产吨土霉素车间工艺设计方案Word文件下载.docx
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上含有四并苯的基本母核，随环上取代基的不同或位置的不同而构成不同种
类的四环素类抗生素。
分子式如图一所示，化学名：
6-甲基-4-（二甲氨基）-
3,5,6,10,12,12a-六羟基-1,11二氧代-1,4,4a,5,5a,6，11,12a-八氢-2-并四苯甲酰胺。
图一土霉素分子式
菌等亦较敏感。
临床上用于治疗上呼吸道感染、胃肠道感染、斑疹伤寒、恙虫病等。
常见副作用有：
肝脏、肾脏毒性，中枢神经系统毒性，斑丘疹和红斑等过敏反应，长期使用可致牙齿产生不同程度的变色黄染、牙釉质发育不良及龋齿（俗称四环素牙），B族维生素缺乏等。
由于土霉素的广泛应用，临床常见病原菌对土霉素素耐药现象严重,
并且由于其副作用严重，现在临床上多用于兽用药
1.2设计目标任务
请设计年产630吨（成品含量:
99%）土霉素工厂设计
—、基础数据
设计年产量M二630t/a
成品效价Ud=1000单位/毫克
年平均发酵水平Uf=35000单位/毫升
年工作日m二300d/a
1、发酵基础工艺参数
土霉素的发酵周期T为184小时，辅助时间为10小时，
发酵中罐周期为44小时，辅助时间4小时
发酵周期为35小时，辅助时间3小时
接种比为20%，液体损失率为15%
大罐一个发酵周期内所需全料的量为：
32m3
大罐一个发酵周期内所需稀料的量为：
17m3
逃液、蒸发、取样、放罐损失总计为总料液的15%
大、中、小罐通气量分别为2.0、1.5、0.65（每分钟内单位
体积发酵液通入的空气的量）
氨氮的利用情况，培养20-40小时，每4小时补一次海次
10-15L，控氨水平在45mg/100ml以上
培养基配比：
小罐
中罐
大罐
全料
稀料
组成
配比（%）
配比（%）
配比（%）
黄豆饼粉
3.0
2.5
3.5
淀粉
8.0
6.5
氯化钠
0.4
0.36
0.2
碳酸钙
0.6
1.1
磷酸二氢钾
0.005
0.003
磷酸氢二钾
植物油
4
2.67
1
2、提取基本工艺参数
名称
参数
脱色岗位收率
99.24%
发酵液效价
35000u/ml
结晶干燥岗位收率
86%
滤液效价
11000u/ml
过滤岗位收率
116%
母液效价
1370u/ml
总收率
99%
湿晶体含水量
30%
发酵液密度
1.58kg/L
酸化液中草酸含量
2.3%g/ml
滤液密度
1.02kg/L
酸化加黄血盐量
0.25%g/ml
20%氨水密度
0.92kg/L
酸化加硫酸锌量
0.18%g/ml
氨水加量
12%
成品含水量
1.5%
脱色保留时间
30-50分钟
酸化加水量
230%v/v
滤液通过树脂罐的线速度控制在0.001-0.002m/s
3.土霉素提取操作工艺参数一览表
反应时间（T+）/T
装料系数©
酸化稀释
0.70
结晶
8
1.3本设计基本内容
1.3.1工艺流程设计
根据设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数,进行生产方法的选择比较，工艺流程与工艺条件确定的论证。
简述工艺流程。
1.3.2工艺计算
物料衡算：
每个工序画工艺流程简图，列出所有工艺参数，计算，列出衡
算表，发酵和提取列出物料衡算总表。
热量衡算：
不要求
设备选型：
大、中、小罐、通氨、补料罐的尺寸及数量；
大罐的罐壁、封
头、搅拌装置及轴功率。
提取工段各工序主要设备尺寸及数量。
管道设计：
大罐主要接管设计，提取各种设备的主要连接管道。
133完成初步设计阶段图纸：
设备流程图、车间平面布置图。
第二章工艺流程设计
2.1土霉素生产工艺流程简介
土霉素是微生物发酵产物，目前国内土霉素生产工艺主要含发酵和提
取两大步。
提取工艺为用草酸（或磷酸）做酸化剂调节pH值,利用黄血盐-硫酸锌作净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质，然后用122#树脂脱色进一步净化土霉素滤液,最后调pH至4.8左右结晶得到土霉素碱产品。
本次设计也按照这个工艺流程，分为三级发酵、酸化、过滤、脱色、结晶、干燥等。
2.2土霉素生产总工艺流程图
2.3
土霉素生产总工艺流程图
旋风干燥
湿晶体
土霉素碱成品
加入氨水体积：
培养20-40小时，每4小时补一次，每天共6次，每次15L,共计90L，既0.09m3/d
大罐一个发酵周期内所需全料的量：
32m3，则一天内所需全料：
32/（194/24）=3.96m3/d
大罐一个发酵周期内所需稀料的量：
17m3,则一天内所需稀料料：
3
17,/（194/24）=2.10m3/d
设发酵开始的培养基体积为V，蒸汽带入的水量按20%计
由体积衡算
（VX20%+VX20%+V+3.96+2.10+0.09）X（1-15%）=v发酵液=60m3/d
得培养基体积V为46.03m3/d
则加入的二级种子液体积：
46.03X20%=9.21m3/d
蒸汽带入水量：
因此，每天所需培养基组成的量如下：
黄豆饼粉：
46.03X3%+3.96X3.5%+2.10X3%=1.583m3/d
淀粉：
46.03X8%+3.96X6.5%+2.10X3%=4.003m3/d
氯化钠：
46.03X0.2%+2.10X0.4%=0.1005m3/d
碳酸钙：
46.03X1.1%+3.96X0.4%+2.10X0.4%=0.5306m3/d
植物油：
46.03X0.4%+2.10X1%=0.2051m3/d
配料水：
46.03-1.582-4.003-0.1005-0.531-0.2051=39.61nn/d
表1三级发酵物料衡算表
进入发酵罐的量
离开发酵罐的量
工程
体积
（m3/d）
体积（m3/周
期）
二级种子液
9.21
74.45
发酵
液
60
485.0
蒸汽带入水
量
损失
10.60
85.7
培养基
46.03
372.1
全料量
3.96
32.01
稀料量
2.10
16.98
氨水
0.09
0.73
总量
70.60
570.7
体积（m3Id）
体积（m3I周期）
1.583
12.80
4.003
32.36
0.1005
0.8124
0.5306
4.289
0.2051
1.658
配水量
39.61
320.2
总
表2三级发酵培养基的组成
3.2.2中罐的物料衡算：
设发酵开始的培养基体积为V，蒸汽带入的水量按20%计,由体积衡算：
（VX20%+W20%+V）X（1-15%）=V二级种子液
V二级种子液>
（1-15%）=V二级种子液=9.21m3/d
V二级种子液=9.21/0.85=10.84得培养基体积V为9.11m3则加入的一级种子液：
9.11>
20%=1.822m3/d蒸汽带入水量：
20%=1.822m3/d液体损失15%
10.84>
0.15=1.626m3/d接种损失15%
1.822/（1-15%）-1.822=0.3215m3/d总损失量=液体损失+接种损失
1.626+0.3215=1.9475m3/d因此，每天所需培养基组成的量如下：
2.5%=0.2278m3/d
0.36%=0.03280m3/d
0.4%=0.03644m3/d
磷酸二氢钾：
0.003%=0.0002733m3/d
磷酸氢二钾：
0.003%=0.0002733m3/d
9.11氫67%=0.2432m3/d
9.11-0.2278-0.2278-0.03280-0.03644-0.0002733-0.0002733-0.2432=8.34n/d
表3二级发酵物料衡算表（周期为48h即2d）
一级种子
1.822
3.644
二级种子
10.84
21.68
带入水量
1.948
2.896
应K甘培养基
9.11
18.22
12.75
25.50
表4二级发酵培养基的组成
体积（m3/d）
体积（m3/周期）
0.2278
0.4556
0.03280
0.06560
0.03644
0.07288
0.2432
0.4864
8.34
16.68
0.0002733
0.0005466
9.11m3/d
蒸汽带入水量
1.822m3/d
n
发酵罐
12.75m3/d
—=►
一级种子液
1.822m/d
液体损失15%1.626m3/d
接种损失15%0.3215m3/d
10.84m/d
黄豆饼粉0.2278m3►
氯化钠0.03280m3►
碳酸钙0.03644m3>
植物油0.2432m3/d>
配料水8.34m3/d►
磷酸二氢钾0.0002733m3/d►
磷酸氢二钾0.0002733m3/d>
3.2.3小罐的物料衡算：
设发酵开始的培养基体积为V，蒸汽带入的水量按20%，斜面抱子体积忽略不计，由体积衡算：
（VX20%+V）X（1-15%）=V'
V'
—级种子液>
（1-15%）=V一级种子液
得培养基体积V为2.101m3/d
则蒸汽带入水量：
2.101>
0%=0.4202m3/d
液体损失15%
2.14X0.15=0.3215m3/d
接种损失15%
2.101X20%X15%=0.06303m3/d
总损失量=液体损失+接种损失
0.3215+0.06303=0.3846mi/d
2.1013%=0.06303m3/d
2.10125%=0.05253m3/d
2.101O.4%=0.008400m3/d
2.1010.6%=0.01261m3/d
2.1010.005%=0.0001051m3/d
2.1010.005%=0.0001051m3/d
2.1014%=0.0840m3/d
2.101-0.06303-0.05253-0.08400-0.01261-0.0001051-0.0001051-0.0840=1.8803/d
表5一级发酵物料衡算表（周期38/24=1.58d）
2.101
3.327
2.144
3.395
0.4202
0.677
0.3846
0.6090
2.521
4.004
表6一级培养基的组成（周期38/24=1.58d）
0.06303
0.0998
0.05253
0.0832
0.008400
0.0133
0.01261
0.01997
0.0840
0.1330
1.880
32977
0.0001051
0.0001664
0.4202m3/d
.一级种子液
3.3酸化稀释过滤工序物料衡算：
2.144m3/d
发酵液效价：
35000u/ml滤液效价：
由效价守恒得滤液的体积：
60.00X106x35000X1.16/11000X106=221.45m3滤液：
221.45X103X1.02=225.88t
每天/t
草酸：
60.00X10X2.3%X10-=1.38
黄血盐：
60.00X103X0.75%X10-3=0.15
硫酸锌：
60.00X10X0.18%X10-=0.108
水:
60.00X2.3=138
发酵液：
60.00X10X1.58=94.8
总：
234.44
表3-3酸化稀释过滤工艺物料衡算表
酸化过滤前
酸化过滤后
质量
质量（t/周期）
质量（t/周
（t/d）
期））
草酸
1.38
11.16
滤液
225.88
1825.86
黄血盐
0.15
1.21
菌丝
8.56
69.19
硫酸锌
0.108
0.87
水
138
1115.5
发酵液
94.8
766.30
234.44
1895.06
草酸1.38t/d
黄血盐0.15t/d
硫酸锌0.108t/d
水1381t/d
发酵液94.8t/d——
3.4脱色结晶工序物料衡算：
母液效价：
1370u/ml氨水加量：
由效价守恒得母液体积：
60.00X106x35000X99.24%x116%<
（1-86%）/1370X106=247.04m3氨水：
225.88X12%=27.11t
湿晶体：
2.92t/d
母液：
225.88+27.11-2.92=250.07t/d
表3-2脱色提取工序物料衡算表
脱色提取前
脱后色提取
母液
250.07
2021.40
27.11
219.14
2.92
23.60
252.99
2045.00
3.5干燥工序物料衡算：
干晶体重：
630X（1-1.5%）=620.55t/a湿晶含水量：
W仁30%心-30%）=0.43干晶含水量：
W2=1.5%/（1-1.5%）=0.02
应除去的水分：
620.55X（0.43-0.02）=254.43t/a湿晶体的量：
620.55+254.43=874.98t/a
表3-1干燥工序物料衡算表
干燥前
干燥后
质量t/a
质量t/d
湿晶体的量
874.98
干晶体的量
620.55
2.07
除去的水分
254.43
0.85
干晶体
2.07t/d
水分
0.85t/d
第四章设备选型
4.1三级发酵罐
发酵罐的选型
选用机械涡轮搅拌通风发酵罐。
生产能力、数量和容积的确定
发酵罐容积的确定：
选用200m3罐，全容积为230m3生产能力的计算：
选用公称容积为200m3的发酵罐，装料系数为0.7,那么该罐生产土霉素的能力为：
200X0.7=140（m3）
由前面的物料衡算中，已知年产630吨土霉素的工厂，日产60.00m3的土霉素。
发酵的操作时间需要194h（其中发酵时间184h）,这样生产需要的发酵罐应为：
N=60/140X194/24=3.46（罐）
取整后需4台
每日投（放）罐次为：
60.00/140=0.43（罐）
设备容积的计算：
由前面的物料衡算中，已知年产630吨土霉素的工厂，日产60.00m3的土霉
素，每天的发酵液的量：
V=60.00（m3/d）
所需设备总容积：
V=60.00X194/（24X0.7）=692.86（m3）
查表公称容积为200m3的发酵罐，总容积为230帛。
则5台发酵罐的总容积为：
230X4=920m>
692.86m3,可满足需要
主要尺寸
公称容积
VN（m3）
罐内径
D（mm
）
圆筒高
H0（mm）
封头
高
h°
（m
m）
罐体总
H（mm）
不计上封头容
积（m3）
全容
搅拌器直径
D（mm）
搅拌转速n（r/mi
n）
电动机功率
N（kW）
200
5000
10000
1300
12600
223
230
1700
150
搅拌轴功率（见上表）
4.2二级种子罐
选型：
选择机械搅拌通风发酵罐容积和数量的确定由前面的物料衡算中，已知年产630吨土霉素的工厂,日产9.21m3的二级种子液。
所以选用公称容积为50m3的二级种子罐，装料系数为0.7,那么该罐生产的能力为:
50X）.7=35（m3）
发酵的操作时间需要48（其中发酵时间44h）,这样生产需要的二级种子罐应为：
N=9..21/35X48/24=0.526（罐）
取整后需1台每日投（放）罐次为：
9.21/35=0.263（罐）
由前面的物料衡算中，已知年产630吨土霉素的工厂，日产9.21m3的二
级种子液，每天的种子液的量：
V0=9.21（m3/d）
V=9.21X48/（24X0.7）=26.31（m3）
查表公称容积为50m3的发酵罐，总容积为55.2m3o则1台二级种子罐的总容积为：
55.2m3>
26.31m3可满足需要
4.3一级种子罐:
选型:
选择机械搅拌通风发酵罐容积和数量的确定
由前面的物料衡算中，已知年产630吨土霉素的工厂,日产1.822m3的一级种子液。
所以选用公称容积为5m3的二一级种子罐，装料系数为0.7,那么该罐生产的能力为:
5X0.7=3.5（m3）
发酵的操作时间需要38（其中发酵时间35h）,这样生产需要的二级种子罐应为：
N=1.822/3.5X38/24=0.824（罐）
1.822/3.5=0.521（罐）
由前面的物料衡算中，已知年产630吨土霉素的工厂，日产1.822m3的二级种子
液，每天的种子液的量：
V0=1.822（m3/d）
V=1.822X38/（24X0.7）=4.12（m3）
查表公称容积为5m3的发酵罐，总容积为6.27m
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