年产330吨红霉素工厂的初步设计_毕业设计

毕业设计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14000 U/mL，成品单位为720 U/mg，最终确定选用发酵罐体积为100 m3（8个），一级种子发酵罐0.5 m3（4个），二级种子发酵罐4 m3（4个），三级种子罐32 m3（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An Initial Technological Design for 330 t/aErythromycin FactoryMao HailongBiology Engineering 0801, School of Environmental and Biological Engineering, LiaoNing Shihua University, 113001, FushunAbstractThis subject is an initial technological design for Erythromycin with year output of 330 ton. According to the requirement, the process of erythromycin production and the calculation of the mass balance and heat quantity balance are completed. In this subject, all of them processes are expounded in detail. All the contents are based on the academic calculations. We refer to the practical designs in companies and make our best to approach to the practice. it mainly includes the production craft each kind of target, the equipment chooses the shape design calculation, material of the graduated arm of a steelyard calculation, the water, the electricity, the steam estimate as well as the flow chart design. The entire design process strives to guarantee the achievement of the design requirements and the actual needs.We also notice the environmental protection and energy conservation, which can bring a better income, reduce the diverse impact on the environment, and reduce the pressure on the environment. Under the condition of the final erythromycin's calculation 65%, the content of erythromycin fermentation broth is 14000 U/mL.The content of the end erythromycin product is 720μ/mg.The final selection of fermenter's volume is 100 m3. We need eight fermenters, four 0.5 m3First seed fermenters, four 4 m3 Second seed fermenters, four 32 m3 Third seed fermenters . The yield coefficient of Extraction process is 70%. Finally, we chose 6 Plate and frame filter presses, 3 Solvent extraction pools and 6 Centrifuge. All in all ,the designation meets thenormal requirements and meet the national standards . In the end ,there is a Fermentation floor-plan (1), Flow chat (1), Fermentation process equipment general arrangement (1), Extraction process equipment general arrangement (1), Fermenter orthographic views (1) and compilation particular data instruction booklet.Key word: Erythromycin; Process; Design目录1.绪论 (2)1.1 红霉素的理化性质 (2)1.2 国内生产现状 (2)1.3 红霉素销售状况 (2)1.4红霉素生产的改善 (2)1.5 红霉素生产过程的控制技术 (4)1.6 红霉素提取脱色方面的研究 (6)1.7 红霉素生产过程相关的设备 (6)2.工艺原则和流程的确定 (8)2.1 工艺原则 (8)2.2 工艺流程的确定 (8)3.工艺计算 (10)3.1设计指标及主要物性参数 (10)3.2 发酵工段工艺计算 (13)3.3无菌空气处理 (36)3.4提取工段工艺计算 (37)3.5三废的处理 (39)4.总平面布置说明 (41)4.1工厂总平面布置设计原则 (41)4.2车间布置设计原则 (41)5.总结 (43)6.参考文献 (44)致谢 (46)1.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，是红色糖多孢菌(Saccharopolyspora erythraea)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]。

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8 000-12 000 μg /ml，而国内大多企业红霉素发酵水平却一直在4 000-5 000μg /ml[1]。

1.3 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。

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[2]。

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[1]，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[3]。

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[4]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胨等。

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胨和其他微量元素，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[5]，有研究表明均匀设计利用玉米浆、麸皮、麸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[6]。

有研究表明在pSET 152质粒中构建两个aveB IV的表达单元，将构建的随机整合质粒导入MH J-02-30-1中，得到含有3个aveB IV基因表达单元的突变株MYG1118，且突变株的生产效率很高，为工业应用提供了跟好的菌株。