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光甘草定（Glabridin）发酵生产中试项目技术规格书

文档类型：工艺技术规格书（Process Technical Specification） 项目代号：GGCD-project 生产规模：发酵工作体积 1000 L（中试 / Pilot Scale）

项目	内容
文档编号	GGCD-SPEC-001
版本	V1.0（草案）
密级	内部
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生效日期

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修订记录

版本	日期	修订内容	修订人
V1.0		初版发布

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目录

1. 总则
2. 项目概述
3. 产品与质量标准
4. 工艺总流程
5. 种子扩培工段
6. 发酵工段
7. 分离纯化工段
8. 溶剂回收工段
9. 工程设施设备清单
10. 公用工程
11. 中试车间与隔离要求
12. 自控与仪表
13. 质量控制与检测
14. 安全、环保与职业健康
15. 技术澄清项
16. 附录

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1. 总则

1.1 适用范围

本规格书适用于 GGCD 中试项目（发酵工作体积 1000 L）的种子扩培、发酵、分离纯化、溶剂回收四个工段，用于工艺设计、设备选型与配套、厂房与公用工程条件确定。

1.2 术语与缩略语

缩略语	英文全称	中文含义
GGCD	Glabridin	光甘草定
OD600	Optical Density at 600 nm	600 nm 吸光度（菌体浓度）
DO	Dissolved Oxygen	溶解氧
DCW	Dry Cell Weight	细胞干重
YPD	Yeast Extract Peptone Dextrose	酵母浸出粉胨葡萄糖培养基
CIP	Clean In Place	在线清洗
SIP	Sterilize In Place	在线灭菌
PW / WFI	Purified Water / Water for Injection	纯化水 / 注射用水
DCS	Distributed Control System	集散控制系统
PLC	Programmable Logic Controller	可编程逻辑控制器
HPLC	High Performance Liquid Chromatography	高效液相色谱
VOC	Volatile Organic Compounds	挥发性有机物
RSD	Relative Standard Deviation	相对标准偏差

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2. 项目概述

2.1 生产规模

参数	设计值	备注
种子罐全容积	50 L	U-02，工作 35 L
发酵罐全容积	1000 L	U-01，工作 700 L
发酵工作体积	700 L	装料系数 0.7
设计批次产量	待工艺确认	物料平衡暂不计算（见 CL-17）
成品纯度	≥ 98%（HPLC）
设计年运行批次	待定	中试规模，按需安排
年产能	待定	中试规模

2.2 工段划分

┌──────────┐   ┌──────────┐   ┌──────────────┐   ┌──────────────┐
│ 种子扩培  │──▶│   发酵    │──▶│  分离纯化     │──▶│  溶剂回收     │
│ (工段一)  │   │ (工段二)  │   │  (工段三)     │   │  (工段四)     │
└──────────┘   └──────────┘   └──────────────┘   └──────────────┘
     ▲                                                  │
     └──────────────── 回收溶剂循环利用 ◀───────────────┘

2.3 项目条件

项目	现状
建设地点	1 号园
土建工程	暂无
封顶、消防、环评	暂无
建设周期 / 投产周期	暂无

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3. 产品与质量标准

3.1 成品质量标准（草案）

检验项目	方法	标准
性状	目视	白色至类白色结晶性粉末
鉴别	HPLC 保留时间 / MS	与对照品一致
含量（纯度）	HPLC（外标法）	≥ 98.0%
有关物质	HPLC	单一杂质 ≤ 0.5%，总杂 ≤ 2.0%
残留溶剂	GC（ICH Q3C）	乙醇 ≤ 5000 ppm，乙酸乙酯 ≤ 5000 ppm
水分	卡尔费休法	≤ 0.5%
灼烧残渣	炽灼法	≤ 0.2%
重金属	原子吸收 / ICP-MS	≤ 10 ppm
微生物限度	平皿法	需氧菌 ≤ 10³ cfu/g，霉菌酵母 ≤ 10² cfu/g
粒度	激光粒度仪	D90 ≤ 50 μm（按客户要求）

3.2 中间体控制指标

中间体	控制指标
摇瓶种子液	OD600 ≥ 4.0，无杂菌污染
种子罐种子液	OD600 ≥ 8.0，纯度 ≥ 95%（镜检）
发酵液	效价、残糖、OD600 目标值待工艺确认
提取浓缩液	光甘草定含量目标值待工艺确认（HPLC 面积归一）
层析洗脱液	目标峰纯度目标值待工艺确认
精制粗品	纯度 ≥ 95%（待配套精制工序）

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4. 工艺总流程

4.1 工艺流程框图

flowchart TD
    A[工作种子库<br/>甘油管 -80°C] --> B[摇瓶活化/扩培<br/>恒温摇床 U-20S1/S2]
    B --> C[50 L 种子罐<br/>U-02]
    C --> D[1000 L 发酵罐<br/>U-01 / 工作 700 L]
    D -->|补料: 葡萄糖/半乳糖| D
    D --> E[固液分离<br/>碟式离心 D-02]
    E --> F[溶剂萃取<br/>搅拌批次萃取 D-11]
    F --> G[减压浓缩<br/>刮板薄膜蒸发 D-21]
    G --> H[大孔树脂层析<br/>D-31]
    H --> I[精制/结晶/干燥<br/>待配套]
    I --> J[成品]
    F -.废溶剂.-> K[溶剂回收精馏撬<br/>S-01]
    H -.洗脱溶剂.-> K
    K -.回收溶剂回用.-> F

5. 种子扩培工段

5.1 工艺流程

工作种子（甘油管，−80 °C）→ 摇瓶活化（250 mL）→ 摇瓶扩培（1–2 L，恒温摇床 U-20S1/S2）→ 50 L 种子罐（U-02）→ 移种至 1000 L 发酵罐（U-01）。

菌种操作在生物安全柜（U-20A）或洁净操作台（U-20B）内进行。

5.2 培养基配方

培养基	组成	灭菌条件
摇瓶种子培养基	YPD：酵母浸粉 10 g/L，蛋白胨 20 g/L，葡萄糖 20 g/L	121 °C，20 min
种子罐培养基	YPD + 微量元素 + 消泡剂 0.1%	121 °C，20 min（糖单独灭菌）

5.3 关键工艺参数

参数	种子罐（U-02）
全容积	50 L
工作体积	35 L
接种量	摇瓶 3.5 L（10%）
培养温度	30 ± 0.5 °C
pH	5.5 ± 0.2（NH₄OH/H₃PO₄ 控制）
通气量	0.5–1.0 vvm
搅拌转速	150–300 rpm
DO	≥ 20%
培养时间	12–16 h
移种标准	OD600 ≥ 8.0，纯度 ≥ 95%（镜检）

5.4 过程控制与接受标准

• 移种前取样镜检，确认无杂菌污染、细胞形态正常。
• 移种采用无菌压缩空气/氮气压送，移种管路 SIP 灭菌。
• 种子罐具备温度、pH、DO、消泡在线检测及自动控制。
• 种子液滞留时间不得超过规定上限，否则降级或废弃。

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6. 发酵工段

6.1 工艺流程

种子液（U-02）按 10%（v/v）接种至 1000 L 发酵罐（U-01，工作体积 700 L）→ 分批培养至葡萄糖耗尽 → 补料分批阶段（葡萄糖限制性流加）→ 诱导阶段（半乳糖诱导）→ 效价达标后放罐。

6.2 发酵培养基

组分	浓度	作用
葡萄糖	20–40 g/L（初始）	碳源
酵母浸粉	10 g/L	氮源/生长因子
蛋白胨	20 g/L	氮源
(NH₄)₂SO₄	5 g/L	无机氮源
KH₂PO₄ / K₂HPO₄	3 / 1 g/L	缓冲/磷源
MgSO₄·7H₂O	1 g/L	镁源
微量元素（Fe/Zn/Mn/Cu 等）	适量	辅因子
维生素（生物素、泛酸钙等）	适量	生长因子
消泡剂	0.05–0.1%	抑泡

补料液：葡萄糖 500–600 g/L（含微量元素），诱导期加入半乳糖至终浓度 5–20 g/L。

6.3 关键工艺参数

参数	设计值	控制方式
发酵罐公称容积	1000 L（U-01）	—
工作体积	700 L	—
接种量	10%（70 L）	压差移种
培养温度	30 ± 0.5 °C（生长）；诱导期 25 ± 0.5 °C	夹套循环水温控
pH	5.5 ± 0.2	NH₄OH / H₃PO₄ 自动流加
DO	≥ 20%（不低于 20%）	通气 + 搅拌级联控制
通气量	0.5–1.0 vvm	质量流量计控制
罐压	0.02–0.05 MPa	背压阀
残糖	0–5 g/L（补料期）	葡萄糖在线分析/流加反馈
发酵周期	144–168 h	—
放罐标准	效价 ≥ 2.0 g/L，残糖 ≤ 5 g/L	取样 HPLC + 生化分析

6.4 发酵过程控制策略

1. 生长阶段：温度 30 °C，pH 5.5，DO 联动搅拌与通气维持在 20–40%。
2. 补料阶段：当初始葡萄糖耗尽（DO 反弹）后启动指数/恒定流加，维持残糖 0–5 g/L，避免 Crabtree 效应产乙醇。
3. 诱导阶段：OD600 达设定值后加入半乳糖诱导，降温至 25 °C，延长产物积累期。
4. 放罐：效价连续两次取样达标或达到设定周期后放罐。

6.5 染菌防控

• 发酵罐及管路每批 SIP（121 °C，30 min），接种前保压检漏。
• 空气经 0.22 μm 除菌过滤器，蒸汽过滤器定期完整性检测。
• 定期取样涂平板及镜检，发现染菌立即评估并按规定处理。

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7. 分离纯化工段

7.1 工艺流程

发酵液 → 固液分离（碟式离心 D-02）→ 溶剂萃取（单罐搅拌批次萃取 D-11）→ 减压浓缩（刮板薄膜蒸发 D-21）→ 大孔树脂层析（D-31）→ 精制/结晶/干燥（待配套）→ 粉碎包装。

若产物为胞内积累，需在固液分离与萃取之间增设细胞破碎工序（见 CL-18）。

7.2 各单元操作参数

单元	设备	关键参数	控制指标（待工艺确认）
固液分离	D-02 碟式离心机	转速/处理量按设备；排渣方式自动	菌体/固形物回收率
细胞破碎（如需要）	待配套均质机	800–1200 bar，2–3 遍	破碎率
溶剂萃取	D-11 搅拌批次萃取	乙酸乙酯/乙醇，料液比 1:3–1:5，40–50 °C，2–3 次	提取率
减压浓缩	D-21 刮板薄膜蒸发器	真空度 ≤ −0.09 MPa，温度 ≤ 60 °C	浓缩至规定体积
大孔树脂层析	D-31 大孔树脂柱	D101/AB-8，乙醇梯度洗脱（30%→70%→95%）	收率、纯度
精制/结晶/干燥	待配套	乙醇/甲醇体系降温结晶；真空干燥 ≤ 50 °C	纯度、水分

各单元收率与纯度指标待小试/中试确认，物料平衡暂不计算（CL-17）。

7.3 溶剂与物料

溶剂	用途	安全等级
乙酸乙酯	提取	甲类易燃（Exd II BT4）
乙醇	提取/洗脱/结晶	甲类易燃
石油醚	硅胶层析	甲类易燃
甲醇	结晶（如适用）	甲类易燃/有毒

7.4 纯化过程控制

• 各层析步骤以 TLC/HPLC 跟踪，按纯度切峰收集。
• 洗脱溶剂集中收集送溶剂回收工段。
• 结晶母液回收套用或送回收工段，减少损失。

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8. 溶剂回收工段

8.1 工艺流程

含醇/酯废溶剂 → 预处理（过滤/中和）→ 间歇/连续精馏 → 塔顶回收溶剂 → 塔釜残液处理 → 回收溶剂检验合格后回用。

8.2 主要回收溶剂及指标

溶剂	回收方式	回收率	回收纯度	回用要求
乙醇	精馏	≥ 95%	≥ 95%（v/v）	检验合格回用于提取/洗脱
乙酸乙酯	精馏	≥ 90%	≥ 98%	检验合格回用于提取
石油醚	精馏	≥ 90%	≥ 90%	回用于层析

8.3 关键工艺参数

参数	设计值
精馏塔类型	填料塔/板式塔（间歇或连续）
操作方式	常压或减压精馏
塔顶温度	按溶剂沸点控制（乙醇 78 °C，乙酸乙酯 77 °C）
回流比	1–3（按分离要求调整）
加热方式	蒸汽加热（再沸器）
冷凝方式	循环冷却水/冷冻水冷凝
回收溶剂储罐	按溶剂种类专罐专用，标识清晰

8.4 控制与安全

• 精馏系统全程防爆设计，设置温度、压力、液位联锁及超压泄放。
• 回收溶剂按批检验（纯度、水分、不挥发物），合格后方可回用。
• 塔釜残液作为危险废物委外处置，不得直接排放。

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9. 工程设施设备清单

9.1 清单明细

1. 设备按打包（交钥匙）方式配套，实施方负责集成与接口，交付技术文件与操作维护说明书。
2. 接触物料的设备表面材质应满足要求，不锈钢采用 316L，内表面 Ra ≤ 0.6 μm（关键工序）。
3. 规格按技术参考或工艺需求确定，最终以确认结果为准（见 CL-19）。

（一）工艺设备

车间 1 菌种与种子准备（层高 3.0 m）

序号	位号	设备名称	规格	数量	材质	用途
1	U-20B	洁净操作台	洁净度 ISO 5（Class 100），HEPA H14，风速 0.3–0.5 m/s，工作区约 1300×600×600 mm	1	304	菌种/摇瓶无菌操作
2	U-20A	生物安全柜	II 级 A2 柜（实际等级待确认），HEPA H14，面风速约 0.5 m/s，工作区宽 1200–1500 mm	1	—	菌种无菌操作
3	U-20S1	恒温摇床 1	20–60 °C（±0.5 °C，带制冷），30–300 rpm，振幅 25–50 mm	1	不锈钢内胆	摇瓶活化/扩培
4	U-20S2	恒温摇床 2	同 U-20S1	1	不锈钢内胆	摇瓶活化/扩培

车间 2 种子扩培与发酵（层高 4.5 m）

序号	位号	设备名称	规格	数量	材质	用途
5	U-02	50 L 种子罐	全容积 50 L，工作 35 L；316L，Ra ≤ 0.6 μm；夹套控温 20–60 °C；搅拌 150–300 rpm；通气 0.5–1.0 vvm；在线 pH/DO/温度；设计压力 0.15–0.25 MPa；SIP/CIP	1	316L	种子扩培
6	U-01	1000 L 发酵罐	全容积 1000 L，工作 700 L；内径 0.80 m，直边高 1.72 m；316L，Ra ≤ 0.6 μm；夹套控温 20–60 °C；搅拌 50–200 rpm（变频）；通气 0.5–1.0 vvm；在线 pH/DO/温度/补料称重；设计压力 0.2–0.3 MPa；SIP/CIP	1	316L	发酵
7	—	葡萄糖补料罐	300 L，带搅拌/夹套	1	316L	补料
8	—	诱导剂罐	50 L	1	316L	半乳糖
9	—	碱罐（25% 氨水）	50 L	1	316L/PP	pH 调节
10	—	酸罐（磷酸）	30 L	1	316L/PP	pH 调节
11	—	消泡剂罐	30 L	1	316L	消泡

车间 3 分离纯化（层高 4.5 m）

序号	位号	设备名称	规格	数量	材质	用途
12	D-02	碟式离心机	处理量 0.8–1.5 m³/h；转鼓 316L；自动排渣；防爆电机	1	316L	固液分离
13	D-11	单罐搅拌批次萃取装置	单罐搅拌、批次萃取；容量与处理量待工艺验证；夹套控温；防爆	1	316L	溶剂萃取
14	D-21	刮板薄膜蒸发器	蒸发面积 1.2–2.0 m²；真空 ≤ −0.09 MPa；温度 ≤ 60 °C；配真空与冷凝系统	1	316L	减压浓缩
15	D-31	大孔树脂柱	内径 250 mm × 高 1800 mm；树脂 70 L；工作压力 ≤ 0.2 MPa	1	316L	层析纯化
16	—	硅胶柱/制备色谱	Φ300×1200 mm（≈85 L）	1	316L	精制
17	—	结晶罐	100 L，夹套/搅拌	1	316L	结晶精制
18	—	真空干燥箱	50 L / 8–12 盘，≤50 °C，真空 ≤ −0.09 MPa	1	316L	干燥
19	—	粉碎/筛分/内包设备	粉碎 50–200 g/min；筛分 60–200 目	1 套	316L	成品处理
20	—	高压均质机	按破碎需求选型	1	316L	如产物胞内（CL-18）

车间 4 溶剂回收（层高 4.5 m）

序号	位号	设备名称	规格	数量	材质	用途
21	S-01	溶剂回收精馏撬	撬装式；300 L 再沸器 + 填料塔 + 回流；防爆（Exd II BT4）	1	316L	溶剂回收

（二）溶剂与公用配套设备

序号	位号	设备名称	规格	数量	材质	用途
22	—	乙酸乙酯储罐	2000 L	2	316L	新鲜/回收，专罐专用
23	—	乙醇储罐	2000 L	2	316L	新鲜/回收，专罐专用
24	—	石油醚储罐	1000 L	1	316L	如用
25	—	CIP 站	12 m³/h，0.3 MPa，500 L 液罐，加热 80 °C	1 套	316L	在线清洗
26	—	SIP/纯蒸汽发生器	200 kg/h，0.3–0.6 MPa	1	316L	在线灭菌
27	—	无油空压机	40 m³/h @ 0.8 MPa	2（1 用 1 备）	—	供气
28	—	除菌过滤器	0.22 μm，42 m³/h	若干	—	工艺气
29	—	尾气/VOC 处理装置	活性炭吸附，3000 m³/h	1 套	—	环保

（三）公用工程设施

序号	项目	规格	备注
30	蒸汽	0.3–0.6 MPa（饱和）	需配置，用于 SIP、加热、精馏
31	供配电	380 V / 220 V	动力、控制
32	给排水	清污分流，生物废水先灭活	环保处理

（四）检验与实验室设施

序号	设备名称	用途	数量
33	HPLC（C18 柱，UV）	效价、纯度、有关物质	1
34	GC（顶空）	残留溶剂	1
35	卡尔费休水分仪	水分	1
36	原子吸收 / ICP-MS	重金属	1
37	微生物限度检查设备	微生物	1 套
38	显微镜 / 平板	染菌监测	1 套
39	激光粒度仪	粒度	1

（五）自控与仪表

序号	项目	规格	备注
40	控制系统	PLC/DCS + SCADA	见第 12 章
41	在线仪表	温度/pH/DO/流量/压力/液位等	见 12.2
42	远程监控	专线/VPN，CCTV	见 11.7

（六）配套功能间与设施

序号	功能间/设施	用途	备注
43	原料库	原辅料储存	分区、防潮
44	成品库	成品储存	—
45	溶剂库（危化品库）	有机溶剂储存	防爆、防火
46	包材库	包装材料储存	—
47	质检/微生物实验室	检验与菌检	BSL-1
48	纯水间	纯化水制备	如需要
49	空压站	压缩空气	—
50	制冷机房	冷冻水/控温	—
51	配电间	供配电	—
52	蒸汽间/锅炉房	蒸汽供应	需配置
53	CIP/SIP 间	在线清洗/灭菌	—
54	更衣/缓冲间	人员净化	—
55	办公/值班室	生产管理	—
56	废弃物暂存间	固废/危废暂存	分类、密闭
57	污水处理设施	废水处理	生物废水先灭活
58	消防设施	消防、报警	按规范
59	通风/排风系统	防爆区、生物操作区排风	—

9.2 配套设备选型计算

本节为初步选型计算，用于确定配套设备规格与公用工程负荷。计算基准中的效价、收率、单耗等为工程假定值，须经小试/中试确认后修正；正式物料平衡与能量平衡另行编制（CL-17）。

9.2.1 选型设计基准

参数	符号	取值	说明
发酵罐全容积	—	1000 L	U-01（内径 0.80 m，直边高 1.72 m）
发酵工作体积	V	700 L	装料系数 0.7
初始装液体积	V₀	450 L	预留补料空间
补料后终体积	V_f	700 L	—
发酵周期	t	168 h	设计上限
通气强度	—	0.5–1.0 vvm	按工作体积
设计通气量	Q_g	700 L/min（1.0 vvm）	= V × 1.0
接种量	—	10%（70 L）	来自 U-02
最终细胞干重（假定）	DCW	40 g/L	待确认
发酵效价（假定）	P	2.0 g/L	仅用于选型，待确认
产物量（假定）	M_p	1.4 kg	= V × P
葡萄糖总量（估算）	M_glc	100 kg	见 9.2.2

9.2.2 发酵配套罐（补料/酸碱/消泡）

（1）葡萄糖补料量估算

• 生物量：DCW × V = 40 g/L × 700 L = 28 kg
• 生物量转化率 Y_x/s ≈ 0.4 g/g → 葡萄糖 = 28 / 0.4 = 70 kg
• 维持代谢与副产物系数取 1.3 → 70 × 1.3 = 91 kg，设计取整 100 kg/批

（2）补料罐

• 补料液浓度 500 g/L → 体积 = 100 kg / 0.5 kg/L = 200 L
• 装料系数 0.8 → 公称容积 = 200 / 0.8 = 250 L → 选 300 L
• 诱导剂（半乳糖）按 10 kg、500 g/L → 20 L，选 50 L 罐

（3）酸碱罐

• 25% 氨水：酵母含氮约 8% → 需 N = 28 × 8% = 2.24 kg → NH₃ = 2.24 × 17/14 = 2.72 kg → 25% 溶液 ≈ 10.9 L；计 pH 调节与安全系数 3× ≈ 33 L → 选 50 L
• 磷酸（85%）：pH 回调用量较小 → 选 30 L

（4）消泡剂罐

• 消泡剂 0.1% × 700 L = 0.7 L，按分次流加与安全系数 → 选 30 L

9.2.3 溶剂储罐

溶剂	用量估算	储罐配置
乙酸乙酯	萃取有机相:水相 ≈ 1:1，水相约 650 L，萃取 3 次 ≈ 1950 L/批	2×2000 L（新鲜/回收）
乙醇	树脂洗脱 5 BV×70 L = 350 L + 硅胶洗脱 5 BV×100 L = 500 L ≈ 850 L/批	2×2000 L（新鲜/回收）
石油醚（如用）	硅胶洗脱按 500 L/批	1×1000 L

回收率按 90% 计，不足部分由新鲜溶剂补充；储罐按整批溶剂量并预留 20% 余量选型。

9.2.4 精制配套设备

设备	计算依据	选型规格
硅胶柱/制备色谱	树脂后粗品约 1.0 kg，上样比 1:30–1:50 → 硅胶 30–50 kg；堆密度 0.5 g/mL → 床层 60–100 L	Φ300×1200 mm（≈85 L），316L
结晶罐	浓缩液 20–50 L，装料系数 0.6	100 L，带夹套/搅拌，316L
真空干燥箱	湿品 1–2 kg	50 L / 8–12 盘，≤50 °C，真空 ≤ −0.09 MPa
粉碎/筛分	0.1–2 kg/批	粉碎 50–200 g/min；筛分 60–200 目

9.2.5 公用配套设备

以下为设备配套选型参考。除蒸汽外，CIP/SIP、压缩空气等不要求业主同步配置，由实施方随设备打包处理。

（1）CIP 站

• 按最大罐（1000 L）喷淋密度估算，清洗流量取 12 m³/h、压力 0.3 MPa
• 清洗液罐：约 0.5×最大罐 = 500 L，带加热（80 °C）
• 配置：CIP 泵（12 m³/h，0.3 MPa）、碱/酸罐、热水、在线电导率/pH/温度

（2）SIP 纯蒸汽

• 以 1000 L 发酵罐装 700 L 培养基由 30 °C 升至 121 °C 计： Q = m·c_p·ΔT = 700 × 4.0 × (121 − 30) = 254,800 kJ
• 计 20% 热损失 → 305,760 kJ；蒸汽潜热 ≈ 2100 kJ/kg → 305,760 / 2100 ≈ 146 kg
• 计入保温、管路与备用 → 纯蒸汽发生器 200 kg/h，0.3–0.6 MPa

（3）压缩空气系统

• 工艺通气 Q_g = 42 m³/h（=700 L/min）
• 计入仪表气与余量 1.5× → 63 m³/h
• 选型：无油螺杆空压机 2 台（1 用 1 备），单台 40 m³/h @ 0.8 MPa；配冷干机、1 m³ 储气罐、0.22 μm 除菌过滤器（按 42 m³/h 选）

（4）尾气处理/VOC

• 发酵尾气：经 0.22 μm 疏水除菌过滤器（按 42 m³/h 选型）后排放
• 溶剂区通风 + 活性炭吸附：风量按 3000 m³/h 估算（按房间换气与溶剂挥发量核算）

9.2.6 配套设备规格汇总

序号	设备名称	计算/选型规格	数量	材质	备注
1	葡萄糖补料罐	300 L，带搅拌/夹套	1	316L	补料
2	诱导剂罐	50 L	1	316L	半乳糖
3	碱罐（25% 氨水）	50 L	1	316L/PP	pH
4	酸罐（磷酸）	30 L	1	316L/PP	pH
5	消泡剂罐	30 L	1	316L	消泡
6	乙酸乙酯储罐	2000 L	2	316L	新鲜/回收
7	乙醇储罐	2000 L	2	316L	新鲜/回收
8	硅胶柱/制备色谱	Φ300×1200 mm（≈85 L）	1	316L	精制
9	结晶罐	100 L，夹套/搅拌	1	316L	结晶
10	真空干燥箱	50 L / 8–12 盘	1	316L	干燥
11	粉碎/筛分/内包	50–200 g/min；60–200 目	1 套	316L	—
12	CIP 站	12 m³/h，0.3 MPa，500 L 液罐	1 套	316L	在线清洗
13	纯蒸汽发生器	200 kg/h，0.3–0.6 MPa	1	316L	SIP
14	无油空压机	40 m³/h @ 0.8 MPa	2（1 用 1 备）	—	供气
15	除菌过滤器	0.22 μm，42 m³/h	若干	—	工艺气
16	尾气/VOC 处理	活性炭吸附，3000 m³/h	1 套	—	环保

上表规格随工艺参数（效价、收率、溶剂单耗、通气强度等）变化，须在工艺确认后复核；泵、换热器、仪表等按详细设计阶段选型。

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10. 公用工程

本阶段仅需配置蒸汽，其余公用工程不要求同步配置，由实施方随设备打包处理。

公用工程	参数	用途	配置要求
蒸汽	0.3–0.6 MPa（饱和）	SIP、加热、精馏	需配置（最好具备）
压缩空气（CA）	0.4–0.7 MPa，无油，工艺气 0.22 μm 除菌	通气、气动	不要求同步配置
高纯氮气（PN）	0.3–0.6 MPa，≥ 99.9%	压料、惰化、保护	不要求同步配置
制冷/冷冻水	7–12 °C	控温、冷凝	不要求同步配置
CIP/SIP 机组	—	在线清洗/灭菌	不要求同步配置
纯水机	符合 ChP	配液、清洗	不要求同步配置

公用工程接口位置、管径、压力及流量由自行设计依据设备负荷表确定，最终由设计院审核敲章。

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11. 中试车间与隔离要求

11.1 设计原则

• 中试车间按“人流、物流、气流分开，一般区与防爆区、生物操作区分离”的原则布置。
• 本项目无洁净等级要求，各功能区均为一般生产区；涉及基因工程菌操作的区域满足生物学隔离要求。
• 防爆区与非防爆区之间满足物理隔离要求。
• 车间具备 24 小时连续运行能力，温控、监控系统按冗余（N+1）配置。

11.2 区域划分与洁净要求

区域	洁净要求	主要工序
菌种保藏/摇瓶区	无洁净等级要求（生物安全柜内操作）	菌种活化、摇瓶
种子扩培区	无（封闭系统）	种子罐（U-02）
发酵区	无（封闭系统）	发酵、补料
提取/层析区	无（防爆）	萃取、浓缩、层析
精制/结晶/干燥/包装区	无	结晶、干燥、粉碎、内包
溶剂回收区	无（防爆）	精馏、储罐
微生物/中控实验室	BSL-1 相应区域	检验、监测

本项目无洁净等级要求，不按 GMP 洁净级别或 ISO 洁净度设计。

11.3 中试车间功能分区与布局

车间组成与建筑参数

车间	功能	层高
车间 1	菌种与种子准备	3.0 m
车间 2	种子扩培与发酵	4.5 m
车间 3	分离纯化	4.5 m
车间 4	溶剂回收	4.5 m

中试车间总面积数百平方米，4 个车间及配套功能间集中布置（设备与功能间见第 9.1 节）。车间 1 层高 3.0 m 满足摇床、生物安全柜及洁净操作台布置；车间 2/3/4 层高 4.5 m 满足发酵罐、层析柱、精馏塔及高位管路安装与检修净空要求。

┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                        中试车间（示意）                        │
│  ┌────────────┐   ┌────────────┐   ┌──────────────────────┐  │
│  │ 车间1 菌种  │   │ 车间2 种子  │   │     车间2 发酵        │  │
│  │ (生物柜)   │──▶│ 50L 种子罐  │──▶│    1000L 发酵罐       │  │
│  │  层高3.0m  │   │  层高4.5m   │   │      层高4.5m         │  │
│  └────────────┘   └────────────┘   └──────────┬───────────┘  │
│                                               │              │
│  ┌────────────┐   ┌────────────┐   ┌──────────▼───────────┐  │
│  │ 车间3 精制  │◀──│ 车间3 提取  │◀──│    车间3 固液分离      │  │
│  │ (一般区)   │   │ /层析(防爆) │   │   碟式离心 D-02       │  │
│  └─────┬──────┘   └─────┬──────┘   └──────────────────────┘  │
│        │                │                                    │
│  ┌─────▼──────┐   ┌─────▼──────┐   ┌──────────────────────┐  │
│  │ 车间3 干燥  │   │ 车间4 溶剂  │   │ 公用工程间（水电气/冷热）│  │
│  │ /包装(一般)│   │ 回收(防爆)  │   │                      │  │
│  └────────────┘   └────────────┘   └──────────────────────┘  │
└──────────────────────────────────────────────────────────────┘

• 功能分区：菌种区、发酵区、纯化区、精制包装区、溶剂回收区、公用工程区、仓储区、质检区。
• 生物操作区与一般区之间设缓冲，物料设气闸/传递窗。
• 防爆区集中布置，设置泄爆面、防爆墙及独立通风系统。

11.4 生物学隔离与物理隔离要求

生物学隔离（针对基因工程菌）

• 生物安全等级为 BSL-1，封闭等级 I 级。
• 生产菌为基因工程酿酒酵母，操作区域保持相对负压或密闭。
• 发酵尾气经 0.22 μm 疏水除菌过滤器过滤后排放，防止重组微生物气溶胶逸散。
• 发酵废液、废菌体、废渣经灭活处理（121 °C、30 min 湿热灭活或等效化学消毒）后方可进入后续处理。
• 菌种操作、取样、接种在生物安全柜或超净工作台内进行，废弃物分类收集并高压灭菌。
• 车间排水设独立收集与消毒单元，防止重组菌随污水外排。

物理隔离

• 生物操作区与一般区之间设实体隔断，通过气闸/缓冲间连接，压差梯度明确（生物操作区相对负压）。
• 防爆区与非防爆区之间设防火墙分隔，防火分区面积满足 GB 50016。
• 车间墙面、地面、吊顶采用易清洁、耐腐蚀材料。
• 公用工程管线、排水地漏设置防倒灌与空气阻断，防止交叉污染。

11.5 人流、物流与气流组织

流线	组织方式
人流	更衣 → 缓冲 → 一般生产区；生物操作区设独立缓冲，单向流
物流	物料经外清/传递窗/气闸进入；成品经专用通道出，避免交叉
气流	一般通风；生物操作区、产尘区独立排风
压差	生物操作区相对负压，防止气溶胶外逸
废弃物	专用密闭容器、专用通道，先灭活后外运

11.6 暖通空调与 24 小时恒温控制

• 通风空调系统 24 小时连续运行，关键机组按 N+1 冗余配置，配备备用电源/发电机。
• 无洁净等级要求，车间按一般通风设计，温度控制 20–25 °C。
• 发酵工段由独立温控循环水系统（热水/冷冻水夹套循环）实现 30 °C / 25 °C 恒温，控制精度 ± 0.5 °C，24 小时不间断。
• 设置在线温湿度监测与超限报警，空调系统故障自动切换备用机组。
• 排风系统对防爆区、生物操作区、产尘区独立设置，经处理后排放。

11.7 远程监控系统

• 采用 PLC/DCS + SCADA 架构，集成发酵、纯化、溶剂回收及公用工程数据。
• 支持远程监控：通过专线/VPN 加密访问，可在办公室、手机 APP 或 Web 端实时查看工艺参数、设备状态与报警。
• 关键参数（温度、pH、DO、压力、液位、电导率等）实时采集，超限自动声光报警并推送短信/APP 通知。
• 配置视频监控（CCTV），覆盖发酵区、纯化区、溶剂回收区及主要出入口。
• 数据本地服务器 + 异地备份双存储，满足 GMP 数据完整性与审计追踪要求。
• 网络安全满足等级保护要求，远程访问具备身份认证、权限分级与操作日志。

11.8 CIP / SIP 系统

CIP/SIP 机组不要求业主同步配置，由实施方随设备打包处理；以下为技术要求。

CIP（在线清洗）

步骤	清洗介质	条件
预冲洗	回收水/纯化水	常温
碱洗	1–2% NaOH	80 ± 5 °C，循环 20–30 min
中间冲洗	纯化水	至中性
酸洗	0.5–1% 硝酸/磷酸	60–80 °C，循环 15–20 min
终冲洗	纯化水（PW）	在线电导率/pH 合格
吹干	洁净压缩空气	—

• CIP 系统覆盖种子罐、发酵罐、补料罐、萃取装置、层析柱、管路及储罐。
• 在线监测电导率、pH、温度、流量，清洗记录可追溯；按清洁验证确定残留限度。

SIP（在线灭菌）

• 种子罐、发酵罐、补料系统及移种管路采用纯蒸汽 SIP，121 °C、30 min（或 F₀ ≥ 15）。
• 罐体及管路设多点温度探头，验证冷点温度；SIP 后保压检漏。
• 空气过滤器、取样阀、补料口等设独立灭菌接口，保证无菌边界完整。

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12. 自控与仪表

12.1 控制系统

• 自控系统随项目打包由实施方成套提供，实施方负责控制方案、仪表选型、系统集成及内外部接口，交付技术文件与操作维护说明书。
• 发酵工段采用 PLC + 上位机 SCADA 或 DCS，实现温度、pH、DO、补料、消泡的自动控制与数据记录。
• 关键参数具备超限报警、联锁与数据追溯（审计追踪）。
• 分离纯化及溶剂回收工段采用 PLC 控制，精馏系统具备安全联锁。

12.2 在线检测仪表

仪表	测点	精度要求
温度传感器（Pt100）	各罐/塔	± 0.5 °C
pH 电极	种子罐/发酵罐	± 0.05
DO 电极	发酵罐	± 2%
质量流量计	通气/补料	± 1%
压力变送器	各罐/塔	± 1%
液位计	储罐/塔釜	± 2%
在线葡萄糖分析仪	发酵罐	—
尾气 O₂/CO₂ 分析仪	发酵尾气	—

12.3 数据与追溯

• 所有批次数据自动采集并存档，满足 GMP 数据完整性（ALCOA+）要求。
• 电子记录具备权限管理与审计追踪。

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13. 质量控制与检测

13.1 检测能力配置

检测仪器见第 9.1 节（四）检验与实验室设施。

13.2 取样点与频次

工序	取样点	频次
种子扩培	各级种子液	移种前
发酵	发酵液	每 12 h 及放罐
提取	提取液/浓缩液	每批
层析	洗脱液	分段
结晶	结晶粗品	每批
成品	成品	每批全检

13.3 质量标准

按第 3 章执行；中控指标按第 3.2 节执行。

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14. 安全、环保与职业健康

14.1 安全

• 乙醇、乙酸乙酯、石油醚、甲醇等为甲类易燃/有毒溶剂，相关区域按防爆区设计（Exd II BT4 及以上）。
• 溶剂储罐区、精馏区设置可燃气体报警、静电接地、氮封及消防设施。
• 发酵罐带压操作，设置安全阀/爆破片及压力联锁。
• 离心、搅拌、均质（如配）等转动设备设置防护罩与急停。

14.2 环保

• 废溶剂优先回收回用；不可回收残液作为危险废物委外处置。
• 发酵废液经灭活后进入污水处理系统，达标排放。
• 有机废气经冷凝/吸附/焚烧（VOC 处理）后达标排放。
• 菌体废渣按生物废弃物规定灭活处理。

14.3 职业健康

• 溶剂作业岗位配备防毒面具、防护手套、护目镜及局部排风。
• 定期进行职业危害因素检测与员工健康监护。
• 现场设置洗眼器、应急喷淋及急救设施。

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15. 技术澄清项

15.1 说明

本章汇总项目在设计、采购、施工前需与相关方（业主/自行设计、设备供应商、工艺方）澄清的技术事项，作为技术交底与接口确认的依据。澄清结论须书面确认，涉及规格变更时更新本规格书并升版。

15.2 技术澄清项清单

编号	类别	澄清事项	涉及章节/工段	需澄清内容	责任方	期望节点	状态
CL-01	工艺	工程菌株效价与发酵周期	6 发酵	摇瓶/小试实测效价、补料策略、诱导条件	工艺方	设计前	待澄清
CL-02	工艺	分离纯化各步收率与纯度	7 分离纯化	各单元实测收率、层析介质选型	工艺方	设计前	待澄清
CL-03	工艺	溶剂回收方式	8 溶剂回收	间歇/连续精馏、回收率与纯度指标	工艺方/自行设计	设计前	待澄清
CL-04	厂房	洁净等级要求	11	无洁净等级要求	业主	设计前	已澄清
CL-05	生物安全	生物安全等级与隔离措施	11.4	BSL-1，封闭等级 I 级	业主	设计前	已澄清
CL-06	设备	设备材质与表面粗糙度	9 设备	316L、Ra 要求、关键工序界定	业主/供应商	采购前	待澄清
CL-07	设备	高压均质/离心参数	7.2	破碎压力、遍数、处理能力	工艺方/供应商	采购前	待澄清
CL-08	公用工程	24 h 恒温控制精度与冗余	11.6	温控精度、N+1 方案、备用电源	自行设计	设计前	待澄清
CL-09	公用工程	冷/热水与压缩空气负荷	10	仅需蒸汽，其余不需同步配置	业主	设计前	已澄清
CL-10	公用工程	纯蒸汽与 CIP 能力	11.8	CIP/SIP 机组不需同步配置	业主	设计前	已澄清
CL-11	自控	远程监控接入方式	11.7、12	VPN/专线/云、网络安全等级	业主/IT	设计前	待澄清
CL-12	自控	数据完整性与审计追踪	12.3	电子记录、权限、备份策略	业主/QA	设计前	待澄清
CL-13	质量	成品质量标准与残留溶剂限度	3、13	纯度、残留溶剂、微生物限度	业主/QA	验证前	待澄清
CL-14	EHS	废水/废气排放标准与灭活方式	14	排放限值、危废处置	业主/EHS	设计前	待澄清
CL-15	EHS	防爆分区范围	14.1	甲类溶剂防爆区划分	自行设计	设计前	待澄清
CL-16	法规	注册与合规路径	—	化妆品/药用原料注册要求	业主/法规	立项阶段	待澄清
CL-17	工艺	物料平衡与能量平衡	—	待工艺参数确认后另行计算编制	工艺方/自行设计	设计前	待澄清
CL-18	工艺	产物胞内/胞外及是否需破碎	7	决定是否增设细胞破碎设备	工艺方	设计前	待澄清
CL-19	设备	方案设备规格核实	9.1	位号/参数与参考规格差异	业主/供应商	设计前	待澄清

15.3 已澄清事项

事项	澄清结论
建设地点 / 土建 / 封顶 / 消防 / 环评	建设地点为 1 号园；暂无土建工程、封顶及消防、环评
建设周期 / 投产周期	暂无
洁净标准	无洁净等级要求（不按 GMP 或 ISO 洁净级别）
生物安全等级与隔离	BSL-1，封闭等级 I 级
公用工程配置	有蒸汽最好，其余（压缩空气、高纯氮气、制冷、CIP/SIP 机组、纯水机等）不需要同步配置

15.4 待确认事项（TBD）

1. 工程菌株具体效价水平及发酵周期以摇瓶/小试数据为准（CL-01）。
2. 分离纯化各步骤收率需中试验证（CL-02）。
3. 溶剂回收精馏塔配置（间歇/连续）需结合溶剂种类与用量确定（CL-03）。

15.5 澄清流程

1. 各方对清单逐项核对，填写澄清意见并注明依据。
2. 澄清会议形成会议纪要，明确结论、责任人与完成时间。
3. 未闭环项纳入项目风险清单跟踪；涉及规格变更的按变更程序执行。
4. 全部澄清项闭环后，本规格书升版为正式版（V2.0）。

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16. 附录

附录 A：工艺控制点汇总（CPP / CQA）

类型	项目	控制范围
CPP	发酵温度	30 ± 0.5 °C（诱导期 25 ± 0.5 °C）
CPP	发酵 pH	5.5 ± 0.2
CPP	DO	≥ 20%
CPP	补料残糖	0–5 g/L
CPP	提取温度	40–50 °C
CPP	精馏塔顶温度	按溶剂设定
CQA	成品纯度	≥ 98%
CQA	残留溶剂	符合 ICH Q3C
CQA	水分	≤ 0.5%