第十三章第十三章 发酵工厂设计概述发酵工厂设计概述 主要内容o发酵工厂基本建设程序和设计工作的基本内容发酵工厂基本建设程序和设计工作的基本内容o发酵工厂厂址选择和总图布置发酵工厂厂址选择和总图布置o发酵工艺流程设计发酵工艺流程设计o物料衡算与设备选型物料衡算与设备选型o发酵车间设备布置与管道设计发酵车间设备布置与管道设计o发酵工业发酵工业“三废处三废处”理及其工厂化设计理及其工厂化设计o发酵工厂投资概算与经济评价发酵工厂投资概算与经济评价 一、发酵工厂基本建设程序和设计工作的基本内容o发酵工厂基本建设程序o设计工作的基本内容 1、发酵工厂基本建设程序o项目决策期o建设期o生产期 2、发酵工厂工程设计的基本内容两阶段o初步设计o施工图设计 （1）、初步设计阶段的内容o初步设计文件（初步设计说明书）ü文字说明部分ü图纸： 工艺流程、车间设备布置图、主要生产设备和电动机一览表及主要材料估算表ü总概算o工艺设计ü选择并确定生产流程，确定技术经济指标ü进行生产工艺的各种计算ü设备的选型和计算ü车间设备布置的方案比较和设备配置的平面和空间关系的确定及设计制图ü向配套专业提出设计要求和有关资料ü正式绘制车间生产设备布置图、工艺流程图、编制设备表和主要材料估算表ü编写初步设计有关生产工艺部分的文件 （2）、施工图设计阶段的内容o施工图设计文件 设计和施工说明书、设计图纸、设计表格o工艺设计施工图设计的步骤p227 二、发酵工厂厂址选择和总图布置o厂址选择o总平面布置 1、厂址选择o自然条件ü地理条件ü环境卫生条件ü地形、地势与地质ü气象条件•技术经济条件ü原料、辅料等供应ü能源供应ü给排水ü交通运输条件 2、总平面布置o设计依据ü厂址选择报告ü厂址总平面布置方案草图ü生产工艺流程简图 o遵循原则ü合理紧凑ü符合生产流程要求，并能保证合理的布置生产线ü生产厂房布置在厂区中心地带ü考虑主风向ü人流、货流分开ü遵从城市规划要求 三、发酵工艺流程设计1、设计原则ü保证产品质量符合国家标准ü尽量采用成熟的、先进的技术和设备ü尽量减少三废排放量ü确保生产安全ü尽量采用机械化自动化 2、设计步骤ü生产工艺流程示意图 定性表明原料变成产品的路线和顺序，应用的过程和设备ü生产工艺草图 物料衡算→设备设计→草图修改和充实ü生产工艺流程图 车间设备布置设计 四、物料衡算与设备选型1、物料衡算 2、主要技术经济指标op230 3、设备选型o专业设备o非专业设备o非标准设备 （1）设备选型原则op231 （2）设备选型类型o专业设备的设计与选型o非专业设备的设计与选型o非标准设备的设计与选型 五、发酵车间设备布置与管道设计o车间设备布置o管道设计 1、车间设备布置o原则p233ü本车间与其他车间的关系；ü设备布置应按工艺流程顺序ü操作中相互有联系的设备，应布置得彼此接近；ü应满足检修要求ü充分考虑劳动保护、安全防火和防腐等特殊要求；ü考虑今后发展，留有余地；ü同时满足其它非工艺专业设计要求，搞好相互协作 o步骤和方法ü车间布置草图 将车间内所有设备按比例、设备平面投影的图形逐一画在厂房建筑平面内。
ü车间布置图 车间平面布置图、立面布置图和剖面图 2、车间工艺管道设计o车间水、蒸汽、压缩空气、真空、物料等管道平面、立面布置图；o分区工艺设备的管道布置图和管段轴测图；o管架和特殊管件施工制造图及安装图；o管段材料表和车间管道材料汇总表 六、发酵工业“三废”处理及其工厂化设计o废气 防尘装置、气体吸收、冷凝等o废水 节水、改进生产工艺、废水处理站o废渣 煤渣： 酒糟等废渣 七、发酵工厂投资概算与经济评价o总投资概算o费用计算o产品成本计算o借款利息和还款能力预测o项目投资的经济评价 1、总投资概算建设项目总投资=建设投资+流动资金+建设期借款利息 ⑴建设投资o工程费用a.主要生产项目工程费用b.辅助生产工程费用c.公用工程费用d.三废治理工程费用e.服务性工程项目费用f.生活福利工程项目费用o其它费用o预备费基本预备费、涨价预备费 占全年生产成本的30%左右o储备资金o生产资金o成品资金⑶建设期借款利息 o设备费概算：占总投资50%以上设备购置费、设备运输费、设备安装费o工艺管道安装费：设备总价的25-35%管道安装材料费、人工费o土建费用计算直接费用其他直接费o电气工程和仪表自控费用2、费用计算 3、产品成本计算Ø原材料和辅助材料费用 原、辅材料年总费用 =产品消耗定额*年产量*原辅材料价格Ø燃料费用 =燃料消耗定额*年产量*燃料单价Ø动力费用 =产品电耗*年产量*电单价 Ø人工费用•直接生产工人工资=平均月工资*车间人数*12•工资附加费Ø车间维修费Ø车间折旧费Ø车间管理费 前六项总和的2-3%Ø车间成本费 前七项总和 o企业管理费：车间成本的5-10%o副产品收入o工厂成本：工厂成本=车间成本+企业管理费-副产品收入o销售费产品运输费、广告费、推销费 销售成本=工厂成本+销售费单位产品成本=销售成本/年产量 4、借款利息和还款能力预测Ø借款利息Ø还款能力预测 还款资金来源：o利润：利润=销售收入-成本-税金o折旧费 5、项目投资的经济评价o综合经济评价ü借款偿还期ü投资回收期ü投资利润率ü投资利税率ü内部收益率ü净现值o盈亏平衡点分析o敏感性分析 生物发酵车间设计设计实例设计实例 主要内容主要内容o生物发酵车间的特点生物发酵车间的特点o设计任务设计任务o生产工艺选择与流程设计生产工艺选择与流程设计o物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算o设备选择设备选择o车间平面布置车间平面布置o区域布置和工艺设备布置的合理性论证区域布置和工艺设备布置的合理性论证o车间主管设计和配管设计车间主管设计和配管设计 生物发酵车间的特点o生物发酵车间是耗能大户，因是从生产工艺选择、设生物发酵车间是耗能大户，因是从生产工艺选择、设备选型布局到管道布置等均要考虑节能措施。
备选型布局到管道布置等均要考虑节能措施o发酵过程生产周期较长，且为半连续过程，设备布局发酵过程生产周期较长，且为半连续过程，设备布局和管道系统设计应规范、顺畅和管道系统设计应规范、顺畅. .o提炼过程多使用酸，碱及有机溶剂，土建设计需要采提炼过程多使用酸，碱及有机溶剂，土建设计需要采取防腐和防火防爆措施取防腐和防火防爆措施o发酵生产车间放热量大，排气点多，须重点考虑自然发酵生产车间放热量大，排气点多，须重点考虑自然通风、采光等措施通风、采光等措施o须严格控制染菌，对生产环境须定期消毒灭菌并经常须严格控制染菌，对生产环境须定期消毒灭菌并经常更换所使用的消毒剂更换所使用的消毒剂 一、设计任务一、设计任务o年产抗生素：年产抗生素：17 to年工作日：年工作日：300 do生产班制：每天三班，每班生产班制：每天三班，每班 8h o放罐单位：放罐单位：1050 u/mLo成品效价：成品效价：590 u/mgo发酵周期：发酵周期：5.5 do发酵罐装料系数：发酵罐装料系数：0.8 二、生产工艺选择及流程设计砂土孢子斜面培养子瓶培养一级种子罐二级种子罐发酵罐培养（130h）放罐采用该药厂成熟的工艺技术：采用该药厂成熟的工艺技术： 制备母液制备母液斜面孢子斜面孢子•将保存在将保存在 2~6 ℃ 2~6 ℃ 冰箱中的砂土孢子，在无菌室超净工冰箱中的砂土孢子，在无菌室超净工作台上接种于已灭菌的斜面培养基上，于作台上接种于已灭菌的斜面培养基上，于 37℃ 37℃ 培养培养 9~10d 9~10d ，取出放入冰箱（，取出放入冰箱（2~6℃2~6℃）保存备用）保存备用制备子瓶制备子瓶斜面孢子斜面孢子•将生长好且在冰箱存放一周以上的母瓶取出，制成菌悬将生长好且在冰箱存放一周以上的母瓶取出，制成菌悬液接种于子瓶斜面上，于（液接种于子瓶斜面上，于（37±0.5℃37±0.5℃恒温室培养恒温室培养8~9d8~9d，培养好的子斜而，测摇瓶效价合格后保存在，培养好的子斜而，测摇瓶效价合格后保存在2~6℃2~6℃冰冰箱中备用。
箱中备用制备孢悬液制备孢悬液•取子瓶斜面数只，在无菌室内超净工作台上制备成孢悬取子瓶斜面数只，在无菌室内超净工作台上制备成孢悬液，以压差法将孢悬液接入一级种子罐内液，以压差法将孢悬液接入一级种子罐内发酵发酵•一级种子罐在（一级种子罐在（35±135±1））℃ ℃ ，通气培养，通气培养 40~60h 40~60h 后，移后，移种于二级种子罐，在（种于二级种子罐，在（34±0.534±0.5））℃ ℃ 继续通气培养约继续通气培养约40h40h，后期适当补料培养完成后，移种至发酵大罐内，，后期适当补料培养完成后，移种至发酵大罐内，在在32~34℃ 32~34℃ 下继续通气培养下继续通气培养130h130h后放罐发酵过程中，后放罐发酵过程中，按糖氮代谢的实际情况补料，后期适当补水按糖氮代谢的实际情况补料，后期适当补水 三级罐的岗位工艺流程三级罐的岗位工艺流程菌种在二级发酵罐中培养完成后，移种至菌种在二级发酵罐中培养完成后，移种至发酵大罐内，在发酵大罐内，在32--34℃32--34℃下继续通气培养下继续通气培养130h130h后放罐发酵过程中，按糖氮代谢的实际情况后放罐发酵过程中，按糖氮代谢的实际情况补料，发酵第补料，发酵第15--20h 15--20h 第一次补料，第第一次补料，第40h40h左右左右第二次补料，第第二次补料，第70h70h左右第三次补料至足量，视左右第三次补料至足量，视代谢情况，后期适当补水。
代谢情况，后期适当补水工艺管道及仪表流程图工艺管道及仪表流程图 三级罐的岗位工艺管道及仪表流程图 三、物料衡算和能量衡算3.1 计算基础数据计算基础数据年工作日：330d；生产班制：3班，每班8h；一级种子罐：基础配料体积1m3；二级种子罐：基础配料体积5m3；发酵大罐：基础配料体积25m3 3.2 物料衡算 发酵大罐物料平衡示意图发酵大罐物料平衡示意图 3.3 能量衡算能量衡算 四、设备选择4.1 设备选择的原则与发酵罐计算 发发 酵酵 罐罐 4.2 二级种子罐、一级种子罐和补料罐的计算 五、车间平面布置五、车间平面布置o车间按工艺过程分为三个工序，即种子制备、车间按工艺过程分为三个工序，即种子制备、配料消毒及发酵，故车间由种子制备区、配料配料消毒及发酵，故车间由种子制备区、配料区、发酵区、辅助区及人净更衣区组成区、发酵区、辅助区及人净更衣区组成o车间的区域布置按工艺流程及工序划分要求，车间的区域布置按工艺流程及工序划分要求，合理布置，充分考虑发酵车间的自然通风和自合理布置，充分考虑发酵车间的自然通风和自然采光措施遵循操作方便、生产安全、维修然采光措施遵循操作方便、生产安全、维修便利、布局美观的原则。
便利、布局美观的原则o本车间为戊类厂房，其中更衣室、变电间等局本车间为戊类厂房，其中更衣室、变电间等局部为丙类，卫生等级属部为丙类，卫生等级属3 3、、4 4 级 六、区域布置和工艺设备布置的合理性论证六、区域布置和工艺设备布置的合理性论证车间平面布置图车间平面布置图 车间平面布置图 七，车间主管设计和配管设计七，车间主管设计和配管设计 。