土霉素的生產(chǎn)工藝土霉素的生產(chǎn)工藝

1、土霉素的生產(chǎn)工藝土霉素的生產(chǎn)工藝土霉素的生產(chǎn)工藝吳揚(yáng)(湖南科技學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)工程系湖南永州425100)摘要：目的：土霧素生產(chǎn)工藝的概述。方法：土零素提取工藝是通過黃血鹽-硫酸鋅作凈化劑協(xié)同去除蛋白質(zhì) 等高分子雜質(zhì)，然后用122-2樹脂脫色進(jìn)一步凈化土霉素濾液，董后調(diào)pH至4.8左右結(jié)晶得到土嘗素堿產(chǎn)品。 關(guān)鍵詞：生產(chǎn)工藝，土穿素，黃血鹽-硫酸鋅Strain Of The Production CraftWU Yang(Life science and Chemical Engineering Department of Hunan University of Science and En

2、gineering .YongzhoH Hunan 425100) Abstract: objective: to strain of production process. Methods: by huang extraction process strain as blood salt zinc sulfate purification such as protein remove impurities in coordination with polymer and 122-2 resin decoloring further purification strain, adjustabl

3、e pH filtrate to get around 4.8 crystallization. Strain alkali.Keywords: production craft. Strain. Yellow prussiate - zinc sulfate1 土霉素概述土霉素又稱為地密素或氧四環(huán)素，英文名稱(Tcrramycin Oxytctracyclinc)屬于抗菌素的一種，對(duì)多種球 菌和桿菌有抗菌作用，對(duì)立克次體和阿米巴病原蟲也有抑制作用，用來治療上呼吸道感染、胃腸道感染 、斑疹傷寒等，現(xiàn)今主要用于畜禽藥及飼料添加劑。土靈素是一個(gè)典型的利用生物工程技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn) 品，生產(chǎn)工藝涉及種子培

4、養(yǎng)、發(fā)酵、提取、過濾、脫色、結(jié)晶、離心和干燥等重要的單元操作和工程概 念，通過對(duì)聯(lián)邦制藥(內(nèi)蒙古)有限責(zé)任公司土霉素的生產(chǎn)工藝的實(shí)習(xí)，可以提高理論聯(lián)系實(shí)際與綜合應(yīng) 用所學(xué)知識(shí)的能力。1.1 土霉素簡(jiǎn)介1.1. 1名稱與化學(xué)式中文名：土霊素英文名：OXYtetracycline化學(xué)名：(4s4aR, 5S, 5aR, 6S, 12aS) -N-4-二甲胺基-1, 4, 4a, 5, 5a, 6, 11, 12a-八氫,5, 6, 10, 12, 12a-六羥基6甲基-1, 11-二氧代并四苯-2-甲酰胺。分子式：C22H24N2O9相對(duì)分子質(zhì)晝460.581. 1. 2性狀與理化性質(zhì)：1上霊素又

5、名氧四環(huán)素，為灰白色至黃色的結(jié)晶粉末，無臭，味苦，熔點(diǎn)是180°C,在日光下顏色變暗 在堿性溶液中易破壞失效。上鑫素鹽酸鹽為黃色結(jié)晶，味苦，熔點(diǎn)190194£,有吸濕性，但水分和光 線不影響其效價(jià)，在室溫下長(zhǎng)期保存不變質(zhì)，不失效。鹽酸鹽易溶于水，溶于甲醇，微溶于無水乙醇， 不溶于三氯甲烷和乙醍，在酸性條件下不穩(wěn)泄。添加到飼料中，在室溫下保存四個(gè)月，效價(jià)下降4% 9%,制粒時(shí)效價(jià)下降5%7%。1.2 土霉素生產(chǎn)菌種上缶素是由放線菌（龜裂鏈霉菌）所產(chǎn)生的抗生素。上廉素鈣鹽是發(fā)酵培養(yǎng)液中入碳酸鈣，經(jīng)過 濾，干燥而制得。2 土雷素生產(chǎn)工藝2. 1 土霉素的生產(chǎn)工藝流程概述上窗素生產(chǎn)

6、工藝主要分為：發(fā)酵、酸化過濾、脫色結(jié)晶、離心干燥四個(gè)階段。2. 2發(fā)酵工藝流程2. 2. 1斜而抱子制備首先培養(yǎng)三支斜而抱子，斜而砲子的培養(yǎng)基是由裁皮和瓊脂組成，用水配制。培養(yǎng)抱子條件：斜面 抱子在36.536.8°C培養(yǎng)，不得高于37°C。若36t超過2小時(shí)則生產(chǎn)能力明顯下降，不可用于生產(chǎn)。而 且在袍子培養(yǎng)過程中還需保持一左相對(duì)濕度，濕度55%60%。培養(yǎng)時(shí)間96個(gè)小時(shí)。將三支斜而抱子加 入無菌水之后制成懸浮液。將懸浮液放垃于4°C6°C的冰箱中備用。2. 2. 2 一級(jí)種子罐發(fā)酵一級(jí)種子罐采用實(shí)罐蒸汽火菌法火菌。培養(yǎng)溫度為3PC,采用夾套式換熱（自動(dòng)

7、溫度調(diào)節(jié)），罐內(nèi) 生長(zhǎng)弱，無動(dòng)力設(shè)備，設(shè)備密封。發(fā)酵約28h,培養(yǎng)液可趨于濃厚，并轉(zhuǎn)黃色，種子培養(yǎng)液pH值為 6.06.4時(shí)，移入二級(jí)種子罐。2. 2. 3二級(jí)種子罐發(fā)酵二級(jí)種子罐采用實(shí)罐蒸汽火菌法火菌。培養(yǎng)溫度為31°C,采用夾套式換熱（自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)），有攪 拌動(dòng)力設(shè)備。二級(jí)罐發(fā)酵約28h,培養(yǎng)液外觀深粽、稠、有氣泡，pH大于6.0移入三級(jí)發(fā)酵罐。2. 2. 4三級(jí)發(fā)酵罐發(fā)酵三級(jí)發(fā)酵罐采用實(shí)罐蒸汽火菌法火菌，接種量為1520%,發(fā)酵全程溫度控制在3031°C,分段培 養(yǎng)。采用列管式換熱（自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)），有攪拌動(dòng)力設(shè)備。發(fā)酵過程，菌體大量生長(zhǎng)，培養(yǎng)基快速消 耗，需要對(duì)其進(jìn)行

8、補(bǔ)料控制。發(fā)酵導(dǎo)致pH降低，需補(bǔ)氨水調(diào)節(jié)pH。產(chǎn)生的大量泡沫，需加消沫劑進(jìn)行 消沫。發(fā)酵過程消耗氧氣，需通氧補(bǔ)充，通氣量為：0.81.0v/m。發(fā)酵過程通氨、補(bǔ)糖的工藝具體控制 的方法不甚相同。接種后發(fā)酵pH低于6.4時(shí)，開始通氨，通氨量的多少參考pHo要求100h前pH在 6.36.5, 100h后pH6.26.3,放罐前8小時(shí)停止通氨。根據(jù)發(fā)酵液的殘?zhí)侵笛a(bǔ)入總糖（即淀粉酵解液）, 一般在100h前殘?zhí)强刂?.05.0%, 100h至150h控制3.54.0%, 150h至放罐前6h控制3.0%。在菌絲 接近自溶期前放罐。2. 3酸化過濾工藝流程2. 3. 1酸化上廉素能和鈣、鎂等金屬離子，

9、某些季胺益、堿等形成復(fù)合物沉淀（即不溶性絡(luò)合物）。在發(fā)酵過程 中，這些復(fù)合物積聚在菌絲中，在液體中的濃度不髙。發(fā)酵結(jié)束后，上霉素大部分沉積在菌絲中，發(fā)酵 液中很少。因此，應(yīng)對(duì)上靈素發(fā)酵液進(jìn)行酸化等處理，使菌幺攵中的單位釋放出來，以保證產(chǎn)品收率和質(zhì) 量。2. 3. 1. 1酸化劑的選擇酸化劑一般可采用鹽酸、硫酸、草酸、磷酸等，但根據(jù)上霉素濾液質(zhì)量的要求，若濾液中有鈣離子 存在，則對(duì)直接沉淀是否完全有一立的影響，通過生產(chǎn)實(shí)踐認(rèn)為采用草酸作酸化劑較好。因?yàn)椴菟崛モ} 較完全，析岀的草酸鈣還能促進(jìn)蛋白質(zhì)的凝結(jié)，提高濾液質(zhì)量。草酸屬于弱酸，比鹽酸、硫酸等對(duì)設(shè)備 腐蝕性較小，但苴價(jià)格較貴，并可促使差向上簽素

10、等異構(gòu)物的產(chǎn)生。在采用草酸作酸化劑時(shí)，必須降低 溫度，要求15°C以下，盡量縮短操作時(shí)間，避免或減少差向異構(gòu)化。在有條件的情況下，應(yīng)進(jìn)行草酸回 收工作。鑒于以上因素，酸化劑采用草酸和鹽酸。2. 3. 1.2酸化pH的控制加草酸酸化調(diào)pH的目的是為釋放菌絲中的單位，同時(shí)還得考慮土靈素的穩(wěn)泄性、成品質(zhì)量及提煉成 本，故對(duì)酸化pH要嚴(yán)格控制。目前工藝上控制在1.61.9范用內(nèi)，若pH過高，則對(duì)釋放單位不利，而 且會(huì)促進(jìn)差向土霉素的產(chǎn)生；若pH過低，則上監(jiān)素的穩(wěn)左性差，影響成品質(zhì)量，且草酸用量加大，將增 加單耗和成本。2. 3. 1. 3發(fā)酵液的純化發(fā)酵液中同時(shí)存在著許多有機(jī)和無機(jī)的雜質(zhì)，為

11、了進(jìn)一步提髙濾液質(zhì)量，為直接沉淀法創(chuàng)造有利條 件，必須在發(fā)酵液的預(yù)處理過程中添加純化劑。目前生產(chǎn)上是利用黃血鹽和硫酸鋅的協(xié)同作用來去除蛋 白質(zhì)，同時(shí)去除鐵離子，并加入硼砂，以提髙濾液質(zhì)疑。在不影響濾液質(zhì)量的前提下，純化劑的加入量應(yīng) 盡量減少，以降低成本。2. 3. 2過濾過濾工藝采用板框過濾機(jī)過濾。濾布可以去除一些雜質(zhì)。正批液經(jīng)過板框過濾機(jī)后直接進(jìn)入正批液 儲(chǔ)罐。為了提高過濾機(jī)中土霊素的利用率，采用三級(jí)過濾和頂洗的方法。頂洗的要求是高于4000單位的 濾液才能夠進(jìn)入過濾機(jī)后進(jìn)入正批液的儲(chǔ)罐°低于的進(jìn)入其它儲(chǔ)罐以備下一次頂洗之用。2. 4脫色結(jié)晶工藝流程2. 4. 1脫色為了進(jìn)一步去除

12、濾液中的色素和有機(jī)雜質(zhì)，以提髙濾液質(zhì)量，將濾液通入脫色罐，由其中的122-2樹 脂進(jìn)行脫色。該樹脂在酸性濾液中氫離子不活潑，不能發(fā)生電離及離子交換作用，但能生成氫鍵。其生 成的氫鍵可吸附溶液中帶正電的鐵離子、色素及其它有機(jī)雜質(zhì)，從而提髙上賽素濾液的色澤和質(zhì)量。樹 脂在氫氧化鈉溶液中，由氫型變成鈉型，失去氫鍵的活性，使其吸附的色素和雜質(zhì)解離出來，再經(jīng)酸作 用可恢復(fù)其氫鍵的活性，重復(fù)使用。2. 4.2結(jié)晶上殆素發(fā)酵液經(jīng)過上述預(yù)處理后，即可在酸性脫色液中用堿化劑調(diào)WpH至等電點(diǎn)，使丄哥素直接從 濾液中沉淀結(jié)晶出來。2. 4. 2. 1堿化劑的選擇堿化劑一般可采用氫氧化鈉、氫氧化錢、及碳酸鈉、亞硫酸鈉

13、等，各有其特點(diǎn)。例如，氫氧化鈉價(jià) 格便宜、用量少，但由于堿性較強(qiáng)，根據(jù)丄霉素的穩(wěn)左性，單獨(dú)使用會(huì)造成局部過堿而破壞上霉素，影 響產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量；又如亞硫酸鈉具有抗氧化和脫色作用，可使產(chǎn)品色澤鮮艷，但其堿性極弱，調(diào)pH時(shí) 反應(yīng)緩慢，用量大，且價(jià)格較貴，影響成本：而氨水其堿性較氫氧化鈉弱但比亞硫酸鈉又強(qiáng)，價(jià)格便 宜，用量適中等。故目前生產(chǎn)上多采用氨水（內(nèi)含23%NaHSO3, Na2CO3及尿素等）作為堿化劑，這樣 既能廿約成本，又能起到抗氧脫色作用，效果較好。2. 4. 2. 2 pH的控制與產(chǎn)量和質(zhì)量關(guān)系在連續(xù)結(jié)晶過程中，pH的高低對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有一定影響。上霉素的等電點(diǎn)為pH4.64.8,在pH

14、4.5 7.5之間，游離堿在水中的溶解度幾乎不變。若pH控制在接近等電點(diǎn)時(shí)，雖然沉淀結(jié)晶較完全，收率也 高，但會(huì)有大量雜質(zhì)（主要是接近等電點(diǎn)pH的蛋白質(zhì)）同時(shí)沉淀析出，影響產(chǎn)品的色澤和質(zhì)量：若pH控 制得較低一些，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量雖有好處（即上述蛋白質(zhì)等雜質(zhì)不同時(shí)析出，而殘留在母液中），但沉淀 結(jié)晶不完全，收率要低些，彫響產(chǎn)量。因此，在選擇沉淀結(jié)晶pH值時(shí)，就必須同時(shí)考慮到產(chǎn)、質(zhì)量的效 果。2. 4. 2. 3影響晶體大小的其它條件要使上賽素高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)以及所得晶體均勻，好分離，便于過濾和洗滌等操作，除了嚴(yán)格控制pH條件 外，對(duì)濾液質(zhì)雖、加堿化劑的速度，結(jié)晶的溫度，攪拌轉(zhuǎn)速和結(jié)晶時(shí)間等條件都須加以考

15、察，選擇最佳 條件。2. 4. 2. 4連續(xù)結(jié)晶法連續(xù)結(jié)晶的原理是根據(jù)上靈素的結(jié)晶速度，結(jié)晶基本完成一般需要2h, 2.5h后母液中上靈素含量下 降幅度基本穩(wěn)左。故可以結(jié)晶最大流量為基準(zhǔn)，安排一套連續(xù)進(jìn)行2.5h的結(jié)晶設(shè)備，使調(diào)好pH的結(jié)晶液 在流動(dòng)情況下有一段晶體成長(zhǎng)的足夠時(shí)間，即可達(dá)到結(jié)晶完全的目的。2.5離心干燥工藝流程2. 5離心與干燥2. 5. 1離心2. 5. 1.1利用多個(gè)三足式離心機(jī)聯(lián)合的方式離心。2. 5. 2干燥2. 5. 2. 1離心工藝岀來的濕成品仍含有較多水分，未達(dá)到成品要求，因此要經(jīng)過搖擺機(jī)過40目的篩網(wǎng)， 制成顆粒后進(jìn)入三級(jí)旋風(fēng)干燥器中，干燥后得到成品。2. 5.

16、 2. 2濕成品干燥記錄：干燥時(shí)間8h：投料溫度185°C：卸料溫度80°C。3 土霉素生產(chǎn)的廢水處理3. 1廢水處理原因聯(lián)邦制藥（內(nèi)蒙古）廠地位于國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)流域一一黃河流域的敏感地區(qū)。其生產(chǎn)廢水濃度髙、色 度高，且水質(zhì)不穩(wěn)左，為使岀水能夠達(dá)標(biāo)排放。該工程的廢水處理系統(tǒng)是用來處理上霉素生產(chǎn)廢水。上 靈素生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的髙濃度有機(jī)廢水（結(jié)晶母液），水中有機(jī)物來自發(fā)酵的殘存培養(yǎng)基和發(fā)酵代謝 產(chǎn)物有碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素、有機(jī)酸、色素、酶、放線酮、殘余上霉素堿及其他代謝產(chǎn) 物。其中殘余上監(jiān)素堿、草酸等物質(zhì)抑菌性較強(qiáng)，干擾蛋白質(zhì)的合成從而抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，廢水需作適當(dāng)

17、的預(yù)處理在降低殺菌性后再進(jìn)入生化處理系統(tǒng).3. 2該生產(chǎn)廢水處理方案廢水的治理難點(diǎn)在于：制藥廢水對(duì)廢水處理過程中的生物菌種有很強(qiáng)的殺傷力，含有部分不可生化 和對(duì)微生物有抑制作用的有機(jī)物，進(jìn)水有機(jī)濃度、色度高，水質(zhì)不穩(wěn)泄；同時(shí)受現(xiàn)場(chǎng)占地而積小的限 制，導(dǎo)致改造難度增大。通過分析，確定了工程處理方案，決左采用"高壓脈沖電凝系統(tǒng)物化處理一合 絮凝技術(shù)（氣?。┮唤M合兼氧一 A / 加藥沉淀一生物活性炭濾池”為主要處理單元的組合工藝路線。3. 2. 1高壓脈沖電凝水處理技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理髙壓脈沖電凝法（HVES）采用設(shè)計(jì)獨(dú)特的髙電壓、小電流的電解技術(shù)，利用電化學(xué)原理，借助外加髙 電壓作用產(chǎn)生電化學(xué)

18、反應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，經(jīng)單電凝設(shè)備即可對(duì)制藥廢水中的有機(jī)或無機(jī)物進(jìn)行 氧化還原反應(yīng)，進(jìn)而凝聚浮除，將污染物從水體中分離，可有效去除廢水中的SS、汕、磷酸鹽等各種有 害污染物。采用髙壓脈沖電凝技術(shù)具有的特點(diǎn)是：酸性條件下的有機(jī)廢水可直接電解，出水pH接近中 性，可大幅度降低加堿量，進(jìn)而減少污泥量，降低運(yùn)行費(fèi)用：集電解與氣浮作用于一體，不需期外加 藥；與傳統(tǒng)的低電壓、大電流的電解模式不同，極板消耗較少，更換方便，池內(nèi)設(shè)攪動(dòng)設(shè)施預(yù)防堵 塞：運(yùn)行穩(wěn)泄，治理效果好，占地少，沉渣量少。3. 2.2復(fù)合絮凝（氣浮）技術(shù)降低抗生素殘余效價(jià)該廢水中含有土霉素，具有一左毒性，抗生素殘余效價(jià)會(huì)影響生物生化，在本工程中，采用復(fù)合混 凝技術(shù)去除抗生素殘余效價(jià)，即采用硫酸鋁、聚硫酸亞鐵、PAM及石灰對(duì)上靈素廢水進(jìn)行絮凝氣浮預(yù)處 理。英作用機(jī)理是絮凝劑中的Ca抖、AI訃、Fc及苴氫氧化物和有機(jī)聚合物PAM等，與抗生素分子的活 性基團(tuán)，如一 NH、一 0H等，形成難溶復(fù)合體理后，會(huì)使廢水中的微生物種類和數(shù)捲增多，生長(zhǎng)正常， 廢水性質(zhì)趨于普通有機(jī)廢水。3. 2. 3組合兼氧技術(shù)進(jìn)行