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年产800吨土霉素工厂设计.doc年产800吨土霉素工厂设计.doc -- 9 元

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制药工艺设计(论文)1生命科学与技术学院制药工程系课程设计题目年产800吨土霉素工厂设计设计内容35页图纸8张指导老师学生姓名学号所在班级制药0801制药工艺设计(论文)2年产800吨土霉素车间工艺设计摘要本次设计为生产规模800吨/年的土霉素车间。本次设计主要涉及到土霉素发酵生产的具体工艺流程,分为三级发酵、过滤、脱色、结晶、干燥等。物料衡算主要包括培养基各组分含量及日常生产所耗物料量,能量衡算主要包括发酵热,水,蒸汽及无菌空气的消耗量计算。由于设计主要是以种子扩大培养和发酵两个阶段为主,所以着重对发酵罐和种子罐进行了设计计算,同时一些相关设备如冷却,通气,动力等装置进行了计算及选型设计,对主要设备的规格和台数做以确定,并进行了管路的选择和管线的布置,最后进行了5个工艺车间的布置。另外发酵生产的辅助条件、发酵工厂的布局、生产条件优化控制及工厂的部分制度等也均有所涉及。设计中借鉴了实际相关发酵车间的布置,设计为3层车间,共安装7个三级发酵罐、5个二级发酵罐、3个一级发酵罐及相关补料设备提取车间包括酸化罐、稀释罐、板框过滤机、脱色罐、结晶罐、干燥器等设备,在合理利用现有设备的条件下,使厂房满足工厂设计的基本要求。制药工艺设计(论文)3目录第一章绪论.................................................................................................61.1引言..............................................................................................................61.1.1土霉素化学式及性状..............................................................................................61.1.2作用机理..................................................................................................................61.1.3土霉素的应用..........................................................................................................71.1.4土霉素的生产.........................................................................................................71.2设计目标任务.............................................................................................71.3本次设计的基本内容.................................................................................7第二章工艺流程设计.....................................................................................82.1土霉素发酵工艺流程.................................................................................82.1.1菌种的保藏..............................................................................................................82.1.3孢子的制备..............................................................................................................82.1.4种子制备.................................................................................................................92.1.5发酵培养基介绍.....................................................................................................92.1.6灭菌.........................................................................................................................92.1.7发酵.......................................................................................................................102.2土霉素的提取生产工艺流程及各单元操作简介...................................102.2.1发酵液的预处理....................................................................................................102.2.2发酵液的纯化........................................................................................................102.2.3滤液脱色................................................................................................................102.2.4沉淀结晶................................................................................................................112.2.5干燥........................................................................................................................112.3土霉素生产总工艺流程图.......................................................................11制药工艺设计(论文)42.4相关工艺的改进.......................................................................................11第三章物料衡算...........................................................................................133.1霉素提取工段物料衡算...........................................................................133.1.1干燥工段................................................................................................................133.1.2酸化稀释过滤工段................................................................................................143.1.3沉淀结晶工段........................................................................................................153.2土霉素发酵工段物料衡算.......................................................................153.2.1计算基础数据........................................................................................................153.2.2大罐的物料衡算....................................................................................................163.2.3中罐的物料衡算....................................................................................................183.2.4小罐的物料衡算....................................................................................................20第四章设备选型...........................................................................................224.1工艺计算依据...........................................................................................224.2土霉素工艺设备计算...............................................................................224.2.1发酵罐....................................................................................................................224.2.2补料罐....................................................................................................................234.2.3通氨罐....................................................................................................................234.2.4酸化罐....................................................................................................................234.2.5稀释罐....................................................................................................................234.2.6板框过滤机............................................................................................................244.2.7脱色罐....................................................................................................................244.2.8液氨储罐...............................................................................................................244.2.9结晶罐....................................................................................................................244.2.10干燥器..................................................................................................................244.3车间设备一览表.......................................................................................25第五章管道设计...........................................................................................26制药工艺设计(论文)55.1管路计算方法...........................................................................................265.1.1最佳经济管径的求取...........................................................................................265.1.2利用液体流速计算管径........................................................................................265.2土霉素工艺管路设计...............................................................................265.2.1发酵罐三级罐的接管设计.................................................................................265.2.2酸化设备的流体输送............................................................................................295.2.3稀释设备的流体输送............................................................................................295.2.4板框过滤设备的输送............................................................................................295.2.5脱色工段的流体输送............................................................................................305.2.6结晶过程的流体输送............................................................................................305.3管道汇总表................................................................................................31第六章车间布置设计...................................................................................336.1车间布置基本要求...................................................................................336.2车间的组成...............................................................................................336.3车间的总体布局.......................................................................................33第七章结论...................................................................................................34第八章参考文献...........................................................................................35制药工艺设计(论文)6第一章绪论1.1引言目前,全世界的医药产品生产已有一半以上由生物技术合成,其中,抗生素、维生素、激素这三大类药物主要由微生物发酵生产。抗生素在世界范围内的应用十分广泛,从而有效地控制了许多传染疾病,同时也促进了发酵工业的发展。1.1.1土霉素化学式及性状土霉素Terramycin又称地霉素、氧四环素Oxytetracycline,化学名4s,4аR,5S,5аR,6S,12аSN4二甲胺基1,4,4а,5,5а,6,11,12а八氢,5,6,10,12,12а六羟基6甲基1,11二氧代并四苯2甲酰胺,是四环素类抗生素的一种,因结构上含有四并苯基的母核而得名。化学式如下本品为灰白色至黄色的结晶粉末,无臭,味苦,熔点是180℃,在空气中性质稳定,在日光下颜色变暗在碱性溶液中易破坏失效。土霉素的盐酸盐为黄色结晶,味苦,熔点190~194℃,有吸湿性,但水分和光线不影响其效价,在室温下长期保存不变质,不失效。盐酸盐易溶于水,溶于甲醇,微溶于无水乙醇,不溶于三氯甲烷和乙醚,在酸性条件下不稳定。添加到饲料中,在室温下保存四个月,效价下降4~9,制粒时效价下降5~7。1.1.2作用机理本品为广谱抑菌剂,能特异性地与细菌核糖体30S亚基的A位置结合,抑制肽链的增长和影响细菌蛋白质的合成,能抑制动物肠道内的有害微生物,激活大肠中有利于营养物质合成的微生物。可使动物肠壁变薄,更有利于营养物质的吸收和利用,从而提高肠道吸收效率。许多立克次体属、支原体属、衣原体属、螺旋体、阿米巴原虫和某些疟原虫也对本品敏感。肠球菌属对其耐药。其他如放线菌属、炭疽杆菌、单核细胞增多性李斯特菌、梭状芽孢杆菌、奴卡菌属、弧菌、布鲁菌属、弯曲杆菌、耶尔森菌等对本品敏感。制药工艺设计(论文)71.1.3土霉素的应用土霉素为四环类抗生素,生产工艺简单、生产成本较低,可作为生产其它新型抗生素的原料。土霉素价格低廉,可以作为饲料添加剂用于养殖业。实践表明土霉素用于饲料添加剂,可以改善饲料转化效率,促进畜禽生长,提高畜禽抗疾病能力。土霉素对多数革兰氏阳性菌如肺炎球菌,溶血性链球菌,草绿色链球菌以及部分葡萄糖球菌,炭疽杆菌和革兰氏阴性菌如大肠杆菌,产气杆菌,破伤风,肺炎杆菌,流感杆菌,百日咳杆菌等均有抗菌作用。临床上主要用于肺炎、败血症、斑疹、伤寒了、淋巴肉芽肿、砂岩及其他细菌性感染等,对伤寒有效,也可用于阿米巴痢疾和阴道滴虫病患者。此外还能抑制立克次体和砂岩病毒及淋巴肉芽肿病毒。作为抗生素,上世纪六七十年代时,土霉素曾在抗菌药市场上占重要地位,但伴随着其它多种高效抗生素的诞生与发展,土霉素市场快速走向衰落。目前,土霉素已经极少用于临床了。1.1.4土霉素的生产土霉素通常由龟裂链丝菌streptomycesrimosus发酵得到,目前国内提取工艺一般以草酸或部分盐酸替代草酸作酸化剂调节发酵液pH值,利用黄血盐钠和硫酸锌作净化剂生成普鲁士蓝沉淀协同去除Fe3及高分子杂质,再经1222树脂脱色,调节pH至4.6晶得干燥到土霉素成品1。1.2设计目标任务本设计主要内容为了解土霉素生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程,根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程,并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。最后,画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。1.3本次设计的基本内容设计年产800吨成品含量99土霉素生产工厂。其中年产量M800t/a,成品效价Ud1000U/mg,年平均发酵水平Uf35000U/mg,年工作日m335d/a。制药工艺设计(论文)8第二章工艺流程设计2.1土霉素发酵工艺流程2.1.1菌种的保藏菌种的保藏方法有斜面菌种低温保藏法、砂土管保藏法、甘油封藏法、真空冷冻干燥法。斜面菌种低温保藏法利用低温对微生物生命活动有抑制作用的原理进行保藏。把斜面菌种、固体穿刺培养物或菌悬液等,直接放入4~5℃冰箱中。保藏时间一般不超过3个月,到时必须进行移接传代,再放回冰箱。砂土管保藏法将干燥砂粒与细土混合后灭菌制成砂土管,然后接种保藏。若把砂土管放在低温或抽气后密封,效果更佳。此法适用于产孢子及芽孢菌种的保藏。保藏期1~10年。甘油封藏法向培养好的菌种斜面上,加入灭菌甘油,高出斜面1cm,然后蜡封管口,放入冰箱。该法既可防止培养基水分蒸发,又能使菌种与空气隔绝。保藏期1~2年。真空冷冻干燥法是目前比较理想的一种方法。在低于15℃下,快速将细胞冻结,并保持细胞完整,然后在真空中使水分升华致干。在此环境中,微生物的生长和代谢都暂时停止,不易发生变异,故可长时间保存,一般为5~10年,最多可达15年之久。此法兼备了低温、干燥及缺氧几方面条件,使微生物可以保存较长时间,但过程较麻烦,需要一定的设备。2.1.3孢子的制备这是发酵工序的开端,是一个重要环节。抗生素产量和成品质量同菌种性能以及同孢子和种子的情况有密切关系。生产用的孢子需经过纯种和生产能力的检验,符合规定的才能用来制备种子。保藏在砂土管或冷冻干燥管仲的菌种经无菌手续接入又麸皮、琼脂和水组成的斜面培养基中,在36.536.8℃、50相对湿度的条件下培养45天,挑选菌落正常的孢子作为种子。在孢子制备的过程中,蒸馏水中可适当添加0.005MgSO4、0.01KH2PO4及0.015NH42HPO4,避免水制药工艺设计(论文)9质波动对孢子质量的影响,还可以缩短孢子的成熟期。2.1.4种子制备种子制备是指孢子接入种子罐后,在罐中繁殖成大量菌丝的过程,其目的是使孢子发芽、繁殖和获得足够数量的菌丝,以便接种到发酵罐当中去。种子培养基的成分基本与发酵培养基近似,培养30℃、30小时左右培养液趋于浓厚并转为黄色。pH一般在6.06.4时可以移入下一级罐。移入发酵罐时pH6.0,效价在800u/ml左右。种子罐级数是在指制备种子需逐级扩大培养的次数,一般根据种子的生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度,以及发酵罐的容积而定。土霉素种子制备一般为二级种子罐扩大培养。2.1.5发酵培养基介绍培养基是供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物所需要的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。培养基的组成和比例是否恰当,直接影响微生物的生长、生产和工艺选择、产品质量和产量等。土霉素的发酵培养基由碳源、氮源、无机盐及金属离子、添加前体、消泡剂五部分组成。生产上曾以单糖葡萄糖、双糖饴糖、及多糖籼米粉、玉米粉及淀粉的解酶液作为碳源。本设计采用淀粉作为碳源,发酵相对容易控制。由于在发酵过程中二氧化碳的不断产生,加上培养基中有很多有机氮源含有蛋白质,因此在发酵罐内会产生大量泡沫,如不严加控制,就会产生发酵液逃液,导致染菌的后果。采用植物油消沫仍旧是个好方法,一方面作为消沫剂,另一方面还可以起到碳源作用,但现在已普遍采用泡敌代替豆油。2.1.6灭菌灭菌指的是用化学或物理的方法杀灭或除去物料及设备中所有的有生命物质的技术或工艺流程。灭菌实质上可分杀菌和溶菌两种,前者指菌体虽死,但形体尚存,后者则指菌体杀死后,其细胞发生溶化、消失的现象。工业上常用的方法有干热灭菌、湿热灭菌、化学药剂灭菌、射线灭菌和介质过滤除菌等几种。在土霉素的生产中,对培养基和发酵罐主要采用的是湿热蒸汽灭菌和空气过滤除菌的方法。
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