设备及⽣物⼯程研究领域的主要设备的基本原理、结构、特点、设计选⽤计算⽅法及发酵车间⼯艺设计。

本课程既有⼀定基础理论，⼜有较强的⼯程实际应⽤，使本专业学⽣成为能在⽣物技术与⼯程领域从事产业化设计、⽣产、管理和新技术研究、新产品开发的⼯程技术⼈才。

课程内容为：发酵设备计算及选型；⽆菌空⽓设备；分离设备；过滤、离⼼、萃取、吸附、离⼦交换、层析、蒸发、结晶、⼲燥等设备；发酵车间⼯艺设计。

通过本课程的学习，了解和掌握不同类型的⽣物⼯程设备⼯作原理，懂得如何应⽤这些基本理论去分析和解决⽣产过程中的具体问题，改造原有⽣产过程使其更符合客观规律，实现⽣产过程的优化，提⾼⽣产过程的经济和社会效益。

⼀、课程教学内容及教学基本要求第⼀章设计概述本章重点是⽣产⼯艺设计，⽣物⼯⼚设计的原则和特点，难点是⽣物⼯⼚设计的特点。

第⼀节⽣物⼯程⼯⼚设计的⽬的和要求本节要求了解⽣物⼯程⼯⼚设计的⽬的和要求，⼯⼚设计在国民经济中的地位和意义(考核概率1%)。

第⼆节设计⼯作的任务和内容本节要求了解设计⼯作的基本任务和内容(考核概率1%)，理解总体设计和局部设计(考核概率2%)。

第三节⽣产⼯艺设计本节要求了解⽣产⼯艺设计在总体设计中的地位，计算机在⼯艺设计中的应⽤(考核概率1%)，理解⽣产⼯艺设计的依据与内容(考核概率2%)。

第四节⼯⼚设计⼯作原则本节要求理解解⽣物⼯⼚设计的基本原则和特点(考核概率2%)。

生物工程工厂设计综述摘要:探究生物工程工厂设计的方法和设计的具体步骤,加强加深对生物工程工厂设计的理解，旨在更深的理解和意识设计工作的重要性，即设计是将科学转化为生产力的重要学科.关键词：生物工程工厂；设计生物工程工厂设计是一门以生物工艺学、生物制药学、GMP和工程学及相关科学理论和工程技术为基础，综合性、实践性很强的应用性工程学科，其目的是培养学生具备生物工程工厂设计的工程能力和工程素质，完成工程师的综合性基本训练,其中生物工程工厂设计的任务和目的分别是加建设项目的决策，编制各个阶段设计文件，配合施工和参加验收,进行总结的全过程；作出体现国家有关方针政策，切合实际，安全适用，技术先进，经济效益和环境效益好的设计,为我国社会注意现代化建设服务。

1资料与方法1。

1基本建设程序：一个新建项目从计划建设到建成投产，按照建设项目发展的内在联系和发展过程,建设程序一般要经历：建设前期、建设期和交付使用期三个阶段。

其中建设前期的的工程程序主要有以下几个方面:项目建议书、可行性报告、设计任务书、初步设计、总概算.而项目申请报告主要有项目申请单位情况、拟建项目情况、建设用地及相关规划、资源利用和能源耗用分析、生态环境分析、经济和社会效益分析、建设与实施、结论与建设、等内容。

另外可行性研究报告内容主要有根据经济预测、市场预测确定项目建设规模和产品方案；资源、原材料、动力、运输、供水等配套条件及公用设施落实情况等。

1。

2厂址选择与工厂总平面设计厂址的选择主要需要符合工业布局、符合所在地区、城市规划的要求，按照国家有关法律、法规及建设前期工作的规定进行，然后利用各地区的有利条件，避开或克服不利条件；充分利用当地人力、物力、财力和自然资源，环境保护；节约用地，不占用良田及经济效益高的土地，并符合国家现行土地管理、环境保护、水土保持等法规有关规定.其次使企业接近原料、能源产地和产品消费区，消除不合理运输；总体经济效益好，有利于加快国民经济发展和人民生活的提高.而具体厂址所在地点的选择,则要从场地的自然条件、技术经济条件及所在行业的特点三方面考虑，依次满足相应的条件.1.3工艺流程设计工艺流程设计和车间布置设计是工艺设计的两个主要内容,是决定工厂的工艺计算、车间组成、生产设备及布置的关键步骤。

生物制药工厂工艺设计心得体会系部制药工程系专业生物制药技术班级274学生姓名卫超俊学号020*******成绩二〇一二年十二月一日生物制药工厂工艺设计心得体会作者：卫超俊摘要：论述了生物制药的过去与未来的发展状况，同时了解现在的行情以及对工厂工艺的了解和认识。

为以后在生物制药工厂工艺设计研究提供有力的证据。

关键字：生物制药工厂工艺设计1生物制药和工厂工艺设计定义生物制药：利用生物活体来生产药物的方法。

有时特指利用转基因动植物活体作为生物反应器生产药物，如利用转基因玉米生产人源抗体、转基因牛乳腺表达人α1抗胰蛋白酶等。

工厂工艺设计：根据生化反应过程或生化产品的生产过程设计出生产流程，并研究其合理性、先进性、可靠性和经济性，再根据工艺流程及条件选择合适的生产设备、管道及仪表进行合理的工厂布局设计以满足生产的要求，工艺专业与有关非工艺专业密切合作，最终是使工厂建成投产。

2生物制药行业发展现状2.1市场情况2011年生物制药的销售额已达1600亿美元，占全球药品市场份额的19%，预计到2020年，生物制药在全球药品销售中的比重将超过三分之一。

我国医药制造业年总产值已经超过 1.2万亿元，近年出口年均增长率也稳定保持在25%-30%。

其中，化学原料药是代表我国医药产业国际竞争力的重要产业，年产值占全国医药总产值的近一半，出口比重超过60%。

2015年全球生物仿制药市场将从2010年的243万美元增长到37亿美元，这相当于30个品牌药损失510亿美元的销售。

2015年，我国生物仿制药品的年销售额，将从2011年的2748亿元，增长到4478亿元，年均复合增长率约在15%左右，并将始终占全国生物医药销售总额的62%左右。

在2012-2016年期间，专利药销售额预计将以超过25%的增长率继续增长。

随着一些重磅生物药物专利即将到期，2010-2017年，价值1500亿美元的药物将失去专利保护，这将推动仿制药市场从2010年1238.5亿美元增长到2017年的2310亿美元。