论文总字数：17880字

摘 要

维生素B12是人体组织代谢必需的元素，是人和其它哺乳动物维持生长、促进红细胞生长的重要因子。临床上能够用于治疗恶性贫血、恢复造血功能，也可用于神经炎的辅助治疗。

本文对年产10吨维生素B12的生产工艺设计进行论述，选用脱氮假单胞杆菌为好氧发酵的菌种，采用三级发酵。通过查阅文献、专利来确定工艺流程，并且由此画出工艺流程图；接着进行物料与能量的衡算，然后根据工艺计算的结果进行专业设备的选型和通用设备的设计，画出主要设备构造图；最后对发酵车间的设备进行布局,画出车间平面布置图。 

关键词：维生素B12 三级发酵 工艺路线 设备选型

10 Tons Annual Output of Vitamin B12 Process Design（fermentation workshop)

ABSTRACT

Vitamin B12 is the necessary element for the tissue metabolism of human body , it is also the important factor for humans and other mammals to maintain growth and can promote the growth of red blood cells。Vitamin B12 can be used for the clinical treatment of pernicious anemia and recovery of hematopoietic function, it also can be used for the adjuvant therapy of neuritis。

This dissertation is discussed of 10 tons annual output of Vitamin B12 process design。I select the P. Denitrificans as the strain for aerobic fermentation and use three-stage fermentation。Through consulting literatures and patents to determine the process flow, and draw the process flow diagram；then proceed the material and energy balance。According to the calculation results，I accomplish the professional equipment lectotype and general equipment design and draw the main equipment structure diagram；finally，I finish the layout of fermentation workshop equipment and draw the workshop floor-plan。

Keywords: Vitamin B12 ；Three-stage fermentation ；Process route ；Equipment selection

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1维生素B12简介 1

1.2市场需求分析 1

1.3 生产方法介绍 1

第二章 工艺流程设计 3

2.1 维生素B12的发酵生产流程 3

2.2发酵工艺具体方法 3

2.2.1 菌种的选择 3

2.2.2 种子的培养 3

2.3 培养基及试剂 3

2.3.1种子培养基 4

2.3.2发酵培养基 4

2.4发酵过程工艺控制 4

2.4.1培养基培养过程控制 4

2.4.2发酵过程的补料策略 4

2.4.3发酵过程PH值的控制 5

2.4.4发酵过程温度的控制 5

2.4.5 发酵过程通气量的控制 5

2.4.6发酵过程染菌的控制 5

第三章 工艺计算 6

3.1 工艺技术指标 6

3.2发酵车间物料衡算 6

3.3发酵车间热量衡算 9

3.3.1 蒸汽消耗量的计算 9

3.3.2 冷却水用量计算 11

3.3.3发酵过程无菌空气的计算 13

第四章 设备选型 15

4.1发酵罐的设计 15

4.1.1发酵罐体积、台数 15

4.1.2发酵罐尺寸 15

4.1.3发酵罐搅拌装置 16

4.1.4换热器 17

4.1.5发酵罐接管设计 18

4.1.6消泡器 18

4.1.7进料泵与出料泵 18

4.2 种子罐的选择 19

4.2.1 二级种子罐 19

4.2.2 一级种子罐 19

4.3空气过滤系统 19

4.3.1总空气过滤器 19

4.3.2 分过滤器 20

4.4补料罐 20

4.5泡敌罐 20

第五章 车间布置设计 21

5.1 车间布置设计的原则 21

5.2 车间布置设计的内容 21

结语 23

参考文献 24

致谢 27

第一章 绪论

1.1维生素B12简介

维生素B12是一种含有3价钴的多环系化合物，是由4个还原状态的吡咯环组成的大的咕啉环结构，其为维生素B12分子的核心，故此化合物都被称为类咕啉。

维生素B12以辅酶的形式参与人体各种代谢过程和部分化合物的异构化作用，维持SH基的还原状态，并且能够有效促进DNA和蛋白质的合成，从而维持神经组织的正常生理功能。临床上主要用于治疗巨幼细胞贫血、恶性贫血、白细胞减少症等^[1]。

1.2市场需求分析

目前，维生素B12的生产工艺繁琐，耗时较长，并且生产操作条件难以控制，且成品光稳定性较差。所以其成本较高，不利于扩大化生产。导致我国维生素B12的进出口受到一定的影响。近年来，国内多家企业均加大其科技与财力的投入，一定程度上加快的维生素B12的工艺技术改进，产生一定的经济效益。并且由于人民生活水平的提高及工业技术发展，环境污染等因素致使我国患有血液疾病的患者不断增多, 使得维生素B12 用量上升，这将使得维生素B12的生产能力亟待提升。

近年来,由于研究的加大投入，维生素B12 在临床上有不少新的用途,尤其是神经系统疾病方面。而日益宣传的保健品也是维生素产品发展方向之一，其制成的保健品越来越被广大消费者所认可,市场需求壮大。随着经济的发展,许多生产企业也将维生素B12应到许多营养食品和饲料添加剂中, 尽管其用量目前还没有占很大比例, 但增幅却逐年加大^[2]。目前, 维生素B12已经被列为我国《基本医疗保险药品目录》中的甲类品种。据统计, 它在我国大城市医疗机构的用药普及率已已超过90%。2014年，全球生产的维生素B12的总产量已经达到50吨。其中应用于维生素B12制剂和动物饲料添加剂比例约在50%以上。

1.3 生产方法介绍

鉴于维生素B12 的结构复杂, 化学合成维生素B12的成本较高, 而且从动物组织如肝脏中提取的效率也较低，所以工业上大量的维生素B12是通过微生物的发酵法获得。目前主要通过利用费氏丙酸杆菌、谢氏丙酸杆菌的厌氧发酵法以及利用脱氮假单胞菌进行的好氧发酵来进行维生素B12 的工业生产^[3]。研究发现，由于好氧菌发酵单位高于厌氧菌而引起广泛的关注。目前研究较多的维生素B12好氧连续发酵过程中,主要集中在碳源糖类、甜菜碱补料以及钴离子和5,6-二甲基苯并咪唑(DMBI)等作用和生产工艺条件控制上。

维生素B12生产成本过高的原因主要是发酵周期、菌体量和产物积累量不一致导致的，所以解决这一问题的关键是引入高产菌^[4]。另外，分子克隆技术，构建高产工程菌以及在发酵工艺中PH值控制、氧浓度和补加料方式对生产维生素B12也会产生重要的影响。

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