湖北工业大学生物工程工厂设计

发酵工厂设计概论,授课教师：汪洋湖北工业大学生物工程与食品学院生物工程系,绪论基本建设程序厂址选择与工厂总平面设计工艺设计流程工艺计算设备的设计与选型车间布置设计,培养学生具备工厂工艺设计的能力（课程要求）,了解我国基本建设的有关方针政策和规定，掌握基本建设的工作程序、内容和设计范围分工。了解生物工程工厂工艺设计在总体设计中的地位和作用，掌握工艺设计的范围、内容、基本方法和步骤、工艺设计的深度要求等基本知识。了解和熟悉工厂设计的有关规范、标准以及技术经济和概算等内容的要求。,课程任务：,生物工程工厂设计的特点：工厂设计是一门涉及到政治、经济、工程和技术的综合性科学技术。需要达到技术上先进、经济上合理。,绪论,生物工程工厂设计的内容：工厂总平面设计工艺设计动力设计给排水设计通风采暖设计三废治理技术经济分析及概算,绪论,生物工程工厂设计的重要性：生物工程产业是国民经济中的重要部门。生物工程产业发展的过程中工厂设计发挥着重要的作用。科研中小试、中试以及工业化生产都需要进行新技术、新工艺、新设备的开发。,绪论,第一章基本建设程序,建设前期建设期交付使用期,必须经过的程序：,第一章基本建设程序,项目申报初步设计,建设前期,第一章基本建设程序,设计单位筹建单位施工单位,建设期：,主管部门组织验收,交付使用期,项目申请报告,任务：向国家、省、市有关主管部门申请工程项目,内容：申报单位情况拟建项目情况建设用地及相关规划资源利用及能源耗用分析生态环境影响分析经济和社会效益分析建设与实施结论与建议有关附件,可行性研究,任务和意义：,内容：总论建设规模和产品方案配套措施及公共设施落实情况建厂条件、厂址选择方案及总图布置方案工艺技术、主要设备、建设标准和相应技术指标主要单项工程、公用辅助设施、总体布置方案和土建工程量预估环境保护、安全生产等要求及相应措施方案建设工期及实施进度投资估算和资金筹措经济效益和社会效益结论,设计任务书,内容：建设目的及项目名称规模、产品方案等原材料及燃料等供应情况厂址三废治理建设工期及设计建设单位名称要求达到的经济效益和技术水平等,附件：,初步设计阶段,初步设计说明书的内容：车间初步设计说明书（工艺部分）的内容初步设计的图纸、附表,1.初步设计的主要内容与成果：,2.初步设计的步骤：,3.初步设计的深度：,4.初步设计阶段工艺设计人员应向协同设计的相关专业提交的材料：,施工图设计阶段,设计文件：设计图纸、附表,1.施工图设计的内容与成果：,2.施工图设计的步骤：,3.施工图设计的深度：,4.施工图设计阶段工艺设计人员应向协同设计的相关专业提交的材料：,第二章厂址选择与工厂总平面设计,厂址选择的重要性及原则总平面设计,第一节厂址选择的重要性及原则,厂址选择的重要性厂址选择的原则厂址选择的工作程序厂址选择报告,厂址选择的重要性,建厂地区工厂场地位置,自然环境、技术经济条件、行业特点,厂址选择的原则,符合工业布局、符合城市规划充分利用当地人力、物力、财力和自然资源接近原料、能源产地和产品消费区,厂址选择具体要求,自然条件技术经济条件,厂址选择的工作程序,准备阶段（人员准备；技术准备）现场勘查阶段厂址选择报告编写阶段,厂址选择报告,厂址选择报告的基本内容（1.概述；2.主要技术经济指标；3.厂址条件；4.厂址方案比较）有关附件资料,第二节总平面设计,总平面设计的内容总平面设计的原则和要求总平面设计的方法厂内运输设计总平面布置图的绘制,总平面设计的内容,平面布置设计竖向设计运输设计管线综合布置绿化美化布置,总平面设计的原则和要求,总平面设计必须符合生产流程的要求总平面设计应当将占地面积较大的生产主厂房布置在厂区的中心地带风向影响人流、货流分开遵从城市规划发展余地洁净厂房独立小区符合国家及行业规范和规定,总平面设计的方法,工厂组成与厂区的划分总平面设计的常用布置形式,工厂组成,生产车间辅助车间动力车间行管部门绿化区域道路运输三废治理,厂区划分,总平面设计的常用布置形式,建筑物的布置位置总平面布置的形式分类（1.总平面水平向布置形式；2.总平面竖向布置形式；3.联合式布置形式）,厂内运输设计,厂内运输的任务道路布置的形式道路的规格,总平面布置图的绘制,项目申报阶段的总平面布置图初步设计阶段的总平面布置图施工设计阶段的总平面布置图,第三章工艺流程设计,从原料到成品的各个生产过程及顺序绘制工艺流程图,两个方面：,三个阶段：,生产工艺流程示意图生产工艺流程草图生产工艺流程图,生产方法的选择和工艺流程的设计原则,原料来源、种类和性质产品的质量和规格生产规模技术水平建厂地区的自然环境经济合理性,生产方法（工艺路线）的选择：,生产方法的选择和工艺流程的设计原则,产品质量符合国家标准；外销产品符合当地标准采用成熟、先进的技术和设备实施清洁生产，三废处理安全生产采用机械化、自动化、稳产、高效,工艺流程设计的原则,平面示意图,工艺流程示意图,工艺流程示意图,工艺流程图,第四章工艺计算,物料衡算热量衡算水平衡计算耗冷量计算无菌压缩空气消耗量计算,生产1000kg成品或半成品的原料消耗等额及原料总回收率生产1000kg成品所产生的排出物生产1000kg成品的水、蒸汽、空气及冷量等消耗定额,热量衡算需要注意的问题：,对衡算影响小的项目忽略不计确定物料计算的基准、热量计算的基准温度和其他能量基准。有变化时，必须确定相态基准，不要忽略相变热正确选择与计算热力学数据结合物料平衡,物料平衡计算实例,物料平衡计算实例,物料平衡计算实例,物料平衡计算实例,物料平衡计算实例,物料平衡计算实例,第五章设备的设计与选型,概述专业设备的设计与选型通用设备的设计与选型非标准设备的设计,通用设备的设计与选型,液体输送设备的选型气体输送设备的选型固体输送设备的选型,通用设备的设计与选型,液体输送设备的选型,泵的分类和特点叶片式容积式,通用设备的设计与选型,液体输送设备的选型,泵的选择原则：1.流量；2.扬程；3.装置有效汽蚀余量；4.液面方法及步骤：1.列出基本数据；2.确定流量及扬程；,通用设备的设计与选型,气体输送设备的选型,气体输送设备的类型和特点：气体输送设备的类型、种类比液体输送设备负责得多。小流量使用活塞式；大流量使用离心式输送设备。气体输送设备的特点：生物工程工厂常用的气体输送设备为低压空气压缩机；送风机和真空泵。,通用设备的设计与选型,固体输送设备的选型,固体输送设备的类型和特点：在生物工程工厂生产过程中，会遇到固体原料、中间产品和最终产品的输送问题，因此固体物料的输送比流体输送困难得多。固体输送设备的分类：1.带式输送机；2.螺旋式输送机；3.斗式提升机；,空气洁净设备的设计与选型,生物工程工厂的空气洁净设备分为：,提供发酵罐需要的压力较高的无菌空气设备提供车间和局部需要的压力较低的无菌空气设备,空气洁净设备的设计与选型,制药工厂空气洁净设备,空气过滤器洁净工作台层流罩,第六章车间布置设计,概述车间布置设计原则生物制药洁净厂房布置设计车间布置设计的有关技术参数设备布置图,车间布置设计以工艺为主导，并结合土建、设备、安装、电力、暖风等,第三节：生物制药洁净厂房布置设计,国家对药品生产企业实施药品生产质量管理规范(GMP)认证制度。是对药品生产全程质量管理控制制度。厂房、设施、原材料、企业的质量管理，生产管理。,第七章公用工程,给排水工程供电工程供热工程供冷工程药厂洁净车间净化空气系统,给水工程,排水工程排水管网污水处理和利用,排水工程,排水管网污水处理和利用,供电设计的内容供电设计的要求供电设计资料,供电设计的内容和要求,生物工程工厂电力负荷及供电要求,生物工程工厂电力负荷的分级供电要求,实例一啤酒厂,啤酒是人类最古老的酒精饮料之一，啤酒于二十世纪初传入中国，属于外来酒。啤酒以大麦芽、酒花、水为主要原料，经酵母酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。,发展历程：,19世纪末，啤酒输入中国。2016年1-7月中国啤酒行业产量2759.6万千升2015年全国规模以上啤酒企业470家，完成酿酒总产量4715.72万升。累计完成销售收入1897.09亿元。累计实现利润143.9亿元。,华润雪花啤酒（中国）有限公司成立于1994年股东为华润创业有限公司和SABMiller目前在国内经营超过95家啤酒厂，中国啤酒市场占有率23%雪花勇闯天涯雪花纯生,SABMiller是世界上最大的啤酒公司之一，在伦敦和约翰内斯堡分别上市。由南非SAB公司和美国Miller公司合并而成。是仅次于安霍塞布希公司（百威啤酒生产商）的世界第二大酿酒企业。,1903年英、德商人开办。（1903年，光绪二十九年，德意志银行40万墨西哥银元）中国第二大，世界第六大啤酒厂商1906年慕尼黑国际啤酒博览会金奖崂山啤酒,1900年俄国商人乌卢布列夫斯基创办，是我国最早的啤酒制造商股东为百威英博13家啤酒酿造厂，全国占有率5%清爽1900经典冰醇冰畅,百威英博是一家总部位于比利时的啤酒公司2008年英博520亿美元收购安霍塞布希，成为世界最大的酿酒集团全球销售额235.683亿美元，总资产1130亿美元,厂址选择：,沈阳华润雪花啤酒厂,哈尔滨啤酒厂,青岛啤酒厂,啤酒工厂平面图,糖化车间,发酵车间,包装车间,实例一白酒厂,白酒（ChineseSpirits）：以谷物为主要原料，以大曲、小曲及酒母等为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏而制成的蒸馏酒。白酒为中国特有的一种蒸馏酒，是世界六大蒸馏酒（白兰地Brandy、威士忌Whisky、伏特加Vodka、金酒Gin、朗姆酒Rum、中国白酒）。由淀粉质或糖质原料发酵蒸馏而得。,中国八大名酒：,茅台五粮液汾酒剑南春西凤酒泸州老窖古井贡酒董酒,白酒生产工艺,白酒设备,白酒设备,白酒设备,实例三葡萄酒厂,葡萄酒用破碎或未破碎的新鲜葡萄果实或葡萄汁经过完全或者部分酒精发酵后获得的酒精度不低于8.5%的饮料。葡萄酒的品种因葡萄的栽培、葡萄酒生产工艺条件的不同分为红葡萄酒、白葡萄酒、起泡酒。红葡萄带皮发酵而成；白葡萄酒由葡萄汁发酵而成。,白葡萄酒：干白葡萄酒半干白葡萄酒半甜白葡萄酒甜白葡萄酒,白葡萄酒：1干葡萄酒：含糖量低于4g/L，品尝不出甜味，具有洁净、幽雅、香气和谐的果香和酒香。半干葡萄酒：含糖量在412g/L，微具甜感，酒的口味洁净、幽雅、味觉圆润，具有和谐愉悦的果香和酒香。半甜葡萄酒：含糖量在1245g/L，具有甘甜、爽顺、舒愉的果香和酒香。甜葡萄酒：含糖量大于45g/L，具有甘甜、醇厚、舒适、爽顺的口味，具有和谐的果香和酒香。,含糖量：,用白葡萄或皮红肉白的葡萄分离发酵制成。酒的颜色微黄带绿。红葡萄酒：采用皮红肉白或皮肉皆红的葡萄经皮和汁混合发酵而成。,按酒精含量,软饮料葡萄酒(或无泡酒)：分红、白二色。这类酒被称为桌酒(TABLEWINE)，酒精含量为14度以下。起泡葡萄酒(SPARKING)：产地有香槟(CHAMPAGNE)、布根地/勃艮第(BURGUNDY)、英塞儿(MOSELLE)、美国等，酒精含量不超过14度。加强葡萄酒/加度葡萄酒(FORTIFIED)：种类有些厘/雪莉(SHERRY)、钵堤/波特(PORT)、马得拉(MADEIRA)、马沙拉(MARSALA)、马拉加(MALAGA)等，酒精含量14-24度。加香料葡萄酒(AROMATIZED)：有意大利和法国产的红、白威末酒(VERMOUTH)，以及有奎宁味的葡萄酒等，酒精含量15.520度。,红酒,总体说来，红葡萄酒的酿制与白葡萄酒类似，只是在发酵时要让葡萄果皮、果肉、果核在一起共同进行。持续发酵时间由几天到三周不等，从而使葡萄酒得到酒味、香味和深红的颜色。将葡萄皮分离出去，监视着它继续在酿酒桶中发酵。直到装瓶前，葡萄酒在橡木桶和酿酒罐中不断的成熟。具体过程如下：去梗，也就是把葡萄果粒从梳子状的枝梗上取下来。因枝梗含有特别多的单宁酸，在酒液中有一股令人不快的味道。压榨果粒。酿制红酒的时候，葡萄皮和葡萄肉是同时压榨的，红酒中所含的红色色素，就是在压榨葡萄皮的时候释放出的。就因为这样，所有红酒的色泽才是红的。榨汁和发酵。经过榨汁后，就可得到酿酒的原料葡萄汁。有了酒汁就可酿制好酒，葡萄酒是通过发酵作用得的产物。经过发酵，葡萄中所含的糖分会逐渐转化成酒精和二氧化碳。因此，在发酵过程中，糖分越来越少，而酒精度则越来越高。通过缓慢的发酵过程，可酿出口味芳香细致的红葡萄酒。,干白白葡萄酒：普通白葡萄酒习惯上使用纯正、去皮的白葡萄经过压榨、发酵制成；但是也可以使用紫葡萄，只是在压榨的过程中要更仔细。尚未发酵的葡萄汁要经过沉淀或过滤，发酵槽的温度要比制作红酒低一些，这样做的目的是为了更好地保护白葡萄酒的果香味和新鲜口感。具体过程如下：一旦采摘开始，葡萄就应尽快送到酿酒场地，所使用的葡萄都不要被挤破。将葡萄珠分离出，除去果枝、果核，然后在榨出的汁内放入酵母。为了更好地保存白葡萄的果香，在发酵前让葡萄皮浸泡在果汁中12到48小时。使用水平的葡萄压榨机，制成的白葡萄酒更鲜更香。压榨的过程要快速进行以防止葡萄的氧化。,葡萄品种分为鲜食葡萄品种和酿酒葡萄品种，我们通常见到的葡萄均为鲜食葡萄。酿酒葡萄为Ampelidecese科，所有酿酒葡萄品种均属于Ampelidecese的10个科属中的Vitis科属，其中又以VitisVinifera种最为重要，因为全球的葡萄酒有9999%均是使用VitisVinifera的葡萄品种酿造。VitisVinifera是欧洲用来制造上好葡萄酒的品种。全世界有超过8000种可以酿酒的葡萄品种，但可以酿制上好葡萄酒的葡萄品种只有50种左右，大约可以分为白葡萄和红葡萄两种。白葡萄，颜色有青绿色、黄色等，主要用来酿制气泡酒及白葡萄酒。红葡萄，颜色有黑、蓝、紫红、深红色，有果肉是深色的，也有果肉和白葡萄一样是无色的，所以白肉的红葡萄去皮榨汁之后可酿造白葡萄酒酒，例如PinotNoir可用来酿造香槟及白葡萄酒,白葡萄品种,雷司令白羽贵人香李将军霞多丽长相思白诗南塞米雍灰皮诺,红葡萄品种,佳丽酿赤霞珠蛇龙珠品丽珠黑品乐梅鹿辄席拉巴贝拉马尔贝克内比奥洛,列级庄制度,超一级酒庄为：吕萨吕斯酒堡（dYquem），4个一级酒庄为：拉菲（Lafite-Rothschild）、拉图（Latour）、玛歌（Margaux）和红颜容（Haut-Brion）。,贮藏方式,平放葡萄酒以平放摆置较理想，这样才能让软木塞和葡萄酒接触到，以保持它的湿润度，否则若将酒直放，时间太久，会使软木塞变得干燥易碎，而无法完全紧闭瓶口，造成葡萄酒的氧化。葡萄酒恒温葡萄酒贮藏环境的温度，最好维持在12159，否则温度变化太大，不仅破坏葡萄酒的酒体，在热胀冷缩的作用下，还会影响到软木塞而造成渗酒的现象。所以，若贮酒环境能够维持在5-20度的某一温度下，保持2度的变化内，也都是比较理想的。然而在夏天高温的时候，没有任何辅助条件（恒温柜、地窖等）的情况下，应让葡萄酒的储存恒定在一个温度上，如26度，保持2度的变化内，这样也能保证几个月内葡萄酒的品质没有太大的影响。家里有葡萄酒存放时，对空调的使用确是应该注意。葡萄酒恒湿若贮酒环境太湿，容易造成软木塞及酒标的腐烂，太干则容易使软木塞失去弹性，无法紧封瓶口，所以70左右的湿度，是最佳的贮酒环境。葡萄酒通风葡萄酒像海绵一样，会将周围的味道吸到瓶里去，所以，在贮酒环境中，最好能保持通风状态。而且不要在同一个环境中摆放味道太重的东西，以免破坏酒的味道。葡萄酒避光贮酒的环境，最好不要有光线，否则容易使酒变质，特别是日光灯容易让酒产生还原变化，而发出浓重难闻的味道。葡萄酒避震震动对于葡萄酒的影响是难以捉摸的，细微的震动可忽略不计，剧烈的震动则会让葡萄酒陷入休克状态，葡萄酒内部的分子结构遭到破坏，加速酒的成熟易老化，使酒的口感呆板，杂乱无章。有过较强震荡的葡萄酒经过一段时间的静置，一般均可恢复之前的口感。通常情况下，经长途运输的葡萄酒须经过两天以上的静置才能恢复正常品质。,医学研究表明：葡萄的营养很高，而以葡萄为原料的葡萄酒也蕴藏了多种氨基酸、矿物质和维生素，这些物质都是人体必须补充和吸收的营养品。已知的葡萄酒中含有的对人体有益的成分大约就有600种。葡萄酒的营养价值由此也得到了广泛的认可。据专家介绍：树龄在25岁以上的葡萄树树根在地下土壤里扎根很深，相对摄取的矿物质微量元素也多，以这种果实酿造出来的葡萄酒最具营养价值。1、葡萄酒的营养作用2、葡萄酒对女性的特殊功效3、葡萄酒助消化作用,GMP车间设计,GMP是英文goodmanufacturingpractice的缩写。WHO将GMP定义为指导食物、药品、医疗产品生产和质量管理的法规。GMP是一套适用于制药、食品等行业的强制性标准，要求企业从原料、人员、设施设备、生产过程、包装运输、质量控制等方面按照国家有关法规达到卫生质量要求，形成一套可操作的作业规范帮助企业改善卫生环境，以及发现生产过程中存在的问题。,国家卫生部1995年7月11日下达卫药发（1995）第35号“关于开展药品GMP认证工作的通知”。药品GMP认证是国家依法对药品生产企业和药品品种实施GMP监督检查并取得认可的一种制度。我国人药GMP与兽药GMP是分开的。,药品GMP认证分为国家和省级两级进行。根据中华人民共和国药品管理法实施条例规定，省级以上人民政府药品监督管理部门应当按照药品生产质量管理规范和国务院药品监督管理部门规定的办法实施。生产注射剂、放射性药品和国务院药品监督管理部门规定的生物制品的药品生产企业的认证工作，由国务院药品监督管理部门负责。,药品生产企业许可证和营业执照复印件；药品生产管理和质量管理自查情况（包括企业概况及历史沿革情况、生产和质量管理情况、前次认证缺陷项目的改正情况）；药品生产企业组织机构图（注明各部门名称、相互关系、部门负责人）；药品生产企业负责人、部门负责