年產(chǎn)325噸硫酸雙氫鏈霉素生產(chǎn)裝置工藝設(shè)計(jì)

1、325噸/年硫酸雙氫鏈霉素生產(chǎn)裝置工藝設(shè)計(jì)程 偉遼寧石油化工大學(xué)，環(huán)境與生物工程學(xué)院，生物工程0901，遼寧撫順，113001摘 要本課題為325 噸/年硫酸雙氫鏈霉素生產(chǎn)裝置的工藝設(shè)計(jì)。在發(fā)酵過(guò)程中，每天需完成至少51.055 m353607.75 kg發(fā)酵全液的生產(chǎn)。經(jīng)計(jì)算，生產(chǎn)中選用8個(gè)75 m3的發(fā)酵罐，發(fā)酵周期為8 d，一、二、三級(jí)種子罐各4個(gè)，發(fā)酵周期為4 d。菌種經(jīng)一、二、三級(jí)種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)后放罐入發(fā)酵罐中，在發(fā)酵罐中經(jīng)8 d發(fā)酵，產(chǎn)成51.055 m發(fā)酵液進(jìn)入預(yù)處理罐后，用草酸酸化至pH 3.0左右，通過(guò)板框過(guò)濾，除去大量雜質(zhì)，再用NaOH中和至pH在6.7 7.2范圍內(nèi)。

2、離開預(yù)處理罐的發(fā)酵液進(jìn)入稀釋罐進(jìn)行稀釋，后進(jìn)入交換罐。在交換罐中采用1103 Na型樹脂對(duì)稀釋液進(jìn)行吸附，再經(jīng)7% H2SO4溶液進(jìn)行解吸，解吸完畢，采用活性炭粉對(duì)解吸液脫色。解吸后的解吸液在補(bǔ)復(fù)原罐中用NaBH4將硫酸鏈霉素復(fù)原為硫酸雙氫鏈霉素，復(fù)原后的硫酸雙氫鏈霉素經(jīng)稀釋、吸附、解吸精制、精脫、薄膜蒸發(fā)、成脫和離心噴霧枯燥等步驟形成成品。關(guān)鍵詞：硫酸雙氫鏈霉素；生產(chǎn)裝置；工藝流程；設(shè)計(jì)A technological design of 325 t/a dihydrostreptomycin sulphate production facilityCheng Wei(Class 0901,

3、Department of biological engineering, School of Environmental and biological engineering, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun, 113001, China)AbstractThis topic is the technological design of 325 t/a dihydrostreptomycin sulphate production facility. In the fermentation process, it have to com

4、plete at least 51.055 m3 (53607.75 kg) fermentation liquid production every day. After calculation, the results is that the production design selecte eight 75 m3 fermenter , the fermentation period was 8 d, the 1st, 2nd, 3rd seed tank is four, respectively. After 8 d fermentation, 51.055 m3After the

5、 fermentation broth into the pretreatment tanks, it is acidified to nearly pH 3.0 with oxalic acid. Then it can remove large amounts of impurities through the plate and frame filter, and it is neutralized to a pH range of 6.7 to 7.2 with NaOH. After fermentation broth leaving the tank into the dilut

6、ion tank for dilution, the fermentation broth flows into the exchange tank. In exchange tank, it uses 1103 Na type resin for adsorption on dilution. Then the dilution is desorbed completely by 7% H2SO4 solution. After desorption, desorption solution is decolored using activated carbon powder. After

7、desorption, the streptomycin sulfate in desorption solution will be reduced to dihydrostreptomycin sulfate using NaBH4 in the reduction pot. After reduced, dihydrostreptomycin sulfate forms finished goods through dilution, adsorption, desorption refined, loss of essence, a thin film evaporator, a ce

8、ntrifugal spray drying off and other steps.Key words: Dihydrostreptomycin, Production facility, Process, Design目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc357622620 摘 要 PAGEREF _Toc357622620 h I HYPERLINK l _Toc357622621 Abstract PAGEREF _Toc357622621 h II HYPERLINK l _Toc357622622 第1章 緒 論 PAGEREF _Toc35762

9、2622 h 1 HYPERLINK l _Toc357622623 1.1 鏈霉素簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc357622623 h 1 HYPERLINK l _Toc357622624 1.2 國(guó)外生產(chǎn)和技術(shù)水平現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc357622624 h 3 HYPERLINK l _Toc357622625 1.3 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和技術(shù)水平現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc357622625 h 3 HYPERLINK l _Toc357622626 1.4 生產(chǎn)技術(shù)的展望 PAGEREF _Toc357622626 h 4 HYPERLINK l _Toc357622627 1.5

10、 鏈霉素的生產(chǎn)制備 PAGEREF _Toc357622627 h 4 HYPERLINK l _Toc357622628 1.6 鏈霉素的用途 PAGEREF _Toc357622628 h 5 HYPERLINK l _Toc357622629 1.7 藥理作用及副作用 PAGEREF _Toc357622629 h 6 HYPERLINK l _Toc357622630 1.8 鏈霉菌產(chǎn)生的抗生素 PAGEREF _Toc357622630 h 7 HYPERLINK l _Toc357622631 1.9 鏈霉素遺傳工程的其它應(yīng)用 PAGEREF _Toc357622631 h 8 H

11、YPERLINK l _Toc357622632 第2章 鏈霉素生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容 PAGEREF _Toc357622632 h 10 HYPERLINK l _Toc357622633 2.1 工藝設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想與目標(biāo) PAGEREF _Toc357622633 h 10 HYPERLINK l _Toc357622634 2.2 工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc357622634 h 10 HYPERLINK l _Toc357622635 2.3 工藝設(shè)計(jì)的根本要求 PAGEREF _Toc357622635 h 10 HYPERLINK l _Toc357622636 2.

12、4 工藝設(shè)計(jì)介紹 PAGEREF _Toc357622636 h 11 HYPERLINK l _Toc357622637 2.5 工藝設(shè)計(jì)的主要步驟 PAGEREF _Toc357622637 h 12 HYPERLINK l _Toc357622638 2.6 工藝設(shè)計(jì)的根本流程 PAGEREF _Toc357622638 h 14 HYPERLINK l _Toc357622639 第3章 設(shè)計(jì)指標(biāo)及主要物性參數(shù) PAGEREF _Toc357622639 h 15 HYPERLINK l _Toc357622640 3.1 發(fā)酵工段設(shè)計(jì)條件 PAGEREF _Toc357622640

13、h 15 HYPERLINK l _Toc357622641 3.2 連續(xù)滅菌溫度 PAGEREF _Toc357622641 h 15 HYPERLINK l _Toc357622642 3.3 提取工段設(shè)計(jì)條件 PAGEREF _Toc357622642 h 15 HYPERLINK l _Toc357622643 3.4 培養(yǎng)基配比 PAGEREF _Toc357622643 h 16 HYPERLINK l _Toc357622644 3.5 發(fā)酵過(guò)程中補(bǔ)料量 PAGEREF _Toc357622644 h 16 HYPERLINK l _Toc357622645 3.6 接種量指標(biāo)

14、PAGEREF _Toc357622645 h 16 HYPERLINK l _Toc357622646 3.7 培養(yǎng)基滅菌 PAGEREF _Toc357622646 h 16 HYPERLINK l _Toc357622647 3.8 移種及補(bǔ)料方式 PAGEREF _Toc357622647 h 17 HYPERLINK l _Toc357622648 3.9 裝料系數(shù) PAGEREF _Toc357622648 h 17 HYPERLINK l _Toc357622649 3.10 通氣量 PAGEREF _Toc357622649 h 17 HYPERLINK l _Toc35762

15、2650 3.11 攪拌槳轉(zhuǎn)速范圍 PAGEREF _Toc357622650 h 17 HYPERLINK l _Toc357622651 3.12 培養(yǎng)時(shí)間 PAGEREF _Toc357622651 h 17 HYPERLINK l _Toc357622652 3.13 自控要求 PAGEREF _Toc357622652 h 18 HYPERLINK l _Toc357622653 3.14 水系統(tǒng)和蒸汽參數(shù) PAGEREF _Toc357622653 h 18 HYPERLINK l _Toc357622654 第4章 物料衡算 PAGEREF _Toc357622654 h 19

16、HYPERLINK l _Toc357622655 4.1 發(fā)酵液每天放罐體積的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622655 h 19 HYPERLINK l _Toc357622656 4.2 發(fā)酵罐與種子罐公稱容積V的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622656 h 20 HYPERLINK l _Toc357622657 4.3 發(fā)酵罐與種子罐個(gè)數(shù)n的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622657 h 21 HYPERLINK l _Toc357622658 4.4 發(fā)酵罐與種子罐物料的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622658 h 22 HYPERLINK l _Toc

17、357622659 4.5 發(fā)酵工段水用量與原料消耗量的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622659 h 24 HYPERLINK l _Toc357622660 4.6 發(fā)酵液預(yù)處理過(guò)程的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622660 h 25 HYPERLINK l _Toc357622661 4.7 發(fā)酵液稀釋過(guò)程的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622661 h 27 HYPERLINK l _Toc357622662 4.8 吸收交換過(guò)程的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622662 h 27 HYPERLINK l _Toc357622663 4.9 吸附交換罐樹脂再

18、生過(guò)程的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622663 h 29 HYPERLINK l _Toc357622664 4.10 虹吸軟水沖洗過(guò)程的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622664 h 29 HYPERLINK l _Toc357622665 4.11 解吸過(guò)程的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622665 h 29 HYPERLINK l _Toc357622666 4.12 活性炭脫色過(guò)程的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622666 h 30 HYPERLINK l _Toc357622667 4.13 補(bǔ)復(fù)原過(guò)程的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622667

19、 h 31 HYPERLINK l _Toc357622668 4.14 提煉過(guò)程的數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc357622668 h 31 HYPERLINK l _Toc357622669 第5章 能量衡算 PAGEREF _Toc357622669 h 34 HYPERLINK l _Toc357622670 5.1 發(fā)酵過(guò)程放熱量的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622670 h 34 HYPERLINK l _Toc357622671 5.2 發(fā)酵過(guò)程冷卻水用量的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622671 h 34 HYPERLINK l _Toc357622672 5.

20、3 發(fā)酵過(guò)程蒸汽用量的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622672 h 36 HYPERLINK l _Toc357622673 5.4 發(fā)酵過(guò)程空氣用量的計(jì)算 PAGEREF _Toc357622673 h 37 HYPERLINK l _Toc357622674 5.5 發(fā)酵過(guò)程工程負(fù)荷量 PAGEREF _Toc357622674 h 38 HYPERLINK l _Toc357622675 5.6 提取過(guò)程的設(shè)計(jì)參數(shù)與計(jì)算 PAGEREF _Toc357622675 h 38 HYPERLINK l _Toc357622676 5.7 提取過(guò)程工程負(fù)荷量 PAGEREF _Toc3

21、57622676 h 40 HYPERLINK l _Toc357622677 第6章 設(shè)備計(jì)算及選型 PAGEREF _Toc357622677 h 42 HYPERLINK l _Toc357622678 6.1 發(fā)酵罐的設(shè)備計(jì)算 PAGEREF _Toc357622678 h 42 HYPERLINK l _Toc357622679 6.2 三級(jí)種子罐的設(shè)備計(jì)算 PAGEREF _Toc357622679 h 46 HYPERLINK l _Toc357622680 6.3 二級(jí)種子罐的設(shè)備計(jì)算 PAGEREF _Toc357622680 h 51 HYPERLINK l _Toc357

22、622681 6.4 一級(jí)種子罐的設(shè)備計(jì)算 PAGEREF _Toc357622681 h 54 HYPERLINK l _Toc357622682 6.5 發(fā)酵罐與種子罐設(shè)備一覽表 PAGEREF _Toc357622682 h 58 HYPERLINK l _Toc357622683 6.6 提取工段列管式換熱設(shè)備衡算 PAGEREF _Toc357622683 h 58 HYPERLINK l _Toc357622684 6.7 預(yù)處理罐的設(shè)備衡算 PAGEREF _Toc357622684 h 58 HYPERLINK l _Toc357622685 6.8 稀釋罐的設(shè)備衡算 PAGE

23、REF _Toc357622685 h 59 HYPERLINK l _Toc357622686 6.9 吸附交換罐的設(shè)備衡算 PAGEREF _Toc357622686 h 59 HYPERLINK l _Toc357622687 6.10 解吸液儲(chǔ)罐、脫色罐、補(bǔ)復(fù)原罐的設(shè)備衡算 PAGEREF _Toc357622687 h 59 HYPERLINK l _Toc357622688 6.11 設(shè)備用電負(fù)荷表 PAGEREF _Toc357622688 h 60 HYPERLINK l _Toc357622689 第7章 工廠車間布置 PAGEREF _Toc357622689 h 61 H

24、YPERLINK l _Toc357622690 7.1 車間布置設(shè)計(jì)原那么 PAGEREF _Toc357622690 h 61 HYPERLINK l _Toc357622691 7.2 車間結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)裝置布置 PAGEREF _Toc357622691 h 61 HYPERLINK l _Toc357622692 第8章 總 結(jié) PAGEREF _Toc357622692 h 62 HYPERLINK l _Toc357622693 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc357622693 h 65 HYPERLINK l _Toc357622694 致 謝 PAGEREF _Toc3576

25、22694 h 67 HYPERLINK l _Toc357622695 附 錄 PAGEREF _Toc357622695 h 68第1章 緒 論1.1 鏈霉素簡(jiǎn)介硫酸雙氫鏈霉素(dihydro-streptomycin sulfate, DHS)屬于半合成氨基糖苷類抗生素，為鏈霉素中鏈霉糖局部的醛基氫化而成，在獸醫(yī)臨床上用于治療革蘭陰性菌和局部革蘭陽(yáng)性菌引起的感染，它的抗菌效果和鏈霉素大致相同1。硫酸雙氫鏈霉素能夠影響真菌菌絲和細(xì)胞的生長(zhǎng)能力2?？股厥俏⑸锏拇x產(chǎn)物或合成的類似物，既不參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)，也不是細(xì)胞內(nèi)的貯存性養(yǎng)料，在體外能抑制微生物的生長(zhǎng)和存活，而對(duì)宿主不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用。

26、抗生素根本上可分為抑制病原的生長(zhǎng)和直接殺死病原兩大類，可用于治療大多數(shù)細(xì)菌感染性疾病，有些抗生素還具有免疫抑制和刺激植物生長(zhǎng)作用3。因此，抗生素不僅用于醫(yī)療，還應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和食品工業(yè)等方面，在畜牧業(yè)中非治療用途的抗生素，稱為生長(zhǎng)促進(jìn)劑。鏈霉素(Streptomycin)是瓦克斯曼(Waksman S.A.)于1944年從鏈霉菌培養(yǎng)液中別離出來(lái)的一種堿性抗生素，是繼青霉素(Penicillin)后第二個(gè)生產(chǎn)并用于臨床的抗生素4。是由微生物產(chǎn)生的物質(zhì)，它在低濃度下能抑制其他一些微生物的生長(zhǎng)和繁殖，有時(shí)具有能夠破壞這些微生物的作用5。鏈霉素是一種相當(dāng)強(qiáng)的有機(jī)堿，也是一種多糖類化合物。其分子結(jié)構(gòu)

27、是由鏈霉肌、鏈霉糖和N-甲基-L-葡萄糖胺三局部以苷鍵相聯(lián)結(jié)而成的。分子式為C21H39N5O12，分子量為581，白色粉末，水溶液在pH值3 7下對(duì)熱比擬穩(wěn)定，由鹽酸鹽和硫酸鹽等產(chǎn)品6。鏈霉素堿穩(wěn)定性特別差，工業(yè)產(chǎn)品主要是其硫酸鹽形式，即硫酸鏈霉素(Streptomycin Sulfate)。鏈霉素對(duì)結(jié)核桿菌(M.tuberculosis)有強(qiáng)大抗菌作用，其最低抑菌濃度一般為0.5 mg/L。它對(duì)許多革蘭氏陰性菌(G-)如大腸桿菌、肺炎桿菌、腸桿菌屬、沙門菌屬、布魯菌屬等也具抗菌作用。鏈霉素對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌(G+)抗菌活性較差。鏈霉素游離堿為白色粉末。大多數(shù)鹽類也是白色粉末或結(jié)晶，無(wú)嗅，味微苦

28、。鏈霉素在中性溶液中能以三價(jià)陽(yáng)離子形式存在，所以，可用離子交換法進(jìn)行提取。其水溶液比擬穩(wěn)定，但其穩(wěn)定性受pH值和溫度的影響較大。其硫酸鹽的水溶液在pH 4 7，室溫下放置數(shù)星期，仍很穩(wěn)定，如在冰箱中保存三個(gè)月內(nèi)活性無(wú)變化。一般認(rèn)為鏈霉素是治療結(jié)核桿菌感染的首選藥物，它的抗結(jié)核桿菌的特效作用，開創(chuàng)了結(jié)核病治療的新紀(jì)元。從此，結(jié)核桿菌肆虐人類生命幾千年的歷史得以有了遏制的希望。鏈霉素主要作用于細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成過(guò)程，致使合成異常的蛋白，阻礙已合成蛋白質(zhì)的釋放，使細(xì)菌細(xì)胞膜通透性增加而導(dǎo)致一些重要生理物質(zhì)外漏，從而引起細(xì)菌死亡7。復(fù)方鏈霉素滴鼻液有抗菌作用，還可以濕潤(rùn)鼻粘膜，促進(jìn)上皮生長(zhǎng)，可用于鼻竇炎

29、、鼻前庭炎、萎縮性鼻炎等8。除此以外，還用于治療革蘭氏陰性菌所引起的泌尿道感染、腸道感染、敗血癥、百日咳等。同時(shí)在生產(chǎn)鏈霉素存在時(shí)生物心肌的力增加9。鏈毒素的缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生耐藥性；長(zhǎng)期使用對(duì)第八對(duì)腦神經(jīng)有毒害10。除了醫(yī)用外，也有報(bào)道將鏈霉素用于農(nóng)牧業(yè)的。例我國(guó)新疆某生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的農(nóng)場(chǎng)自1985年起應(yīng)用鏈霉素治療菜類瓜類和糧食等作物的病害，取得較好效果；鏈霉素還可用于豬肺炎、雛雞白痢疾、以及雞、鴨、鵝的巴氏桿菌感染等的治療。國(guó)內(nèi)有些廠家將生產(chǎn)的鏈霉素作為農(nóng)用出口，效益較好11。但是，隨抗菌藥物的廣泛應(yīng)用，也造成不小的負(fù)面影響。如：因?yàn)E用抗菌藥使人和動(dòng)物胃腸道正常菌群失調(diào)而引起各種疾病，病原微生

30、物對(duì)抗菌藥逐步適應(yīng)而產(chǎn)生耐藥性等，均給預(yù)防和治療上述疾病帶來(lái)諸多不便12，同時(shí)還有抗菌藥物殘留問題，在水產(chǎn)品的養(yǎng)殖過(guò)程中，為降低養(yǎng)殖本錢，防止病害發(fā)生，養(yǎng)殖者普遍不合理的使用各種抗生素，導(dǎo)致抗生素在水產(chǎn)品體內(nèi)的殘留13，食用有害物質(zhì)超標(biāo)的食物會(huì)對(duì)消費(fèi)者的身體健康造成傷害等14。不過(guò)，雖然鏈霉素在應(yīng)用過(guò)程中存在一系列問題15。但是這都掩蓋不住鏈霉素在醫(yī)藥、衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域的作用，仍然具有廣闊前景。1.2 國(guó)外生產(chǎn)和技術(shù)水平現(xiàn)狀國(guó)外生產(chǎn)鏈霉素的有近二十個(gè)國(guó)家的約三十家制藥公司。其中主要的公司有美國(guó)的默克(Merck)公司，輝瑞(Pfizer)公司，施貴寶(Squibb)公司，英國(guó)的格蘭素(Glaxo

31、)公司，比徹姆(Beecham)公司，德國(guó)的赫斯特(Hoechst)公司，法國(guó)的羅納普朗克(Rhone Poulenc)公司，丹麥的挪佛(Novo)公司，日本的協(xié)和(Kyowa)發(fā)酵株式會(huì)社等。此外還有荷蘭、印度、保加利亞、西班牙等國(guó)家的一些公司。由于鏈霉素的耳毒性較嚴(yán)重，世界各國(guó)的產(chǎn)量和使用量呈逐年下降趨勢(shì)16。如原蘇聯(lián)1976年鏈霉素的產(chǎn)量達(dá)1415 t，1987年降為600 t，1989年為800 t左右。美國(guó)施貴寶公司和匈牙利的諾因工廠先后于1977年和1980年停產(chǎn)。目前國(guó)外鏈霉素的主要生產(chǎn)企業(yè)是美國(guó)的輝瑞公司和法國(guó)的羅納普朗克公司。目前全世界鏈霉素產(chǎn)量估計(jì)在2500 t至3000

32、t左右。1.3 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和技術(shù)水平現(xiàn)狀中國(guó)抗生素產(chǎn)量總體規(guī)模已達(dá)世界第一，在青霉素、鏈霉素、四環(huán)素、土霉素和慶大霉素等原料藥生產(chǎn)方面擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，并在數(shù)十個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、定價(jià)、市場(chǎng)等方面打破了歐美國(guó)家的壟斷地位，形成了一批規(guī)?；a(chǎn)業(yè)集團(tuán)和完整產(chǎn)業(yè)鏈，抗生素品種研發(fā)實(shí)力不斷提升，100余種抗生素品種實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化17。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前中國(guó)抗生素的產(chǎn)量合計(jì)14.7萬(wàn)噸，其中2.47萬(wàn)噸用于出口。全世界75%的青霉素工業(yè)鹽產(chǎn)于中國(guó)，80%的頭孢菌素類抗生素產(chǎn)于中國(guó)，90%的鏈霉素類抗生素產(chǎn)于中國(guó)18。鏈霉素是我國(guó)較早投入生產(chǎn)的抗生素之一。生產(chǎn)企業(yè)曾有十幾家，主要有杭州制藥廠、揚(yáng)州制藥廠等。近十年來(lái)，我

33、國(guó)鏈霉素的年產(chǎn)量一直維持在1000 t以上，其中，國(guó)內(nèi)產(chǎn)量最大的是華北制藥廠，年產(chǎn)量在650 t左右，其次是大連制藥廠和山東濟(jì)寧抗生素廠年產(chǎn)量均在200 250 t左右19。然而因?yàn)殒溍顾氐亩拘試?yán)重，近幾年就只剩下華北制藥廠等五家藥廠在生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)鏈霉素生產(chǎn)水平相比近些年并沒有太大提高，各生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝也存在差異，生產(chǎn)規(guī)模也不同，雖然現(xiàn)在所有鏈霉素生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品都能到達(dá)出口標(biāo)準(zhǔn)，但是鏈霉素成品的色級(jí)還是達(dá)不到新優(yōu)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，例如：毒性偏高，生物效價(jià)低等。中國(guó)同時(shí)也是抗生素用量大國(guó)，醫(yī)院的藥物消耗量中，30%左右為抗生素藥，有的基層醫(yī)院那么高達(dá)50%。我國(guó)目前是抗生素產(chǎn)業(yè)大國(guó)，但還不是抗生素

34、產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)國(guó)，我們要從中國(guó)制造走向中國(guó)創(chuàng)造20。中國(guó)在綠色抗生素生產(chǎn)和研發(fā)方面，仍然處于起步階段。產(chǎn)能過(guò)剩、環(huán)保壓力很大、低水平重復(fù)建設(shè)等因素嚴(yán)重制約著抗生素制藥企業(yè)的開展21。自主創(chuàng)新，擁有先進(jìn)抗生素藥物的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。從中國(guó)制造走向中國(guó)創(chuàng)造，仍然是國(guó)內(nèi)抗生素行業(yè)所追求的目標(biāo)。隨著我國(guó)硫酸雙氫鏈霉素行業(yè)的開展，硫酸雙氫鏈霉素生產(chǎn)核心技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。技術(shù)的優(yōu)劣直接決定企業(yè)硫酸雙氫鏈霉素產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。硫酸雙氫鏈霉素核心技術(shù)是決定企業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。1.4 生產(chǎn)技術(shù)的展望一直以來(lái)，鏈霉素生產(chǎn)的研究得到很多國(guó)家的重視。我國(guó)鏈霉素生產(chǎn)最居前列，目前，鏈霉素的研究主要有以下幾個(gè)方面

35、：通過(guò)生物技術(shù)手段，例如原生質(zhì)體融合、質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)化、DNA重組等，產(chǎn)生高產(chǎn)、穩(wěn)定的菌株；發(fā)酵工藝的研究；提煉工藝的研究；酶技術(shù)工藝的研究。1.5 鏈霉素的生產(chǎn)制備鏈霉素由灰色鏈霉菌(Streptomyces griseus)發(fā)酵生產(chǎn)。雙氫鏈霉素可由濕鏈霉菌產(chǎn)生，但通常以半合成方法生產(chǎn)由灰色鏈霉菌產(chǎn)生的廣譜抗生素，分子由鏈霉胍、鏈霉糖和N-甲基-L-葡萄糖胺組成。鏈霉素分子中鏈霉糖局部的醛基被復(fù)原成伯醇基后，就成為雙氫鏈霉素，其抗菌效能與鏈霉素大致相同，但對(duì)聽覺神經(jīng)的毒性比鏈霉素大。由于鏈霉素生物合成中間體較難別離和測(cè)定，鏈霉素生物合成基因簇經(jīng)歷了復(fù)雜的生物化學(xué)和遺傳學(xué)研究過(guò)程，現(xiàn)在對(duì)其生物合

36、成基因簇已有大致的了解。鏈霉素的抗性基因與生物合成基因緊密連鎖，strA基因編碼鏈霉素-6-磷酸酶，strK編碼鏈霉素-6-或-3-磷酸化酶，strR基因是一個(gè)組成型正調(diào)節(jié)基因。參與氨基環(huán)醇鏈霉胍的生物合成基因有青蟹-肌醇胺-4-磷酸脒基轉(zhuǎn)移酶基團(tuán)，N-脒基鏈霉胺-6-磷酸脒基轉(zhuǎn)移酶基因，青蟹-肌糖脫氫酶基因，N-脒基-鏈霉胺-6-磷酸轉(zhuǎn)移酶基因，D-肌-肌醇-3-磷酸化酶基因，青蟹-肌醇胺-4-磷酸轉(zhuǎn)移酶基因，3-酮-N-脒基-青蟹-肌醇胺氨基轉(zhuǎn)移酶基因，N-脒基-青蟹肌醇胺脫氫酶基因22。其結(jié)構(gòu)為一分子鏈霉素胍和一分子鏈霉雙糖胺結(jié)合而成的堿性苷。鏈霉素為白色無(wú)定形粉末，在酸性條件下可以水解

37、成鏈霉胍和鏈霉雙糖胺，進(jìn)一步水解可得到N-甲基-L-葡萄糖胺。在弱堿性情況下也可以水解得到鏈霉胍和鏈霉雙糖胺，但進(jìn)一步水解即將鏈霉糖局部重排為麥芽酚，麥芽酚可以跟Fe3+反響生成紫紅色配合物，這是鏈霉素的特有反響，可用于其鑒別，亦可用作含量測(cè)定。鏈霉素分子中還有醛基，可以被氧化劑氧化而降低抗菌活性23。1.6 鏈霉素的用途鏈霉素是一種堿性苷，與酸類結(jié)合成鹽，獸醫(yī)臨床上常用的是硫酸鏈霉素。硫酸鏈霉素為白色或類白色粉末，無(wú)臭、味微苦、有吸濕性。水溶液中易失效，故分裝成1 g100萬(wàn)單位或2 g200萬(wàn)單位的無(wú)菌粉末。鏈霉素屬窄譜抗生素，主要對(duì)革蘭氏陰性桿菌如大腸桿菌、產(chǎn)氣桿菌、肺炎桿菌、痢疾桿菌、

38、變形桿菌、布魯氏菌、鼠疫桿菌等有抗菌作用。特別對(duì)結(jié)核桿菌作用較強(qiáng)，在低濃度時(shí)有抑菌作用，在高濃度時(shí)有殺菌作用。但對(duì)大多數(shù)革蘭氏陽(yáng)性菌不如青霉素，對(duì)梭菌、真菌、立克次氏體、病毒等無(wú)效。主要用于牛乳腺炎、牛出敗、豬肺疫、禽霍亂、牛結(jié)核病等的治療。臨用前加滅菌注射用水適量使溶解。肌肉內(nèi)注射一次的量，家畜每10 mg/kg體重，每日注射兩次。硫酸雙氫鏈霉素是將鏈霉素中鏈霉糖局部的醛基氫化后所獲得的另一種鏈霉素制劑。過(guò)去認(rèn)為雙氫鏈霉素不能產(chǎn)生特異性抗體，雙氫鏈霉素引起的過(guò)敏反響是由于其中含有微量鏈霉素所致。但進(jìn)一步用純雙氫鏈霉素試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雙氫鏈霉素亦可產(chǎn)生特異性抗體24。1.7 藥理作用及副作用鏈霉素是

39、一種氨基糖苷類藥，經(jīng)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)通過(guò)細(xì)菌細(xì)胞膜，與細(xì)菌核糖體30 S亞單位的特殊受體蛋白結(jié)合，干擾信息核糖核酸與30 S亞單位間起始復(fù)合物的形成，抑制蛋白合成。使DNA發(fā)生錯(cuò)讀，導(dǎo)致無(wú)功能蛋白質(zhì)的合成；使多聚核糖體分裂而失去合成蛋白的功能，使大量氨基糖苷類進(jìn)入菌體，細(xì)菌細(xì)胞膜斷裂，細(xì)胞死亡26。1鏈霉素容易損害聽覺神經(jīng)，可以引起眩暈，運(yùn)動(dòng)時(shí)失去協(xié)調(diào)；可以引起耳鳴，聽力下降，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)耳聾。上面提到不能用于孕婦的主要原因就在于它可以影響胎兒的聽覺神經(jīng)，以后產(chǎn)生聽覺障礙。因?yàn)?，由于醫(yī)療單位不夠認(rèn)真負(fù)責(zé)，或者由于不懂藥理知識(shí)亂用鏈霉素，引起所謂“先天性耳聾，在過(guò)去由于人為的原因造成兒童聽力障礙殘疾的教訓(xùn)

40、也是較多的。2產(chǎn)生鏈霉素過(guò)敏反響的人很少，但還是有的。輕的出現(xiàn)發(fā)熱、藥物性皮疹，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生剝脫性皮炎是一種全身性的嚴(yán)重的皮膚病，甚至過(guò)敏性休克。所以，有鏈霉素和其他藥物過(guò)敏史者不用或慎用。3前面已介紹過(guò)鏈霉素屬氨基糖苷類抗菌素，對(duì)腎臟的毒性較多，腎功能有損害的病人應(yīng)該少用和不用，即使一定要用，必需經(jīng)常查驗(yàn)?zāi)I功能和尿常規(guī)，老年人因藥物血濃度維持時(shí)間比年輕者長(zhǎng)，所以，應(yīng)用鏈霉素要減量和謹(jǐn)慎使用，并進(jìn)行嚴(yán)密觀察。4有的病人可以出現(xiàn)口唇周圍和面部的麻木感。輕者不須停藥，重者必需在專門醫(yī)師的指導(dǎo)下減量或停藥。1.8 鏈霉菌產(chǎn)生的抗生素鏈霉菌可以產(chǎn)生多種二次代謝物，包括各種物質(zhì)的分解酵素及抗生物質(zhì)。這些

41、代謝產(chǎn)物除了可用在人體的醫(yī)藥以及當(dāng)成家畜飼料的添加物外，在農(nóng)作物生產(chǎn)方面，也可做為植物保護(hù)之用。鏈霉菌是放線菌(actinomycetes)中最大的族群，可產(chǎn)生高達(dá)一千多種的抗生物質(zhì)，許多重要的抗生素如放線菌素、鏈霉素、四環(huán)霉素、保米霉素、維利霉素、嘉賜霉素及康霉素等，都可由鏈霉菌生產(chǎn)。一般而言，農(nóng)用抗生素具有較低毒性及殘留性質(zhì)，可以抑制病原微生物的生長(zhǎng)和繁殖，或者能改變病原菌的形態(tài)而到達(dá)保護(hù)作物的效果。生物農(nóng)藥中很大一局部是農(nóng)用抗生素，而鏈霉菌產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物又在農(nóng)用抗生素中占有重要地位，多種鏈霉菌次生代謝產(chǎn)物被研制成農(nóng)用抗生素在生產(chǎn)上大力推廣，如井岡霉素、春雷霉素、中生菌素等在植物病蟲害

42、防治方面取得的效果得到了大家的公認(rèn)。鏈霉菌產(chǎn)生的抗生素種類繁多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從結(jié)構(gòu)上區(qū)分，大致可把農(nóng)用抗生素分為以下六大類：1氨基糖類抗生素：這類抗生素屬于糖的衍生物，由糖或氨基酸與其它分子結(jié)合而成。在植物體內(nèi)具有移行性，可干擾病原細(xì)胞蛋白質(zhì)的合成，如鏈霉素、干擾素、白細(xì)胞介素等。2四環(huán)霉素類抗生素：這類抗生素是由四個(gè)乙酸及丙二酸縮合環(huán)化而形成，可以抑制病原菌核糖體蛋白，如四環(huán)霉素。3核酸類抗生素：這類抗生素含有核酸類似物的衍生物，作用于病原菌的去氧核糖核酸合成系統(tǒng)，抑制其前驅(qū)物或酵素的合成，如保米霉素。4大環(huán)內(nèi)酯類抗生素：它是由12個(gè)以上的碳原子組成，且成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，通?？珊图?xì)菌的50 S核糖體

43、亞基結(jié)合，以阻斷蛋白質(zhì)的合成，如紅霉素。5多烯類抗生素：由25 37個(gè)碳原子組成大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，含有3 7個(gè)相鄰的雙鍵，可與病原真菌細(xì)胞膜上的類固醇結(jié)合，有破壞細(xì)胞膜的功能，如治霉菌素。6多肽類抗生素：這類抗生素是把氨基酸用不同的肽鍵結(jié)合，經(jīng)常形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以抑制病原菌細(xì)胞壁的合成，如純霉素。由于多數(shù)鏈霉菌具有分泌抗生物質(zhì)或細(xì)胞外酵素的能力，可以有效抑制植物病原菌。此外，少局部還具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)或誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗病性的效果，因此鏈霉菌在生物防治應(yīng)用上極具潛力27。1.9 鏈霉素遺傳工程的其它應(yīng)用盡管鏈霉素的生物工程學(xué)重要特征是其產(chǎn)生抗生素能力的多樣性，但它們生產(chǎn)工業(yè)用酶的潛力也不可無(wú)視。鏈霉

44、素作為葡萄糖異構(gòu)酶的產(chǎn)生菌已占有重要地位，其它酶類如蛋白酶、纖維素酶、木質(zhì)素酶、淀粉酶、角蛋白酶等也將逐步占據(jù)重要地位，并且利用重組DNA技術(shù)來(lái)提高生產(chǎn)這種酶的能力具備巨大的潛力。遺傳工程技術(shù)問世以來(lái)，克隆外源基因，尤其是真核生物的基因大多使用大腸桿菌寄生系統(tǒng)。然而大腸桿菌系統(tǒng)的缺乏之處是蛋白質(zhì)產(chǎn)物不易外泌，人們嘗試?yán)每莶輻U菌(Bacillus subtilis)及酵母作為寄主系統(tǒng)，但它們很強(qiáng)的胞外蛋白酶活性有給外泌異源基因的蛋白產(chǎn)物造成不利影響。因此，人們逐漸注意開發(fā)和理應(yīng)鏈霉素作為遺傳工程上表達(dá)和分泌異源基因產(chǎn)物的重要的寄主系統(tǒng)28。許多研究說(shuō)明，牛生長(zhǎng)激素基因、人類白細(xì)胞介素、人類干擾

45、素IFN-1、IFN-2及人類腫瘤壞死因子基因等，已可利用基因重組技術(shù)引入鏈霉素中并得以表達(dá)。鏈霉素可作為替代寄主來(lái)生產(chǎn)哺乳動(dòng)物蛋白，如胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素或者重組疫苗等。鏈霉素中致病菌極少，用作基因工廠受體比擬平安，這是將鏈霉素開展為有價(jià)值的遺傳工程菌系統(tǒng)的有利條件，可望它在低本錢、大規(guī)模生產(chǎn)各種蛋白方面起到特殊作用29。第2章 鏈霉素生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1 工藝設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想與目標(biāo)硫酸雙氫鏈霉素常用于治療革蘭氏陰性菌所引起的泌尿道感染、結(jié)核性腦膜炎、鼠疫、腸道感染、肺炎、敗血癥、百日咳等疾病，在獸醫(yī)臨床上用于治療革蘭陰性菌和局部革蘭陽(yáng)性菌引起的感染，同時(shí)在治療菜類瓜類和糧食等作物的病

46、害方面取得較好效果?；谶@些原因，硫酸雙氫鏈霉素需求量大，開展前景好。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題為325 t/a硫酸雙氫鏈霉素生產(chǎn)裝置工藝設(shè)計(jì)。工藝是要求在原有工藝根底上不斷提高、創(chuàng)新，不斷尋求更好更高效合理的生產(chǎn)途徑及裝置以及更環(huán)保的生產(chǎn)方法，使硫酸雙氫鏈霉素的生產(chǎn)在某些方面取得突破，使整個(gè)工藝流程及裝置更加完善。2.2 工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱有關(guān)資料、文獻(xiàn)，搜集必要的技術(shù)資料，工藝參數(shù)與數(shù)據(jù)，進(jìn)行生產(chǎn)方法的選擇，工藝流程與工藝條件確實(shí)定與論證。2工藝計(jì)算：全廠的物料衡算；發(fā)酵車間的熱量衡算；水用量的計(jì)算；發(fā)酵車間耗冷量計(jì)算。3發(fā)酵車間設(shè)備選型計(jì)算：包括設(shè)備的容量，數(shù)量，主要的外形尺寸

47、。4對(duì)發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)化工計(jì)算與設(shè)計(jì)。2.3 工藝設(shè)計(jì)的根本要求進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)，必須考慮的幾個(gè)原那么：1保證產(chǎn)品的質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2盡量采用成熟的、先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。努力提高原料利用率，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低水、電、汽及其他能量消耗，降低生產(chǎn)本錢，使工廠建成后能迅速投產(chǎn)，在短期內(nèi)到達(dá)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量要求，并做到生產(chǎn)穩(wěn)定、平安、可靠。從本設(shè)計(jì)的總體來(lái)看，菌種選用的是德國(guó)進(jìn)口的發(fā)酵效價(jià)很高的一種，生產(chǎn)工藝來(lái)看是國(guó)內(nèi)用的比擬多的一種，其中補(bǔ)料系統(tǒng)和空氣處理系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)很先進(jìn)的設(shè)備。3盡量減少三廢排放量，有合理的三廢處理措施。本設(shè)計(jì)完全滿足要求。4平安生產(chǎn)，以保證人身和設(shè)備的平安。5生產(chǎn)過(guò)程幾乎

48、全部采用的機(jī)械化，局部系統(tǒng)自動(dòng)化。能穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。2.4 工藝設(shè)計(jì)介紹1傳統(tǒng)工藝：一般采用蒸汽加熱70 752新工藝：膜法工藝取代鏈霉素生產(chǎn)中的薄膜蒸發(fā)工藝，膜別離是一種無(wú)相變的純物理手段，能在任何膜能承受的溫度下對(duì)料液進(jìn)行分子水平的別離。清潔，環(huán)保，占地少，另外它的一大優(yōu)勢(shì)是運(yùn)行本錢低，去除一噸水的本錢比普通的三效蒸發(fā)器低，有效地控制產(chǎn)品，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。3工藝流程：目前國(guó)內(nèi)外多采用離子交換法提取鏈霉素，其工藝流程如圖：圖2-1 工藝流程圖Fig 2-1 Process flow diagram2.5 工藝設(shè)計(jì)的主要步驟1菌種發(fā)酵：斜面孢子培養(yǎng)：將砂土管或冷凍管菌種接種到斜面培養(yǎng)基，經(jīng)培養(yǎng)后

49、即得原始斜面。原始斜面質(zhì)量要求一般為：菌落分布均勻，密度適中，顏色潔白，但菌落飽滿。再?gòu)脑夹泵娴娘枬M單菌落接種至斜面上，長(zhǎng)成后即得生產(chǎn)斜面，斜面上的菌落應(yīng)為白色飽滿的梅花形和饅頭形，反面為淡棕色色素，排除各種雜型菌落。經(jīng)過(guò)兩次傳代后，可到達(dá)純化的目的，排出變異的菌株。其質(zhì)量還應(yīng)通過(guò)搖瓶實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行控制。合格的孢子面應(yīng)存在低溫冷庫(kù)0 4搖瓶種子培養(yǎng)：生產(chǎn)斜面的菌落接種到搖瓶種子培養(yǎng)中，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)基即得搖瓶種子。鏈霉素發(fā)酵經(jīng)常使用搖瓶種子來(lái)接種種子罐。種子質(zhì)量以菌絲階段、發(fā)酵單位、菌絲粘度或濃度、糖氮代謝、種子液色澤和無(wú)菌檢查為指標(biāo)。搖瓶種子可以直接接種子罐，也可以在擴(kuò)大培養(yǎng)，用培養(yǎng)所得的子瓶來(lái)接種

50、。藥瓶培養(yǎng)的培養(yǎng)基成分為黃豆餅粉、葡萄糖、硫酸銨、碳酸鈣等。種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)：種子罐培養(yǎng)用來(lái)擴(kuò)大種子量的。種子罐培養(yǎng)為2 3級(jí)，根據(jù)發(fā)酵罐體積大小和接種量來(lái)確定。一級(jí)種子罐一般采用搖瓶種子接種，2 3級(jí)種子罐那么是逐級(jí)轉(zhuǎn)移，接種量一般都為10%左右。種子質(zhì)量對(duì)后期發(fā)酵的影響甚大，種子必須符合各項(xiàng)質(zhì)量要求，方能轉(zhuǎn)罐。因此在培養(yǎng)過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制好罐溫、通氣攪拌和泡沫，以保證菌絲生長(zhǎng)良好，得到符合要求的種子。菌種發(fā)酵：將種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)的種子接入發(fā)酵罐內(nèi)已滅菌的培養(yǎng)基中，通入無(wú)菌空氣，攪拌培養(yǎng)，在罐溫為27下，發(fā)酵約7 2提取精制：經(jīng)四級(jí)或三級(jí)發(fā)酵合成鏈霉素。發(fā)酵液用軟水稀釋，草酸酸化至pH 3.0

51、左右，加熱至75 80，通過(guò)離心別離或板框過(guò)濾，除去大量不溶性菌絲體、酸性蛋白、鈣鎂離子、培養(yǎng)基殘?jiān)入s質(zhì)，冷卻至15原液中的鏈霉素在水溶液中解離成三價(jià)陽(yáng)離子，應(yīng)用鈉型弱酸性陽(yáng)離子交換樹脂110樹脂或大孔D-152樹脂進(jìn)行吸附，洗脫后成為鏈霉素洗脫液，在這一步提取過(guò)程中使水溶液中的鏈霉素得到富集，含量由不到1%濃縮到20%，同時(shí)，通過(guò)離子交換樹脂的選擇作用，除去絕大局部的無(wú)機(jī)離子、色素、蛋白及可見的固形物等。鏈霉素提取液經(jīng)大孔伯胺基吸附樹脂D303樹脂通過(guò)Schiff反響除去雙氫鏈霉糖、鏈霉胍、鏈霉胺等不含醛基的鏈霉素同系物，再經(jīng)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂125樹脂和弱堿性陰離子交換樹脂703樹脂組

52、成的混合床脫鹽中和得到提純液。提純液先經(jīng)藥用活性炭脫色處理，吸附色素和細(xì)菌內(nèi)毒素，經(jīng)減壓蒸發(fā)，在45以下濃縮，鏈霉素含量由10%左右濃縮到45%2.6 工藝設(shè)計(jì)的根本流程圖2-2 工藝設(shè)計(jì)流程圖Fig 2-2 Process design flowchart第3章 設(shè)計(jì)指標(biāo)及主要物性參數(shù)3.1 發(fā)酵工段設(shè)計(jì)條件表3-1 發(fā)酵工段設(shè)計(jì)條件一覽表Table 3-1 Fermentation section design conditions序號(hào)工程單位指標(biāo)1設(shè)計(jì)年產(chǎn)量t/a3252發(fā)酵水平U/mL250003成品效價(jià)U/mg8004年工作日d/a3005發(fā)酵周期h1606發(fā)酵熱kJ/m3h2512

53、27染菌率%3.08總收率%959發(fā)酵液密度kg/m3105010發(fā)酵液粘度cp503.2 連續(xù)滅菌溫度發(fā)酵罐與種子罐培養(yǎng)基采用1353.3 提取工段設(shè)計(jì)條件表3-2 提取工段設(shè)計(jì)條件一覽表Table 3-2 Extraction section design conditions序號(hào)工程單位指標(biāo)1提取總收率%702吸附、解吸收率%853解吸液脫色收率%974精制收率%905蒸發(fā)收率%986成品脫色收率%987枯燥收率%993.4 培養(yǎng)基配比表3-3 培養(yǎng)基配比一覽表Table 3-3 Medium ratio序號(hào)原料名稱一級(jí)種子罐培養(yǎng)基配比(%)二級(jí)種子罐培養(yǎng)基配比(%)三級(jí)種子罐培養(yǎng)基配比

54、(%)發(fā)酵罐培養(yǎng)基配比(%)1黃豆餅粉2.52.02.01.52葡萄糖4.04.04.04.03硫酸銨0.60.60.60.54氯化鈣0.10.10.10.15碳酸鈣0.60.60.60.46磷酸二氫鉀0.050.060.060.067消沫油 (L/m3)15.05.03.01.08玉米漿 (L/m3)1.01.01.01.59氯化鈷 (L/m3)0.0053.5 發(fā)酵過(guò)程中補(bǔ)料量1補(bǔ)氨水量：按11.5L/m3發(fā)酵液體積算發(fā)酵過(guò)程中氨水補(bǔ)加總量。2補(bǔ)糖液量：按90kg/m3發(fā)酵液體積算發(fā)酵過(guò)程中糖液補(bǔ)加總量。3補(bǔ)消沫油量：按0.005L/m3發(fā)酵液體積算發(fā)酵過(guò)程中加消沫油總量。4補(bǔ)硫酸銨量：按

55、0.004L/m3發(fā)酵液體積算發(fā)酵過(guò)程中加硫酸銨總量。3.6 接種量指標(biāo)1一級(jí)種子罐至二級(jí)種子罐按10%計(jì)算。2二級(jí)種子罐至三級(jí)種子罐按10%計(jì)算。3三級(jí)種子罐至發(fā)酵罐按20%計(jì)算。3.7 培養(yǎng)基滅菌1一級(jí)種子罐及二級(jí)種子罐培養(yǎng)基采用實(shí)罐滅菌。2三級(jí)種子罐及發(fā)酵罐培養(yǎng)基、糖液采用連續(xù)滅菌。3硫酸銨和消沫油采用實(shí)罐滅菌，氨水采用過(guò)濾除菌。3.8 移種及補(bǔ)料方式1一級(jí)種子罐至二級(jí)種子罐的移種設(shè)置一個(gè)分配站。2二級(jí)種子罐、滅菌培養(yǎng)基至三級(jí)種子罐設(shè)置一個(gè)分配站。3三級(jí)種子罐、糖液至發(fā)酵罐設(shè)置一個(gè)分配站。4滅菌培養(yǎng)基至發(fā)酵罐設(shè)置一個(gè)分配站。5氨水、硫酸銨、消沫油等至各發(fā)酵罐設(shè)置一個(gè)分配站。3.9 裝料系

56、數(shù)1一級(jí)種子罐裝料系數(shù)：L160%2二級(jí)種子罐裝料系數(shù)：L260%3三級(jí)種子罐裝料系數(shù)：L360%4發(fā)酵罐裝料系數(shù)：L070%3.10 通氣量1一級(jí)種子罐通氣量：2.0VVM2二級(jí)種子罐通氣量：1.5VVM3三級(jí)種子罐通氣量：1.0VVM450 m3 70 m3發(fā)酵罐580 m3 100 m3發(fā)酵罐3.11 攪拌槳轉(zhuǎn)速范圍1一級(jí)種子罐攪拌槳轉(zhuǎn)速范圍：60 400rpm2二級(jí)種子罐攪拌槳轉(zhuǎn)速范圍：60 240rpm3三級(jí)種子罐攪拌槳轉(zhuǎn)速范圍：60 200rpm4發(fā)酵罐攪拌槳轉(zhuǎn)速范圍：60 130rpm3.12 培養(yǎng)時(shí)間1一級(jí)種子罐培養(yǎng)時(shí)間：64 h2二級(jí)種子罐培養(yǎng)時(shí)間：64 h3三級(jí)種子罐培養(yǎng)時(shí)

57、間：64 h4發(fā)酵罐培養(yǎng)時(shí)間：160 h3.13 自控要求1發(fā)酵系統(tǒng)：種子罐、發(fā)酵罐溫度自控、pH控制、罐壓指示、溶氧指示、轉(zhuǎn)速顯示及變頻調(diào)速、液位報(bào)警。2連消系統(tǒng)：溫度和流量連鎖控制。3空氣系統(tǒng)：溫度自動(dòng)控制。3.14 水系統(tǒng)和蒸汽參數(shù)1自來(lái)水：常溫、0.3 MPa，用于配料、夏天使罐滅菌的前期冷卻、清洗設(shè)備等。2循環(huán)水：20 25溫差53低溫水：9 14溫差54冷鹽水：-10 0溫差105蒸汽：發(fā)酵車間所用蒸汽壓力為0.3 0.4 MPa。第4章 物料衡算4.1 發(fā)酵液每天放罐體積的計(jì)算表4-1設(shè)計(jì)條件一覽表Table 4-1 Design conditions序號(hào)工程符號(hào)單位參數(shù)1設(shè)計(jì)年

58、產(chǎn)量Mt/a3252成品效價(jià)UqU/mg8003年工作日md/a3004發(fā)酵水平UfU/mL250005染菌率x%3.06提取總收率%70依據(jù)表4-1數(shù)據(jù)計(jì)算每天需放罐發(fā)酵液的體積Vd： (4-1) (m3/d)每天需放罐發(fā)酵液的質(zhì)量：51.055105053607.750 (kg/d)每天需生產(chǎn)產(chǎn)品：3251000/3001083.333 (kg/d)考慮3%染菌和70%總收率，每天需生產(chǎn)產(chǎn)品：1083.333/(70%(13%)1595.483 (kg/d)每噸發(fā)酵液中產(chǎn)物含量：4.2 發(fā)酵罐與種子罐公稱容積V的計(jì)算1發(fā)酵罐公稱容積V0的計(jì)算V0Vd/(NdL0) (4-2)式中：Nd每天

59、放罐罐數(shù)，取Nd1；L0裝料系數(shù)，取L070%。發(fā)酵罐公稱容積V0的計(jì)算：V0Vd/(NdL)51.055/(170%)72.936 (m3)依據(jù)國(guó)內(nèi)常用的發(fā)酵罐容積系列標(biāo)準(zhǔn)，圓整取V075 m2三級(jí)種子罐公稱容積V3的計(jì)算：V3(1.15V0L0接種比)/L3(1.1572.93670%20%)/60%19.571 (m3)圓整三級(jí)種子罐公稱容積V320 m3二級(jí)種子罐公稱容積V2的計(jì)算：V2(1.15V3L3接種比)/L2(1.1519.57160%10%)/60%2.251 (m3)圓整二級(jí)種子罐公稱容積V22.5 m4一級(jí)種子罐公稱容積V1的計(jì)算：V1(1.15V2L2接種比)/L1(

60、1.152.25160%10%)/60%0.259 (m3)圓整一級(jí)種子罐公稱容積V10.25 m4.3 發(fā)酵罐與種子罐個(gè)數(shù)n的計(jì)算1發(fā)酵罐個(gè)數(shù)n0的計(jì)算：n0Nd總發(fā)酵周期 (d) (4-3)發(fā)酵罐總發(fā)酵周期T0：T0發(fā)酵周期+輔助時(shí)間(160+32)/248 (d)所以，發(fā)酵罐個(gè)數(shù)n0：n0NdT0188 (個(gè)) 生產(chǎn)中取10個(gè)2三級(jí)種子罐個(gè)數(shù)n3的計(jì)算：取N31 (罐/d)三級(jí)種子罐總發(fā)酵周期T3：T3發(fā)酵周期+輔助時(shí)間(64+32)/244 (d)所以，三級(jí)種子罐個(gè)數(shù)n3：n3N3T3144 (個(gè)) 生產(chǎn)中取6個(gè)3二級(jí)種子罐個(gè)數(shù)n2的計(jì)算：取N21 (罐/d)二級(jí)種子罐總發(fā)酵周期T2：