年产660吨土霉素淀粉发酵工段工艺设计 海南大学材化学院生物工厂设计

1、海南大学2010生物工程系生物工程课程设计手册海南大学生物工程系生物工程学科课程设计手册标题：660t/a土霉素淀粉发酵工段工艺设计学号：20100412310001名称：陈国平等级：2010等级讲师：王新光完成日期：2013年六月20日生物工艺课程设计任务书。一、课程设计的性质和目的生物工程课程设计是以生物工艺学、生物工程设备、相关科学理论和工程技术为基础的综合、实践性强的应用工程训练。课程设计旨在加强学生对本课程及相关课程理论和专业知识的理解和掌握，教育和提高理论计算、结构设计、工程制图、资料文献复习、相关标准和规范应用、电脑应用等能力。同时，为其他专业课程的学习和毕业设计(论文)打下了良

2、好的基础。二、课程设计要点1、确定生产工艺和工艺条件根据给定的设计任务，相关资料、文献复习、必要的技术数据采集、流程参数和数据收集、生产方法选择、流程和流程条件决定选择和决定的原则主要是合法性。技术进步和成熟的可靠性；经济合理性安全；结合实际情况。2、列出产品生产流程的总物料平衡、物料平衡表，用于设计标题、确定的生产方法和基本数据。3、绘制流程图(1)设备图像示意图、大小、相互位置和距离、材料去向、连接的管道、泵、阀、电机的位置要认真标出。(2)材料是粗实线，设备、管线是细实线。(3)列出设备清单。三、时间分配和计划进展1、设计期间1.5周2、分配时间指导讲师说明设计原则和程序，并在0.5天内

3、布置设计任务审阅资料，制定工艺过程，制定方案，了解设计原理，掌握两天物料平衡1.5天画设计图两天设计指南2天整理共8天(1.5周)目录摘要1引言1第一章土霉素概述2第二章土霉素发酵工艺32.1土霉素发酵流程图(见图)32.2土霉素发酵工艺简介32.2.1孢子的制备32.2.2种子准备42.2.3发酵培养基简介42.2.4生效4第三章物料平衡53.1物料平衡合计53.1.1来源信息53.1.2物料平衡合计63.2设备会计73.2.1坦克物料平衡73.2.2罐物料平衡93.2.3坦克物料平衡123.3酸化稀释过滤工艺材料平衡153.5干燥工艺物料平衡17第四章设备选择184.1流程计算标准184.

4、2土霉素工艺设备计算184.2.1发酵罐184.2.2补充罐194.2.3氨罐194.2.4酸化池194.2.5稀释罐204.2.6帧过滤器204.2.7脱色罐204.2.8液氨储罐204.2.9结晶罐204.2.10烘干机214.3发酵车间设备清单214.4离心泵的选择和直径214.5管道设计选择224.5.1通风孔224.5.2输液管23第五章安全生产和“三茄子废物”处理255.1安全生产255.2废水处理255.3废气处理265.4废物处理26工具书26审计27发酵车间设备清单28年产660吨土霉素发酵区工艺设计摘要土霉素也称为地霉素或氧四环素，英语名为Terramycin (Oxyte

5、tracycline)。抗菌药物的一种，对多种球菌和真菌有抗菌作用，里克车身和阿米巴病原虫也有抑制作用，用于治疗上呼吸机感染、胃肠感染、斑疹伤寒、病虫害等，目前主要用于家畜药和饲料添加剂。土霉素是利用生物工程学科技术生产的代表性产品，包括种子培养、发酵、提取、过滤、脱色、结晶、离心、干燥等重要的单元操作和工程概念。通过对土霉素生产各工段的学习，了解了生产过程所需的设备和需要掌握的单位操作。牙齿文章通过对土霉素生产发酵工段的重点研究和介绍，通过材料保存计算，撰写了实践论文，并编制了材料流程图及设备明细表。关键词：土霉素；生产工艺物料流程发酵引言本设计是年产660t/a土霉素淀粉发酵工段工艺设计。

6、土霉素原料药在市场竞争中的最大优点是价格低廉。因此，多年来被大量用于兽药及饲料添加剂。在许多抗生素品种中，最便宜的土霉素今后将在我国广泛使用，目前主要生产企业主要占世界产量的25%左右，如赤霉素药物、石家庄化书制药、山西圣火制药等，产量继续下降，土霉素出口价格也降低。国内市场上，土霉素除了用作常山强力霉素的原料外，主要是兽用药物、饲料添加剂、临床用药物微乎其微。发达国家基本上不再使用土霉素，发达国家的畜牧业也使用纯度高的无菌土霉素。我国生产的土霉素大部分是为了防止产品，因此对土霉素工艺的研究和创新很重要。第一章土霉素概述土霉素作为抗生素具有广泛的频谱抗菌作用，主要用于里克次体病支原体肺炎、衣原

7、体感染。土霉素是通过生物合成获得的广泛的频谱抗生素，目前国内土霉素提取工艺以草酸(或磷酸)为氧化剂控制pH值，以黄血盐-硫酸锌为净化剂，共同去除蛋白质等高分子杂质，然后用122-2裴秀智脱色进一步净化土霉素过滤器，最后调节pH值4.8左右，获得土霉素碱产品。中文名称：土霉素英语名称：Oxytetracycline化学名称：(4s，4107 R，5S，5107 R，6S，12 107s)-n-4-二甲胺-1，4，4 107，5，5 107，6，11分子式：C22H24N2O9分子量：460.0理化性：土霉素由裂链丝状菌生产，属于放线菌中的链菌，发育良好的菌丝体，菌丝体茄子，无隔膜，直径约为0.4

8、 1.0米，长度不同，有多核。菌丝体有营养菌丝、寄生菌丝、孢子史的区分，孢子史再形成分生孢子。裂链丝状菌的菌落为灰白色，后生褶皱成裂状。菌丝体由树枝茄子，白色，孢子灰白色，柱状组成。浅黄色结晶或非晶粉末，无味；在阳光下颜色变暗，在碱性溶液中破坏无效。在乙醇中微溶解，在水中微溶解，在稀酸和稀碱中溶解。土霉素是四周期素抗生素，结构中包含四苯并苯的基本母核，根据环的取代基的相或位置构成不同种类的四周期素抗生素。其结构和名称如上图所示。第二章土霉素发酵工艺2.1土霉素发酵工艺流程图(见图)沙土孢子斜孢子孢子培养36.5 4-5天种子培养30 38h 0.65v/v/m初级种子培养液种子扩大培养30 4

9、8h 1.0v/v/m二次种子培养液发酵30c 194 h 1:2 . 0v/v/m补充液氨湿结晶旋风干燥土霉素成品发酵液酸化2.3%g/ml草酸调节pH1.75-1.85ZnSO4 0.18%黄血炎0.23%氧化液稀释200%v/v稀释液木板过滤器滤液裴秀智脱色122-2裴秀智脱色液结晶12%氨水调节Ph 4.5-4.6 28-30 结晶液分开洗涤过滤后用水冲洗干2.2土霉素发酵工艺简介2.2.1孢子的制备这是发酵过程的开始，也是重要的部分。抗生素产量和成品质量与菌种性能及孢子和种子状况有密切关系。生产用孢子必须经过顺从和生产能力的检查，才能符合规定，才能准备种子。在沙土管或冷冻干燥观众的菌

10、种经过无菌手续，在由麦麸、琼脂、水组成的倾斜培养基中，在36.5 36.8、50%相对湿度条件下培养4 5天，将菌落正常的孢子抽成种子。在孢子制备过程中，在蒸馏水中适当添加0.005%MgSO4，0.01%KH2PO4，0.015%(NH4)2HPO4，可以防止水质波动对孢子质量的影响，缩短孢子的成熟期。2.2.2种子准备种子制备是孢子进入种子桶后在罐子里繁殖大量菌丝体的过程，目的是使孢子发芽繁殖，获得足够数量的菌丝，并接种到发酵桶里。种子培养基的成分基本上类似于发酵培养基，因此培养液在30C，30小时左右呈浓黄色。PH通常可以从6.0到6.4移动到下一罐。转移到发酵罐时，pH6.0是800u

11、/ml左右。种子桶级数是准备种子需要按部就班地培养的次数，一般取决于种子的生长特性、孢子萌发和菌体繁殖速度、发酵罐的体积。土霉素种子制备一般扩大培养2级种子桶。2.2.3发酵培养基简介培养基是微生物生长繁殖和合成各种代谢产物所需的一定比例配方的各种营养素的混合物。培养基的组成和比例是否合适直接影响微生物的生长、生产和工艺选择、产品质量、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、添加剂灯泡、消泡剂5部分组成。生产中使用了单糖-葡萄糖、双糖-麦芽糖、多糖-米粉、玉米粉、淀粉的解酶液作为碳源。本设计采用淀粉作为碳源，发酵比较容易控制。发酵过程中二氧化碳不断发生，培养基中许多有机氮源含

12、有蛋白质，因此发酵罐内会产生大量泡沫，如果不严格控制，则会产生发酵液脱液，从而导致染色菌的结果。(David aser，Northern Exposure，美国电视电视剧，发酵名言)采用植物油泡沫仍然是个好方法。一方面可以作为泡沫剂，另一方面可以作为碳源，但现在普遍采用泡沫材料代替豆油。2.2.4生效牙齿过程的目的主要是使微生物分泌大量抗生素。发酵开始前，相关设备和培养基必须先经过灭菌，然后连接到种子。接种量一般为20%。发酵周期通常为194小时。发酵前30-31 C分段培养，通气量为2.0v/v/m。接种后发酵pH低于6.4时，通过氨补充20-40小时，每4小时补充一次，每次10-15L调节

13、45mg/100ml以上的氨水平。根据发酵液残糖值补充糖总量，一般100小时前残糖为4.0%-5.0%，100小时-150小时调节为3.5%-4.0%，150小时加罐前6小时调节为3.0%。在整个牙齿过程中，需要不断地换气和搅拌，保持一定的水箱温和桶，并进行一定时间的取样，进行生化分析和无菌实验，观察代斯变化、抗生素发生情况、杂菌污染情况。第三章物料平衡3.1物料平衡合计3.1.1原始信息成品效价Ud=1000单位/毫克年均发酵水平Uf=35000单位/毫升年度第m天=300 d/a1、发酵基本工艺参数土霉素的发酵周期T为184小时，辅助时间为10小时。发酵过程中坦克周期为44小时，辅助时间为

14、4小时发酵周期为35小时，辅助时间为3小时接种费为20%，液体损失率为15%大缸发酵周期所需的全部材料量为32m3。大缸发酵周期所需的稀物量为17m3。脱液、蒸发、取样、油罐损失合计为总原料额的15%大、中、小罐的通气量分别为2.0、1.5、0.65(每分钟单位体积发酵液进入的空气量)氨氮的利用，培养20-40小时，每4小时补充一次，每次10-15L将氨水平控制在45mg/100ml以上培养基比例：罐罐罐前才稀材料配置比率(%)比率(%)比率(%)比率(%)比率(%)豆饼粉3.02.53.03.53.0淀粉2.52.58.06.53.0氯化钠0.40.360.20.4碳酸钙0.60.41.10.40.4磷酸二氢钾0.0050.003磷酸氢二钾0.0050.003植物油42.670.412、提取默认流程参数名字参数名字参数脱色率99.24%发酵液效价35000u/ml结晶干燥工作产量86%滤液效价11000u/ml过滤工作良品率116%母液效价1370u/ml总产出率99%湿晶体含水量30%发酵液密度1.58千克