年产300t红霉素生产工厂的初步设计.doc.deflate

300t/a红霉素生产工厂的初步设计专业：生物工程作者：傅向科指导老师：李会东(湖南科技大学生命科学学院0709030226)摘要：课程设计是重要的实践教学环节,在实践教学中起到承上启下的作用,可为学生毕业后到工厂工作打下良好的工作基础。本设计是为年产300t红霉素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。该设计成果主要采用形式为全厂总平面布置图（1张），工艺流程图（1张），设备布置图（1张），并编写详细数据说明书。关键词：红霉素；工艺流程;设计AnInitialTechnologicalDesignforErythromycinwithyearOutputof300tonMajor:BiologyEngineeringAuthor:FuXiangkeSupervisor:LiHuidong(SchoolofLifeSciencesHunanUniversityofScienceandTechnology0709030226)Abstract：TheFermentationEngineeringandEquipmentCourseDesigncanplaytheconnectingrolebetweentheprecedingandthefollowinginthepracticeteaching,andlayagoodfoundationforthestudentstoworkinthefactoryaftergraduation.ThissubjectisaninitialtechnologicaldesignforErythromycinwithyearoutputof300ton.Accordingtotherequirement,theprocessoferythromycinproductionandthecalculationofthemassbalanceandheatquantitybalancearecompleted.Inthissubject,alloftheprocessesareexpoundedindetail.Allthecontentsarebasedontheacademiccalculations.werefertothepracticaldesignesincompaniesandmakeourbesttoapproachtothepractice.itmainlyincludestheproductioncrafteachkindoftarget,theequipmentchoosestheshapedesigncalculation,materialofthegraduatedarmofasteelyardcalculation,thewater,theelectricity,thesteamestimateaswellastheflowchartdesign.Thisdesignachievementmainlyusestheformfortheentirefactorytotalfloor-plan(1),flowchat(1),equipmentgeneralarrangement(1),andcompilationparticulardatainstructionbooklet..Keyword:Erythromycin;Process;Design前言毕业设计是普通高校本科教育的最后一个环节，也是必不可少的一个环节，是理论知识和实际应用相结合的重要措施。红霉素的需求在日益扩大，因此作为即将走向工作岗位的毕业生对其工艺过程了解是很有必要的。本设计为年产量300t红霉素的初步工艺设计，其生产方法是发酵法，参照大量红霉素生产工艺和化工设计的有关资料。本设计分别对红霉素的结构、理化性质、作用机理、工艺流程等作了相应的阐述，并对有关的物料和热量也作了相应的衡算，以及对标准设备的选型和计算，还对工艺指标、安全问题和环境保护等都作了详细的阐述。其中对生产中的补料问题做出了解决，采用了国内先进技术——自动补料系统。本设计以理论设计为依据，以实际生产为参考，力求接近实际，切合实际。在本次设计过程中，自始自终得到李会东老师的悉心指导和同组同学的热心帮助，在此表示衷心的感谢！由于本人水平有限，设计经验不足，设计中难免存在疏漏和不妥之处，敬请各位老师批评指正。设计人：傅向科2011年5月30日1绪论1.1红霉素的理化性质红霉素（Erythromycin）分子式及结构式：C37H67O13N分子量：733.94g/mol结构：红霉素是由红霉内酯与去氧氨基己糖和红霉糖缩合而成的碱性苷。红霉内酯环含有13个碳原子，内酯环的C-3通过氧原子与红霉糖相联结，C-5通过氧原子与去氧氨基己糖相连接。红霉糖本身不含氮，是含有一个甲氧基的己糖，去氧氨基己糖。成分：由链霉素Streptomycinelytrous所产生，是一种碱性抗生素。其游离碱供口服用，乳糖酸盐供注射用。此外，尚有其琥珀酸乙酯（琥乙红霉素）、丙酸酯的十二烷基硫酸盐（依托红霉素）供药用。1.1.1名称分类：别名：威霉素;福爱力；新红康中文名称（IUPAC）：(3R*,4S*,5S*,6R*,7R*,9R*,11R*,12R*,13S*,14R*)-4-((2,6-脱氧基-3-碳-甲基-3-氧-甲基-α-L-核-己吡喃糖基)-氧)-14-乙基-7,12,13-三羟基-3,5,7,9,11,13-六甲基-6-((3,4,6-三脱氧-3-(二甲氨基)-β-D-木-己吡喃糖基)-氧)氧杂环十四烷-2,10-二酮国际非专利药品名称（INN)：通用名:Erythromycin中国药品通用名称（CADN)：红霉素表1红霉素族的一些性质抗生素分子式相对分子质量熔点/℃[ａ]25DpKaλmax红霉素A红霉素B红霉素C红霉素D红霉素EC37H67O13NC37H67O12NC36H65O13NC36H65O12NC37H65O14N733.91717.91719.88703.45735.88135—140198121—125—160—165－73.5°（甲醇）－78°——－49.7°（甲醇）8.68.58.6——280289292—2851.1.2性质：红霉素碱易溶于醇类，醚，丙酮，氯仿和醋酸乙酯，醋酸戊酯，不甚溶于水，在水中的溶解度与一般化合物不同，如：60℃，1.14mg/mL；40℃，1.28mg/mL；19℃，3.10mg/mL；7℃，14.20mg/mL；1℃，15.00mg/mL。红霉素在水中的溶解度是随温度升高而减少，以55℃时为最小，因此工业上利用此性质加温至45—55℃并保温，使红霉素碱从水中析出结晶[1红霉素为白色或类白色饿结晶或粉末；无臭，苦味，微有引湿性。起水合物熔点为135～140℃，熔融后又固化的无水物熔点为190～193℃。易溶于甲醇、乙醇或丙酮，微溶于水。无水乙醇（20mg/mL）中比旋度为–71°～–78°。红霉素抗菌谱窄，水溶性小，只能口服，半衰期是1～2h，而且在酸中不稳定，易被胃酸破坏，易分解迅速失去活性，因此早期对红霉素的结构修饰为增加红霉素的稳定性和水溶性，主要将红霉素制成各种酯类和盐类的前体药物。为了增加起在水中的溶解性，用红霉素与乳糖醛酸成盐，得到红霉素乳糖醛酸盐，可供注射使用。由于红霉素的结构中存在多个羟基，在起9位上有一个羟基，因此红霉素在酸性条件下不稳定，易发生分子内的脱水环合。在酸性液中，红霉素C-6上的羟基与C-9的羰基形成半缩酮的羟基，再与C-8上氢消去一分子水，生成8，9-脱水-6，9-半缩酮衍生物。然后C-12上的羟基与C-8，C-9双键加成，进行分子内环合，生成6，9，12-螺环酮；最后起C-11羟基与C-10上的氢消去一分子水，同时水解成红霉胺和克拉定糖。这种降解反应使红霉素失去抗菌活性。1.1.3发现和分类：红霉素为大环内酯类抗生素，是在1952年由红色链丝菌产生的抗生素，是由红。主要成分，C的活性较弱，只为A的1/5，而毒性则为A的5倍，B不仅活性低且毒性大。通常所说的红霉素即指红霉素A，而其他两个分视为杂质。1.1.4作用机理：红霉素可以透过细菌细胞膜，在接近供位（P位）与细菌核糖体的50S亚基成可逆性结合，阻断转移核糖核酸（t-RNA）结合在P位上，同时也阻断多肽链自受位（A位）至P位的转移，从而抑制细菌蛋白质合成。1.1.5作用与用途：本品为大环内酯类抗生素，抗菌谱和青霉素相似，主要是对革兰阳性菌如金葡菌、溶血性链球菌、肺炎球菌、白喉杆菌、炭疽杆菌及梭形芽胞杆菌等，均有强大抗菌作用。对革兰阴性菌如脑膜炎双球菌、淋球菌、百日咳杆菌、流感杆菌、布氏杆菌、部分痢疾杆菌及大肠杆菌等有一定作用。特点是对青霉素产生耐药性的菌株，对本品敏感。作用机制主要是与核糖核蛋白体的50S亚单位相结合，抑制肽酰基转移酶，影响核糖核蛋白体的移位过程，妨碍肽链增长，抑制细菌蛋白质的合成，系抑菌剂。1.1.6性状：红霉素为白色或类白色的结晶或粉末；无臭，味苦；微有引湿性。在甲醇、乙醇或丙酮中易溶，在水中极微溶解。1.1.7药理作用：抗菌谱与青霉素近似，对革兰阳性菌，如葡萄球菌、化脓性链球菌、绿色链球菌、肺炎链球菌、粪链球菌、梭状芽孢杆菌、白喉杆菌等有较强的抑制作用。对革兰阴性菌，如淋球菌、螺旋杆菌、百日咳杆菌、布氏杆菌、军团菌、以及流感嗜血杆菌、拟杆菌也有相当的抑制作用。此外，对支原体、放线菌、螺旋体、立克次体、衣原体、奴卡菌、少数分枝杆菌和阿米巴原虫有抑制作用。金黄色葡萄球菌对本品易耐药。1.1.8适应症：抗菌谱与青霉素相似，且对支原体，衣原体，立克次体等及军团菌有抗菌作用。适用于支原体肺炎、沙眼衣原体引起的新生儿结膜炎、婴儿肺炎、生殖泌尿道感染(包括非淋病性尿道炎)、军团菌病、白喉(辅助治疗)及白喉带菌者、皮肤软组织感染、百日咳、敏感菌(流感杆菌、肺炎球菌、溶血性链球菌、葡萄球菌等)引起的呼吸道感染(包括肺炎)、链球菌咽峡炎、李斯德菌感染、风湿热的长期预防及心内膜炎的预防、空肠弯曲菌肠炎，以及淋病、梅毒、痤疮等。1.1.9药物相互作用：1、β-内酰胺类药物与本品联合应用，一般认为可发生降效作用。2、本品可阻挠性激素类的肠肝循环，与口服避孕药合用可使之降效。3、红霉素在酸性输液中破坏降效，一般不应与低pH的葡萄糖输液配伍。在5%-10%葡萄糖输液500ml中，添加维生素C注射液（抗坏血酸1g）或5%碳酸氢钠注射液0.5ml使pH升到6左右，再加红霉素乳糖盐，则有助稳定。1.2发展概况阶段特点1.50年代–80年代（第一代）红霉素A为代表，部分复合物，基本以发酵产品原药、制剂使用，对许多致病菌如衣原体、支原体、军团菌、幽门螺杆菌、弯曲杆菌活性较强。2.80年代–90年代（第二代）红霉素A的6，9位结构改造物（罗红霉素、克拉霉素、阿奇霉素）为代表，能有效阻止酸催化引起的内酯环的缩酮化，抗耐药性无明显增强。3.90年代–（第三代）3-位脱克拉定糖后氧化形成酮内酯，6-位的取代；11，12位的结构改造，形成二环结构；在此基础上的三环、四环；糖基上的修饰；二位的卤化、酯化等。1.3生产概况红霉素最早于1952年由J·M·McGuire等人以在菲律宾群岛土样中分离到的红霉素菌发酵制得。美国礼来公司和Abott公司最先生产红霉素并将产品推向市场。多年来，红霉素产量稳步增长，20世纪80年代初，全球产量已达到800吨，占全球抗生素总量的3.2%。20世纪90年代开始，国际市场上红霉素畅销，促进了生产，产量有了较大幅度增长。全球红霉素产量1990年为1500吨，1996年达到3200吨，目前已有6000吨左右，成为世界抗生素市场上第三大类药物。世界上红霉素的主要生产国有美国、意大利、日本、法国、西班牙、葡萄牙、印度、波兰和中国