年产600吨土霉素碱生产车间扩初设计毕业论文 下载本文

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本科毕业设计

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(V:全部结晶罐体积m3,Q:体积流量m3/h,t:操作时间h,W:批处理体积m3) 湿晶体含水量:20% 成品含水量:7%

3 设计指导思想、原则

3.1 指导思想

充分贯彻执行国家的有关规定,尽量节约能源,合理利用废物,保护环境,符合城区建设规划要求。

生产、消防用水来自厂区内自来水供应,并与厂区供水管网引接,排水至厂区原有排水干管;

各生产车间、原料包装及储存车间、采用封闭式结构 在保证安全、经济运行的条件下,尽可能降低工程造价 年生产时间为330天。

3.2 设计原则

车间应在居民区下侧,河流上游,要求地势平坦,水源丰富,并且节约用地,少占耕地。尽可能采用新工艺 、新设备、 新技术,以利于投产后达到好的经济效益。在条件允许情况下,尽可能的使用通用设备或标准设计以简化设计工作量,缩短工作时间。原料来源立足于国内、立足于本地,选择优质价廉的原料立足于本地。

4 土霉素生产工艺流程设计

4.1 产品性质和规格

土霉素(氧四环素,Oxytetracylinum)又称5-羟基四环素,属广谱抗生素两性化合物。本产品为黄色结晶性粉末,无臭,在紫外线辐射下可产生黄色荧光。分子式为C22H21N2O9-2H2O平均分子量为496.47。理论效价为1000u/mg,具有旋光性,熔点为148.5~185.5℃, 土霉素具有吸湿性,在空气中吸收水分而潮解且颜色变深。 在pH4.5~7.5之间难溶于水,不溶于有机溶剂。等电点为5.4。为广谱抑菌剂,许多立克次体属、支原体属、衣原体属、螺旋体对土霉素敏感。肠球菌属对其耐药。其他如放线菌属、炭疽杆菌、单核细胞增多性李斯特菌、梭状芽孢杆菌、奴卡菌属、弧菌、布鲁菌属、弯曲杆菌、耶尔森菌等对本品亦较敏感。多年来由于土霉素和四环素类的广泛应用,临床常见病原菌对土霉素素耐药现象严重,包括葡萄球菌等革兰阳性菌及多数革兰阴性杆菌。本品与四环素类抗生素的不同品种之间存在交叉耐药。本品作用机制为药物能特异性与细菌核糖体30S亚基的A位置结合,抑制肽链的增长和影响细菌蛋白质的合成。

4.2 产品质量规格:WS1-C2-0001-89

外观:淡黄色粉末 效价:> 910u/mg 异物:<5个/0.5g 比旋度:[α]D25:-199o 酸碱度:pH5.0~7.5 水分:4.0%~7.5% 吸收峰:430~490nm 有效期:四年

4.3 工艺流程:(三级培养,深层发酵)

[筛选高单位菌种流程]

菌种→斜面(37℃,14天)→ 孢子悬浮液→计数→诱变处理→分离→双碟(5~10个菌落)培养五天→挑选单菌落→试管斜面(4天)→挑斜面→接砂土管→砂土孢子→茄子瓶→斜面孢子

[工艺流程]

沙土孢子(36.5℃,4~5天)→斜面孢子(38℃,30~33h,空气搅拌)→一级种子培养 (30℃, 28~32h, 1:1.5VVm, 空气搅拌) → 二级种子培养(30℃,170~190h,1:0.8 VVm) → 发酵液 (草酸调 pH1.75~1.85, 硫酸锌0.15%,黄血盐0.25%) → 酸化液(板框顶洗过滤10h → 滤液(122#树脂脱色)→脱色液[15%水(含2%亚硫酸钠)调pH4.5~4.6,28~30℃] →结晶液(甩滤后用水淋洗再甩干)→湿晶体(进风:140~170℃,出风:40~80℃)→土霉素碱成品

4.4 工艺流程简述

4.4.1 种子制备

种子制备是在无菌条件下进行的,菌种名称为 UV-138二代。 4.4.2 各级培养基的配制

主要配料:糊精、黄豆饼粉、淀粉、玉米浆、固剂、氯化钠、磷酸二氢钾、硫酸氨、碳酸钠、氯化钴、玉米油、淀粉酶、碳酸钙 4.4.3 三级培养;(以龟裂链霉菌为菌种)

一级种子罐培养基采用实罐灭菌,消前加玉米油消沫剂,采用微孔压差法将斜面孢子接入种子罐,培养过程中空气搅拌。

二级种子罐培养基采用实罐灭菌。采用压差法将二级种子压入发酵罐中,全程通入无菌空气,实行机械搅拌,并进行补料。

当总糖下降到5%时开始补料,补糖量按糖代谢速度残糖量和糖维持水平来计算,补料液为实罐灭菌。

参考指标: <一级种子培养>

消前:pH 6.1~pH 6.7 消后:pH 5.9~pH 6.4 糖:2.5%~3.7% 氨氮:0.13%~0.2% 氨氮:0.09%~0.14% 溶磷(μg/mL):85~135 溶磷(μg/mL):80~130 接斜面孢子:两瓶

压力降:0 h~6 h,0.01 MPa 培养时间:30 h~34 h 6 h~10 h,0.02 MPa 培养温度:32℃±0.5℃ 10 h~放罐,0.03 MPa <二级种子培养>

消前:pH5.9~pH6.3 消后:pH5.9~pH6.4 氨氮:0.36~0.5%

溶磷(μg/mL):270~390 溶磷(μg/mL):120~190 接种量:8~10% 流量(m3/h):900~1200 培养时间(h):26~32 罐压(MPa):0.05±0.01 培养温度(℃):32±0.5 搅拌转速(r/min):160 <发酵>

消前:pH5.8~pH6.1 消后:pH5.7~pH6.3 氨氮:0.5%~0.7% 溶磷(μg/mL):170~300 溶磷(μg/mL):400~600 残糖:<2.5%

空气流量(m3/h):3500 pH:0h~100h,6.6~6.1 培养时间(h):158 100h,6.5~5.5 培养温度(℃):31.5±1 100h-放罐,6.1~6.2 罐压(MPa):0.03±0.01 搅拌转速(r/min):130 4.4.4 发酵液的酸化、净化、过滤

原理

利用土霉素碱能与草酸生成盐而溶于水的性质,使土霉素碱从菌丝体内转入水相,以便与菌丝分离,利用草酸和发酵液中的Ca2+生成溶解度极小的草酸钙,除去Ca2+。而草酸钙还能和一些有机杂质结合提高滤液质量:加入黄血盐和ZnSO4做净化剂。过量的黄血盐首先与发酵液中的Fe3+作用,生成普鲁士兰而去铁,反应式如下:

3Na4(Fe(CN)6)+4Fe3+ →Fe4(Fe(CN)6)3↓+12Na+

余下的黄血盐和ZnSO4作用生成胶状亚铁氰化锌复盐反应式如下:

2Na4(Fe(CN)6)+3ZnSO4 →Na2Zn3(Fe(CN)6)2↓+3Na2SO4

这种胶状物能吸附发酵液中部分蛋白质、色素,从而减少杂质对土霉素结晶的干扰。

过程:发酵完毕,将发酵液压入酸化罐中,开动搅拌和压缩空气,按快速加酸法(尽量避开等电点)加入草酸(除Ca2+),调pH值至2.0左右,待消沫后加黄血盐(除Fe3+),并用草酸水进行稀释再加入ZnSO4(除蛋白质),最后稀释液打入板框过滤机,过滤完毕,用低单位液和草酸顶洗,4000u/mL左右回流,顶洗至500u/mL时停止。

参考指标:

酸化:pH1.75~pH1.85 稀释单位:18000u/mL 滤液要求:透光度>80% 效价:>500u/mL 4.4.5 滤液脱色及树脂再生 原理

滤液通过122#树脂脱色吸附,可除去部分色素和将杂质吸附,122-2#树脂是由水杨酸、甲醛和苯酚合成的弱酸性阳离子树脂,该树脂在酸性溶液中H+不活泼,不能发生离子交换作用。但能和滤液总的色素或有机杂质形成氢键,借助氢键力将这些杂质吸附,从而提高原液色泽和质量。树脂在NaOH溶液中由H型变成Na型而失去氢键活性,能使吸附的色素和杂质解离出来,再经过酸水作用由Na型变成H型,可重复进行脱色。滤液通过122-2#树脂脱色吸附,可除去部分色素和将杂质吸附,而树脂经水反洗→反碱→正碱→通酸→洗酸的过程再生。 4.4.6 脱色液的连续结晶 原理

土霉素是酸碱两性化合物,等电点为4.5,可选择适当的碱化剂来调节脱色液pH至土霉素等电点,此时,土霉素在水中溶解度最小,可以从水溶液中直接结晶出来。生产控制结晶pH为4.4~4.8。根据土霉素结晶的速度,结晶达到完全需要50分钟,50分钟后母液中土霉素含量趋于稳定。连续结晶设备的容量,保证结晶液以最大量通过时维持50分钟。保证结晶液在流动的情况下达到完全结晶的目的。 4.4.7 结晶液离心分离

原理

将结晶液中晶体及母液经离心分离以便得到含水量少,纯度较高的土霉素晶体,在离心机转鼓内铺设滤袋加入结晶液。利用离心机产生的离心力将母液甩出,从而土霉素湿晶体留在滤袋内达到分离目的。 4.4.8 湿结晶体的气流干燥

原理

气流干燥为急剧快速干燥,在干燥过程中湿晶体和高温热空气接触,使水分很快蒸发,一般接触时间3 s~5 s,由于时间短可减少土霉素因长时间受热而发生破坏,保证产品质量。