年产4500吨饲料级金霉素发酵工段工艺设计

年产4500吨饲料级金霉素发酵工段工艺设计生物06-1高素霞指导教师赵宏宇摘要本次毕业设计的任务是年产4500吨饲料级金霉素发酵工段工艺设计。金霉素由发酵法生产，主要用于饲料添加剂方面。设计中首先根据参考资料选定了金霉素发酵生产的具体工艺流程，通过物料衡算确定需要60立方米发酵罐10台和8立方米种子罐4台，在此基础上得出发酵工段所需要的各种原料量，通过能量衡算确定水、无菌空气和蒸汽等的消耗量。然后对主要设备进行计算和选型，得出发酵罐、种子罐及通用设备、非标准设备等的结构尺寸、冷却装置、传动装置，根据工艺要求确定罐的附属设备和辅助设备以及发酵过程中的优化控制。最后设计了发酵工厂的车间布局，提出了相应的公用工程、安全卫生与环境保护等辅助工艺。根据计算结果，设计了六张图纸，分别为发酵罐装配图、种子罐装配图、工艺管道及仪表流程图、厂房车间布置图、物料流程图和设备一览表。关键词金金霉素；发酵；工艺设计TheprocessdesignoftheAureomycinusedforfeedfermentionsectionwiththechpacityof4500tonsannuallyAbstractThiswasaprocessdesignabouttheAureomycinusedforfeedfermention,whichcanproduced4500tonsannually.Aureomycin,producedbybiosynthesis,wasmainlyusedtofeedadditive.Firstly,accordingtothetechnicaldata,weselectedflowoftheaureornycinfermentation.Then,wedeterminedthat60m³fermentorunits10and8m³seedpotunits4wereneededbythelawofmassconservationofwater,asepticair,streamandsoon,bythelawofenergyconservative.Secondly,wecalculatedandselectedthemainprofessionalequipmentandequipmenttype,containingthestructuresizes,coolingequipment,gearingequipmentandsoon.Accordingtothedesignreqirement,wealsoconfirmedtheotherequipmentwhichwereusedinthefermentativeequipment,andoptimizedcontrolinfermentativeproduction.Finally,wecompletedthefermentativeplantworkshoplayout,thecorrespondingpublicworks,security,hygieneandenvironmentalprotectiontechnologyandotheraids.Accordingtotheresults,wefinishedallofthesixdrawings,suchasthecutawayviewoffermentor,thecutawayviewofseedpot,theflowchartofprocesspipingandinstrumentation,theflowchartofworkshopcollocation,thematerialflowchartandtheequipmentlist.KeyWordAureomycin;Ferment;Processdesign1总论1.1设计依据内蒙古科技大学数理与生物工程学院下达的《内蒙古科技大学（本科生）毕业设计任务书》1.2设计范围根据设计任务书，本设计的生产规模为年生产4500吨饲料级金霉素。2概论2.1产品名称设计产品名称饲料金霉素。2.2产品性质2.2.1分子式:C22H23ClN2O82.2.2性状本品为棕色或棕褐色粉末或颗粒，无结块发霉，无臭。2.2.3耐药机制产生耐药性主要由于在微生物的金霉素作用部位难于达到一定浓度，原因包括：微生物外膜对金霉素的通透性下降，进入菌体的药物减少（如阴性菌）；微生物将金霉素泵出体外，体内蓄积量减少（如金黄色葡萄球菌、革兰阴性菌）；产生灭活金霉素的酶，破坏金霉素结构。另外，微生物可能改变30S小亚基结构，使金霉素无法结合作用部位（如肠球菌属）。2.3主要设计指标年产量：M=4500t/a年工作日：m=330d发酵周期：T=120小时，其中辅助时间20小时年平均发酵水平：LU=28000单位/毫升装料系数:=86.7%提炼总收率：η=93%2.4生产金霉素的工艺流程砂土管孢子→母斜面孢子→挑孢子→子斜面孢子→种子培养液→发酵液→提炼→混合→包装→成品3工艺计算3.1发酵罐计算3.1.1根据年产量计算每日发酵液量由设计要求年产量M=1500×25%+3000×15%=825（t/a）每天放罐发酵液体积100082510763302800093%dV=103.3（m3/d）取Vd=104m3/d131045222ddVVm每罐发酵液体积取装料系数为87%，根据每日发酵液体积计算发酵罐得公称体积d305259.770.870.87VVm1调整到国内常用发酵罐容积系列，取V0=60m33.1.2计算发酵罐数2120102424dnNT台3.2种子罐计算3.2.1种子罐的公称体积035.51270%''7.874'dLVVm调整到国内常用种子罐容积系列，则0'V8m³。3.2.2种子罐台数种子罐台数'10302.53120NTnT发酵罐台数种子罐周期（天）发酵周期（天）为了防止由于种子罐种子生长不良或染菌造成发酵罐停工待种，取4台种子罐。3.3物料计算3.3.1发酵物料计算培养基消前50%V1=30.59m3消后53%V1′=34.23m3种子液量9%V2=5.506m3补料量33%V3=20.19m3氨水5%V4=3.059m33.3.2种子罐物料计算培养基消前98%V1=5.512m3消后99%V1′=5.568m3接种量1%V2=0.056m33.4热量计算发酵罐发酵过程中的热效应：Q=1900052=9.88105KJ/h种子罐发酵过程中的热效应：Q′=190005.512=104728KJ/h3.5水用量计算3.5.1自来水种子罐配料用水V种=5.518m³发酵罐配料用水V发=30.62m³补料罐配料用水V补=20.21m种子罐洗罐用水V种′=8×9%=0.72m³发酵罐洗罐用水V发′=60×9%=5.4m³补料罐洗罐用水V补′=50×9%=4.5m³自来水总用量V=155.3m33.5.2冷却用水冬季冷却水用量发酵罐用水：Q=9.88×105KJ/hW=1.29880004.18(125)=40519.5（KJ/h）种子罐用水：Q′=104728KJ/hW′=1.21047284.18(125)=4295.1（KJ/h）总用水量：W总=W+W′=40519.5+4295.1=44814.6（KJ/h），取W总=45t/h夏季冷却水用量发酵罐用水：Q=9.88×105KJ/hW=1.29880004.18(2516)=31515.2（Kg/h）种子罐用水：Q′=104728KJ/hW′=1.21047284.18(2516)=3340.6（Kg/h）总用水量：W总=W+W′=31515.2+3340.6=34855.8（KJ/h），取W总=35t/h3.5.3实消过程用水发酵罐用水：W1=1145069.3111774.2/ln4.18ln1.24KFKghCA种子罐用水：W2=214501727419.4/ln4.18ln1.24KFKghCA补料罐用水：W3=3145060.497419.4/ln4.18ln1.24KFKghCA3.6蒸汽耗量计算3.6.1直接加热蒸汽耗量2112()(1)GCttDiCt发酵罐D1=108030.594.18(12035)2738.54.18120×(1+7%)=5614.8Kg种子罐D1′=10805.5124.18(12035)2738.54.18120×(1+7%)=1011.8Kg补料罐D1′′=108040.424.18(12035)2738.54.18120×(1+7%)=7419.1Kg3.6.2灭菌保温时间内蒸汽用量发酵罐：D2=47%D1=0.47×5614.8=2639.0Kg种子罐：D2′=47%D1′=0.47×1011.8=475.5Kg补料罐：D2′′=47%D1′′=0.47×7419.1=3487.0Kg3.7压缩空气耗量发酵罐Qg=n∑(vvm)V=10×0.6×52=312（m³/min）种子罐Qg′=4×1.4×5.512=30.87（m³/min）3.8用电量的计算①发酵罐年用电量1.518×106KW·h②种子罐年用电量95040KW·h③补料罐年用电量72600KW·h④泵年用电量24185.7KW·h⑤照明、监控室及其他年用电量4950KW·h⑥年总用电量1.1×（1.518×106+95040+72600+24185.7+4950）=1.886×106KW·h4典型设备计算4.1发酵罐4.1.1发酵罐尺寸的计算发酵罐总体积为V0=Vc+Vb=4D2H+24D32.2HD根据则60=4D2×2.2D+24D3D=3.18m参考资料，将直径调整到常用发酵罐系列则D=3m则H=024bVVD=2604.690.7853.2=6.88m，圆整后取H=6900mm查表知公称直径D=3200mm，ha=800mm，hb=50mm罐体总高度：H0=H+2(ha+hb)=6.9+2×(0.8+0.05)=8.6m圆筒部分装液量：Vc′=V-Vb=52-4.69=47.31m³则圆筒部分液面高：HL′=2'4cVD=247.310.7853.2=5.89m发酵液体总高度：HL=HL’+ha+hb=5.89+0.8+0.05=6.74m4.1.2发酵罐搅拌装置及轴功率计算4.1.2.1搅拌装置本设计采用六弯叶圆盘涡轮式最合适。其主要尺寸如下：搅拌器直径d=0.4D=0.4×3200=1280mm叶宽b=0.2d=0.2×1280=256mm叶弦长L=0.25d=0.25×1280=320mm弧长r=0.375d=0.375×1280=480mm底距C=0.8D=0.8×3200=2560mm盘径Φ=0.75d=0.75×1280=960mm叶距S=1.4d=1.4×1280=1792mm弯叶板厚度δ=12mm4.1.2.2搅拌轴功率计算不通风条件下的搅拌功率：P实=13.26.7475.731.281.28=91.6KW搅拌器层数的计算由于C+2SHLC+3S，故取三个搅拌器。则Pm=91.6×(0.4+0.6×3)=201.5KW通风条件下的搅拌功率：Pg=0.156×(230.56201.5971.2831.2)0.45=85.0KW则PN=85.085.02%0.86=100.8KW查资料，选取电动机功率为115KW，其型号为YJL12-10；减速机选用YP系列，根据要求选窄V带YPV9-115系列。4.1.3发酵罐的换热设备冷却器面积计算：F实=1.1F=1.1×mQKt=1.1×62.57=68.83m2冷却管布置：进水总管直径计算d总=/4S总=21.13100.785=0.12m，查表，选取Ф133×4的半圆管，符合要求。外盘管设计：取Ф88×4的半圆管，外盘管换