青霉素發(fā)酵操作手冊B5

1、-. z. / / v .青霉素生產(chǎn)仿真使用手冊東方仿真軟件技術(shù)*2008年8月目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc219698563目錄 PAGEREF _Toc219698563 h 1HYPERLINK l _Toc219698564第一章背景知識 PAGEREF _Toc219698564 h 3HYPERLINK l _Toc2196985651.1 青霉素的發(fā)現(xiàn) PAGEREF _Toc219698565 h 3HYPERLINK l _Toc2196985661.2青霉素分類及分子構(gòu)造 PAGEREF _Toc219698566 h 3HYPER

2、LINK l _Toc2196985671.3青霉素的單位 PAGEREF _Toc219698567 h 4HYPERLINK l _Toc2196985681.4作用機理 PAGEREF _Toc219698568 h 4HYPERLINK l _Toc2196985691.5青霉素的應(yīng)用 PAGEREF _Toc219698569 h 5HYPERLINK l _Toc219698570第二章發(fā)酵工藝過程 PAGEREF _Toc219698570 h 6HYPERLINK l _Toc2196985712.1 菌種介紹 PAGEREF _Toc219698571 h 6HYPERLIN

3、K l _Toc2196985722.2 菌種的保藏 PAGEREF _Toc219698572 h 6HYPERLINK l _Toc2196985732.3 孢子的制備 PAGEREF _Toc219698573 h 7HYPERLINK l _Toc2196985742.4 種子制備 PAGEREF _Toc219698574 h 7HYPERLINK l _Toc2196985752.5 發(fā)酵培養(yǎng)基介紹 PAGEREF _Toc219698575 h 7HYPERLINK l _Toc2196985762.6 滅菌 PAGEREF _Toc219698576 h 9HYPERLINK

4、l _Toc2196985772.7 發(fā)酵 PAGEREF _Toc219698577 h 9HYPERLINK l _Toc219698578發(fā)酵的過程控制 PAGEREF _Toc219698578 h 9HYPERLINK l _Toc219698579防止染菌的要點 PAGEREF _Toc219698579 h 11HYPERLINK l _Toc219698580空氣系統(tǒng)的要求 PAGEREF _Toc219698580 h 11HYPERLINK l _Toc219698581蒸汽系統(tǒng)的要求 PAGEREF _Toc219698581 h 12HYPERLINK l _Toc21

5、9698582第三章提煉工藝過程 PAGEREF _Toc219698582 h 13HYPERLINK l _Toc2196985833.1發(fā)酵液預(yù)處理 PAGEREF _Toc219698583 h 13HYPERLINK l _Toc2196985843.2提取 PAGEREF _Toc219698584 h 13HYPERLINK l _Toc2196985853.3精制 PAGEREF _Toc219698585 h 15HYPERLINK l _Toc2196985863.3.1 脫色和去熱原質(zhì) PAGEREF _Toc219698586 h 15HYPERLINK l _Toc2

6、196985873.3.2 結(jié)晶 PAGEREF _Toc219698587 h 15HYPERLINK l _Toc2196985883.4成品鑒定 PAGEREF _Toc219698588 h 16HYPERLINK l _Toc2196985893.5成品分裝 PAGEREF _Toc219698589 h 17HYPERLINK l _Toc219698590第四章操作規(guī)程 PAGEREF _Toc219698590 h 18HYPERLINK l _Toc2196985914.1發(fā)酵工藝過程 PAGEREF _Toc219698591 h 18HYPERLINK l _Toc219

7、698592正常發(fā)酵過程 PAGEREF _Toc219698592 h 18HYPERLINK l _Toc219698593出料 PAGEREF _Toc219698593 h 18HYPERLINK l _Toc219698594發(fā)酵過程中PH值低 PAGEREF _Toc219698594 h 19HYPERLINK l _Toc219698595發(fā)酵過程中PH值高 PAGEREF _Toc219698595 h 19HYPERLINK l _Toc219698596發(fā)酵過程中溶解氧低 PAGEREF _Toc219698596 h 19HYPERLINK l _Toc21969859

8、7殘?zhí)菨舛鹊?PAGEREF _Toc219698597 h 19HYPERLINK l _Toc219698598發(fā)酵過程中溫度高 PAGEREF _Toc219698598 h 19HYPERLINK l _Toc219698599泡沫高 PAGEREF _Toc219698599 h 19HYPERLINK l _Toc2196986004.2提煉工藝過程 PAGEREF _Toc219698600 h 19HYPERLINK l _Toc219698601預(yù)處理操作 PAGEREF _Toc219698601 h 19HYPERLINK l _Toc219698602一次BA萃取操作

9、PAGEREF _Toc219698602 h 20HYPERLINK l _Toc219698603一次反萃取操作 PAGEREF _Toc219698603 h 21HYPERLINK l _Toc219698604二次BA萃取操作 PAGEREF _Toc219698604 h 21HYPERLINK l _Toc219698605脫色罐操作 PAGEREF _Toc219698605 h 22HYPERLINK l _Toc219698606結(jié)晶罐及抽濾、枯燥操作 PAGEREF _Toc219698606 h 23HYPERLINK l _Toc219698607第五章主要操作畫面

10、PAGEREF _Toc219698607 h 25HYPERLINK l _Toc2196986085.1青霉素工藝流程界面 PAGEREF _Toc219698608 h 25HYPERLINK l _Toc2196986095.2菌種介紹界面 PAGEREF _Toc219698609 h 26HYPERLINK l _Toc2196986105.3孢子制備界面 PAGEREF _Toc219698610 h 26HYPERLINK l _Toc2196986115.4種子制備界面 PAGEREF _Toc219698611 h 27HYPERLINK l _Toc2196986125.

11、5滅菌界面 PAGEREF _Toc219698612 h 28HYPERLINK l _Toc2196986135.6培養(yǎng)基制備界面 PAGEREF _Toc219698613 h 28HYPERLINK l _Toc2196986145.7發(fā)酵工藝操作界面 PAGEREF _Toc219698614 h 29HYPERLINK l _Toc2196986155.8發(fā)酵罐操作界面 PAGEREF _Toc219698615 h 29HYPERLINK l _Toc2196986165.9菌種曲線界面 PAGEREF _Toc219698616 h 30HYPERLINK l _Toc2196

12、986175.10預(yù)處理界面 PAGEREF _Toc219698617 h 31HYPERLINK l _Toc2196986185.11提取流程總貌 PAGEREF _Toc219698618 h 31HYPERLINK l _Toc2196986195.12一次BA萃取界面 PAGEREF _Toc219698619 h 32HYPERLINK l _Toc2196986205.13精制流程總貌 PAGEREF _Toc219698620 h 32HYPERLINK l _Toc2196986215.14脫色操作界面 PAGEREF _Toc219698621 h 33HYPERLINK

13、 l _Toc2196986225.15結(jié)晶操作界面 PAGEREF _Toc219698622 h 33HYPERLINK l _Toc2196986235.16抽濾、枯燥操作界面 PAGEREF _Toc219698623 h 34HYPERLINK l _Toc2196986245.17成品鑒定界面 PAGEREF _Toc219698624 h 35HYPERLINK l _Toc2196986255.18成品分裝界面 PAGEREF _Toc219698625 h 35HYPERLINK l _Toc219698626第六章主要工藝指標(biāo) PAGEREF _Toc219698626 h

14、 36HYPERLINK l _Toc219698627第七章主要設(shè)備列表及仿真操作設(shè)備 PAGEREF _Toc219698627 h 38HYPERLINK l _Toc219698628第八章思考題 PAGEREF _Toc219698628 h 40第一章 背景知識1.1 青霉素的發(fā)現(xiàn)1928年，英國細菌學(xué)家Fleming發(fā)現(xiàn)污染在培養(yǎng)葡萄球菌的雙蝶上的一株霉菌能殺死周圍的葡萄球菌。他將此霉菌別離純化后得到的菌株經(jīng)鑒定為點青霉，并將這菌所產(chǎn)生的抗生物質(zhì)命名為青霉素。1940年，英國Florey和Chain進一步研究此菌，并從培養(yǎng)液中制出了枯燥的青霉素制品。經(jīng)實驗和臨床實驗證明，它毒性很

15、小，并對一些革蘭氏陽性菌所引起的許多疾病有卓越的療效。1.2青霉素分類及分子構(gòu)造青霉素是6氨基青霉烷酸6-aminopenicillanic acid, 6-APA苯乙酰衍生物。側(cè)鏈基團不同，形成不同的青霉素，主要是青霉素G。工業(yè)上應(yīng)用的有鈉、鉀、普魯卡因、二芐基乙二胺鹽。青霉素發(fā)酵液中含有5種以上天然青霉素如青霉素F、G、*、K、F和V等，它們的差異僅在于側(cè)鏈R基團的構(gòu)造不同，其中青霉素G在醫(yī)療中用得最多，它的鈉或鉀鹽為治療革蘭氏陽性菌的首選藥物，對革蘭氏陰性菌也有強大的抑制作用。青霉素的構(gòu)造通式可表示為1.3青霉素的單位目前國際上青霉素活性單位表示方法有兩種：一是指定單位unit；二是活性

16、質(zhì)量。1.4作用機理已有的研究認(rèn)為，青霉素的抗菌作用與抑制細胞壁的合成有關(guān)。細菌的細胞壁是一層堅韌的厚膜，用以抵抗外界的壓力，維持細胞的形狀。細胞壁的里面是細胞膜，膜內(nèi)裹著細胞質(zhì)。細菌的細胞壁主要由多糖組成，也含有蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。革蘭氏陽性菌細胞壁的組成是肽聚糖占細胞壁干重的5080革蘭氏陰性菌為110、磷壁酸質(zhì)、脂蛋白、多糖和蛋白質(zhì)。其中肽聚糖是一種含有乙酰基葡萄糖胺和短肽單元的網(wǎng)狀生物大分子，在它的生物合成中需要一種關(guān)鍵的酶即轉(zhuǎn)肽酶。青霉素作用的部位就是這個轉(zhuǎn)肽酶?，F(xiàn)已證明青霉素內(nèi)酞胺環(huán)上的高反響性肽鍵受到轉(zhuǎn)肽酶活性部位上絲氨酸殘基的羥基的親核進攻形成了共價鍵，生成青霉噻唑酰基-酶復(fù)合物，從

17、而不可逆的抑制了該酶的催化活性。通過抑制轉(zhuǎn)肽酶，青霉素使細胞壁的合成受到抑制，細菌的抗?jié)B透壓能力降低，引起菌體變形，破裂而死亡。1.5青霉素的應(yīng)用臨床應(yīng)用：40多年，主要控制敏感金黃色葡糖球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、淋球菌、腦膜炎雙球菌、螺旋體等引起感染，對大多數(shù)革蘭氏陽性菌如金黃色葡萄球菌和*些革蘭氏陰性細菌及螺旋體有抗菌作用。優(yōu)點：毒性小，但由于難以別離除去青霉噻唑酸蛋白、點青霉(Penicillum nototum等都能大量產(chǎn)生青霉素。青霉素的發(fā)現(xiàn)和大規(guī)模地生產(chǎn)、應(yīng)用，不僅對抗生素工業(yè)的開展起了巨大的推動作用，而且加上其他抗生素的廣泛使用，比方像磺胺藥物，使人類的平均壽命，再次延長了四歲。

18、此外，有的青霉菌還用于生產(chǎn)灰黃霉素及磷酸二酯酶、纖維素酶等酶制劑和有機酸。1981年報導(dǎo)，癘孢青霉是纖維素酶的新來源，它能分解棉花纖維。2.2 菌種的保藏菌種的保藏方法有：斜面菌種低溫保藏法、砂土管保藏法、甘油封藏法、真空冷凍枯燥法。斜面菌種低溫保藏法利用低溫對微生物生命活動有抑制作用的原理進展保藏。把斜面菌種、固體穿刺培養(yǎng)物或菌懸液等，直接放入45冰箱中。保藏時間一般不超過3個月，到時必須進展移接傳代，再放回冰箱。砂土管保藏法將枯燥砂粒與細土混合后滅菌制成砂土管，然后接種保藏。假設(shè)把砂土管放在低溫或抽氣后密封，效果更佳。此法適用于產(chǎn)孢子及芽孢菌種的保藏。保藏期110年。甘油封藏法向培養(yǎng)好的菌

19、種斜面上，參加滅菌甘油，高出斜面1cm，然后蠟封管口，放入冰箱。該法既可防止培養(yǎng)基水分蒸發(fā)，又能使菌種與空氣隔絕。保藏期12年。真空冷凍枯燥法是目前比擬理想的一種方法。在低于-15下，快速將細胞凍結(jié)，并保持細胞完整，然后 在真空中使水分升華致干。在此環(huán)境中，微生物的生長和代謝都暫時停頓，不易發(fā)生變異，故可長時間保存，一般為510年，最多可達15年之久。此法兼?zhèn)淞?低溫、枯燥及缺氧幾方面條件，使微生物可以保存較長時間，但過程較麻煩，需要一定的設(shè)備。2.3 孢子的制備這是發(fā)酵工序的開端，是一個重要環(huán)節(jié)?？股禺a(chǎn)量和成品質(zhì)量同菌種性能以及同孢子和種子的情況有密切關(guān)系。生產(chǎn)用的孢子需經(jīng)過純種和生產(chǎn)能力

20、的檢驗，符合規(guī)定的才能用來制備種子。保藏在砂土管或冷凍枯燥管仲的菌種經(jīng)無菌手續(xù)接入適合于孢子發(fā)芽或菌絲生長的斜面培養(yǎng)基中，經(jīng)培養(yǎng)成熟后挑選菌落正常的孢子可再一次接入試管斜面。對于產(chǎn)孢子能力強的及孢子發(fā)芽、生長繁殖快的菌種可以采用固體培養(yǎng)基孢子，孢子可直接作為中子罐的種子。2.4 種子制備種子制備是指孢子接入種子罐后，在罐中繁殖成大量菌絲的過程，其目的是使孢子發(fā)芽、繁殖和獲得足夠數(shù)量的菌絲，以便接種到發(fā)酵罐當(dāng)中去。種子制備所使用的培養(yǎng)基及其它工藝條件，都要有利于孢子發(fā)芽和菌絲繁殖。種子罐級數(shù)是在指制備種子需逐級擴大培養(yǎng)的次數(shù)，一般根據(jù)種子的生長特性、孢子發(fā)芽及菌體繁殖速度，以及發(fā)酵罐的容積而定。

21、青霉素種子制備一般為二級種子罐擴大培養(yǎng)。2.5 發(fā)酵培養(yǎng)基介紹培養(yǎng)基是供微生物生長繁殖和合成各種代謝產(chǎn)物所需要的按一定比例配制的多種營養(yǎng)物質(zhì)的混合物。培養(yǎng)基的組成和比例是否恰當(dāng)，直接影響微生物的生長、生產(chǎn)和工藝選擇、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等。青霉素的發(fā)酵培養(yǎng)基由碳源、氮源、無機鹽及金屬離子、添加前體、消沫劑五局部組成。碳源的主要作用是：為微生物菌種的生長繁殖提供能源和合成菌體所必需的碳成分；為合成目的產(chǎn)物提供所需的碳成分。青霉素發(fā)酵中常用乳酸或葡萄糖，也可采用葡萄糖母液、糖蜜等。其中乳糖最為廉價，但因貨源較少，很多國家采用葡萄糖代替。但當(dāng)葡萄糖濃度超過一定限度時，會過分加速菌體的呼吸，以至培養(yǎng)基中的溶

22、解氧不能滿足需要，使一些中間代謝物不能完全氧化而積累在菌體或培養(yǎng)基中，導(dǎo)致pH下降，影響*些酶的活性，從而抑制微生物的生長河產(chǎn)物的合成。氮源的作用是供給菌體合成氨基酸和三肽的原料，以進一步合成青霉素。主要有機氮源為玉M漿、棉籽餅粉、花生餅粉、酵母粉、蛋白胨等。玉M漿為較理想的氮源，含固體量少，有利于通氣及氧的傳遞，因而利用率較高。固體有機氮源原料一般需粉碎至200目以下的細度。有機氮源還可以提供一局部有機磷，供菌體生長。無機氮如硝酸鹽、尿素、硫酸銨等可適量使用。碳酸鈣用來中和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的雜酸，并控制發(fā)酵液的pH值，為菌體提供營養(yǎng)的無機磷源一般采用磷酸二氫鉀。另外參加硫代硫酸鈉或硫酸鈉以提供

23、青霉素分子中所需的硫。由于現(xiàn)在還有一些工廠采用鐵罐發(fā)酵，在發(fā)酵過程中鐵離子便逐漸進入發(fā)酵液。發(fā)酵時間愈長，則鐵離子愈多。鐵離子在50g/ml以上便會影響青霉素的合成。采用鐵絡(luò)合劑以抑制鐵離子的影響，但實際對青霉素產(chǎn)量并無改良。所以青霉素的發(fā)酵罐采用不銹鋼制造為宜，其他重金屬離子如銅、汞、鋅等能催化青霉素的分解反響。添加苯乙酸或者苯乙酰胺，可以借酰基轉(zhuǎn)移的作用，將苯乙酸轉(zhuǎn)入青霉素分子，提高青霉素G的生產(chǎn)強度，添加苯氧乙酸則產(chǎn)生青霉素V。因此前體的參加成為青霉素發(fā)酵的關(guān)鍵問題之一。但苯乙酸對發(fā)酵有影響，一般以苯乙酰胺較好。也有人采用苯乙酸月桂醇酯，其優(yōu)點是在發(fā)酵中月桂醇酯水解，苯乙酸結(jié)合進青霉素成

24、品。而月桂酸作為細菌營養(yǎng)劑及發(fā)酵液消沫劑，且其毒性比苯乙酸小，但價格較貴。前體要在發(fā)酵開場20h后參加，并在整個發(fā)酵過程中控制在50g/ml左右由于在發(fā)酵過程中二氧化碳的不斷產(chǎn)生，加上培養(yǎng)基中有很多有機氮源含有蛋白質(zhì)，因此在發(fā)酵罐內(nèi)會產(chǎn)生大量泡沫，如不嚴(yán)加控制，就會產(chǎn)生發(fā)酵液逃液，導(dǎo)致染菌的后果。采用植物油消沫仍舊是個好方法，一方面作為消沫劑，另一方面還可以起到碳源作用，但現(xiàn)在已普遍采用合成消沫劑如聚酯、聚醇類消沫劑代替豆油。2.6 滅菌滅菌指的是用化學(xué)或物理的方法殺滅或除去物料及設(shè)備中所有的有生命物質(zhì)的技術(shù)或工藝流程。滅菌實質(zhì)上可分殺菌和溶菌兩種，前者指菌體雖死，但形體尚存，后者則指菌體殺死

25、后，其細胞發(fā)生溶化、消失的現(xiàn)象。工業(yè)上常用的方法有：干熱滅菌、濕熱滅菌、化學(xué)藥劑滅菌、射線滅菌和介質(zhì)過濾除菌等幾種。在青霉素的生產(chǎn)中，對培養(yǎng)基和發(fā)酵罐主要采用的是濕熱蒸汽滅菌和空氣過濾除菌的方法。2.7 發(fā)酵這一過程的目的主要是為了使微生物分泌大量的抗生素。發(fā)酵開場前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基必須先經(jīng)過滅菌，后接入種子。接種量一般為520%。發(fā)酵周期一般為45天，但也有少于24小時，或長達二周以上的。在整個過程中，需要不斷通氣和攪拌，維持一定的罐溫和罐壓，并隔一段時間取樣進展生化分析和無菌實驗，觀察代謝變化、抗生素產(chǎn)生情況和有無雜菌污染。發(fā)酵的過程控制1、碳源控制：青霉菌能利用多種碳源，如乳糖、蔗糖、

26、葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖、淀粉和天然油脂等。乳糖是青霉素生物合成的最好碳源，葡萄糖也是比擬好的碳源，但必須控制其參加的濃度，因為葡萄糖易被菌體氧化并產(chǎn)生抑制抗生素合成酶形成的物質(zhì)，從而影響青霉素的合成，所以可以采用連續(xù)添加葡萄糖的方法代替乳糖。苯乙酸或其衍生物苯乙酰胺、苯乙胺、苯乙酰甘氨酸等均可作為青霉素G的側(cè)鏈前體。菌體對前體的利用有兩個途徑：直接結(jié)合到產(chǎn)物分子中或作為養(yǎng)料和能源利用，即氧化為二氧化碳和水。前體終究通過哪個途徑被菌體利用，主要取決于培養(yǎng)條件以及所用菌種的特性。通過比擬苯乙酰胺、苯乙酸及苯氧基乙酸的毒性，除苯氧基乙酸外，苯乙酰胺和苯乙酸的毒性取決于培養(yǎng)基的pH和前體的濃度。堿性

27、時，苯乙酰胺有毒；酸性時，苯乙酸毒性較大；中性時，苯乙酰胺的毒性大于苯乙酸。前體用量大于0.1%時，青霉素的生物合成均下降。所以一般發(fā)酵液中前體濃度以始終維持在0.1%為宜。在堿性條件下，苯乙酸被菌體氧化的速率隨培養(yǎng)基pH上升而增加。年幼的菌絲不氧化前體，而僅利用它來構(gòu)成青霉素分子。隨著菌齡的增大，氧化能力逐漸增加。培養(yǎng)基成分對前體的氧化程度有較大影響，合成培養(yǎng)基比復(fù)合培養(yǎng)基對前體的氧化量少。為了盡量減少苯乙酸的氧化，生產(chǎn)上多用間歇或連續(xù)添加低濃度苯乙酸的方法，以保持前體的供給速率略大于生物合成的需要。 2、pH控制：在青霉素發(fā)酵過程中，pH是通過以下手段控制的：如pH過高，則添加糖、硫酸或無

28、機氮源；假設(shè)pH過低，則參加碳酸鈣、氫氧化鈉、氨或尿素，也可提高通氣量。另外，也可利用自動參加酸或堿的方法，使發(fā)酵液pH維持在6.87.2，以提高青霉素產(chǎn)量。 3、溫度控制：青霉菌生長的適宜溫度為30，而分泌青霉素的適宜溫度是20左右，因此生產(chǎn)上采用變溫控制的方法，使之適合不同階段的需要。一般一級種子的培養(yǎng)溫度控制在271左右；二級種子的培養(yǎng)溫度控制在251左右；發(fā)酵前期和中期的溫度控制在26左右；發(fā)酵后期的溫度控制在24左右。 4、補料控制：發(fā)酵過程中除以中間補糖控制糖濃度及pH外，補加氮源也可提高發(fā)酵單位。經(jīng)實驗證實：假設(shè)在發(fā)酵6070h開場分次補加硫酸銨，則在90h后菌絲含氮量幾乎不下降

29、，維持在6%7%，且60%70%的菌絲處于年幼階段，菌絲呼吸強度維持在二氧化碳量近30l/mg菌絲h，抗生素產(chǎn)率為最高水平的30%40%；而不加硫酸銨的對照罐，在發(fā)酵中期菌絲含氮量為7%，以后逐級下降。至發(fā)酵完畢時為4%。發(fā)酵完畢時呼吸強度降至二氧化碳量為16l/mg菌絲h，且抗生素產(chǎn)量下降至零，總產(chǎn)量僅為實驗罐的1/2。因此，為了延長發(fā)酵周期，提高青霉素產(chǎn)量，發(fā)酵過程分次補加氮源也是有效的措施。5、鐵離子的影響：三價鐵離子對青霉素生物合成有顯著影響，一般假設(shè)發(fā)酵液中鐵離子含量超過3040g/ml，則發(fā)酵單位增長緩慢。鐵離子對產(chǎn)黃青霉綠色孢子合成青霉素的影響見下表。因此鐵罐在使用前必須進展處理

30、，可在罐壁涂上環(huán)氧樹脂等保護層，使鐵離子含量控制在30g/ml以下。防止染菌的要點染菌是抗生素發(fā)酵的大敵，不制服染菌就不能實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。影響染菌的因素很多，而且?guī)щS機性質(zhì)，但只要認(rèn)真對待，過細地工作，染菌是可以防止的。請到左邊的導(dǎo)航欄里選擇查看防止染菌的要點的內(nèi)容。 空氣系統(tǒng)的要求防止空氣帶菌主要是提高空壓機進口空氣的干凈度，防止空氣夾帶油和水及空氣過濾器失效。提高空壓機進口空氣的干凈度，可以從提高吸氣口的位置及加強空氣的壓縮前過濾著手。防止空氣夾帶油、水，除加強去除油、水的措施外，還必須防止空氣冷卻器漏水，注意勿使冷卻水壓力大于空氣壓力，防止冷卻水進入空氣系統(tǒng)。 蒸汽系統(tǒng)的要求重視飽和蒸汽的

31、質(zhì)量，要嚴(yán)防蒸汽中夾帶大量冷凝水，防止蒸汽壓力大幅度波動，保證生產(chǎn)時所用的蒸汽壓力在3035千帕以上。 1、連續(xù)滅菌設(shè)備：連消塔構(gòu)造要求簡單，易于拆裝和清理，操作時蒸汽能與物料混合均勻，并易于控制溫度。 2、發(fā)酵罐：發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備應(yīng)注意嚴(yán)密和防止泄漏，防止形成死角。凡與物料、空氣、下水道連接的閥門都必須保證嚴(yán)密度。 3、無菌室：用超凈工作臺及凈化室代替無菌室，以提高無菌程度。 第三章 提煉工藝過程3.1發(fā)酵液預(yù)處理發(fā)酵液中的雜質(zhì)如高價無機離子Fe2+、Ca2+、Mg2+和蛋白質(zhì)在離子交換的過程中對提煉影響甚大，不利于樹脂對抗生素的吸收。如用溶媒萃取法提煉時，蛋白質(zhì)的存在會產(chǎn)生乳化，使溶媒合

32、水相別離困難。對高價離子的去除，可采用草酸或磷酸。如加草酸則它與鈣離子生成的草酸鈣還能促使蛋白質(zhì)凝固以提高發(fā)酵濾液的質(zhì)量。如加磷酸6+3ZnSO4 K2ZnFe(62+2Na+為了有效的去除發(fā)酵液中的蛋白質(zhì)，需參加絮凝劑。絮凝劑是一種能溶于水的高分子化合物。含有很多離子化基團如NH2，COOH，OH。3.2提取化學(xué)提取和精制的目的：從發(fā)酵液中制取高純度的、符合藥典的抗生素成品。由于發(fā)酵液中青霉素濃度很低，僅0.14.5%左右，而雜質(zhì)濃度比青霉素的高幾十倍甚至幾千倍，并且*些雜質(zhì)的性質(zhì)與抗生素的非常相近，因此提取精制是一件十分重要的工作。發(fā)酵液中常見的雜質(zhì)有：菌絲、未用完的培養(yǎng)基、易污染雜菌、產(chǎn)

33、生菌的代謝產(chǎn)物、預(yù)處理需要參加的雜質(zhì)等。在提煉過程中要遵循下面四個原則：1、時間短2、溫度低3、pH適中4、勤清洗消毒常用的提取方法有溶媒萃取法、離子交換法和沉淀法等。1、溶媒萃取法 這是利用抗生素在不同的pH值條件下以不同的化學(xué)狀態(tài)游離態(tài)、堿或鹽存在時，在水及水互不相溶的溶媒中溶解度不同的特性，使抗生素從一種液相如發(fā)酵濾液轉(zhuǎn)移到另一種液相如有機溶媒中去，以到達濃縮和提純的目的。利用此原理就可借助于調(diào)節(jié)pH值得方法時抗生素從一個液相中被提取到另一液相中去。所選用的溶媒與水應(yīng)是互不相溶或僅很小局部互溶，同時所選溶媒在一定的pH下對于抗生素應(yīng)有較大的溶解度和選擇性，方能用較少量的溶媒使提取完全，并

34、在一定程度上別離掉雜質(zhì)。2、離子交換法 利用離子交換樹脂和抗生素之間的化學(xué)親和力，有選擇性的將抗生素吸附上去，然后以較少量的洗脫劑將它洗下來。 3、沉淀法 是一種別離抗生素簡單而經(jīng)濟的方法，濃縮倍數(shù)高，因而也是很有效的方法。 青霉素的提取采用溶媒萃取法。青霉素游離酸易溶于有機溶劑，而青霉素鹽易溶于水。利用這一性質(zhì)，在酸性條件下青霉素轉(zhuǎn)入有機溶媒中，調(diào)節(jié)pH，再轉(zhuǎn)入中性水相，反復(fù)幾次萃取，即可提純濃縮。選擇對青霉素分配系數(shù)高的有機溶劑。工業(yè)上通常用醋酸丁酯和戊酯。萃取23次。從發(fā)酵液萃取到乙酸丁酯時，pH選擇2.8-3.0，從乙酸丁酯反萃到水相時，pH選擇6.8-7.2。為了防止pH波動，采用硫

35、酸鹽、碳酸鹽緩沖液進展反萃。所得濾液多采用二次萃取，用10%硫酸調(diào)pH2.83.0，參加醋酸丁酯。在一次丁酯萃取時，由于濾液含有大量蛋白，通常參加破乳劑防止乳化。第一次萃取，存在蛋白質(zhì)，加0.05-0.1%乳化劑PPB。3.3精制這是青霉素生產(chǎn)的最后工序。對產(chǎn)品進展精制、烘干和包裝的階段要符合藥品生產(chǎn)管理規(guī)*的規(guī)定。 脫色和去熱原質(zhì)脫色和去熱原質(zhì)是精制注射用青霉素中不可缺少的一步。色素是在發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，它與菌種和發(fā)酵條件有關(guān)。熱原質(zhì)是在生產(chǎn)過程中由于被污染后雜菌所產(chǎn)生的一種內(nèi)毒素。生產(chǎn)中一般用活性炭脫色去熱原質(zhì)，但需注意脫色時pH、溫度、活性炭用量及脫色時間等因素，還應(yīng)考慮它對抗

36、生素的吸附問題，否則影響收率。 結(jié)晶抗生素精制常用結(jié)晶法來制得高純度成品。常用的幾種結(jié)晶方法有：1、改變溫度結(jié)晶 利用抗生素在溶劑中的溶解度隨溫度變化而顯著變化的這一特性來進展結(jié)晶。2、利用等電點結(jié)晶 當(dāng)將*一抗生素溶液的pH調(diào)到等電點時，它在水溶液中溶解度最小，則沉淀析出。3、加成鹽劑結(jié)晶 在抗生素溶液中加成鹽劑使抗生素以鹽的形式從溶液中能夠沉淀結(jié)晶。青霉素鈉鹽在醋酸丁酯中溶解度很小，利用此性質(zhì)，再二次醋酸丁酯萃取液中參加醋酸鈉乙醇溶液，并控制溫度青霉素鈉鹽就結(jié)晶析出。反響如下：醋酸丁酯中含水量過高會影響收率，但可提高晶體純度。水分在0.9%以下對收率影響較小。得到的晶體要求顆粒均勻，有一定

37、的細度。顆粒太細會使過濾、洗滌困難。晶體經(jīng)丁醇洗滌，真空枯燥即可等到成品。3.4成品鑒定成品鑒定是根據(jù)藥典的要求逐項進展分析，包括效價鑒定、毒性實驗、無菌檢查、熱源質(zhì)實驗、水分測定、水溶液酸堿度及混濁度測定、結(jié)晶顆粒的色澤及大小的測定等。對于藥典上未有規(guī)定的新抗生素，則可參照相近抗生素，按經(jīng)歷規(guī)定一些指標(biāo)。酸堿度檢測 取本品，加水制成每1ml 中含30mg的溶液，測定。 pH值應(yīng)為5.0 7.5 。溶液的澄清度與顏色 取樣品0.3g，加水5ml使溶解，溶液應(yīng)澄清無色；如顯渾濁，與濁度標(biāo)準(zhǔn)液比擬，均不得更濃；如顯色，與黃色或黃綠色標(biāo)準(zhǔn)比色液比擬，均不得更深。吸光度 取樣品，加水制成每1ml 中含

38、1.80mg的溶液，在280nm 的波長處測定吸光度，不得大于0.10；在264nm的波長處有最大吸收，吸光度應(yīng)為0.800.88。細菌內(nèi)毒素 取樣品測定，每100青霉素單位中含內(nèi)毒素的量應(yīng)小于0.01EU。無菌 取樣品，用青霉素酶法滅活后或用適宜溶劑溶解后，轉(zhuǎn)移至不少于500ml的0.9%無菌氯化鈉溶液中，用薄膜過濾法處理后測定。效價測定 取本品適量，精細稱定，加水溶液并定量稀釋制成每1ml中約含0.5mg的溶液，搖勻，精細量取10l，注入液相色譜儀，記錄色譜圖；另取青霉素對照品適量，同法測定。按外標(biāo)以峰面積計算，其結(jié)果乘以1.0658，即為本品效價。每1mg相當(dāng)于1670青霉素單位。3.5

39、成品分裝抗生素產(chǎn)品一般分裝為大包裝的原料藥，以供制劑廠進展小包裝或制劑加工。也有一些抗生素工廠在無菌條件下用自動分裝機進展小瓶分裝。第四章操作規(guī)程4.1發(fā)酵工藝過程正常發(fā)酵，開備料泵 開備料閥 備料后罐重100000KG關(guān)備料閥 關(guān)備料泵 開攪拌器 設(shè)置攪拌轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn) 開通風(fēng)閥 開排氣閥 投加菌種 補糖，開補糖閥 補氮，開加硫銨閥 開冷卻水，維持溫度在25PH值保持在一定*圍內(nèi) 前體超過1KG/M3扣分步驟，出現(xiàn)則扣分出料停頓進空氣 停攪拌 關(guān)閉所有進料，開閥出料 發(fā)酵過程中PH值低調(diào)節(jié)PH值開大氨水流量 PH值指標(biāo) 發(fā)酵過程中PH值高關(guān)閉進氨水 開大補糖閥 調(diào)節(jié)PH值 發(fā)酵過程中溶解氧低

40、開大進空氣閥V02 調(diào)節(jié)溶解氧大于30% 殘?zhí)菨舛鹊烷_加糖閥補糖 發(fā)酵過程中溫度高開通冷卻水進水冷卻 溫度指標(biāo) 泡沫高添加消泡劑 泡沫高度降低到30CM4.2提煉工藝過程預(yù)處理操作翻開閥V14，加發(fā)酵液。待加料至5000kg時，關(guān)閉閥V14。翻開預(yù)處理罐攪拌器翻開閥V13，加黃血鹽，去除鐵離子。觀察鐵離子濃度變化，待鐵離子濃度為零時，關(guān)閉閥V13。翻開閥V12，加磷酸鹽，去除鎂離子。觀察鎂離子濃度變化，鎂離子濃度為零時，關(guān)閉閥V12。翻開閥V11，加絮凝劑，去除蛋白質(zhì)。觀察蛋白質(zhì)濃度變化，蛋白質(zhì)濃度為零時，關(guān)閉閥V11。翻開閥V16、V17及泵P5，同時翻開轉(zhuǎn)筒過濾器開關(guān)及后閥V18。待發(fā)酵液

41、經(jīng)過濾排至混合罐B101后，關(guān)閉閥V16、V17、泵P5以及轉(zhuǎn)筒過濾器開關(guān)及后閥V18。停頓預(yù)處理罐攪拌器。一次BA萃取操作翻開混合罐B101攪拌器翻開閥V19，加BA醋酸丁酯質(zhì)量為發(fā)酵液的1/41/3倍。關(guān)閉閥V19。翻開閥V22，加稀硫酸調(diào)節(jié)PH值。待PH值調(diào)節(jié)至23時，關(guān)閉閥V22。翻開閥V21，加破乳劑。加破乳劑量為100kg時，關(guān)閉閥V21。翻開閥V23、V24及泵P6，向別離機注液。待別離機中有液位時，迅速翻開A101開關(guān)。翻開萃余相回收閥V26，調(diào)節(jié)V26閥門開度，控制重相液位在總液位的80%左右，使輕相液能充分的溢流至B102。待混合罐B101液體排空后，關(guān)閉閥V23、V24及泵P6。停頓混合罐B101攪拌器。待別離機A101中液體排盡后，關(guān)閉閥V26。關(guān)閉別離機A101開關(guān)一次反萃取操作翻開混合罐B102攪拌器。翻開V28，加碳酸氫鈉溶液，質(zhì)量為青霉素溶液的34倍，并調(diào)節(jié)PH值為78待PH值調(diào)節(jié)至78時，關(guān)閉閥V28。翻開閥V29、V30及泵P7，向別離機A102注液。待別離機A102中