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新质蛋白中试平台实验室怎么建?迈锐斯以德量源项目给出专业答案
新质蛋白中试平台实验室怎么建?迈锐斯以德量源项目给出专业答案
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项目信息卡

项目名称:德量源新质蛋白中试平台实验室建设项目

建设单位:德量源(四川)生物科技有限公司

项目地点:四川·内江

建设面积:约 300 ㎡

配套平台规模:企业 256 吨/年新质蛋白中试平台

承建单位:重庆迈锐斯实验室设备有限公司(MAiRUS迈锐斯)

服务范围:实验室整体规划与方案设计、通风管道与通风柜工程、中央实验台等实验家具定制、净化系统、废气处理系统、水电配套工程,以及施工全过程管控

交付模式:单一责任主体、单口对接的一体化交付(对应迈锐斯"1 证 + 3 包 + 6 服"体系中的规划设计包、系统工程包、家具定制包)

一、这不是一间"普通实验室"

德量源(四川)生物科技有限公司深耕绿色生物制造赛道,技术路线是以微生物发酵将甲烷转化为菌体蛋白(单细胞蛋白),面向替代部分进口大豆、鱼粉等饲用蛋白原料的应用方向。企业已建成自主菌种资源库,打通了从实验室研究到工业化生产的技术链条。正在建设的 256 吨/年新质蛋白中试平台,是这条路线从小试数据走向产线成本模型的关键一步。

接触项目之初,我们做的第一个判断是:它的终点不是"能做实验",而是"能验证可放大性"。这两件事的工程含义并不相同。

研发实验室的主要矛盾,是人与样品的安全与操作效率;中试平台的主要矛盾,是设备、介质与能量在有限空间内的协同与安全。发酵罐与分离纯化设备需要连续运行,碳源介质是可燃气体,产物是具生物活性的物料,尾气是成分复杂的混合气流。任何一个子系统若按常规实验室的经验值套用,都可能在放大环节变成瓶颈。

所以在方案启动会上,我们没有先聊装修风格,而是先要了三样东西:设备清单及外形与重量参数、工艺流程图、以及未来两年可能追加的设备预留。

二、客户的四个要求,我们翻译成了四组工程条件

客户在需求阶段提出了合规性与标准化、工程质量与使用便利性、建设进度管控、系统集成复杂性四项要求。这些是业主语言,落到图纸上需要转译。

合规性与标准化 → 把合规接口画进图里。 项目需满足环境影响评价等前置合规要求,并为后续 CNAS/CMA 认证及产业化申报打基础。这意味着排放口位置与监测孔、房间面积与流线可追溯性、给排水分质收集等,都必须在施工图阶段定型,而不是等到申报时再改。相关设计依据包括 JGJ 91-2019《科研建筑设计标准》、GB 50019-2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》,以及《建设项目环境影响评价分类管理名录》所对应的类别要求。

工程质量与使用便利性 → 荷载、检修与操作面三件事。 中试设备体积大、重量集中,实验台与地面荷载需要按实际设备参数校核;管路与阀门要留出可达的检修位置;通风柜前的操作通道宽度要能容纳两人协同与物料周转。这些不是美观问题,是三年后还好不好用的问题。

建设进度管控 → 减少界面,而不是加班赶工。 装修、通风、净化、废气、水电、家具若分属多家单位,进度损失大多发生在交界面上。我们的做法是把界面收拢到一个责任主体内部,用内部协调替代跨方扯皮。

系统集成复杂性 → 300 ㎡里叠了六个系统。 面积不大,但通风管道、通风柜、中央实验台、净化系统、废气处理系统与水电工程要在同一层高、同一吊顶空间内共存。空间不是被功能占满的,是被管路占满的。

三、解题思路:先定工艺流线,再定管路走向

3.1 平面分区以工艺流线为骨架

我们按"菌种操作—发酵培养—分离纯化—分析检测—辅助与公用"的工艺顺序组织平面,让物料单向流动,减少洁污交叉与人员往复。菌种操作与分析检测这类怕污染的区域,与发酵、清洗这类产湿产热的区域,在平面上做了明确分隔,避免共用同一空调分区。

3.2 通风与排风:先算风量平衡,再排管道

通风设计的起点不是选设备,是算总量。我们按通风柜与局部排风罩的排风需求、房间换气次数要求、以及正负压区域的送排风差值,逐区列出风量表,再倒推主管断面、机房位置与新风补给方案。排风罩型式与技术条件参照 GB/T 16758-2008《排风罩的分类及技术条件》,通风柜性能参照 JG/T 385-2012《通风柜》相关规定确定面风速控制目标。

有一条我们坚持写进方案:只做排风不做有组织补风,房门会被负压吸死、通风柜面风速会失稳,这是实验室通风常见的返工原因之一。

3.3 洁净与压差:项目中必须提前解决的一处矛盾

这个项目存在一个不容易被察觉的冲突。菌种操作与部分纯化环节希望维持正压,以防外部污染进入;而涉及可燃气体与产湿的区域则希望维持负压,避免气体外溢积聚。两个方向如果放在同一分区,任何一种压力设定都会牺牲另一项目标。

我们的处理方式是物理分隔加空调分区独立:把两类区域分别成组,中间以缓冲间过渡,送排风系统各自成路,正压洁净组按"洁净区—缓冲间—一般区"逐级递减,负压产气组独立成路并相对一般区维持更低压力,两组之间以缓冲间物理隔离,并在关键门洞设置压差监测点位。洁净度分级与施工验收依据 GB 50073-2013《洁净厂房设计规范》、GB 50591-2010《洁净室施工及验收规范》,等级表述参照 GB/T 25915.1(对应 ISO 14644-1)体系。具体等级与压差数值以经批准的施工图和验收报告为准。

3.4 废气处理:从"排得出去"到"排得合规"

这个项目的废气不是单一类型,至少要分三路考虑:

发酵尾气:可能含未反应的碳源气体与微生物气溶胶,需要按可燃与生物因子双重属性处理,不能与化学废气合并管路。

实验化学废气:蛋白分离纯化会用到酸碱与有机溶剂,酸碱雾与有机废气需分质收集,分别采用洗涤与吸附等适配工艺。

异味与低浓度有机物:需核算排放浓度与排放速率是否满足限值要求。

设计中引用的依据包括 GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》、GB 14554-93《恶臭污染物排放标准》、HJ 2026-2013《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》,并核对四川省现行地方排放标准的具体要求。排放口高度、监测孔位置与采样平台在设计阶段一并定位,避免验收前临时开孔。

3.5 水电与工艺配套:给设备留裕量

中试设备的启动电流、循环水量与蒸汽(或电加热)需求,与研发实验室不在一个量级。我们按设备清单逐台核算负荷,并在配电与给排水干管上预留后续扩容裕量;地漏与排水沟按清洗工况布置,避免罐体清洗时地面积水。电气与给排水施工质量按 GB 50303-2015《建筑电气工程施工质量验收规范》、GB 50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》执行,室内环境污染控制按 GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》执行。

3.6 实验家具:按工艺定制,不按目录选型

中央实验台的长度、高度、承重与柜体开启方向,是按实际操作动作和设备摆位反推的;台面材质按接触介质选择耐酸碱、耐溶剂的类型;试剂存放与气瓶固定按分类隔离要求设置。通风柜的数量与位置由工艺决定,而非由墙面长度决定——这是我们从实验室家具起步、后来延伸到全链条服务时留下的习惯。

四、可燃气体安全:我们主动加进统筹清单的一条线

以甲烷为碳源的发酵工艺,涉及可燃气体的储存、输送与可能的泄漏扩散。甲烷密度小于空气,泄漏后倾向于向上积聚,这决定了探测点位与排风口的高度设置逻辑,与常规有机溶剂蒸气(多数重于空气)恰好相反。

在方案阶段,我们主动把以下内容纳入统筹清单,与客户及相关专业单位共同确认:

可能积聚区域的强制通风与事故通风设置。 GB 50019-2015 对事故通风有明确要求,事故通风的换气次数不应小于 12 次/h,且事故风机应具备室内外两处启动方式。

可燃气体检测报警点位布置,参照 GB 50493-2019《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》的探测器设置原则,结合甲烷相对密度确定安装高度。

相关区域电气设备的防爆要求与危险区域划分,依据 GB 50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》。

气体供应间的独立设置、通风、泄压与防火分隔,依据 GB 50016-2014(2018 年版)《建筑设计防火规范》及现行燃气设计相关规范。

上述通风、探测与防爆措施须与建筑消防及泄漏应急预案统筹,具体以消防审查意见与经批准的施工图为准。

五、过程管控:把进度做成看得见的东西

项目实施中,我们迈锐斯沿用自身的全流程可视化管控机制:由专属团队统筹规划、设计、施工、验收各节点,客户可通过项目管理系统查看主要节点进度与现场记录,节点验收留痕可追溯。

对客户而言,这解决的是一个具体问题:不需要同时对接家单位、听种说法,也不必在出现问题时先花两周确认责任归属。整个项目只有一个责任主体,一个对接口。

我们所依托的体系支撑包括 ISO 9001 质量管理、ISO 14001 环境管理、ISO 45001 职业健康安全管理三项管理体系认证,五星级售后服务认证,以及环保工程、建筑装修装饰工程、建筑机电安装工程三项专业承包资质与安全生产许可证。

六、为后续合规留门

中试平台的下一步是产业化项目的立项与备案、以及检测能力建设。我们在建设阶段就按后续可能的 CNAS/CMA 认证要求,预留了几处接口:功能间的面积与相邻关系符合分区独立要求;样品流转路径可追溯;温湿度与压差具备监测条件;排放口具备规范采样条件。

这些预留在当期看起来不产生任何功能,但它决定了两年后要不要拆吊顶、要不要重新开孔。以我们的经验,建设阶段多留一条线的成本,通常远低于认证阶段返工一次的成本。

七、交付之后

从中试到产业化,每一步跨越都需要可靠的实验平台支撑。这个 300 ㎡的空间,承载的是德量源把甲烷变成蛋白这条技术路线的验证任务;而我们要做的,是让平台本身不成为变量。

项目交付后,实验室进入我们的运维服务范围,通风与净化系统的定期检测保养、废气处理设施的运行维护、以及后续设备增补时的系统适配,仍由同一个团队跟进。我们更倾向于把交付看作合作的起点,而不是终点。

常见问题

问:中试平台实验室与常规研发实验室在建设上最核心的差别是什么?

答:差别集中在荷载、介质与连续运行三点。中试设备重量与体积远大于台式仪器,地面与实验台荷载需按实际参数校核;介质可能涉及可燃气体、高浓度物料,通风与安全等级要求更高;设备需连续运行,对配电容量、循环水与冗余的要求也不同。按研发实验室经验直接套用,往往在设备进场阶段就会暴露问题。

问:以甲烷等可燃气体为碳源的发酵实验室,通风上要特别注意什么?

答:关键是抓住气体的相对密度。甲烷轻于空气,泄漏后向上积聚,排风口与探测器宜按上部布置考虑;这与多数有机溶剂蒸气重于空气、需下部排风的逻辑相反。同时,可能积聚区域应设置事故通风,GB 50019-2015 规定事故通风换气次数不应小于 12 次/h,并要求事故风机具备室内外两处启动方式。具体的危险区域划分与防爆选型,须由具备资质的专业设计单位确定。

问:洁净要求正压、防爆要求负压,两者矛盾怎么处理?

答:不要在同一分区内求解。正确做法是把两类区域在平面上分开成组,中间设缓冲间过渡,送排风系统各自独立,再按逐级梯度设定压差方向,并在关键门洞设置压差监测。把矛盾交由平面布局解决,而非依赖风阀调节去平衡。

问:300 ㎡的项目,为什么建议交给一家单位而不是分包给多家?

答:小面积项目的复杂度不在面积,在管路密度。300 ㎡内叠加六个系统,吊顶空间与管井是稀缺资源,界面越多,碰撞与返工概率越高。一体化交付的价值不是省钱,是把协调成本从业主身上转移到承建方内部。

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