年产15吨硫酸小诺霉素工厂设计.docx

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年产15吨硫酸小诺霉素工厂设计

大学生物科学与工程学院

毕业论文设计（论文）说明书

题目：

年产15吨硫酸小诺霉素工厂设计

系别：

专业

任务下达者：

设计人：

指导教师：

教研室主任：

年月日

毕业设计任务书

任务下达：

制药教研组

设计题目：

年产15吨硫酸小诺霉素工厂设计

设计范围及进度：

1.概述；

2.工艺流程选择及论证；分车间编号；含主要工艺条件等；

3.物料平衡计算；

4.设备选型及设计计算；

5.水、电、蒸汽、空气、制冷消耗量的计算；

6.三废处理及综合利用。

重点车间：

提炼车间

重点设备：

喷雾干燥器

产品名称及规格：

符合卫生部标准的硫酸小诺霉素

厂址：

南方某中等城市近郊

设计原始数据：

生产原料：

淀粉等

年生产天数：

300天

气候条件：

良好

气温：

2℃≤T≤38℃，一般气温：

30℃

湿度：

≤90%，平均湿度：

80%

主导风向：

冬季：

东北；夏季：

东南

河水温度：

2℃≤T≤28℃

深井水温度：

2℃≤T≤20℃

自来水温度：

2℃≤T≤30℃

绘图内容：

1.提炼车间工艺流程图

2.提炼车间设备平面布置图

3.干燥喷雾器的装配图

设计完成时间：

设计说明书审阅及答辩时间：

指导教师：

教研组主任：

目录

第一章绪论

一、设计目的

二、设计指导思想及原则

三、设计参考依据

第二章设计方案概述

一、背景知识：

设计产品研究进度

二、设计产品简介

三、生产规模及产品方案

四、主要原辅料的标准规格

五、生产管理制度

六、平面布置及管路布置

七、厂址选择

八、综合利用与“三废”处理

九、设计特点

一十、技术经济指标与设计可行性研究报告

第三章工艺流程选择及论证

一、工艺流程选择原则

二、工艺流程图及流程简介

三、工艺参数检测与控制

四、工艺流程论证

（一）种子部分

（二）发酵部分

（三）提炼部分

第四章物料平衡及计算

一、发酵车间物料平衡及计算

二、提炼车间物料平衡及计算

第五章体检车间设备选型及计算

第六章重点设备——喷雾干燥器设计

第七章水、电、蒸汽、空气、制冷量估算（提炼部分）

第八章经济效益核算

后记设计体会

第一章绪论

一、设计目的

毕业设计对我们毕业生来说是一项重要任务，是检验我们在校理论学习的情况的一种有效方法，同时也是联结我们学习生活与社会工作的桥梁，是联系我们所学理论与实践应用的纽带，通过此次设计，我希望能达到以下目的：

1、全面复习、巩固所学的理论知识和专业知识，建立一个完整的知识框架；

2、系统、灵活地联系设计的实际，培养自己发现问题、分析问题并解决问题的能力；

3、所有设计工作均亲力亲为，锻炼自己独立思考、系统规划、全面完成此次设计项目；

4、培养自己资料收集、图书检索及工具书使用能力；

5、掌握设计中原则性、灵活性的双重特点以及正确处理两者关系的技巧。

二、设计指导思想及原则

1.设计工作的指导思想：

既坚持原则有发挥灵活性，既自力更生又实行适度参考专业书籍。

2.设计方案的关键原则：

技术先进可靠，经济合理可行。

具体映包括以下几个方面：

（1）设计中要采用先进的、可行的、成熟的新技术、安全的、可靠的、合理的工艺和设备，大胆在机械化和自动化控制方面创新，以提高劳动生产率和降低成本；

（2）要立足于自力更生，也要善于学习和利用国内外先进的新技术和最新的科学研究成果，使各项经济指标均达到较先进的水平；

（3）以设计任务书为依据，因地制宜地利用当地丰富的原料达到设计要求的生产能力和规定的产品质量；

（4）观测勤俭办厂的方针，力求做到少花钱多办事、投资少见效快，工业指标定额如原料损耗、发酵率、产品的收率等都达到行业的先进水平；

（5）考虑副产品的综合利用，在生产主产物小诺霉素的过程中，主意对副产物Vb2等的提取以及残余的庆大霉素的兽用处理；

（6）充分主意“三废”的回收和综合利用，“三废”排放指标要符合环境卫生的要求，从而取得最大的经济效益和社会效益；

（7）符合卫生、防火、人防等有关方面的要求，保证安全生产，尽量降低劳动强度；

（8）设计除应满足产品、工艺要求及完成生产任务外，还应留有一定的扩建空间和发展潜力。

三、设计参考依据

1.基础参考准：

华南理工大学生物制药教研组下达的“年产15吨小诺霉素发酵与提炼车间设计”任务书。

2.主要技术依据为：

（1）中华人民共和国卫生部《硫酸小诺霉素》标准WS1-199-87（1987）；

（2）江西制药厂厂订《原料药品原辅材料质量标准》1994版；

（3）江西制药厂企业订《硫酸小诺霉素中间体质量标准》1997修订版；

（4）江西制药厂企业订《硫酸小诺霉素工艺规程》1992版；

（5）江西制药厂企业订《硫酸小诺霉素（自用）质量标准》1996版；

（6）《关于1987年实行三十四种原料药新优级品标准的通知》（中国医药工业公司文件（86）要二字第95号）

3.主要参考资料：

（1）《新编抗生素工艺学》，中国建材出版社；

（2）《抗生素生产设备》

4.其他辅助资料：

（1）毕业实习笔记——江西制药厂小诺霉素的工艺流程、技术参数等。

（2）上届同学的毕业设计说明书；

（3）生产实习笔记。

第二章设计方案概述

一、背景知识

抗生素是微生物学史上最伟大的成就之一，发现它们的故事也是其历史中极具启发性的篇章。

抗生素的发展过程与其他科学一样:

先有了多年的经验积累，再随着其他基本科学的发展而进入到解释现象的阶段，最后通过实验研究的实践成为工业生产，才确立了它的地位。

同时，新抗生素的发现是无止境的。

目前，抗生素研究的领域和对象日益扩大，抗生素科学正向广度和深度发展。

抗生素以现代科学和大工业生产的发展姿态出现只是近六十年的事。

五十多年来，全世界近180个国家中，约有40哥国家开展了抗生素方面的研究工作。

迄今为止，人类从自然界发现的抗生素已有九千余种，并以其中一些主要抗生素（如青霉素、头孢菌素、四环类抗生素、氨基糖苷类抗生素等）为原料，进行化学结构改造，先后制备了近十万中半合成抗生素。

目前世界各国实际生产和应用的抗生素约有百余种连同各种半合成衍生物及盐类共四百种左右。

我国抗生素工业的建立和发展还只是解放后的事，但经过五十年的基础理论研究和生产应用研究，目前国外临床应用上的主要抗生素，我国基本上都能生产，并且研制出国外没有的新抗生素——创新霉素等共八十余种，至今，抗生素厂及车间已遍布全国各地，总产量已跃居世界先进行列，质量也不断提高；在抗生素生产菌种选育、工艺流程选择等其他方面，国内也进行了多方位的研究和改进，并达到了一定的水平。

但就目前总体情况来说，我国抗生素在品种、质量尤其是技术水平及生产设备等方面与国际先进水平比较，尚有一定差距。

因此，我们要在现有的基础上，再接再厉，加强抗生素基础理论研究工作、加速抗生素品种的更新换代、努力改进现有技术装备、积极探索新的生产工艺，以提高抗生素的发酵和提炼水平，争取在较短的时间内使我国的抗生素工业有一个质的飞跃。

庆大霉素（Gemtamycin）于1663年被发现，1966年开始用于临床。

我国由中国科学院福建微生物研究所从福州湖泥内分离得到生产菌——小单孢菌（Micromonospora），经研究试制成功后投入生产。

小诺霉素（McronomicinorSagamicin）是有庆大霉素诱变株棘孢小单孢菌（JIM-401等）产生的，主要含庆大霉素的C2b组分。

目前国内对庆大霉素结构、理化性质、分离方法、药理作用的研究等方面，但相对来说，在生产工艺创新、生产设备改进等领域的进展不大。

二、设计产品简介

（一）产品名称、化学结构、理化性质

1.中文名：

硫酸小诺霉素

英文名：

MicronomicinSulfate

商品名：

Sagamicin（音译：

相模湾霉素）

2.化学结构：

小诺霉素属氨基糖苷类抗生素，是庆大霉素的C2b组分。

庆大霉素组的各组分结构基本相似，主要由三部分构成，如下图表所示：

3.理化性质

本品为白色或类白色的疏松固体或粉末，无臭，有吸湿性。

在水中易溶，在甲醇、乙醇、丙酮、苯、氯仿等有机溶媒中几乎不溶。

实验式：

C分子量：

708.76

熔点：

260℃（dec）旋光[a]D20:

+110°~+125°

本品耐热，对酸碱稳定

（二）质量标准

中华人民共和国卫生部《硫酸小诺霉素》标准WS1-199-87（1987）

（1）性状：

白色或类白色疏松固体或粉末

（2）鉴别：

呈正反应

（3）效价：

≥590u/mg

（4）比旋度：

[a]D20：

+110°~+125°

（5）酸度（PH）：

4.0~6.5

（6）干燥失重：

≤8.0%（105℃恒重）

（7）炽灼残渣：

≤0.5%

（8）溶液的澄清与颜色：

应澄清无色，如显色应≤2号色（黄色或黄绿色）

（9）小诺霉素：

≥85%

（10）异常毒性：

10000u/ml（500u/只鼠）依法检查，应符合规定

（11）热源：

10000u./kg（兔）依法检查，应符合规定

（12）除压物质：

3000u/kg（猫）依法检查，应符合规定

（三）临床用途

【抗菌谱及用途】抗生素类药，为氨基糖苷类广谱抗生素。

主要用于葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、克雷白肺炎杆菌、破伤风杆菌等引起的败血症、呼吸道感染（如支气管炎、支气管扩张、肺炎）、尿道感染（如肾盂肾炎、膀胱炎）、眼耳鼻喉部感染；对皮肤及软骨组织烧伤化脓的严重感染有特效。

对手术后的感染以及为胰部手术前的的肠道消毒亦有一定疗效。

【抗药性与毒性】小诺霉素的抗菌活性与庆大霉素几乎一致，但它的耳毒性、肾毒性均比庆大霉素小得多，只含C2b组分，消除了庆大霉素其他组分的毒性，毒性较小，抗药性与庆大霉素类似，故疗程不宜过长。

（四）贮藏与包装

硫酸小诺霉素（粉），密封，在干燥处保存，内包装双层聚乙烯塑料带，外包装铁听或铝听、只纸板箱，每听5kg，每箱2听，或按客户要求特制包装材料与规格。

有效期：

两年

三、生产规模及产品方案

（一）生产规模

年产量：

15吨；生产天数：

300天；生产周期：

6天

装料系数：

80%；总收率：

34%；发酵指数：

###（109/m3·hr）

发酵罐：

8个；放酵单位：

1180u/ml；产品效价：

590u/mg

折重系数：

1.695kg/（109u）或一吨/590*109）

1.计算发酵罐的公称容积

V0=1000*15*6*590/（300*8*34%*80%*1180）=68.93m3

取70m3

2.每罐含小诺单位数

1180*70*106*80%/109=66.08（109u）

3.每月产量

66.08*34%*8*5*1.695=1523.28kg

4.每年产量

1523.28*10=15.23T

设计8个70m3大罐，并依据接种比和装料系数计算一、二级种子罐的容积以及补料体积。

（二）产品方案

1.产品质量指标——企业标准

（1）性状：

无色或微黄色程明溶液，投料前肉眼检查，不得有絮状物或混浊；

（2）鉴别:

呈正反应

（3）含量：

≥590u/mg（干品）；≥14万u/ml

（4）比旋度：

[a]D20:

+110°~+125°

（5）酸度（PH）：

4.0~6.5

（6）炽灼残渣：

≤0.5%

（7）溶液颜色：

≤2号色（黄色或黄绿色）

（8）小诺霉素：

≥85%

（9）异常毒性：

10000u/ml（500u/只鼠）依法检查，应符合规定

（10）热源：

10000u/kg（兔）依法检查，应符合规定

（11）除压物质：

3000u/kg（猫）依法检查，应符合规定

（12）相对密度：

实测数据

2.发酵周期

单批生产周期阶段时间（hr）

母斜培养24*10=240

子斜面培养24*9=216

子斜面冷藏24*30=720

一级罐培养35

二级罐培养32

发酵罐培养130

第一批发酵1373（取58天）

连续生产发酵130（取6天）

3.提炼周期

酸化11

中和、吸附、漂洗8

离交93

浓缩、成盐70

层析144

浓缩、成盐70

喷粉40

4.发酵参数控制标准

控制内容一级种子罐料罐二级种子罐三级种子罐总糖（g/100ml）18±0.5>4.026±0.55.5±0.5

氨基氮（g/100ml）10±5>3.018±540±5

PH值7.5±0.5>7.08.0±0.38.0±0.3

溶磷量（r/ml）7±2/15±530±5

菌丝形态菊花团状菌丝/菌丝大片网状/

伸展，菌丝量达60%散开，菌丝量达90%

四、主要原辅料的标准规格

名称规格检验项目指标单价（元/kg）

葡萄糖工业外观白色或棕色4

含量≥75%

重金属≤20ppm

_____________________________________________________________________

淀粉工业外观白色粉末、无霉变、不结块2.7

含糖量≥80%（干品）

水分≤15%

_____________________________________________________________________

玉米粉商品外观白色或淡黄色粉末，无霉变1.8

含糖量≥60%

水分≤15%

细度60目筛80%过，其余全过20目筛

_____________________________________________________________________

黄豆饼粉商品外观淡黄色粉末，无霉变、虫蛀

蛋白质≥40%

含油量≤11%

酸值≤15mgkOH/g

水分≤9%

溶磷≤3000r/g

细度60目筛85%过，其余全过20目筛

_____________________________________________________________________

蛋白胨企标外观黄棕色粉末，无异味8

蛋白质≥80%

溶磷≥2000r/g

_____________________________________________________________________

酵母粉药用外观淡黄色粉末8

蛋白质≥40%

水分≤9%

溶磷≤8000r/g

_____________________________________________________________________

豆油商品外观黄棕色透明无味液体，无沉淀5

酸值4mgKOH/g

_____________________________________________________________________

淀粉酶企标外观黄棕色粉末8

酶活力≥2000u

_____________________________________________________________________

轻质碳酸钙工业外观白色轻质沉淀性粉末8

含量≥96%

游离碱≤0.1%

_____________________________________________________________________

硫酸钙工业外观白色结晶1

含量≥95

_____________________________________________________________________

硝酸钾工业外观白色结晶5

含量≥98%

_____________________________________________________________________

氯化钴C.P外观紫红色结晶350

含量≥97%

_____________________________________________________________________

泡敌BAPE型外观无色或淡黄色油状液体15

羟值40-56mgKOH/g

酸值≤0.5mgKOH/g

比重≤1.02-1.625（20℃）

浊点11-18℃

_____________________________________________________________________

液氨工业含量≥99.5%1.5

_____________________________________________________________________

盐酸工业外观淡黄色液体0.57

含量≥26%

含铁量≤0.01

_____________________________________________________________________

硫酸工业外观无色或淡黄色油状粘稠液体0.7

含量≥92%

灰份≤0.1%

_____________________________________________________________________

硫酸C.P外观无色澄明油状粘稠液体4

含量95%—98%

_____________________________________________________________________

液碱工业外观蓝紫色透明液体1.5

含量≥27%（内控）4

_____________________________________________________________________

鱼粉商品外观棕褐色粉末4

蛋白质≥50%

水分≤9%

溶磷≤15000r/g

_____________________________________________________________________

五、生产管理制度

（一）劳动组织

发胶车间：

提炼车间：

办公室办公室

发酵工段：

种子组前工段：

提炼一组

无菌组提炼二组

配料组提炼三组

看罐组配料组

工艺组后工段：

分离组

灭菌组组分组

生化组浓缩二组

保全组工艺组

喷分组

制水组

保全组

生测组

层析组

（二）岗位定员

1.办公室人员（共10人）

厂办公室4人发酵车间办公室3人提炼车间办公室3人

书记1人主任1人主任1人

厂长1人统计管理员1人统计管理员1人

统计员1人设备员1人设备员1人

管理员1人

2.生产岗位人员（共129人）

工段或大组组别岗位人数班次备注

___________________________________________________________________

发酵工段种子种子5长日班所有工

无菌无菌5三班制段均实

配料领料2长日班行四班

配料7二班制三运转

无菌拆检2二班制

消毒10

看罐看罐14三班制

机动1长日班

工艺工艺5二班制

发酵工段

直属大组保全保全3二班制

生测4长日班

化测5二班制

组份1长日班

提炼工段酸化吸附酸化4二班制

吸附6

配料4

离交离交4二班制

浓缩浓缩5二班制

转盐转盐4二班制

层析层析3二班制

喷粉喷粉7二班制

工艺工艺员5长日班

提炼工段制水制水7二班制

直属班组保金保全7长日班

生化检测生测3二班制

化测6二班制

注：

车间生产300天，停产检修30天。

六、平面布置和管路布置

（一）、车间平面布置原则与要求及车间平面布置图

1.车间平面布置原则及要求

总的说来应综合产品的种类和性质、工艺流程特点、生产设备的类型和数量多少，生产的技术和管理要求等诸多因素来考虑车间布局，以使物料运输、工人操作和生产管理安全方便，既人流物流界限明确、又易于协调配合，其具体原则如下：

（1）在布置设计时，要注意本车间和其他车间的关系；要对人流、物流进行合理安排，避免原料、中间体、成品的往返交叉运输。

（2）设备布置应尽量遵循工艺流程顺序，并做到上下左右前后全面相呼应，

（3）对操作中相互有联系的设备，应于近距离布置，以便于工人操作和减少原料、中间体及产品的运输距离；但另一方面，设备之间又要保持必要的间距并且排列整齐，这除了为照顾到合理的操作要求外，还考虑到了物料运输通道和设备周围临时放置原材料及半成品的可能性。

（4）车间布置应满足检修要求，厂房应有足够高度，以便于吊装设备，对于多层车间，应安置必要的吊装孔或吊装门。

（5）车间布置要充分重视劳动保护、安全防火和防腐等要求，设计要符合各项设计规范。

（6）车间布置要考虑车间今后发展或扩建的可能，在厂房内或外留有一定的发展余地。

（7）工艺设计者在进行车间布置设计时，要同时满足其他非工艺专业的设计要求，搞好相互合作。

（二）总平面布置原则与要求及工厂平面图

1.总平面布置的原则和要求

（1）必须符合生产流程的要求；

（2）应当将占地面积较大的生产主厂房布置在常去的中心地带；

（3）应充分考虑地区主风向的影响，以此合理布置各建构筑厂房及厂区位置；

（4）应将人流、物流通道分开，避免交叉；

（5）应遵从城市规划的要求；

（6）必须符合国家有关规定和规范。

2.工厂平面图

（三）管路布置原则

1.满足生产需要和工艺设备的要求，便于安装、检修和操作管理；

2.尽可能使管路最短、阀件最少；

3.车间内管路一般采用明路铺设；

4.管架标高应不影响车辆和人行交通；

5.分层布置时，大管径、热介质、气体、保温和无腐蚀管道在上，小管径、液体、不保温、冷介质和有腐蚀性的管道在下。

6.管径大的、常温的、支管少的、不常检修的和无腐蚀性的管道应靠墙；

7.易堵塞管道在阀门前应接上水管或压缩空气管；

8.阀门和地仪表的安装高度应满足操作和检查的方便：

一般地说，上下水道及废水管适用于埋地铺设，埋地管线的安装深度应在冰冻线以下。

七．厂址选择

长治的选择是一项包括政治、经济、技术等问题的复杂的综合性工作，一定要严格按照设计任务书的要求，结合当地的具体条件，因地制宜，深入调查，同时借鉴同行业先进工厂的设计经验，制定多种可能性方案，再将各种备选方案对比研究并详细分析其经济和技术可行性，权衡利弊后再作出最后决定。

（一）厂区选择首先要结合对厂区周围的资源、环境卫生、基础设施等方面的基本要求，详细考察目标的各个方面：

1.该厂位于南方某中等城市近郊，厂区有公路直通水陆干道，交通方便；

2.厂区靠近市郊，具有优越的地理优势；经济较为发