【正文】 及除菌設(shè)備 ............................................................................... 17 設(shè)備管道清洗與滅菌 ................................................................................ 18 無菌水設(shè)備 ............................................................................................... 19 發(fā)酵罐 ........................................................................................................... 20 6. 車間總體布局 ......................................................................................................... 22 車間組成 ........................................................................................................ 22 車間布局原則 ............................................................................................... 22 車間布局圖 ................................................................................................... 23 致 謝 ...................................................................................................................... 23 參 考 文 獻 .......................................................................................................... 25 插圖和附表清單 圖 1 青霉素結(jié)構(gòu)求棍模型圖 ..................................................................................... 1 圖 2 青霉素發(fā)酵工藝框圖 ......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 表 1 工藝計算基 礎(chǔ)數(shù)據(jù) ............................................................................................. 9 圖 3 雙曲柄搖動篩結(jié)構(gòu) ........................................................................................... 14 圖 5 雙輥式粉碎機 ................................................................................................... 14 圖 7 球磨機結(jié)構(gòu)與工作原理 ................................................................................... 15 圖 8 槽式混合機 .......................................................................................................... 15 圖 9 連續(xù)滅菌工藝流程操作 ................................................................................... 16 表 4 板片殺菌設(shè)備參數(shù)表 ......................................................................................... 17 圖 11 無菌空氣制備流程圖 ..................................................................................... 18 圖 12 CIP 清洗設(shè)備流程圖 ..................................................................................... 19 圖 13 二級反滲透制水工藝 ..................................................................................... 19 表 5 抗生素發(fā)酵罐參數(shù) ........................................................................................... 20 圖 14 發(fā)酵罐簡圖 ..................................................................................................... 22 1 緒論 產(chǎn)品名稱 青霉 素（ Benzylpenicillin / Penicillin）又被稱為青霉素 G、 peillin G、 盤尼西林 、配尼西林、 青霉素鈉 、芐青霉素鈉、青霉素鉀、芐青霉素鉀。它的結(jié)構(gòu)式為： 青霉素分子結(jié)構(gòu)球棍模型為： 圖 1 青霉素結(jié)構(gòu)求棍模型圖 青霉素是 β－內(nèi)酰胺內(nèi)抗生素，作用機理如下： （ 1）通過競爭細 菌的粘肽 合成酶 ，即青霉 素結(jié)合蛋 白（ penicillin binding proteins， PBP），抑制細胞壁的粘肽合成，造成細菌細胞壁缺損，大量的水分涌進細菌體內(nèi)，使細菌腫脹、破裂、死亡； （ 2）促發(fā)自溶酶活性，使細菌溶解。細菌具有特定的細胞壁合成需要的合成酶，即青霉素結(jié)合蛋白（ penicillin binding proteins, PBP）當 β內(nèi)酰胺類抗菌藥物與 PBP 結(jié)合后， PBP 便失去酶的活性，是細胞壁的合成受到阻礙，最終造成細胞溶解、細菌死亡。 PBP 按分子量的不同 可分為五種：每種又有若干亞型，這些 PBP 存在于細菌細胞的質(zhì)膜中，對細菌細胞壁的合成起不同的作用。 設(shè)計依據(jù) 《內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）要求》 《藥品生產(chǎn)管理規(guī)范》 《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》 年產(chǎn) 1 萬噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計 2 《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》等要求 及對年產(chǎn) 1 萬噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的初步設(shè)計。 工廠設(shè)計原則 1) 貫徹執(zhí)行國家的方針政策 2) 正確處理各種關(guān)系 3) 注意制藥工業(yè)對廠址選擇的特殊要求 4) 充分考慮環(huán)境保 護和綜合利用 5) 節(jié)約用地 6) 具備基本的生產(chǎn)條件 青霉素藥物治療對象 青霉素對 溶血性鏈球菌 等鏈球菌屬， 肺炎 鏈球菌和不產(chǎn)青霉素酶的葡萄球菌具有良好抗 菌作用。對腸球菌有中等度抗菌作用， 淋病奈瑟菌 、 腦膜炎 奈瑟菌、 白喉 棒狀桿菌、炭疽芽孢桿菌、牛型放線菌、念珠狀鏈桿菌、李斯特菌、 鉤端螺旋體 和梅毒螺旋體對本品敏感。本品對流感嗜血桿菌和百日咳 鮑特氏菌亦具一定抗菌活性，其他革 蘭陰性需氧或兼性厭氧菌對本品敏感性差 .本品對梭狀芽孢桿菌屬、消化鏈球菌、厭氧菌以及產(chǎn)黑色素擬桿菌等具良好抗菌作用，對 脆弱擬桿菌 的抗菌作用差。青霉素通過抑制細菌細胞壁四肽側(cè)鏈和五肽交連橋的結(jié)合而阻礙細胞壁合成而發(fā)揮殺菌作用。對革蘭陽性菌有效，由于革蘭陰性菌缺乏五肽交連橋而青霉素對其作用不大。 青霉素是治療溶血性鏈球菌感染，肺炎鏈球菌感染，不產(chǎn) 青霉素酶葡萄球菌感染，炭疽， 破傷風(fēng) 、氣性壞疽等梭狀芽孢桿菌感染，梅毒 (包括 先天性梅毒 )，鉤端螺旋體病，回歸熱，白喉，青霉素與氨基糖苷類藥物聯(lián)合用于治療草綠色鏈球菌心內(nèi)膜炎的首選藥物，還可 以治療其他一些炎癥感染類病癥。所以青霉素的藥用價值極大，研究設(shè)計其工藝和發(fā)酵車間設(shè)計對于每個青霉素工廠具有很好的經(jīng)濟效益。 青霉素藥物按來源的分類 青霉素按對其生產(chǎn)的方法分為半合成青霉素和天然青霉素兩種。 天然青霉素生產(chǎn)可分為菌種發(fā)酵和提取精制兩個步驟。 ① 菌種發(fā)酵：將產(chǎn)黃青霉菌接種到固體培養(yǎng)基上，在 25℃ 下培養(yǎng) 7～ 10 天，即可得青霉菌孢子培養(yǎng)物。用無菌水將孢子制成懸浮液接種到種子罐內(nèi)已滅菌的培養(yǎng) 基中，通入無菌空；氣、攪拌，在 27℃ 下培養(yǎng) 24～ 28h，然后將種子培養(yǎng)液接種到發(fā)酵罐已 滅菌的含有苯乙酸前體的培養(yǎng)基中，通入無菌空氣，攪拌，在 27℃ 下培養(yǎng) 7 天。在發(fā)酵過程中需補入苯乙酸前體及適量的培養(yǎng)基。② 提取精制：將青霉素發(fā)酵液冷卻，過濾。濾液在 pH2～ 的條件下，于萃取機內(nèi)用醋酸丁酯進行多級逆流萃取，得到丁酯萃取液，轉(zhuǎn)入 ～ 的緩沖液中，然后再轉(zhuǎn)入丁酯中，將此丁酯萃取液經(jīng)活性炭脫色，加入成鹽劑，經(jīng)共沸蒸餾即可得青霉素 G 鉀鹽。青霉素 G 鈉鹽是將青霉素 G鉀鹽通過離子交換樹脂（鈉型）而制得 本次是針對天然青霉素的發(fā)酵部分設(shè)計的。 產(chǎn)青霉素的菌株分為球狀菌和絲狀菌。工業(yè)生產(chǎn)中 主要用的菌株是產(chǎn)黃青霉 （ Penicillium chrosogenum），孢子有綠色與黃色，菌落平坦或皺褶，圓形。青霉穗是分生孢子鏈狀的，深層培養(yǎng)菌絲分為球狀和絲狀兩種。大部分發(fā)酵是絲狀菌發(fā)酵。 2 青霉素發(fā)酵工藝流程 青霉素發(fā)酵工藝流程路線 它們的發(fā)酵工藝流程有所不同： A：絲狀菌三級發(fā)酵工藝流程 冷凍管（ 25176。C，孢子培養(yǎng)， 7 天） —— 斜面母瓶（ 25176。C，孢子培養(yǎng)， 7天） —— 大米孢子（ 26176。C，種子培養(yǎng) 56h,1: m） —— 一級種子培養(yǎng)液（ 27176。C，種子培養(yǎng) ， 24h,1:） —— 二級種子培養(yǎng)液（ 27~26176。C,發(fā)酵 ,7天 ,1:） —— 發(fā)酵液。 B：球狀菌二級發(fā)酵工藝流程 冷凍管（ 25176。C，孢子培養(yǎng)， 6~8 天） —— 親米（ 25176。C，孢子培養(yǎng)， 8~10天） —— 生產(chǎn)米（ 28176。C，孢子培養(yǎng)， 56~60h,1:） —— 種子培養(yǎng)液（ 26~2524176。C，發(fā)酵， 7 天， 1： ） —— 發(fā)酵液。 培養(yǎng)基的特點 培養(yǎng)基中各成分特點 碳源的選擇 生產(chǎn)菌能利用多種碳源，乳糖、蔗糖、 阿拉伯糖、甘露糖、淀粉和天然油脂。從經(jīng)濟核算角度，生產(chǎn)成本中碳源占 12%以上，對工藝影響很大。糖與 6— APA 結(jié)合形成糖基 — 6— APA，影響青霉素的產(chǎn)量。葡萄糖、乳糖結(jié)合能力強，而且隨時間延長而增加。發(fā)酵初期，利用快效的葡萄糖進行菌絲生長。當葡萄糖耗盡后，利用緩效的乳糖，使 PH 穩(wěn)定，分泌青霉素。年產(chǎn) 1 萬噸青霉素原料藥工廠發(fā)酵車間的設(shè)計 4 目前采用淀粉的酶水解產(chǎn)物，葡萄糖化液流加，而不是流加葡萄糖，以降低成本。 氮源的選擇 玉米漿是玉米淀粉生產(chǎn)時的副產(chǎn)品，是最好的氮源，含有各種氨基酸及其前體苯乙酸和衍生物。但玉米漿質(zhì)量不穩(wěn)定，可 用花生粉餅或用棉子餅粉代替。 無機鹽 包括硫、磷、鎂、鉀等。鐵有毒，控制在 30μg/ml 以下。 流加控制 根據(jù)殘液 PH、尾氣中 CO2 和 O2 的含量，殘?zhí)窃?%左右， PH 開始升高時 加糖。流加硫酸銨、氨水、尿素進行補氮，控制氨基氮 %。 添加前體 不加側(cè)鏈前體時，青霉素生產(chǎn)多種青霉素混合物。因此在合成階段，添加苯乙酸及其衍生物前體，苯乙酰氨、苯乙氨、苯乙酰甘氨酸等均可為青霉素側(cè)鏈的前體，直接摻入青霉素分子中，具有刺激青霉素合成的作用。但濃度大于 %時對 細胞和合成有毒性，還能被細胞氧化。需要低濃度流加前體，一次加入量低于 %，保持供應(yīng)速率略大于生物合成需要。發(fā)酵過程中采用補料分批操作法，對葡萄糖、銨、苯乙酸進行緩慢流加 ,維持一定的最適濃度。葡萄糖的流加，波動范圍較窄，濃度過低使抗生素合成速率減慢或停止。過高則導(dǎo)致呼吸活性下降，甚至引起自溶，葡萄糖濃度 調(diào)節(jié)是根據(jù) PH、溶氧量或 CO2 釋放率予以調(diào)節(jié)。