年產(chǎn)800噸土霉素工廠設(shè)計(jì).doc

制藥工藝設(shè)計(jì)（論文）1生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院制藥工程系課程設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)800噸土霉素工廠設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容35頁(yè)圖紙8張指導(dǎo)老師：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：所在班級(jí)：制藥0801制藥工藝設(shè)計(jì)（論文）2年產(chǎn)800噸土霉素車間工藝設(shè)計(jì)摘要本次設(shè)計(jì)為生產(chǎn)規(guī)模800噸/年的土霉素車間。本次設(shè)計(jì)主要涉及到土霉素發(fā)酵生產(chǎn)的具體工藝流程，分為三級(jí)發(fā)酵、過(guò)濾、脫色、結(jié)晶、干燥等。物料衡算主要包括培養(yǎng)基各組分含量及日常生產(chǎn)所耗物料量，能量衡算主要包括發(fā)酵熱，水，蒸汽及無(wú)菌空氣的消耗量計(jì)算。由于設(shè)計(jì)主要是以種子擴(kuò)大培養(yǎng)和發(fā)酵兩個(gè)階段為主，所以著重對(duì)發(fā)酵罐和種子罐進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)一些相關(guān)設(shè)備如冷卻，通氣，動(dòng)力等裝置進(jìn)行了計(jì)算及選型設(shè)計(jì)，對(duì)主要設(shè)備的規(guī)格和臺(tái)數(shù)做以確定，并進(jìn)行了管路的選擇和管線的布置，最后進(jìn)行了5個(gè)工藝車間的布置。另外發(fā)酵生產(chǎn)的輔助條件、發(fā)酵工廠的布局、生產(chǎn)條件優(yōu)化控制及工廠的部分制度等也均有所涉及。設(shè)計(jì)中借鑒了實(shí)際相關(guān)發(fā)酵車間的布置，設(shè)計(jì)為3層車間，共安裝7個(gè)三級(jí)發(fā)酵罐、5個(gè)二級(jí)發(fā)酵罐、3個(gè)一級(jí)發(fā)酵罐及相關(guān)補(bǔ)料設(shè)備；提取車間包括酸化罐、稀釋罐、板框過(guò)濾機(jī)、脫色罐、結(jié)晶罐、干燥器等設(shè)備，在合理利用現(xiàn)有設(shè)備的條件下，使廠房滿足工廠設(shè)計(jì)的基本要求。制藥工藝設(shè)計(jì)（論文）3目錄第一章緒論.61.1引言.61.1.1土霉素化學(xué)式及性狀.61.1.2作用機(jī)理.61.1.3土霉素的應(yīng)用.71.1.4土霉素的生產(chǎn).71.2設(shè)計(jì)目標(biāo)任務(wù).71.3本次設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容.7第二章工藝流程設(shè)計(jì).82.1土霉素發(fā)酵工藝流程.82.1.1菌種的保藏.82.1.3孢子的制備.82.1.4種子制備.92.1.5發(fā)酵培養(yǎng)基介紹.92.1.6滅菌.92.1.7發(fā)酵.102.2土霉素的提取生產(chǎn)工藝流程及各單元操作簡(jiǎn)介.102.2.1發(fā)酵液的預(yù)處理.102.2.2發(fā)酵液的純化.102.2.3濾液脫色.102.2.4沉淀結(jié)晶.112.2.5干燥.112.3土霉素生產(chǎn)總工藝流程圖.11制藥工藝設(shè)計(jì)（論文）42.4相關(guān)工藝的改進(jìn).11第三章物料衡算.133.1霉素提取工段物料衡算.133.1.1干燥工段.133.1.2酸化稀釋過(guò)濾工段.143.1.3沉淀結(jié)晶工段.153.2土霉素發(fā)酵工段物料衡算.153.2.1計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù).153.2.2大罐的物料衡算.163.2.3中罐的物料衡算.183.2.4小罐的物料衡算.20第四章設(shè)備選型.224.1工藝計(jì)算依據(jù).224.2土霉素工藝設(shè)備計(jì)算.224.2.1發(fā)酵罐.224.2.2補(bǔ)料罐.234.2.3通氨罐.234.2.4酸化罐.234.2.5稀釋罐.234.2.6板框過(guò)濾機(jī).244.2.7脫色罐.244.2.8液氨儲(chǔ)罐.244.2.9結(jié)晶罐.244.2.10干燥器.244.3車間設(shè)備一覽表.25第五章管道設(shè)計(jì).26制藥工藝設(shè)計(jì)（論文）55.1管路計(jì)算方法.265.1.1最佳經(jīng)濟(jì)管徑的求取.265.1.2利用液體流速計(jì)算管徑.265.2土霉素工藝管路設(shè)計(jì).265.2.1發(fā)酵罐(三級(jí)罐)的接管設(shè)計(jì).265.2.2酸化設(shè)備的流體輸送.295.2.3稀釋設(shè)備的流體輸送.295.2.4板框過(guò)濾設(shè)備的輸送.295.2.5脫色工段的流體輸送.305.2.6結(jié)晶過(guò)程的流體輸送.305.3管道匯總表.31第六章車間布置設(shè)計(jì).336.1車間布置基本要求.336.2車間的組成.336.3車間的總體布局.33第七章結(jié)論.34第八章參考文獻(xiàn).35制藥工藝設(shè)計(jì)（論文）6第一章緒論1.1引言目前，全世界的醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)已有一半以上由生物技術(shù)合成，其中，抗生素、維生素、激素這三大類藥物主要由微生物發(fā)酵生產(chǎn)?？股卦谑澜绶秶鷥?nèi)的應(yīng)用十分廣泛，從而有效地控制了許多傳染疾病，同時(shí)也促進(jìn)了發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展。1.1.1土霉素化學(xué)式及性狀土霉素(Terramycin)又稱地霉素、氧四環(huán)素(Oxytetracycline)，化學(xué)名：(4s,4R,5S,5R,6S,12S)-N-4-二甲胺基-1,4,4,5,5,6,11,12-八氫,5,6,10,12,12-六羥基-6-甲基-1,11-二氧代并四苯-2-甲酰胺，是四環(huán)素類抗生素的一種，因結(jié)構(gòu)上含有四并苯基的母核而得名?；瘜W(xué)式如下：本品為灰白色至黃色的結(jié)晶粉末，無(wú)臭，味苦，熔點(diǎn)是180，在空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，在日光下顏色變暗在堿性溶液中易破壞失效。土霉素的鹽酸鹽為黃色結(jié)晶，味苦，熔點(diǎn)190194，有吸濕性，但水分和光線不影響其效價(jià)，在室溫下長(zhǎng)期保存不變質(zhì)，不失效。鹽酸鹽易溶于水，溶于甲醇，微溶于無(wú)水乙醇，不溶于三氯甲烷和乙醚，在酸性條件下不穩(wěn)定。添加到飼料中，在室溫下保存四個(gè)月，效價(jià)下降4%9%，制粒時(shí)效價(jià)下降5%7%。1.1.2作用機(jī)理本品為廣譜抑菌劑，能特異性地與細(xì)菌核糖體30S亞基的A位置結(jié)合，抑制肽鏈的增長(zhǎng)和影響細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成，能抑制動(dòng)物腸道內(nèi)的有害微生物，激活大腸中有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成的微生物?？墒箘?dòng)物腸壁變薄，更有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用，從而提高腸道吸收效率。許多立克次體屬、支原體屬、衣原體屬、螺旋體、阿米巴原蟲(chóng)和某些瘧原蟲(chóng)也對(duì)本品敏感。腸球菌屬對(duì)其耐藥。其他如放線菌屬、炭疽桿菌、單核細(xì)胞增多性李斯特菌、梭狀芽孢桿菌、奴卡菌屬、弧菌、布魯菌屬、彎曲桿菌、耶爾森菌等對(duì)本品敏感。制藥工藝設(shè)計(jì)（論文）71.1.3土霉素的應(yīng)用土霉素為四環(huán)類抗生素，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本較低，可作為生產(chǎn)其它新型抗生素的原料。土霉素價(jià)格低廉，可以作為飼料添加劑用于養(yǎng)殖業(yè)。實(shí)踐表明：土霉素用于飼料添加劑，可以改善飼料轉(zhuǎn)化效率，促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)，提高畜禽抗疾病能力。土霉素對(duì)多數(shù)革蘭氏陽(yáng)性菌(如肺炎球菌，溶血性鏈球菌，草綠色鏈球菌以及部分葡萄糖球菌，炭疽桿菌)和革蘭氏陰性菌(如大腸桿菌，產(chǎn)氣桿菌，破傷風(fēng)，肺炎桿菌，流感桿菌，百日咳桿菌等)均有抗菌作用。臨床上主要用于肺炎、敗血癥、斑疹、傷寒了、淋巴肉芽腫、砂巖及其他細(xì)菌性感染等，對(duì)傷寒有效，也可用于阿米巴痢疾和陰道滴蟲(chóng)病患者。此外還能抑制立克次體和砂巖病毒及淋巴肉芽腫病毒。作為抗生素，上世紀(jì)六七十年代時(shí)，土霉素曾在抗菌藥市場(chǎng)上占重要地位，但伴隨著其它多種高效抗生素的誕生與發(fā)展，土霉素市場(chǎng)快速走向衰落。目前，土霉素已經(jīng)極少用于臨床了。1.1.4土霉素的生產(chǎn)土霉素通常由龜裂鏈絲菌(streptomycesrimosus)發(fā)酵得到，目前國(guó)內(nèi)提取工藝一般以草酸(或部分鹽酸替代草酸)作酸化劑調(diào)節(jié)發(fā)酵液pH值，利用黃血鹽鈉和硫酸鋅作凈化劑生成普魯士藍(lán)沉淀協(xié)同去除Fe3+及高分子雜質(zhì)，再經(jīng)122-2樹(shù)脂脫色，調(diào)節(jié)pH至4.6晶得干燥到土霉素成品1。1.2設(shè)計(jì)目標(biāo)任務(wù)本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為：了解土霉素生產(chǎn)中的原料預(yù)處理、發(fā)酵、提取部分的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)流程，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇發(fā)酵工段合適的生產(chǎn)流程，并對(duì)流程中的原料進(jìn)行物料衡算、熱量衡算及設(shè)備的選擇。最后，畫(huà)出發(fā)酵工段的工藝流程圖和平面布置圖。1.3本次設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容設(shè)計(jì)年產(chǎn)800噸(成品含量：99%)土霉素生產(chǎn)工廠。其中年產(chǎn)量M=800t/a，成品效價(jià)Ud=1000U/mg，年平均發(fā)酵水平Uf=35000U/mg，年工作日m=335d/a。制藥工藝設(shè)計(jì)（論文）8第二章工藝流程設(shè)計(jì)2.1土霉素發(fā)酵工藝流程2.1.1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、真空冷凍干燥法。斜面菌種低溫保藏法：利用低溫對(duì)微生物生命活動(dòng)有抑制作用的原理進(jìn)行保藏。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(shí)間一般不超過(guò)3個(gè)月，到時(shí)必須進(jìn)行移接傳代，再放回冰箱。砂土管保藏法：將干燥砂粒與細(xì)土混合后滅菌制成砂土管，然后接種保藏。若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)好的菌種斜面上，加入滅菌甘油，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。真空冷凍干燥法：是目前比較理想的一種方法。在低于-15下，快速將細(xì)胞凍結(jié)，并保持細(xì)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(zhǎng)和代謝都暫時(shí)停止，不易發(fā)生變異，故可長(zhǎng)時(shí)間保存，一般為510年，最多可達(dá)15年之久。此法兼?zhèn)淞说蜏亍⒏稍锛叭毖鯉追矫鏃l件，使微生物可以保存較長(zhǎng)時(shí)間，但過(guò)程較麻煩，需要一定的設(shè)備。2.1.3孢子的制備這是發(fā)酵工序的開(kāi)端，是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。抗生素產(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(guò)純種和生產(chǎn)能力的檢驗(yàn)，符合規(guī)定的才能用來(lái)制備種子。保藏在砂土管或冷凍干燥管仲的菌種經(jīng)無(wú)菌手續(xù)接入又麩皮、瓊脂和水組成的斜面培養(yǎng)基中，在36.5-36.8、50%相對(duì)濕度的條件下培養(yǎng)4-5天，挑選菌落正常的孢子作為種子。在孢子制備的過(guò)程中，蒸餾水中可適當(dāng)添加0.005%MgSO4、0.01%KH2PO4及0.015%(NH4)2HPO4，避免水制藥工藝設(shè)計(jì)（論文）9質(zhì)波動(dòng)對(duì)孢子質(zhì)量的影響，還可以縮短孢子的成熟期。2.1.4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(guò)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。種子培養(yǎng)基的成分基本與發(fā)酵培養(yǎng)基近似，培養(yǎng)30、30小時(shí)左右培養(yǎng)液趨于濃厚并轉(zhuǎn)為黃色。pH一般在6.0-6.4時(shí)可以移入下一級(jí)罐。移入發(fā)酵罐時(shí)pH6.0，效價(jià)在800u/ml左右。種子罐級(jí)數(shù)是在指制備種子需逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù)，一般根據(jù)種子的生長(zhǎng)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。土霉素種子制備一般為二級(jí)種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)。2.1.5發(fā)酵培養(yǎng)基介紹培養(yǎng)基是供微生物生長(zhǎng)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(yíng)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(zhǎng)、生產(chǎn)和工藝選擇、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等。土霉素的發(fā)酵培養(yǎng)基由碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽及金屬離子、添加前體、消泡劑五部分組成。生產(chǎn)上曾以單糖葡萄糖、雙糖飴糖、及多糖秈米粉、玉米粉及淀粉的解酶液作為碳源。本設(shè)計(jì)采用淀粉作為碳源，發(fā)酵相對(duì)容易控制。由于在發(fā)酵過(guò)程中二氧化碳的不斷產(chǎn)生，加上培養(yǎng)基中有很多有機(jī)氮源含有蛋白質(zhì)，因此在發(fā)酵罐內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，如不嚴(yán)加控制，就會(huì)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(gè)好方法，