维生素c的制药工艺

五、方案优化
① 2-酮基-L-古龙酸转化率的提高
A、L-山梨糖生物氧化成2-酮基-L-古龙酸 过程中，会产生L-山梨糖酮。而不同的菌采用 的催化方式不同，在某些菌中会使L-山梨糖酮 和L-山梨糖都氧化成2-酮基-L-古龙酸，从而提 高了其转化率。但这些菌种都要通过诱变才可 以筛选出来。
B、在某些菌株发酵中， 2-酮基-L-古龙酸会 进一步代谢成L-艾杜糖酸，通过化学诱变时 L-艾杜糖酸合成数量大幅度减少，从侧面提 高了2酮基-L-古龙酸的合成率。
六、三废处理
①主要污染源和污染物
生产工段
发酵
废水名称
菌丝体
主要污染物
菌丝体
洗灌水
提取 酸洗废水 碱洗废水 古龙酸母液 转化 转化母液 蒸醇残液 精制 精制母液
山梨糖、蛋白质、古龙 酸钠等
无机盐、有机物等 无机盐、有机物等 古龙酸、蛋白质等 甲醇等有机物 甲醇等有机物 VC等有机物
②设计中拟采用的环保措施
B、应用
1、食品 防止氧化褐变、改变食品风味、食品 护色、 防止罐腐蚀、防止油脂氧化等 2、动物 在动物免疫力方面的应用等 3、医学 心脑血管系统疾病、消化系统疾病等
二、工艺路线的选择和评价
1、生产路线选择
a.化学合成法
b.生物合成法
c.化学合成结合生物 合成法
a.化学合成法
由于合成路线长，收率低。并没 实工业化生产。
我国维生素工业起步于20世纪50年代末，进 入70年代我国自主研发了二步发酵法，在国际上引 起震动。 VC是我国自主知识产权开发的首批西药之一, 也是我国最主要的出口创汇原料药之一。面对越来 越激烈的市场竞争,中国维生素C生产企业要保持良 好的心态。
总之, 随着人们生活水平的日益提高, VC 在人们日 常生活中的需求量会越来越大, 涉及的领域会越来越广。 VC 的发展前景是相当广阔的, 但要达到这个美好目 标还需有关方面付出诸多的努力。产品的多样化、系列化 是中国维生素C 生产厂的当务之急, 面对的竞争压力很大, 要想在竞争中求得生存, 就必须面对挑战，创新、钻研， 但竞争的同时也给我们带来机遇, 抓住机遇, 企业就能发 展。
GAME OVER !
10制药工程二班
小组成员： 丁艳玲 （制作ppt） 周丽莎（二步发酵工艺、中试放大） 廖昊程（车间平面图） 任志远（工艺流程图） 姚文丽（方案优化、三废处理）
VC 生产废水具有有机物浓度高、排 放量大、成分复杂、可生化性差、pH 波 动大、带有颜色和异味等特点, 难以实现 稳定达标排放,目前对VC 生产废水处理 的研究并不多见。
EGSB（厌氧膨胀颗粒床反应器 Expanded Granular Sludge Bed）反应 器，它是固体流态化技术在有机废水生物 处理领域的具体应用。 EGSB反应器中装有一定量的颗粒污泥 载体，当有机废水及其所产生的沼气自下 而上地流过颗粒污泥床层时，载体与液体 间会出现不同的相对运动，导致床层呈现 不同的工作状态。
白色粉末，无臭、味酸、熔点 190-192℃，易溶于水，略溶于乙 醇，不溶于乙醚，氯仿及石油醚等。 它是一种还原剂，易受光、热、氧 等破坏，尤其在碱液中或有微量金 属离子存在时，分解更快，但干燥 结晶较稳定。
（三）来源 由于人体缺少古洛内酯氧化酶, 自身不能生物合成抗坏血酸，必须通 过食物摄取。我们日常人体所需的维 生素C主要来源于食物，主要存在于 新鲜的蔬菜、水果中。
糖
二步发酵法合成工艺路线：
第一步 ： D-葡萄糖
第二步： H2/催 化 黑醋酸菌
D-山梨醇
L-山梨糖
L-山梨糖
大菌、小菌Βιβλιοθήκη Baidu混合发酵
2-酮基-L-古龙酸
内酯化 烯醇化
维生素C
三、维生素C二步发酵工艺
（一）菌种
能将D-山梨醇转化为L-山梨糖的菌种 有生黑葡萄糖酸杆菌、生黑醋酸杆菌和弱 氧化醋酸杆菌。 能催化L-山梨糖转化为2-酮基-L-古龙 酸的菌种有氧化葡萄杆菌（小菌），但还 要与另一种菌——巨大芽孢杆菌（大菌） 混合培养。此外，还有假单胞菌也能催化 此反应。
在废水液体表面上升流速较低时， EGSB反 应器中的颗粒污泥保持相对静止，废水从颗粒间 隙内穿过，床层的空隙率保持稳定，反应器通过 回流装置有效地提高了进水的上升流速,保证了废 水和活性污泥的充分接触,极大地提高了处理效率。 也可采用活性污泥法处理法。
从而处理流程如下图：
处理流程如下：
七、结语
维生素C的制药 工艺
一、维生素C的基本信息 二、工艺路线的选择和评价
三、维生素C的二步发酵工艺
四、中试放大
五、方案优化
六、三废处理 七、结语
维生素C的基本信息
（一）维生素C的定义
维生素C(简写为VC) ,具有防治坏血 病的功能，故又名L—抗坏血酸。 是一种具 有6个碳原子的酸性多羟基化合物。
（二）维生素C的基本性质
莱氏法合成工艺路线：
[加氢] H2
D-葡萄糖
D-山梨醇
[酶菌氧化] O2
L-山梨糖
[酮化] H2SO4丙酮
双 丙 酮 -L- 山 梨 糖
[酸化] HCl
[氧化] NaOH, O2, KMnO4
双丙酮-L-古龙酸
2-酮-L-古龙酸
[转化]
维生素C
（二）二步发酵法
由中国科学院微生物研究所和北京制 药厂于1975年合作发明的，是目前唯一成 功应用于维生素C工业生产的微生物转化 法。 过程为山梨醇发酵生成山梨糖后，山 梨糖又经第二步细菌氧化，直接生成2-酮 基-L-古龙酸，而废除了丙酮化和化学氧化 两个步骤。我们选择这种方法。
b.生物合成法
由D-葡萄糖经菌种转化为2-酮基古龙酸通过一步发酵法生产维生素C
C.化学合成结合生物合成
（一）莱氏法
糖
以葡萄糖为原料，经催化加氢得D-山梨醇， 然后经醋酸菌发酵生成L-山梨糖，再经酮化和化 学氧化，水解后得到2-酮基-L-古龙酸，再经内酯 化和烯醇化得到维生素C。
不足：生产过程过长、工序多、难以续化操 作；耗费大量有毒、易燃化学药品，造成严重的 环境污染；劳动强度大等。
（二）发酵工艺
a 第一步发酵 以D-葡萄糖为原 料，加氢催化生成D-山梨醇，再加入假 单孢杆菌氧化获得L-山梨糖。 b 第二步发酵 L-山梨糖通过（ 小菌）氧化葡萄糖酸杆菌和（大菌）巨 大芽孢杆菌混合发酵，得维生素C前体 2-酮基-L-古龙酸。
c 提取 采用弱碱性离子交换树
脂从发酵液中直接提取2-酮基-L-古 龙酸（新工艺），用甲醇-硫酸溶液 洗脱,将洗脱液直接内酯化、烯醇化 为维生素C（新工艺）。 d 精制 将上述维生素C通过活性 炭脱色，结晶，冷乙醇洗涤，低温干 燥，即可获得精品维生素C。
（三）分离和提纯
A、2-酮基-L-古龙酸的分离提纯
经二步发酵后，发酵液中含有8%左右 的2-酮基-L-古龙酸，同时还含有菌体、蛋 白质和悬浮的固体颗粒等杂质，通常采用 加热沉淀法、化学凝聚法、超滤法分离提 纯。 我们选择用超滤法分离提纯。
超滤法过程如下：
2-KLG的分离提纯方法:
VC转化提取的具体流程：
② 由2-酮基-L-古龙酸生物直接转化为L-抗坏血酸
传统工艺中，有两条途径合成L-抗坏血酸。
一种是：在强酸下酯化成甲基-2-抗坏血酸，与碱生 成抗坏血酸金属盐，最后酸化为抗坏血酸。此方法反应 步骤多，且需要使用较多气态HCI。 另一种是：将2-酮基-L-古龙酸直接转化为L-抗坏血 酸，但需要非常昂贵的处理装置和特殊的纯化步骤，故 两种方法都不理想. 目前正在尝试通过生物技术绕过这些问题，据有关报道 说，现在已经有科学家分离出能够直接转化为L-抗坏血 酸的酵母。
（二）主要生产设备
二步发酵法的生产设备主要有：板框过滤机、中空 纤维式超滤机、萃取罐、洗脱罐、干燥机、酒精储 罐等。
工艺流程图
经两步发酵后发酵液中2-酮基-L-古龙 酸的含量仅为6%~9%，维生素的总得率为 44.5%~46.7%,产率都比较低，所以需要对 发酵方案进行优化，主要从优良菌种的选 育以及中间体的转化率方面入手。几种优 化方案如下：
发酵液 → 超滤 → 上清液 → 树脂交换 → 浓缩液 → 结晶 → 脱水 → 烘干 → 结晶古龙酸 → 酯化转化 → 酸化 → 浓缩 → 粗维C回收
五、中试放大
（一）主要包括： 1、 物料衡算 2、每天发酵液体积 3、发酵罐公称体积 4、种子罐容积和台数 5、种子罐的公称容积 6、发酵罐发酵过程中的热效应计算
部分食品的维生素C的含量表
部分食品的维生素C的含量表(mg/100g物)
草莓 菜豆 红果 沙田油 35 57 89 89 菜花 小白菜 菠菜 柿子椒 88 60 33 150
青蒜
77
酸枣
1100
（四）维生素C的功能和应用
A、功效：
预防白内障 、 刺激免疫系统、延长 寿命、抑制炎症、护肤、预防女性胆 结石、抗癌作用、缓解心脏病、治疗 关节炎 . . .