【正文】 吸余液中單位數(shù)小于 200 U/mL 時，排放去廢水系統(tǒng)。 ③ 1 1000mg ??雙 氫 鏈 霉 素 分 子 量當(dāng) 量 雙 氫 鏈 霉 素 單 位雙 氫 鏈 霉 素 化 合 價 510. 8 7 1 44＝10003 ＝ ?? (U) ④ Na 型濕樹脂的最大吸附能力： 9? ? 105/7＝ ? 105 (U/mL) ⑤ 待吸附液料量： m3/d ⑥ 五個吸附交換罐串聯(lián)組。 （ 3） 稀釋過程的 物料衡算 設(shè)：加入 x m3 軟水后，預(yù)處理液中效價數(shù)為 4000 U/mL 由物料平衡： 15722? ＝ 4000? (x+) 解出 x＝ (m3) ∴ 軟水的用量： m3（ 237908 kg） 工藝上用 3 個罐同時平均裝量稀釋時，每罐用軟水量為 m3 稀釋液 的總量為： +＝ m3 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 28 吸收交換過程的計算 （ 1） 吸收交換 過程的 設(shè)計要求 ① 采用 110? 3 Na 型樹脂吸附； ② 承接 m3/d 稀釋液的吸附。 b 離開預(yù)處理過程的物料去稀釋罐，其 體積： ++++－ ＝ (m3) 重量： ++++28000－ 900＝ (kg) 效價單位： 25000? ＝ 15722 (U/mL) 發(fā)酵液 稀釋過程的計算 （ 1） 稀釋過程的 設(shè)計要求 用軟水將預(yù)處理液稀釋至 3000 ~ 5000 U/mL。如果用 3 個罐相同裝量操作，則各排放 1 m3 沉淀濁液，放至 1 個 3 m3 過濾管，清濾液約 m3 泵送稀釋罐。 （ 2） 預(yù)處理過程的 設(shè)計數(shù)據(jù) ① 發(fā)酵水平： 25000 U/mL；體積： m3；總億： 億 ② 消耗定額： 表 47 發(fā)酵液預(yù)處理物料消耗 一覽表 Table 47 Fermentation broth pretreated material consumption 原料名稱 規(guī)格 單位 原料消耗量（ kg/10 億） NaBH4（固） — kg 草酸 ＞ 95%，含結(jié)晶水 kg NaOH 30%，工業(yè) kg （ 3） 預(yù)處理過程的 物料衡算 ① NaBH4（固）用量： ? ＝ (kg) NaBH4（ 5%水溶液）重量： ＝ (kg) NaBH4（ 5%水溶液）密度： 1220 kg/m3 kg NaBH4（ 5%水溶液）體積： ＝ (m3) ② 草酸（ ＞ 95%，含結(jié)晶水）用量： ? ＝ (kg) ③ NaOH（ 30%，工業(yè)）用量： ? ＝ (kg) ④ 軟水用量： 28 m3（ 28000 kg） 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 27 說明：預(yù)處理操作用 3 個 30 m3 的攪拌罐，草酸溶于軟水后加入每個罐的發(fā)酵液加量確定后，其余物料按消耗定額比例加入。 表 44 配料用水量 一覽表 Table 44 Ingredients water 設(shè) 備 一級種子罐 二級種子罐 三級種子罐 發(fā)酵罐 配料用水量 (m3/罐 ) 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 25 ② 洗罐 用水量 ?。合垂抻盟考s等于公稱容積的 80%。則 V 損 2＝ ? Vd2＝ ? ＝ (m3) ③ 種子培養(yǎng)液 V 種 2 的計算 ： V 種 2＝ 10%? Vd2＝ ? ＝ (m3) ④ 滅菌后入罐培養(yǎng)基的總體積 ： V 滅后 2＝ Vd2+V 損 2－ V 種 2 ＝ +－ ＝ (m3) （ 4）一級種子罐 物料 的計算： ① 每天需放罐發(fā)酵液的體積 Vd1＝ V 種 2＝ (m3) 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 24 ② 一級種子罐 內(nèi)水分蒸發(fā)損失量 V 損 1 的計算 ： 取 一級種子罐 內(nèi)水分蒸發(fā)損失量為種子培養(yǎng)液總量 15%。則 V 損 0＝ ? Vd＝ ? ＝ (m3) ③ 補料量 V 補 0 的計算： V 補 0＝ V 氨水 +V 消沫油 +V 硫酸銨 +V 糖液 ＝ ? (+++90/1050? 1000)/1000 ＝ (m3) ④ 種子培養(yǎng)液 V 種 0 的計算： V 種 0＝ 20%? Vd＝ ? ＝ (m3) ⑤ 滅菌后入罐培養(yǎng)基的總體積 ： V 滅后 0＝ Vd+V 損 0－ V 補 0－ V 種 0 ＝ +－ － ＝ (m3) 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 23 （ 2）三級種子罐 物料 的計算： ① 每天需放罐發(fā)酵液的體積 Vd3＝ V 種 0＝ (m3) ② 三級種子罐 內(nèi)水分蒸發(fā)損失量 V 損 3 的計算 ： 取 三級種子罐 內(nèi)水分蒸發(fā)損失量為種子培養(yǎng)液總量 15%。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 19 第 4 章 物料衡算 發(fā)酵液每天放罐體積的計算 表 41 設(shè)計條件一覽表 Table 41 Design conditions 序號 項目 符號 單位 參數(shù) 1 設(shè)計年產(chǎn)量 M t/a 325 2 成品效價 Uq U/mg 800 3 年工作日 m d/a 300 4 發(fā)酵水平 Uf U/mL 25000 5 染菌率 x % 6 提取總收率 η % 70 依據(jù)表 41 數(shù)據(jù)計算每天需放罐發(fā)酵液的體積 Vd： ? ?x1Um UM1 0 0 0＝V f qd ???? ?? (41) ? ?%31%702 5 0 0 03 0 0 8 0 03 2 51 0 0 0＝ ??? ?? ＝ (m3/d) 每天需放罐發(fā)酵液的質(zhì)量： ? 1050＝ (kg/d) 每天需生產(chǎn)產(chǎn)品： 325? 1000/300＝ (kg/d) 考慮 3%染菌和 70%總收率，每天需生產(chǎn)產(chǎn)品： (70%? (1－ 3%))＝ (kg/d) 每噸發(fā)酵液中產(chǎn)物含量： 1000? 1000? 25000＝ ? 1010 (U) 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 20 發(fā)酵罐與種子罐公稱容積 V的計算 （ 1）發(fā)酵罐公稱容積 V0 的計算 V0＝ Vd/(Nd? ΦL0) (42) 式中： Nd—每天放罐罐數(shù)，取 Nd＝ 1； ΦL0—裝料系數(shù)，取 ΦL0＝ 70%。 （ 4）冷鹽水： 10 ~ 0℃ （溫差 10℃ ）， MPa，用于料液冷卻保溫。 （ 2）循環(huán)水： 20 ~ 25℃ （溫差 5℃ ）， MPa，用于連續(xù)滅菌培養(yǎng)基的冷卻、空氣的冷卻。 （ 3）空氣系統(tǒng)：溫度自動控制。 裝料系數(shù) （ 1）一級種子罐 裝料系數(shù) ： ΦL1＝ 60% （ 2）二級種子罐 裝料系數(shù) ： ΦL2＝ 60% （ 3）三級種子罐 裝料系數(shù) ： ΦL3＝ 60% （ 4）發(fā)酵罐 裝料系數(shù) ： ΦL0＝ 70% 通氣量 （ 1）一級種子罐 通氣量 ： （ VVM） （ 2）二級種子罐 通氣量 ： （ VVM） （ 3）三級種子罐 通氣量 ： （ VVM） （ 4） 50 m3 ~ 70 m3 發(fā)酵罐 通氣量 ： （ VVM） （ 5） 80 m3 ~ 100 m3 發(fā)酵罐 通氣量 ： （ VVM） 攪拌槳轉(zhuǎn)速范圍 （ 1）一級種子罐攪拌槳 轉(zhuǎn) 速范圍 ： 60 ~ 400（ rpm） （ 2）二級種子罐攪拌槳 轉(zhuǎn)速范圍 ： 60 ~ 240（ rpm） （ 3）三級種子罐攪拌槳 轉(zhuǎn)速范圍 ： 60 ~ 200（ rpm） （ 4）發(fā)酵罐攪拌槳 轉(zhuǎn)速范圍 ： 60 ~ 130（ rpm） 培養(yǎng)時間 （ 1）一級種子罐 培養(yǎng)時間 ： 64 h 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 18 （ 2）二級種子罐 培養(yǎng)時間 ： 64 h （ 3）三級種子罐 培養(yǎng)時間 ： 64 h （ 4）發(fā)酵罐 培養(yǎng)時間 ： 160 h 自控要求 （ 1）發(fā)酵系統(tǒng)：種子罐、發(fā)酵罐溫度自控、 pH控制、罐壓指示、溶氧指示、轉(zhuǎn)速顯示及變頻調(diào)速、液位報警。 （ 4）滅菌培養(yǎng)基至發(fā)酵罐設(shè)置一個分配站。 （ 2）二級種子罐、滅菌培養(yǎng)基至三級種子罐設(shè)置一個分配站。 （ 3）硫酸銨和消沫油采用實罐滅菌，氨水采用過濾除菌。 培養(yǎng)基滅菌 （ 1）一級種子罐及二級種子罐培養(yǎng)基采用實罐滅菌。 （ 2）二級種子罐至三級 種子罐按 10%計算。 （ 4）補硫酸銨量：按 （ L/m3 發(fā)酵液體積）算發(fā)酵過程中加硫酸銨總量。 （ 2）補糖液量：按 90（ kg/m3 發(fā)酵液體積）算發(fā)酵過程中糖液補加總量。h 25122 7 染菌率 % 8 總收率 % 95 9 發(fā)酵液密度 kg/m3 1050 10 發(fā)酵液粘度 cp 50 連續(xù)滅菌 溫度 發(fā)酵罐與種子罐培養(yǎng)基采用 135℃ 連續(xù)滅菌。成品濃縮液經(jīng)過石棉板除菌過濾，噴霧干燥得到白色或類白色的無菌粉末，或者將濃縮液直接做成水針劑，分裝出廠。 提純液先 經(jīng)藥用活性炭脫色處理，吸附色素和細菌內(nèi)毒素，經(jīng)減壓蒸發(fā)，在 45℃ 以下濃縮，鏈霉素含量由 10%左右濃縮到 45%。 原液中的鏈霉素在水溶液中解離成三價陽離子，應(yīng)用鈉型弱酸 性陽離子交換樹脂 110樹脂或大孔 D152樹脂進行吸附，洗脫后成為鏈霉素洗脫液，在這一步提取過程中使水溶液中的鏈霉素得到富集，含量由不到 1%濃縮到 20%，同時，通過離子交換樹脂的選擇作用，除去絕大部分的無機離子、色素、蛋白及可見的固形物等。發(fā)酵液用軟水稀釋，草酸酸化至 pH ，加熱至 75 ~ 80℃ ，通過離心分離或板框過濾，除去大量不溶性菌絲體、酸性蛋白、鈣鎂離子、培養(yǎng)基殘渣等雜質(zhì)，冷卻至 15℃ 以下，再用 NaOH中和得到符合離子交換工藝要求的澄清鏈霉素原液。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 13 菌種發(fā)酵：將種子罐擴大培養(yǎng)的種子接入發(fā)酵罐內(nèi)已滅菌的培養(yǎng)基中，通入無菌空氣，攪拌培養(yǎng)，在罐溫為 27℃ 下，發(fā)酵約 7 ~ 8 d。種子質(zhì)量對后期發(fā)酵的影響甚大，種子必須符合各項質(zhì)量要求，方能轉(zhuǎn)罐。種子罐培養(yǎng)為 2 ~ 3 級，根據(jù)發(fā)酵罐體積大小和接種量來確定。藥瓶培養(yǎng)的培養(yǎng)基成分為黃豆餅粉、葡萄糖、硫酸銨、碳酸鈣等。種子質(zhì)量以菌絲階段、發(fā)酵單位、菌絲粘度或 濃度、糖氮代謝、種子液色澤和無菌檢查為指標(biāo)。 搖瓶種子培養(yǎng)：生產(chǎn)斜面的菌落接種到搖瓶種子培養(yǎng)中，經(jīng)過培養(yǎng)基即得搖瓶種子。其質(zhì)量還應(yīng)通過搖瓶實驗來進行控制。再從原始斜面的豐滿單菌落接種至斜面上，長成后即得生產(chǎn)斜面，斜面上的菌落應(yīng)為白色豐滿的梅花形和饅頭形，背面為淡棕色色素，排除各種雜型菌落。 （ 3）工藝流程： 目前國內(nèi)外多采用離子交換法提取鏈霉素，其工藝流程如圖： 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 12 圖 21 工藝流程圖 Fig 21 Process flow diagram 工藝設(shè)計的主要步驟 （ 1）菌種發(fā)酵： 斜面孢子培養(yǎng)：將砂土管（或冷凍管）菌種接種到斜面培養(yǎng)基，經(jīng)培養(yǎng) 后即得原始斜面。 （ 2） 新工藝： 膜法工藝取代鏈霉素生產(chǎn)中的薄膜蒸發(fā)工藝，膜分離是一種無相變的純物理手段，能在任何膜能承受的溫度下對料液進行分子水平的分離。這一預(yù)處理將導(dǎo)致 10%以上的鏈霉素所添加的草酸、磷酸或絡(luò)合劑，既增加了鏈霉素提煉成本，又會降低產(chǎn)品純度、污染環(huán)境。 工藝設(shè)計介紹 （ 1）傳統(tǒng)工藝： 一般采用蒸汽加熱（ 70 ~ 75℃ ）方法使蛋白質(zhì)凝固變性。 （ 5）生產(chǎn)過程幾乎全部采用的機械化，部分系統(tǒng)自動化。本設(shè)計完全滿足要求。從本設(shè)計的總體來看，菌種選用的是德國進口的發(fā)酵效價很高的一種，生產(chǎn)工藝來看是國內(nèi)用的比較多的一種，其中補料系統(tǒng)和空氣處理系統(tǒng)是國內(nèi)很先進的設(shè)備。 （ 2）盡量采用 成熟的、先進的技術(shù)和設(shè)備。 （ 4）對發(fā)酵設(shè)備進行詳細化工計算與設(shè)計。 （ 2）工藝計算：全廠的物料衡算；發(fā)酵車間的熱量衡算；水用量的計算；發(fā)酵車間耗冷量計算。工藝是要求在原有工藝基礎(chǔ)上不斷提高、創(chuàng)新，不斷尋求更好更高效合理的生產(chǎn)途徑及裝置以及更環(huán)保的生產(chǎn)方法，使硫酸雙氫鏈霉素的生產(chǎn)在某些方面取得 突破，使整個工藝流程及裝置更加完善?；谶@些原因，硫酸雙氫鏈霉素需求量大，發(fā)展前景好。 鏈霉素中致病菌極少，用作基因工廠受體比較安全，這是將鏈霉素發(fā)展為有價值的遺傳工程菌系統(tǒng)的有利條件，可望它在低成本、大規(guī)模生產(chǎn)各種蛋白方面起到特殊作用 [29]。許多研究表明，牛生長激素基因、人類白細胞介素、人類干擾素 IFNαIFNα2及人類腫瘤壞死因子基因等，已可利用基因重組技術(shù)引入鏈霉素中并得以表達。然而大腸桿菌系統(tǒng)的不足之處是蛋白質(zhì)產(chǎn)物不易外泌，人們嘗試利用枯草桿菌 (Bacillus subtilis)及酵母作為寄主系統(tǒng)，但它們很強的胞外蛋白酶活性有給外泌異源基因的蛋白產(chǎn)物造成不利影響。鏈霉素作為葡萄糖異構(gòu)酶的產(chǎn)生菌已占有重要地位，其它酶類如蛋白酶、纖維素酶、木質(zhì)素酶、淀粉酶、角蛋白酶等也將逐步占據(jù)重要地位，并且利用重組 DNA技術(shù)來提高生產(chǎn)這種