年产吨硫酸庆大霉素发酵车间设计

摘   要

本次设计任务为年产120吨庆大霉素发酵车间。

本设计采用三级发酵。共有十一台发酵罐（其中一台备用储罐），五台二级种子罐（其中一台备用储罐），五台一级种子罐（其中一台备用储罐），一台补料罐，两台大配料罐，一台小配料罐。采用的生产工艺如下：生产菌种为小单胞菌，经小、中罐种子扩大培养后接到发酵罐中。工艺过程为小—中—大罐三级发酵，小、中罐一次投入。大罐考虑底物抑制及产物营养要求，采用中间补料，包括全料、稀料、氨水、氢氧化钠、消沫油。发酵罐主要设计参数为：公称直径4400mm，罐高9200mm，筒体壁厚16mm；二级种子罐的主要设计参数：公称直径 2500mm，罐高5500mm，筒体壁厚10mm；一级种子罐的主要参数：公称直径 1200mm，罐高2800mm，筒体壁厚8mm。

设计说明书完成后根据说明书绘制了工艺流程图、车间平面布置图及厂房布局图。

车间平面结合实际情况，发酵区高18米、长63米、宽27米，9米的操作界面；非发酵区高6米、长63米、宽27米。

厂区分为生产区、生产前置区、生产左侧区和生产右侧区共三个区域，共20个主要建筑物。

此外简要阐述了设备安装、电气、仪表控制、消防、节能、维修等。

关键词：硫酸庆大霉素；发酵工艺；发酵罐；车间平面；布置厂房布局

workshop with annual output of 120 million capsules

Abstracts

The design task is to produce an annual output of 120 tons of gentamicin fermentation workshop design. 

The design adopts three stage fermentation. A total of eleven sets of fermentation tank (one of the backup storage tank, five) two grade seed pots (one of the backup tank), five sets of a seed tank (including a spare tank), a feeding tank, two large ingredients cans, a small mixing tank. The production process is as follows: the production strain Micromonospora, with small and medium tank seed expansion culture after receiving the fermentation tank. The process is three - stage fermentation of small - medium - large tank, and small and medium tank are put into operation at one time. The big tank considering substrate inhibition and product nutrition requirements, using intermediate feeding, including material, diluent, ammonia, sodium hydroxide, defoaming oil. The main design parameters of fermentation tank: nominal diameter 4400mm, high 9200mm tank, the cylinder wall thickness of 16mm; the main design parameters of two stage seed tank: nominal diameter 2500mm, high 5500mm tank, the cylinder wall thickness of 10mm; the main parameters of a seed tank: nominal diameter 1200mm tank high 2800mm, the cylinder wall thickness 8mm. 

After the design instruction has been completed, the process flow chart, the workshop layout plan and the workshop layout have been drawn up according to the instruction manual. 

Workshop plane combined with the actual situation, the fermentation area is 18 meters high, 63 meters long, 27 meters wide, 9 meters of operation interface; non fermentation area is 6 meters high, 63 meters long and 27 meters wide. 

The factory is divided into production area, production front area, production left area and production right zone, four areas, 20 main buildings. 

In addition, the equipment installation, electrical, instrument control, fire control, energy saving and maintenance are briefly described.                           

Key words：Keywords gentamycin sulfate; fermentation process; fermenter; workshop plane; layout of workshop; layout.

第一章 总论

设计背景

设计背景

   随着社会的进步和发展、人民的生活水平也逐渐提高，医疗方式也在发生改变。目前我国抗生素的使用率非常高，对于感染，包括病毒感染，细菌的感染，寄生虫的感染，支原体、衣原体等微生物感染都需要使用抗生素。我们平常的很多疾病也确实属于感染性疾病，如普通的，上呼吸道的感染，泌尿道的感染，皮肤的感染，但他们引起的感染原是不同的，上呼吸道80-90％是病毒感染，而泌尿道的是细菌感染。如果是病毒感染我们要用抗病毒的抗生素，如果是细菌感染就要用抗细菌的抗生素。在医院里抗生素的使用占总量的30-50％。除了医院，老百姓的家里都会有抗生素存在，药店里的很大一部分也是抗生素。在我国抗生素的使用是非常广泛的。因此，抗生素药物的研究、开发及生产，是我们制药行业人员义不容辞的义务。

庆大霉素由美国先灵公司Weinstain于1963年发现，并定名为艮他霉素，两年后开始在临床上使用，我国于1966年由王岳筛选出来，1969年鉴定投产并命名为庆大霉素，而硫酸庆大霉素是在八二年的元旦才在开始在美国上市。历经几十年后硫酸庆大霉素在美国有两千多万美元的市场销售市场，全世界的销售市场更是达到了五亿美元以上。

我国的从1969年开发庆大霉素成功开始，至今已有四十多个获得SFDA（国家食品药物管理局批准了的硫酸庆大霉素制造商。并且有十几个药厂在正常生产，年产量达到850多吨，用于出口的有400多吨。

在05年的上半年的时候我国庆大霉素硫酸盐出口了二百多吨，出口平均价才美元/公斤，总出口额在一千五万美元左右。2006年的出口价格更是达到了80美元/ 桶以上，出口量也有所增长。

中国迄今为止大规模生产硫酸庆大霉素是福抗药业、南洋普康集团、上海新先锋药业和烟台只楚药业等几家厂商。但是第一批研发和生产却是四川抗菌素研究所、开封制药和福州抗生素研究所以及上海四药，值得一提的是华北制药集团拥有3200吨的发酵潜力。目前硫酸庆大霉素的市场虽然受到淀粉、玉米、酶等原料和配料的价格上涨的冲击，有所上扬但总体还是保持稳定的，国内销售平稳在750元/桶左右，但少数硫酸庆大霉素的生产企业已经无力于外部，自能满足自身生产，国内大型生产企业也开始出现短缺供应迹象。主要原因是在国际市场上，通过市场认证的企业销售利润远远高于国内，比如在南亚销售硫酸庆大霉素的四川药业庆出口价达到了180美/桶，而通过欧洲注册的福抗集团更是以200美元/桶的售假在销售硫酸庆大霉素。

设计意义

相对于其他抗生素而言，硫酸庆大霉素不仅售价便宜，而且可以有效抑制各种革兰阴性细菌和阳性细菌，临床上可以广泛应用于治疗各种感染。此外，研究表明，硫酸庆大霉素具有抑制艾滋病毒的复制活性，通过结合HIV的RRE Rev的结构域，从而抑制HIV逆转录病毒蛋白的相互作用。通过对Litov chick等合成的R3G（硫酸庆大霉素的三精氨酸衍生物）的抗病毒活性测定，得到其对EIAV病毒具有良好的抑制作用;并且因为马传染性贫血病毒和艾滋病毒有同源性的转录活化机制，可以推断出R3G可能对艾滋病毒也具有抑制作用。虽然因为在临床上的广泛应用，硫酸庆大霉素的肾毒性和耳毒性等不良反应的出现事例也越来越多。但是随着硫酸庆大霉素在由bFGF（碱性成纤维细胞生长因子）、NGF（神经生长因子）、EGF（表皮生长因子)的治疗和预防肾毒性和耳毒性的研究进展，已经为硫酸庆大霉素的肾毒性和耳毒性的治疗和预防提供了一种新的研究思维方式。在硫酸庆大霉素的低毒性和高效预防药物的研究上，或者先进的药物浓度监测技术方面，我们要相信信随着细胞生物学、分子生物学，临床医学和遗传工程及相关学科对硫酸庆大霉素的毒理和药理的不断深入研究，在不就的将来一定会取得重大突破，而硫酸庆大霉素在临床上还会发挥出重要作用。

所以硫酸庆大霉素的前景还是十分广阔的，对于硫酸庆大霉素的发酵不仅是当下硫酸庆大霉素增产的关键，也会成为以后硫酸庆大霉素自我完善得以实现的重要保证。

设计依据

主要文件

设计任务书

《药品生产质量管理规范》（2010年修订，国家食品药品监督管理局颁发）。

《药品生产质量管理规范实施指南》（2010年版，中国化学制药工业协会）。

《医药工业厂房洁净设计规范》GB50457-2008。

《洁净厂房设计规范》GB 50073-2013。

《建筑设计防火规范》GB/T50016-2006（2006年版）。

《设计规范和标准建筑设计防火规范》GB/T50016-2006（2006年版）。

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-1992。

《药品GMP实施与认证》李钧主编。

《洁净室施工及验收规范》JG71-85。

《污水综合排放标准》GB9878-1996。

《中华人民共和国药典》2015版。

中华人民共和国卫生部标准。

主要技术资料

1、设计技术指标

本设计主要参考硫酸庆大霉素生产工艺以及四川福耀发明专利，培养基配方，工艺流程等等过程为基础，来进行对年产120吨硫酸庆大霉素工程发酵车间的初步设计。主要设计参数如下： 

发酵系统:（产量120吨/年）

发酵单位：（1500u/ml）       成品单位：600（u/mg）   

发酵周期：96（hr）          发酵热：3500 kcal/m3hr 

装料系数：75%（发酵罐）      65%（一级种子罐）

          70%（二级种子罐） 

总收率：85%                  染菌率：3%

工作日：300（天）            发酵液粘度：50（CP）

发酵液重度：1050（kg/m3）  

厂址：贵阳乌当区

2、培养基配比

主要原料：黄豆饼粉，淀粉，玉米粉。 

主要辅料：氯化钠，钠，酵母粉，碳酸钙，蛋白胨，淀粉酶，消沫油（豆油）。

注：补料同发酵罐培养基，调PH值取氨水和氢氧化钠来计算，经验配比分别用氨水和氢氧化钠。

图1-1培养基配比

生产方法及工艺选择

生物合成庆大霉素的可能途径如下：

           D-葡萄糖→2-脱氧青蟹肌醇→2-脱氧青蟹醇胺

                           ↓              ↓

          D-葡萄糖胺→   巴龙胺  ←   2-脱氧链霉胺

                           ↓

                        庆大霉素A

                           ↓C-甲基化和差向异构化

                         庆大X2

                  脱氧↓    氨基化   ↓L-甲基化

              抗生素JI-20A        抗生素G418

                 脱氧↓              ↓脱氧，氨基化

                庆大霉素C1a             抗生素JI-20B

                    ↓N-甲基化       ↓脱氧差向异构化

                庆大霉素C2b        庆大霉素C2

                                     ↓N-甲基化

                                   庆大霉素C1

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摇瓶中，后接6-8瓶摇瓶种子到小罐中，并经中罐种子扩大培养后接到发酵罐中，接种方法为单种，放罐后至提炼车间。

产品简介

硫酸庆大霉素属是氨基糖苷类抗生素的一种，可抑制或者杀灭多种革兰氏阴性菌和阳性菌，是庆大霉素的硫酸盐。是由放线菌科中的棘孢小单孢菌或者绛红小单孢菌等发酵液提取出来的庆大霉素，再通过成盐得到的一种多组分碱性混合物。硫酸庆大霉素为 C 族复合物，由加拉糖胺、绛红糖胺、2 -脱氧链霉胺构成。受到绛红糖胺C6`上的甲基化水平的差异的影响[1], 绝大部分形成了硫酸庆大霉素C1、C2和C1a 。并且在硫酸庆大霉素C1、C2和C1a 中其药效及毒性互不一致，C2 和C1a 成分虽然容易产生耐药性，毒性也较大，但药效却非常高；C1成分的药效最差，但却不易产生耐药性，且毒性最小。

中文名：硫酸庆大霉素

英文名：Gentamycin Sulfate

中文别名：庆大霉素硫酸盐；硫酸艮他霉素；硫酸正泰霉素；硫酸双生霉素；硫酸庆大霉素(细胞培养用)

英文别名： gentamicin solution 10mg/ml sterile*filtered; gentamicin standard solution;gentamicin sulfate from micromonospora purpurea;

CAS号：1405-41-0

EINECS号：215-778-9

分子式：C19H41N5O11S

结构式：

硫酸庆大霉素分子式

图 1-2硫酸庆大霉素分子式

图1-3  技术规格及质量标准

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，无臭，对光、空气、广泛pH及热稳定（在pH 4、60℃保存35~180天，对溶液的效价影响不大，在pH 4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-菌均有较强的抗菌作用，特别是铜绿假单胞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。

2、分析方法

按2010年版《中华人民共和国药典》（第二部）查出庆大霉素的分析方法为：

取本品约50mg，加水1ml溶解后，加1N HCl 2ml，在水浴中加热10分钟，加2N NaOH 2 ml与2%乙酰丙酮的水溶液1ml，置水浴中加热5分钟冷却后，加对二甲基苯甲醛试剂1ml，即显淡粉红色。

取本品约5mg，加水1ml溶解后，加%茚三酮的水饱和亚丁醇溶液1ml与吡啶，在水浴中加热5分钟即显蓝紫色。

硫酸根鉴别反应：

加氯化钡有白色沉淀。

加醋酸铅。

加盐酸不生成白色沉淀。

3、硫酸庆大霉素的运用

（1）硫酸庆大霉素的药理作用

硫酸庆大霉素作为一种氨基糖苷类药物，通过作用于细菌的核糖体，联接30S亚基抑制细菌蛋白质的合成，进而破坏细菌细胞膜发挥杀菌作用。药物进入人体后被动扩散穿过细胞外膜的膜孔蛋白，而后经过转运系统通过细胞膜进入到细胞内，与游离的核糖体30s亚基不可逆结合在一起，造成A位上的严重破坏，导致下列作用[3]：（1）可以抑制细菌多核糖体的解聚及装配过程，引起细菌核糖体不能正常供应。（2）防止氨酰-转运RNA在位置A上的精准定位，特别是防止甲硫氨酰转运RNA的结合，进而干扰功能核糖体的装配和抑制70s起始复合物的形成。（3）妨碍终止因子在A位上的结合，引起合成肽链不能正常释放以及抑制70s核糖体完全解离。（4）诱导转运RNA和信使RNA密码三联体错误的匹配，致使核糖体30s亚基遗传密码的翻译错误，导致氨基酸在蛋白质结构上的异常插入，造成蛋白质异常的和无功能的合成。 

（2）硫酸庆大霉素的抗菌谱

硫酸庆大霉素在各种革兰阴性细菌和阳性细菌上都具有较强的抗菌作用，对于[4]变形杆菌属(吲哚阳性和阴性)、铜绿假单胞菌、大肠杆菌、克雷伯菌属、肠杆菌属、志贺菌属、沙雷菌属、枸橼酸杆菌属、金黄色葡萄球菌(不包括耐甲氧西林菌株)、奈瑟菌有较强的抗菌活性。对于肺炎链球菌及链球菌属的抗菌作用则较差。

    硫酸庆大霉素对结核杆菌、链球菌(包括肺炎球菌、化脓性链球菌、粪链球菌等)、厌氧菌(拟杆菌属)、立克次体、真菌及病毒是没有抗菌性的，或者抗菌效果不明显。

对于流感嗜血杆菌以及奈瑟菌属呈中性敏感，对于肠球菌属则大多有耐药作用，甲氧西林耐药株多数耐药。硫酸庆大霉素的耐药机制主要通过降低细胞膜的通透性、修饰靶蛋白以及使其缺乏主动转运功能（如厌氧菌对氨基糖苷类抗性）或者产生钝化酶（如磷酸化酶、乙酰化酶、腺苷化酶）。

（3）硫酸庆大霉素的临床应用  

硫酸庆大霉素主要[5]用于由变形杆菌、铜绿假单胞菌、克雷伯杆菌、沙雷氏菌、肠杆菌、葡萄球菌以及枸橼酸杆菌属，所引起的新生儿败血症、中枢神经系统的外感染、脓毒症、呼吸道感染、胆道感染、尿路感染、中耳炎、皮肤、软组织、鼻窦炎、骨骼、感染等。

对于敏感细菌所引起的中枢感染，主要包括用于治疗李斯特菌病；与甲硝唑或者克林霉素组合起来的肌内注射可用于降低结肠手术后的感染率；用于结肠手术的术前准备、细菌性痢疾或其他细菌性的肠道感染；对由铜绿假单胞菌、金葡萄球菌所引起的严重中枢神经系统感染的一些辅助医治；医治由易感细菌引发的各种感染；也可以治疗结膜，泪囊，角膜和睑板腺等的炎症。

（4）硫酸庆大霉素的副作用及注意事项

硫酸庆大霉素的不良反应，作为氨基糖苷类药，其主要表现为对肾脏和脑神经的损害，因为所用剂量相对较少，所以其对于肾脏的伤害性要小于卡那霉素。耳毒性对于耳蜗损害相对较小，主要是对耳前庭的影响较大。可造成耳鸣、眩晕、头昏及麻木等。有过敏反应，偶发荨麻疹或者皮肤瘙痒，过敏性中性粒细胞减少及白细胞减少，过敏性休克（可快速可致死）。偶有[6]低血压、贫血、粒细胞减少、白细胞减少、血小板减少以及食欲减退、恶心、腹胀、呕吐等胃肠道不适的症状，少数患者可能出现肝功能病变，如二重感染、絮浊反应阳性、血清氨基转移酶升高等。

硫酸庆大霉素的注意事项：

①对于氨基糖苷类药过敏者禁用。且应注意下列情况：第8对脑神经损害、失水和肾功能损害及帕金森病或重症肌无力患者慎用；对氨基糖苷类抗生素存在过敏性者，可能导致交叉过敏。

②为避免毒副作用，应该在其使用前和使用过程中进行肾功能及尿常规的检测，存在疑问的，可进一步进行听电图（听力检测）及温度刺激实验，以检测其耳毒性。

③进行鞘内注射的患者必须检测药物浓度在脑脊液内的变化，对于肾功能减退的、老年人、新生儿患者，可以选择性检测血药浓度用于疗程中的剂量调整。

④对血药浓度检测不了的，可以依据肌酐清除率来进行计量的调整。

⑤对于存在肾功能不全的患者和听力及前庭功能减退的患者，第一次用药可在达到最高剂量后应减量用于维持血药浓度，在血药浓度>12pg／ml的高峰期类不能维持过久。对于以前发现耳毒性患者时应密切观察治疗过程中前庭与听神经功能，条件允许的情况下可以进行血药浓度的检测，或者也可以根据测得的肾功能报告进行调整剂量。对于耳内滴液所造成的听力和前厅功能减退的，应停止用药。

⑥服药期间应多喝水可以减少对肾小管的损害。

⑦用药时间过长的可造成耐药株的生长过度。

下注射时应慎用。

存在呼吸抑制作用不得用于静脉推注。

生产规模及劳动定员

生产制度

生产规模为年产120吨硫酸庆大霉素发酵车间，发酵生产的不间断性使工厂必须24小时工作，由于一个工人每天工作8h，一周休息2天，因而采用四班三倒制，以8天为一个周期，每天每班1h吃饭休息。

发酵车间工人分为4组，两天轮换一个班次，具体如下：

早班  7：30-15：30      中班  15：30-23：30      晚班  23：30-次日7：30

岗位操作时间表和班组安排表

图1-4岗位操作时间表

车间定员

图1-5车间定员表

厂址选择

玫瑰风向图

图1-1玫瑰风向图

贵阳乌当区的全年主导风向为东南风，及少量西北风。发酵工厂的布局中，应该注意生产车间和仓库的通风，以及易燃易爆物品的的存放应该通风，少阳。污水处理和锅炉房的布置等产废区应该设置在下风侧，避免吹入生产区和生活区。

环境条件

贵阳气候温暖湿润，建厂周围卫生条件为首要考虑的内容。发酵厂厂区周围大气中的含尘量应在一定范围以下。按照我国国家标准GB3095-82大气中含尘量标准，一级区域为空气含尘量低于m3的区域，属高度清洁区；二级区域应不高于 mg/m3，属一般标准；三级区域含尘量高于 mg/m3，为污染区。发酵工厂建在一级或二级区域中，周围没有散发大量有害气体的化工厂和产生大量灰尘的炼钢厂、炼焦厂、热电厂等。并且与铁路及公路主要干线保持适当距离。在工业区内建厂，发酵工厂宜建在该区域的上风口位置，并与散发污染气体或大量烟尘的工厂保持一定间距。贵阳环境质量良好，没有雾霾。

地理条件

对厂区坡度的要求，大型厂应不大于4%，中型厂不大于6%，小型厂不大于10%。厂区的主要地段坡度以不大于2%为宜。但为了便于排出厂内场地积水，坡度不应小于%，此外，为防止厂区受淹，厂区应建在历年最高洪水线上。

抗震条件

    我国规定在地震6度烈度或以下时在建设时不设防，贵阳属于此类地区，所以不考虑抗震设防。

原辅材料的供应条件

    发酵工厂的设置要考虑原料、燃料和包装材料等的配套供应，黄豆饼粉、淀粉等原料要能得到较好的供给。贵阳处于我国西南多山地区，运输成本较高，黄豆饼粉、淀粉等供应可能不充足，可从四川和湖南地区用铁路和公路调运，本地区人力成本相对偏低。 

动力供应条件

    发酵工厂是耗能大户，并要求是二类负荷用电户。该厂选址时注意到厂区用电能得到充分保证，并有充足水源。贵阳有四十多家天然气公司，可以选择一家签约供气。        

交通运输条件

    现代化的发酵工厂，以其产品商品化、社会化为特征，没有方便的交通运输是难以取得高效益的，发酵工厂的运输量较大，要求交通运输方便、可靠，铁路、公路、优势明显，且有发展前景。

资金来源

    主要来自于国家财政拨款和银行贷款，同时也可以寻求私营合资或外商投资。工厂发展运营后，争取上市，以发展民族工业为本。

第二章 工艺设计

工艺流程设计

物料衡算

公称体积与台数计算:

（1）大罐（发酵罐）

设计为每天放2罐,所以

发酵时间96h，取辅助时间24h（辅助时间包括进料时间、灭菌操作时间、移种时间、放罐压料时间、清洗与检修发酵罐时间），这样设备周转更好，也可以处理染菌及其他突发情况，则有：

（2）二级种子罐（中罐）

发酵时间24h，取辅助时间为24h，得：

（3）一级种子罐（小罐）

发酵时间34 h，取辅助时间14h，得：

物料衡算

（1）大罐物料衡算

一般情况下消毒过程中液量要增加10%-20%，这里取15%，则：

（2）中罐物料衡算

一般情况下消毒过程中液量要增加10%-20%，这里取10%，则：

（3）小罐物料衡算

一般情况下消毒过程中液量要增加10%-20%，这里取10%，则：

（4）计算结果汇总：

大罐每天每罐放罐体积 m3，其中培养基体积 m3，补料 m3，公称容积150 m3，共11台，其中一台备用；补料罐选用150 m3的标准罐，培养基配料罐选用60 m3的标准罐；

二级种子罐共2台，公称体积30m3，培养基体积 m3；培养基体积达到大罐的一半以上，配料罐选择同上， 便于标准统一。

一级种子罐共4台，公称体积5m3，培养基体积 m3，配料罐选用5 m3的标准罐。

表2-1原材料消耗表

原料

（1）发酵热计算

其中：发酵热效应  KJ/h

大罐发酵液体积；中罐发酵液体积；小罐发酵液体积。

（2）冷却水量的计算

发酵过程，冷却水系统按季节气温的不同，采用冷却水系统也不同，为了保证发酵液生产，夏季必须使用冰水，考虑理论用水与实际的差别，取系数.

冬季：气温时采用循环水进口17，出口20.

夏季：气温时采用循环水进口10，出口20.

冬季冷却水循环水用量计算：

夏季冷却水用量计算：

（3）冷却器面积计算

取K=300

（4）蒸汽消耗量计算

发酵罐蒸汽消毒有三种方法：实消、连消、空消。庆大霉素常常采用实消方法。实消蒸汽用量最大，蒸汽直接通入罐内与发酵液等一起加热，使罐温从35迅速升温至130以达到灭菌的效果。保温时间内蒸汽用量按升温用汽量的30-50%进行计算。

直接蒸汽混合加热蒸汽消耗量的计算：

：蒸汽消耗量 kg

G：被加热料液量 kg，已知大罐为；中罐为；小罐为

：加热结束时的料液温度130

：加热开始时的料液温度35

I：蒸汽焓KJ/kg，焓为650kCal/kg

：热损失5-10%，取5%

查灭菌保温时间内的蒸汽用量

则：

设备选型

机械通风发酵罐的高度和直径

（1）确定发酵罐的高度和直径：

设发酵罐的圆筒体积为，封底体积为

注意:后面因为前期计算失误，造成中罐和小罐体积过大，还没有更改。

机械发酵罐壁厚的计算

计算法确定发酵罐的壁厚：

式中，

P—设计压力，取最高工作压力的倍，这里为安全可靠，全取P=。

D—发酵罐内径，D=310cm

【σ】—A3钢的许用应力，【σ】=127Mpa φ焊缝系数，取φ=

C—壁厚附加量

—钢板负偏差，取

—为腐蚀欲量，取

—加工减薄量，取=0，代入上式得        

封头壁厚计算

标准椭圆封头的厚度计算公式如下：   

式中，P=，D=440cm，【σ】=127Mpa

=，=，=

cm

代入上式，得 : 

管道设计

（1）接管设计

接管的长度h设计

各接管的长度h根据直径大小和有无保温层，一般取100~300mm

接管直径的确定

主要根据流体力学方程式计算。已知物料的体积流量，又知各种物料在不同情况下的流速，即可求出管道截面积，计算出的直径再休整到相近的钢管尺寸即可。

（2）通风管的管径计算

大罐实装醪量；大罐实装醪量；大罐实装醪量；

设1h内排空，则物料体积流量   

发酵醪流速取V=1m/s

则排料管截面积为 

 则管径

取无缝钢管Ф299x10适用。

取无缝钢管Ф114x4适用。

取无缝钢管Ф适用。

若按通风管计算，压缩空气在下，支气管气速为20m/s，大罐通风比 1:；中罐通风比 1:；小罐通风比 1:：

计算到，30状态下：

取风速v=20m/s，则风管截面积为： 

根据

则气管直径为：                            

取d=Ф245x12无缝管，则满足工艺要求。

取d=Ф无缝管，则满足工艺要求。

取d=Ф54x2无缝管，则满足工艺要求。

冷却管的计算

（1）却管总面积

  冬季最高峰时：

取冷却水在竖直蛇管中流速1m/s，根据流体力学方程式，冷却管总截面积为：

式中：

W：冷却水体积流量，设计取

V：冷却水流速，v=1m/s

代入上式，得：

（2）冷却管组数和管径

设管径为，组数为n，则

根据发酵罐情况，大罐取n=6，大罐取n=4，大罐取n=3，求管径，由上式得：                  

    查金属材料表选取无缝不锈钢管表，选取

大罐Ф95×无缝管；中罐Ф57×无缝管；小罐Ф32×无缝管。

现取竖蛇管圈端部u型弯管曲径为250mm，则两直管距离为500mm，两端弯管总长度     

（3）却管总长度L计算

    有前知冷却管总面积，，

根据选用的管道，得每米长冷却面积为

则

=+4=

冷却管占有体积V=××=

组管长和管组高度     

两端弯管总长=1570mm，两端弯管总高为500mm，则直管部分高度：h=H-500=3400-500=2900（mm），则一圈管长

每组管子圈数

现取管间距，竖直蛇管与罐壁的最小距离为，则可计算出与搅拌器的距离在允许范围内（不小于200mm）。

⑥校核布置后冷却管的实际传热面积                          而前有F=㎡，＞F，可满足要求。

支座选择

发酵设备常用支座分为卧式支座和立式支座。其中卧式支座又分为支腿，圈型支座，鞍型支座三种。立式支座也分为三种即：悬挂支座，支撑式和裙式支座。对于75立方米以上的发酵罐，由于设备总重量较大，应选用裙式支座。本设计大罐V=150立方米选用裙式支座；中罐V=30立方选用悬挂式支座；小罐V=6立方米选用支撑式支座。

发酵罐搅拌装置选择和轴功率计算

（1）搅拌装置选择

由于硫酸庆大霉素发酵过程有中间补料操作，对混合要求较高，因此大罐选用六箭叶涡轮搅拌器，中罐和小罐选用六弯叶涡轮搅拌器，搅拌器的各部分尺寸与罐径D有一定比例关系，现将主要尺寸列出：

搅拌器叶径d=D/3

所以大罐3= 取d=；中罐3= m，取d=小罐3= m取d=

挡板宽 B大罐= d=×=；B中罐= d=×=；B小罐= d=×=

底距    C=d  C大罐=   C中罐=1m   C小罐=

搅拌叶间距  S=D   S大罐=     C中罐=       C小罐=

弯叶板厚统一取  δ=12mm

图2-1 与 曲线

（2）搅拌轴功率的计算

不通风情况的搅拌轴功率：

不通风情况的搅拌轴功率随着液体的性质、搅拌器的形式、罐的结构尺寸的不同而不同。经过大量实验可得功率准数（）和 () 搅拌雷诺

图2-3与曲线

指数（）之间的函数关系：

== -------------①

P=

其中：p：搅拌功率（公斤）（1千瓦=102公斤）

 n：搅拌器转速（）

：搅拌器直径（米）

：液体密度（公斤/）

由化工原理可知：   湍流

    滞流

 过渡流

    上式公式①只适用于湍流和滞留，过渡流时不是一个常数，必须从曲线查询。    

    当，属于湍流区。此时的流体（见图5）称为牛顿型流体，由上图实验得出的曲线来看，该区不随的增加而增加，基本上趋于水平线，也就是说为一常数。

六平叶涡轮浆   =

六弯叶涡轮浆   =

六箭叶涡轮浆   =

工作状态时，通常发酵罐内发酵液都需要处于湍流状态，因此使用曲线图，线图计算无通气时的搅拌率比较方便，算出，并查的值，则搅拌功率即可由下式计算（生物工厂设计）

若不符合上述条件，可用下面公式校正：

大罐功率计算:

已知n=170转/分             

     =

由公式 

校正得：

根据一般搅拌器之间的距离S=搅拌器个数=

          =

          =个    取3个

一般，三个搅拌器为单个搅拌器的2倍：

kW

中罐功率计算：

已知n=210转/分              

          =

由公式 

校正得：

根据一般搅拌器之间的距离S=搅拌器个数=

          =

          =个    取3个

一般，三个搅拌器为单个搅拌器的2倍：

kW

小罐功率计算：

已知n=210转/分       

   =

由公式 

校正得：

根据一般搅拌器之间的距离S=搅拌器个数=

          =

          =个    取3个

一般，三个搅拌器为单个搅拌器的2倍：

kW

（2）通风条件下的搅拌功率

密氏公式（生物工厂设计）

其中K=，则：

设机械传动效率为

则 

从上面可以看出，大罐基本功率约为880kW；中罐基本功率约为310kW；小罐基本功率约为6kW。

则 

从上面可以看出，大罐基本功率约为880kW；中罐基本功率约为310kW；小罐基本功率约为6kW。

设备工艺设计说明

设备工艺流程图

设备工艺说明

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，培养基采用实罐灭菌，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，采用分批补料方式。主要补料同大罐培养基、补氨水、通过氢氧化钠调节pH，手动加消沫油，在种子阶段，对无菌要求较高。

补料情况：

一个发酵周期约补5次，每大罐10吨消后 培养基补加26吨补料培养基。

第一次补料狠关键，在发酵液泡沫下去以后（大约18小时），菌丝生长良好，无杂菌，可补3吨。

第二次补料在23-25小时，补4吨。

第三次补料在28-30小时，补5吨。

第四次补料在35-40小时，补5吨。

第五次补料在41-45小时，补6吨。

第六次补料在52-55小时，补6吨。

放罐标准：

发酵周期：96小时左右

发酵单位上升迟缓或者不在上升

PH有回升趋势

异常发酵处理：

中罐、小罐染菌一般采取放罐措施。

大罐染菌，若在接种后不久即在发酵前期，可将培养基返回连消系统重新消毒；若在中后期，对发酵影响较大的，倒罐，影响较小的，可采用降温，一般降至32℃培养，并将别的大罐发酵液倒一部分进去，加强生长菌的优势抑制杂菌的生长。

发酵中遇空气精过滤器阻塞，空气流量下降，过滤器两端压差增大，可立即调换过滤器内芯。

第三章 厂区及车间设计

厂区设计

厂区设计原则

发酵丁厂总平面设计主要是依据审批的设计任务书、厂址选择报告和厂址总平面布置方案草图及生产工艺流程简图，并参照国家有关的设计标准和规范，逐步编制出来的。总平面设计的内容有以下几个方面：

(1)总平面按设计任务书的要求进行.平面布局必须合理紧凑.

(2)总平面设计必须符合生产流程要求,并能保证合理的生产作业线，避免原材料、半成品的运输交叉和往返运输.

(3)总平面设计应将面积大，主要的生产厂房布置在厂区的中心地带，以便其他部门为其配套眼务；辅助车间和动力车间应尽量配置在靠近其所服务的负荷中心；工厂大门及生活区应与生产主厂房相适应，便于工人上下班。

(4)总平面设计应充分考虑地区主风向的影响，主风向可以从气象部门编制的各地风玫瑰图查得。散发煤烟灰尘的车间和易燃仓库及堆场应尽可能集中布置在场地的边沿地带和主导的下风向，发酵工厂菌种各异，应防止环境染菌。

.(5)总平面设计应将人流、货流通道分开，避免交叉。工厂大门至少应设置两个以上。合理设计厂区对外运输系统，将运输里大的仓库尽量靠近对外运输主干线，保证良好运输条件和效益。

(6)总平面设计应遵从城市规划要求。面向城市交通干道方向作出工厂的正布置。厂房布置要与所在城市建筑群保持协调，以利市容美现整齐。

（7）总平面设计应符合国家有关规定利规范。如：建筑设计防火规范，厂矿道路设计规范，工业企业采暖通风和空气调节规范，工业锅炉疠设计规范、工业企业卫生标准。工业“三废”排放试行标准规定、工业与民用通风设备电子装备设计规范等。

厂区设计说明

本厂区的划分为生产区、生产前置区、生产左侧区和生产右侧区共四个区域。生产区为两个主车间；生产前置区为成品库和综合办公区；生产左侧区的上方为辅助车间，下方为科研质检区以及停车场；生产右侧区上方为原料区，下方为空气制备区和生活区。

（1）、以发酵车间的尺寸为基础，取硬化1米，绿化5米。这里如果车间以发酵车间为框架，在下方设置提炼车间承重没有问题的为主车间，多余的主车间可以作为二期，承重不过关，两个主车间一个为发酵车间，一个为提炼车间。

（2）、人行道取米，单车道取米，双车道取2*米，在道路两侧和硬化边界设置60*60mm的排沟，并且两边排沟要相联通。

（3）、以此道路为准线，以生产区发酵车间为模板，填充厂区划分区域。各区域再在此基础上，进行大致划分，留出建筑安置区域(注，除开主车间外，其他建筑都没有经过计算，只是为了美观才这样布置，请以实际为准)。

（4）建筑物有两个主车间、成品库、原料库、贮液区、辅助车间（变电站、污水处理站、供气站、锅炉房、水厂、消防站、空压站、无菌空气制备）、科研楼、质检楼、停车场、综合办公楼、食堂、男生宿舍、女生宿舍、运动场共20个主要建筑物，设置3个大门，采用栅栏门，前大门为人流，设门卫进行打卡，左右两侧的大门为物流，可根据实际需要用板材设置值班室。

主要指标

车间设计

车间的设计原则

（1）种子制备设备

菌种组的日常工作是制备种子液供种子罐使用，另负责菌种保藏的防菌种退化，超时还承担生产菌种的分离纯化和筛选工作。

菌种保藏室、化验室、准备室应沙土孢子的保藏和经斜面、子瓶的实际需要，用板材划分实际需求，标准按实验室，配备超净工作台，其空气净化达到100级要求，完全能满足无菌要求，环境要求10000级。

在摇瓶间的主要设备是摇瓶机，一般情况下选择单轴旋转式摇瓶机，也可选择变速摇瓶机或往复式摇瓶机。

（2）种子罐

    种子罐的功能是将摇瓶种子扩大培养成一定量的种子液供发酵罐培养发酵。由工艺要求，采用二级种子罐，接种量均为15%，接种方式有火焰接种及压力差接种两种方法。采用火焰接种时，要求周围空气较洁净，操作严格按照无菌操作要求，并置屏风保护。一级种子罐采用实罐灭菌，电机机械搅拌。

（3）发酵罐

    发酵罐是将种子液移入培养液中进行发酵的一种生化反应器，容积大于种子罐，结构与种子罐相似。大罐封头直接焊在筒体上，装有搅拌轴的中间轴承，搅拌轴采用“上伸轴”的安装形式，次用端面轴封。设备内表面焊缝要磨平，以防染菌，并便于清洁，焊缝不得有死角。

（4）车间设备材料的选择原则

各发酵罐，种子罐，补料罐均为不锈钢材质，考虑到发酵环境对整个过程的要求，同时考虑经济条件，发酵罐设备的材质选择，优先考虑的是满足工艺要求，其次是经济性、产品质量和产量、安全性。不锈钢的加工性能好，且耐腐蚀，为首选材料。

根据输送介质的温度、压力及腐蚀情况选择管道，材料仍以不锈钢管为主。

由工作压力、介质温度、介质性质和操作要求选择阀门与管体如下：蒸汽管道用柱塞阀，进罐空气管道用单向阀，水、气等支管用截至阀，通气总管用蝶阀，分配站及进罐料液管使用隔膜阀。弯头、三通等管件无特殊要求。并在液体罐出口设置流量计。

（5）关键设备

    发酵罐和种子罐的设计思想：主要依据物料衡算、质量衡算及设备衡算，基本选用通用式发酵设备的定型产品，购买使用也可保证质量。立足于设备节能，选用了不同形式搅拌器用于大罐、中罐、种子罐，考虑冷却要求，设计大罐、中罐、补料罐采用蛇管，小罐、小配料罐采用夹套。

（6）生产过程特点概述

一级种子：火焰接种，36℃，通气2m3/min，培养24-30h。

二级种子：压差接种，36℃，通气，培养25h。

发酵：压差接种，36℃，通气，培养136h。

（7）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：

1、灌压现场指示；

2、液位报警指示，手动加消泡剂；

3、罐温控制：5 m3 罐及以下采用自动控制，5 m3 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；

4、空气流量：种子罐用转子流量计检测，发酵罐用涡轮流量计检测记录；

5、溶氧：监测记录，通过手动调节搅拌转速、调节空气流量调节溶氧；

6、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。

实销系统：温度、物料流量连锁控制；

空气系统：温度自动控制。

各罐通气量，罐温，溶氧，搅拌转速显示控制都集中到控制室，罐压，小罐夹套压力及一个罐温在罐上现场指示，各罐均装有自动液位报警指示，以防泡沫过多逃液。

发酵罐的罐温和空气流量采用自动仪表检测，通过调节冷却水的流量控制调节罐温，冷却水的流量控制是由冷却水出口带旁路阀的气动调节阀实现的。各罐的空气流量用孔板流量计检测，溶氧水平控制是通过调节搅拌转速实现的。

各罐为了维持发酵过程罐温一定，再配备冷却水降温同时也设置了蒸汽保温进气管，可直接用蒸汽升温，如小罐实罐消毒时，培养基升温初期也可考虑采用间壁式蒸汽加热，中罐大罐则可考虑冬季用温水保温，采用冷水蒸汽混合器产生温水，温水温度由热电偶测量，温水流量由气动薄膜阀控制。

（8）仪表及自控方案

小罐：罐压现场指示，罐温现场指示，罐温记录控制，溶氧记录至控制室显示，pH在线记录与控制，搅拌转速记录在控制室显示控制，液位自动报警，夹套压力现场指示。

中罐：罐压现场指示，罐温现场指示，罐温自动记录，溶氧记录至控制室显示，pH在线记录与控制，搅拌转速记录在控制室显示控制，液位自动报警。

大罐：罐压现场指示，罐温现场指示，罐温自动记录，溶氧记录至控制室显示pH在线记录与控制，搅拌转速记录在控制室显示控制，液位自动报警。

车间设计总体说明

本车间为硫酸庆大霉素发酵车间，由二部分组成，分别为发酵区与非发酵区产车间二部分。

发酵区包括大罐（发酵罐）发酵、中罐（二级种子罐）发酵、小罐（一级种子罐）发酵、配料罐、补料罐、分配站、控制室、维修室、配液室（用于调节PH以及补加消泡剂）等；非发酵区包括菌种保藏室、化验室、准备室用于菌种的前期培养，以及办公室、厕所、大厅、配电室等。

（1）、用300mm*300mm的网格绘制柱网辅助图，用于放设备以及分房间。反应器与墙面间距大于，反应器D小于的，反应器间距取；大于的间距取D。层高取300mm的倍数，一般为和6m，特殊的取6m的倍数。

（2）、因为大罐（发酵罐）的D=,H=；取9m*9 m的柱间距，并以 m * m的网格绘制柱网图。发酵区层高取18 m，设置操作界面为9 m，在D2-8以及B2-8的区域内的大罐发酵区（包括补料罐），采用踏钢板设置操作界面，选用裙式支座，其他区域以钢混设置操作界面，在配料室和中罐、小罐发酵区设置发酵坑，大配料罐和中罐选用悬挂式支座，小配料罐和小罐选用支撑式支座。

（3）、非发酵区采用也取9m*9 m的柱间距，并以 m * m的网格绘制柱网图m，层高取6 m。菌种保藏室、化验室、准备室用于菌种的前期培养，设置在非发酵区的顶层，和发酵区间距 m，三楼用楼梯与发酵区相连，顶层和底层的连接区用气闸门连接。菌种保藏室、化验室、准备室应沙土孢子的保藏和经斜面、子瓶的实际需要，用板材划分实际需求，标准按实验室。

（4）楼层设计提交土建专业核算，如果承重无误，条件允许，可把提炼车间设置在发酵车间楼下。

人流通道设计及说明

人流主要从非发酵区大厅进入，并且设置值岗位，进行人员登记，且非发酵区一楼与发酵区一楼有走廊（3米宽）相连，可以从这进入配电室、配液室、维修室。也可以主要从楼梯或者人货共用电梯进入非发酵区二楼，这里主要是办公区域且不与非发酵区相连；或者进入非发酵区三楼，这里主要是菌体前期培养区域，或者通过走廊及楼梯进入发酵区二楼，这里可以进入罐体操作界面、控制室、配料室。

物流通道设计及说明

培养基原料从发酵区一楼通过人货共用货梯进入发酵区二楼，进行配料；菌体从非发酵区一楼通过人货共用货梯进入发酵区三楼，进行保藏。人货共用货梯进行物流时，人员不在进入，且平时很少使用。

设备安装检修

由于发酵对环境要求控制较高，需要经常对设备进行维修与更换，因此布置时必须考虑到设备的安装、维修、拆卸的方便可行性。

车间内大罐发酵区旁设置有设备门，宽度比大罐D宽米。多层厂房内，每层楼面上设一个吊装门，层顶设计吊装支架。发酵罐上方顶栅上，设吊装工字钢架，用于电动机及蛇管的拆装。

各种子罐、发酵罐都设有人孔或手孔以便检修，设视镜以便监测。各设备间要留有空位，离墙、地面均保持一定间距，以便于检修。

车间应设人货共用电梯，楼梯采用防烟楼梯，增设前室。

安全技术

1、创造良好的采光条件，设备布置尽量做到人员背光操作，高大设备避免靠窗布置，以免影响采光。

2、对于发酵工段大量产热的车间，可采取机械通风措施，设计时也充分考虑空间大小。

3、对于易被腐蚀的设备，加强设备的防护。

4、仪表控制室四周装有玻璃隔窗，以减少工人在车间高噪音下工作。

5、发酵区设置为防爆区，应加强通风换气，保证易燃易爆物质在空气中的浓度不大于爆炸极限浓度。

6、整个厂房应加强防雷措施。

设备安装要求

（1）情况介绍

施工时，先由设计说明书造基，后将大罐安装入室后再造楼层；外墙预留开口，待中罐进入后再砌封；小罐、配料等安装到位之后才依次安装。框架结构完工后再建底楼楼墙面；也可以直接用设备门进入。

车面内设有工字钢架，吊装口，异轨，电梯以方便安装与检修。

（2）安装方案

超大件现场组装设备说明：在本设计工段中大罐（发酵罐）须现场组装，首先在厂房两侧墙未砌时，将大罐吊装完毕后封墙，通过人孔用典葫芦吊装内排管，最后安装搅拌与电机。中罐也必须现场吊装，步骤基本与大罐相同，小罐先将罐体吊入装好后，再装上搅拌装置与电机。在打框架结构时，底楼墙最后建，以便于设备的管道安装。

第四章 非工艺设计

环境保护

生产过程中三废排放情况

发酵工厂同其他工厂一样，排放废水、废气、废渣。尤其是废水，对环境污染最严重，在抗生物生产中，生产每吨产品排放高浓度发酵液（COD约mg/ml）10-80m3。这些废水如果不经过处理，直接排入江河水域，会使水质严重污染，甚至发黑发臭。在总厂布局总设置污水处理站。

处理方案

本厂设计拟在厂内特设一污水处理厂，对污水泄露严加检测，对处理后的水必须符合污水综合排放标准。本设计采用生物处理法中的活性污泥处理法。利用自然微生物和生物群落处理。工艺流程中布置有集水井、调节池、曝气池、沉淀池、过滤装置等。

查得工业废水污染物的最高允许排放浓度（发酵组）BOD5：一级200，二级300；COD：一级350，二级450；悬浮物：一级200，二级300。

消防及安全

发酵车间生产特性概述

医药生产过程中经常使用多种化学危险品，如浓硫酸，浓盐酸，浓氨水等，往往容易烧伤人体，严重时可导致人员伤亡，故对该类设备都要定期检修，还有某些化学合成的原料中间体和副产品都易燃而且有些化学反应本身就具有燃烧、爆炸的危险。医药生产的火灾危险性大，有些药品价格昂贵，万一发生火灾，损失很大。

发酵车间中有可能与空气形成爆炸混合物的悬浮状可燃物粉尘和可燃纤维有淀粉、葡萄糖粉等，可能引起火灾危险的可燃物质有木、布、纸等，可燃液体有油等。

气体或蒸汽爆炸危险场所指在生产、加工、处理、转运或贮存过程中出现或可能出现的爆炸性气体混合物场所，因此在总厂布局中设置消防站。

发酵车间消防要求

发酵过程中一般而言火灾危险性不大，但须注意两点：

1、总过滤器内以纤维类物质作为其过滤介质，这种过滤器极易燃烧，且介质在铁制容器中燃烧时会放出CO，随空气进入发酵罐，工人下罐时即有中毒危险。所以在总过滤器动火前必须把介质全部取出，以免其受火燃烧，在使用电焊修理时，应将过滤器与管道拆开，防止电流传导到过滤器内产生火花，使介质燃烧。

2、发酵罐培养基中的可燃性物品要远离火源；另外，在工厂各个易发生火灾的区域安装上火灾探测器，用以检测被保护区域有无火灾发生以便及时补救与控制。

车间维修

设备维护和检查工作一般分为日常检查和定期检查，主要是通过各种仪表，仪表显示检测设备进行状况和工艺条件的变化。正确的停开车等。检查工作对于及时发现设备隐患，保证正常运行，准确地掌握设备运行磨损情况是十分 必要的，对不正常的情况，要及时调整和处理，具体工作内容是清洁、润滑、紧固、调整、防腐等。

1、实行“包机包修”制，发动操作人员与检修人员共同维护检修。

2、做好装备润滑工作，坚持“五定”（定质、定量、定时、定点、定期）时，润滑部位清洗换油和“三级过滤”（向固定油桶装油经过过滤，由油桶向油壶装油，经过过滤，由油壶加入到油罐经过过滤）。

3、生产操作人员发现不正常情况，应立即检查原因及时反映，发现特殊的声音、振动、漏气、火花等紧急情况，应马上停车并上报或喝有关岗位联系，不弄清情况，不得开车。

4、厂房、建筑物、构筑物、设备基础及外管道和支架应有专人经常性维护，定期检查测定并采取防潮、防汛、防冻、防腐蚀等措施、设备、管道、仪表和安装装置要齐全好用，按规定定期检验和调整。

5、设备多的计划检修，基本方法是先检查后修理，根据事先定好的计划隔一段时间对设备进行计划检查。通过技术检查决定该设备该不该修理和采用某一种修理，事先无须定修理周期和修理周期结构。

工业卫生及安全防护

生产特点

发酵车间产生的有毒物质较少，碱用量也较少，蒸汽用量较大，电动机工作搅拌时噪音较大。

生产过程中使用和产生的有毒与有害物质主要有：化学药品仓库的原料NaOH，溶配站的氨水，发酵区产生的废气，物料粉碎搅拌区的粉尘等。此外电机搅拌的噪音源普遍存在。

工业卫生及安全防护要求

在生产作业场所，贯彻“安全第一，预防为主”的方针，确保生产建设性项目投产后符合职业安全卫生要求，保障劳动者在劳动过程中的安全和健康。建设项目必须符合国家职业安全与卫生方面有关法规和标准，建设项目中职业安全卫生技术措施和实施，应与主体工程同时设计同时施工，同时投产使用。

在发酵车间主要注意两点：

1、必须采取有效措施，确保车间厂房的空气中有害物质浓度低于最高允许浓度，如强制机械通风措施等；

2、选用低噪音的设备，并在设备以及值班室设置隔音装置，以减少噪音对工人健康的危害。

节能

能耗分析

1、单位产品能耗，主要工艺消耗指标和国内国际对比分析；

2、主要指标应以国内、国际先进水平作为比较依据。

节能措施       

1、主要工艺流程采用新技术，先进工艺；夏季选用循环水作为冷却介质以节能。

2、一律不选用用公布淘汰的机电产品以及国家产业内的产业序列和大规模容量。

3、采用组合式搅拌器，提高搅拌效率，节省搅拌功率。

4、生活照明取日光灯，操作台面上可置节能灯，过道可用感应灯以避免不必要的浪费。

暖通

生产特点及工作环境的说明

由于原料物有异味，氨水具有挥发性并有一定毒性，整个发酵区要求能够较好的通风排气，除车间要设多个窗之外，还要配备排风机强制对流换气。

种子组的摇床间、菌种保藏室须恒温，另外办公室、控制室等通过管道换气保湿。

车间暖通要求

1、通风：

(1)、车间内含尘量应接近户外；

(2)、冬季室内温度15℃，夏季30℃左右；

(3)、建议采用机械通风。

2、采暖：

(1)、摇床间应保持恒定温度，需自动调节；

(2)、控制室、化验室、准备室基本维持温度25℃左右，湿度60-70%。

3、空调：

(1)、控制室、化验室、准备室基本维持温度25℃左右；

(2)、保持摇床间温度一定，需自动调节。

给排水

生产用水情况概述

发酵工厂是一个用水大户。车间的生产用水主要有三部分组成：配培养基，发酵冷却，罐清洗（包括车间清洗等）。用水情况可参照前面的衡算，其中冷却水用量最大。在总厂布局中设置水厂。 

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，其质量标准道或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、空压机冷却均需要大量冷却水，所用冷却水须循环使用，对冷却水的要求比工艺用水低。其中应不含泥沙等悬浮物，浊度不大于100度，且不含有对管道及设备有腐蚀性的物质，冷却水的温度根据工艺要求选取。

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，须经过废水处理站处理后方可排放。

电气

车间用电情况

车间用电包括多种情况：

1、设备用电：由电厂供应，变电压380V。

2、照明用电：由电厂供应，变电压220V。

3、灯镜用电：由电厂供应，变电压36V。

4、消防水泵用电：线路于其他用电线路。

5、事故照明用电：线路于其他用电线路。

6、自动报警，事故疏散标志用电，生活用电等。

车间用电要求

本车间的蒸汽、用电、热水全部由热电厂、天然气供应，发酵工厂用电属于二级负荷用电，在突然停电时，将产生大量废品，大量原材料报废，大幅减产，厂遭受巨大损失，因此在配电时应由不同变电器或两段母线供电，尽可能有两个回路。因此在工厂布局中设置供气站、锅炉房、变电站。

第五章 设计总结

 本次设计是对大学专业知识学习的一个总结，是对专业知识的加深理解，也是药厂实践的深化。本次的课程设计有十分重要的意义，它将在以后的学习、生活、工作都有极大的影响。

这次设计的是年产300吨庆大霉素发酵车间的工艺设计。主要从车间布置、生产技术、车间管理、消防、节能以及危险防范等方面加以介绍。从开始对产品的产品的设计方案、理化性质、介绍到最后，每一步都作了详细的介绍。设计过程中的最大块是物料衡算、热量衡算和设备选型与计算。物料衡算主要是从生产每批产品所需消耗各个原辅料的量，发酵过程不同于化学反应过程，发酵过程所需的原辅料主要是用于培养细菌而消耗，因而其种类繁多，计算起来比较麻烦，但只要掌握方法和技巧，那么计算起来就容易多了。热量衡算比起物料衡算还要麻烦，热量衡算主要是计算出平均每天所消耗的能量，这些能量主要包括冷凝水用量、蒸汽用量以及热空气用量，计算出这些物质的用量易于其他辅助厂房的生产，起到能达到供应要求而又不浪费能源的目的。热量衡算过程考验的是计算者的耐性，计算过程要一步一步走下去。其他部分主要包括工艺流程叙述、车间布置和“三废”处理等。工艺流程叙述是对药品生产过程中各步骤和流程加以简述。车间布置是从经济和节能方面加以叙述。“三废”处理主要关系到环境问题。

经过毕业设计我取得了很大的收获，让我们知道如何走出书本进行思考，从中获得最大的利益。在设计过程中很大一部分的问题可以通过已学的知识加以解释，譬如，反应器的加热方式以及物料衡算，但还有一部分问题无法解决，通过这次毕业设计大部分都得到解决。这次设计也让我们对所学的知识进行从新认识和深入的了解，从而更加牢固的记住，对以后的工作和学习打下了坚实的基础。设计时我们要翻阅大量的资料，这不仅提高我们查阅资料的能力，还可以开阔我们的视野，从翻阅中学到更多的知识，从而走出了只学课本知识的局限。设计的过程中得到了指导老师的悉心指导，老师认真负责的态度给了我很深的印象，在这里我要对指导老师表示感谢。

参考文献

[1]刘落宪. 中药制药工程原理与设备[M].北京：中国中医药出版社， 0

[2]医药工业洁净厂房设计规范[S].北京：国家医药管理局，1998     

[3]药品生产质量管理规范[S].北京：国家药品监督管理局，1998

[4]李钧.药品GMP实施与认证[M]北京：中国医药科技出版社， 

[5]张洪斌.药物制剂工程技术与设备[M].北京：化学工业出版社

[6]GB50073-2001，洁净厂房设计规范[S].北京：

[7]JG71-85，洁净室施工及验收规范[S]

[8]GBJ50073-2001，洁净厂房设计规范[S]

[9]JJ36-97，工业企业设计卫生标准[S]

[10]GB3095-1996，环境空气质量标准[S]

[11]GB87-95，工业企业噪音控制设计管理规范[S]

[12]GB9878-1996，污水综合排放标准[S]

[13]GWPB3-1999，锅炉大气污染物排放标准[S]

[14]GBJ4-73，工业“三废”排放执行标准[S]

[15]GBJ16-87，建筑设计防火规范[S] 

[16] TJ19-75，工业企业采暖通风和空气调节设计规范[S]

[17]GB50116-95，火灾自动报警系统设计规范[S]

[18]GB50037-96，工业企业照明设计规范[S] 

[19]许中麟.药厂、洁净室设计运行与GMP认证[M]广州：同济大学出版社，

[20]涂光备. 制药工业的洁净与空调[M]北京：中国建筑工业出版社， 2006-03

[21]最新国家药品生产操作技术规范与生产达标验证工作标准实施手册[M]北京：中华图书出版社，2005

致谢

本次设计在老师和同学的指导和帮助下经过近两个月时间的工作后，终于可以定稿了。本次设计让我学到了许多知识，获得了不少宝贵的心得体会，更让我深刻理解了专业知识。此次毕业设计的顺利完成，感谢我的学校，给了我学习的机会，在学习中，周剑丽老师从选题指导、综述框架到细节修改，都给予了细致的指导，提出了很多宝贵的意见与建议，老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。她渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。这篇设计是在两位老师的精心指导和大力支持下才完成的。

感谢所有授我以业的老师，没有这些年知识的积淀，我没有这么大的动力和信心完成这篇论文。感恩之余，诚恳地请各位老师对我的论文多加批评指正，使我及时完善论文的不足之处。此外，还要感谢朋友以及同学们大家在学习中互相学习，互相帮助，共同度过了一段美好难忘的时光，在综述编写中提供的大力支持和帮助，给我带来极大的启发。也要感谢中的作者们，通过他们的研究文章，使我对设计课题有了很好的出发点。

谨以此致谢最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅的各位老师表示衷心的感谢，对设计指导老师周建丽老师以及其他帮助和指导过本设计的老师和同学表示感谢，并祝愿你们工作顺利，学习进步，健康快乐。

附录

本设计所有附录如下：

1.设备工艺流程图SB-01（CAD）

2.车间平面布置图SB-02（CAD）

3.总厂布局图SB-03(CAD)