【正文】 入上述公式 得 : 1 0 0 0 4 0 0 1 0 0 03 1 0 3 2 0 0 0 9 5 %dV ??? ??=（ m3） 取 Vd =42（ m3） 發(fā)酵車間物料衡算 由上述公式得 Vd 分三部 分 : 種子液 :V1=Vd? 20%=42? 20%=（ m3） 底料液 :V2=Vd? 70%=42? 70%=（ m3） 補(bǔ)料液 :V3=Vd? 10%=42? 10%=（ m3） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 12 底料物料用量 :發(fā)酵培養(yǎng)基配方 ? V2 種子液物料用量 :發(fā)酵培養(yǎng)基配方 ? V1 補(bǔ)料中物料按用量分別流加。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 10 ② 以水為溶劑 ， 將土霉素溶解、純化、結(jié)晶。滅菌過的培養(yǎng)液在無菌室或接種箱里移進(jìn)土霉素塊 ， 放到搖床上振蕩培養(yǎng) 48 小時即成。土霉菌砂土管應(yīng)保存在 2— 5℃ 低溫下。 2) 進(jìn)行生產(chǎn)工藝的各種計算。 設(shè)計依據(jù) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)數(shù)理與生物工程學(xué)院下 達(dá) 的《內(nèi)蒙古科技大學(xué)（本科生）畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書》。近年來我國養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展 ， 飼料工業(yè)已成為我國發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一 ， 20 世紀(jì) 90 年代初 ， 全國飼料產(chǎn)量為 3500 萬噸 ， 現(xiàn)在已超過 1 億噸。目前我國有多西霉素 原料 藥 生產(chǎn)批文的企業(yè) 10 多家 ， 但大部分企 業(yè)因技術(shù)工藝等原因未能生產(chǎn)。 隨著土霉素產(chǎn)量的不斷下降 ， 出口量也逐年減少 ， 出口價格一路走低。 國內(nèi)有關(guān)土霉 素制劑生產(chǎn)應(yīng)用概況 土霉素原料藥在市場競爭中的最大優(yōu)勢是價格低廉 ， 因此 ， 多年來它大量用于畜禽藥及飼料添加劑。結(jié)果表明土霉素組對母牛因胎衣不下所致的子宮內(nèi)膜炎的預(yù)防保護(hù)率為 84%， 效果明顯 [7]。土霉素在獸醫(yī)臨床上主要用于治療豬喘氣病、豬肺疫、豬丹毒、急性呼吸道感染、腹瀉、仔豬黃白痢、支原體病、牛和豬鉤端螺旋體病以及細(xì)菌性腸炎、肺炎、乳房炎、產(chǎn)后感染、臍炎 ， 也可局部應(yīng)用治療子宮內(nèi)膜炎等。本品作用機(jī)制 主要是通過抑制核糖體蛋白質(zhì)的合成來抑制內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 3 細(xì)菌生長。 ⑤ 牛奶胨化 ， 不凝固 ， 淀粉水解有限 ， 纖維素上不生長。 ② 菌絲體有營養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和孢子絲之分 ， 孢子絲再形成分生孢子。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 2 圖 土霉素分子式 四環(huán)素族有相似的理化性質(zhì)。多西環(huán)素在穩(wěn)定性、抗菌活性及藥代動力學(xué)性質(zhì)方面都比天然產(chǎn)物有明顯改善 ， 它是第一個一天服用一次的四環(huán)素族藥物 ， 并能產(chǎn)生持久的血藥濃度。四環(huán)素類的不良反應(yīng)有消化道反應(yīng)、肝腎損害、變態(tài)反應(yīng)、菌群失調(diào)及局部刺激等 ， 大劑量應(yīng)用可致肝損害 ， 嚴(yán)重者可致死亡。生產(chǎn) 。 土霉素是四環(huán)素類抗菌素的一種 ， 是 由 龜裂鏈霉菌所產(chǎn)生的抗生素 ， 對多種球菌和桿菌有抗菌作用 ， 對立克次體和阿米巴病原蟲也有抑制作用 ， 用來治療上呼吸道感染、胃腸道感染、斑疹傷寒、恙蟲病等。 共 繪制了六張圖 :發(fā)酵罐裝配圖、種子罐裝配圖、物料流程圖、工藝管道及儀表流程圖、廠房 車間布置圖、設(shè)備一覽表 ， 完成設(shè)計說明書。本類藥物對革蘭陽性菌和陰性菌、立克次體、支原體、衣原體、螺旋體等均有抑制作用。這是第一代四環(huán)素類藥物。無臭 ， 味微苦 ， 微有引濕性 ， 在日光下顏色變暗 ， 在堿溶液中易破壞失效。酸性條件下（ pH26）碳四位上二甲氨基的差向異構(gòu)化 ， 土霉素碳五的羥基與二甲氨基之間形成氫鍵 ， 四位的差向異構(gòu)化比較困難 ，因此比四環(huán)素穩(wěn)定 ?；z薄 ，乳脂色 ， 后較豐厚 ， 紅褐色至橙色。其他如放 線菌屬、炭疽桿菌、單核細(xì)胞增多性李斯特菌、梭狀芽孢桿菌、奴卡菌屬、弧菌、布魯菌屬、彎曲桿菌、耶爾森菌等對本品亦較敏感。 常見副作用有 :肝臟、腎臟毒性 ， 中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒性 ， 斑丘疹和紅斑 等過敏反應(yīng) ，長期使用可 致牙齒產(chǎn)生不同程度的變色黃染、牙釉質(zhì)發(fā)育不良及齲齒 （俗稱四環(huán)素牙） ， B 族維生素缺乏 等。 Cairoli 等報道 ， 在 150 頭意大利弗里斯（ friesian）母牛上 ， 對子宮內(nèi)投放土霉素和四環(huán)素 — 炎痛靜合劑防止胎衣不下所致子宮感染的療效進(jìn)行比較。王喜貴用土霉素糖鹽水治療仔豬白痢疾的最大治愈率達(dá) 100%[8]. 曾振靈等以試管兩倍稀釋法測定脫氧土霉素對雞大腸桿菌的最小抑菌濃度 ， 然后對人工誘發(fā)雛雞大腸桿菌進(jìn)行混飲或混料給藥 5 天的治療試驗。 21 世紀(jì)初 ，全國土霉素產(chǎn)量已從 20 世紀(jì) 80 年代的 2 萬噸下降到 12022 噸 ， 目前的產(chǎn)量已不到 1 萬噸 ， 生產(chǎn)企業(yè)從幾十個減少到只有幾個。 我國生產(chǎn)的土霉素大部分為低檔產(chǎn)品 ， 未來幾年出口形勢將十分嚴(yán)峻。 另外 ， 以土霉素為原料可以生產(chǎn)的美他環(huán)素 ， 其臨床效果強(qiáng)于土霉素 ， 且對土霉素的耐藥菌株仍較為有效。非工藝設(shè)計是以工藝設(shè)計為依據(jù) ， 按照生物發(fā)酵專業(yè)的要求進(jìn)行的設(shè)計。 （ 5）保證整套系統(tǒng)不僅可常規(guī)操作 ， 而且也能滿足開停車等非常規(guī)操作。 7) 編寫初步設(shè)計有關(guān)的生產(chǎn)工藝部分的文件。 （ 3）斜面種子制備 在無菌室內(nèi)把沙土管中的土霉素孢子移植至斜面試管里的培養(yǎng)基上 ， 移種好的斜面試管放入 36— 37℃ 培養(yǎng)箱或恒溫室內(nèi) ， 培養(yǎng) 4— 7 天 ， 觀察到斜面培養(yǎng)基表面 土霉素生長十分豐滿 ， 菌面色澤呈灰白。 土霉素產(chǎn)品的分離純化 土霉素純化方法 ① 先將土霉素溶解在含有鹽酸和另外一種在 — 有緩沖作用的酸的混合水溶液中 ， 用堿回調(diào)至一定ｐＨ值 ， 加入凈化劑 ， 而后經(jīng)二次超濾 ， 最后稀釋 ， 按無菌條件加堿調(diào)ｐＨ值結(jié)晶。該純 化新工藝達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。dLVV ?? 式中 :Vd’ — 每罐所需的種子液體積 ， m179。 校核 ， 39。 土 霉菌發(fā)酵熱為 QF =21000~26500KJ/( m179。 ② 洗罐用水（從人孔直接沖洗 ， 用水量取罐體積 6%） V 發(fā) ’=50 6%=3m179?！?) ， 取 t1=4℃ ， t2= 15℃ 發(fā)酵罐 :Q 冷 =882022（ KJ/h） W= 882022 (15 4)???=（ Kg/h） 種子罐 :Q 冷 ’=176400（ KJ/h） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 17 W’= 176400 (15 4)???=（ Kg/h） 取裕量系數(shù) ， 則 總用水量 : W 總 =（ W+W’） =（ +） =（ Kg/h） ② 夏 季冷卻水用量
。 V 補(bǔ) ’=5 6%=179。 h)。 種子罐的臺數(shù) 計算公式如下 : 39。L? — 種子罐裝料系數(shù) ， % 由設(shè)計要求取 Vd’=179。方法 :以含 1mmol/L 的 EDTA 的25mmol/L 檸檬酸鈉溶液（用 0． 1mol/L 的氫氧化鈉液調(diào) pH 值至 11． 5）作為運行緩沖液 ， 未涂層毛細(xì)管柱為 70cm*)， 有效長度為 64cm， 采用壓力方式由毛細(xì)管柱的陽極旱樣 5s， 運動電壓為 15kV， 分離溫度為 20 度 ， 檢測波長為 254nm， 并將方法測得的結(jié)果與藥典規(guī)定方法測得的結(jié)果進(jìn)行了比較 ， 結(jié)果 :所確定的實驗條件可使土霉素與數(shù)種相關(guān)物質(zhì)得到令人滿意的分離 ， 其分離效率較法定方法的為高 ， 結(jié)論 :本方法可使土霉素與數(shù)種相關(guān)物質(zhì)分離 ， 分析時間較短 ， 能有效控制我國現(xiàn)行工藝生產(chǎn)的土霉素質(zhì)量以及監(jiān)控儲存條件對質(zhì)量的影響。一種土霉素純化方法 ， 其特征在于它是先將土霉素溶解在含有鹽酸和另外一種在— 有緩沖作用的酸的混合水溶液中 ， 用堿回調(diào)至一定ｐＨ值 ， 加入凈化劑 ， 而后分別用 5— 10 萬分子量超濾膜和 6000— 10000 分子量超濾膜過濾 ， 最后按無菌操作要求經(jīng)稀釋加堿調(diào)節(jié) pH 值結(jié)晶。 培養(yǎng)液的配制方法是 :（ %） 淀粉 : 糊精 : 酵母粉 : 氯化鈉 : 碳酸鈣 : 硫酸銨 : 磷酸二氫鉀 : 水 :100 毫升 把以上成分混合攪成米湯狀 ， 把磷酸二氫鉀溶于少量水中 ， 同時倒入定量的沸水中攪拌均勻 ， 分裝在三角瓶里 ， 塞上棉塞 ， 再用雙層紗布和一層廢報紙把瓶口包好 ， 用繩扎緊 ， 在高壓滅菌器中 ， 以 大氣壓滅菌 30 分鐘 ， 或采用間歇滅菌法進(jìn)行滅菌。其生產(chǎn)工藝流程如圖 所示 : → 圖 工藝流程圖 發(fā)酵工藝過程 種子制備 （ 1）沙土孢子制備 土霉菌砂土管系采用放線菌龜裂鏈絲菌。 設(shè)計 步驟 工藝設(shè)計在初步階段 ， 可分為下面幾個步驟 : 1) 選擇并確定生產(chǎn)流程 ， 確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。過程設(shè)計依據(jù)生物工藝條件 ， 選擇合理的原料 ， 確定最經(jīng)濟(jì)和安全的途徑 ， 使之生產(chǎn)出符合一定質(zhì)量的生物技術(shù)產(chǎn)品。 土霉素原料藥在市場競爭中的最大優(yōu) 勢是價格低廉 ， 因此 ， 多年來它大量用于畜禽藥及飼料添加劑。如多西霉素（強(qiáng)力霉素） ， 就是以土霉素為原料經(jīng)過多步反應(yīng)制得的半合成抗生素 ， 其市場價格是土霉素的 5～ 7 倍 ，產(chǎn)品大量出口。其中石家莊華曙制藥的規(guī)模和產(chǎn)量最大 ， 達(dá) 6000 噸左右 ，約占世界總產(chǎn)量的 1/4。脫氧土霉素 100ppm 混飲和 200ppm 混飼對雞大腸桿菌病的治愈率分別是 %及 %， 而感染對照組的死亡率為 %， 用藥組的增重效果顯著高于感染對照組 (P) [9]。結(jié)果 ， 3 組受試牛分內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 4 別有 16%、 12%和 76%發(fā)生子宮內(nèi)膜炎。 土霉素及制劑在獸醫(yī)臨床上的應(yīng)用 土霉素制劑有土霉素片、土霉素膠囊、土霉素軟膏以及土霉素注射液 ， 但在獸醫(yī)臨床的應(yīng)用上 ， 目前還是以土霉 素注射液為主。本品與四環(huán)素類抗生素的不同品種之間存在交叉耐藥。明膠液化慢。 土霉素生產(chǎn)菌種 土霉素是由龜裂鏈霉菌所產(chǎn)生的抗生素 ， 龜裂鏈霉菌屬于放線菌中的鏈霉菌屬 ， 其特性 :① 具有發(fā)育良好的菌絲體 ， 菌絲體分支 ， 無隔膜直徑約 — 米 ， 多核。其 10％水溶液的 pH 為 ～ 。第二代四環(huán)素類藥物是 20 世紀(jì) 60 年代出現(xiàn)的 ， 將第一代四環(huán)素 的 6 位羥基除去得到長效四環(huán)素 ， 即多西環(huán)素（脫氧土霉素 ， 強(qiáng)力霉素） ， 屬于半合成品。四環(huán)素類藥物的抗菌強(qiáng)度順序為米諾環(huán)素 多西環(huán)素 美他環(huán)素 金霉素 甲金霉素 四環(huán)素 土霉素。發(fā)酵 。 內(nèi)蒙 古科 技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 說明書 題 目 :年產(chǎn) 400 噸 土 霉素發(fā)酵工段工藝設(shè)計 學(xué)生姓名 :薛紅偉 學(xué) 號 :0602121114 專 業(yè) :生物工程 班 級 :061 班 指導(dǎo)教師 :趙宏宇 講師 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 I 摘 要 本設(shè)計任務(wù)是年產(chǎn) 400 噸土霉素的發(fā)酵工段 工藝 設(shè)計。 關(guān)鍵詞 :土霉素 。這類藥物主要抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成起殺菌作用。 20 世紀(jì) 50 年代后期 ， 得到 6脫氧四環(huán)素 ， 其細(xì)菌學(xué)及藥物代謝動力學(xué)性質(zhì)有明顯的改變。在水中易溶 ， 在乙醇中略溶 ， 在氯仿或乙醚中不溶。存在碳十酚羥基和碳十二烯醇基 ， 可與金屬離子整合 ， 形成有色配合物 ， 也可與鈣離子、鋁離子形成黃色配合物 ， 與鐵離子形成紅色配合物?？扇苌芈晕ⅫS色。多年來由于土霉素和四環(huán)素類的廣泛應(yīng)用 ， 臨床常見病原菌對土霉素素耐藥現(xiàn)象嚴(yán)重 ， 包括葡萄球菌等革蘭陽性菌及多數(shù)革蘭陰性桿菌。 由于土霉素的廣泛應(yīng)用 ， 臨床常見病原菌對土霉素素耐藥現(xiàn)象嚴(yán)重 ， 并且由于其副作用嚴(yán)重 ， 現(xiàn)在臨床上多用于獸用藥。 150 頭母牛被隨機(jī)分為 3 組 ， 分別為 :土霉素治療組 ， 四環(huán)素加炎痛靜治療組及對照組。結(jié)果表明 ， 脫氧土霉素對雞大腸桿菌的最小抑菌濃度為 。目前主要生產(chǎn)企業(yè)為石家莊華曙 制藥 、 內(nèi)蒙古赤峰 制藥 、 山西星火制藥等。 以土霉素為原料生產(chǎn)半合成抗生素的市場前景較好。也有企業(yè)將土霉素、增效藥甲氧芐啶、維生素 B維生素 B6等組成復(fù)方土霉素 ， 能使土霉素療效增加 ， 還能降低消化道副反應(yīng)。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化裝置是由若干個單元設(shè)備以系統(tǒng)的、合理的方式組合起來的整體。 （ 6）保證整套系統(tǒng)能適應(yīng)和抑制外部擾動的影響 ， 達(dá)到整套系統(tǒng)的可控性。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 8 第三章 土霉素 生產(chǎn)工藝 土霉素生產(chǎn)工藝流程簡介 土霉素生產(chǎn)工藝主要分為 :發(fā)酵、酸化 過濾、脫色結(jié)晶、干燥四個階段。 培養(yǎng)基的配制 把斜面上長好的土霉菌孢子用接種鏟摟到三角瓶的培養(yǎng)液里 ， 經(jīng)振蕩培養(yǎng)即可制成。此法可得到較高純度、無菌、細(xì)菌內(nèi)毒素合乎要求的土霉素原料。 土霉素的分離 采用高效毛細(xì)管電泳法分離土霉素及其相關(guān)物質(zhì)。/d 39。L? = 6 100% ??%， 符合設(shè)計要求。 V 種 ’=10 6%=1