年产250吨右旋糖酐的车间工艺设计.doc

制药工程课程设计说明书 设计题目 年产250吨发酵法制备右旋糖酐车间设计 小组成员 专业班级 制药工程12-2班 指导教师 张洪斌 胡雪芹 朱慧霞 设计时间2015.7.62015.7.17 、2015.7.272015.7.31制药工程专业课程设计任务书（第三组）成员：宋响亮，吴诚，李亮亮，陶香长设计题目：年产250吨发酵法制备右旋糖酐车间设计设计内容和要求：1、 确定工艺流程及工艺概述2、 物料衡算、设备选型以及工艺主要设备一览表3、 按GMP规范要求设计车间工艺平面图及其说明和技术要求4、 安全环保5、 技术经济分析6、 每人详细叙述一个在设计中选用的设备7、 发酵罐的安装图（包含技术要求和规格）8、 编写设计说明书设计成果：1、 设计说明书一份，包括工艺概述、物料衡算、能量衡算、工艺设备选型说明、工艺主要设备一览表、车间工艺平面布置说明、车间技术要求，以及安全、环保、技术经济分析；每位学生的设备详细综述。2、 工艺平面布置图一套（1:100）；3、 发酵罐的安装图（向示图1:50）；4、 带控制点的工艺管道流程图目 录第1章 绪论 11.1 车间工艺概述11.2 设计目的11.3 设计规模11.4 设计原则21.5 设计思想及创新点2第二章 工艺说明 42.1 工艺流程介绍4 2.1.1发酵工序42.1.2水解工序42.1.3划分工序52.1.4精烘包工序52.2 工艺流程图62.3 排班82.4 洁净区间说明9第三章 物料衡算103.1概述103.2物料衡算103.2.1菌种筛选及培养放大分103.2.2发酵部分103.2.3水解部分113.2.4划分部分123.2.5精烘包工序13 3.3物料平衡图18第四章 能量衡算234.1热量衡算目的234.2热量衡算依据234.3设备的热量平衡方程式234.4加热剂和冷却剂用量的计算244.5 能量计算 25第五章 设备选型275.1 发酵 275.2 沉淀 285.3 捏合 295.4 水解 305.5 过滤机 325.6 划分釡 335.7 成粉 335.8 离心机 335.9 湿粉过筛 355.10 干燥 365.11 乙醇回收 375.12 设备一览表 38第六章 公用系统416.1 水处理设备41第七章 车间平面布置427.1 车间工艺平面布置说明 427.2 车间技术要求 467.3 车间平面布置图 46第八章 安全防火478.1 防火防爆 47第九章 技术经济分析549.1 固定资产及投资 549.2 生产收入（年） 549.3 生产成本（年） 549.4 人员工资（年） 559.4 税务（年） 559.4 年累计利润 569.4 企业资金链 56第十章 过程技术与GMP响应度5710.1 原辅料、中间产物及产品5710.2 设备选型 5710.3 人员 5710.3 工艺用水 5710.3 厂房选址及总体规划 58第十一章 三废处理5911.1 三废处理概述 5911.2 三废处理技术方法 5911.3 三废的防治措施 6011.3 右旋糖酐制备过程三废处理 6111.3 右旋糖酐合成三废防治措施 62第十二章 个人设备综述及感想6412.1 水解罐 6412.2 感想 651 绪论1.1 车间工艺概述产品不仅要符合该药品项下各项理化质量标准，同时必须具有安全性和无菌性，是药品生产中要求相对严格的制剂。本设计将酶解法制备右旋糖酐的生产工艺划分为菌种工序、发酵工序、水解工序、划分工序、精烘包工序五个工艺。1.1.1 菌种工序本工序采用冻干的肠膜明串珠菌L.M.-1226复苏、筛选后，再经试管、中瓶、种子罐逐级扩大培养使之充分繁殖，供发酵工序使用。1.1.2 发酵工序本工序是由种子罐接种到发酵罐进行扩大生产，使蔗糖经肠膜明串珠菌L.M.-1226产生的右旋糖酐蔗糖酶作用而生产大分子葡萄糖聚合物，即右旋糖酐粗品，然后用80%左右的乙醇溶液沉淀，沉淀物再经70-85%以上乙醇溶液反复捏洗，供水解工序进行水解。1.1.3 水解工序发酵所得粗酐的分子量高达几百万甚至数千万，不符合临床需要，为使粗酐分子量降解至合适临床需要的范围内，需将粗酐进行水解。本工艺采用游离的右旋糖酐酶进行催化水解。1.1.4 划分工序粗酐经水解后，虽然分子量已水解至一定范围内，但极其不均一而无法应用于临床，基于不同分子量的右旋糖酐在相同浓度的乙醇溶液中溶解度不同的性质，使用不同浓度的乙醇溶液进行划分，除去分子量过大或过小的部分，从而获得适合临床需要的分子量的右旋糖酐。1.1.5 精烘包工序划分所得的右旋糖酐含有一定量水分，用80-85%的乙醇溶液调粉脱水并除去杂质而成松散的粉末，经理新机分离、真空干燥，即得右旋糖酐成品1.2 设计目的首先满足药品的工业化生产要求，按照药品的生产工艺流程提供最佳布置。其次药品生产质量管理规范是药品生产生产质量管理的基本准则，其中心思想是：任何药品质量的形式是生产出来的，而不是检验出来的。因此厂房的设计目的就是依据GMP的思想，为药品提供合理的布局，合理的生产场所。1.3 设计规模车间的生产能力为250吨/年,分装于20kg双层塑料袋中，总计12500袋/年.按每年250天计算，每天一批计，即1吨/批(天)，50袋/批(天).1.4 设计原则(1) 本次设计的依据主要是：制药工程课程设计任务书，国家食品药品监督管理局药品生产质量管理规范（2010修订版）及附录，药品GMP认证检查评定标准，药品生产验证指南，洁净厂房设计规范（GB 50073-2001），医药工业洁净厂房设计规范（GB 50457-2008），国家关于建筑、消防、环保、能源等方面的规范。(2) 车间平面布置在满足工艺生产、GMP、安全、防火等方面的有关标准和规范条件下，尽可能做到人、物流分开，工艺路线通顺，运输方便，路线短捷，不返流。(3) 注意布局的合理性，充分利用建设单位现有的技术、装备、场地、设施。为避免外来因素对药品产生污染，洁净生产区只设置与生产有关的设备、设施和物料存放间。空压站、纯化水间、空调系统、配电等公用辅助设施，均应布置在一般生产区。(4) 若无特殊工艺要求，一般原料药车间生产类别为丙类，耐火等级为二级。另根据GMP和生产工艺要求，车间洁净区内温湿度设计参数为：夏季室内温度：242，相对湿度：5510%；冬季室内温度：202，相对湿度：5510%。一般区舒适性空调室内温度设计参数为：夏季室内温度：262；冬季：室内温度：202。(5) 根据生产和投资规模合理选用国内外先进的生产工艺和设备，提高产品质量和生产效率。对于发尘量大的精工包工序，设计必要的捕尘、除尘装置。热风循环箱和高效包衣机的配液需排热排湿。(6) 操作人员和物料进入洁净区应设置各自的净化用室和采取相应的净化措施。若用缓冲间，则缓冲间应是双门连锁，空调送洁净风。洁净区内应设置易污染环境的废弃物的专用出口，避免对原辅料和内包材料造成污染。1.5 设计思想及创新点右旋糖酐发酵车间的设计包括发酵，水解，划分和精烘干燥四部分。首先，充分熟悉和理解工艺的每一部分。然后，根据每一部的反应，查找文献资料所确定的转化率数据结合我们所要求的产量估算出每一步所需要的物料，进而对其进行物料衡算。物料衡算中包括投入料液的量，转化率生成物的量，操作损耗量以及剩余量，每一步的物料加起来一定等于上一步的量。要使工程得以运行那么必然会有能量的参与，因此，物料衡算完成后接下来就要做能量衡算。搅拌器电机，干燥器，离心机等等设备需要计算其所需要的功率参数，还有加热及冷却，反应释放等都要对能量衡算，以避免能量累积所造成的影响。物料衡算和能量衡算之后，根据每一步的物料的量对设备进行选型。我组设计中所需要的设备包括发酵罐，沉淀罐，捏合机，水解罐，过滤机，划分釜，调粉锅，离心机，整粒机，干燥器以及乙醇回收装置。上网检索各类别机器，再根据我组物料衡算所确定的每步的处理量，确定各类别设备的型号。设备选型之后，设计厂房及车间平面的布置，我组所设计的是原料药的生产，根据原料药车间厂房的要求确定厂房的型式及参数，再根据工艺的不同部分如发酵，水解，划分，干燥合理划分各部分所在位置及洁净区域，然后将设备放置在其所在工序的区域里，再把管道设计连接起来。生产必须要安全，因此安全的设计必不可少，防火防爆等要做到防患于未然。环保在目前的工业生产中冶越来越被重视，生产中的料液等要做到充分回收，废水废气处理合格后方可排放。要是企业健康发展，要对其进行技术经济分析，计算出成本，收益，利润，开支等，确保企业的经济健康。我组在设计中有以下创新点：1. 根据工序所需时间，做出甘特图，合理安排排班。我组的生产每批是24个小时，因为发酵过程最长需要24小时，其余时间都在其之内。因此在有一个发酵罐的情况下可以使发酵罐连续发酵。2. 物料衡算考虑细致，包括每步的投入，损耗及转化。3. 充分利用厂房车间的空间，我组为原料药生产，结合要求及我组实际情况设计出最优化的车间设计。2 工艺说明2.1 工艺流程介绍2.1.1发酵工序A按照发酵罐培养基配比称量发酵用原辅料，将蔗糖投入发酵液总体积的三分之一的自来水中加热搅拌溶解，是蔗糖全部溶解后加入十二水合磷酸氢二钠搅拌溶解。B向发酵罐中加入水至总体积，投入蛋白胨搅拌10min，并测定发酵液温度25度，维持发酵液温度5-10min，投入菌种搅拌10-15min，测定pH为7.0-7.3，维持25度进行发酵。C发酵过程中应保持静止，没4h检测发酵液温度并保持25度，发酵进行12h后pH值不应超过5.5，当发酵进行20-22h且发酵液pH值达到3.8-4.4后即达到发酵重点；出料前取100g发酵液加入酒精，沉淀出的粗酐应在14-16g左右。D出料前，用泵将发酵液打入沉淀罐中，边搅拌边加入0.6-0.8左右的乙醇溶液使右旋糖酐沉淀，待发酵液乙醇浓度达到0.35-0.38时，静置15-30min，使粗酐全部下沉，用泵抽净上清液得到粗酐，上清液作为废液回收。E取出粗酐后，放进粗酐捏洗机内，用0.7-0.85的乙醇溶液浸没进行捏洗，每次捏洗8-10min，重复捏洗至乙醇溶液澄清。F出料后，发酵罐用水冲洗至目视至无异物，排尽，放满水加热煮沸30min，在搅拌下进行保温洗涤30min。2.1.2水解工序A乙酸-乙酸钠缓冲液：配制一定量的缓冲液其pH=5.5，冷却至4度备用。B投料前，水解罐用饮用水冲洗至目视无异物，然后用纯化水冲洗一遍，关闭罐底出料阀，加入计算量的上述缓冲液。C将捏洗后的粗酐搅拌下投入水解罐中，开启蒸汽加热至95度，并保温至液面无黏块浮起，糊化操作结束。D将上述0.09的粗酐冷却至35度，向其中加入规定量的右旋糖酐酶使其浓度为4u/ml，维持水解液的温度35进行翠花水解反应，100r/min搅拌反应150min，取样测定水解液的想读粘度为2.60-3.00即结束。E当水解液达到规定的相对粘度后，将水解液加热至95度保温30min，使右旋糖酐酶变性，以终止酶催化反应。F将上述水解液用泵打入过滤机中，想滤液中加入配比量的颗粒活性炭进行脱色，搅拌10min均匀后，使料液冷却至后通过过滤器过滤，滤液供划分用。2.1.3划分工序一级划分 在不断搅拌下，将计算量的高浓度乙醇液缓缓加入已经冷清、过滤的水解液中，不断搅拌15min以上使之均匀，静置15min后，取样测定乙醇浓度后，并将乙醇浓度控制在0.370-0.390，静置保持液温40度；20-22h后取样检查澄清度，如呈混浊应适当延长静置时间。用分层出料法。沉淀物、滤渣即为杂质及大分子右旋糖苷，放入指定容器待处理。滤液供二级划分用。二级划分 在不断搅拌下，将计算量的高浓度乙醇液缓缓加入到一级划分釡滤液中，不断搅拌15min后，静置15min，取样测定乙醇浓度，控制在0.420-0.430，静置保持液温34度；20-22h后即可出料，沉淀物即为白色奖状或雪花膏状右旋糖酐70.三级划分 在不断搅拌下，将计算量的高浓度乙醇液缓缓加入到二级划分釡滤液中，不断搅拌15min以上使之均匀，静置15min后，取样测定乙醇浓度后，并将乙醇浓度控制在0.470-0.480，静置保持液温40度；8-12h后即可出料，沉淀物即为右旋糖酐40.四级划分 在不断搅拌下，将计算量的高浓度乙醇液缓缓加入已经三级划分釡滤液中，不断搅拌15min以上使之均匀，静置15min后，取样测定乙醇浓度后，并将乙醇浓度控制在0.570-0.580，静置不需要控制唯独；1h后即可出料，沉淀物即为右旋糖酐20.2.1.4精烘包工序沉淀物的预处理 经划分所得的右旋糖酐70、右旋糖酐40沉淀物，可直接供精烘包工序成粉；经划分所得的右旋糖酐20沉淀物由于乙醇含量较高，为防止其变硬、结块、划分出料应按沉淀物体积计算加入1/3量的纯化水，使沉淀物的乙醇含量与右旋糖酐40沉淀物中乙醇含量基本一致，并搅拌均匀供精烘包工序成粉。成粉 右旋糖酐70、右旋糖酐40沉淀物分别置于调粉锅内，加入料体积三分之一的0.80-0.85的乙醇溶液，搅拌均匀后于70-80-度保温，开始没30min搅拌一次，待成粉量达到一半时，每20min先用人工铲遍锅壁，后开动搅拌5-20s，以防止变硬、结块等；约经过2.5-3h，观察上层溶液是否澄清，且锅内下层粉无粘性、呈松散状，成粉结束。右旋糖酐20沉淀物置于调粉锅内，划分后加入料体积三分之一的纯化水，搅拌均匀后再加入料体积三分之一的0.80-0.85的乙醇溶液，搅拌均匀后于70-80度保温，使之脱水成粉，开始每隔20min搅拌一次，待成粉量达到一半时，每隔10min人工铲壁，约经过1.5-2.0h。调粉 向调粉锅内加入料体积三分之一的0.80-0.85的乙醇溶液，搅拌均匀后静置至上清液澄清，抽去上清液；右旋糖酐70，右旋糖酐40反复操作三次；右旋糖酐20反复操作5次；然后将其置于离心机离心20min即可。湿粉过筛及干燥 从离心机中取出右旋糖酐湿粉，用20目的不锈钢晒网整粒机整粒，用真空吸入双锥旋转干燥器，保持真空度0.07-0.08MPa，缓缓升温，于80度保温不少于5h，接冷却水降温65度一下停止干燥，即可出料。包装 分装20kg于双层塑料袋中，扎紧袋口，外包一层牛皮纸袋，装入纸筒内，盖上桶盖，铅封口，贴上标签；入库待检。 2.2工艺流程图菌种培养基冻干菌种种子罐培养中瓶培养试管培养发酵沉淀乙醇粗品捏洗粗酐右旋糖酐酶活性炭脱色过滤水解缓冲溶液糊化乙醇（一级划分）（二级划分）（三级划分）（四级划分）沉淀，滤渣过滤静置滤液沉淀静置右旋糖酐70上清液成粉右旋糖酐40静置沉淀上清液入库包装离心干燥调粉右旋糖酐20沉淀静置 菌种工序 发酵工序 水解工序 划分工序 精烘包工序2.3排班我组的甘特图如下：说明：根据工艺各步骤所需时间可知，发酵时间最长，为24h。让发酵罐一直工作，从甘特图可知各步骤无重合。即24h/批，实行三班倒全天运作。各步骤一人，三班共30人。2.4 洁净区间说明本次设计中，按生产工艺及产品质量要求分为：主要生产区、辅助生产区和精烘包洁净区，此次“精烘包洁净区”的洁净度要求为C级洁净级别，主要生产区包括发酵区和酶解区，辅助生产区包括：其他部分生产区或辅助房间，包括成品出口、配电室、制水间、空调间等；此外针对乙醇回收工段还在主体车间以外单独设计了危险品库，从而加强对主体车间的保护。在总体设计上，进去洁净区中精烘包所处位置的操作人员需经过三次更衣，进入一般主生产区的操作人员穿普通工作服装即可。表21 洁净区分类表洁净度级别洁净区一般洁净区主要生产区、菌种培养区、辅助房间D级二更、成粉调粉、离心车间及临近走廊三更、粉碎室、真空干燥室、混料室、内包室、外包室、洁具室、分析室、储藏室3.物料衡算3.1 概述物料恒算就是了解分析生产过程，计算得出生产过程中所涉及的各种物料的数量和组成，从而使设计由定性转入定量，进一步确定出设备的生产能力、各设备之间的生产能力是否平衡等。通过物料衡算，可以深入地分析和研究生产过程。物料衡算的理论基础是质量守恒定律，运用该定律可以得出各种过程的物料平衡方程式，总物料平衡方程式为：GI=GO+GA+GR式中： GI输入体系的总物料量； GO输出体系的总物料量； GA物料在体系中的总损失量； GR物料在体系中的总累积量。3.2 物料衡算3.2.1 菌种筛选及培养放大部分液体培养基：（作苏醒菌种用）蔗糖0.5kg，蛋白胨12.5g，磷酸氢二钠9g，水5kg。固体培养基：（筛选强壮菌种）蔗糖20g，蛋白胨0.4g，磷酸氢二钠0.4g，琼脂4g，水175.2g。种子罐：（扩大菌种）蔗糖343kg，蛋白胨5.69kg,磷酸氢二钠4.12kg，水2289kg。3.2.2 发酵部分3.2.2.1 发酵罐内原辅料：（损耗1%）蔗糖2747kg，蛋白胨17kg，磷酸氢二钠23kg，水20105kg。损耗按1%为，蔗糖27.47kg，蛋白胨0.17kg，磷酸氢二钠0.23kg，水201kg。再投入菌种40kg。乙醇使粗酐沉淀：投入乙醇的量，抽去的上清液，乙醇23118kg 水33283kg 菌体及杂质1622kg得到粗酐1390kg损耗发酵液按1%算为3.2.2.2 捏洗 ：投入84%的乙醇溶液，共为：乙醇27668kg 水5187kg出料的有：粗酐1376kg 乙醇27391kg 水5135kg损耗的量按1%，粗酐为13.9kg 乙醇277kg 水52kg3.2.3 水解部分3.2.3.1 加热糊化投入的氯化钙取1.5%质量为缓冲液的pH=5.0，由，故加入酶以后体系总的水解液14199kg损耗2% 水解液284kg3.2.3.2 脱色：活性炭的吸附按0.1%得，加入活性炭14.2kg3.2.3.3 微滤： 滤液14026kg 活性炭14.2kg损耗按1% 得140kg3.2.4 划分部分：3.2.4.1 一级划分加入乙醇损耗后剩余粗酐含量：压滤得，酶的转化率为86.2%1328=1145kg，则剩余大分子糖酐为：13281145=183kg得到上清液：（13886+9078+1008183）99.5%=23670kg损耗按0.5% ，共119kg滤液3.2.4.2 二级划分投入的乙醇量为则二级划分得到的右旋糖酐70量为，损耗右旋糖酐70的量按0.5%，可得3.2.4.3 三级划分投入乙醇的量为则三级划分所得的右旋糖酐40量为损耗右旋糖酐40的量3.2.4.4 四级划分投入的乙醇的量为则三级划分所得的右旋糖酐20量为损耗右旋糖酐20量为3.2.5 精烘包工序3.2.5.1 沉淀物的预处理在右旋糖酐20中投入的水量为3.2.5.2 成粉右旋糖酐70成粉投入乙醇与水量为故质量为，损耗的右旋糖酐70量按1%为剩余的右旋糖酐70量，抽去的上清液量为655kg右旋糖酐40成粉投入乙醇与水量为故质量为，损耗右旋糖酐40量按1%为剩余的右旋糖酐40量，抽去的上清液量为534kg右旋糖酐20成粉投入乙醇与水量为故质量为，损耗的右旋糖酐20按1%为剩余右旋糖酐20量，抽去上清液量为4968kg3.2.5.3 调粉右旋糖酐70，一次操作投入乙醇和水的量为，故质量为抽去的上清液量为115+18=133kg，则3次共投入损耗的右旋糖酐70量按1%，右旋糖酐40，一次操作投入乙醇和水的量为，故质量为每次抽去上清液的量为129+20.5=149.5kg，则3次共投入损耗的右旋糖酐40量按1%，右旋糖酐20，一次操作投入乙醇和水的量为，故质量为每次抽去上清液的质量为696+110=806kg,则5次共投入损耗的右旋糖酐20按1%，为3.2.5.4 离心右旋糖酐70损耗按0.5%，为剩余右旋糖酐70的量为；右旋糖酐40损耗量按0.5%，为剩余右旋糖酐40的量为右旋糖酐20损耗量按0.5%，为剩余右旋糖酐20的量为；3.2.5.5 湿粉过筛及干燥右旋糖酐70干燥出的乙醇和水分别为损耗按1%，为，剩余右旋糖酐40干燥出的乙醇和水分别为损耗按1%，为，剩余右旋糖酐20干燥出的乙醇和水分别为损耗按1%为，剩余3.2.5.5 包装包装损耗每类右旋糖酐损耗按1%，故剩余为，右旋糖酐70 ；右旋糖酐40 ；右旋糖酐20 ；每20kg分装一个双层塑料袋中，则右旋糖酐70需要双层塑料袋，故取8只；右旋糖酐40需要双层塑料袋，故取8只；右旋糖酐10需要双层塑料袋，故取39只。故，需要聚乙烯塑料袋；牛皮纸袋55只；标签55张；纸筒55个；装箱单55张。3.3物料平衡图捏洗损耗1%粗酐沉淀发酵损耗1%冻干菌菌种培养种子罐蔗糖343kg蛋白胨5.69kg磷酸氢二钠4.12kg水2289kg固体培养基蔗糖：20g蛋白胨：0.4g磷酸氢二钠：0.4g琼脂：4g水：175.2g液体培养基蔗糖：0.5kg蛋白胨：12.5g磷酸氢二钠：9g水：5kg蔗糖：2747kg蛋白胨：17kg磷酸氢二钠：23kg水：20105kg蔗糖：27.47kg蛋白胨：0.17kg磷酸氢二钠：0.23kg水：201kg乙醇：23118.48k水：33283.81kg菌体及杂质：1381.14kg乙醇：23352kg水：13715kg发酵液：597.7kg乙醇：27391kg水：5135kg4粗酐1390kg乙醇：27668kg水：5187kg损耗1%粗酐1376.1kg粗酐为：13.9kg乙醇：277kg水：52kg损耗0.5%压滤滤液13886一级划分乙醇：9078kg水：1008kg损耗1%活性炭：14.2kg水解液：140kg水解液14026kg微滤脱色水解液13913kg水解损耗2%水解液：284kg右旋糖酐酶乙酸钠：4284kg乙酸：1785kg纯化水：6383kg氯化钙：209kg加热糊化活性炭：14.2kg滤液：119kg大分子糖酐：183kg上清液23670kg乙醇：2181kg水：121kg损耗1%损耗1%抽去右旋糖酐40:1.5kg右旋糖酐70:147kg调粉成粉抽去右旋糖酐70:1.5kg143右旋糖酐20:818.5kg2右旋糖酐40:168.5kg1右旋糖酐70:149kg三级划分四级划分乙醇：17884kg水：12950kg乙醇：7805kg水：434kg上清液27128kg损耗0.5%右旋糖酐20:4.1kg损耗0.5%上清液25106kg右旋糖酐40:0.84kg乙醇：3026kg水：168kg损耗0.5%右旋糖酐70:0.75kg二级划分上清液：655kg乙醇：215kg水：34kg乙醇：345kg水：54kg乙醇：345kg水：54kg右旋糖酐70:145.5kg右旋糖酐40:163.5kg损耗1%右旋糖酐40:1.6kg湿粉过筛及干燥损耗0.5%右旋糖酐40:164.4kg右旋糖酐40:0.8kg离心右旋糖酐40:166kg损耗1%抽去右旋糖酐40:1.6kg乙醇：387kg水：61.5kg乙醇：262kg水：58kg调粉抽去损耗1%右旋糖酐40:1.67kg2成粉右旋糖酐70:144.8kg损耗1%右旋糖酐70:1.4kg湿粉过筛及干燥损耗0.5%右旋糖酐70:0.73kg离心5上清液：534kg乙醇：206kg水：33kg乙醇：387kg水：61.5kg乙醇：301kg水：66kg6乙醇：1542kg水：339kg乙醇：3480kg水：550kg乙醇：1507kg水：239kg损耗1%右旋糖酐70:1.4kg右旋糖酐40:1.6kg右旋糖酐20:7.8kg65包装右旋糖酐（70+40+20）=1091kg聚乙烯塑料袋：55只牛皮纸袋：55只标签：55张纸桶：55个装箱单：55张右旋糖酐20:794kg3湿粉过筛及干燥损耗1%右旋糖酐20:8kg右旋糖酐20:798kg损耗0.5%离心右旋糖酐20:4kg右旋糖酐20:806kg抽去损耗1%乙醇3480kg水550kg调粉抽去损耗1%右旋糖酐20:8kg上清液：4968kg右旋糖酐20:8kg成粉纯化水：1560kg预处理4.能量衡算4.1热量衡算目的热量衡算得主要目的是为了确定设备的热负荷，根据设备热负荷的大小、所处理物料的性质及工艺要求再选择传热面的型式、计算传热面积、确定设备的主要工艺尺寸。4.2热量衡算依据热量衡算的主要依据是能量守恒定律，以车间物料衡算的结果为基础而进行的，所以，车间物料衡算表是进行车间热量衡算的首要条件。4.3设备的热量平衡方程式对于有传热要求的设备，其热量平衡方程式为：Q1Q2Q3=Q4Q5Q6式中 Q1物料带入到设备的热量kJ；Q2加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量kJ；Q3过程热效应kJ；Q4物料离开设备所带走的热量kJ；Q5加热或冷却设备所消耗的热量kJ；Q6设备向环境散失的热量kJ。Q1与Q4均可用下式计算：Q1（Q4）=m Cpt2t0 kJ式中 m输入（或输出）设备的物料量，kg；Cp物料的平均比热容，kJ/kg；t0基准温度，；t2物料的实际温度，其中水溶液比热容，可由下式估算。 ccs n1n式中 c水溶液的比热容，kJ/kg；cs固体物的比热容，kJ/kg； n水溶液中固体的质量分数Q5与Q6的确定根据工艺操作经验，（Q5Q6）一般为（Q4Q5Q6）的5%10%，只要计算出Q4，就可以确定（Q5Q6），从而计算出Q2。在设计中取（Q5Q6） 8%（Q4Q5Q6）Q2的计算 Q2（Q4Q5Q6)-（Q1Q2）通过查表及计算所得物质的比热容数据汇总如下：表41 比热容数据表物质40%蔗糖溶液60%蔗糖溶液乙醇水比热容kJ/(kgK)2.763.12.44.2物质醋酸醋酸钠氯化钙比热容kJ/(kgK) 附：基准态取25下的液态由于本次设计中设计发酵菌种的发酵过程，故过程的反应焓复杂多变，由蔗糖经肠膜明串珠菌发酵而得右旋糖酐。由于发酵过程控温25左右，其发酵过程的产热和热量变化可忽略不计。故其能量平衡式可化为 Q1Q2=Q4Q5Q64.4 加热剂和冷却剂用量的计算（1）间接加热时的蒸汽用量式中 D加热蒸汽消耗量，kg; Q2由加热蒸汽传给所处理物料及设备的热量，kJ;H水蒸气的热焓 （查阅化工工艺设计手册可得：2675.9117 kJ/kg；C冷凝水的比热容，可取4.18 kJ/（kgK）； T冷凝水的终温度(此次设计令冷凝水的温度为70)，K；热利用率，保温设备为0.97-0.98；保温设备为0.93-0.95。（2）冷却剂的用量 冷却剂的消耗量： 式中 W冷却剂的用量，kg； Th冷却剂的初温，K； Tk放出的冷却剂的末温，K； C冷却剂的平均比热容，kJ/kg ；为2.8197 kJ/kg 4.5 能量计算（1） 发酵罐取蔗糖，水的进料温度均为25 ，以下是发酵过程的进料 蔗糖2747kg，蛋白胨17kg，磷酸氢二钠23kg，水20105kg。损耗按1%为，蔗糖27.47kg，蛋白胨0.17kg，磷酸氢二钠0.23kg，水201kg。再投入菌种40kg。 即在发酵罐中，Q1=m Cpt2t0 )kJQ1=m Cpt2t0 =0Q4=m Cpt2t0 =0（2） 水解罐在水解罐中，含以下物料 上层出料 粗酐1376kg 配制水解液 醋酸钠 4284kg 醋酸 1785kg 水6383kg 氯化钙 209kg 计算其水解液的比热容 Ce（乙酸）=1785/6383=0.28乙酸100% 2.01乙酸10% 4.02由内插法求乙酸所占比热容c=3.64 C（乙酸钠）=3.22C（氯化钙）=3.84综合以上，水解液的比热容是c=0.28x3.64+3.22x0.4+3.84x0.04+（1-0.72）=2.73工艺过程，冷却至4度，则Q=m Cpt2t0 = 2.73x（25-4）x12661=7.3x105Kj，需要冷却剂w= = 12328kg开启蒸汽加热至95度，则Q=m Cpt2t0 =2.73x（95-4）x12661=3.1x106 需要的加热蒸汽量=1279kg冷却至35度，Q=m Cpt2t0 =2.73x60x12661=2.1x106需要冷却剂w=8129kg保温95度，Q=2.73x35x12661=1.2x106蒸汽消耗量w=603kg总计D=1882kg，W=20450kg(3） 划分工序划分工序中的物料含量乙醇9000kg，水1000kg，水解液12500kg。则划分液的比热熔为c=0.96+0.19+1.51=2.66一级划分Q=2.66x22500x15=9.0x106 kj二级划分Q=2181x2.4x10-2.6x22500x5=2.4x105kj三级划分Q=3000x2.4x5+2181x2.4x5+2.66x22500x5=3.6x105kj四级划分Q=7800x2.4x15=2.8x105kj则总划分工序Q=9.9x106kj（4） 精烘包工序Q=3.884x1000x50=2.0x105kj考虑到保温过程中热损失的问题，去效率为0.9，则Q实际=2.22x105kj保温干燥过程Q=1000x3.884x5=19420kj，冷却过程Q=1000x3.884x15=58260kj。5. 设备选型5.1发酵发酵罐的选取根据年产量为250吨，由物料衡算可知，一批的发酵液为蔗糖2747kg，水18315kg以及其他含量较少的辅料。考虑到可能存在的腐蚀性，选用全不锈钢材料，结构上带有搅拌桨和外夹套，达到控温和搅拌的目的。考虑生产需求，选取40m3体积的发酵罐。选取机械搅拌不锈钢发酵罐，来源：浙江双子机械制造有限公司，其发酵罐参数如下。产品型号 SZ-0004 罐体材质：不锈钢SUS304/SUS316L； 表面光洁度：内表面Ra0.6m，外表面Ra0.8m；加热冷却：外夹套/盘管与内蛇管相接合式； 罐体接口：PH、DO、温度、接种、消泡、补酸、补碱、补料、压力等。 通气控制（DO）：深层通气，底部进气；在线检测，范围0100%或0200%；进口DO电极，可在线高温蒸汽消毒；可与转速与通气量关联自动或手动控制； 酸碱控制（PH）：在线检测，范围212；进口PH电极，可在线高温蒸汽消毒；可与蠕动泵或自控阀门自动加酸或加碱进行控制； 温度控制（T）：在线检测，范围0-150，进口温度传感器，数字化设定，自动/手动切换，利用恒温水、冷却水、冷冻水等不同工况加以选择； 补料控制：蠕动泵或自控阀门进行加料控制； 消泡控制：传导式泡沫电极，进行检测自动报警或自动流加消泡剂。设备图片5.2沉淀 沉淀罐的选择由发酵罐而来发酵液由泵打入沉淀罐，定量计算可知，需加入一定量的乙醇进行醇沉操作。根据加入物料的体积可选择华联药机瑞安市新莱流体设备有限公司生产的沉淀罐设备。本设备属沉降式固液相分离设备。采用加入酒精配成一定醇度的液体，然后常温最好是低温冷冻沉降进行固液分离以提高中药提取液的醇度浓缩液和酒精按工艺要求，投入各自的配比量及澄明度，从而提高产品质量。搅拌混和均匀，达到料液所需的温度后停止搅拌，继续在夹套内通入冷冻盐水或冷却水，保证所需的液温。待沉淀完成后开启上清液出料阀，用自吸泵将上清液抽出，因内装浮球式出液器，随上清液液面逐渐下降，浮球也随液面下降，待上清液抽完，因浊液密度远大于上清液，浮球浮在沉淀物表面不再下降，出液器自动停止出液。此时可打开出渣口，将沉淀物排出。设备图片5.3捏合捏合机的选择由醇沉所得的粗酐，放入捏合机中进行捏洗，根据生产目的，可选择莱州市兴远化工机械厂生产的NH-2000的真空捏合机。其参数如下。型号 NH-2000容量 2000L搅拌转速 35-40rpm主电机功率 45kw重量 6500kg设备图片5.4水解5.4.1水解罐的选用原则水解罐又称酶解反应器、生物酶解反应器，系提供工艺酶解所需的温度、调整PH值并提供搅拌混合等保持酶活化及发挥酶作用、加速提高并完成生物反应过程的不锈钢容器。 生物酶解技术就是利用合适的生物催化剂，即生物酶，让物质分解，加速分解转化的过程，并变成利于利用的物质及实验或生产工艺想完成的目的。广泛应用于纺织染整、蛋白的酶解转化、生物降解废水等领域。 酶工程亦是利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。酶工程的应用主要集中于食品工业,轻工业以及医药工业中。 酶解罐主罐体由三层不锈钢焊接而成，内胆采用优质不锈钢SUS316L，内胆抛光处理，符合食品、制药卫生级要求。夹层采用SUS304不锈钢，夹层设置不锈钢导流板，利于蒸汽及循环水的导流。外焊接填充不锈钢保温，利于酶解过程的实现。 酶解系统主要包括酶解罐、蒸汽加热系统、循环冷却系统、搅拌系统、PH调节系统、加料系统、出料系统、过滤系统、清洗系统、电控、配制罐等部分组成。 不锈钢酶解罐具有可加热、冷却、保温、搅拌功能，罐体设计有物料进口、纯水口、出料口、取样口等工艺管口，能够提供酶解过程的条件。酶解结束后可以开启夹套直通蒸汽达到灭酶功能。灭酶完成后可进行降温冷却后开启放料阀出料。 酶解罐可设计自动的控制系统，包括进料、出料、控温、搅拌、PH值调整等过程控制，降低劳动强度，使酶解过程实现全自动控制。不锈钢酶解罐的结构特性：1、可实现在线CIPSIP2、焊缝抛光打磨平整、采用喇叭口设计焊接，满足卫生级要求。3、夹套设计有循环导流板，利于蒸汽、循环水加热和冷却过程。4、内罐体