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文档简介

1、一、山东鲁抗简介1.1 公司概况山东鲁抗是国家大型生物制药企业,国家重要的抗生素研发、生产,国家重点高新技术企业,拥有国家级企业技术中心。鲁抗A股(600789于 1997 年 2 月在交易所挂牌上市,现有资产 38 亿元,占地近 4000 亩,拥有 5 家全资子公司、7 家控股子公司、1 家参股公司,员工6500 余人,其中各类专业技术3100 余人。鲁抗以发展生态、服务人类健康为使命,以专业领先,行业领跑、基业长青为愿景,坚持诚信、创新、共赢的价值观,大力创建资源节约型和环境友好型企业,制造安全高效的药品,保障病患者健康,造福自然,造福人类。鲁抗拥有年产各类微生物发酵及半原料药15000

2、吨、粉针30 亿支、片剂 100 亿片、胶囊 50 亿粒、水针 2 亿支、大容量注射剂 1.5 亿瓶的生产能力,主要产品有人用药、动植物药等 500 余个品种,已通过 ISO9001 质量体系认证、ISO14000 环境体系认证和 OSHMS 职业健康安全体系认证,青霉素钠原料药及粉针获得国家质量金奖,酒石酸泰乐霉素、大观霉素原料药获得欧盟 CEP,大观霉素通过德国 cGMP 认证,AIV、盐酸大观霉素均通过FDA 认证。鲁抗产品畅销,远销亚洲、欧洲、非洲、美洲 40 多个国家和地区,年出口创汇过亿。鲁抗以科技为先导,走科技兴企,运用现物技术,生产经营抗生素类、氨基酸类、心脑类、半抗生素类原料

3、药,生物药品以及相关制剂、输液、中成药、动物用抗生素、淀粉、葡萄糖等。1.2 主要荣誉“鲁抗牌”获“中国出口名牌”称号、鲁抗获“山东省企业年度检验免检企业”奖、鲁抗获“山东省环境友好企业”称号、2004 年,鲁抗获“山东省清洁生产示范企业”称号、2004 年,鲁抗获“山东省应用示范企业”称号、2003 年,鲁抗获 19982003 年山东省“环保优秀企业”称号、鲁抗获 2003 年度中国信息化百强企业、2002 年鲁抗获“山东省管理创新优秀企业”称号、鲁抗获中国专利“山东企业”称号、鲁抗被确定为首批“山东省企业文化建设示范”。1.3 发展目标“十五”期间,鲁抗的发展目标是:以生产经营抗生素药品

4、为主,重点发展壮大人用抗生素、半抗生素、动植物生物药品、天然药物四大支柱产品,以药为主,多种经营,成为销售收入 35 亿元、利税 5 亿元、利润 3 亿元,出口创汇 4000 万,实行跨地区、跨行业经营,具有国际先进管理水平,经营、自负盈亏、自我发展、良性循环,有的特大型企业。1.4 组织机构参控股公司:山东鲁抗(上市公司)、东鲁抗舍里乐药业、山东鲁抗动植物药品经营、山东鲁抗动物药业、山东鲁抗赛特公司、山东鲁抗生物公司、明治鲁抗、 山东鲁抗立科药物化学、山东鲁抗中和物业开发有限公司。1.5 四块1.5.1 鲁抗(人用)板块鲁抗(人用)板块是目前鲁抗最主要的支撑板块,主要包括人用抗生素及部分非抗

5、产品,分制剂和原料药两个子板块。制剂以制剂事业部为、纳入鲁抗赛特公司、鲁抗泰安制药厂等资源,拥有 259 个制剂产品文号,产品涵盖抗等几大领域。、心脑、哮喘、解热镇痛原料药的生产销售是鲁抗的传统优势,拥有以 6-APA、7-ACA 和 7-ADCA 为母核的三大系列产品链,青霉素钠原料药及粉针获得国家质量金奖,大观霉素原料药通过德国cGMP 认证,盐酸大观霉素通过1.5.2 鲁抗动保板块FDA 认证。鲁抗动保板块主要生产经营原料药、粉针、片剂、粉散剂和饲料添加剂,其主体舍里乐公司兽药原料生产十强企业,盐霉素、泰乐菌素系列产品被中国国际农业博览会认定为名牌产品,酒石酸泰乐菌素取得了欧盟 CEP,

6、AIV 通过了FDA 认证。1.5.3 环境科技板块环境科技板块是鲁抗新兴产业,秉承鲁抗“绿色发展、和谐共生”的环境理念,持续推行清洁生产,发展循环经济,实现企业发展同环境保护的和谐,具有良好的增长空间和发展前景。其主体中和环保公司,拥有独特的浓废水处理技术,是国内污水处理系统最全、技术水平最高的环保治理企业之一。1.5.4 生物板块生物板块代表鲁抗未来发展的板块,是鲁抗打破抗生素生产企业瓶颈的“突破口”,预计“十二五”末鲁抗将真正实现生物材料、生物制品的。二、实习车间简介2.1 106 车间我在鲁抗公司的 106 车间完成了认识实习,此车间主要完成头孢菌素 C 到7ACA 的与结晶、干燥。主

7、要包括三个工段:提取、与结晶干燥。2.2 头孢菌素C图 1头孢菌素C 化学结构头孢菌素 C(cephalosporin c)是由与青霉菌近缘的头孢菌属真菌产生的抗一。抗菌活性比较低,但对酸比较稳定,可以口服,毒性较小,与青霉素生很少或无交叉过敏反应。抗菌谱较广,对革兰氏菌有抗菌活性。目前,对头孢菌素 C 进行了一些结构改造,增强了其抗菌活性,扩大了菌谱,发展了第一、二、三、四代头孢菌素。2.3 7-ACA图 27-ACA 化学结构7-氨基头孢烷酸(简称 7-ACA),是头孢菌素中最常用的母核,7-ACA 有两个活性基团,3-位的乙酰氧基和 7-位的氨基,在这两个活性基团上连接不同的侧链,就不同

8、性质的头孢类抗生素,如头孢噻肟(cefotaxime)、头孢三嗪(ceftriaxone)、头孢唑啉(cefazolin)、头孢呋辛(cefuroxime)、头孢哌酮(cefoperzone)等。7-ACA 的分子式为 C10H12N2O5S,分子量为 272.28。7-ACA 的化学名称为3-乙酰氧甲基-5-硫-7-氨基-8-氧-1-氮杂二环辛-2-烯-2 羧酸,是玉米浆通过头孢菌发酵得到的头孢菌素C,头孢菌素C 在酰胺键处水解得到 7-ACA。7-ACA 是各种头孢菌素的关键性,头孢菌素品种均为半产品,即利用发酵头孢菌素C 的裂解物 7-ACA 加化学侧链缩合而成。方法2.4目前 7-AC

9、A 的方法根据裂解方法的不同主要分为:化学法与酶法。对于化学法,化学反应裂解头孢菌素C 锌盐(或钠盐)生产 7-ACA,这种反应需要在的条件下进行(例如超低温),而且还使用大量的有害的化学物品,给环境和健康带来很大的危害。由于化学法具有如上弊端,鲁抗公司采用的是酶法7-ACA。酶法生产的7-ACA 不含溶剂和重金属、质量高,生产占地面积小,环境污染小,成本也低。三、生产工艺图 3提取工段流程图3.1 提取经过微生物在特定条件下,利用底物生成前体物头C,在此工段,经过板框超滤、树脂交换与纳滤,将发酵液中的有效成分头 C 提取出来。板框超滤:酸化液经振动筛,筛出尺寸较大的菌渣,之后由特殊有机材料制

10、成的超滤膜,将发酵液中残余的菌渣及其它分子量较大(1000-300000Da)的杂质除去。树脂交换:滤液经预处理除去部分杂质后,经大孔树脂吸附与,再经过脱色,除去色素以及分子量较小的杂质。纳滤:料液在加压条件下通过卷板式纳滤膜,水通过孔径很小的滤孔(截留分子量 150-1000Da),此步骤主要起浓缩滤液的作用。3.1.1 板框超滤超滤又称超过滤,用于截留水中胶体大小的颗粒,而水和低分子量溶质则允许透过膜。超滤的机理是指由膜表面机械筛分、膜孔阻滞和膜表面及膜孔吸附的综合效应,以筛滤为主。超滤膜的种类:常用的超滤膜有:醋酸素膜,聚砜膜,聚酰胺膜超滤装置:主要有板框式、管式、卷式和中空式等,与反渗

11、透装置类似。板框式超滤装置:优点包括装置牢固,适合在广泛的压力范围内工作;流道间隙大小可调,原水流道不易被杂物堵塞;具有可拆性,方便;通过增减膜及支撑板的数量可处理不同水量。缺点:装置较笨重;体积内的有效膜面积较小;膜的强度要求较高,一般做在无纺布上,以增强膜的机械性能。管式超滤装置:优点包括原液流道截留面积较大,不易堵塞;膜面的比较容易,可化学或擦洗。缺点:体积内膜的充填密度较低,占地面积大;膜管的弯头及连接件多,设备安装费时。卷式超滤装置:优点包括体积内的有效膜面积较大,水在膜表面状态比较好,结构紧凑,占地面积较小。缺点:进水预处理要求严格,对所用的膜强度要求较高,使用过程中,一旦发现膜破

12、损须更换新的膜元件。中空式超滤装置:优点包括体积内有效膜面积最大,工作效率最高,占地面积小。中空无须支撑物。缺点:膜的较,只能用水力冲洗或化学,不能用机械,另外,中空膜损坏后要更换整个组件。(3)超滤工艺参数 :主要参数有膜通量、膜和膜。在操作压力为 0.110.6Mpa,温度小于 60时,超滤膜的膜通量以 1500L/m2h 为宜。影响膜通量的和原水预处理等。膜必须定期有:进水流速、操作压力、温度、进水浓度,以延长膜的,正常使用的膜的为1218 个月。3.1.2 树脂交换离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同,

13、离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。阳离子交换树脂大都含有磺酸基(SO3H)、羧基(COOH)或苯酚基(C6H4OH)等酸性基团,其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂,其结构式可简单表示为RSO3H,式中 R 代表树脂,其交换原理为:2RSO3HCa2+ (RSO3)2Ca2H+。阴离子交换树脂含有季胺基-N(CH3)3OH、胺基(NH2)或亚胺基(NH2)等碱性基团。它们在水中能生成 OH-离子,可与各种阴离子起交换作用,其交换原理为:RN(CH3)3OHCl- RN(CH3)3ClOH-由于离

14、子交换作用是可逆的,因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤,可恢复到原状态而重复使用,这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗;阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理,进行再生。3.1.3 纳滤纳滤是在压力差推动力作用下,盐及小分子物质透过纳滤膜,而截留大分子物质的一种液液分离方法,又称低压反渗透。纳滤膜截留分子量范围为200-1000MWCO,介于超滤和反渗透之间,主要应用于溶液中大分子物质的浓缩和纯化。纳滤膜概述:纳滤系统多采用错流过滤的方式。错流方式避免了在死端过滤过程中产生的堵塞现象:料液流经膜的表面,在压力的作用下液体及小分子物质透过纳滤膜,而不溶

15、性物质和大分子物质则被截留。图 4死端、错流过滤示意图料液具有足够的流速可将被膜截留的物质从膜表面剥离,连续不断的剥离降低了膜的污染程度,因而可在较长的时间内维持较高的膜渗透通量。错流过滤是最有效、最可靠、最可以创造经济效益的膜分离。错流过程同时避免了在死端过滤(如板框压滤机、鼓式真空过滤机)过程中依靠滤饼层进行过滤的情况,分离发生在膜表面而不是滤饼层中,因而滤液质量在整个过程中是均一而稳定的。滤液的质量取决于膜本身,使生产过程完全处于有效的控制之中。 卷式纳滤膜的结构卷式纳滤膜组件设计简单,填充密度大,结构为多个“膜袋”卷在一多孔中心管外形成,膜袋三边粘封,另一边粘封于多孔中心管上,膜袋内以

16、多孔支撑材料形成透过物流道。膜袋与膜袋间以网状材料形成料液流道,料液平行于中心收集管,进入膜袋内的透过物,旋转着流向中心收集管,并由中心收集管流出。图 5卷板式纳滤示意图图 6膜分离技术简介3.23.2.1 方法简介7-ACA 和头孢菌素的工艺主要有化学法和酶法两种。化学半技术是目前通用的工艺,主要包括:酰氯法和混酐法,化学法存在着活化、缩合、保护和去保护的过程过程长、步骤多反应条件苛刻产生大量的三废等弊端,而酶法工艺与化学法相比,由于具有许多优点,如:生产工艺简单,周期短;反应条件温和,pH 接近中性;高度的区域和选择性以及无需保护和去保护过程,割除了化学中所需的毒害物质;劳动环境得到改善,

17、减少了三废的排放。因此,用酶法实现 7-ACA 及头孢菌素的半势。体现了绿色环保工艺的各种优3.2.2 酶法(1)两步酶备 7-ACA目前人们研究较多的是两步酶备 7-ACA。首先,头孢菌素 C 在通氧气情况下被D-氨基酸氧化酶( D-amino acid oxidase ,DAAO)催化,产生具有酮基的中间体(ketoadipyl 7-aminocephalosporanic acid ,keto-7-ACA)和H2O2 。这个较不稳定,很容易被同时产生的H2O2 化学氧化脱羧,转变成戊二酰基-7-氨基头孢烷酸 (glutaryl 7-aminocephalosporanic acid ,G

18、L-7-ACA) ,然后GL-7-ACA 在GL-7-ACA 酰化酶(GL-7-ACA acylase) 的作用下脱去其侧链,生成 7-ACA。目前国内 7-ACA 大部分的生产厂家,如:山东鲁抗、河北石药、山西威齐达等已将 7-ACA 的生产线,由化学法转换为酶法,7-ACA D-氨基酸氧化酶和 GL-7-ACA 酰化酶国内也有厂家大批量生产。图 7头孢菌素C 经两步酶法转化为 7-ACA3.2.3 一步酶虽然两步酶备 7-ACA备 7-ACA 在生产成本和环境保护方面有优势,但是从头孢菌素C 到 7-ACA 的转化率与化学法相比要低,而且DAAO 催化反应难以控制。头孢菌素C 酰基转移酶(

19、CPC acylase)可以直接把头孢菌素 C 转变到 7-ACA(不经过 GL-7-ACA 等中间产物),因此其转化率与化学法相当,而且能得到较高质量的 7-ACA。利用CPC acylase 生产 7-ACA 的一步酶法(One-step enzymatic pro s)是非常新的 7-ACA 酶法工程,既具有化学法的优势(高转化率和纯度)也具有两步酶法的优势(高经济性和环境保护),目前韩国已成功开发出高质量的CPC acylase。图 8头孢菌素C 经一步酶法转化为 7-ACA结晶干燥结晶:物质从液态(液体或熔融体)或气态形成晶体的过程。一般结晶速度慢些,晶体就大些,晶形也完整些。是提纯

20、固体物质重要方法之一。结晶方法主要可分为两类:1.去除一部分溶剂的结晶。即使一部分溶剂蒸发或汽化,溶液浓缩达到过饱和而结晶。用于溶解度随着温度下降而减小不多的物质,如氯化钠、氯化钾、碳酸钾等。2.不去除溶剂的结晶。即使溶液冷却达到过饱和而结晶。用于溶解度随着温度下降而显著减小的物质,如硝酸钾、硝酸钠、硫酸镁等。结晶主要分两个阶段,二者通常是同时进行的,但多少可独立地加以控制。第一阶段是晶核(晶体微粒)的形成。第二阶段是晶核的成长如果能控制晶核的数目,就能调解最终形成的晶体大小。干燥:在化学工业中,常指借热能使物料中水分(或溶剂)汽化,并由隋性气体带走所生成的蒸气的过程。例如干燥固体时,水分(或

21、溶剂)从固体扩散到表面再从固体表面气化。干燥可分自然干燥和人工干燥两种。并有真空干燥、冷冻干燥、气流干燥、微波干燥、红外干燥和高频干燥等方法。工段后,浓缩的料液打入结晶罐中,加盐酸至 ph 值 5.2 左右,同3.3.2时添加:保险粉(连二亚硫酸钠),漂白作用;结晶助剂(高分子絮凝剂),附着结晶作用。一段时间后,降低搅拌转速,养晶约 1.5h 后,输送至过滤洗涤二合一罐,其中,通入空气吹出水,氮气吹出;形搅拌桨抹平表面裂痕,防止加压“短路”。干燥后推进沸腾床底部,通入热蒸汽,加热除去水分,产品检测、包装后装箱,入库。3.3.3 过滤洗涤二合一过滤洗涤二合一设备主要由筒体、传动、洗涤装置、刮刀搅

22、拌机构、过滤介质、出料阀门、气动系统、相关管路及检测控制仪器仪表等组成。图 9过滤洗涤二合一设备结构简图1.筒体2.滤盘 3.出料口 4.刮刀机构 5.传动6.机过滤:待分离的物料泵入或压入罐内,停止进料,通入压缩气体,在压缩气体的压力作用下,实现待分离的物料的固液分离。形成的滤饼通过特制刮刀机构抹平,消除滤饼裂缝,使滤饼分布均匀,厚度一致,使固液分离更彻底。洗涤:在容器内侧装有特制旋转喷淋装置,使液均匀分布于容器内,可实现容器和物料。通过升降搅拌浆叶搅拌将滤饼和液混合,使物料得到充分洗涤。通过刮刀机构的搅拌混合作用可逐层将滤饼和洗涤液充分混合,最后形成浆状悬浊液,滤饼得到充分洗涤。根据物料的

23、具体情况,可选择多次洗涤。吹干:充分洗涤结束后,通入压缩气体,对滤饼进行吹干。卸料:干燥松散的滤饼在刮刀机构的推铲作用下被刮起且被推送到侧面出料口部位,经出料口排出机外。四、板框超滤方法优化4.1 超滤原理及膜堵塞超滤原理也是一种膜分离过程原理,超滤利用一种压力活性膜,在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x100001x10000的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时,水分子和分子量小于 300500 的溶质透过膜,而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留,从而使

24、水得到净化。也就是说,当水通过超滤膜后,可将水中含有的大部分胶体硅除去,同时可去除大量的有机物等。超滤装置是在一个密闭的容器中进行,以压缩空气为动力,推动容器内的活塞前进,使样液形成内压,容器底部设有坚固的膜板。小于膜板孔径直径的小分子,受压力的作用被挤出膜板外,大分子被截留在膜板之上。超滤开始时,由于溶质分子均匀地分布在溶液中,超滤的速度比较快。但是,随着小分子的不断排出,大分子被截留堆积在膜表面,浓度越来越高, 自下而上形成浓度梯度,导致超滤速度逐渐减慢,即为超滤膜的堵塞,也称“膜污染”。4.2 超滤膜手工擦洗106 车间的提取工段中,板框超滤膜的主要依靠工人师傅们工擦洗,该方法是一种比较

25、原始但行之有效的方法。主要做法是将拆解开来的单板膜用清水冲洗,除去堆积在膜表面的尺寸较大的菌渣,之后用柔软的布料或海绵擦洗膜表面,将附着在膜空隙间的杂质除去,此方法可有效地除去膜表面上大量的污垢,但是效率极低,需要大量的人力、物力,而且无法深入膜孔中尺寸更小的杂质。经查阅文献资料知,目前板框超滤膜的方法主要有物理法与化学法。4.3 物理方法水力方法,降低操作压力,提高保留液循环量(即高速水冲洗)有利于提高通量;采用液流脉冲的形式可以很快将膜污染清除,特别是洗液脉冲同反冲结合起来,将会收到令人满意的效果。例如,内压式中空膜可以用以下两种方式。一个是反冲洗涤液体反向透过膜,除去沉积在内壁的污垢,注

26、意洗涤液中不得含有悬浮物以防止中空膜的海绵状底层被堵塞。例如反冲洗时可采用两个超滤器并联运行,用一个超滤器的出水对另一个超滤器进行反冲洗,这应在较低的操作压力下进行,以免引起膜破裂,反冲洗时间一般需要 2030min。另一个是循环洗涤关闭透过液出口,利用料液和透过液来,由于料液在中空内腔的流速高,因而压力降大。关闭透过液出口后,间的压力大致等于内压力的平均值,在中空的进口段内压较高,产生滤液;在的出口段外压较高,滤液反向流人内腔,透过液在中空内外作循环。返回的滤液流加上高速的料液流可以清除沉积的污垢,近来有一种发展是采用两套内压中空膜组合使用的方法,两套膜组件并联,其中一套工作,分流出一部分超

27、滤液来反冲另一套中空膜,间隔一段时间后交换进行,一般是工作 10min,反冲 1min,这种边工作边反冲的方式能很好地防止膜孔道堵塞,使膜通量保持在较高的状态下工作。这种操作方式突破了要等到膜污染之后才停止工作进行的观点,它不需用剂,也不需卸下膜组件,是一种很好的方法,只是对换向开关以及换向开关的控制部分要求较高,否则影响膜的。 又如,对外压式中空膜可使用等压法冲洗。冲洗时首先降压运行、关闭超滤液出口并增加原液进口流速,此时中空内腔压力随之上升,直至达到与外侧内腔操作压力相等,使膜内外侧压差为零,滞留于膜面的溶质分子即会悬浮于溶液中并随浓缩水排出。等压冲洗适用于中空膜。对于中空膜组件,还可使用

28、负压方法,即用抽吸的方法使膜的功能面处于负压状态,从而去除污染物,使膜的性能得到恢复。其优点为当膜的外侧压力为大气压时,膜内外侧的压差最大为一个大气压,膜不易损坏,同时其效果优于等压。图 10正向冲洗示意图图 11反向冲洗示意图(2)气-液脉冲往膜过滤装置间隙通人高压气体(空气或氮气)就形成气,液脉冲。气体脉冲使膜上的孔道膨胀,从而使污染物能被液体冲走。此法效果较好,气体压力一般为 0.20.5MPa,可以使膜通量恢复到 90%以上。此外,还有电场过滤,脉冲电脉,脉冲电解,电渗透反洗,海绵球机械擦洗等方法。 化学。当膜污染比较严重,采用物理方法不能使通量恢复时,必须用化学剂进行。化学从本质上讲是沉淀物与剂之间的一个多相的反应,根据的理论,化学分为 6 个过程: 化学前的机械;剂扩散到污垢表面; 渗透扩散进污垢层;反应(其中包括物化过程:溶化、机械应力和热应力、湿润、溶胀、收缩、溶剂化作用、乳化作用,抗絮凝作

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