生物工程工厂设计综述

第一篇：生物工程工厂设计综述

生物工程工厂设计综述

摘要：探究生物工程工厂设计的方法和设计的具体步骤，加强加深对生物工程工厂设计的理解，旨在更深的理解和意识设计工作的重要性，即设计是将科学转化为生产力的重要学科。

关键词：生物工程工厂；设计

生物工程工厂设计是一门以生物工艺学、生物制药学、GMP和工程学及相关科学理论和工程技术为基础，综合性、实践性很强的应用性工程学科，其目的是培养学生具备生物工程工厂设计的工程能力和工程素质，完成工程师的综合性基本训练，其中生物工程工厂设计的任务和目的分别是加建设项目的决策，编制各个阶段设计文件，配合施工和参加验收，进行总结的全过程；作出体现国家有关方针政策，切合实际，安全适用，技术先进，经济效益和环境效益好的设计，为我国社会注意现代化建设服务。

1资料与方法

1.1基本建设程序：

一个新建项目从计划建设到建成投产，按照建设项目发展的内在联系和发展过程，建设程序一般要经历：建设前期、建设期和交付使用期三个阶段。其中建设前期的的工程程序主要有以下几个方面：项目建议书、可行性报告、设计任务书、初步设计、总概算。而项目申请报告主要有项目申请单位情况、拟建项目情况、建设用地及相关规划、资源利用和能源耗用分析、生态环境分析、经济和社会效益分析、建设与实施、结论与建设、等内容。另外可行性研究报告内容主要有根据经济预测、市场预测确定项目建设规模和产品方案；资源、原材料、动力、运输、供水等配套条件及公用设施落实情况等。1.2厂址选择与工厂总平面设计

厂址的选择主要需要符合工业布局、符合所在地区、城市规划的要求，按照国家有关法律、法规及建设前期工作的规定进行，然后利用各地区的有利条件，避开或克服不利条件；充分利用当地人力、物力、财力和自然资源，环境保护；节约用地，不占用良田及经济效益高的土地，并符合国家现行土地管理、环境保护、水土保持等法规有关规定。其次使企业接近原料、能源产地和产品消费区，消除不合理运输；总体经济效益好，有利于加快国民经济发展和人民生活的提高。而具体厂址所在地点的选择，则要从场地的自然条件、技术经济条件及所在行业的特点三方面考虑，依次满足相应的条件。1.3工艺流程设计

工艺流程设计和车间布置设计是工艺设计的两个主要内容，是决定工厂的工艺计算、车间组成、生产设备及布置的关键步骤。工艺流程的设计主要遵循以下几点的原则：1.保证产品质量符合国家标准，外销产品还必须满足销售地区的质量要求。2.尽量采用成熟的先进的技术和设备。3.实施清洁生产，有完善的三废治理措施，以减少或除对环境的污染，并做好三废的回收和综合利用4.确保安全生产，以保证人身和设备的安全5.生产过程尽采用机械化和自动化，实现稳定、高产。而工艺流程的设计主要是以流程图的方式展现的，具体有生产工艺流程示意图、生产工艺流程草图、生产工艺流程图这三个阶段以及带控制点工艺流程图。1.4设备的设计与选型

对于设备的设计主要按照有工艺计算确定成品量，物料量，耗汽量，耗水量，耗风量，耗冷量等、工艺操作最适的外部条件（温度、压力、真空度等）以及设备的构造类型和性能来进行，其中最重要的是泵以及气体运输设备的选择。泵的选择原则是以流量、扬程装置、（系统）的有效气蚀余量、液面几点最为重要，其中扬程必须留有适当余量，一般为正常需要扬程的1.05~1.1倍。而液面的要求需要介质液面高于泵中心者，应取最低液面；介质液面低于泵中心者，也应取最低液面。气体运输设备中主要有容积式：包括往复式（活塞式、膜式）和回转式（滑片式、螺杆式、转子式）；速度式：包括轴流式、离心式、混流式。而气体输送的主要优点是用负压进料，可实现风选，去除铁、石等杂质；输送系统密闭，防止无聊损失，改善劳动环境；能较好地实现均匀定量输送，方便操作；设备投资费用较少；设备布置简捷，方便。1.5车间布局的设置

车间布局的设计主要涵盖了两个阶段即初步设计和施工图设计，而初步设计应当包括以下的几点：1确定车间火灾危险类别、爆炸和火灾危险性场所等级、GMP洁净度等级、卫生级别等；2生产工序、生产辅助设施。生活行政福利设施的平面。立面布置。3车间场地和建筑物、构建物的位置和尺寸；4设备的平面、立面布置；5交通系统、物料运输设计；6安装、操作、维修的平面和空间设计。另外生物工程车间的设计还应当遵循以下几点1满足生产工艺的要求；2满足生产操作的要求；3满足设备安装、检修的要求；4满足厂房建筑的要求；5满足节约建设投资的要求；6满足安全、卫生和防腐蚀的要求；7满足生产发展的要求。同时还要注意清洁度。清洁度则要符合以下的要求

1、合理布局厂房；

2、尽量减少建筑面积；

3、防止污染或交叉污染；

4、合理布置有洁净等级要求的房间；

5、符合对生产品种的特殊规定；

6、满足生产辅助用室的布置要求；

7、室内装修应有利于清洁；

8、设置安全出入口；

9、设置卫生通道；

10、设计物流线路。另外车间布局设计图的主要作用是用来反映生产设备的相互位置及对生产流程的关系，表现车间的面积与空间，生产管理与操作条件，空气洁净度等级以及各工段间的相互关系。在初步设计阶段，设备布置图主要反映设备相互位置和总布局情况，作为施工图设计的基础和依据，供主管部门审查设计方案用。在施工图设计阶段，设备布置图要准确表达全部设备在平面和空间定位尺寸，供施工安装时定位用，并作为管道设计的重要依据。另外，设备布置图是提供设计部门各专业作条件联系用，是辅助专业开展设计的依据。1.6管道设计

管道设计是用管道把由车间布置固定下来的设备连接起来，使之形成一条完整连贯的生产工艺流程。管道设计要考虑到公称直径、公称压力、局部阻力的计算、自然补偿等方面。1.7公用工程

公用工程主要包括了给排水工程、供电工程、供热工程、供冷工程、计量检测仪仪表和自动控制系统生物工程工厂的给水范围，包括生产用水、生活用水和消防用水。

1.8清洁生产与末端处理

清洁生产是指不断采取改进设计，使用清洁的能源和原料，采用先进的工艺技术和设施，改善管理、综合利用，从源头消除污染，提高资源利用率，减少或者避免生产、服务和使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。清洁生产对于生物工程工厂来说有着重要的意义，生物工程工厂的污染有着COD（化学耗氧量）浓度高、废水中SS（固体物浓度）浓度高、存在难生物降解和有抑菌作用的抗生素等毒性物质、硫酸盐浓度高、水质成分复杂、水量周期变化大，且间歇排放，冲击负荷较高等污染特点，所以清洁生产可以有效的降低这些污染的影响。

2讨论

生物工程工厂的设计是一门与该专业人才培养目标紧密结合的实践性很强的学科。其主要包括了生物工程类工厂的基本建设程序，厂址选择，工厂总平面设计，工艺流程设计，工艺计算，设备的设计与选型，车间布置设计，管道设计与布置，公用工程，清洁生产与末端治理等方面，在学好其他基础专业课的前提上对该学科的理解和掌握有着重要的作用，本综述对生物工程工厂的设计过程进行了详细的论述，以提高对设计过程的理解和掌握。

第二篇：生物工程工厂(车间)设计方案

生物工程工厂（车间）设计方案

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（隶书2号加黑，题目不可超过二十五个字，居中，可换行）

学生姓名：XXX（手写签名）学

号：XXXX-XXXX-XXXX 专业/班级：生物工程XXX班

浙江树人大学生物与环境工程学院

2017年5月

设计方案要求(总分100分)

1、设计方案选题：（10分）

任选一个你熟悉的发酵工程行业，进行工厂整体设计或工厂内某一车间设计。如“年产10万吨啤酒工厂的设计方案”、“年产10万吨啤酒工厂的糖化车间设计方案”、“年产10万吨啤酒工厂的发酵车间设计方案”、“年产2万吨味精工厂的糖化车间设计方案”、“年产5000吨酱油工厂的设计方案”等等。每位同学不得类同。（选题合理10分，如有重复据情扣2-5分）

2、设计方案内容：（80分）1）、工艺流程设计：（20分）

工厂整体设计和车间设计均要求设计从原料到成品整个过程的工艺流程，绘制工艺流程示意图。（工艺流程不完整，扣0-10分；工艺流程示意图不规范，扣0-10分）

2）、工艺概算：（20分）（物料衡算不正确扣1-5分，衡算表不完整扣1-5分）

工厂整体设计：要求根据年生产能力和产品类型进行整体的物料衡算，制备工厂物料衡算表。

车间设计：要求根据工厂生产能力，进行车间物料衡算和水量衡算，制备车间物料衡算表和水量衡算表。

3）、设备选型：（20分）（设备选型不正确扣1-5分，设备一览表不完整扣1-5分）

工厂整体设计：根据设计规模进行专业设备选型，包括设备容量及台套数。制备工厂专业设备一览表。

车间设计：在工艺计算的基础上，确定车间内所有工艺设备的台数、型号和主要尺寸。制备车间设备一览表。4）、设计图：（20分）（没采用CAD制图，扣10分，布置不合理扣1-5分）

要求采用CAD制图（20分）

工厂整体设计：工厂平面布置图

车间设计：车间设备布置图

3、设计方案上交方式及上交时间（10分）（内容不完整或上交不及时扣1-5分）

设计方案上交方式为A4双面打印稿，设置封面（设计名称、班级、学号、姓名）。

设计方案上交时间：2016年5月15日。

第三篇：生物工程设备及工厂设计实习报告

生物工程设备及工厂设计

实习报告

指导老师；杨天佑

实习地点：新乡市封丘县寒山啤酒有限公司 院系：生命科技学院 班级：生物工程102 姓名：李丹丹 学号：20100124228

2012年11月29日，在杨老师的带领下，我们参观了位于新乡市封丘县寒山啤酒有限公司。现将此次实习总结如下：

一、实习目的

实习是理工科大学培养学生综合能力及素质，提高分析问题解决问题的能力，做到理论联系实际，使知识完整化的关键环节，是本科生教学计划的重要组成部分，通过生产实习，接触生产一线技术人员、管理人员和操作工人，对加强精神文明建设、培养学生的劳动热情、高尚情操与职业道德具有重工的实际意义。

实习也是学生获取生产实际知识、经营管理、企业改革、人际关系等综合能力的重要课程，是培养社会主义建设人才和事业接班人的必经环节。

本次实习的主要目的是：要求学生通过实习，能将课堂所学的有关理论知识与工程实际紧密结合，加深对本专业的感性知识；通过实习使学生加深对专业领域的认识，使学生掌握本专业有关的生产工艺，生产设备、性能、配置及其工作原理，生产中各项经济技术指标的分析与计算，生产的组织与管理。这次实习是在完成相关基础知识的学习后所进行的实践环节。通过到工厂生产环节的实习和观摩，我们进一步巩固加深课堂所学过的理论知识，将理论和生产实践结合，使我们对生物工程企业有一个初步的了解。

二、实习内容

1、实习单位简介

新乡市寒山啤酒有限公司坐落于环境优美、交通方便的封丘县工业园区，是一家集啤酒生产、天然产物科研与开发为一体的专业化公

司。公司占地面积160余亩。固定资产6100万元，年产啤酒10万吨。公司现有员工680人，其中大中专以上学历200多人，各种专业技术人员60多人。公司自成立以来，积极贯彻“敬人敬业、学习创新、高效务实、拼搏超越”的企业精神，运用科学的管理方法，通过ISO9001—2000国际质量体系认证。2005年公司销售收入为8100万元，利润为668万元，资产总额为9089万，产品销售率达到98%，实现产值利税连年翻番，连年被新乡市政府评为“重合同守信用”企业，被封丘县委、县政府评为“固定资产投资第一名”、“重点保护企业”，同时被银行评为“AAA”级信用企业，是当地的主要经济支柱企业之一。公司产品为寒山系列啤酒和金银花啤酒。

2、寒山啤酒生产工艺流程

啤酒生产工艺流程可以分为制麦、糖化、发酵、包装四个工序。具体流程图如下所示：

3、主要工艺介绍

以下是按照本次实习的参观流程介绍各工艺的。（1）灌装

新乡寒山啤酒厂的灌装是在全自动灌装车间里面完成的。工艺流程：

CO2↓ ↓瓶盖 ↓商标

卸箱机→啤酒瓶→选瓶→洗瓶机→验瓶→灌装机→压盖机→验酒→杀菌机→验酒→贴标机

↑滤清啤酒 →装箱机→瓶装熟啤酒

回收的酒瓶经过洗瓶机、双端洗瓶机、射线自动验瓶机后成为干净的瓶子，再用二氧化氯制备的无菌水消毒后就可以灌装滤酒车间输送来的生啤了。灌装机采用的是二次抽真空二次补充二氧化碳的灌装方法，同时加盖瓶盖。装瓶后的啤酒经传送带送入杀菌机（巴氏灭菌或瞬时高温灭菌）灭菌得到熟啤酒，随后进入商标机、纸包机进行瓶肩、瓶身的贴商标及包装，最后成箱的啤酒经分选进入仓库。在包装的整个过程中需要有人时刻检测，挑出不合格的产品。检测目的是防止酒瓶爆裂，造成人员伤亡。（2）发酵

新乡寒山啤酒厂采用的是 立式圆筒锥底发酵设备 简称锥形罐，已广泛用于上面和下面发酵啤酒生产

锥形罐可单独用于前发酵和后发酵，也可将前后发酵合并在一起进行。优点在于缩短发酵时间，而且具有生产上的灵活性，即可在室内进行，也可在室外进行。

这里着重强调：发酵罐用的钢材是食品级钢材，绝对耐压耐高温，不含任何对人体有害的化学成分。以前主要防好氧菌，现在主要防厌

氧菌。（3）糖化

糖化工段我们主要参观了三锅两槽设备。及糖化锅、糊化锅、麦汁煮沸锅；过滤槽、回旋沉淀槽。

麦汁制造即糖化，包括麦芽和大米的粉碎，糖化制成麦汁，麦糟分离，麦汁煮沸并添加酒花和麦汁冷却并除去固形物等阶段。粉碎后的大米加入糊化锅，使淀粉糊化和液化。粉碎后的大麦芽加入糖化锅，使用双醪煮出糖化法，使麦芽淀粉及蛋白质分解，并使辅料醪液糖化，以制备麦芽汁。糖化后的麦糟通过过滤槽过滤，使麦汁与麦糟分开，得到清亮的麦芽汁，此时要进行浊度检测。麦芽汁进入麦汁煮沸锅并加入酒花，使酒花成分溶入并使麦汁达到一定浓度。随后热麦汁流入漩涡沉淀槽沉淀出热固形物即酒花糟，酒花糟可以重复使用。（4）化验室

化验室是对原材料、麦芽汁、主发酵液、清酒和成品酒相关项目的检测。

1、原料

原料主要检测的项目有大米、麦芽、水、酒花、煤、空气

2、麦芽汁

麦芽汁的检测项目有：麦汁浓度、氨基氮含量、色度、浸出率、PH值、总酸、库值等。

3、发酵

发酵液的检测项目有色度、总酸、双乙酰、杂菌、酵母数、厌/好氧

菌、浓度等。

4、清酒

清酒的检测项目有：浊度、总酸、清亮度、色度、厌氧菌数。

5、成品酒

成品酒的检测项目有：浓度、色度、双乙酰、总酸、二氧化碳、泡持性。

三、实习总结

此次寒山啤酒厂实习虽然只有短短的两天多，但在领队老师的合理安排和组织下，在啤酒厂各负责人认真细致的讲解下，我收获颇多也思考颇多。

最基本的，通过此次实习，我对课上学的有关发酵的理论知识有了具体而感性的认识，加深了对知识的理解。同时，我体会到理论与实践之间存在着诸多差异。理论是用来指导实践的，但实际工厂化生产中存在着诸多可变因素，任一个因素控制不好就会影响生产。任何科学理论和技术的产业化道路是漫长而坎坷的，需要付出几代人的努力。这让我意识到我们大学生在校期间不仅要把理论知识学扎实，更要有勇于创新的意识和精神，关注自己所学专业的产业化动向，用自己的聪明才智去将科技转化为生产力，造福于人类。

说到创新，说到科学技术是第一生产力。本次实习对我感触最深的就是工厂用于啤酒生产各个环节的生产设备。它们的存在大大减少了劳动力的用量和工作量，提高了生产效率，增加了公司的效益。看到一个个机械手灵活而又迅速地完成啤酒的包装，我真的被科技的魅力所折服。但当听到工作人员说该厂的糖化设备及包装设备都是从德、美等国引进的后，我又意识到我国自主创新能力的薄弱。庆幸的是，我国近年来已经意识到此问题，大力实施了科教兴国战略和建设创新型国家的战略。作为大学生，我们应该弄潮时代的浪头，努力学习科学文化知识，培养创新能力，成长为推动国家发展的主力军。

马克思在他的著作中曾作出科学技术是第一生产力的判断，事实也证明确实如此。但随着社会的发展，管理在提高生产力中发挥的作用也越来越大。燕京啤酒厂科学严谨的管理模式和方法保证了生产的安全和顺利进行，并最大程度的释放工人和生产设备的能量。而管理方法能否得到贯彻执行，关键是看工人职业素养的高低，责任心强专业能力扎实的工人才能为企业创造源源不断的利润。

由于本次实习是以观摩和听取为主，所以在参观过程中，就我个人而言，我认为应注意做到以下几点：一.应提前对所学理论知识有所温习,对实习工厂有所了解,以便在参观时更能掌握主动。二.保持一个清醒的头脑,不要走马观花似的,这样才能发现问题。

第四篇：生物工程工厂废气处理技术

生物工程工厂气体污染及治理技术

2011级生物技术 夏园星

（一）二氧化碳的回收利用

二氧化碳是碳的两种氧化物之一，是一种无机物，是空气中常见的化合物。二氧化碳的化学式为CO2，相对分子质量是44。二氧化碳的沸点低(-78.5 ℃)，常温常压下是一种无色无味气体，密度1.977g/cm3，比空气大，能溶于水，20 ℃时每100体积水可溶88体积二氧化碳。液体二氧化碳在加压冷却时可凝成固体二氧化碳，俗称干冰，干冰密度为1 500 kg/m3，是一种低温致冷剂。1.二氧化碳的危害

在人体内，二氧化碳起着调节呼吸的作用。氧对呼吸运动影响不大，而血液中二氧化碳的含量却对呼吸的调节起着特别明显的作用。呼吸中枢对二氧化碳浓度的改变很敏感，当血液中二氧化碳分压稍高时，呼吸即加深加快，通气量增加；稍低时则变浅变慢，通气量减少。二氧化碳虽然没有毒性，但是由于它的存在影响了人或动物体对氧的摄取，使机体内氧合血红蛋白减少，造成窒息，严重时可引起死亡。2.二氧化碳的用途

气体二氧化碳用于制碱工业、制糖工业，并用于钢铸件的淬火和铅白的制造等。二氧化碳在焊接领域应用广泛.如：二氧化碳气体保护焊，是目前生产中应用最多的方法。固态二氧化碳俗称干冰，升华时可吸收大量热，因而用作制冷剂，如人工降雨，也常在舞台中用于制造烟雾。二氧化碳一般不燃烧也不支持燃烧，常温下密度比空气略大，受热膨胀后则会聚集于上方.也常被用作灭火剂,但Mg燃烧时不能用CO?来灭火,因为:2Mg+CO?=2MgO+C(点燃)

二氧化碳是酸性氧化物，可跟碱或碱性氧化物反应生成碳酸盐。跟氨水反应生成碳酸氢铵。无毒，但空气中二氧化碳含量过高时，也会使人因缺氧而发生窒息。绿色植物能将二氧化碳跟水在光合作用下合成有机物。二氧化碳可用于制造碳酸氢铵、小苏打、纯碱、尿素、铅白颜料、饮料、灭火器以及铸钢件的淬火。二氧化碳在大气中约占总体积的0.03％，人呼出的气体中二氧化碳约占4％。实验室中常用盐酸跟大理石反应制取二氧化碳，工业上用煅烧石灰石或酿酒的发酵气中来获得二氧化碳.3.二氧化碳的生产

发酵生产排出的二氧化碳纯度可达99%以上，但由于含有少量的醇类醛类、酯类、以及有机酸等杂质，因此必须经水、高锰酸钾溶液洗涤，活性炭硅胶或分子筛等吸附剂净化干燥后，再经造气压缩机压缩成液体二氧化碳装瓶使用或售出。国外已开始使用大型恒温贮罐和槽车装运低温二氧化碳，以提高制冷量和工作效率，降低成本，减轻劳动强度。

液体二氧化碳经蒸发，可得到雪状干冰，但雪状干冰升华较快，体积太大。而经压冰机可制得晶状干冰。这种干冰运输方便，制冷量大，因而扩大了二氧化碳的应用范围。啤酒厂也可生产大量二氧化碳供出售和自用。每百升啤酒可回收3~5kg二氧化碳。当前我国啤酒厂多用压缩空气背压和冲管道，而将发酵生成的高纯度二氧化碳白白放掉，这十分可惜。

二氧化碳生产设备已有专业厂生产，可直接购买。二氧化碳生产的简要过程如下： 由发酵罐来的CO2→净化→干燥→压缩→液体CO2→装瓶→使用或出售 ↓

蒸发→雪状干冰→压冰机→晶状干冰 4.二氧化碳的处理技术

二氧化碳的处理技术一般分可为从大气中分离固定和从燃放气中分离回收两大类。现阶段, 从大气中分离固定二氧化碳技术主要有生物法, 而从燃放气中分离回收二氧化碳技术主要有物理法、化学法和物理-化学法等。

一、物理法

物理法分离处理二氧化碳技术主要有:物理吸收法、膜分离法、变压(变温)吸附法、海洋深层储存法和陆地蓄水层(或废油、气井)储存法等。

（1）物理吸收法: 通过交替改变二氧化碳与吸收剂(有机溶剂)之间的操作压力和操作温度以实现二氧化碳的吸收和解析, 从而达到分离处理二氧化碳的目的。在整个过程中不发生化学反应, 因而所需的能量消耗相对较少。一般讲来, 有机溶剂吸收二氧化碳的能力随着压力增加和温度下降而增大, 反之则减小。物理吸收法其关键在于确定优良的吸收剂。对吸收剂的要求是: 对二氧化碳的溶解度大、选择性好、沸点高、无腐蚀、无毒性、化学性能稳定。常见吸收剂有丙烯酸酯、N-甲基-2-D 吡咯烷酮、甲醇、乙醇、聚乙二醇及噻吩烷等高沸点有机溶剂, 以减少溶液损耗和蒸气外泄。

（2）膜分离法: 膜分离法是利用一些聚合材料, 如醋酸纤维和聚酰亚胺等制成的薄膜对不同气体具有不同的渗透率这一特性来分离气体, 其中包括分离膜和吸收膜两种类型。其推动力是膜两边的压差。其工艺流程如图所示

工业上用于二氧化碳分离的膜材质主要有醋酸纤维、乙基纤维素、巨苯醚及聚砜等。近些年来, 随着材料科学的迅速发展, 涌现出不少性能优异的新型膜质材料, 如聚酰亚胺膜、聚苯氧改性膜、二胺基聚砜复合膜、含二胺的聚碳酸酯复合膜及含相对分子质量低的丙烯酸脂的浸膜 等, 它们均表现出了良好的二氧化碳渗透性。随着高分子材料的不断发展和制膜技术的不断完善, 膜分离法在从燃放气中分离二氧化碳方面一定会大有作为。

（3）变压(变温)吸附法: 吸附法是利用固态吸附剂(活性炭、天然沸石、分子筛、活性氧化铝和硅胶等)对原料混合气中的二氧化碳进行有选择性的可逆吸附作用来分离回收二氧化碳的技术。吸附法主要包括变温吸附法(TSA)和变压吸附法(PSA)。吸附剂在高温(或高压)条件下吸附二氧化碳, 降温(或降压)后将二氧化碳解吸出来, 通过周期性的温度(或压力)变化, 实现二氧化碳与其他气体的分离。采用吸附法时, 一般需要多座吸附塔并联使用, 以保证整个过程中能连续地输入原料气, 连续地取出二氧化碳气及未吸附气体, 其流程如图所示。

现阶段, 变压吸附法发展较为迅速, 大型工业化吸附装置已投入使用, 其二氧化碳分离效率可达99% 以上。在化肥、石化等工业中的应用极其广泛。在国内, 西南化工研究院技术力量雄厚, 在变压吸附研究、开发、设计、安装方面, 处于领先地位。

二、化学法

化学法分离处理二氧化碳主要包括化学吸收法及碳氢化合物转化法等。

（1）化学吸收法: 化学吸收法是使原料气和化学溶剂在吸收塔内发生化学反应, 二氧化碳进入溶剂形成富液, 富液进入脱吸塔加热分解出二氧化碳, 吸收与脱吸交替进行, 从而实现二氧化碳的分离回收。其关键是控制好吸收塔和脱吸塔的操作温度和操作压力。化学吸收法所用化学溶剂一般为K2CO3水溶液或乙醇胺类的水溶液。热K2CO3 法包括苯非尔德法(吸收溶剂中K2CO3 质量分数为25% ~ 30% , 二乙醇胺1% ~ 6%, 加适量V2O5 作催化剂和防腐剂)、砷减法(VetroCokes 法, K2CO3 质量分数23%, As2O3 12% ,或用氨基乙酸和V2O5 代替As2O3)、卡苏尔法(Carsol 法, K2CO3、胺、V2O5)和改良热碳酸钾法(Cata Carb 法, K2CO3、乙醇胺盐、V2O5)。以乙醇胺类作吸收剂的方法有MEA 法(一乙醇胺)、DEA 法(二乙醇胺)及MDEA 法(甲基二乙醇胺)等。（2）碳氢化合物转化法: 碳氢化合物转化法是在催化剂作用下, 将二氧化碳转化为甲烷、丙烷、一氧化碳、甲醇及乙醇等基本化工原料的方法。

以铑-镁为催化剂, 可使二氧化碳与氢按1B4(体积比)的比例, 在一定的温度与压力下混合, 生成甲烷。直接用燃放气与以氢为基底的乙炔混合, 利用电子束或激光束激励, 生产甲醇和一氧化碳, 一氧化碳作为原料, 可进一步合成甲醇。碳氢化合物转化法还处于实验室研究阶段, 距离工业大规模实用阶段尚远。

三、物理-化学法

目前, 物理-化学法主要有二氧化碳分解法。该法是借助高能射线或电子射线等放射线, 对排出的含有大量二氧化碳的燃放气进行辐射, 使其中的二氧化碳分解为一氧化碳和氧气, 一氧化碳在经过高能辐射, 转而生成C3O2 和O2 , 其反应方程式为: 一次辐射: CO2→ CO+ 1/2O2;二次辐射: 3CO y C3O2+ 1P2O2 和3CO2 yC3O2+ 2O2。

（二）好气发酵系统排放废气的利用和防范

第五篇：生物工程制药企业的工厂设计l

生物工程制药企业的工厂设计

刘仁浩 1142800101

1、哈药集团药物研究院简介

哈药集团2011年开始打造新的研发基地——哈药集团药物研究院，汇集国内外专家，国内外知名大专院校、科研单位开展全方位的合作，搭建了化学药物、生物工程药物、药物制剂、现代中药、OTC/保健食品、动物疫苗六大研究中心，拥有缓控释速释技术平台、脂肪乳脂质体脂微球技术平台、生物PEG化技术平台等多个新型制剂研发平台。目前，新产品140多个，其中青霉素发酵和头孢菌素C发酵技术居国际先进水平；头孢菌素类抗生素原粉及制剂、补钙系列保健品、中药粉针等产品市场占有率稳居全国第一位。哈药集团药物研究院成立于2011年3月，其前身为1991年成立的哈尔滨市医药工业研究所，是首批国家级企业技术中心，隶属哈药集团股份有限公司。哈药集团药物研究院主要研究开发创新药物、高科技含量产品，兼顾提升产业技术水平，目的在于提高哈药集团核心竞争力。现建有两个国家级企业技术中心、1个省级药物制剂工程技术研究中心、1个省级抗生素工程技术研究中心等机构；以生物工程药物研发为主，多肽药物及化学制剂研发为辅；先后完成了国家重大攻关及省市级课题90余项，取得了科研成果90余项，获新药证书近140余件，获国际、国内各级奖励110余项，累计获得授权专利89项，90%以上的科研成果已经实现了产业化。研究院现有博士后2人、博士10人，硕士50余人，科研人员百余人。已形成知识结构合理、实践经验丰富、充满活力、实力雄厚的科研团队。2013年投资1.8亿建造新址，占地面积4万平方米，拥有自己的中试基地和产业化平台，仪器设备总价值超亿元，将于2014年6月竣工并迁入。

2、GMP车间要求

GMP标准是为保证药品在规定的质量下持续生产的体系。它是为把药品生产过程中的不合格的危险降低到最小而订立的。GMP包含方方面面的要求，从厂房到地面、设备、人员和培训、卫生、空气和水的纯化、生产和文件。“GMP”是英文Good Manufacturing Practice 的缩写，中文的意思是“产品生产质量管理规范”，或是“优良制造标准”，是一种特别注重在生产过程中实施对产品质量与卫生安全的自主性管理制度。

1、药厂GMP车间温度和相对湿度应与其生产和工艺要求相适应；在厂房内提供生产工艺所要求的洁净级别，洁净厂房内的空气尘粒数和活微生物应定期检测、记录，等级不同的GMP车间相邻房间的静压差应保持在规定数值内，并有适当的监测手段；对于产生粉尘的房间设置有效的捕集装置，防止粉尘的交叉污染；对仓储等辅助生产室，其通风设置和温湿度应与药品生产要求相适应。安徽人和净化介绍药厂GMP车间设计要求与清洗管理。

2、送入GMP车间的空气，不但有洁净度的要求，还要有温度和湿度要求，所以除了对空气滤尘净化外，还需加热或冷却、加湿或去湿等各种处理；生产工艺对温度和湿度无特殊要求时，100级、1000级的温度为20-24℃，相对湿度为45%-60%；10万级、30万级GMP车间温度为18-26℃，相对湿度为45%-65%。一般当环境温度为5℃时，细菌繁殖呈静止状态，在10-25℃时细菌生长缓慢，因此较低的室温有利于抑制细菌的繁殖，且考虑到无菌室操作人员要穿无菌衣等情况，所以室内设计温度不能太高；对于无菌要求低的、洁净度等级低的房间，室内温度范围可取其高值，如原料药生产的精烘包工序，可热压灭菌的注射剂生产，片剂车间、口服液车间等；对于无洁净度要求的一般空调区域，室内温度的决定只需考虑操作人员的舒适要求，夏季通常取为24-28℃。

3、GMP车间的噪声，动态测式时不宜超过75dB,当超过时应采取隔声、消声、隔震等控制措施，噪声控制设计不得影响洁净度的净化条件；层流洁净室的噪声级不宜大于65dBA；静态测试时，乱流洁净度室的噪声不宜大于60dBA。GMP车间内应保持一定的新鲜空气量，其数值应取下列风量中的最大值：非单项流GMP车间总送风量的10%-30%，单向流GMP车间总送风量2%-4%；补偿室内排风和保持室内正压值所需的新鲜空气量；保证室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m3。压差控制是重要的一环，是防止制药厂不同医药品种操作室之间发生混药或交叉污染的有力措施，各室之间的压差取决于产品工艺性质、药品种类、产尘量及车间规模等。

4、进入洁净区的人和物不能合用一个口。要有原辅料、内包材料仓库，且互不污染。应有废料库，进入洁净区的物料和出洁净区的成品出入口应分设。

5、人、物均要有净化措施，人：更衣、淋浴、风淋、洗手、消毒等，物：脱外包，外清等经缓冲室或传递窗进入洁净区。

6、空调系统、配电室、除尘间、维修室等辅助设施应布置在一般生产区。

7、在洁净区内设置走廊时，应尽量保证此通道直接到达每一个生产岗位、中间站或内包材存放间，不能把其他岗位操作间或存放间作为物料和操作人员进入本岗位的通道。

8、车间的出入口应有防止昆虫、鸟类、鼠类进入车间的设施。

9、固体制剂车间应设置备料室，并布置在仓库附近，便于定额定量和称量管理。

10、洁净区内应设置与生产规模相适应的原物料、半成品存放区，如颗粒中间站，胶囊间和素片中转站等，减少人为差错，防止生产中混药。

11、固体制剂车间，发尘量大的粉碎、过筛、制粒、干燥、整粒、总混、压片、填充等岗位，如不能做到全封闭操作，除了设计必要的补尘、除尘装置外，还应设计操作前室，前室一般相对负压，避免对邻室或走道污染。

12、一般生产区、洁净区内均应布置洁具室、存放间，且面积不能太小。

13、参观走廊不仅是人物流通道，还起到消防安全通道的作用，另外，对洁净区与外界亦起到缓冲的作用。

14、设置参观走廊和洁净走廊时应考虑相应的安全门，且安全门的开启必须方便。

3、心得体会

短短一周的实习经历转瞬即逝，但是这一段实习还是带给了我很大的收获。我亲眼看到了药企和学校的不同之处，在药物研究院，一切都要求的非常细致，甚至到一个小小的锥形瓶都要洗的认认真真，老师多次和我们强调，这里的很多实验都是不计成本的，只为了实验结果的可重复性，这也是为了药品的安全必须做到的前提。当我们问及药品研发上市的流程时，老师给我们介绍说药品的研发是一个非常漫长的过程，需要耗费大量的人力物力财力，而且即使投入很大，也不一定能达到预期的效果，现在的国内厂家还是以仿制药为主。以美国的药品为例，研发分为以下几步： i.临床前研究。1.药物靶点的确认。

这个是所有工作的开始。只有确定了靶点，后续所有的工作才有展开的依据。2.化合物的合成。

这个阶段的工作主要负责新化合物的合成，现有化合物的结构改造和优化。3.活性化合物的筛选

不是所有合成出来的化合物都能有理想的活性，在这个阶段需要通过生物实验手段筛选出初步有活性的化合物用作备选。这些化合物叫先导化合物（lead）。得到的活性数据可以结合化合物结构得到初步的构效关系分析。构效关系可以有效的指导后续的化合物结构优化。这一步工作主要在细胞实验层面展开。

同时也存在一个化合物对目标A靶点没有作用，却有可能对其他的B靶点C靶点有非常好的活性的情况。

4.返回到2进行下一步的化合物结构修饰得到活性更好的化合物。2到4这是一个循环，直到我们得到了活性足够理想的化合物。上面的内容也就是药物化学领域的大致工作范围了。

5.评估药物的药理作用，安全性与毒性，药物的吸收、分布、代谢和排泄情况（ADME）。这部分的实验需要在动物层面展开。细胞实验的结果和活体动物实验的结果有时候会有很大的差异。这一步的目的是确定药物的有效性与安全性。6.制剂的开发

制剂开发是药物应用的一个重要环节。比如有的药胃肠吸收很差，就需要开发为注射剂。有的药对在胃酸里面会失去活性，就需要开发为肠溶制剂。有的化合物溶解性不好，这也可以通过制剂来部分解决这个问题。前面这些内容都统称为临床前研究。是药物研发的最开端的内容。各个实验的步骤并不一定严格按照这个顺序展开，也没有1、2、3这样一个明显的分界线。各个步骤是一个相互包容协调的关系。

而研发之后还要通过临床前试验，分为以下几步：

一、将一个新发现的化合物经过实验室和动物试验，证明该化合物针对特定目标疾病具有生物活性，并且要评估该化合物的安全性。

二、新药临床研究申请

当一个化合物通过了临床前试验后，需要向FDA提交新药临床研究申请，以便可以将该化合物应用于人体试验。如果在提交申请后30天内FDA没有驳回申请，那么该新药临床研究申请即被视为有效，可以进行人体试验。新药临床研究申请需要提供先前试验的材料；以及计划将在什么地方，由谁以及如何进行临床试验的说明；新化合物的结构；投药方式；动物试验中发现的所有毒性情况；该化合物的制造生产情况。所有临床方案必须经过机构审评委员会（IRB）的审查和通过。每年必须向FDA和IRB 汇报一次临床试验的进程和结果。三、一期临床试验

这一阶段的临床试验一般需要征集20－100名正常和健康的志愿者进行试验研究。试验的主要目的是提供该药物的安全性资料，包括该药物的安全剂量范围。同时也要通过这一阶段的临床试验获得其吸收、分布、代谢和排泄以及药效持续时间的数据和资料。四、二期临床试验

这一期的临床试验通常需要征集100－500名相关病人进行试验。其主要目的是获得药物治疗有效性资料。五、三期临床试验

这一期的临床试验通常需 1000－5000名临床和住院病人，多在多个医学中心进行，在医生的严格监控下，进一步获得该药物的有效性资料和鉴定副作用，以及与其他药物的相互作用关系。该阶段试验一般采取多中心，安慰剂（或/和有效对照剂）对照和双盲法试验。第三期临床试验是整个临床试验中最主要的一步。

六、新药申请

在完成所有三个阶段的临床试验并分析所有资料及数据，如证明该药物的安全性和有效性，则可以向 FDA提交新药申请。新药申请需要提供所有收集到的科学资料。通常一份新药申请材料可多达100000 页，甚至更多！按照法规，FDA应在6个月内审评完新药申请。但是由于大部分申请材料过多，而且有许多不规范，因此往往不能在这么短的时间内完成。1999年对于单个化学分子药的审评时间平均为 12.6个月。

七、批准上市

一旦FDA批准新药申请后，该药物即可正式上市销售，供医生和病人选择。但是还必须定期向FDA呈交有关资料，包括该药物的副作用情况和质量管理记录。对于有些药物FDA还会要求做第四期临床试验，以观测其长期副作用情况。

所以说，药品从研发到上市的周期很长，一般不少于10年，所以说药品研发是一项十分考验耐心的过程。从现阶段来看，欧美日大量疗效更好的药物是基于已有结构的改进，但不是简单模仿和拷贝，目前我国化学新药研发主要还在仿制阶段，新药研发能力和欧美日差距巨大，也意味着有非常大的进步空间和市场空间，从仿制到优化，再到创新，一步步来，我们也会逐步进入一流之列，前景光明，任重而道远。