庆大霉素生产物料衡算
.1 设计指标及主要物性参数
1、设计指标(见?2.1.2 主要技术资料 的主要设计指标)
2、设计经济指标
3、主要物性参数
水:比热1kcal/kg
蒸汽:135?,313.11KPa,热焓651.84kcal/kg,焓(液体)134.90 kcal/kg,汽化热
3516.95kcal/kg,密度1.715kg/m,蒸汽比体积0.5831 m3/kg .2 物料衡算
.2.1公称体积与台数计算
2.1.1大罐
,、 由年产量决定每天放罐体积
1000,,,U1000*30*600q3V,,,57.38m/ddm,U,,(1,,)330*1400*0.7*(1,0.03)染f
,,,ppmm(G为年产量/吨,为成品单位u/mg,为年工作日,为发酵单位u/ml,为
,m总收率,为染菌率)
2、公称体积与台数
为使提炼工段生产效率均衡,避免不必要的贮罐,设计为每天放一罐
n,1d所以
V57.383dV,,,76.51m大0n,1*0.75d2
n,dL(—每天放一罐,以平衡提炼工段与发酵工段生产水平,发酵罐装料系数) 取辅助时间32h(辅助时间包括进料时间、灭菌操作时间、移种时间、放罐压料时间、清洗与检修发酵罐时间),这样设备周转更好,也可以处理染菌及其他突发情况,则有:
T,T136,32发辅,,7天2424大发酵罐发酵周期为
所以需要7台
2.1.2 二级种子罐
计量体积接种比(损失比)**1,57.38*0.15*(1,0.15)3V,,,14.14m0中种子罐装料系数0.7 其中取损失比为15%(下同)
取辅助时间为40h,得
56,40,4天24其周期为
发酵罐台数*种子周期7*4n,,,4台发酵罐周期7采用单种法
2.1.3 一级种子罐
计量体积*接种比*(1,损失比)57.38*0.15*0.15*(1,0.15)3V,,,2.28m小0种子罐装料系数0.65
取辅助时间32hr
64,32,4天24则其周期为
7*4n,,4台7
.2.2 物料衡算
2.2.1 大罐物料衡算
33V,57.38mV,0.15V,8.607m损放放1、 出料量
3V,接种比*V,0.15*57.38,8.607m种2、 进料量 3、 补料量
进料=基础培养基量(消后)+种子液量+补料量[1]
出料=成品液量(发酵液量)+逃液与蒸发损失量[1]
,338*10*57.38,0.4590m氨水:
,334*10*57.38,0.2295m消沫油:
,332*10*57.38,0.1148mNaOH:
,33370*10*57.38,21.23m全料:
,33200*10*57.38,11.476m稀料:
30.459,0.2295,0.1148,21.23,11.476,33.51m所以,总补料量:
3,V*15%,8.067m放种子流量
3V,V,V,V,V,57.38,33.51,8.067,8.067,23.87m消后补损放接
7.2.2.2中罐物料衡算
3V,接种比*V,0.15*57.38,8.607m放中放大1、 出料量
3V,0.15*V,0.15*8.607,1.291m损放中
3V,接种比*V,0.15*8.607,1.291m接放中2、 进料量
3V,V,V,V,8.067,1.291,1.291,8.607m消后损放中接
7.2.2.3 小罐物料衡算
3V,接种比*V,0.15*8.607,1.291m放放中1.出料量:
3V,0m接2.进料量:
3V,V,V,V,1.291,0.19365,0,1.485m消后损放接 计算结果汇总:
33 大罐每天每罐放罐体积57.38m,公称容积76.51m,发酵时间136hr,共7台;
3二级种子罐共4台,公称容积14.14m;
3一级种子罐共4台,公称容积2.28m;
(各罐全容积见?9 设备计算及选型)
进出料与补料情况见以下框图
?7.3 物料衡算框图(每一罐批)
333 损失1.291 m 损失0.194 m损失8.607m
接种 接种 放罐 3338.607 m 1.291 m 中罐 57.38m 小罐 大罐
3培养基23.87 m 33培养基1.485 m 培养基8.607m
补氢氧化钠补消沫油补全料补稀料 补氨459L
33114.8L 229.5L 21.23m 11.476 m
?7.4 原材料消耗表(每一罐批)
表7-1 小罐培养基配料表(1559.25kg)
一级种子罐 一级种子罐 原料名称 培养基配消耗量(kg) 比%
黄豆饼粉 3.0 44.55
葡萄糖 0.5 7.425
淀粉 2.5 37.125
氯化钠 0.4 5.94
硝酸钠 0.1 1.485
酵母粉 0.1 11
碳酸钙 0.6 8.91 磷酸二氢钾 0.005 0.07425
消沫油 4 59.4
表7-2 中罐培养基配料表(9037.35kg)
二级种子罐 二级种子罐 原料名称 培养基配比% 消耗量(kg) 黄豆饼粉 2.5 215.175 葡萄糖 0.5 43.035 淀粉 2.5 215.175 氯化钠 0.36 30.9852 硝酸钠 0.1 8.607 酵母粉 0.1 8.607 碳酸钙 0.4 34.428 淀粉酶(kg) 0.1%淀粉量 0.215 消沫油 2.67 229.8
表7-3 大罐培养基配料表(25063.5kg)
发酵罐 发酵罐 原料名称 培养基配消耗量(kg) 比%
黄豆饼粉 3.5 835.45
淀粉 6.0 1432.2 氯化钴 0.001 0.2387 碳酸钙 0.4 95.48
蛋白胨 2.0 477.4
硫酸亚铁 0.0075 1.79
0.1%淀粉 淀粉酶(kg) 1.4322 量
消沫油 0.4 85.48
表7-4 全料培养基配料表(22291.5kg)
全料 发酵罐 原料名称 培养基配消耗量(kg) 比%
黄豆饼粉 3.5 743.05 淀粉 6.5 1379.95 氯化钴 0.001 0.2123
碳酸钙 0.4 84.92
蛋白胨 1.5 318.45
表7-5稀料培养基配料表(12049.8kg)
全料 发酵罐 原料名称 培养基配消耗量(kg) 比%
黄豆饼粉 2.5 286.9
葡萄糖 0.5 57.38 淀粉 3.0 344.28 氯化钠 0.4 45.9 表7-6 原材料消耗总表 硝酸钠 0.1 11.476
碳酸钙 0.4 45.9
0.1%淀粉淀粉酶(kg) 0.34428 量
消沫油 1 114.76
?8 能量衡算
?8.1 能量衡算
1)发酵热计算
3Q,5500kcal/m,hrF
Q,QV,QV,FLF0发酵
5大罐Q,5500,76.51,75%,3.16,10kcal/hr
4中罐Q,5500,14.14,70%,5.44,10kcal/hr
小罐Q,5500,228,65%,8151kcal/hr2)蒸汽冷凝热效应
输料过程中料液已经散热冷却了部分,所以不必明细计算冷凝热。 3)循环冷却水(冬季用)(水温20,23?,?t=3?,0.3MPa) 循环水用量:
W大=Q大罐?c?Δt=315000?3=105000 kg/hr W中=54400?3=18133.33 kg/hr W小=8151?3=2716.67 kg/hr
小罐考虑培养基冷却用水
以最大工作状态6个大罐、4个中罐、4个小罐,安全系数1.1, 则循环冷却水总量为:
543,3 W,1.1,(1.05,10,6,1.81,10,4,2.72,10,4),10,724.9t/hr总
4)低温循环水(水温9,14?,?t=5?,0.3MPa,夏季使用) 低温水用量:
5Q3.16,10大罐W,,,63200kg/hr大 c,,t1,5
同理
W,10887.8kg/hr中 W,1630.2kg/hr小
取安全系数1.1,设最大工作了为6台大罐,4中罐,4小罐
W,1.1*[6*63120.7,4*(10887.8,1630.2)]所以 总
3,472.1992m/hr
一级种子罐采用培养基实消,蒸汽量需计入培养基,所以
3 W,820kg/hr即0.82m/hr1
所以
3W,W,W,473m/hr5)自来水 总1高峰
?洗罐用水
也用于制备软水,无盐水,以设备公称容积80%计
3W,80%(V,V,V),0.8*(76.51,14.14,2.28),74.344m 大中小000
?配料用水
培养基原料大多为固体,所以培养基用水量约为消后培养基体积量
333所以 V,23.87mV,8.607mV,1.485m发中小
3所以 W,33.962m配
?总计
因为另有日常用水,种子用水,车间清洗用水等,安全系数以1.1计 以每天各有1个罐清洗和配料的高峰用量计所以
W水总=(W+W配)*1.1=(74.344+33.962)*1.1=119.14 m ?
高峰用量为大罐清洗时。
水计量汇总:
54(1)发酵热:大罐=3.16×10 kcal/hr,中罐=5.44×10 kcal/hr,
小罐=8151 kcal/hr;
54(1) 循环冷却水:大罐=1.05×10 kg/hr,中罐=1.81×10 kg/hr,
3小罐=2.72×10 kg/hr,总水量=724.9t/hr
(水温20,23?,?t=3?,0.3MPa)
44(2) 低温循环水:大罐=5.31×10 kg/hr,中罐=1.09×10 kg/hr, 3小罐=1.6×10kg/hr,总水量=541.1t/hr
(水温9,14?,?t=5?,0.3MPa,夏季使用)
3(4) 自来水:自来水主要用于洗涤与配料,总量238m
6)配电
P总=7*P发+4*(P中+P小)=7*132+4*(55+4)=1160kw 又用电扇空调等需15kW,照明种子等需150kW
取安全系数1.1
所以 P电=1.1*(1160+15+150)=1457.5kw
用电情况汇总:用电主要包括电机搅拌以及其他用电;
各罐电机搅拌总功率=1160计用电功率=1457.5
7)空气
每天有一大罐待工,其气用来压料,搅拌,维持罐压,为安全起见,中罐小罐均按4台工作计算。
Qg=?(vvm)VL=6*0.8*76.51+4*(1.5*14.14*0.7+2*2.28*0.65)=438.5m?/min
3450m/min?要求配套设计空气系统供给压缩空气量。(
状况下的空气量) 动力车间供应的压缩空气为0.3MPa(表压)40?
Q*0.1273,40328.87*0.1313g,3Q,*,*,94.26m/ming0.1,0.32730.4273 8)蒸汽(计算中各管径见?9.2 设备计算)
[3] 查《工艺手册》得饱和蒸汽多项特性指标
蒸汽:135?,313.11KPa,热焓651.84kcal/kg,焓(液体)134.90 kcal/kg,汽化热
3516.95kcal/kg,密度1.715kg/m,蒸汽比体积0.5831 m3/kg
动力车间供应的蒸汽为0.3MPa,此时有
3,,958.24kg/mi,560.08J/kgair 焓
,1,1,,223.159,Pa,sc,4.373kJ,kg,KP比热 黏度
3,,1.599kg/mg重度
A 一级种子罐采用实罐灭菌
直接加热所需蒸汽量*(30%~50%),以40%计
G(t,t)c21*(1,,)*40%,,tc2即=
1.485*1050*(121,20)S1,*(1,15%),412.47 kg560.08,121*1
S3=412.47*40%=164.99 kg
S=164.99+412.47=577.46 kg
SV412.47,0.5831直接加热所需时间:t,,,0.53hr1,,F22,0.09,0.09,20,3600,,4
(V为蒸汽比体积,F为进蒸汽管道的截面积,,为蒸汽在管道中的流速) 保温阶段t2=0.5hr
所以实消的总时间=t1+t2=1.03hr
B 发酵罐,二级种子罐采用连续灭菌
S,5V,,5*76.51*1.599,611.7kgs发发
S,5V,,5*14.14*1.599,113.05kgs中中
C 总计
考虑到其他因素,取安全系数1.3
S,1.3*(164.99,611.7,113.05),1156.7kg总所以
?8.2 公用
负荷表
?8.2.1 自来水负荷表
设备 用水量 备注 使用时间 序号 (hr/d) 数量 小时最大 小时平均 日用量 位号 名称 333(台) (m/hr) (m/hr) (m/d) 1 R101A-D 小罐 4 1 1.485 0.138 3.309 清洗和配料 2 R102A-D 中罐 4 2 5.656 0.47 11(312 清洗 3 R103A-G 大罐 7 3 20.4 2.55 61.21 清洗 其他 24 0.46 0.46 11 其他用水 合计 20.9 3.62 86.83 附:以每天各有1个罐清洗和配料的高峰用量计
?8.2.2 循环冷却水负荷表
设备 用水量 备注 使用时间 序号 (hr/d) 数量 小时最大 小时平均 日用量 位号 名称 (台) (t/hr) (t/hr) (t/d) 1 R101A-D 小罐 4 24 10.9 10.9 260.8 水温20,23?,
?t=3?,0.3MPa 2 R102A-D 中罐 4 24 72.5 72.5 1740.8 3 R103A-G 大罐 7 24 735 735 17640 合计 724.9 724.9 17397.6 附:以每天有6个大罐、4个中罐、4个小罐同时工作且各一个罐用作培养基冷却计算总量,高峰用量以大罐计