青霉素课设.doc

青霉素生产工艺过程班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 设计时间：目 录引言。21青霉素工艺流程的设计。31.1工艺路线简介。31.2工艺流程设计。32发酵罐设备的选择。62.1工艺参数。62.2物料衡算。62.3设备的选择。73结论。7参考文献。8附录：附1：青霉素工艺流程示意图附2：发酵罐设备结构示意图引 言青霉素以其毒性低、药效可靠、抗菌谱广等优点被广泛应用于抗感染治疗，特别是近些年来，青霉素原料的后加工与半合成领域愈来愈广，因此提高生产水平日益重要。种子和发酵培养基的常用碳源有：葡萄糖、淀粉、蔗糖、油脂、有机酸等，主要为菌体生长代谢提供能源，为合成菌体细胞和目的产物提供碳元素。有机氮源多用玉米浆、黄豆饼粉、麸质粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉等，硫酸铵、尿素、氨水、硝酸钠、硝酸铵则是常用的无机氮源。另外，培养基中还得添加无机盐、微量元素以及消沫剂，部分抗生素还得加入特殊前体，青霉素的前体是苯乙酸。进入大罐发酵时除了继续大量繁殖菌丝体外，主要是发酵产生青霉素。为了获得较高的青霉素发酵产率，需要控制并优化的主要环境因素和生理因素有：发酵温度、发酵 pH 、溶解氧、碳氮源、补料、侧链前体添加、菌丝浓度与生长速度、菌丝形态等。发酵罐有碳钢制、不锈钢两种，主要用于生化发酵生产。如生产味精、柠檬酸、酶制剂、甘油、制药、食品等行业。附带装置如下：搅拌机：进、出料口：人孔：温度计：液位指示器：高、低液位报警器：防蝇、防尘呼吸气孔：无菌采样口：计量器：CIP清洗喷淋头。生产青霉素的生产设备主要有种子罐、发酵罐、繁殖罐、生产罐、鼓式真空过滤机、板框式过滤机等。关键词：青霉素；生产工艺；生产流程;发酵罐1青霉素工艺流程的设计1.1工艺路线简介1.1.1青霉素生产流程1.1.2青霉素的发酵工艺过程（1）丝状菌三级发酵工艺流程 冷冻管（25C，孢子培养，7天）斜面母瓶（25C，孢子培养，7天）大米孢子（26C，种子培养56h,1:1.5vvm）一级种子培养液（27C，种子培养，24h,1:1.5vvm）二级种子培养液（2726C,发酵,7天,1:0.95vvm）发酵液。（2）球状菌二级发酵工艺流程 冷冻管（25C，孢子培养，68天）亲米（25C，孢子培养，810天）生产米（28C，孢子培养，5660h,1:1.5vvm）种子培养液（2625-24C，发酵，7天，1：0.8vvm）发酵液。1.2工艺流程设计1.2.1青霉素生产发酵条件下的生长过程第1期：分生孢子萌发，形成芽管，原生质未分化，具有小泡。第2期：菌丝繁殖，原生质体具有嗜碱性，类脂肪小颗粒。第3期：形成脂肪包涵体，机理贮藏物，没有空泡，嗜碱性很强。第4期：脂肪包涵体形成小滴并减少，中小空泡，原生质体嗜碱性减弱，开始产生抗生素。第5期：形成大空泡，有中性染色大颗粒，菌丝呈桶状，脂肪包涵体消失，青霉素产量最高。第6期：出现个别自溶细胞，细胞内无颗粒，仍然桶状。释放游离氨，pH上升。第7期：菌丝完全自溶，仅有空细胞壁。镜检：规定时间取样，显微镜观察7个时期的形态变化，控制发酵。1.2.2青霉素生产原料甘油、葡萄糖、蛋白胨、大米、蔗糖，乳糖，玉米浆，碳酸钙，玉米油，消沫剂、花生饼粉（高温）、麸质粉、尿素、硫酸铵、硫酸钠、硫代硫酸钠、磷酸二氢钠、苯乙酰胺及消泡剂、CaCO3等。1.2.3青霉素生产过程发酵工艺过程（1）生产孢子的制备将砂土保藏的孢子用甘油、葡萄糖、蛋白胨组成的培养基进行斜面培养，经传代活化。最适生长温度在2526 ，培养68天，得单菌落，再传斜面，培养7天，得斜面孢子。移植到优质小米或大米固体培养基上，生长7天，25，制得小米孢子。每批孢子必需进行严格摇瓶试验，测定效价及杂菌情况。（2）种子罐和发酵罐培养工艺种子培养要求产生大量健壮的菌丝体，因此，培养基应加入比较丰富的易利用的碳源和有机氮源。青霉素采用三级发酵一级种子发酵：发芽罐.小罐，接入小米孢子后，孢子萌发，形成菌丝。培养基成分：葡萄糖，蔗糖，乳糖，玉米浆，碳酸钙，玉米油，消沫剂等。通无菌空气，空气流量1：3（体积比）；充分搅拌300350r/min；4050小时；pH自然，温度271。二级发酵罐：繁殖罐.大量繁殖。玉米浆、葡萄糖等。1：11.5；250280r/min；pH自然，251；014h。三级发酵罐：生产罐。花生饼粉（高温），麸质粉、玉米浆、葡萄糖，尿素，硫酸铵，硫酸钠、硫代硫酸钠，磷酸二氢钠，苯乙酰胺及消泡剂，CaCO3等。接种量为1215%。青霉素的发酵对溶氧要求极高，通气量偏大，通气比控制0.71.8；150200r/min；要求高功率搅拌，100 m3的发酵罐搅拌功率在200300 Kw，罐压控制0.040.05 MPa，于2526 下培养，发酵周期在200h左右。前60h，pH5.76.3，后6.36.6；前60h为26，以后24。1.2.4青霉素发酵过程控制反复分批式发酵，100m3发酵罐，装料80m3，带放610次，间隔24h。带放量10，发酵时间204h。发酵过程需连续流加补入葡萄糖、硫酸铵以及前体物质苯乙酸盐，补糖率是最关键的控制指标，不同时期分段控制。在青霉素的生产中，让培养基中的主要营养物只够维持青霉菌在前40h生长，而在40h后，靠低速连续补加葡萄糖和氮源等，使菌半饥饿，延长青霉素的合成期，大大提高了产量。所需营养物限量的补加常用来控制营养缺陷型突变菌种，使代谢产物积累到最大。2发酵罐设备的选择2.1工艺参数2.1.1发酵过程主要控制参数主要参数数据温度25罐压00900100MPa搅拌转速130r/min2.1.2发酵罐主要参数主要参数 500L 1000L 1500L 2000L 3000L 内胆尺寸（直径X高）mm 700x1200 900x1500 1100x1600 1200x1800 1200x26000 搅拌转速r/min 400 300 260 240 220 电机功率Kw 2.2 3.0 4.0 4.0 5.5 2.2物料衡算2.2.1发酵效价测定发酵液经滤纸和微孔滤膜过滤后进行HPLC测定，高效液相色谱仪为Agilent 1100型；色谱条件：以HAc-NaAc缓冲液一乙腈(体积比80：20)作流动相。检测波长为254 nm，流速12ml/min。进样量20 l，柱温25 ，柱型Diamonsil C18(4.6mm 250mm)，采用外标法测定样品中的青霉素效价。分批发酵，每次按20L、20L、15L、15L、10L、10L、10L发酵七次，每24小时发酵一次，一个月能发酵30.2.2.2产率计算发酵指数=发酵效价发酵液体积发酵罐体积发酵周期=发酵液 / ( 生产周期 * 有效体积 )生产指数 = 发酵指数 * 总收率=发酵指数提炼收率设备利用率 = 生产周期 / ( 罐数 * 24 * 本期生产天数 )综合指数 = 生产指数 * 设备利用率产率 = 综合指数 * 365 * 24 * 0.652=111.2* 365 * 24 * 0.652=608820u/ml2.3设备的选择2.3.1各类发酵罐主要参数主要参数型号TBLT-FJGFXG-500各类JY-S出厂家青岛天邦流体设备有限公司廊坊市顶天轻工机械有限公司无锡市锡山雪浪药化工程装备厂上海矩源机械设备有限公司品牌天邦顶天无锡矩源筒体直径根据客人要求定做(mm)900（mm）1000（mm）筒体高度视情况而定950(mm)10000（mm）1600（mm）尺寸根据客人要求定做(mm)发酵罐设备机械搅拌通风发酵罐机械搅拌发酵罐机械搅拌通风发酵罐搅拌轴功率视情况而定0.55（kw）100（kw）6（kw）容积视情况而定（ml)500L1-100L5-5000（ml）重量事情况而定（kg)260（kg）100(kg）150（kg）微生物代谢好养型发酵罐好养型发酵罐搅拌轴转速36r/m1000r/m80r/m价格元/台800001750010000350002.3.2设备的计算根据上面的物料衡算可以得出：1-100L无锡市锡山雪浪药化工程装备厂的发酵罐可以满足生产需要，而且原料浪费最少，节约空间，设备利用率最低。价格最低，功率较大，重量较轻，搅拌轴转速较高，因此选用该设备。3结论根据发酵设备的主要参数及实际问题我选择用由无锡市锡山雪浪药化工程装备厂生产的发酵设备。参考文献1 周光邠, 金玉清, 陈瑛瑛, 洪肇琳, 刘博玲. 青霉素球状菌株发酵工艺的研究J. 中国抗生素杂志 , 1988, (02)2 俞定安. 对我国目前青霉素生产的一点看法J. 中国抗生素杂志 , 1988, (02)3 许文思. 中国的抗生素研究和生产J中国医药工业杂志 , 1997,(02) .4 苗勇; 亓平言; 周倜; 苏玉山; 宁瑞显; 青霉素提纯工艺生产现状和研究进展J中国医药工业杂志, 1999 .5 陈坚等实验技术.化学工业出版社M .2003年6 郑裕国等加工过程与设备.化学工业出版社M.2004年附录1 青霉素生产工艺流程示意图1培养7发酵罐13培养物滤液贮放罐19沉淀罐2培养8消沫剂14第一次抽提20抽滤器3培养9前体15中间容