产400吨红霉素的工艺设计.doc

1年产400吨红霉素的生产工艺设计制作人：王正红学号：200907224班级：生物工程091班指导老师：康小虎制作日期：2012.72目录一红霉素的研究现状..........................................................................31.1红霉素的理化性质.............................................................................................................31.2红霉素的特性....................................................................................................................41.3红霉素的发展阶段..........................................................................................................41.4红霉素的发酵发展现状.....................................................................................................41.4.1生产概况.........................................................................................................................51.4.2销售概况.........................................................................................................................61.5前景预测............................................................................................................................6二．立题依据（提出问题，解决问题）............................................72.1材料与方法.........................................................................................................................72.2诱变方法............................................................................................................................8三红霉素的生产工艺..........................................................................83.1本设计的工艺原则和流程的确定.....................................................................................83.2菌种选择与培育................................................................................................................93.3培养基的种类及各种成分................................................................................................93.4发酵条件的控制..............................................................................................................123.5提取工艺..........................................................................................................................14四物料衡算.........................................................................................144.1总物料衡算.......................................................................................................................144.2发酵车间物料衡算...........................................................................................................154.3提取车间物料衡算..........................................................................................................174.4热量衡算...........................................................................................................................18五设备选型及尺寸计算..................................................................195.3设备结构的工艺设计.......................................................................................................225.4生产成本的计算.............................................................................................................265.5红霉素发酵罐..................................................................................................................295.6参考文献……………………………………………………………………………….303一红霉素的研究现状1.1红霉素的理化性质分子式：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4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。1.2红霉素的特性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。1.3红霉素的发展阶段阶段特点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。1.4红霉素的发酵发展现状红霉素属大环内酯类5抗生素，其水溶液呈强碱性,0.066%的红霉素溶液pH为8.0～10.5,8.5%浓度的乳糖酸盐pH亦达6.0～7.5。具有广谱抗菌作用，其抗菌谱与青霉素类似，对革兰氏阳性菌尤其敏感，对葡萄球菌，化脓性链球菌，绿色链球菌，肺炎链球菌，白喉杆菌等都有较强的抑制作用。临床主要用于扁桃体炎，猩红热，白喉，淋病，皮肤组织感染等，对于军团肺炎和支原体肺炎可以作为首选药物。也可用于上下呼吸道感染。特别对于不耐青霉素的人也适用。红霉素被收入中国药典外，还被收入美国，日本，等药典。近年来，在竞争激烈的抗生素市场上，红霉素及其衍生物产量还在不断增长，销售节节上升，后市拓展仍有广阔空间。红霉素最早于1952年的J.M.Mcguire等人在菲律宾群岛土样中分离到的红霉素经发酵制得，美国礼莱公司和Abbott公司最先生产并将产品推向市场多年来红霉素生产稳定增长，20世纪80年代全世界产量已达到800吨，占全球抗生素产量的3.2%20世纪90年代以来，国际市场上红霉素畅销，促进了生产，产量有了较大副增长。1995年产量达到1500吨，1996年达到3200吨，目前为6000吨左右，成为世界抗生素市场上除头孢类和青霉素类以外的第三大抗生素药物。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8000～12000g／ml，而国内大多企业红霉素发酵水平却一直在4000～5000g／ml。由于国外企业的技术封锁，国内红霉素生产的发酵水平一直比较落后。红霉素发酵水平主要受工作菌种、培养基组成、发酵条件控制以及后期的分离提纯条件等多方面因素的影响