年產(chǎn)300t紅霉素生產(chǎn)工廠的初步設(shè)計(jì).doc.deflate

1、300 t/a 紅霉素生產(chǎn)工廠的初步設(shè)計(jì)專業(yè)：生物工程 作者：傅向科 指導(dǎo)老師：李會(huì)東(湖南科技大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 )摘 要：課程設(shè)計(jì)是重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié), 在實(shí)踐教學(xué)中起到承上啟下的作用, 可為學(xué)生畢業(yè)后到工廠工作打下良好的工作基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)是為年產(chǎn)300t紅霉素而進(jìn)行的初步工藝設(shè)計(jì)。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱和設(shè)計(jì)任務(wù)要求該設(shè)計(jì)分別對(duì)各工藝作了詳細(xì)闡述，以理論計(jì)算為依據(jù)，以實(shí)際工廠設(shè)計(jì)為參考，力求接近并切合實(shí)際。其主要包括生產(chǎn)工藝的各種指標(biāo)、設(shè)備選形設(shè)計(jì)計(jì)算、物料衡算、水、電、汽的估算以及工藝流程圖的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)成果主要采用形式為全廠總平面布置圖（1張），工藝流程圖（1張），設(shè)備布置圖（1張），并編寫

2、詳細(xì)數(shù)據(jù)說(shuō)明書。關(guān)鍵詞：紅霉素；工藝流程; 設(shè)計(jì)An Initial Technological Design for Erythromycin with year Output of 300 tonMajor: Biology Engineering Author: Fu Xiangke Supervisor: Li Huidong(School of Life Sciences Hunan University of Science and Technology )Abstract：The Fermentation Engineering and Equipment Course Desi

3、gn can play the connecting role between the preceding and the following in the practice teaching, and lay a good foundation for the students to work in the factory after graduation. This subject is an initial technological design for Erythromycin with year output of 300 ton.According to the requirem

4、ent,the process of erythromycin production and the calculation of the mass balance and heat quantity balance are completed. In this subject , all of theprocesses are expounded in detail. All the contents are based on the academic calculations .we refer to the practical designes in companies and make

5、 our best to approach to the practice. it mainly includes the production craft each kind of target,the equipment chooses the shapedesign calculation,material of the graduated arm of a steelyard calculation,the water,the electricity,the steam estimate as well as the flow chart design.This designachie

6、vementmainly uses the form for the entire factory totalfloor-plan(1),flowchat(1),equipment general arrangement(1),and compilation particular data instruction booklet.Key word: Erythromycin; Process; Design前 言畢業(yè)設(shè)計(jì)是普通高校本科教育的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，是理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的重要措施。紅霉素的需求在日益擴(kuò)大，因此作為即將走向工作崗位的畢業(yè)生對(duì)其工藝過(guò)程了解是很有必

7、要的。本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)量300t紅霉素的初步工藝設(shè)計(jì)，其生產(chǎn)方法是發(fā)酵法，參照大量紅霉素生產(chǎn)工藝和化工設(shè)計(jì)的有關(guān)資料。本設(shè)計(jì)分別對(duì)紅霉素的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、作用機(jī)理、工藝流程等作了相應(yīng)的闡述，并對(duì)有關(guān)的物料和熱量也作了相應(yīng)的衡算，以及對(duì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選型和計(jì)算，還對(duì)工藝指標(biāo)、安全問(wèn)題和環(huán)境保護(hù)等都作了詳細(xì)的闡述。其中對(duì)生產(chǎn)中的補(bǔ)料問(wèn)題做出了解決，采用了國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)自動(dòng)補(bǔ)料系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)以理論設(shè)計(jì)為依據(jù)，以實(shí)際生產(chǎn)為參考，力求接近實(shí)際，切合實(shí)際。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，自始自終得到李會(huì)東老師的悉心指導(dǎo)和同組同學(xué)的熱心幫助，在此表示衷心的感謝！由于本人水平有限，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中難免存在疏漏和不妥之處，敬請(qǐng)各位老

8、師批評(píng)指正。 設(shè)計(jì)人：傅向科 2011年5月30日1 緒論1.1 紅霉素的理化性質(zhì)紅霉素（Erythromycin）分子式及結(jié)構(gòu)式 ：C37H67O13N 分子量：733.94 g/mol結(jié)構(gòu)：紅霉素是由紅霉內(nèi)酯與去氧氨基己糖和紅霉糖縮合而成的堿性苷。紅霉內(nèi)酯環(huán)含有13個(gè)碳原子，內(nèi)酯環(huán)的C-3通過(guò)氧原子與紅霉糖相聯(lián)結(jié)，C-5通過(guò)氧原子與去氧氨基己糖相連接。紅霉糖本身不含氮，是含有 一個(gè)甲氧基的己糖，去氧氨基己糖。成分：由鏈霉素Streptomycin elytrous所產(chǎn)生，是一種堿性抗生素。其游離堿供口服用，乳糖酸鹽供注射用。此外，尚有其琥珀酸乙酯（琥乙紅霉素）、丙酸酯的十二烷基硫酸鹽（依托

9、紅霉素）供藥用。1.1.1名稱分類： 別名：威霉素; 福愛(ài)力；新紅康 中文名稱（IUPAC）：(3R*,4S*,5S*,6R*,7R*,9R*,11R*,12R*,13S*,14R*)-4-(2,6-脫氧基-3-碳-甲基-3-氧-甲基-L-核-己吡喃糖基)-氧)-14-乙基-7,12,13-三羥基-3,5,7,9,11,13-六甲基-6-(3,4,6-三脫氧-3-(二甲氨基)-D-木-己吡喃糖基)-氧)氧雜環(huán)十四烷-2,10-二酮 國(guó)際非專利藥品名稱（INN)：通用名:Erythromycin 中國(guó)藥品通用名稱（CADN)：紅霉素 表1 紅霉素族的一些性質(zhì)抗生素分子式相對(duì)分子質(zhì)量熔點(diǎn)/25Dp

10、Kamax紅霉素A紅霉素B紅霉素C紅霉素D紅霉素EC37H67O13NC37H67O12NC36H65O13NC36H65O12NC37H65O14N733.91717.91719.88703.45735.8813514019812112516016573.5（甲醇）7849.7（甲醇）8.68.58.62802892922851.1.2性質(zhì)：紅霉素堿易溶于醇類，醚，丙酮，氯仿和醋酸乙酯，醋酸戊酯，不甚溶于水，在水中的溶解度與一般化合物不同，如：60，1.14mg/mL；40，1.28mg/mL；19，3.10mg/mL；7，14.20mg/mL；1，15.00mg/mL。紅霉素在水中的溶解度

11、是隨溫度升高而減少，以55時(shí)為最小，因此工業(yè)上利用此性質(zhì)加溫至4555并保溫，使紅霉素堿從水中析出結(jié)晶1紅霉素為白色或類白色餓結(jié)晶或粉末；無(wú)臭，苦味，微有引濕性。起水合物熔點(diǎn)為135140，熔融后又固化的無(wú)水物熔點(diǎn)為190193。易溶于甲醇、乙醇或丙酮，微溶于水。無(wú)水乙醇（20mg/mL）中比旋度為7178。紅霉素抗菌譜窄，水溶性小，只能口服，半衰期是12h，而且在酸中不穩(wěn)定，易被胃酸破壞，易分解迅速失去活性，因此早期對(duì)紅霉素的結(jié)構(gòu)修飾為增加紅霉素的穩(wěn)定性和水溶性，主要將紅霉素制成各種酯類和鹽類的前體藥物。為了增加起在水中的溶解性，用紅霉素與乳糖醛酸成鹽，得到紅霉素乳糖醛酸鹽，可供注射使用。由

12、于紅霉素的結(jié)構(gòu)中存在多個(gè)羥基，在起9位上有一個(gè)羥基，因此紅霉素在酸性條件下不穩(wěn)定，易發(fā)生分子內(nèi)的脫水環(huán)合。在酸性液中，紅霉素C-6上的羥基與C-9的羰基形成半縮酮的羥基，再與C-8上氫消去一分子水，生成8，9-脫水-6，9-半縮酮衍生物。然后C-12上的羥基與C-8，C-9雙鍵加成，進(jìn)行分子內(nèi)環(huán)合，生成6，9，12-螺環(huán)酮；最后起C-11羥基與C-10上的氫消去一分子水，同時(shí)水解成紅霉胺和克拉定糖。這種降解反應(yīng)使紅霉素失去抗菌活性。1.1.3 發(fā)現(xiàn)和分類 ：紅霉素為大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，是在1952年由紅色鏈絲菌產(chǎn)生的抗生素，是由紅。主要成分，C的活性較弱，只為A的1/5，而毒性則為A的5倍，B不

13、僅活性低且毒性大。通常所說(shuō)的紅霉素即指紅霉素A，而其他兩個(gè)分視為雜質(zhì)。1.1.4 作用機(jī)理：紅霉素可以透過(guò)細(xì)菌細(xì)胞膜，在接近供位（P位）與細(xì)菌核糖體的50S亞基成可逆性結(jié)合，阻斷轉(zhuǎn)移核糖核酸（t-RNA）結(jié)合在P位上，同時(shí)也阻斷多肽鏈自受位（A位）至P位的轉(zhuǎn)移，從而抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成。1.1.5 作用與用途：本品為大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，抗菌譜和青霉素相似，主要是對(duì)革蘭陽(yáng)性菌如金葡菌、溶血性鏈球菌、肺炎球菌、白喉?xiàng)U菌、炭疽桿菌及梭形芽胞桿菌等，均有強(qiáng)大抗菌作用。對(duì)革蘭陰性菌如腦膜炎雙球菌、淋球菌、百日咳桿菌、流感桿菌、布氏桿菌、部分痢疾桿菌及大腸桿菌等有一定作用。特點(diǎn)是對(duì)青霉素產(chǎn)生耐藥性的菌株，對(duì)本

14、品敏感。作用機(jī)制主要是與核糖核蛋白體的50S亞單位相結(jié)合，抑制肽?；D(zhuǎn)移酶，影響核糖核蛋白體的移位過(guò)程，妨礙肽鏈增長(zhǎng)，抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成，系抑菌劑。 1.1.6 性狀：紅霉素為白色或類白色的結(jié)晶或粉末；無(wú)臭，味苦；微有引濕性。在甲醇、乙醇或丙酮中易溶，在水中極微溶解。 1.1.7 藥理作用：抗菌譜與青霉素近似，對(duì)革蘭陽(yáng)性菌，如葡萄球菌、化膿性鏈球菌、綠色鏈球菌、肺炎鏈球菌、糞鏈球菌、梭狀芽孢桿菌、白喉?xiàng)U菌等有較強(qiáng)的抑制作用。對(duì)革蘭陰性菌，如淋球菌、螺旋桿菌、百日咳桿菌、布氏桿菌、軍團(tuán)菌、以及流感嗜血桿菌、擬桿菌也有相當(dāng)?shù)囊种谱饔?。此外，?duì)支原體、放線菌、螺旋體、立克次體、衣原體、奴卡菌、少數(shù)

15、分枝桿菌和阿米巴原蟲有抑制作用。金黃色葡萄球菌對(duì)本品易耐藥。1.1.8適應(yīng)癥：抗菌譜與青霉素相似，且對(duì)支原體，衣原體，立克次體等及軍團(tuán)菌有抗菌作用。適用于支原體肺炎、沙眼衣原體引起的新生兒結(jié)膜炎、嬰兒肺炎、生殖泌尿道感染(包括非淋病性尿道炎)、軍團(tuán)菌病、白喉(輔助治療)及白喉帶菌者、皮膚軟組織感染、百日咳、敏感菌(流感桿菌、肺炎球菌、溶血性鏈球菌、葡萄球菌等)引起的呼吸道感染(包括肺炎)、鏈球菌咽峽炎、李斯德菌感染、風(fēng)濕熱的長(zhǎng)期預(yù)防及心內(nèi)膜炎的預(yù)防、空腸彎曲菌腸炎，以及淋病、梅毒、痤瘡等。1.1.9 藥物相互作用：1、-內(nèi)酰胺類藥物與本品聯(lián)合應(yīng)用，一般認(rèn)為可發(fā)生降效作用。 2、本品可阻撓性激素

16、類的腸肝循環(huán)，與口服避孕藥合用可使之降效。 3、紅霉素在酸性輸液中破壞降效，一般不應(yīng)與低pH的葡萄糖輸液配伍。在5%-10%葡萄糖輸液500ml中，添加維生素C注射液（抗壞血酸1g）或5%碳酸氫鈉注射液0.5ml使pH升到6左右，再加紅霉素乳糖鹽，則有助穩(wěn)定。1.2 發(fā)展概況 階段 特點(diǎn)1. 50年代80年代（第一代） 紅霉素A為代表，部分復(fù)合物，基本以發(fā)酵產(chǎn)品原藥、制劑使用，對(duì)許多致病菌如衣原體、支原體、軍團(tuán)菌、幽門螺桿菌、彎曲桿菌活性較強(qiáng)。2. 80年代90年代（第二代） 紅霉素A的6，9位結(jié)構(gòu)改造物（羅紅霉素、克拉霉素、阿奇霉素）為代表，能有效阻止酸催化引起的內(nèi)酯環(huán)的縮酮化，抗耐藥性無(wú)明

17、顯增強(qiáng)。3. 90年代 （第三代） 3-位脫克拉定糖后氧化形成酮內(nèi)酯，6-位的取代；11，12位的結(jié)構(gòu)改造，形成二環(huán)結(jié)構(gòu)；在此基礎(chǔ)上的三環(huán)、四環(huán)；糖基上的修飾；二位的鹵化、酯化等。1.3 生產(chǎn)概況紅霉素最早于1952年由JMMcGuire等人以在菲律賓群島土樣中分離到的紅霉素菌發(fā)酵制得。美國(guó)禮來(lái)公司和Abott公司最先生產(chǎn)紅霉素并將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。多年來(lái)，紅霉素產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，20世紀(jì)80年代初，全球產(chǎn)量已達(dá)到800噸，占全球抗生素總量的3.2%。20世紀(jì)90年代開始，國(guó)際市場(chǎng)上紅霉素暢銷，促進(jìn)了生產(chǎn)，產(chǎn)量有了較大幅度增長(zhǎng)。全球紅霉素產(chǎn)量1990年為1500噸，1996年達(dá)到3200噸，目前已有6

18、000噸左右，成為世界抗生素市場(chǎng)上第三大類藥物。世界上紅霉素的主要生產(chǎn)國(guó)有美國(guó)、意大利、日本、法國(guó)、西班牙、葡萄牙、印度、波蘭和中國(guó)。據(jù)有關(guān)人士預(yù)測(cè)，今后全球紅霉素產(chǎn)量還將以年均4%的速度穩(wěn)步增長(zhǎng)。我國(guó)于1958年研制成功紅霉素，1960年上海第三制藥廠率先生產(chǎn)，后有江蘇、湖南、廣東、陜西等地多家企業(yè)相繼投產(chǎn)。紅霉素開始在我國(guó)投產(chǎn)時(shí)產(chǎn)量很少，全國(guó)年產(chǎn)量?jī)H有幾噸,其后的20年間產(chǎn)量增長(zhǎng)緩慢，年產(chǎn)量在20噸30噸之間徘徊。改革開放以后，紅霉素產(chǎn)量有了大幅增長(zhǎng)，1980年達(dá)到90噸，1985年翻了一番，達(dá)184噸(生產(chǎn)能力為210噸)，1990年為225噸(生產(chǎn)能力為254噸)，1995年為302噸

19、(生產(chǎn)能力為467噸)，1999年達(dá)到600噸，2000年為800噸左右(生產(chǎn)能力超過(guò)千噸)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1980年以來(lái)的20多年里，我國(guó)紅霉素產(chǎn)量增長(zhǎng)了9倍，生產(chǎn)能力增長(zhǎng)了10倍。目前，我國(guó)擁有紅霉素原料藥生產(chǎn)批文的企業(yè)近40家。生產(chǎn)規(guī)模最小的企業(yè)年產(chǎn)量由20年前的2.5噸發(fā)展到現(xiàn)今的80噸，生產(chǎn)規(guī)模最大的企業(yè)年產(chǎn)量由20年前的35噸發(fā)展到現(xiàn)在的450噸。由此可見，我國(guó)紅霉素的生產(chǎn)已由分散型逐步向集約型轉(zhuǎn)變。現(xiàn)在，我國(guó)主要的紅霉素生產(chǎn)企業(yè)為利君制藥股份公司、鎮(zhèn)江制藥廠、杭州中美華東藥業(yè)公司、湖南岳陽(yáng)中湘康神藥業(yè)公司等。利君制藥股份公司自從兼并鎮(zhèn)江制藥廠后，其紅霉素產(chǎn)量已占全國(guó)產(chǎn)量的50%左右，

20、出口量已占全國(guó)出口量的60%左右。我國(guó)紅霉素多年來(lái)都出口海外市場(chǎng)，但總量不大。自20世紀(jì)80年代起，我國(guó)紅霉素年出口量一直徘徊在幾噸到幾噸之間。近幾年,我國(guó)紅霉素由于受到印度低價(jià)產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，出口嚴(yán)重受阻，特別是羅紅霉素、甲紅霉素(克拉霉素)這兩個(gè)紅霉素衍生物，印度產(chǎn)品對(duì)我國(guó)沖擊極大。2002年，我國(guó)紅霉素出口報(bào)價(jià)80美元/kg，而在國(guó)際市場(chǎng)上印度產(chǎn)品僅為70多美元/kg?？上驳氖?，近年來(lái)，我國(guó)部分紅霉素衍生物系列產(chǎn)品的出口也有較大增長(zhǎng)，如利君制藥股份公司的琥乙紅霉素、湖南岳陽(yáng)中湘康神藥業(yè)公司的硫氰酸紅霉素等。2000年，我國(guó)紅霉素衍生物系列產(chǎn)品出口創(chuàng)匯額在我國(guó)出口的所有醫(yī)藥原料藥中排第35位。

21、2001年，我國(guó)出口紅霉素產(chǎn)品50余噸，絕大部分為紅霉素衍生物。2002年,我國(guó)紅霉素產(chǎn)品出口創(chuàng)匯2952萬(wàn)美元，比2001年增長(zhǎng)了90%，在國(guó)出口的所有醫(yī)藥原料藥中列第7位。1.4 銷售概況國(guó)際市場(chǎng)穩(wěn)定增長(zhǎng)紅霉素上市后，由于療效確切，抗菌譜較廣，加之適合于對(duì)青霉素過(guò)敏的患者，因而市場(chǎng)銷售額穩(wěn)步提高。雖然自20世紀(jì)80年代中期起，新的頭孢菌素類、氨芐青霉素類、喹諾酮類藥物大量涌現(xiàn)，搶占抗生素市場(chǎng)，但紅霉素憑借其療效可靠、價(jià)格低廉、副作用較小等優(yōu)點(diǎn)，仍占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。近年來(lái)，人們相繼研制出多種紅霉素衍生物，如依托紅霉素、琥乙紅霉素、地紅霉素、羅紅霉素、阿奇霉素、甲紅霉素(克拉霉素)等等這些新

22、的半合成紅霉素與紅霉素相比，對(duì)酸更穩(wěn)定，血藥濃度較高，半衰期延長(zhǎng)，口服生物利用度更高，療效更好，且毒副反應(yīng)也有所減少，因而上市后大受歡迎，銷售額急速上升。1988年，輝瑞公司研制成功阿奇霉素，在美國(guó)上市的第一年銷售額就達(dá)8000萬(wàn)美元，以后銷售額連創(chuàng)新高。2000年，阿奇霉素全球銷售額達(dá)13.82億美元，在全球前200位暢銷藥物中列第25位。1991年,雅培公司研制出克拉霉素，1993年全球銷售額就達(dá)4億美元,1996年達(dá)5億美元，1998年超過(guò)10億美元。1999年，克拉霉素全球銷售額達(dá)15億美元，在全球最暢銷的200個(gè)藥物中列第2位；2000年為12.4億美元，列第31位。2003年度7A

23、CA曾經(jīng)出現(xiàn)的650元/kg價(jià)格，其銷量也是大的驚人。目前看來(lái)抗生素類藥物的市場(chǎng)依然是有增無(wú)減。1.5 前景預(yù)測(cè)據(jù)分析，今后紅霉素及其衍生物系列產(chǎn)品的市場(chǎng)仍有較大拓展空間，銷售額還將持續(xù)增加，理由有以下幾點(diǎn)：1.5.1臨床應(yīng)用有特色：紅霉素特別是其衍生物療效確切，抗菌譜廣，抗菌活性強(qiáng)既可口服，又可注射，不良反應(yīng)小，對(duì)某些細(xì)菌感染的疾病有獨(dú)特的療效，如軍團(tuán)菌肺炎和支原體肺炎等，被列為這些疾病的首選藥物。另外，紅霉素對(duì)泌尿生殖系統(tǒng)感染(包括性病)的治療效果良好。近年來(lái)，我國(guó)泌尿生殖統(tǒng)感染疾病的發(fā)病率在不斷上升，患者眾多，對(duì)抗菌藥物需求很大。而紅霉素及其衍生物對(duì)青霉素過(guò)敏的患者也適用，應(yīng)用面較廣。此

24、外，近幾年，我國(guó)革蘭陽(yáng)性菌感染又有所抬頭，患病率增加。紅霉素及其衍生物對(duì)該類感染療效尤佳，后市用量將會(huì)不斷增長(zhǎng)。1.5.2市場(chǎng)消費(fèi)需求大：多年來(lái)，在我國(guó)藥品市場(chǎng)中，抗感染藥物的銷售額始終位居第1，目前年銷售額已達(dá)400多億元人民幣，占全國(guó)年藥品銷售總額的30%左右。在抗感染藥物市場(chǎng)中，大環(huán)內(nèi)酯類抗生素和頭孢菌素類、喹諾酮類、青霉素類一起，成為四大主力軍團(tuán)。而紅霉素及其衍生物長(zhǎng)期以來(lái)一直占據(jù)著85%左右的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素市場(chǎng)份額，正處于銷售成熟期。全國(guó)有紅霉素及其衍生物的制劑生產(chǎn)企業(yè)近200家，劑型有片劑(普通片、糖衣片、腸溶衣片、腸溶薄膜片等)、膠囊、沖劑、干糖漿、丸劑、注射劑、軟膏、栓劑等，

25、有穩(wěn)固的市場(chǎng)，有固定的銷售渠道，有叫得響的品牌，有價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，相信今后市場(chǎng)銷售額還會(huì)穩(wěn)步上升。1.5.3 后市發(fā)展?jié)摿薮螅耗壳?，我?guó)仍為發(fā)展中國(guó)家，13億人口的人均年用藥金額不到10美元，與發(fā)達(dá)國(guó)家60美元100美元的用藥水平相比差距很大。今后，隨著人民生活水平的逐步提高，醫(yī)療保障體系的日趨完善，對(duì)藥品的總體需求還將不斷擴(kuò)大，醫(yī)藥市場(chǎng)這個(gè)蛋糕必將越做越大，紅霉素及其衍生物市場(chǎng)銷售額也必定水漲船高2。1.6 菌種選擇與培育1.6.1菌種選擇：本設(shè)計(jì)采用的是德國(guó)進(jìn)口的紅霉素鏈霉，在實(shí)驗(yàn)室其發(fā)酵效價(jià)可達(dá)到1000012000u/mL。1.6.2 菌種培育：首先沙土管進(jìn)行孢子培養(yǎng)（條件是3410

26、天），接著就是母瓶進(jìn)行孢子培養(yǎng)（條件是349天），最后子瓶斜面進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)（條件是3248h）得到種子。1.7 培養(yǎng)基的種類及各自成分1.7.1 一般原則：（1）生物學(xué)原則：根據(jù)不同微生物的營(yíng)養(yǎng)和反應(yīng)需求，設(shè)計(jì)培養(yǎng)基。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成較豐富，濃度適當(dāng)，滿足菌體生長(zhǎng)和合成產(chǎn)物的需求。各種成分之間比例恰當(dāng)，特別是有機(jī)氮和無(wú)機(jī)氮源，C/N比。紅霉素培養(yǎng)液中一般C/N比為201。一定條件下，各種原材料之間不能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。具有適宜的pH和滲透壓。（2）工藝原則：不影響通氣和攪拌，又不影響產(chǎn)物的分離精制和廢物處理，過(guò)程容易控制。（3）低成本原則：原材料要因地制宜，來(lái)源方便，豐富，質(zhì)量穩(wěn)定，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，成本低。

27、（4）高效經(jīng)濟(jì)原則：生產(chǎn)安全，環(huán)境保護(hù)，高質(zhì)量，最高得率，最小副產(chǎn)物。1.7.2 碳源：凡是構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中碳素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均稱為碳源。包括糖類、醇類、脂肪、有機(jī)酸等。紅霉素生產(chǎn)最適合碳源是蔗糖，在蔗糖濃度為7.0%時(shí)，紅霉素產(chǎn)量和菌絲干重最大，各種碳源的效果大小的順序?yàn)椋赫崽瞧咸烟堑矸酆?。蔗糖效果比葡萄糖好的原因可能是蔗糖的分解速率正適合菌體對(duì)糖的利用速率，不會(huì)因單獨(dú)使用葡萄糖而積累中間產(chǎn)物或使pH值下降。生產(chǎn)上采用葡萄糖（約占80%）和淀粉（約占20%）的混合碳源，其效果與使用蔗糖相似。1.7.3 氮源：凡是構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中氮素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均稱為氮源。可分為有機(jī)氮源和無(wú)機(jī)

28、氮源兩類。常用有機(jī)氮源有黃豆餅粉（最常用）、花生餅粉、棉籽餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、魚粉、尿素等。有機(jī)氮源含有豐富的蛋白質(zhì)、多肽和氨基酸，水解后提供了主要的氨基酸來(lái)源。同時(shí)，含有少量的糖類、脂肪、無(wú)機(jī)鹽、維生素、某些生長(zhǎng)因子等，微生物生長(zhǎng)更好。此外，含有代謝的前體，有利于產(chǎn)物的生成。常用無(wú)機(jī)氮源有銨鹽、氨水和硝酸鹽。銨鹽中的氮可被菌體直接利用。硝酸鹽中的氮必須還原為氨才可利用。無(wú)機(jī)氮源可以作為主要氮源或輔助氮源，氨鹽比硝酸鹽更快被利用。根據(jù)氨鹽利用后，殘留物質(zhì)的性質(zhì)，把無(wú)機(jī)氮源可分為生理酸性物質(zhì)和生理堿性物質(zhì)。生理酸性物質(zhì)是代謝后能產(chǎn)生酸性物質(zhì)，如（NH4）2SO4利用后，產(chǎn)生

29、硫酸。生理堿性物質(zhì)是代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)，如硝酸鈉利用后，產(chǎn)生氫氧化鈉。生產(chǎn)中常常加入無(wú)機(jī)氮源來(lái)調(diào)節(jié)pH值，一舉兩得。1.7.4 無(wú)機(jī)鹽和微量元素：無(wú)機(jī)鹽（mineral salt）和微量元素(trace element, microelement)是生理活性物質(zhì)的組成成分或具有生理調(diào)節(jié)作用，磷（核酸）、硫、鐵（細(xì)胞色素）、鎂、鈣（調(diào)節(jié)細(xì)胞膜透性）、錳、銅、鋅（輔酶或激活劑）、鈷、鉀、鈉（調(diào)節(jié)滲透壓）、氯。一般低濃度起促進(jìn)作用，高濃度起抑制作用。1.7.5 水：菌體細(xì)胞的主要成分，營(yíng)養(yǎng)傳遞的介質(zhì)。良好導(dǎo)體，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)。1.7.6 生長(zhǎng)因子：生長(zhǎng)因子（growth factor）是指微生物生長(zhǎng)

30、不可缺少的微量有機(jī)物，包括氨基酸、維生素、核苷酸、脂肪酸等。一般天然成分中含有，無(wú)需添加。但對(duì)于營(yíng)養(yǎng)缺陷型（氨基酸、核苷酸）菌株，必需添加。1.7.7 前體與促進(jìn)劑：前體是加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中的某些化合物，能被直接參與產(chǎn)物的生物合成，組成產(chǎn)物分子的一部分，而自身的結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生多大的變化。前體明顯提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，一定條件下還能控制菌體合成代謝產(chǎn)物的方向。前體不僅有毒性，而且被菌體分解，因此多次少量流加工藝。在抗生素等次級(jí)代謝產(chǎn)物的發(fā)酵中，經(jīng)常添加前體（precursor）和促進(jìn)劑（accelerant），以提高產(chǎn)量。前體可以是產(chǎn)物的中間體，也可以是其中的一部3。1.7.8 本設(shè)計(jì)中培養(yǎng)基的具體

31、情況：紅霉素鏈霉菌在合成培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的菌落由淡黃色變成為微黃色，氣生菌為白色，孢子呈不緊密的螺旋形，約35圈，孢子呈球狀?，F(xiàn)在生產(chǎn)上使用的菌種是通過(guò)育種，選育的具體抗噬菌體，生產(chǎn)能力高的菌種。選育以誘變育種為主要方法。紅色糖多孢菌一般經(jīng)斜面孢子，搖瓶培養(yǎng)，種子罐培養(yǎng)后移入發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。（1）斜面孢子培養(yǎng)基組分（%）：淀粉1.0，硫酸銨0.3，玉米漿1.0，碳酸鈣0.25，瓊脂2.2，PH 7.07.2。斜面孢子培養(yǎng)基消毒后必須重視冷卻時(shí)間的控制，以快速為妥，冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)對(duì)生長(zhǎng)孢子不利。未接種的空白斜面需放置兩周，待表面無(wú)水分方可接種孢子。斜面培養(yǎng)溫度37，濕度50%左右，避光培養(yǎng)。因?yàn)楣?/p>

32、會(huì)抑制孢子的形成。培養(yǎng)710天斜面上長(zhǎng)成白色至深米色孢子，色澤鮮艷，均勻，無(wú)黑點(diǎn)，背面產(chǎn)生紅色或紅棕色色素。在母瓶斜面孢子挑選優(yōu)良孢子區(qū)或單菌落接入子瓶，每批子瓶斜面孢子數(shù)不低于1億個(gè)。母瓶放冰箱1個(gè)月，子瓶可存放2個(gè)月。每批孢子成熟后除做搖瓶試驗(yàn)測(cè)定生產(chǎn)能力外，還應(yīng)插進(jìn)一試驗(yàn)罐對(duì)比考察發(fā)酵水平，如不低于前批孢子，可用于生產(chǎn)。玉米漿質(zhì)量除對(duì)背面色素，孢子豐滿程度有影響外，還影響孢瓶?jī)?nèi)灰色焦?fàn)罹洌ǚQ為黑點(diǎn)）的數(shù)量。這種菌落呈草帽型，比深玉米的正常菌落生產(chǎn)能力低。高產(chǎn)菌株的子瓶?jī)?nèi)要求無(wú)黑點(diǎn)。菌種保藏采用冷凍干燥法，液氮超低溫保藏法和砂土管保藏法，每年自然分離12次。因紅霉素產(chǎn)生菌從孢子發(fā)芽期到生

33、長(zhǎng)繁殖菌絲的過(guò)程較長(zhǎng)，所以有些廠通過(guò)搖瓶培養(yǎng)，將菌絲接入種子罐，這種雖能縮短種子罐的培養(yǎng)時(shí)間，但操作步驟增多，稍有疏忽就容易發(fā)生染菌現(xiàn)象，所以大多數(shù)生產(chǎn)廠都采用將種子瓶孢子制成菌懸液用微孔壓差法接入種子罐。（2）搖瓶種子培養(yǎng)基（用百分率表示%）：淀粉4.0，糊精2.0，蛋白胨5.0，葡萄糖1.0，黃豆餅粉1.5。硫酸銨0.25，氯化鈉0.4，七水合硫酸鎂0.05，磷酸二氫鉀0.02，碳酸鈣0.6，PH 7.0。接種后在搖床培養(yǎng)，菌絲生長(zhǎng)濃厚，8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）接入發(fā)酵罐。（3）搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基（用百分率表示%）：淀粉4.0，葡萄糖 5.0，黃豆餅粉 4.5，硫酸銨 0.1，磷酸二氫鉀0.030.0

34、5，碳酸鈣 0.6，pH 7.0，油 1.2%，丙醇 1.0%在種子接入發(fā)酵罐時(shí)一次加入。28，搖床培養(yǎng)8天，發(fā)酵效價(jià)在5500u/mL以上。（4）種子罐及繁殖罐的培養(yǎng)基由花生餅粉，蛋白胨，硫酸銨及淀粉，葡萄糖等組成。種子罐的培養(yǎng)溫度為35，培養(yǎng)時(shí)間65h左右；繁殖罐培養(yǎng)溫度33，培養(yǎng)時(shí)間 40h左右，均按移種標(biāo)準(zhǔn)檢查，符合要求的進(jìn)行移種。表2 小、中、大罐中培養(yǎng)基的成分配比成分小罐%（g/mL）中罐%（g/mL）大罐%（g/mL）黃豆餅粉1.50.71.62.33玉米漿0.72.2淀粉1.81.55.0NaCl0.30.30.65CaCO30.50.50.6（NH4）2SO40.120.12

35、0.18豆油0.80.80.4糊精1.21.50.5有機(jī)硅油2鑫氮素0.671.8 中間補(bǔ)料大罐6小時(shí)開啟攪拌，8小時(shí)左右視液面情況補(bǔ)全料（20%），發(fā)酵過(guò)程中還原糖控制在1.2I.5%圍內(nèi)10h起開始連續(xù)補(bǔ)液化糖和分批補(bǔ)入淀粉糖，每次補(bǔ)12t，分3批補(bǔ)入。直至放罐前1218小時(shí)停止加糖。有機(jī)氮源一般每天補(bǔ)三至四次，根據(jù)發(fā)酵液枯度的大小決定補(bǔ)入量的多少，若粘度低可增加補(bǔ)料量，反之，則減少補(bǔ)料量，粘度過(guò)高還可適量補(bǔ)水，放罐前24小時(shí)停止補(bǔ)料。前體一般在2439小時(shí)，當(dāng)發(fā)酵液長(zhǎng)濃，pH高于6.8時(shí)開始補(bǔ)入，每隔24小時(shí)加一次，全程共加四至五次，總量為0.70.8%，遇發(fā)酵單位增長(zhǎng)趨勢(shì)好時(shí)可以適當(dāng)多

36、加。15小時(shí)啟動(dòng)補(bǔ)丙醇，用量大概在11.2t左右。24小時(shí)啟動(dòng)補(bǔ)油，補(bǔ)油量在4.55t左右。發(fā)酵過(guò)程中除了補(bǔ)全料和水之外，其他的補(bǔ)料方式全部采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)行自動(dòng)定時(shí)補(bǔ)料。自動(dòng)補(bǔ)料系統(tǒng)比人工補(bǔ)料有很大的好處，最主要的就是可以減少操作、染菌率和提高發(fā)酵效率。自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)工藝生產(chǎn)的要求，采用國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)水平的自動(dòng)化常規(guī)儀表和集散型微機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的溫度、壓力、pH值，空氣流量以及溶解氧等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)及自動(dòng)控制，以確保生產(chǎn)過(guò)程的正常進(jìn)行，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗，改善操作條件并提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。發(fā)酵廠房集中控制室設(shè)置在三層操作面，靠近發(fā)酵罐區(qū)，與生產(chǎn)區(qū)之間采用雙層玻璃隔斷，不僅方便地觀察到生

37、產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，又對(duì)控制室起到隔音作用?？刂品绞揭话悴捎眉锌刂婆c就地指示相結(jié)合的方式對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、控制，大生產(chǎn)中比較成熟的檢測(cè)、控制參數(shù)為：各級(jí)種子罐的壓力檢測(cè)、溫度檢測(cè)及控制，發(fā)酵罐壓檢測(cè)、溫度，pH檢測(cè)及控制，補(bǔ)料及消沫系統(tǒng)順序控制，溶解氧、料液稱重及液位檢測(cè)，進(jìn)罐空氣流量指示積算。控制系統(tǒng)采用UXL集散型微機(jī)控制系統(tǒng)，它是一種中、小規(guī)模的DCS，由山操作員站、現(xiàn)場(chǎng)控制(或監(jiān)視)單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元、通訊總站等組成。該系統(tǒng)可靠性高，具有良好的人機(jī)接口界而及很高的性能價(jià)格比。針對(duì)比較復(fù)雜的補(bǔ)料系統(tǒng)，國(guó)外比較先進(jìn)的是采用流量計(jì)測(cè)量用調(diào)節(jié)閥控制，或采用計(jì)量泵補(bǔ)料系統(tǒng)，而在我國(guó)抗生素發(fā)酵工業(yè)

38、中，多數(shù)生產(chǎn)廠家由于原料清潔度差，補(bǔ)料速率變化范圍大，特別是可用于發(fā)酵過(guò)程中耐高溫、抗腐蝕的流量計(jì)造價(jià)高，調(diào)節(jié)閥可靠性差等因素;上述兩種補(bǔ)料方案實(shí)施難度大。本設(shè)計(jì)中采用計(jì)量罐脈沖滴加補(bǔ)料控制方法，根據(jù)工藝要求的補(bǔ)料速度，計(jì)量罐可選用2升罐，計(jì)量罐由罐體、入料閥、出料閥、電極和觀察窗等組成。圖1.1 計(jì)量罐示意圖罐體采用不銹鋼材料，觀察窗采用耐極劇溫度變化的石英玻璃。進(jìn)料閥和出料閥均采用不銹鋼波紋管氣動(dòng)隔膜開關(guān)閥，外加氣動(dòng)先濘電磁閥。補(bǔ)料時(shí)，首先打開進(jìn)料閥料液進(jìn)入計(jì)量罐，當(dāng)液位上升觸到電極時(shí)，通過(guò)電極電路自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)料閥，然后打開出料閥，把罐內(nèi)料液排光，即完成補(bǔ)加一罐的操作。如果補(bǔ)料速率為100/

39、h，那么每36秒計(jì)算機(jī)控制補(bǔ)加一罐，從宏觀上看，是連續(xù)滴加，而從瞬間來(lái)看，是脈沖方式補(bǔ)加，所以我們稱之為脈沖滴加方式。該方式實(shí)際使用效果較好。針對(duì)發(fā)酵罐需要控溫、補(bǔ)料等特點(diǎn)，以前采用控制熱水（由蒸汽、冷水進(jìn)行汽、水混合制得）的溫度、流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)踐證明，這種控制方式溫度控制精度差，滯后時(shí)間長(zhǎng)。設(shè)計(jì)中采用電磁開、關(guān)閥的控制方式，即當(dāng)種子罐消毒結(jié)束后，只需要降溫，打開閥門（1），其他閥門均為關(guān)閉狀態(tài)。正常生產(chǎn)過(guò)程中，閥門（1）、（3）關(guān)閉，其他手動(dòng)閥均為常開。若需降溫，電控閥（4）開啟，（5）關(guān)閉，若需升溫，電控閥（4）關(guān)閉，（5）開啟。這種控制方式做到了成木低、維護(hù)方便，可靠性高的使用效果，得

40、到了很好的推廣應(yīng)用。圖2 自動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖總之，在整個(gè)發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，其生產(chǎn)廠房應(yīng)布置合理，工藝管道盡量短；發(fā)酵罐設(shè)要有較好的通氣攪拌及換熱裝置，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利于清洗、消毒；為了保證發(fā)酵過(guò)程的純種培養(yǎng)，必須對(duì)接觸菌種的設(shè)備、物料、空氣等進(jìn)行徹底消毒、過(guò)濾，不能有雜菌進(jìn)入；采用先進(jìn)的微機(jī)控制系統(tǒng)把發(fā)酵過(guò)程的關(guān)鍵工藝參數(shù)控制在最佳狀態(tài)，使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，少投入，多產(chǎn)出4。1.9 本設(shè)計(jì)的工藝原則和流程的確定進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)，必須考慮的幾個(gè)原則：（1）保證產(chǎn)品的質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家規(guī)定原料藥紅霉素產(chǎn)品中紅霉素A的含量必須大于80%。而本設(shè)計(jì)成品種紅霉素含量按85%計(jì)算。（2）盡量采用

41、成熟的、先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。努力提高原料利用率，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低水、電、汽及其他能量消耗，降低生產(chǎn)成本，使工廠建成后能迅速投產(chǎn)，在短期內(nèi)到達(dá)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量要求，并做到生產(chǎn)穩(wěn)定、安全、可靠。從本設(shè)計(jì)的總體來(lái)看，菌種選用的是德國(guó)進(jìn)口的發(fā)酵效價(jià)很高的一種，生產(chǎn)工藝來(lái)看是國(guó)內(nèi)用的比較多的一種，其中補(bǔ)料系統(tǒng)和空氣處理系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)很先進(jìn)的設(shè)備。（3）盡量減少三廢排放量，有合理的三廢處理措施。本設(shè)計(jì)完全滿足要求。（4）安全生產(chǎn)，以保證人身和設(shè)備的安全。（5）生產(chǎn)過(guò)程幾乎全部采用的機(jī)械化，部分系統(tǒng)自動(dòng)化。能穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)7。 在滿足工藝流程原則的基礎(chǔ)上，采用的工藝流程如下：圖3 工藝流程圖2 各類物質(zhì)的用

42、量、熱量、空氣的計(jì)算及設(shè)備計(jì)算和選型2.1 物料衡算物料衡算的意義：在發(fā)酵生產(chǎn)和其他化工生產(chǎn)中，物料衡算是指：根據(jù)質(zhì)量守衡定律，凡引入某一統(tǒng)或設(shè)備的物料重量Gm，必等于所得到的產(chǎn)物重量Gp和物料損失Gt之和，即：Gm = Gp + Gt這一運(yùn)算法則，既適用與每一個(gè)單元操作過(guò)程，也適用于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程；既可進(jìn)行總物料衡算，也可對(duì)混合物中某一組分物料衡算。通過(guò)物料平衡計(jì)算，可以求出引入和離開設(shè)備的物料（包括原料、中間體和成品等）各組分的成分、重量和體積，進(jìn)而計(jì)算產(chǎn)品的原料消耗定額、每日或每年消耗量以及成品、副產(chǎn)物、廢物等排出物料量。在進(jìn)行物料衡算時(shí)采用倒推法，下面均按此法計(jì)算：本設(shè)計(jì)生產(chǎn)的有效成分為

43、紅霉素A，含量85%左右，副產(chǎn)物為紅霉素B，C。其中我們生產(chǎn)紅霉素A的日產(chǎn)量是1000kg85%=850kg。2.1.1 提取的一般工藝流程：發(fā)酵液 堿化（加AlCl31%3%，收率110%）板框過(guò)濾（收率98%）丁提（溶酶萃取，收率85%）成鹽（加硫氰酸鈉，收率95%）淋洗（收率99%）烘干成品包裝檢驗(yàn)入庫(kù)。2.1.2 淋洗過(guò)程：收率為99%，其淋洗前的紅霉素A的量為：850/99%=858.58kg。淋洗過(guò)程采用的設(shè)備為高速離心機(jī)，將成鹽液放入裝有濾布的高速離心機(jī)中離心以后加水進(jìn)行離心淋洗除去少有的部分雜質(zhì)。表3 淋洗前后紅霉素A的量淋洗之前紅霉素A的量淋洗之后紅霉素A的量收率858.58

44、kg850kg99%2.1.3 成鹽過(guò)程：收率為95%，那么丁提后得到的紅霉素A的量為：858.58/95%=903.77kg。由于純紅霉素A在水中的溶解度很低，不利于服用和注射。將其制成紅霉素鹽主要是增加其在水中的溶解度，而更有利于服用和注射用。其過(guò)程采用的設(shè)備是搪瓷罐。接著進(jìn)行真空抽濾去除表面的溶媒，再經(jīng)過(guò)三足式離心機(jī)淋洗。同時(shí)應(yīng)該注意的是，丁提過(guò)程中加入了溶媒物質(zhì)有很重的氣味而且有毒，一般要求車間通風(fēng)很好且操作工應(yīng)該帶上口罩以減少毒氣的吸入。成鹽過(guò)程的污水應(yīng)該是污水處理的一個(gè)重要部分并進(jìn)行丙醇的回收。表4 成鹽前后紅霉素A的量成鹽之前紅霉素A的量成鹽之后紅霉素A的量收率903.77kg8

45、58.58kg95%2.1.4 丁提過(guò)程：收率為85%，那么經(jīng)板框過(guò)濾出的濾液中紅霉素A的量為：903.77/85%=1063.26kg。丁提過(guò)程主要就是溶酶萃取過(guò)程，主要設(shè)備是一個(gè)用水泥筑成的萃取池。由于溶媒長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)對(duì)金屬設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，因此采用水泥池為一比較經(jīng)濟(jì)合理的方法。丁提過(guò)程中需要的溶媒的量比較大，本設(shè)計(jì)一次丁提過(guò)程一般需要溶媒的量為910t左右。萃取液是通過(guò)碟片式液-液分離機(jī)將種液和輕液分離。表5 萃取前后紅霉素A的量萃取之前紅霉素A的量萃取之后紅霉素A的量收率1063.26kg903.77kg85%2.1.5 板框過(guò)濾過(guò)程： 收率為98%，預(yù)處理后的紅霉素A的量為：1063.2

46、6/98%=1084.96kg。采用的設(shè)備是常見且使用和廣泛的板框壓濾機(jī)。板框壓濾機(jī)有很多的缺點(diǎn)，如衛(wèi)生條件差、操作麻煩、工作強(qiáng)度大等，不過(guò)就我國(guó)現(xiàn)在生物制藥中原料藥生產(chǎn)行業(yè)來(lái)看板框壓濾機(jī)依舊是過(guò)濾工程中的主要設(shè)備。表6 過(guò)濾前后紅霉素A的量過(guò)濾之前紅霉素A的量過(guò)濾之后紅霉素A的量收率1084.96 kg1063.26 kg98%2.1.6 堿化工程（發(fā)酵液的預(yù)處理）：收率為110%，發(fā)酵液中紅霉素A的含量為0.8% g/mL。預(yù)處理液中紅霉素A的量為：1084.96/110%=986.33 kg。上一班濾洗液V2發(fā)酵液V1預(yù) 處 理 罐 處理液V3（板框過(guò)濾液V4和殘?jiān)￢10.8%=986

47、.33V1+V2=V3V3=V145%+V4V4=1084.96/1.5% =72.33 m3其中 0.2%為濾洗液中紅霉素A的含量， 45%為發(fā)酵液中殘?jiān)暮浚?0.8%為發(fā)酵液中紅霉素A的含量。計(jì)算得出： V1=123.29 m3 V2=4.52 m3 V3=127.81 m3上一班濾洗液紅霉素A的含量為0.218% g/mL。表7 堿化前后的體積和紅霉素A的量體積（m3）紅霉素A的量（kg）發(fā)酵液V1123.39986.33上一班濾洗液V24.5298.63處理液V3127.811084.96發(fā)酵液中除含有低濃度的（約占0.8%）紅霉素外，絕大部分是菌絲體和未用完的培養(yǎng)基以及各種代謝產(chǎn)

48、物如蛋白質(zhì)，各種色素等。尤以蛋白質(zhì)的存在在溶媒萃取時(shí)將產(chǎn)生嚴(yán)重乳化現(xiàn)象，給提煉帶來(lái)困難，因此需對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理和過(guò)濾。2.1.7 發(fā)酵罐（大罐）中各物質(zhì)的計(jì)算：黃豆餅粉：123.39m32.33%g/mL=2874.99kg=2.8750 t玉米漿：123.39m32.2% g/mL=2712.6kg =2.7126 t淀粉：123.39m35.0% g/mL=6168.0kg =6.1684tNaCl：123.39m30.65% g/mL=802.03kg =0.8023 tCaCO3：123.39m30.6% g/mL =740.34kg=0.7403t（NH4）2SO4：123.39m

49、30.18% g/mL=222.10kg =0.2221 t豆油：123.39m30.4% g/mL=493.56kg =0.49356 t糊精：123.39m30.5% g/mL=616.95kg =0.6170 t有機(jī)硅油：123.39m32% g/mL=2467.8kg =2.468 t鑫氮素：123.390m30.67% g/mL=826.71kg=0.8267 t水：123.39m385.47% g/mL=10546.143kg=105.46143 t加入的物質(zhì)總量=黃豆餅粉+玉米漿+淀粉+NaCl+CaCO3 +（NH4）2SO4 +豆油+糊精+有機(jī)硅油+鑫氮素+水=2.8750

50、+ 2.7126 + 6.1684 + 0.8023 + 0.7403+ 0.2221 + 0.49356 + 0.6170 + 2.468 + 0.8267 +105.46143= 123.39t放出的物質(zhì)總量=發(fā)酵液中紅霉素A的量+發(fā)酵液中殘?jiān)牧?水量 =986.33+123.39100045%+123.39100054.2% =.21 kg123.389 t加入的物質(zhì)總量和放出的物質(zhì)總量基本上相等，由此可見物料平衡。2.1.8 中罐中各物質(zhì)的計(jì)算：大罐的接種量為10%，那么中罐中的總體積為10%123.39=12.34 m3黃豆餅粉：12.34m31.6%g/mL = 197.44kg

51、玉米漿：12.34m30.7% g/mL = 86.38 kg淀粉：12.34m31.5% g/mL = 185.1 kgNaCl：12.34m30.3% g/mL = 37.02 kgCaCO3：12.34m30.5% g/mL =61.7 kg（NH4）2SO4：12.34m30.12% g/mL = 14.808 kg豆油：12.34m30.8% g/mL = 98.72 kg糊精：12.34m31.5% g/mL =185.1 kg 水：12.34m392.98% g/mL=11473.73kg加入的物質(zhì)總量=黃豆餅粉+玉米漿+淀粉+NaCl+CaCO3+（NH4）2SO4+豆油+糊精

52、+水=197.44+ 86.38 + 185.1 + 37.02 +61.7 +14.808 + 98.72+ 185.1 + 11473.73=12339.99kg=12.339 t2.1.9 小罐中各物質(zhì)量計(jì)算：中罐的接種量為10%，那么小罐中的總體積為10%12.34=1.234 m3黃豆餅粉：1.234m31.5%g/mL=18.51 kg玉米漿：1.234m30.7% g/mL=8.638 kg淀粉：1.234m31.8% g/mL=22.212kgNaCl：1.234m30.3% g/mL=3.702 kgCaCO3：1.234m30.5% g/mL=6.17 kg（NH4）2SO

53、4：1.234m30.12% g/mL=1.4808 kg豆油：1.234m30.8% g/mL=9.872 kg糊精：1.234m31.2% g/mL=14.808 kg 水：1.234m393.08% g/mL=1148.607 kg加入的物質(zhì)總量=黃豆餅粉+玉米漿+淀粉+NaCl+ CaCO3+（NH4）2SO4 +豆油+糊精+水=18.51+ 8.638+ 22.212 + 3.702+ 6.17 + 1.4808 + 9.872 + 14.808 +1148.607 = 1233.99 kg= 1.2339t表8 小、中、大罐中各物質(zhì)的量成分小罐（kg）中罐（kg）大罐（kg）黃豆餅

54、粉18.51197.442875.0玉米漿8.63886.382712.6淀粉22.212185.16168.4NaCl3.70237.02802.3CaCO36.1761.714.808740.3（NH4）2SO41.4808222.1豆油9.87298.72493.56糊精14.808185.1617.0有機(jī)硅油2468.0鑫氮素826.7水1148.60711473.73.43總物質(zhì)量1.23391031.23391041.233991052.2 耗冷量計(jì)算發(fā)酵工廠耗冷量分為工藝耗冷量（Q1）和非工藝耗冷量（Qnt），而工藝耗冷量又包含了發(fā)酵培養(yǎng)基和發(fā)酵罐的冷卻降溫耗冷，生物反應(yīng)熱（發(fā)酵

55、熱）等；非工藝耗冷量則包括維護(hù)結(jié)構(gòu)耗冷量、用電設(shè)備運(yùn)輸放熱耗冷量等。具體的公式如下： 其中 為培養(yǎng)基等物料和發(fā)酵罐體冷卻至操作溫度的耗冷量，由于發(fā)酵液的溫度是要求一直維持在33，一次為零； 為生物反應(yīng)熱（發(fā)酵熱）。2.2.1發(fā)酵熱計(jì)算：通氣發(fā)酵過(guò)程熱量計(jì)算常用的計(jì)算方法有三種，一是通過(guò)冷卻水帶走的熱量計(jì)算；二是通過(guò)發(fā)酵液溫度升高測(cè)定計(jì)算；三是應(yīng)用生物合成熱的方法進(jìn)行計(jì)算。前兩種方法是通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果推算，第三種方法則是半理論計(jì)算法。據(jù)理論分析，發(fā)酵熱可用下式計(jì)算： （kJ/h）式中， 為生物合成熱，包括微生物細(xì)胞呼吸放熱和發(fā)酵放熱兩部分，即： （kJ/h）其中，15651kJ/kg （對(duì)葡萄糖） 4953 kJ/kg （對(duì)葡萄糖） 和分別為細(xì)胞呼吸和發(fā)酵耗糖量（kJ/h）；取12% ，取85% 。而機(jī)械攪拌產(chǎn)生的熱量為： （kJ/h）式中， 攪拌功熱轉(zhuǎn)換系數(shù)， 為0.92攪拌軸功率