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1、330吨/年红霉素生产工厂的初步设计摘要本设计是为330吨/年红霉素生产工厂而进行的初步工艺设计。根据毕业设计大纲和设计任务要求该设计分别对各工艺作了详细阐述.以理论计算为依据.以实际工厂设计为参考.力求接近并切合实际。其主要包括生产工艺的各种指标、设备选形设计计算、物料衡算、水、电、汽的估算以及工艺流程图的设计。整个设计过程在保证达到设计要求和实际需要的前提下力求环保节能.从而能够获得更好的收益.降低对环境的影响.减少对环境的压力。最终理论计算结果在总收率65%的前提下.在发酵工段检测红霉素含量14000UmL.成品单位为720Umg.最终确定选用发酵罐体积为100m3（8个）.一级种子发酵
2、罐0.5（4个）.二级种子发酵罐4m3（4个）.三级种子罐32m3（4个）。提取工段总收率为70%.选取板框压滤机6个.溶媒萃取池3个.三足式离心机6个。符合设计的基本要求.同时满足国家标准。该设计成果主要采用形式为发酵车间平面布置图（1张）.发酵工艺流程图（1张）.发酵车间设备布置立面图（1张）.提取车间设备布置图（1张）和发酵罐的三视图（1张）并编写详细数据说明书。关键词：红霉素；工艺流程；设计AnInitialTechnologicalDesignfor330t/aErythromycinFactoryMaoHailongBiologyEngineering0801,SchooIofEn
3、vironmentaIandBiologicalEngineering,LiaoNingShihuaUniversity,113001,FushunAbstractThissubjectisaninitialtechnoIogicaIdesignforErythromycinwithyearoutputof330ton.Accordingtotherequirement,theprocessoferythromycinproductionandthecaIcuIationofthemassbaIanceandheatquantitybalancearecompleted.Inthissubje
4、ct,aIIofthemprocessesareexpoundedindetaiI.AlIthecontentsarebasedontheacademiccaIcuIations.WerefertothepracticaIdesignsincompaniesandmakeourbesttoapproachtothepractice.itmainIyincIudestheproductioncrafteachkindoftarget,theequipmentchoosestheshapedesigncaIcuIation,materiaIofthegraduatedarmofasteeIyard
5、caIcuIation,thewater,theeIectricity,thesteamestimateasweIIastheflowchartdesign.TheentiredesignprocessstrivestoguaranteetheachievementofthedesignrequirementsandtheactuaIneeds.WeaIsonoticetheenvironmentaIprotectionandenergyconservation,whichcanbringabetterincome,reducethediverseimpactontheenvironment,
6、andreducethepressureontheenvironment.Undertheconditionofthefinalerythromycinscalculation65%,thecontentoferythromycinfermentationbrothis14000UmL.Thecontentoftheenderythromycinproductis720mg.Thefinalselectionoffermenter,svolumeis100m3.Weneedeightfermenters,four0.5m3Firstseedfermenters,four4m3Secondsee
7、dfermenters,four32m3Thirdseedfermenters.TheyieldcoefficientofExtractionprocessis70%.Finally,wechose6PIateandframefiIterpresses,3Solventextractionpoolsand6Centrifuge.AlIinaII,thedesignationmeetsthenormaIrequirementsandmeetthenationaIstandards.Intheend,thereisaFermentationfIoor-pIan(1),FIowchat(1),Fer
8、mentationprocessequipmentgeneralarrangement(1),ExtractionprocessequipmentgeneraIarrangement(1),Fermenterorthographicviews(1)andcompiIationparticuIardatainstructionbookIet.Keyword：Erythromycin;Process;Design1 .绪论21. 1红霉素的理化性质21.2 国内生产现状21.3 红霉素销售状况21.4 红霉素生产的改善21.5 红霉素生产过程的控制技术41.6 红霉素提取脱色方面的研究61.7 红
9、霉素生产过程相关的设备62工艺原则和的82. 1工艺原则82.2工艺流程的确定83.工艺计算103.1 设计指标及主要物性参数103.2 发酵工段工艺计算133.3 无菌空气处理363. 4提取工段工艺计算374. 5三废的处理404.总平面布置说明425. 1工厂总平面布置设计原则424.2车间布置设计原则425 .总结446 .参考文献45致谢481 .绪论1.1 红霉素的理化性质红霉素(Erythromycin.Er)为十四元大环内酯类抗生素.是红色糖多抱菌(SaccharopoIysporaerythraea)的次级代谢产物.包括ErA-ErF.其中ErA的抑菌活性最高。红霉素具有广谱
10、抗菌作用.它的抗菌谱和青霉素G相似.特别对革兰氏阳性细菌、大病毒、抗酸杆菌及立克次氏体有抗菌活性.是治疗由溶血性链球菌感染和耐药性金黄色葡萄球菌感染所引起疾病的首选药物。近几年红霉素衍生物的兴起.大大刺激了母体红霉素的需求。1.2 国内生产现状我国红霉素发酵水平属低水平重复操作.与发达国家相比差距较大。目前国外发酵单位已达8000-12000g/ml.而国内大多企业红霉素发酵水平却一直在4000-5000g/ml，1o1.3 红霉素销售状况近年来.通过对红霉素结构改造半合成了许多抗炎性药物.同时.以红霉素合成酶基因为基础的组合生物合成方法可以合成成千上万种新的聚酮结构.为合成新药提供了新方法。
11、随第二代红霉素(如阿奇霉素、罗红霉素、克拉霉素等)、第三代红霉素(如泰利霉素)在日本和欧洲上市.国内外市场对红霉素的需求大大增加。加之在抗生素药物中.红霉素生物合成的分子生物学过程最为清晰.因此.红霉素的生产仍具有广阔的前景。1.4 红霉素生产的改善红霉素工厂的设计首先注重的是菌种选育.培养基的组成.然后进行发酵生产。菌种是通过育种.选育的具体抗噬菌体.生产能力高的菌种。选育以诱变育种为主要方法。选择好菌种后在进行培养基的选择.针对菌种的不同.选择合适的培养基选择方法。通过对红霉素发酵培养基的优化.有研究通过实验得出一优化的培养基的组成配比.红霉素发酵培养基中的C/N过高或过低都不能取得较高的
12、发酵水平.研究者针对UL5菌株得出相应结论.但其它菌种并没有说明.因此在使用UL5外的菌株时.可以参考本文进行优化培养基组成配比.达到相应的效果。若使用其它菌株应进行相应的优化实验.从而获得优化的培养基配比。红霉素作为大环内酯类抗生素.有研究表明通过在培养基中加入油脂类缓慢利用碳源.来促进红霉素的发酵生产.得出油脂的不饱和性越高.红霉素产量越高。油脂组成越复杂.红霉素产量越高。但是发酵中添加油脂的量需进行培养基优化测定。红色链霉菌发酵产红霉素培养基的响应面优化改进.为工业发酵提供了丰富而价廉的原料。有研究表明利用中心组合设计.采用响应面分析法对目前红霉素发酵生产过程常用的几种碳源和氮源进行筛选
13、和优化.优选出淀粉和糊精作为混合碳源.豆饼粉和玉米浆作为混合氮源.而不使用成本较高且消耗量大的葡萄糖和蛋白陈等。另外.豆饼粉和玉米浆其他元素含量丰富.基本不需额外添加蛋白陈和其他微量元素.摇瓶发酵实验结果接近于目前一般工业发酵生产红霉素的水平。均匀设计法优化柔红霉素发酵培养基有研究表明均匀设计利用玉米浆、放皮、扶质粉作为培养基原料.实现了红霉素发酵培养基改良.进一步降低生产成本。增加表柔红霉素aveBIV基因拷贝数：表柔红霉素是柔红霉素中柔红糖胺C2位羟基表异构化的产物.是重要的抗肿瘤抗生素表阿霉素的半合成前体有研究表明在pSET152质粒中构建两个aveBIV的表达单元.将构建的随机整合质粒
14、导入MHJ-02-30-1中.得到含有3个aveBIV基因表达单元的突变株MYGIII8.且突变株的生产效率很高.为工业应用提供了跟好的菌株。对剔除糖多花红菌霉中的MCM基因在糖基和油基中代谢的比较得出代谢模型一在糖基中MCM消耗甲基丙二酸单酰COA.而在油基中是产生甲基丙二酸单酰COA0这个模型在某种程度上解释了.在生化水平的改善油基生产过程红霉素的产量.以及改善糖基发酵过程中.mutB红霉菌株基因水平上突变的调控。通过表达一个外源基因编码的S腺昔甲硫氨酸合成酶来提高红霉素A的产量18.研究表明将来源于链霉菌的S腺苔甲硫氯酸合成酶(SAM-S)的基因通过载体DNA整合到E2糖多施红菌霉染色体
15、上.提高了糖多施红菌霉E1重组菌株中SAM的产量。生物鉴定红霉素的浓度表明改造后的菌株El是改造前菌株E2的2倍多。高效液相色谱检测红霉素A的含量增加.主要杂质红霉素B的含量降低。通过增加SAM-s基因的剂量.并利用所构建基因表达单元中羟基化酶(eryG)和甲基化酶(eryK)的不同组合方式.以及同源重组位点的改变.调节两个酶的表达比例.疏导中间产物向目标产物红霉素的转化.从而提高红霉素的浓度通过优化优化工业发酵条件.来提高红霉素A的产量生产皿.在50L的糖多抱红菌霉发酵生产红霉素过程中.加入玉米浆会提高红霉素A的产率。而红霉素B基本上没有.红霉素C的产生也大幅度降低。分析表明细胞内外及关键酶
16、的调控.在加入玉米浆后促进了TCA循环的中间代谢.诱导提高了红霉素的合成。关键是利用ZL1004菌株的发酵.由实验的50L发酵罐.成功的进行了大规模的产业发酵1.5红霉素生产过程的控制技术利用计算机技术进行调控g.传统的PlD控制因为算法简单.鲁棒性好.可靠性高.具有可以改善系统的动态特性和稳态特性等优点.因而被广泛应用于工业控制系统；但是对于工业过程中的时变、非线性、滞后或高阶大惯性对象.常规PID控制难以取得满意的控制效果。为了克服传统PID的缺点.设计者通过对模糊控制的了解.将模糊控制与PlD控制相结合得到模糊PlD控制.使得控制过程变得精度更高.改善了系统的动静态性能.是发酵过程的调控更加的准确。利用VB对红霉素发酵过程的监控系统s.研究表明在VB6.0的编程环境下.采
