年产800吨红霉素原料车间设计发酵工段(附件)
红霉素为一种大环内酯类抗生素。考虑到我国红霉素生产厂的发展状态及发展趋势，本次设计针对年产800吨红霉素工厂发酵工段的生产工艺、设备选型及布局、污水处理进行了初步设计，在此过程中尽量做到用最低的成本创造最高的生产效率。设计中还应用Auto CAD制图软件，绘出了工艺流程图、带控制点的工艺流程图、典型设备图、车间布置图共四张。关键词 红霉素，发酵工段，车间工艺设计目 录
1 引言 1
1.1 概述 1
1.2 红霉素简介 2
1.3 红霉素工业的发展 3
1.4 本课题设计任务 3
2 红霉素的生产工艺简介 3
2.1 红霉素的发酵工艺 4
2.2 红霉素的提取工艺 6
3 物料衡算 8
3.1 培养基配方 8
3.2 基础数据 8
3.3 物料衡算 9
3.4 热量衡算 11
4. 主要设备的计算设计与选型 13
4.1 设备的工艺设计和选型原则 13
4.2 发酵罐 13
4.3种子罐 18
4.4 车间设备一览表 19
5 生产车间布置说明 20
5.1 车间的整体布置的原则和轮廓设计 20
5.2 设备布置形式 21
5.3 发酵设备的安装要求 21
6 三废处理 21
6.1 废水的处理 21
6.2 废气的处理 22
6.3 废渣的处理 22
结 论 22
致 谢 24
参 考 文 献 25
1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
引言
1.1 概述
抗生素是生物（包括微生物、植物和动物在内）在其生命过程中所产生的(或其他方法获得)，能在低浓度下有选择地抑制或影响它种生物功能的有机物质[1]。
根据抗生素的化学结构分类，可分为[2]：β-内酰胺类抗生素，氨基糖苷类抗生素，大环内酯类抗生素，四环类抗生素，肽类抗生素，多烯类抗生素，苯烃基胺类抗生素，蒽环类抗生素，环桥类抗生素和其他抗生素。
目前，抗生素的生产方法主要有三种：即生物合成法，全化学合成法和半化学合成法[3]。
生物合成法（即微生物发酵法），利用产抗生素的生长菌，在一定的条件（培养基、温度、pH、通气、搅拌等）下使之生长繁殖，并在代谢过程中产生抗生素，然后将抗生素从发酵液中提取、精制，最后获得抗生素产品。目前大多数的抗生素品种都采用生物合成法。其优点是成本较低，缺点是周期长、波动性较大。
全化学合成法（即化学合成法），某些抗生素的化学结构已经明确且结构较简单，可采用全化学合成的方法制取。例如氯霉素在1947年被发现后，由于其抗菌谱广，受到人们的重视及研究，发现其分子结构比较简单，全化学合成获得了成功，它是世界上第一个全化学合成的抗生素。
半化学合成法（即半合成法），半合成法是利用化学方法改造生物合成的抗生素，从而获得性能优良的新抗生素。这种方法一般分两个阶段进行：第一阶段是通过生物合成法制取某种抗生素；第二阶段通过化学或者生化等方法改造原抗生素的化学结构，从而获得一系列新的抗生素。这些新抗生素往往抗菌谱更广大、疗效更显著、毒副作用较低。
抗生素的生产目前主要是利用微生物发酵法进行，少数抗生素（如氯霉素、林霉素）是利用化学合成方法生产的。
抗生素主要作用于微生物的某一环节，从而抑制微生物的生长或致死。由于不同的抗生素有不同的作用环节，因而对代谢活性各异的微生物具有不同的抗菌谱。它们的作用主要影响微生物的细胞壁合成、细胞膜功能、蛋白质的合成、核酸的合成以及细胞的能量代谢、电子传递等[4]。
1.2 红霉素简介
红霉素(Erythromycin)是1952年由麦夸尔等于菲律宾群岛找到的红霉素链霉菌(streptomyces erythreus)所产生的代谢产物，它是从培养液中分离出来的一种碱性抗生素。后来在发酵液中又分离出红霉素B、C、D、E等组分。其中以红霉素（即红霉素A）为主要成分，而B及C在发酵液中也有一定数量。他们的抗菌谱相同，但抗菌活性不同，其中以A为最强，其他几种组分都比A小。红霉素B的体外抗菌活力只有A的75%～85%，红霉素C和D约为50%，红霉素E仅有10%～15%的活性，因此在临床上，所使用的是红霉素A及其各种盐类[5]。
红霉素是由红霉内酯（erthronolide）与去氧氨基己糖（desosamine）和红霉糖（cladinose）缩合而成的碱性苷。红霉内酯环还有13个碳原子，内酯环的C-3通过氧原子与红霉糖相联结，C-5通过氧原子与去氧氨基己糖相联结。红霉糖本身不含氮，是含有一个甲氧基的己糖，与去氧氨基己糖是3-二甲胺基去氧己糖。红霉素各组分的结构如下图1：
图1 红霉素各组分的结构
表1 红霉素族的分类
组分
分子式
分子量
相对生物学效价/%
红霉素A
红霉素B
红霉素C
红霉素D
733.9
717.9
719.9
703.4
100
75~85
25~50
25
红霉素味苦，呈碱性，能与草酸、乳酸和盐酸等形成相应的盐。红霉素的脱氧氨基己糖部分的醇羟基能与有机酸形成酯类衍生物，如苯甲酸酯、丙甲酯和软脂酸酯等。临床应用的盐类有红霉素丙酸酯十二烷机硫酸盐（无味红霉素）、乳糖酸红霉素盐和硬脂酸红霉素盐。
红霉素易溶于醇类、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、乙酸戊酯等有机溶剂，在水中溶解度随温度升高而下降，55℃下溶解度最低。红霉素在干燥状态和在PH6~8水中是稳定的。但红霉素对酸不稳定，糖苷键易水解，酸水解后生成脱水红霉素，进一步水解为红霉糖胺和红霉糖。红霉糖水解生成二甲氨基己糖和丙醛。
红霉素属大环内酯类抗生素，具有广谱抗菌作用,其抗菌谱与青霉素相似，对革兰阳性菌尤其敏感，对葡萄球菌、化脓性链球菌、绿色链球菌、肺炎链球菌、梭状芽胞杆菌、白喉杆菌、李司特菌等均有较强的抑制作用。临床主要用于扁桃体炎、猩红热、白喉、淋病、李司特菌病、梅毒、肠道阿米巴病、皮肤软组织感染等的治疗。对于军团菌肺炎和支原体肺炎，红霉素可以作为首选药物。上、下呼吸道感染也可选用红霉素。
1.3 红霉素工业的发展
近年来,在竞争激烈的抗生素市场上，红霉素市场前景广阔，是一个具有发展潜力的抗生素系列品种。红霉素及其系列产品在国际上属畅销品种之一，全世界每年产量约 7000－8000吨，在全球畅销药物前200个药物中列24位，2000年销售额占 12.4亿美元。多年来美国及欧洲市场对红霉素的需求量稳步增长。红霉素及其衍生物具有良好的抗感染疗效，其发展前景广阔。第二代红霉素衍生物阿奇霉素、克拉霉素及第三代红霉素衍生物的迅猛发展、必将导致红霉素及其中间体需求量的急剧膨胀。现在，罗红霉素、克拉霉素和阿奇霉素每个产品的年销售额均已超过15亿美元。据市场预测，到2010年，年销售额将达到70亿美元以上，市场前景非常广阔。
1 引言 1
1.1 概述 1
1.2 红霉素简介 2
1.3 红霉素工业的发展 3
1.4 本课题设计任务 3
2 红霉素的生产工艺简介 3
2.1 红霉素的发酵工艺 4
2.2 红霉素的提取工艺 6
3 物料衡算 8
3.1 培养基配方 8
3.2 基础数据 8
3.3 物料衡算 9
3.4 热量衡算 11
4. 主要设备的计算设计与选型 13
4.1 设备的工艺设计和选型原则 13
4.2 发酵罐 13
4.3种子罐 18
4.4 车间设备一览表 19
5 生产车间布置说明 20
5.1 车间的整体布置的原则和轮廓设计 20
5.2 设备布置形式 21
5.3 发酵设备的安装要求 21
6 三废处理 21
6.1 废水的处理 21
6.2 废气的处理 22
6.3 废渣的处理 22
结 论 22
致 谢 24
参 考 文 献 25
1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
引言
1.1 概述
抗生素是生物（包括微生物、植物和动物在内）在其生命过程中所产生的(或其他方法获得)，能在低浓度下有选择地抑制或影响它种生物功能的有机物质[1]。
根据抗生素的化学结构分类，可分为[2]：β-内酰胺类抗生素，氨基糖苷类抗生素，大环内酯类抗生素，四环类抗生素，肽类抗生素，多烯类抗生素，苯烃基胺类抗生素，蒽环类抗生素，环桥类抗生素和其他抗生素。
目前，抗生素的生产方法主要有三种：即生物合成法，全化学合成法和半化学合成法[3]。
生物合成法（即微生物发酵法），利用产抗生素的生长菌，在一定的条件（培养基、温度、pH、通气、搅拌等）下使之生长繁殖，并在代谢过程中产生抗生素，然后将抗生素从发酵液中提取、精制，最后获得抗生素产品。目前大多数的抗生素品种都采用生物合成法。其优点是成本较低，缺点是周期长、波动性较大。
全化学合成法（即化学合成法），某些抗生素的化学结构已经明确且结构较简单，可采用全化学合成的方法制取。例如氯霉素在1947年被发现后，由于其抗菌谱广，受到人们的重视及研究，发现其分子结构比较简单，全化学合成获得了成功，它是世界上第一个全化学合成的抗生素。
半化学合成法（即半合成法），半合成法是利用化学方法改造生物合成的抗生素，从而获得性能优良的新抗生素。这种方法一般分两个阶段进行：第一阶段是通过生物合成法制取某种抗生素；第二阶段通过化学或者生化等方法改造原抗生素的化学结构，从而获得一系列新的抗生素。这些新抗生素往往抗菌谱更广大、疗效更显著、毒副作用较低。
抗生素的生产目前主要是利用微生物发酵法进行，少数抗生素（如氯霉素、林霉素）是利用化学合成方法生产的。
抗生素主要作用于微生物的某一环节，从而抑制微生物的生长或致死。由于不同的抗生素有不同的作用环节，因而对代谢活性各异的微生物具有不同的抗菌谱。它们的作用主要影响微生物的细胞壁合成、细胞膜功能、蛋白质的合成、核酸的合成以及细胞的能量代谢、电子传递等[4]。
1.2 红霉素简介
红霉素(Erythromycin)是1952年由麦夸尔等于菲律宾群岛找到的红霉素链霉菌(streptomyces erythreus)所产生的代谢产物，它是从培养液中分离出来的一种碱性抗生素。后来在发酵液中又分离出红霉素B、C、D、E等组分。其中以红霉素（即红霉素A）为主要成分，而B及C在发酵液中也有一定数量。他们的抗菌谱相同，但抗菌活性不同，其中以A为最强，其他几种组分都比A小。红霉素B的体外抗菌活力只有A的75%～85%，红霉素C和D约为50%，红霉素E仅有10%～15%的活性，因此在临床上，所使用的是红霉素A及其各种盐类[5]。
红霉素是由红霉内酯（erthronolide）与去氧氨基己糖（desosamine）和红霉糖（cladinose）缩合而成的碱性苷。红霉内酯环还有13个碳原子，内酯环的C-3通过氧原子与红霉糖相联结，C-5通过氧原子与去氧氨基己糖相联结。红霉糖本身不含氮，是含有一个甲氧基的己糖，与去氧氨基己糖是3-二甲胺基去氧己糖。红霉素各组分的结构如下图1：
图1 红霉素各组分的结构
表1 红霉素族的分类
组分
分子式
分子量
相对生物学效价/%
红霉素A
红霉素B
红霉素C
红霉素D
733.9
717.9
719.9
703.4
100
75~85
25~50
25
红霉素味苦，呈碱性，能与草酸、乳酸和盐酸等形成相应的盐。红霉素的脱氧氨基己糖部分的醇羟基能与有机酸形成酯类衍生物，如苯甲酸酯、丙甲酯和软脂酸酯等。临床应用的盐类有红霉素丙酸酯十二烷机硫酸盐（无味红霉素）、乳糖酸红霉素盐和硬脂酸红霉素盐。
红霉素易溶于醇类、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、乙酸戊酯等有机溶剂，在水中溶解度随温度升高而下降，55℃下溶解度最低。红霉素在干燥状态和在PH6~8水中是稳定的。但红霉素对酸不稳定，糖苷键易水解，酸水解后生成脱水红霉素，进一步水解为红霉糖胺和红霉糖。红霉糖水解生成二甲氨基己糖和丙醛。
红霉素属大环内酯类抗生素，具有广谱抗菌作用,其抗菌谱与青霉素相似，对革兰阳性菌尤其敏感，对葡萄球菌、化脓性链球菌、绿色链球菌、肺炎链球菌、梭状芽胞杆菌、白喉杆菌、李司特菌等均有较强的抑制作用。临床主要用于扁桃体炎、猩红热、白喉、淋病、李司特菌病、梅毒、肠道阿米巴病、皮肤软组织感染等的治疗。对于军团菌肺炎和支原体肺炎，红霉素可以作为首选药物。上、下呼吸道感染也可选用红霉素。
1.3 红霉素工业的发展
近年来,在竞争激烈的抗生素市场上，红霉素市场前景广阔，是一个具有发展潜力的抗生素系列品种。红霉素及其系列产品在国际上属畅销品种之一，全世界每年产量约 7000－8000吨，在全球畅销药物前200个药物中列24位，2000年销售额占 12.4亿美元。多年来美国及欧洲市场对红霉素的需求量稳步增长。红霉素及其衍生物具有良好的抗感染疗效，其发展前景广阔。第二代红霉素衍生物阿奇霉素、克拉霉素及第三代红霉素衍生物的迅猛发展、必将导致红霉素及其中间体需求量的急剧膨胀。现在，罗红霉素、克拉霉素和阿奇霉素每个产品的年销售额均已超过15亿美元。据市场预测，到2010年，年销售额将达到70亿美元以上，市场前景非常广阔。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/yxlw/zygc/1461.html
