求：蛋白質生產工藝流程相關知識介紹。
要比重。由於它又是壹個高能耗，大排放
量的產業，因此許多企業在隨著發展大頓
位發酵罐組，建立多個發酵生產線，以適應
多品種和規模化的過程中，都將遇到土地、
能源、排汙處理等方面的突出矛盾，上壹個
新發酵車間，需要增加很多的動力配套，如
按照常規的單壹功能塊進行平面布局設
計，勢必投人大筆資金擴改建空壓站、供排
水等等輔助廠房及設施，放大或增加許多
遠距離的輸送管網，而這些工程的實施無
不受到多種條件的制約。其壹，工程總投
資加大，施工涉及面廣，工期拉長;其二，土
地、水資源、環境保護是國民經濟可持續發
展的重要素，擴容量受限制。欲實施涉及
到方方面面棘手的社會問題不易解決。
尋找發酵工程綜合功能模式設計的研
究變成了十分有意義而現實的課題，筆者
依據工藝總平衡設計與配套的輔助工程有
機結合，統籌總平方案，在有限的空地上建
造壹座多功能、立體布局的發酵工程綜合
廠房。該廠房集發酵、供配電、空壓站、循
環水、集汙處理分流排放等多個功能塊邊
疊壹整體，使得在同等生產規模下，達到建
築占地最少，節省能耗，排水排汙量最小，
工藝管線最短，調控方便，投資較省之目
的。為今後建立“全能量”工程設計進行初
步嘗試。
2多功能模式的理論依據
現以設計八個100砰發酵罐，三級發
酵工藝的四環類抗生素發酵車間技改項目
為例，經平衡計算，高峰期需要:
空氣量:750耐/min(標準)
O
.
25MPa表壓
冷卻量:790萬kcal(其中發酵410萬
keal/h，
壓縮空氣380萬keal/h)
排水量:約2000t小(指使用江水冷卻
時)
2
.
1關鍵設備的選型與設計對策
(1)本項目擬選用國內外先進可靠的
空氣透平機420耐/min的二臺和200時/
min的雙螺桿壓縮機壹臺(自動調壓，1忍
調量)，因為這二種機型無脈沖震動，基礎
簡單，對發酵廠房及設備不會產生破壞性
影響，所以空壓站可與主車間連體。
三臺機組不同組合，能提供每分鐘
100至1040立方米的多個分檔供氣量，以
適應發酵生產的不同需要。該系統因工藝
條件要求，選擇排氣壓力較高的空壓機，若
空氣有余量，可提供給臨近用氣單位，或降
壓與舊空氣系統並網。
(2)由於新擴建車間不在舊廠區，遠離
江邊水源，更無大排水量設施，因此供排水
問題欲加突出。南方氣候炎熱，本地區夏
季水溫高在達30壹30℃，持續時間很長，
此時期江水和自來水均不可用於發酵罐冷
卻，應改用冷凍水。到了冬天，自來水溫度
只有10壹巧℃，故可選用溫差5壹4℃，補
·
25·
藥工程設計1999年第2期
充水量只有1%的噴射式低溫冷卻塔(新
型設計)二臺，每臺循環量為1000m3八，即，
二臺總冷量大於8000萬kcal小，能滿足冷
天發酵車間和空壓站空氣後冷器的總需冷
量;熱天循環水出水溫度28壹29℃，只能
用於發酵物料消後冷卻，壓縮空氣壹級冷
卻及氨機冷凝器冷卻。
在選擇循環水冷卻塔系統時，不就忽
視水質處理技術，只有輔以先進的水處理
技術，支持在線監控，才能保證優質的循
環水不被汙染。循環水取代江水之後，各
系統冷卻器管內長期不積垢，穩定了傳熱
系數。
循環水取代江水，實現了發酵工程閉
路循環冷卻(見圖1)，減少了生產排水量
95%以上，解決了排放系統的難題。從工
程需冷量平衡計算已知，高峰期發酵系統
410萬keal/h，壓縮空氣系統380萬keal/h
(其中壹級冷卻200萬kcal八，二級冷卻
115萬kcal小，其余為油冷及壓縮機冷
量)。水的調配方案是，冬天(冷天)全部采
用巧℃以下的循環水冷卻;夏天(熱天)除
了發酵罐物料消後冷卻降溫和壓縮空氣壹
級冷卻用循環水外，其它的均采用由氨機
制冷站提供的零上低溫水，此時正好將有
大量富余的循環水提供給氨機氨冷凝器冷
卻之用。如圖1所示，該閉路系統全部由
閥門切換控制。但必須說明的是，由於發
酵車間隨罐批數的以及生周期的不同，用
水量變動大，同時冷熱季節過渡期間動力
用水量變化也大，最終直接影響了循環水
的供應量頻繁波動。設計中將熱水泵電機
附加變頻調速器，並以冷水池的水位控制
信號平滑地調節熱水泵電機轉速，達到平
穩運行，平衡供水，據實測，該措施比起用
手動閥門截流調節，單機節電在50%以
上。
註:
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圖l
(3)確保發酵空氣的無菌是發酵工程
設計至關重在的任務，筆者特此全面選用
精度等級0.01um的高分子膜過濾器，革
除龐大的總過濾器，取消車間內復雜的無
·
26。
菌氣公***管網，設計發酵單體罐空氣凈化
系統(見圖2)。該設計的實施可減少空氣
陰力降O.03MPa;節省多個總過濾器及其
公***管道的占用平面。
醫藥工程設計1999年第2期
...
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(壹，二級)
圖2
2
.
2總平設計的原則
綜合功能廠房根據各廠允許建設的空
地面積和地形，可以設計成長短形，“門”
或“L’’狀。本項目為“L’，形，如圖3所示，
其具體布置分述如下:
(l)空壓站:靠東面，位於本地區主風
向頭，遠離鍋爐和運輸幹道，環境幹凈，空
壓機安裝在二樓，輔機在底層。
(2)空壓機吸氣口:利用螺旋梯空心中
佳柱及廠房內墻角建3個20米高的吸氣
通道(超過10米高的設計標準)，吸口盡量
遠離發酵高空排氣(汽)管，本圖相距25
米。依附於構築物的吸氣風道十分牢固，
並且可以建得很高，測試表明空氣細菌濃
度比地面下降2乃，為發酵空氣凈化創造
了極有利條件。
(3)空壓站毗連發酵主車間，壓縮空氣
經冷卻、加熱直接接人車間空氣總管，路程
大幅度縮短。這不僅減少管道阻力，更重
要的是使壓縮空氣不因四季間或晝夜間環
境氣溫的急劇變化的影響，穩定了空氣的
濕度的調控。
(4)循環水:在西面高樓頂建造大型涼
水塔和冷水池，它與空壓機吸口距離務必
拉大，本圖二者相距50米。熱水池、泵房
及控制中必設在底層。
高層建塔，大氣對流強烈，同時冷水池
的高位落差14米的重力能減少了冷水泵
的動力耗，可取得事半功倍的經濟效益。
(5)集汙分流:預防發酵染菌汙染源擴
散，制止活菌體的肆意排放，尤其染噬菌體
的排放，也是發酵工程設計的中心內容之
壹。這在過去常被設計者忽視的“GMP”
對原料藥生產，尤其抗生素生產的環境汙
染提出很高標準。對此我們采取的設計措
施正如圖3所示，發酵罐的排氣分離器各
自獨立，壹二級罐用補料罐各自集中排放，
讓分離的廢液和取樣口排液註人南北集汙
池，待消毒滅菌後匯流到汙水處理站。這
種設計方案雖然分離系統多，管路敷設相
對復雜，但它卻保證了各種發酵罐在消毒
排汽或發酵氣時候十分暢通，不會因為由
於罐與罐之間，管路與管路之間差壓所引
起的倒壓和交叉汙染，實踐證明它比集中
總管總排氣分離的設計優越。
3設計效果
依照以上構想方案和理論根據所設計
的大型發酵工程已連續運行四年，各類設
備運行平穩，各大工藝參數均達到設計水
平，水、電、氣等調控靈活方便，所有冷卻水
管都不積垢，環境、地溝幹凈，空氣凈化可
靠，發酵生產工藝穩定。
.
27·
藥工程設計1999年第2期
該工程綜合設計有效的解決了土地不
足，水源匾乏，排放困難、環境汙染等技改
項目所面臨的重大難題，使工程施工得以
順利進行。
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圖3北向立面圖
4遺留的課題空。
大部分耗氣(氧)菌的發酵熱高，發酵假設各排汽出口處為0.IMPa表壓，
罐溫多在28壹32℃之間，要求冷卻水溫度計得熱量為4900kcal八，平均204萬kcal/
壹般不低於15℃。南方高溫季節很長，平h。若將熱量集中回收，制備成85℃的熱
均氣溫高，水溫也高，壹年間真正發酵生產水，提供給熱水型澳化銼吸收式制冷機，熱
能全程使用循環水的時間只有四個月，其力系數取0.4，則能產生10℃的冷水81.6
它時間則改用零上冷凍水冷卻。此階段循萬kca!小，占發酵需冷量的20%，相當於
環水只供作物料消後冷卻，壓縮空氣後冷節約壹臺44kcal小標準制冷量氨機進行
及氨冷之用。因該車間習慣於實罐消毒，零上工況調節的效果，所以節能效益十分
故消後冷卻熱常使循環水回水瞬間增加巨可觀。
大的熱負荷，若能改為連消式藝，則可避免縱然廢熱蒸汽回收制冷不足於解決發
熱荷的波動幅度，全程使用循環水的時間酵車間的需冷量，但若使其10℃的冷水在
將延長。冷天與循環水並網，或在熱天時候與冷凍
從全能量利用著想，本項目依據理論水站提供的6℃的冷凍水並網使用，其方
計算和實際運行記錄，發酵消耗蒸汽高峰案是完全可行的，此乃實現發酵工程綜合
約8t小，日平均耗汽量150噸。按照提供功能全能量設計之目的，其主要工藝流程
0
.
4MPa表壓的蒸汽和現行實罐消毒工藝如圖4所示，三種冷卻水的並網操作主要
測算，每日真正用於物料直接加溫來菌並是1閥常開(全年回收熱制冷)，2、3閥隨
附加設備熱散失，總***只耗掉55噸蒸汽，使用期不同交換開關，回水閥也相應開關。
這意味著尚有95噸的蒸汽是用在各種物廢熱蒸汽回收利用在技術上的最大困
料消毒的保溫(恒溫維持);各種物料管路難是要求回收量的均衡性，實際生產過程
的消毒;各管口汽封保護等方面。這部分發酵消毒排汽是隨機性。如果壹個車間有
蒸汽約80噸呈飽和狀態從排汽管白白排足夠發酵罐，24小時內有計劃地安排消
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醫藥工程設計1999年第2期
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圖4
毒，則容易解決以上問題。但象本項目中
發酵罐大而數量不多，種子、補料罐用各種
管路的消毒次數相對較少而且集中，因此
首先應該解決高峰的低谷期余熱回收調節
裝置和龐大的蓄能(熱水)貯罐。它的最終
目的是使澳化鏗制冷機能夠平穩運行，和
其它供冷水系統並網之後，能與發酵生產
工藝協調。這是本項設計的遣留課題，尚
待探索之中，其意義是不言而喻的。