生物工程工厂设计物料衡算

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育子瓶斜面培育种子培育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〕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)。一般红霉素工艺如以下图所示：空气原料孢子加压配料斜面培育冷却发酵摇瓶培育除水碱化一级种子过滤豆油补料萃取离心补料二级种子糖丙醇成盐水淋洗烘干包装销售1：红霉素生产工艺流程示意图2、工艺技术指标及根底数据〔1〕主要技术指标见表10指标名称单位指标数指标名称指标名称单位指标数指标名称单位指标数二级种子罐通气及取样mt/a1600%10s1生产方法%10s2td/a330j0%14µ1750U/mgj1%14r%3j2%12T1h168i0%10T2h28k0%87T3h30k1%84发酵液密度ρ0Kg/m31050k2%84二级种子罐发酵液密度ρ1Kg/m31150µ2U/ml6000一级种子罐发酵液密度ρ2Kg/m31200n%84发酵罐通气及取样损失比s0%102成分淀粉大罐配比%中罐配比%小罐配比% 补全料配比%豆粉玉米粉1.50氯化钠豆油碳酸钙碳酸铵生物氮糊精〔2〕发酵罐补料状况丙醇：发酵后24小时开头补，开头补之前要取样观看菌丝状态，菌丝需呈1~2小时，24~32h4h12L丙酮，33~144h6L。糖：糖可以通过菌体代谢后而调整发酵液的PH值，也可以做为红霉素放线30h时取样测PH1.7t80°C30min，一次消一到两个罐的淀粉液化糖。244L/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4h10L。油用于消泡和提高碳源。1L，10L，30h100-200L全料：6-8小时依据液面下降状况可补全料，补前半小时取样。3、培育基总物料衡算〔1〕放罐成熟发酵液量：µµntr，1 2可计算生产1000kg成品所需的发酵液量。1V0 1

n(1r)2100075010660001060.84(10.03)160(m3)〔2〕放罐成熟发酵液量V0

分为三个局部组成：底料 〔1-i0-j0)=160×76%=121.6〔m3〕种\液量 V02=160×j0=160×14%=22.4〔m3〕补料量 〔m3〕〔3〕二级种子罐种液量V1

由两局部组成：1底料 〕÷×70%=17.42〔m3〕11种液量 〔1-s〕×j1÷×30%=7.47〔m3〕1〔4〕一级种子干种液量V2

由两局部组成：22底料 〕÷×65%=5.39〔m3〕接种量 )×j2÷×35%=2.99〔m3〕2201〔5〕发酵罐底料的物料用量：发酵罐培育基配方×V ÷(1-s)×ρ010 0淀粉：01m=5%×V ÷(1-s)×ρ=5%×÷×1050=7093.3〔kg〕0101 0 0豆粉：01m=2.2%×V ×ρ=2.2%×÷×1050=3121.1〔kg〕0102 0 0玉米粉：01m=1.8%×V ×ρ=1.8%×÷×1050=2553.6〔kg〕0103 0 0氯化钠：01m=0.65%×V ×ρ=0.65%×÷×1050=922.1〔kg〕0104 0 0豆油：01m=0.50%×V ×ρ=0.50%×÷×1050=709.3〔kg〕0105 0 0碳酸钙：01m=0.65%×V ×ρ=0.65%×÷×1050=922.1〔kg〕0106 0 0碳酸铵：01m=0.18%×V ×ρ=0.18%×÷×1050=255.4〔kg〕0107 0 0生物氮：01m=0.80%×V ×ρ=0.80%×÷×1050=1134.9〔kg〕0108 0 0糊精：01m=0.00%×V ×ρ=0〔kg〕0109 0 0〔6〕发酵罐补料物料用量：发酵罐补料培育基配方×V03÷(1-s0)×ρ0淀粉：m=4.38%×V ×ρ=4.38%×16÷×1050=817.6〔kg〕31 03 0 0豆粉：m=3%×V ÷(1-s)×ρ=3%×16÷×1050=560〔kg〕32 03 0 0玉米粉：m=1.25%×V ×ρ=1.25%×16÷×1050=233.3〔kg〕33 03 0 0氯化钠：m=1.63%×V ×ρ=1.63%×16÷×1050=304.3〔kg〕34 03 0 0豆油：m=0.88%×V ×ρ=0.88%×16÷×1050=164.3〔kg〕35 03 0 0碳酸钙：m=0.063%×V ÷(1-s)×ρ=0.063%×16÷×1050=11.76〔kg〕36 03 0 0碳酸铵：m=0.175%×V ÷(1-s)×ρ=0.175%×16÷×1050=32.7〔kg〕37 03 0 0生物氮：m=0.00%×V ×ρ=0〔kg〕38 03 0 0糊精：m=4.5%×V ×ρ=1.5%×16÷×1050=280〔kg〕39 03 0 0V

÷(1-s)×ρ1淀粉：

11 1m=1.8%×V ×ρ=1.8%×÷×1150=400.7〔kg〕11 11 1 1豆粉：m=1.5%×V ×ρ=1.5%×÷×1150=333.9〔kg〕12 11 1 1玉米粉：m=0.60%×V ×ρ=0.60%×÷×1150=133.5〔kg〕13 11 1 1氯化钠：m=0.30%×V ×ρ=0.30%×÷×1150=66.8〔kg〕14 11 1 1豆油：m=0.60%×V ×ρ=0.60%×÷×1150=133.5〔kg〕15 11 1 1碳酸钙：m=0.50%×V ×ρ%×÷×1150=111.3〔kg〕16 11 1 1碳酸铵：m=0.12%×V ×ρ=0.12%×÷×1150=26.7〔kg〕17 11 1 1生物氮：m=0.00%×V ×ρ=0〔kg〕18 11 1 1糊精：m=1.2%×V ×ρ=1.2%×÷×1150=267.1〔kg〕19 11 1 1〔8〕一级种子罐底料的物料用量：一级种子罐培育基配方×V ÷(1-s)×21 2ρ2淀粉：m21=1.8%×V21÷(1-s2)×ρ2=1.8%×÷×1200=129.36〔kg〕豆粉：m22=1.5%×V21÷(1-s2)×ρ2=1.5%×÷×1200=107.8〔kg〕玉米粉：m23=0.60%×V21÷(1-s2)×ρ2=0.60%×÷×1200=43.12〔kg〕氯化钠：m24=0.30%×V21÷(1-s2)×ρ2=0.30%×÷×1200=21.56〔kg〕豆油：m25=0.60%×V21÷(1-s2)×ρ2=0.60%×÷×1200=43.12〔kg〕碳酸钙：m26=0.50%×V21÷(1-s2)×ρ2=0.50%×÷×1200=35.93〔kg〕碳酸铵：m27=0.12%×V21÷(1-s2)×ρ2=0.12%×÷×1200=8.6〔kg〕生物氮：m28=0.00%×V21÷(1-s2)×ρ2=0〔kg〕糊精：m=1.2%×V ×ρ=1.2%×÷×1200=86.2〔kg〕29 2 2〔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：

=8440.9〔kg〕1 01 31 11 21豆粉：

=4122.7〔kg〕2 02 32 12 22玉米粉：

=2963.6〔kg〕3 02 32 12 22氯化钠：

=1314.7〔kg〕4 02 32 12 22豆油：

=1050.3〔kg〕5 02 32 12 22碳酸钙：

=1081.1〔kg〕6 02 32 12 22碳酸铵：

=323.4〔kg〕7 02 32 12 22生物氮：

=1134.9〔kg〕8 02 32 12 22糊精：

=633.3〔kg〕9 02 32 12 22中罐培育基和小罐培育基各自所需的物料总量、每日用量。如下表所示：1000kg1000kg物料物料名称1600t/a物料量/t每日物料量/t淀粉量/kg3豆粉玉米粉4741.814.4氯化钠2103.66.4豆油碳酸钙1050.31729.85.1碳酸铵323.4517.41.6生物氮1815.95.5糊精1013.43.14：每年各种罐所需培育基原料量成分大罐含量/t中罐配比% 含量/t小罐配比% 含量/t补全料罐配比% 含量/t淀粉3641.068豆粉11896玉米粉213.68氯化钠434.503豆油213.683碳酸钙1178.072碳酸铵8413.807生物氮0.000.000.00糊精0.00427.374485：每天各种罐所需培育基原料量大罐中罐小罐补全料罐成分配比%含量/t配比%含量/t配比%配比% 含量/t淀粉3豆粉2玉米粉51氯化钠8豆油4510.80碳酸钙0.546碳酸铵436生物氮0.000.000.00糊精0.001.30264、发酵罐及种子罐体积和个数确实定〔1〕发酵罐体积确定：V0=160m31600t酵液量及每天放罐体积：V0每天=V0总÷330=256000÷3V0容=V0每天÷〔1-s0〕÷k0÷÷3200m3的发酵罐，那么每天放罐数为：0N=V÷÷200=5〔台〕0大 容考虑到大罐发酵周期为168h〔7N=5×7=35(台〕大总把35台分别放入5个车间，每个车间7台，每个车间每天放一个罐。考虑7V=200×〔1-s×k3大 0 0二级种子罐体积确定：V0131600t需二级种子罐发酵液量及每天放罐体积：总V1 总1 V=V÷330=256000÷1 每天 总所以每天每个车间生产种子体积为：1V =V ÷31中每天 每天那么每天每个车间所需二级种子罐总的容积为：1V=V÷〔1-sk31o 中每天 1 130m3的二级种子罐，那么每天放罐数为：N÷30=1〔台〕中所以每天每个中罐实际生产种子体积为：V=30×〔1-s×k3小 1 1考虑到中罐发酵周期为28h，共计两天，23所以5各车间需要的二级种子罐总数为：N=3×5=15(台〕中总一级种子罐体积确定：依据生产1000kg成品所需一级种子罐发酵液量V 3，可得1600t成品所11需一级种子罐发酵液量及每天放罐体积：总V2 总2 V =V ÷330=256000÷2 每天 总所以每天每个车间生产种子体积为：1V =V ÷31小每天 每天那么每天每个车间所需一级种子罐总的容积为：1V=V sk31o 中每天 2 210m3的一级种子罐，那么每天放罐数为：N÷10=1〔台〕小所以每天每个小罐实际生产种子体积为：V=10×〔1-s×k3小 2 2考虑到小罐发酵周期为30h，生产周期为两天，坏，故不需要备用小罐。所以5各车间需要的二级种子罐总数为：N=2×5=10(台〕小总补全料罐体积确定：V03=16m31600t品所需一级种子罐发酵液量及每天放罐体积：总V2 总2 V =V ÷330=25600÷2 每天 总所以每天每个车间所需补料体积为：1V =V 31小每天 每天 0所以每个车间可选用体积为20m3的补全料罐。5、补豆油、丙醇和糖确实定每大罐补料中的豆油、丙醇、糖各按用量计算，分别流加。〔1〕每罐和每车间用量为：豆油：V =〔144-8-24〕×4+8×10÷3每罐豆油V 每车间豆油

×3每罐豆油丙醇：V 32-24〕×12÷4+〔144-32〕×6÷3每罐丙醇V 每车间丙醇

×3每罐丙醇糖：