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1、 本科毕业设计 第 3 页 共 61页1 总论土霉素又称为地霉素或氧四环素，英文名称（Terramycin Oxytetracycline)属于抗菌素的一种，对多种球菌和杆菌有抗菌作用，对立克次体和阿米巴病原虫也有抑制作用，用来治疗上呼吸道感染胃肠道感染斑疹伤寒等，现今主要用于畜禽药及饲料添加剂。土霉素是一个典型的利用生物工程技术生产的产品，生产工艺涉及种子培养、发酵、提取、过滤、脱色、结晶、离心和干燥等重要的单元操作和工程概念。通过对河北圣雪大成有限公司土霉素的生产工艺的实习，可以提高理论联系实际与综合应用所学知识的能力。这次，我的设计的题目是“年产1900吨土霉素碱生产车间扩初设计”。在本
2、次毕业设计中，我们要去综合运用所学的专业知识和自己的独立思考，去解决生产过程中的实际问题。为了很好的系统的完善的完成这次毕业设计，在老师的指导下，我们在前期查阅了大量的文献资料，并且得到了老师的初步讲解，使我们对整个设计有了一个笼统的了解。同时，我们还完成了开题报告的编写和前期各项工作的准备。2 设计依据年产量： 1900吨 脱色收率：0.95发酵单位：32000 u/mL 结晶收率：0.90发酵周期：158h 干燥收率：0.97辅助时间：10h 年工作日：330天装料系数：0.75 成品效价：910 u/mg过滤收率：1.12 中小罐周期：30h发酵补料：接后体积48%蒸发损失：接后体积20
3、%种子罐损失：小罐 消后体积12% 中罐 消后体积8%种子罐装料系数：0.6%接种量（以消后体积为准）：中罐9% 大罐15%发酵单位富裕量：20%发酵液稀释效价：18000 u/mL 滤液平均效价：13000 u/mL酸化pH：1.751.85加草酸量：3.2%（T/ m3），折合体积0.62 m3/T净化剂加量（以发酵液为准）：黄血盐0.21% 0.5 m3/T 硫酸锌0.15% 0.4 m3/T配草酸水草酸用量（以水为准）：0.2%（kg/L）碱化剂（以配碱化剂量为准）：氨水15%（kg/L） 亚硫酸钠2%（kg/L）发酵液含渣量：38%脱色：=2.76（L/h）交换负荷=F/M （F：流
4、量，M：树脂体积）结晶时间：60min母液单位：1000 u/mLV=Q=Wt 容 /t （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，
5、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 本科毕业设计 第 61 页 共 62页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
6、148.5185.5， 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pH4.57.5之间难溶于水，不溶于有机溶剂。等电点为5.4。主要用于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌引起的感染，对立克次体及过滤性病毒有一定作用，能抗阿米巴肠炎及肠道感染，可以用于治疗上呼吸道感染、泌尿系统感染并且效果显著。耐药性严重， 毒副作用低，具有成盐、沉淀、降解成色等一系列化学反应。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：D25：-199o酸碱度：pH5.07.5水分：4.0%7.5%吸收峰：430490nm有效期：四年4.3 工艺流程
7、：（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（510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（36.5，45天）斜面孢子（38，3033h，空气搅拌）一级种子培养 （30， 2832h， 1：1.5VVm， 空气搅拌） 二级种子培养（30，170190h，1：0.8 VVm） 发酵液 （草酸调 pH1.751.85， 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pH4.54.6，2830 结晶液（甩滤后用水
8、淋洗再甩干）湿晶体（进风：140170，出风：4080）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
9、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：消前：pH 6.1pH 6.7 消后：pH 5.9pH 6.4 糖：2.5%3.7% 氨氮：0.13%0.2% 氨氮：0.09%0.14% 溶磷（g/mL）：85135 溶磷（g/mL）：80130 接斜面孢子：两瓶 压力降：0 h6 h，0.01 MPa 培养时间：30 h34 h 6 h10 h，0.02 MPa 培养温度：320.5 10 h放罐，0.03 MPa 消前：pH5.9pH6.3 消后：pH5.9pH6.4 氨氮：0.360.5% 溶磷（g/mL）：270390 溶磷（g/mL）：120190接种量：810%
10、流量（m3/h）：9001200培养时间（h）：2632 罐压（MPa）：0.050.01培养温度（）：320.5 搅拌转速（r/min）：160消前：pH5.8pH6.1 消后：pH5.7pH6.3 氨氮：0.5%0.7% 溶磷（g/mL）：170300溶磷（g/mL）：400600 残糖：80% 效价：500u/mL4.4.5 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
11、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4.44.8。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
