土霉素生产工艺设计

土霉素生产工艺设计内容摘要：

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，微生甲醇、无水氯化钙 20℃ 25℃溶解， 5℃ 7℃成盐 制药工艺设计论文 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。 孢子的制备 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 ℃、 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 %MgSO%KH2PO4 及 %(NH4)2HPO4，避免水质波动对孢子质量的影响，还可以缩短孢子的成熟期。 种子制备 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 时可以移入下一级罐。 移入发酵罐时pH，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。 发酵培养基介绍 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。 碳源的主要作用是：为微生物菌种的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的碳成分；为合成目的产物提供所需的碳成分。 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。 氮源的作用是供应菌体合成氨基酸的原料。 主要有机氮源为黄豆粉饼、花生粉饼、蛋白胨、酵母粉、玉米浆等，通常使用黄豆粉饼。 无机氮如氨水、硫酸铵制药工艺设计论文 等可适量使用。 无机盐：磷酸盐浓度对放线菌的生长 和抗生素的合成影响很大，故应该严格控制磷酸盐的浓度。 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。 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。 发酵 接种量一般为 20%。 发酵周期一般为 194 小时。 发酵全程 3031℃分段培养，通气量为。 当接种后发酵 pH 低于 时开始通氨，培养 2040 小时，每 4 小时补一次， 每次 1015L，控氨水平在 45mg/100ml 以上。 根据发酵液残糖值补入总糖，一般在 100 小时前残糖控制 %%， 100 小时 150 小时控制%%， 150 小时至放罐前 6 小时控制在 %。 在整个过程中，需要不断通气和搅拌，维持一定的罐温和罐压，并隔一段时间取样进行生化分析和无菌试验，观察代谢变化、抗生素产生情况和有无杂菌污染。 土霉素的提取生产工艺流程及各个单元操作简介 发酵液的预处理： 通常采用草酸作为酸化剂，其去钙较完全，析出的草酸钙还能促进蛋白质的凝结，提高滤液 质量，草酸属于弱酸，比盐酸、硫酸等对设备的腐蚀性小。 但其价格较贵，并促使差向土霉素等异构物的产生，因此在草酸做酸化剂时，温度必须在 15℃以下，且尽量缩短操作时间。 通常在考虑土霉素稳定性和成品质量及成本的前提下， pH 控制在。 酸化净化： 使用的草酸可 以与钙离子、镁离子等形成沉淀 ，同时作为酸化剂调节 PH；净化剂为黄血盐、硫酸锌，其可以 絮凝蛋白沉淀。 制药工艺设计论文 122树脂脱色： 进一步净化土霉素滤液。 过滤： 一是为了获得含有土霉素的发酵液；二是为了除去发酵液中的大量杂质，然后再进一步从中提取土霉素。 结晶： 结晶是制备纯物质的有效方法。 溶液中的溶质在一定条件下因分子有规则的排列而结合成晶体。 其有很好的选择性，通过结晶，溶液中的大部分杂质会留在母液中，从而得到高纯度的晶体。 再次分离： 利用离心机将结晶物和液体分开。 干燥： 除去湿晶体中的水分。 土霉素生产总工艺流程图 发酵液 酸 化 稀释 稀释液 板框过滤 菌丝 122树脂脱色 脱色液 过滤 pH= 28℃ 30℃ 结晶 12%氨水 滤液 母液 离心分离 湿晶体 干燥 土霉素产品 结晶草酸，黄血盐，硫酸锌，去离子水 二级种子培养液 一级种子培养液 斜面孢子 砂土孢子 孢子培养 种子培养 种子扩大培养 发酵 36℃ 45 天 30 ℃ 38h 30℃ 48h 微滤 制药工艺设计论文 第三章 物料衡算 总物料衡算 设计年产量 M = 800t/a(成品含量： 99%)，成品效价 Ud= 1000U/mg，年平均发酵水平 Uf= 35000U/ml，年工作日 m =320d/a。 则纯品土霉素的量： 800*99% =792t/a 效价： 792*109*1000 =*1014U/a 又因为：土霉素的生产过程总收率为 99% 则发酵时的总效价： *1014/99% =8*1014 U/a 发酵液的体积： 8*1014/35000 =*1010 ml =*104 m3/a 日产纯品土霉素的量： 792/320= 土霉素 发酵 工段 物料衡算 发酵工序基础工艺参数 土 霉素的发酵周期 T 为 184 小时，辅助时间为 10 小时 发酵中 罐周 期为 44 小时，辅助时间 4 小时 发酵周期为 35 小时，辅助时间 3 小时 接种比为 20%，液体损失率为 15% 大罐 一个发酵周期内所需全料的量为： 32m3 大罐 一个发酵周期内所需稀料的量为： 17m3 逃液 、 蒸发 、 取样 、放罐损失 总计为总料液的 15% 大、中、小罐通气量 分别为 、 、 （ 每分钟内单位体积发酵液通入的空气的量 ） 氨氮的利用情况，培养 2040 小时，每 4 小时补一次 ,每次 1015L，控氨水平在45mg/100ml 以上 制药工艺设计论文 培养基 配比 ： 小罐 中罐 大罐 全料 稀料 组成 配比（ %） 配比（ %） 配比（ %） 配比（ %） 配比（ %） 黄豆饼粉 淀粉 氯化钠 碳酸钙 磷酸二氢钾 磷酸氢二钾 植物油 4 1 大罐的物料衡算 培 养 基 黄豆饼粉 /d 淀粉 /d 氯化钠 /d 碳酸钙 m3 /d 植物油 配料水 48m3 /d 发酵罐 m3/d 二级种子液 m3/d 培养基 蒸汽带入水量 m3/d 全料量 m3/d 稀料量 液氨 发酵液 m3/d 液体损失率为 15% m3/d 制药工艺设计论文 每天发酵液的体积： *104/320=每天逃液、蒸发、取样、放罐损失总计为总料量的 15% 每天损失的体积： *15%/（ 115%） =由于 氨氮的利用情况： 培养 2040 小时，每 4 小时补一次 ， 每次 15L 则加入氨水的体积 =*6= m3/d 大罐一个发酵周期内所需全料的量： 32 m3 则一天内所需全料： 32/(194/24)=大罐一个发酵周期内所需稀料的量 :17 m3 则 一天内所需稀料 ： 17/(194/24)=设发酵开始的培养基体积为 V，蒸汽带入的水量按 20%计 由体积衡算 ： (V*20%+V*20%+V+++)*(115%)= v 发酵液 =从而 得 到 培养基体积 V 为 则加入的二级种子液体积 ： *20%=蒸汽带入水量 ： *20%=则可得 每天所需培养基组成的量如下： 黄豆饼粉： *3%+*%+*3%= 淀粉： *8%+*%+*3%=氯化钠： *%+*%= 碳酸钙： *%+*%+*%=植物油： *%+*1%= 配料水： =制药工艺设计论文 中罐的物料衡算 设发酵开始的培养基体积为 V，蒸汽带入的水量按 20%计 ， 由体积衡算 ： (V*20%+V*20%+V)*(115%)= V‘ 二级种子液 = V 二级种子液 /(115%) =从而 得 到 培养基体积 V 为 11m3 则加入的一级种子液 ： 11*20%=蒸汽带入水量 ： 11*20%=液体损失 量： *15%=接种损失量： (115%)=则可得 总损失量 =液体损失 +接种损失 =+= 黄豆饼粉 /d 淀粉 /d 氯化钠 /d 碳酸钙 /d 植物油 配料水 /d 磷酸二氢钾 /d 磷酸氢二钾 /d 培 养 基 发酵罐 m3/d 一级种子液 培养基 11m3/d 蒸汽带入水量 液体损失 15% =接种损失 15%= 总损失 =制药工艺设计论文 则可得 每天所需培养基组成的量如下： 黄豆饼粉 ： 11*%=淀粉 ： 11*%=氯化钠 ： 11*%=碳酸钙 ： 11*%=磷酸二氢钾 ： 11*%=磷酸氢二钾 ： 11*%=植物油 ： 11*%=配料水： = 小罐的物料衡算 黄豆饼粉 /d 淀粉 /d 氯化钠 15m3 /d 碳酸钙 m3 /d 植物油 m3/d 配料水 /d 磷酸二氢钾 /d 磷酸氢二钾 /d 培 养 基 发酵罐 m3/d 斜面孢子 培养基 蒸汽带入水量 一 级种子液 液体损失 15% =接种损失 15% =总损失 = m3/d 制药工艺设计论文 设发酵开始的培养基体积为 V，蒸汽带入的水量按 20%，斜面孢子体积忽略不计 ，由体积衡算 ： (V*20%+V)*(115%)= V’一级种子液 = V 一级种子液 /(115%)==则可 得 到 培养基体积 V 为 则蒸汽带入水量 :*20%=液体损 失量： *=接种损失量： *20%*15%=总损失量 =液体损失 +接种损失 =+=则可得 每天所需培养基组成的量如下： 黄豆饼粉 ： *3%=淀粉 ： *%=氯化钠 ： *%=碳酸钙 ： *%=磷酸二氢钾 ： *%=磷酸氢二钾 ： *%=植物油 ： *4%=配料水： = 土霉素发酵工段物料衡算表 进入发酵罐的量 离开发酵罐的量 项目 体积（ m3/d) 体积 （ m3/周期 ) 项目 体积（ m3/d) 体积 （ m3/周期 ) 一级发酵罐 培养基 一级种子 液 带入水量 损失 总量 总量 二级发酵罐 一级种子液 二级种子液 带入水量 损失 制药工艺设计论文 培养基 11 22 总量 总量 三级发酵罐 二级种子液 发酵液 蒸汽带入水量 损失 培养基 全料量 稀料量 氨水 总量 总量 土霉素发酵工段培养基组成表 项目 培养基组成。