本次对年产1000吨井冈霉素发酵车间进行工艺流程设计。放线菌产生的抗生素井冈霉素（Janggangmycin），属于葡萄糖苷类化合物。其生产发酵过程中要将温度严格控制在40℃，同时还要将pH控制在6.5-7.5之间。通过发酵时间以及规模，计算出单罐放罐量为1.12t，每个生产周期为6天，需要生产天数为300天，通过物料衡算以及能量衡算得出所需原料的量。在发酵过程中通过补糖工艺和培养基的优化来提高发酵产量，同时为了更准确的检测发酵过程中各项数据还需配备温度、pH等传感器。关键词 井冈霉素，发酵工段，物料衡算，能量衡算，车间设计
目 录
1 引言 1
1.1井冈霉素简介 1
1.2井冈霉素的药理作用 1
2井冈霉素发酵优化 2
2.1培养基优化 2
2.2氮源种类对产量的影响 2
2.3温度迁移对产量的影响 3
3 专题设计部分（发酵工段） 3
3.1 本次设计的任务和依据 3
3.2 发酵工艺设计 4
3.3 物料衡算与能量衡算 5
3.4 设备计算与选型 11
3.5 厂区设计 19
3.6 三废处理 20
3.7 经济效益估算 22
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
1 引言
井冈霉素（Jinggangmycin）是一种高吸附性抗生素。它是由一种叫做放线菌的生物体产生的,它很容易被细菌产生的细菌吸收,并在细胞内。迅速传送,干扰细胞生长及发育。纯高浓度井冈霉素为白色无定形粉末。它可以溶于水,两个甲基二酰胺,微溶于乙醇,不溶于丙酮,苯等有机溶剂。它具有强吸湿性,在pH49水溶液中保持稳定。井冈霉素主要用于水稻纹枯病,也可用于防治稻曲病、玉米叶斑病等作物病害。过去几年的成果表明,“高效、无害、无污染”的环保特色受到国内外农民的欢迎。
1.1井冈霉素简介
井冈霉素是区分于传统化学合成农药而言的生物农药，就是从某些生物中提取出来原料，用于广泛杀虫，杀菌的新型农药[1]。井冈霉素自上个世纪生产以来发展很快，在农作物种植上对防 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: @351916072@ 
治水稻纹枯病起到了很大的根治作用。根据药效试验表明，在井冈霉素30～50 ppm浓度时，其对水稻纹枯病的防治效果一般可达90%以上[2]。井冈霉素的现如今的发展工艺已经较为成熟，经过几十年的农业使用经验，井冈霉素已经成为最有效果的的生物源杀菌剂之一，根据目前国内的生产水平来讲，井冈霉素我国的年产量可以超过6万吨，产值高达4万亿，可供近7000亿平方的农田使用[3]。
1.2井冈霉素的药理作用
作为弱碱性质的水溶性抗生素，井冈霉素组成中包含了多种成分，它是由某种放线菌产生的抗生素，性质为白色粉末，没有固定的熔点，在102 ℃会发生软化，在135 ℃的时候会发生分解。它易溶于水、有机溶剂如甲醇;微溶于乙醇;不溶于丙酮、乙酸乙酯和有机溶剂。Jinggangmycin在热、酸、碱条件下稳定,在pH为39的水溶液中保持稳定。井冈霉素的活性机制是由于其独特的化学结构。主要原因是糖霉素有助于进入目标生物体,当有效氧胺A进入细胞时,它可以干扰靶生物的代谢活性,从而表现出多种活性。目前发现的海藻糖的活性机制一般可以概括为3个方面:(1)藻酸盐葡聚糖酶抑制真菌和昆虫的活性,使海藻糖不会分解成葡萄糖[4];(2)抑制肌醇的生物合成,从而影响肌醇的合成。磷脂的产生[5];(3)抑制纤维素降解病原真菌。裂解酶和聚半乳糖醛酸酶的活性降低其致病性[6]。
2井冈霉素发酵优化
2.1培养基优化
微生物菌株发酵的生产水平和菌株其原有的生理特性及对菌种遗传特性的改良有很大的关系，更关键的是，应该提供给新菌株更适合其发酵条件的新特点,使其生产能力得到更充分的表达。这样就产生了一个新菌株,由于基因发生了突变,其原有的生理特性已经被破坏,同时对于之前原有环境条件的适应性也有所下降。由于环境的选择,突变体的优良性状在不适宜的条件下不能充分表达。因此,在实际的工作过程中,应根据其环境条件改变优良突变体的选择,以调节培养基组成或培养条件,使突变体能够始终处于适合其生长和发酵的环境,并充分表达它。优良的性能。因此,应采取多种研究方法,以了解新菌株对环境条件的新要求,并设计更合理的生产工艺。
丁艳[7]以原始的发酵培养基作为初始基础，将九种不同组分分别进行了单因素实验，从0开始，取5个点，然后通过PlackettBurman(PB)法选取出了几种重要的因素，,Pb试验结果表明,玉米粉、淀粉、米粉和KH2PO4对VALA含量有显著影响,选出4个因素对各因素进行优化。按照第一组玉米粉0.6%，淀粉0.4%，大米粉6%，KH2PO40.06%，第二组玉米粉1.0%，淀粉0.7%，大米粉8%，KH2PO40.12%，第三组玉米粉1.4%，淀粉0.7%，大米粉10%，KH2PO40.18%进行正交优化实验。通过单因素试验和正交试验对廖晓迅[8] 进行了分析。了解摇瓶产生井冈霉素的最适发酵培养基,其最适发酵培养基为(%):淀粉12%、酵母粉4%、KH2PO40.05%、NaCl最佳发酵条件为0.15%。发酵起始pH值为7.2,接种量为8%,发酵温度为37,最终滴度为96 h,菌株为30610×106g/ml,比起始菌株高53%。
2.2氮源种类对产量的影响
有机氮的来源对井冈霉素的发酵有很大的影响。因为它们不仅提供氮,而且还提供了一些由井冈霉素的生产者不能合成的有机成分,即所谓的生长因子。有机氮源中的含硫氨基酸远高于豆饼中的含硫氨基酸,B族维生素含有丰富的酵母,鱼粉含有未知的生长因子,动物蛋白中赖氨酸、苏氨酸和含硫氨基酸的含量均为M。UCH高于植物蛋白,并比较了水解蛋白中的氨基酸、维生素、嘌呤、嘧啶等成分。更全面。其中一些物质被用来合成井冈霉素的前体,其中一些是一些酶的重要活性成分,尤其是B族维生素,它们对酶活性和代谢活性非常重要。因此,选择合适的有机氮源,对于提高井冈霉素的效价具有重要意义。
2.3温度迁移对产量的影响
温度是发酵过程中存在的重要的环境因素,它对微生物生长及代谢产物的合成都有重要影响。温度对其发酵的影响及其调节是影响有机体生长繁殖的重要因素之一,因为任何酶促反应与温度变化有关。由于温度在抗生素发酵过程中的重要作用,在发酵过程中已经开发出不同的温度控制策略。温度迁移、热激等策略有效地提高了不同抗生素的发酵产率。温度在调节初级代谢和次级代谢的酶活性中起着重要作用,因此通过不同的温度控制策略的发展,可以有效地提高[9]的发酵产率。同时,在高温胁迫下,相应的调控基因(如压力响应因子)将被激活。这些调节基因进一步调节细胞对高温压力的反应。然而,目前还没有深入研究温度如何通过这些调节基因影响抗生素合成。由于高温能促进井冈霉素A的合成,在一定程度上抑制细胞生长。魏振华通过温度迁移实验期望提高细胞生长，从而进一步提高井冈霉素的产量。以30 ℃和42 ℃为对照，分别在发酵第2小时，6小时和10小时从30 ℃迁移到42 ℃进行井冈霉素发酵培养。发现30 ℃的细胞生长要好于42 ℃，温度从30℃迁移到42℃会在一定程度上抑制细胞生长。实验结果表明,温度迁移能有效地提高井冈霉素的发酵收率,最佳温度迁移时间为2小时。然而,温度迁移并不能有效促进细胞生长,表明温度迁移并不能通过促进细胞生长来促进井冈霉素的产生。这意味着温度迁移过程可能促进细胞内某些信号的传递,从而导致井冈霉素产量的增加[10]。在上海农药研究所生产的井冈霉素生产过程中,发现在40℃下进行高温发酵,不仅能使氨米得率提高40%,而且缩短发酵周期1/3。在试验阶段进一步研究了最佳温度。证实了40℃发酵至少具有提高抗菌元件产量和提高设备利用率的优点。

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