本科毕业设计

V=Qτ=Wt 容 /t

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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。