空气预处理与除菌系统的设计

学号:CHANGZHOUUNIVERSITY课程设计设计课程名称：发酵工程课程设计题目：220m3/min空气预处理与除菌系统的设计学生姓名：学院（系）：制药与生命科学学院专业班级：生工101指导教师：王利群专业技术职务：副教授设计时间：2013年12月16日2013年12月27日《发酵工程》课程设计任务书制药与生命科学学院生物工程专业101班同学：现下达给你们毕业设计任务如下，要求你们在预定时间内完成此项任务。一、设计题目：220m3/min空气预处理与除菌系统的设计二、设计主要内容：1、针对产品的要求进行工艺流程的设计；2、工艺计算；3、设备的计算和选型；4、绘制带控制点工艺流程图（3号图纸）。三、生产条件（包括年操作日、生产方式及其它限制性条件）发酵车间有100m3发酵罐3个，10m3种子罐3个，1m3种子罐3个，装料系数都为75%，发酵工艺规定发酵罐通气量为0.7VVM（标准状态），种子罐通气量为1.0VVM。工厂所在位置空气的平均温度为17℃，平均相对湿度为76%。年操作日300天，生产方式：连续生产。生产裕度为20%。水蒸气138℃，冷却水进出口温度根据实际情况确定。四、设计中主要参考资料（包括参考书、资料、规范、标准等）1、国家医药管理局上海医药设计院编.化工工艺设计手册（第二版）(M).北京：化学工业出版社，19962、沈自法，唐孝宣编.发酵工厂工艺设计(M).上海：华东理工大学出版社，20043、陈国豪主编.生物工程设备（M）.北京：化学工业出版社，20074、梁世中主编.生物工程设备（M）.北京：化学工业出版社，20025、陈敏恒等编..化工原理（M）.北京：化学工业出版社，20041目录1、概述.............................................................31.1L-丝氨酸产品描述............................................31.2L-丝氨酸国内外生产情况......................................31.3L-丝氨酸的用途..............................................41.3.1在医药方面的应用.......................................41.3.2在食品方面的应用.......................................41.3.3在化妆品方面的应用.....................................41.4设计依据及指导思想..........................................51.5L-丝氨酸的发展前景..........................................52、原材料及产品的主要技术规格.......................................62.1原材料......................................................62.2产品的主要技术规格..........................................63、生产流程简述.....................................................64、工艺计算.........................................................64.1空气用量....................................................64.2压缩空气的温度..............................................64.3空气冷却器的传热量..........................................74.4空气加热器的传热量..........................................85、设备的计算和选型.................................................95.1空气预处理系统计算与设计....................................95.1.1吸风塔.................................................95.1.2前置过滤器............................................105.1.3空气压缩机............................................105.1.4压缩空气贮罐..........................................105.1.5空气冷却器............................................115.1.6水滴分离设备..........................................115.1.6.2旋风分离器.........................................115.1.6.2丝网除沫器.........................................1225.1.7空气加热器............................................125.2空气除菌设备计算与设计.....................................135.2.1空气总过滤器的计算及设计..............................135.2.2100m3发酵罐的空气分过滤系统设备的计算及设计...........135.2.310m3种子罐的空气分过滤系统设备的计算及设计............145.2.41m3种子罐的空气分过滤系统设备的计算及设计.............146、总结............................................................157、致谢............................................................168、参考文献........................................................163220m3/min空气预处理与除菌系统的设计说明书1、概述1.1L-丝氨酸产品描述分子式：C3H7NO3；结构式：CH2OHCH(NH2)COOH；分子量：105.09；呈白色结晶体或结晶粉末，味微甜，易溶于水和甲酸，不溶于乙醇和乙醚。丝氨酸是一种非必需氨基酸，它在脂肪和脂肪酸的新陈代谢及肌肉的生长中发挥着作用，因为它有助于免疫血球素和抗体的产生，维持健康的免疫系统也需要丝氨酸。丝氨酸在细胞膜的制造加工、肌肉组织和包围神经细胞的鞘的合成中都发挥着作用。丝氨酸可以从大豆、酿酒发酵剂、乳制品、鸡蛋、鱼、乳白蛋白、豆荚、肉、坚果、海鲜、种子、大豆、乳清和全麦获取。L-丝氨酸处于氨基酸代谢的中间位置，参与许多生物物质(如甘氨酸、蛋氨酸、嘌吟等)的合成，代谢运转速度极快。因此，与其它类氨基酸相比，L-丝氨酸的直接发酵法生产十分困难。1.2L-丝氨酸国内外生产情况Ｌ－丝氨酸是工业生产难度较大的氨基酸之一，因价格昂贵，而成为各国氨基酸行业研究的重点。目前，世界生产产Ｌ－丝氨酸的厂家主要是日本味之素，田道制药公司，德国Degussa公司和我国的八峰药化公司。由湖北省八峰药化股份有限公司独立承担的湖北省“十五”重大科技攻关课题——生物转化生产L-丝氨酸工业化中间试验的成果通过湖北省科技厅主持的科技成果鉴定。鉴定组专家一致认为，生物转化生产L-丝氨酸技术的突出进展在于：构建的工程菌带有传代稳定性基因以及经诱变而获得了无SD活性的菌株。这一成果属国际领先水平。中间试验的几项主要工艺指标，如底物浓度、转化率、产品收率等，也均高于国内外的现有水平，生产工艺稳定，产品结构经验证与国家标准品一致，产品质量符合《中华人民共和国药典》标准。其中试研究成果在技术水平和规模上达到了国际领先水平，届时将彻底解决Ｌ－丝氨酸国产化供应问题，国外最早用生丝微菌属静息细胞生产L-丝氨酸。Yoshida，T.，Mitsunaga，T.，等考察了26株4甲基营养型细菌静息细胞以甲醇和甘氨酸为底物生产L-丝氨酸的能力。有七株菌的生产能力超过500mg/ml。其中NCIB10099生产能力最强。1.3L-丝氨酸的用途主要用于氨基酸输液，因有特殊润湿性，也用于雪花膏、化妆品中。丝氨酸是一种非必需氨基酸，它在脂肪和脂肪酸的新陈代谢及肌肉的生长中发挥着作用，因为它有助于免疫血球素和抗体的产生，维持健康的免疫系统也需要丝氨酸。丝氨酸在细胞膜的制造加工、肌肉组织和包围神经细胞的鞘的合成中都发挥着作用,也是一种重要的生化试剂和药剂，在氨基酸输液和氨基酸胶囊以及多肽合成等方面发展迅速。常用于组织培养基的制备，医药上用作氨基酸类营养药。作生化试剂和食品添加剂，营养增补剂，在化妆品中作为皮肤营养添加剂，可供生物化学和营养学研究之用，也可作为合成环丝氨酸的原料。1.3.1在医药方面的应用①广泛用于配置第三代复方氨基酸输液和营养增补剂，适合一般营养疗法的氨基酸混合液中L-丝氨酸的含量为1.68g/L，适合于肝损伤患者的氨基酸混合液中L-丝氨酸的含量为5.00g/L②具有稳定滴眼液pH的作用，且滴眼后无刺激③用于合成多种丝氨基酸衍生物如：α-取代丝氨酸、磷脂酰丝氨酸，环丝氨酸，（s）-异丝氨酸和偶氮丝氨酸等。这些衍生物用于抗癌、抗艾滋病新药及基因工程用保护氨基酸等。在疾病的治疗和生理功能的调节等方面都有重要作用。1.3.2在食品方面的应用食品加热时所产生的香气主要来自氨基酸和糖反应生成的分解产物，此过程涉及到食品非酶褐变过程的美拉德反应和斯特勒克降解反应。将一份L-丝氨酸和一份葡萄糖所组成的混合物在100℃下加热，通过斯特勒克降解反应生成2-羟基乙醛，使混合物具有枫糖浆的香味特征。1.3.3在化妆品方面的应用L-丝氨酸是重要的自然保湿因子(NMF)之一，与磷脂类化合物可制取质体或5与其他物质相辅具有美肤作用。它可增加表皮细胞活力和保湿，延缓皮肤衰老，是皮肤角质层保持水分的主要角色。它还具有抗菌、缓冲和表面活性剂的保护作用，以及有利于某些机体的生理作用给。它能改变皮肤弹性，强化营养、维持表层细胞的活力。将L-丝氨酸于谷氨酸、蛋氨酸等加入洗发剂中，起到防止头屑生成的作用。1.4设计依据及指导思想（1）依据与工厂设计和生产工艺相关的各种资料。如《化工工艺设计手册》（2）GB/T50103—2001《总图制图标准》（3）GB50187—93《工业企业总平面设计规范》（4）《化工原理》（5）《生物工艺原理》（6）《生物工程设备》发酵工程是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵和提炼（包括废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。发酵工程的三个阶段均分别有它们各自的工艺原理和设备及过程控制原理，它们一起构成发酵工程原理。1.5L-丝氨酸的发展前景我国L-丝氨酸市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励L-丝氨酸产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对L-丝氨酸市场的关注越来越密切，这使得L-丝氨酸市场越来越受到各方的关注。L-丝氨酸发酵法生产的研究报告主要集中于利用添加前体物发酵生产L-丝氨酸，甘油酸盐(或酯)、甘油酸三甲内盐、甘氨酸被研究认为是合成L_丝氨酸最有前景