绪论
P1 生物工程工厂设计概论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，是在学生基本学完大学全部课程，扎实掌握基础理论、工程技能及专业理论、专业知识的基础上开设的。
P2 新建厂的设计一般属于总体设计，扩建厂的设计一般属于局部设计者居多。
P2 工厂设计工作的内容包括参加建设项目的决策，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。
P3 生物工程工厂的总体设计是由各个车间设计所构成的，车间设计是总体设计的组成部分。
P3 学生毕业设计的深度和要求，一般以初步设计中的工艺设计为主，兼顾部分设备设计。设计范围以车间为主。
P3 设计的安全性和可靠性是工程项目设计工作的第一要务，是设计人员进行生物工程项目设计的根本出发点和落脚点。
第一章
P5 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，建设程序一般要经过：建设前期、建设期和交付使用期三个阶段。
P5 建设前期的工作主要是项目申报阶段的工作和项目申报完成后的初步设计阶段的工作。
P8 可行性研究是工程项目建设的首要环节，是决定项目投资命运的关键。其意义在于避免和减少建设项目决策的失误，提高建设投资的综合效益。
P9 设计任务书是一个指令性的文件，是确定基本建设项目，编制设计文件的主要依据。
P10 三阶段设计包括：初步设计→技术设计→施工图设计。
P11 初步设计的成果是设计说明书和设计图纸。
P17 施工图设计阶段的内容，是连贯并依据批准的初步设计，使之更加具体化，按某一个单项工程成套出图。这些图纸必须是可按其进行施工安装的图纸，而且还要提出施工安装验收标准以及特殊施工安装方法和注意事项的施工说明书。
P17 施工图阶段的设计文件主要是施工说明书，它应阐明以下3个内容:
(1)如果对初步设计的某些内容必须进行修改时，应详细说明修改的理由和原因。
(2)设备安装和验收标准及注意事项。
(3)管道安装和验收标准及其注意事项。
第二章
P20 厂址选择的总原则是：第一，厂址选择必须符合工业布局、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。 第二，充分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，保护环境；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。尽量远离风景游览区和自然保护区，不污染水源，有利于三废处理，并符合现行环境保护法规规定。 第三，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。
P22 厂址选择工作一般分为三个阶段，即准备阶段，现场勘察阶段，厂址选择报告编写阶段
P27 工厂总平面设计一般包括平面布置设计、竖向设计、运输设计、管线综合布置、绿化布置五项内容。
P28 总平面设计应将人流，货流通道分开，避免交叉。
(课堂PPT) 厂区建筑占地系数应为15%左右，不超过20%，利用系数占地面积不超过35%，绿化面积应达到总面积30%左右。
P28 工厂的组成，一般包括以下内容：①生产车间②辅助车间③动力车间④行管部门⑤绿化区域⑥道路等运输设施和各类地上、地下工程管网⑦三废治理
P29 通常将全厂场地划分为厂前区，生产区，厂后区和左右两侧区。
P30 总平面水平向布置形式的主要布置形式有区带式与周边式两种。
P38 道路布置的形式有循环式布置和终端式布置，终端式布置的特点是在终点设置回车场，回车场的布置形式有圆形、三角形与T形等。
P39 总平面布置图可分为项目申报阶段的总平面布置图、初步设计阶段的总平面布置图和施工设计阶段的总平面布置图。
P40 初步设计阶段的工厂总平面布置图比例通常按1:1000绘制。
第三章
p41 生产工艺流程设计的主要任务：1.确定由原料到成品的各个生产过程及顺序，即说明生产过程中物料和能量发生的变化及流向，应用了哪些生物反应或化工过程及设备。2.绘制工艺流程图。
p41 生产工艺流程设计的三个阶段：生产工艺流程示意图→生产工艺流程草图→生产工艺流程图
P42 选择生产方法的主要依据：1.原料来源、种类和性质；2.产品的质量和规格；3.生产规模；4.技术水平；5.建厂地区的自然环境；6.经济合理性。
P42 工艺流程的设计原则：(1)保证产品质量符合国家标准，外销产晶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，以减少或消除对环境的污染，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)生产过程尽量采用机械化和自动化，实现稳产、高产。
P43 生产工艺流程示意图的主要作用：定性的表明原料变成产品的路线和顺序，以及应用的过程及设备。
P43 生产工艺流程示意图可以用简单的设备流程图表示，甚至可用文字示意图表达。
P45 工艺流程图是用来表达工艺生产流程的图样,一般有如下几种：1.全厂总工艺流程图或物料平衡图2.物料流程图3.带控制点工艺流程图。
P46 带控制点工艺流程图是表示全部工艺设备、物料管道、阀门、设备附件以及工艺和自控仪表的图例、符号等的一种工艺流程图，也称生产控制流程图或工艺控制流程图。
P46 带控制点工艺流程图的视图内容：1.图形；2.标注；3.图例；4.标题栏
第四章
P57在发酵生产和其他化工生产中，物料衡算是指：根据质量守恒定律，凡引人某一系统或设备的物料质量m，必等于所得到的产物质量mp和物料损失量mt之和。
P58计算基准是工艺计算的出发点，选得正确，能使计算结果正确，而且可使计算结果大为简化。因此，应该根据生产过程特点，选定统一的基准。 在工业上，常用的基准有以下三种:(1)以单位时间产品量或单位时间原料量作为计算基准。(2)以单位质量、单位体积或单位物质的量的产品或原料为计算基准。(3)以加人设备的一-批物料量为计算基准。
P75热量衡算的意义：（1）通过热量衡算，计算生产过程能耗定额指标。应用蒸汽等热量消耗指标，可对工艺设计的多种方案进行比较，以选定先进的生产工艺；或对已投产的生产系统提出改造或革新，分析生产过程的经济合理性和过程的先进性，并找出生产上存在的问题。（2）热量衡算的数据是设备类型的选择及确定其尺才、台数的依据。（3）热量衡算是组织和管理、生产、经济核算和最优化的基础。热量衡算的结果有助于工艺流程和设备的改进，达到节约能源、降低生产成本的目的。
P76热量衡算的公式：物量带人的热量Q1和带出热量Q4可按下式计算，即：Q=∑mct
m为物料质量；c为物料比热容；t为物料进入或离开设备的温度
P82发酵生产中，水是必不可少的物料。因为发酵过程涉及的生化反应，是由微生物或酶作生物催化剂的。微生物和酶的催化作用必须有水的存在，因为这两者都主要由蛋白质组成和起催化功能。缺水则酶无法被激活，微生物便不能生长增殖。
P83发酵生产工艺中，需用水的过程一般包括原料处理、培养基配制、半成品的洗涤、温度控制的冷却过程、设备和管道的清洗等。
P86耗冷量计算的意义：通过耗冷量的计算，结合冷冻工艺要求，选定制冷系统类型和冷冻机的型号、规格，进而完成制冷系统设计。
P87通气发醇过程放热常用的计算方法有三种，一是通过冷却水带走的热量计算；二是通过发酵液温度升高测定计算；三是应用生物合成热的方法进行计算。前两种是通过实验测定结果推算，第三种方法则是半理论计算法。
P94通过压缩空气用量的计算，可确定配套的空气压缩机的选型和台数,并进行空气过滤除菌系统的设计。
P94压缩空气消耗量，通常用单位时间耗用的常压空气体积表示，即m3/h或m3/min(105Pa)。所以在设计时，只需求出需用的压缩空气的体积和压强就可以了。
P95搅拌通风发酵罐的比拟放大设计主要有两种准则，其一是等KLa放大,另一是等P0/V放大准则。
第五章
P104生物工程工厂所涉及的设备分为：专业设备、通用设备和非标准设备。
P106间歇操作所需设备数量的公式
N＝Zτ/（mt） 或 N＝V0·τ/（24Vαφ）
式中：
N——设备的操作台数（不含备用）
Z——每日加工原料和半成品的质量（t/d）
τ——设备的一个操作周期（h）
m ——设备操作的有效量（t）
t——每日设备操作时间（h/d）
V0—每日(24h）加工的原料和半成品的容量（m3）
Vα——一台设备的容量（m3）
φ——填充系数
P107设备容积的计算
V=V0τ/（24φ）
式中：
V——设备的总体积（m3）
V0——24h内加工的成品或半成品的体积（m3）
τ——操作周期，包括预备时间、操作和清洗等辅助操作时间（h）
φ——填充系数，一般情况下，装有搅拌和冷却装置的或产生泡沫多的物料，φ＝0.6-0.8，酒精发酵罐等取φ＝0.8-0.85，气液分离器取φ＝0.7等。
P107连续蒸煮、连续发酵设备通常取3~5个罐串联。
P110公称容积：罐的圆柱部分和底封头容积之和。
P110罐的全容积：罐的圆柱部分和两封头容积之和。
P120泵的选择原则：(1)流量；(2)扬程；(3)装置(系统)的有效汽蚀余量；(4)液面。
P132根据过滤器的过滤效率分类，通常可以分为粗效、中效、高中效、亚高效和高效空气过滤器等。
P135生物工程工厂非标准设备，是指生产车间中除专业设备和通用设备之外的、用于与生产配套的贮罐、中间料池、计量罐等设备和设施。
第六章
p145生物工程工厂生产车间一般由以下几部分组成：(1)生产部分；(2)辅助部分；(3)生活行政部分 。
p145车间布置设计分初步设计和施工图设计两个阶段，这两个阶段进行的内容和深度是不相同的。
p146 一般定位标准是以建筑物中心作为定位基准线的。
p147生物工程车间布置设计应遵循以下一般常用原则：(1)满足生产工艺要求；(2)满足生产操作要求；(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。
P150精烘包”包括：粗品溶解，脱色过滤、重结晶、过滤、干燥、粉碎、筛分、包装或缩液无菌过滤、喷雾干燥、筛分、包装等步骤。
P151GMP规定，口服原料药成品的结晶、干燥、过滤、包装等工序的洁净级别为300000级至100000级。
P151原料药的灭菌过滤、西林玻璃瓶的干燥灭菌、药液灌装、冻干、压塞轧盖，洁净区洁净度要求100级。
P153 100级洁净区内不得设地漏。
P153空气洁净度级别不同的相邻房间之间静压差应大于5Pa，洁净室(区)与室外大气的静压差应大于10Pa，应有指示压差的装置。
P153无特殊要求时，洁净室(区)的温度应控制在18-26℃，相对湿度在45%-65%。
P156生物工程工厂建筑物按厂房的层数分类，可分为单层厂房、多层厂房和层次混合的厂房三类。
P157生物工程工厂厂房外形一般有长方形、L型、T型、E型和∏ 型等数种。其中以长方形最常采用。
P158厂房常用结构的形式有两种,即排架结构和框架结构。
p160厂房的安全出入口一般不能少于2个。
p160一般天窗都同时具有采光和通风作用。
p161楼梯形式有:单跑、双跑、三跑及双分、双合式楼梯。
p163操作台梯子的斜度一般情况不大于45°，特殊情况60°。
p163洁净厂房设计中，防火分区的要求中，根据《建筑设计防火规范》 和《洁净厂房设计规范》洁净厂房的耐火等级不应低于二级，一般钢筋混凝士框架结构均满足二级耐火等级的要求。
P165洁净厂房防爆设计：一般泄压面积为有爆炸危险房间体积与泄压面积之比5%~22%。
P169设备布置图中，定型设备一般用粗实线按比例画出其外形轮廓。
P170零点标高标成“±0.00”，高于零点的标高，其数字前一般不加注“+”号；低于零的标高，其数字前必须加注“-”号。
第七章
p173管道设计与布置的内容主要包括管道的设计计算和管道的布置两部分内容。
p175公称压力，就是通称压力，一般应大于或等于实际工作的最大压力。
p177当一条管道与另一条管道相连通时，或管道需要有旁路分流时，其接头处的管件称为三通。
P178根据流体在管道内的流量，流速与管径之间的关系计算管道的内径（公式）。
Q——流体流量(m3/h)
w——流体的流速(m/s)
P179确定流体流速的原则，除特殊情况外，流体流速一般不超过3m/s，气体流速一般不超过100m/s。
P181在管道设计阶段应当对某些重要管道或长管道进行压力降计算，目的是为了校核各类泵的选型、介质自流输送设备的标高确定或用以选择管径。
P181局部阻力的计算通常采用两种方法，一种是当量长度法，另一种是阻力系数法。
p184自然补偿：利用管道敷设时自然形成的转弯吸收热伸长量的称自然补偿。
p185在L形补偿器中，短臂L固定支架的应力最大，长臂L与短臂L的长度越接近，其弹性越差，补偿能力也越差。
p185补偿器有：方形补偿器、波形补偿器、填料函补偿器。
p185方形补偿器：最为常用，制造方便，补偿能力大。
p185波形补偿器：补偿能力小，适用于低压，管径大于100mm，管长度不大于20m的气体或蒸汽管道。
p186填料涵补偿器：可用于公称直径80～300mm的管道，补偿量为50～300mm。优点：结构简单，补偿量大；缺点：填料处易损坏而致泄漏，在管道发生弯曲时，会卡住而失去作用。
P189在发酵罐配管中，除了上下水外，尽可能采用无缝钢管，输送腐蚀性较强的介质(如氨水，酸，碱等)时最好用不锈钢管。
P189截止阀主要用于上下水以及不直接与罐相连的蒸汽、空气和物料管道。大口径的空气及蒸汽管一般用闸阀。截止阀阀芯最好改用聚四氟乙烯垫圈。
P190橡皮隔膜阀具有严密可靠，阀杆不与物料接触的优点，特别适用于发酵工业。所采用的橡皮革膜应耐高温，一般由氯丁橡胶与天然胶的混合物制成。隔膜阀需定期检查和更换。三通橡皮隔膜阀，主要用于接种（移种）站。
P191管道连接有螺纹连接，法兰连接和焊接等。
p195管道布置图是表达车间内管道位置等的平、立面布置情况的图样。
p196管道布置图的内容:①一组视图②尺寸和标注③分区简图④方位标⑤标题栏。
p196管道布置图的比例一般采用1:50和1:100。
p196管道布置图，根据表达需要，可采用平面图、剖面图、向视图和局部放大图等。
P198管件与阀门一般按规定符号用细线画出。
P199在管道布置图上用细实线画出仪表盘、电气盘的位置及简单外形。
P199在底层平面图图纸的右上角或图形右上方，画出与设备布置图方位基准一致的方位标。
P199管道布置图的标注内容有:管径、物料代号、定位尺寸、安装标高、物料流向、管道坡度及管架代号等。
P201管道上的伴管成套管，其直径可以标注在主管直径后面，并加斜线隔开。如主管直径为100mm，伴管直径为50，则其标注形式为:Dg100/50。
第八章
P202给排水工程的设计依据：(1)根据建厂地区所属省地质局水文工程地质队提供的建厂地点水源勘察报告。(2)生物工程工厂工艺生产及附属生产对给排水的要求。(3)厂区的总体布置，各建筑物卫生设施及防火等级。(4) 住宅区人口、建筑面积、卫生设施等情况。(5) 根据我国目前公布的有关给排水设计标准和规范。
P203给排水设计可分为给水工程和排水工程两大内容。给水工程一般包括下列三部分:取水、水处理、输配水。排水工程:设计内容包括排水管网、污水处理和利用两部分。
P203生物工程工厂的给水范围：生产用水，生活用水，消防用水。
P207电力负荷的分级是按用电设备或用电部门对供电可靠性的要求来划分的。通常分为三级:(1)一级负荷是指突然中断供电时，将造成人身死亡、重大设备损坏，或给国家经济带来重大损失者。(2) 二级负荷是指突然停电将产生大量废品，或停产造成经济上较大损失者。(3)三级负荷是指不属于一 、二级负荷者。
P207不同分级的供电要求：(1)一级负荷：应由两个独立电源供电，当其中一个电源发生故障或停止供电时，并不影响另一电源的继续供电。(2)二级负荷：应尽量做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障时，不致中断供电或中断后能迅速恢复(如设置备用电源，采用两回线路供电等)。有困难时，允许由一回专用线路供电。(3)三级负荷对供电电源无特殊要求。
P208供热工程设计的主要任务是锅炉房或/和热电站的设计。
P208对于生物工程工厂，生产用蒸汽一般为饱和蒸汽。
P209锅炉的基本规范一般是用锅炉的蒸发量，蒸汽参数(指锅炉主蒸汽阀出口处蒸汽的压力和温度)以及给水温度来表示。
P210生物工程工厂的生产用汽，对于连续式生产流程，用汽负荷波动范围较小。对于间歇式生产流程，用汽负荷波动范围较大。
P212锅炉蒸汽，可分饱和蒸汽和过热蒸汽。饱和蒸汽的压力和温度有对应的关系，而过热蒸汽则在同一压力下，由于过热量的不同，温度也不同。
P212目前，我国绝大多数的生物工程工厂均采用饱和蒸汽。
P212生物工程工厂用汽压力最高的一般是蒸煮工段，而且由于所用原料不同，所需的最高压力也不同。
P212目前一般按使用部门的最大工作压力高0.29~0.49MPa(3~5kg/cm2)比较适合。根据这一原则，我国目前生物工程工厂一般使用低压锅炉，其蒸汽压力一般不超过1.27MPa(13kg/cm2)。
P213制冷的方法很多，以机械制冷方法应用最广。用于制冷的机器称为制冷机。常用的制冷机可分三种类型：压缩式制冷机、蒸汽喷射式制冷机和吸收式制冷机。
P214制冷系统的类型制冷系统可分直接蒸发式(氨系统)和间接冷却式(盐水或乙醇-水系统)两种。
P216冷媒必须具备以下几个条件：①冰点低；②热容量大；③对设备的腐蚀性小；4价格低廉。
p217生物工程工厂自控仪表设计的任务是为了实现生产过程的计量、检测和自动控制，以在使生产过程稳定，保证产品质量，节约原材料，降低消耗，增加产量并达到改善劳动条件的目的。
p217生物工程工厂自控仪表设计的内容：(1)各种检测参数和自动化水平的确定；(2)主要参数调节系统的设计；(3)必要的信号和联锁保护系统；(4)选择各种仪表及计算机选型；(5)控制室、仪表盘、模拟盘的布置设计；(6)仪表修理室的设计。
p218电子计算机可以从下列六个方面为生物工程生产服务：(1)参数的巡回采集和综合；(2)顺序控制；(3)过程的操作指导；(4)直接数字控制；(5)最优化控制(监督控制)；(6)生产管理和调度。
p222净化空调系统一般可分为集中式和分散式两种类型。集中式净化空调系统:是净化空调设备(如加热器、冷却器、加湿器、粗中效过滤器、风机等)，集中设置在空调机房内，用风管将洁净空气送给各个洁净室。分散式净化空调系统:是在一般的空调环境或低级别净化环境中，设置净化设备或净化空调设备，如净化单元、空气自净器、层流罩、洁净工作台等。
p225洁净室内的气流组织方式：垂直平流、水平平行流、乱流流型。
p226高效空气净化系统
第九章
P229为了区分三废处理与清洁生产，把三废处理称为末端治理，而把生产过程中的污染物削减称为清洁生产，把三废处理技术称为末端治理技术，把清洁生产中采用的技术称为清洁生产技术。
P230生物工程工厂污染的特点：（1）COD(化学耗氧量)浓度高(5~80g/L)；（2）废水中SS(固形物浓度)浓度高(0.5-25mg/L)；（3）存在难生物降解和有抑菌作用的抗生素等毒性物质；（4）硫酸盐浓度高；（5）水质成分复杂；（6）水量周期变化大，且间歇排放，冲击负荷较高。
p230生物工程的污染物主要是废水、废渣。
P236废水处理的单元操作，按原理来分可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三大类。
P236废水处理的物理处理法包括(1)稀释法；(2)吸附法；(3)固液分离：自然沉降，自然过滤，强制分离（压滤，抽滤、离心分离、卧螺等）；(4)蒸发；(5)干燥。
P236废水处理的化学处理法包括(1)中和法；(2)凝聚沉淀法；(3)离子交换法；(4)氧化法（臭氧处理法、氧化剂处理法）。
P236废水处理的生物处理法按需氧情况分：(1)厌氧法-沼气发酵法(或甲烷发酵法)：普通消化池、厌氧接触工艺、厌氧过滤器上流式厌氧污泥床反应器(UASB)；(2)好氧法：氧化塘法、活性污泥法、生物滤池法、生物转盘法、接触氧化法、气浮法。
P236废水处理的生物处理法按按微生物驯育情况分：(1)利用自然微生物和生物群落进行处理的;(2)特殊菌种处理 、光合细菌处理法、酵母处理法(包括利用废水生产SCP)、藻类处理法、其他各种细菌的处理法。
P240抗生素生产中可以利用的废渣处理技术：(1)污泥直接干燥和造粒生产：该工艺是将未经消化的污泥通过烘干进行杀灭病菌后，再混合造粒成为有机复合肥。(2)污泥堆肥发酵：污泥经过堆肥发酵后，可使有机物腐化稳定，把寄生卵、病菌、有机化合物等消化，提高污泥肥效。(3)复合微生物肥料的生产：复合微生物肥料是一种很有应用前景的无污染生物肥料，此类肥料目前主要依赖进口，国内应用与生产也刚刚起步。(4)药渣生产饲料添加剂：如江西某制药有限公司(年生产1000t青霉素)为处理每年3500t药渣，即筹建了年生产500t饲料添加剂生产线，取得了明显的经济效益、环境效益和社会效益。
p242我国规定加工车间内的噪声应不大于90dB。
p242原则上讲振动噪声的防治可从以下5个方面考滤：1.对振动源进行控制，如提高机器精度或进行最佳负荷设计等。2.对振动源进行隔离，采用弹性支承或弹性联结，使振动局限在一定范围内。3.采用动力消振装置，使系统的振动控制在合适的范围内。4.采用阻尼材料，使振动迅速衰减。5.加大基础的质量。
p243消音器的类型分三类：阻式消声器，抗式消声器，阻抗复合式消声器。
p246设备减震：为了减少声音振动产生的噪音，要注意将振动激烈的设备安装在坚固的基础上，设备和基础之间要加装防振器。防止操作平台等大面积金属物与振动设备固定，以减少共鸣噪声。
第十章
P247设计概算是指大概计算工程的建设投资，设计概算是初步设计文件的重要组成部分。
P247工程概算的文件组成：(1)概算编制说明；(2)建设项目总概算；(3)单项工程综合概算；(4)单项工程概算；(5)其他工程及费用的概算。
P247概算费用的分类：设备购置费，设备安装工程费，建筑工程费，其他基本建设费用。
P248概算编制的依据：初步设计说明书和图纸、设备价格资料、概算定额。
P251投资、收入、成本、利润和税金是工程项目经济评价的基本要素。投资回收期、投资收益率、净现值、净现值指数、将来值、净年值、费用现值、费用年值、内部收益率和外部收益率等是投资项目的评价指标。
P253我国现行税收法律中规定共有24个税种，税种性质和作用大致分为7大类：流转税类、资源税类、所得税类、特定目的税类、财产和行为税类、农业税类、关税。
P253财务内部收益率是指项目在整个计算期内各年净现金流量现值累计等于零时的折现率，它反映项目所占用资金的盈利率，是考察项目盈利能力的主要动态评价指标。
P253财务净现值是指按行业设定的折现率，将项目计算期内各年净现金流量折现到建设期初的现值之和。
P253考察项目盈利能力的主要动态评价指标：财务内部收益率。
P1 生物工程工厂设计概论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，是在学生基本学完大学全部课程，扎实掌握基础理论、工程技能及专业理论、专业知识的基础上开设的。
P2 新建厂的设计一般属于总体设计，扩建厂的设计一般属于局部设计者居多。
P2 工厂设计工作的内容包括参加建设项目的决策，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。
P3 生物工程工厂的总体设计是由各个车间设计所构成的，车间设计是总体设计的组成部分。
P3 学生毕业设计的深度和要求，一般以初步设计中的工艺设计为主，兼顾部分设备设计。设计范围以车间为主。
P3 设计的安全性和可靠性是工程项目设计工作的第一要务，是设计人员进行生物工程项目设计的根本出发点和落脚点。
第一章
P5 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，建设程序一般要经过：建设前期、建设期和交付使用期三个阶段。
P5 建设前期的工作主要是项目申报阶段的工作和项目申报完成后的初步设计阶段的工作。
P8 可行性研究是工程项目建设的首要环节，是决定项目投资命运的关键。其意义在于避免和减少建设项目决策的失误，提高建设投资的综合效益。
P9 设计任务书是一个指令性的文件，是确定基本建设项目，编制设计文件的主要依据。
P10 三阶段设计包括：初步设计→技术设计→施工图设计。
P11 初步设计的成果是设计说明书和设计图纸。
P17 施工图设计阶段的内容，是连贯并依据批准的初步设计，使之更加具体化，按某一个单项工程成套出图。这些图纸必须是可按其进行施工安装的图纸，而且还要提出施工安装验收标准以及特殊施工安装方法和注意事项的施工说明书。
P17 施工图阶段的设计文件主要是施工说明书，它应阐明以下3个内容:
(1)如果对初步设计的某些内容必须进行修改时，应详细说明修改的理由和原因。
(2)设备安装和验收标准及注意事项。
(3)管道安装和验收标准及其注意事项。
第二章
P20 厂址选择的总原则是：第一，厂址选择必须符合工业布局、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。 第二，充分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，保护环境；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。尽量远离风景游览区和自然保护区，不污染水源，有利于三废处理，并符合现行环境保护法规规定。 第三，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。
P22 厂址选择工作一般分为三个阶段，即准备阶段，现场勘察阶段，厂址选择报告编写阶段
P27 工厂总平面设计一般包括平面布置设计、竖向设计、运输设计、管线综合布置、绿化布置五项内容。
P28 总平面设计应将人流，货流通道分开，避免交叉。
(课堂PPT) 厂区建筑占地系数应为15%左右，不超过20%，利用系数占地面积不超过35%，绿化面积应达到总面积30%左右。
P28 工厂的组成，一般包括以下内容：①生产车间②辅助车间③动力车间④行管部门⑤绿化区域⑥道路等运输设施和各类地上、地下工程管网⑦三废治理
P29 通常将全厂场地划分为厂前区，生产区，厂后区和左右两侧区。
P30 总平面水平向布置形式的主要布置形式有区带式与周边式两种。
P38 道路布置的形式有循环式布置和终端式布置，终端式布置的特点是在终点设置回车场，回车场的布置形式有圆形、三角形与T形等。
P39 总平面布置图可分为项目申报阶段的总平面布置图、初步设计阶段的总平面布置图和施工设计阶段的总平面布置图。
P40 初步设计阶段的工厂总平面布置图比例通常按1:1000绘制。
第三章
p41 生产工艺流程设计的主要任务：1.确定由原料到成品的各个生产过程及顺序，即说明生产过程中物料和能量发生的变化及流向，应用了哪些生物反应或化工过程及设备。2.绘制工艺流程图。
p41 生产工艺流程设计的三个阶段：生产工艺流程示意图→生产工艺流程草图→生产工艺流程图
P42 选择生产方法的主要依据：1.原料来源、种类和性质；2.产品的质量和规格；3.生产规模；4.技术水平；5.建厂地区的自然环境；6.经济合理性。
P42 工艺流程的设计原则：(1)保证产品质量符合国家标准，外销产晶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，以减少或消除对环境的污染，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)生产过程尽量采用机械化和自动化，实现稳产、高产。
P43 生产工艺流程示意图的主要作用：定性的表明原料变成产品的路线和顺序，以及应用的过程及设备。
P43 生产工艺流程示意图可以用简单的设备流程图表示，甚至可用文字示意图表达。
P45 工艺流程图是用来表达工艺生产流程的图样,一般有如下几种：1.全厂总工艺流程图或物料平衡图2.物料流程图3.带控制点工艺流程图。
P46 带控制点工艺流程图是表示全部工艺设备、物料管道、阀门、设备附件以及工艺和自控仪表的图例、符号等的一种工艺流程图，也称生产控制流程图或工艺控制流程图。
P46 带控制点工艺流程图的视图内容：1.图形；2.标注；3.图例；4.标题栏
第四章
P57在发酵生产和其他化工生产中，物料衡算是指：根据质量守恒定律，凡引人某一系统或设备的物料质量m，必等于所得到的产物质量mp和物料损失量mt之和。
P58计算基准是工艺计算的出发点，选得正确，能使计算结果正确，而且可使计算结果大为简化。因此，应该根据生产过程特点，选定统一的基准。 在工业上，常用的基准有以下三种:(1)以单位时间产品量或单位时间原料量作为计算基准。(2)以单位质量、单位体积或单位物质的量的产品或原料为计算基准。(3)以加人设备的一-批物料量为计算基准。
P75热量衡算的意义：（1）通过热量衡算，计算生产过程能耗定额指标。应用蒸汽等热量消耗指标，可对工艺设计的多种方案进行比较，以选定先进的生产工艺；或对已投产的生产系统提出改造或革新，分析生产过程的经济合理性和过程的先进性，并找出生产上存在的问题。（2）热量衡算的数据是设备类型的选择及确定其尺才、台数的依据。（3）热量衡算是组织和管理、生产、经济核算和最优化的基础。热量衡算的结果有助于工艺流程和设备的改进，达到节约能源、降低生产成本的目的。
P76热量衡算的公式：物量带人的热量Q1和带出热量Q4可按下式计算，即：Q=∑mct
m为物料质量；c为物料比热容；t为物料进入或离开设备的温度
P82发酵生产中，水是必不可少的物料。因为发酵过程涉及的生化反应，是由微生物或酶作生物催化剂的。微生物和酶的催化作用必须有水的存在，因为这两者都主要由蛋白质组成和起催化功能。缺水则酶无法被激活，微生物便不能生长增殖。
P83发酵生产工艺中，需用水的过程一般包括原料处理、培养基配制、半成品的洗涤、温度控制的冷却过程、设备和管道的清洗等。
P86耗冷量计算的意义：通过耗冷量的计算，结合冷冻工艺要求，选定制冷系统类型和冷冻机的型号、规格，进而完成制冷系统设计。
P87通气发醇过程放热常用的计算方法有三种，一是通过冷却水带走的热量计算；二是通过发酵液温度升高测定计算；三是应用生物合成热的方法进行计算。前两种是通过实验测定结果推算，第三种方法则是半理论计算法。
P94通过压缩空气用量的计算，可确定配套的空气压缩机的选型和台数,并进行空气过滤除菌系统的设计。
P94压缩空气消耗量，通常用单位时间耗用的常压空气体积表示，即m3/h或m3/min(105Pa)。所以在设计时，只需求出需用的压缩空气的体积和压强就可以了。
P95搅拌通风发酵罐的比拟放大设计主要有两种准则，其一是等KLa放大,另一是等P0/V放大准则。
第五章
P104生物工程工厂所涉及的设备分为：专业设备、通用设备和非标准设备。
P106间歇操作所需设备数量的公式
N＝Zτ/（mt） 或 N＝V0·τ/（24Vαφ）
式中：
N——设备的操作台数（不含备用）
Z——每日加工原料和半成品的质量（t/d）
τ——设备的一个操作周期（h）
m ——设备操作的有效量（t）
t——每日设备操作时间（h/d）
V0—每日(24h）加工的原料和半成品的容量（m3）
Vα——一台设备的容量（m3）
φ——填充系数
P107设备容积的计算
V=V0τ/（24φ）
式中：
V——设备的总体积（m3）
V0——24h内加工的成品或半成品的体积（m3）
τ——操作周期，包括预备时间、操作和清洗等辅助操作时间（h）
φ——填充系数，一般情况下，装有搅拌和冷却装置的或产生泡沫多的物料，φ＝0.6-0.8，酒精发酵罐等取φ＝0.8-0.85，气液分离器取φ＝0.7等。
P107连续蒸煮、连续发酵设备通常取3~5个罐串联。
P110公称容积：罐的圆柱部分和底封头容积之和。
P110罐的全容积：罐的圆柱部分和两封头容积之和。
P120泵的选择原则：(1)流量；(2)扬程；(3)装置(系统)的有效汽蚀余量；(4)液面。
P132根据过滤器的过滤效率分类，通常可以分为粗效、中效、高中效、亚高效和高效空气过滤器等。
P135生物工程工厂非标准设备，是指生产车间中除专业设备和通用设备之外的、用于与生产配套的贮罐、中间料池、计量罐等设备和设施。
第六章
p145生物工程工厂生产车间一般由以下几部分组成：(1)生产部分；(2)辅助部分；(3)生活行政部分 。
p145车间布置设计分初步设计和施工图设计两个阶段，这两个阶段进行的内容和深度是不相同的。
p146 一般定位标准是以建筑物中心作为定位基准线的。
p147生物工程车间布置设计应遵循以下一般常用原则：(1)满足生产工艺要求；(2)满足生产操作要求；(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。
P150精烘包”包括：粗品溶解，脱色过滤、重结晶、过滤、干燥、粉碎、筛分、包装或缩液无菌过滤、喷雾干燥、筛分、包装等步骤。
P151GMP规定，口服原料药成品的结晶、干燥、过滤、包装等工序的洁净级别为300000级至100000级。
P151原料药的灭菌过滤、西林玻璃瓶的干燥灭菌、药液灌装、冻干、压塞轧盖，洁净区洁净度要求100级。
P153 100级洁净区内不得设地漏。
P153空气洁净度级别不同的相邻房间之间静压差应大于5Pa，洁净室(区)与室外大气的静压差应大于10Pa，应有指示压差的装置。
P153无特殊要求时，洁净室(区)的温度应控制在18-26℃，相对湿度在45%-65%。
P156生物工程工厂建筑物按厂房的层数分类，可分为单层厂房、多层厂房和层次混合的厂房三类。
P157生物工程工厂厂房外形一般有长方形、L型、T型、E型和∏ 型等数种。其中以长方形最常采用。
P158厂房常用结构的形式有两种,即排架结构和框架结构。
p160厂房的安全出入口一般不能少于2个。
p160一般天窗都同时具有采光和通风作用。
p161楼梯形式有:单跑、双跑、三跑及双分、双合式楼梯。
p163操作台梯子的斜度一般情况不大于45°，特殊情况60°。
p163洁净厂房设计中，防火分区的要求中，根据《建筑设计防火规范》 和《洁净厂房设计规范》洁净厂房的耐火等级不应低于二级，一般钢筋混凝士框架结构均满足二级耐火等级的要求。
P165洁净厂房防爆设计：一般泄压面积为有爆炸危险房间体积与泄压面积之比5%~22%。
P169设备布置图中，定型设备一般用粗实线按比例画出其外形轮廓。
P170零点标高标成“±0.00”，高于零点的标高，其数字前一般不加注“+”号；低于零的标高，其数字前必须加注“-”号。
第七章
p173管道设计与布置的内容主要包括管道的设计计算和管道的布置两部分内容。
p175公称压力，就是通称压力，一般应大于或等于实际工作的最大压力。
p177当一条管道与另一条管道相连通时，或管道需要有旁路分流时，其接头处的管件称为三通。
P178根据流体在管道内的流量，流速与管径之间的关系计算管道的内径（公式）。
Q——流体流量(m3/h)
w——流体的流速(m/s)
P179确定流体流速的原则，除特殊情况外，流体流速一般不超过3m/s，气体流速一般不超过100m/s。
P181在管道设计阶段应当对某些重要管道或长管道进行压力降计算，目的是为了校核各类泵的选型、介质自流输送设备的标高确定或用以选择管径。
P181局部阻力的计算通常采用两种方法，一种是当量长度法，另一种是阻力系数法。
p184自然补偿：利用管道敷设时自然形成的转弯吸收热伸长量的称自然补偿。
p185在L形补偿器中，短臂L固定支架的应力最大，长臂L与短臂L的长度越接近，其弹性越差，补偿能力也越差。
p185补偿器有：方形补偿器、波形补偿器、填料函补偿器。
p185方形补偿器：最为常用，制造方便，补偿能力大。
p185波形补偿器：补偿能力小，适用于低压，管径大于100mm，管长度不大于20m的气体或蒸汽管道。
p186填料涵补偿器：可用于公称直径80～300mm的管道，补偿量为50～300mm。优点：结构简单，补偿量大；缺点：填料处易损坏而致泄漏，在管道发生弯曲时，会卡住而失去作用。
P189在发酵罐配管中，除了上下水外，尽可能采用无缝钢管，输送腐蚀性较强的介质(如氨水，酸，碱等)时最好用不锈钢管。
P189截止阀主要用于上下水以及不直接与罐相连的蒸汽、空气和物料管道。大口径的空气及蒸汽管一般用闸阀。截止阀阀芯最好改用聚四氟乙烯垫圈。
P190橡皮隔膜阀具有严密可靠，阀杆不与物料接触的优点，特别适用于发酵工业。所采用的橡皮革膜应耐高温，一般由氯丁橡胶与天然胶的混合物制成。隔膜阀需定期检查和更换。三通橡皮隔膜阀，主要用于接种（移种）站。
P191管道连接有螺纹连接，法兰连接和焊接等。
p195管道布置图是表达车间内管道位置等的平、立面布置情况的图样。
p196管道布置图的内容:①一组视图②尺寸和标注③分区简图④方位标⑤标题栏。
p196管道布置图的比例一般采用1:50和1:100。
p196管道布置图，根据表达需要，可采用平面图、剖面图、向视图和局部放大图等。
P198管件与阀门一般按规定符号用细线画出。
P199在管道布置图上用细实线画出仪表盘、电气盘的位置及简单外形。
P199在底层平面图图纸的右上角或图形右上方，画出与设备布置图方位基准一致的方位标。
P199管道布置图的标注内容有:管径、物料代号、定位尺寸、安装标高、物料流向、管道坡度及管架代号等。
P201管道上的伴管成套管，其直径可以标注在主管直径后面，并加斜线隔开。如主管直径为100mm，伴管直径为50，则其标注形式为:Dg100/50。
第八章
P202给排水工程的设计依据：(1)根据建厂地区所属省地质局水文工程地质队提供的建厂地点水源勘察报告。(2)生物工程工厂工艺生产及附属生产对给排水的要求。(3)厂区的总体布置，各建筑物卫生设施及防火等级。(4) 住宅区人口、建筑面积、卫生设施等情况。(5) 根据我国目前公布的有关给排水设计标准和规范。
P203给排水设计可分为给水工程和排水工程两大内容。给水工程一般包括下列三部分:取水、水处理、输配水。排水工程:设计内容包括排水管网、污水处理和利用两部分。
P203生物工程工厂的给水范围：生产用水，生活用水，消防用水。
P207电力负荷的分级是按用电设备或用电部门对供电可靠性的要求来划分的。通常分为三级:(1)一级负荷是指突然中断供电时，将造成人身死亡、重大设备损坏，或给国家经济带来重大损失者。(2) 二级负荷是指突然停电将产生大量废品，或停产造成经济上较大损失者。(3)三级负荷是指不属于一 、二级负荷者。
P207不同分级的供电要求：(1)一级负荷：应由两个独立电源供电，当其中一个电源发生故障或停止供电时，并不影响另一电源的继续供电。(2)二级负荷：应尽量做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障时，不致中断供电或中断后能迅速恢复(如设置备用电源，采用两回线路供电等)。有困难时，允许由一回专用线路供电。(3)三级负荷对供电电源无特殊要求。
P208供热工程设计的主要任务是锅炉房或/和热电站的设计。
P208对于生物工程工厂，生产用蒸汽一般为饱和蒸汽。
P209锅炉的基本规范一般是用锅炉的蒸发量，蒸汽参数(指锅炉主蒸汽阀出口处蒸汽的压力和温度)以及给水温度来表示。
P210生物工程工厂的生产用汽，对于连续式生产流程，用汽负荷波动范围较小。对于间歇式生产流程，用汽负荷波动范围较大。
P212锅炉蒸汽，可分饱和蒸汽和过热蒸汽。饱和蒸汽的压力和温度有对应的关系，而过热蒸汽则在同一压力下，由于过热量的不同，温度也不同。
P212目前，我国绝大多数的生物工程工厂均采用饱和蒸汽。
P212生物工程工厂用汽压力最高的一般是蒸煮工段，而且由于所用原料不同，所需的最高压力也不同。
P212目前一般按使用部门的最大工作压力高0.29~0.49MPa(3~5kg/cm2)比较适合。根据这一原则，我国目前生物工程工厂一般使用低压锅炉，其蒸汽压力一般不超过1.27MPa(13kg/cm2)。
P213制冷的方法很多，以机械制冷方法应用最广。用于制冷的机器称为制冷机。常用的制冷机可分三种类型：压缩式制冷机、蒸汽喷射式制冷机和吸收式制冷机。
P214制冷系统的类型制冷系统可分直接蒸发式(氨系统)和间接冷却式(盐水或乙醇-水系统)两种。
P216冷媒必须具备以下几个条件：①冰点低；②热容量大；③对设备的腐蚀性小；4价格低廉。
p217生物工程工厂自控仪表设计的任务是为了实现生产过程的计量、检测和自动控制，以在使生产过程稳定，保证产品质量，节约原材料，降低消耗，增加产量并达到改善劳动条件的目的。
p217生物工程工厂自控仪表设计的内容：(1)各种检测参数和自动化水平的确定；(2)主要参数调节系统的设计；(3)必要的信号和联锁保护系统；(4)选择各种仪表及计算机选型；(5)控制室、仪表盘、模拟盘的布置设计；(6)仪表修理室的设计。
p218电子计算机可以从下列六个方面为生物工程生产服务：(1)参数的巡回采集和综合；(2)顺序控制；(3)过程的操作指导；(4)直接数字控制；(5)最优化控制(监督控制)；(6)生产管理和调度。
p222净化空调系统一般可分为集中式和分散式两种类型。集中式净化空调系统:是净化空调设备(如加热器、冷却器、加湿器、粗中效过滤器、风机等)，集中设置在空调机房内，用风管将洁净空气送给各个洁净室。分散式净化空调系统:是在一般的空调环境或低级别净化环境中，设置净化设备或净化空调设备，如净化单元、空气自净器、层流罩、洁净工作台等。
p225洁净室内的气流组织方式：垂直平流、水平平行流、乱流流型。
p226高效空气净化系统
第九章
P229为了区分三废处理与清洁生产，把三废处理称为末端治理，而把生产过程中的污染物削减称为清洁生产，把三废处理技术称为末端治理技术，把清洁生产中采用的技术称为清洁生产技术。
P230生物工程工厂污染的特点：（1）COD(化学耗氧量)浓度高(5~80g/L)；（2）废水中SS(固形物浓度)浓度高(0.5-25mg/L)；（3）存在难生物降解和有抑菌作用的抗生素等毒性物质；（4）硫酸盐浓度高；（5）水质成分复杂；（6）水量周期变化大，且间歇排放，冲击负荷较高。
p230生物工程的污染物主要是废水、废渣。
P236废水处理的单元操作，按原理来分可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三大类。
P236废水处理的物理处理法包括(1)稀释法；(2)吸附法；(3)固液分离：自然沉降，自然过滤，强制分离（压滤，抽滤、离心分离、卧螺等）；(4)蒸发；(5)干燥。
P236废水处理的化学处理法包括(1)中和法；(2)凝聚沉淀法；(3)离子交换法；(4)氧化法（臭氧处理法、氧化剂处理法）。
P236废水处理的生物处理法按需氧情况分：(1)厌氧法-沼气发酵法(或甲烷发酵法)：普通消化池、厌氧接触工艺、厌氧过滤器上流式厌氧污泥床反应器(UASB)；(2)好氧法：氧化塘法、活性污泥法、生物滤池法、生物转盘法、接触氧化法、气浮法。
P236废水处理的生物处理法按按微生物驯育情况分：(1)利用自然微生物和生物群落进行处理的;(2)特殊菌种处理 、光合细菌处理法、酵母处理法(包括利用废水生产SCP)、藻类处理法、其他各种细菌的处理法。
P240抗生素生产中可以利用的废渣处理技术：(1)污泥直接干燥和造粒生产：该工艺是将未经消化的污泥通过烘干进行杀灭病菌后，再混合造粒成为有机复合肥。(2)污泥堆肥发酵：污泥经过堆肥发酵后，可使有机物腐化稳定，把寄生卵、病菌、有机化合物等消化，提高污泥肥效。(3)复合微生物肥料的生产：复合微生物肥料是一种很有应用前景的无污染生物肥料，此类肥料目前主要依赖进口，国内应用与生产也刚刚起步。(4)药渣生产饲料添加剂：如江西某制药有限公司(年生产1000t青霉素)为处理每年3500t药渣，即筹建了年生产500t饲料添加剂生产线，取得了明显的经济效益、环境效益和社会效益。
p242我国规定加工车间内的噪声应不大于90dB。
p242原则上讲振动噪声的防治可从以下5个方面考滤：1.对振动源进行控制，如提高机器精度或进行最佳负荷设计等。2.对振动源进行隔离，采用弹性支承或弹性联结，使振动局限在一定范围内。3.采用动力消振装置，使系统的振动控制在合适的范围内。4.采用阻尼材料，使振动迅速衰减。5.加大基础的质量。
p243消音器的类型分三类：阻式消声器，抗式消声器，阻抗复合式消声器。
p246设备减震：为了减少声音振动产生的噪音，要注意将振动激烈的设备安装在坚固的基础上，设备和基础之间要加装防振器。防止操作平台等大面积金属物与振动设备固定，以减少共鸣噪声。
第十章
P247设计概算是指大概计算工程的建设投资，设计概算是初步设计文件的重要组成部分。
P247工程概算的文件组成：(1)概算编制说明；(2)建设项目总概算；(3)单项工程综合概算；(4)单项工程概算；(5)其他工程及费用的概算。
P247概算费用的分类：设备购置费，设备安装工程费，建筑工程费，其他基本建设费用。
P248概算编制的依据：初步设计说明书和图纸、设备价格资料、概算定额。
P251投资、收入、成本、利润和税金是工程项目经济评价的基本要素。投资回收期、投资收益率、净现值、净现值指数、将来值、净年值、费用现值、费用年值、内部收益率和外部收益率等是投资项目的评价指标。
P253我国现行税收法律中规定共有24个税种，税种性质和作用大致分为7大类：流转税类、资源税类、所得税类、特定目的税类、财产和行为税类、农业税类、关税。
P253财务内部收益率是指项目在整个计算期内各年净现金流量现值累计等于零时的折现率，它反映项目所占用资金的盈利率，是考察项目盈利能力的主要动态评价指标。
P253财务净现值是指按行业设定的折现率，将项目计算期内各年净现金流量折现到建设期初的现值之和。
P253考察项目盈利能力的主要动态评价指标：财务内部收益率。