红霉素生产工艺ppt课件.ppt

红霉素发酵工艺 生物093班第四组 1 一 发酵工艺二 提炼工艺三 结晶工艺四 废水处理五 改进提取工艺 2 一 发酵菌种保藏方法有砂土保藏和冷冻干燥保藏 保藏菌种 斜面培养基 一级种子罐 二级种子罐 发酵罐 3 种子扩大培养是指将保存在砂土管 冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后 再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程 4 接种方法 压力差法发酵周期 一级种子罐48h 温度32 34 罐压0 04MPa二级种子罐28h 温度28 32 罐压0 04MPa三级发酵罐160h 温度32 2 罐压0 02 0 04MPa在一级 二级时采用实消灭菌 在三级发酵时先罐空消 料连消 二级种子移入 5 种子罐 6 发酵罐 7 发酵培养基最适合的碳源为蔗糖 其次为葡萄糖 淀粉 糊精 生产上常用葡萄糖和淀粉为混合碳源 效果与使用葡萄糖相似 氮源的代谢对红霉素合成影响很大 当适于菌体生长的氮源耗尽时 菌体才停止生长并迅速合成红霉素 红霉素生产中一般都用有机氮源 其中以黄豆饼粉 玉米浆为最佳 由于黄豆饼粉菌时泡沫较多 故一 二级种子罐及后期补料用部分花生饼粉代替 但全用花生饼粉则最终产品会出现带会现象 在发酵培养基中加少量硫酸铵 可促进菌丝生长 8 丙酸是红霉内脂 合成红霉素的三中产物之一 合成的前体物质 但丙酸对菌丝生长有抑制作用 所以发酵时以丙醇为发酵前体物质 丙醇在发酵时对菌丝的毒性作用相对较小 对pH的影响也较小 代谢稳定 发酵单位和产品质量都较高 此外 正丙醇除了起前体作用外 还是红色糖多孢菌中乙酰CoA合成的诱导物 在无机元素中 铁离子抑制红霉素的合成 9 发酵过程中如需补料 可通过如下装置进行 10 由于产红霉素的生产菌为好氧型 故发酵过程中需通入无菌空气 空气经过粗滤和精滤后通入发酵罐中 空气流量通过左图进行调控 11 二 提炼 发酵液预处理之前通过料管道先进行预处理 絮凝剂 之后通入板框过滤机过滤 12 压滤机工作原理 压滤机用于固体和液体的分离 与其它固液分离设备相比 压滤机过滤后的泥饼有更高的含固率和优良的分离效果 固液分离的基本原理是 混合液流经过滤介质 滤布 固体停留在滤布上 并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼 而滤液部分则渗透过滤布 成为不含固体的清液 13 随着过滤过程的进行 滤饼过滤开始 泥饼厚度逐渐增加 过滤阻力加大 过滤时间越长 分离效率越高 特殊设计的滤布可截留粒径小于1 m的粒子 压滤机除了优良的分离效果和泥饼高含固率外 还可提供进一步的分离过程 在过滤的过程中可同时结合对过滤泥饼进行有效的洗涤 从而有价值的物质可得到回收并且可以获得高纯度的过滤泥饼 14 板框过滤 收集滤液 滤液通过管道输入收集罐中 之后通过下图设备进行两级逆流萃取 使红霉素从水相转移到溶媒相 碟片式高效离心机 15 碟式离心机是立式离心机的一种 转鼓装在立轴上端 通过传动装置由电动机驱动而高速旋转 转鼓内有一组互相套叠在一起的碟形零件 碟片 碟片与碟片之间留有很小的间隙 悬浮液 或乳浊液 由位于转鼓中心的进料管加进转鼓 当悬浮液 或乳浊液 流过碟片之间的间隙时 固体颗粒 或液滴 在离心机作用下沉降到碟片上形成沉渣 或液层 沉渣沿碟片表面滑动而脱离碟片并积聚在转鼓内直径最大的部位 分离后的液体从出液口排出转鼓 碟片的作用是缩短固体颗粒 或液滴 的沉降间隔 扩大转鼓的沉降面积 转鼓中由于安装了碟片而大大进步了分离机的生产能力 积聚在转鼓内的固体在分离机停机后拆开转鼓由人工清除 或通过排渣机构在不停机的情况下从转鼓中排出 16 三 结晶 向溶媒相加入NaSCN 使红霉素以硫氰酸红霉素形式结晶出来 之后经过烘干 再溶解在丙酮中 然后结晶即可得到产品红霉素硫氰酸红霉素 17 溶媒结晶指的是原料药最后纯化的方法 比如说对于头孢类原料药 如果注明溶媒结晶就是指原料药最后的纯化步骤是通过溶解度的差异 比如药物在同一种溶剂中由于温差带来的溶解度变化 或者由于混合溶剂中的溶剂比例改变带来的极性差异引起的溶解度变化 先将原料药制成溶液 再调节以上性质使之析出 比如说先将原料药溶于水 再向其中加入有机溶剂 使得药物溶解度变小而析出 这样的纯化手段称之为溶媒结晶 18 硫氰酸钠萃取法 19 硫氰酸钠法工艺说明 发酵液放罐后 经碱化和絮凝处理后 用板框过滤 滤液再用复合溶媒萃取 溶媒相加入硫氰酸钠和冰醋酸 使硫氰酸红霉素结晶出来 晶体经过洗涤 烘干 既得硫氰酸红霉素 20 四 废水处理 在早期主要采用 混合稀释 再生化处理 的处理方法 现多采用 预处理 厌氧 好氧 的处理方法 如下图 21 红霉素提取工艺中常用到的工艺是板框过滤加溶媒萃取萃取的老工艺 此工艺一般实际收率可以在75 80 之间 但由于生产中需要么消耗大量的硫酸锌和溶媒 菌渣处理困难 造成提取成本昂贵 污染较大 企业生产成本居高不下 竞争力日益下降 22 超滤法整合了膜技术 连续离子交换技术以及EA技术 可大大降低红霉素提取成本 减少废水排放 提高产品质量 超滤法采用超滤膜 树脂以及纳滤膜技术来浓缩和纯化红霉素料液 替代了原有的板框 萃取来浓缩料液的工艺 可以明显的降低红霉素生产成本 再结合新工艺的后续纯化措施 可有效的提高红霉素产品的质量 提高产品的竞争力 23 超滤法工艺流程 24 首先发酵液放罐后 用碱调节pH到8 加入0 03 甲醛溶液 进行超滤过滤 膜超滤出来的滤液已经剔除了大分子颗粒及蛋白 再经过连续离子交换树脂脱色和进一步纯化后 用纳滤膜进行浓缩 当浓缩液效价达到20000u ml 进后工艺处理 而纳滤透析液可以返回超滤