本次是对年产600吨头孢菌素C发酵车间工艺流程进行设计。头孢菌素C是一种β-内酰胺类抗生素。在头孢菌素C发酵期间应严格控制其发酵条件，其中温度为25℃；其pH值应在6.9-7.1之间。根据其发酵天数、生产规模和放罐天数，可得每批2个罐，每天放罐2个，共放罐275天。通过物料衡算，计算出主要原料如花生粉和玉米浆的用量。能量衡算包括其连续灭菌所产生的热量衡算、冷却水用量以及灭菌蒸汽水用量等。在该设计中,选择发酵体积为50m3的发酵罐18个。选择10m3二级种子罐5个，2m3一级种子罐7个。为了对发酵过程进行更好的调控，因此需在发酵罐上安装温度、溶氧、pH等传感器。厂房选择长65m，宽16m，高12m，发酵罐放一楼，二级种子罐放二楼，一级种子罐放三楼。关键词 头孢菌素C，发酵，物料衡算，能量衡算，设备
目 录
1 引言 1
1.1 头孢菌素C的理化性质 1
1.2 头孢菌素C菌株诱变的研究简介 1
1.3 头孢菌素C生产工艺 2
1.3.1 发酵工段工艺流程 2
1.3.2 头孢菌素C生产工艺要求 2
1.3.2.1菌种的选育 2
1.3.2.2培养基 2
1.3.2.3发酵条件控制 4
2 专题设计部分（发酵工段） 5
2.1 本次设计的任务和依据 5
2.1.1 编制设计说明书 5
2.1.2 绘制图表 5
2.1.3 本次设计的依据 5
2.2 发酵工艺设计 5
2.2.1 传统工艺 5
2.2.2 改进工艺 6
2.2.3 改进的原因 6
2.3 物料衡算与能量衡算 6
2.3.1 基础数据的确定 6
2.3.2 培养基配方 7
2.3.2.1种子培养基 7
2.3.2.2发酵培养基 7
2.3.3 基础数据 7
2.3.4 物料衡算 8
2.3.4.1 耗料计算 8
2.3.4.2 接种量计算 9
2.3.4.3 物料衡算汇总表 10 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 

2.3.4.4 发酵罐无菌空气耗用量 10
2.3.5 热量衡算 11
2.3.5.1 培养液连续灭菌蒸汽用量 11
2.3.5.2 培养基冷却水用量W 11
2.3.5.3 发酵罐灭菌蒸汽用量 12
2.4 设备计算与选型 13
2.4.1 设备计算 13
2.4.1.1 发酵罐 14
2.4.1.2 种子罐 19
2.4.2 车间设备一览表(表4) 20
2.4.3 设备的安装 21
2.5 厂区设计 21
2.5.1 厂区设计原则 21
2.5.2 全厂总平面设计 22
2.5.3厂区的选择与设备的摆放 22
2.6 三废处理 22
2.6.1 废气污染防治措施 22
2.6.2 废水污染防治措施 23
2.6.3 固体废物处置措施 23
2.7 经济效益估算 24
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
1 引言
头孢菌素C(CPC)属于β内酰胺类抗生素。其化学结构不同于青霉素。它是第二类内酰胺类抗生素。近几十年来，对于碳源分解代谢产物如葡萄糖、蔗糖等对头孢菌素C生物合成的抑制作用，已有大量报导。头孢菌素C的产量下降主要是通过抑制半胱氨酸C由青霉转化为去叶螨酰头孢菌素C和抑制α氨基己二酸半胱氨酸的合成[1]。其化学结构式见图1：


图1：头孢菌素C的化学结构式
头孢菌素C(CPC)[2]是抗生素类药物的重要中间体。对人体有较小的毒副作用，主要是通过抑制细菌细胞壁合成而杀死细菌。多年来的临床应用证实了头孢菌素类抗生素拥有抗菌谱广、抗菌活性强、疗效高、不良反应少等优点。
头孢菌素C的理化性质
头孢菌素C的全称是7 (D 5氨基 5 羧基酰胺基)头孢菌素酸。其核心由四元β内酰胺环和六元噻嗪环组成,并有两个侧链。最大紫外吸收波长为260nm。该分子具有氨基和两个羧基,其分子量为415。它是两性化合物的一种。头孢菌素C可与碱金属反应生成孢霉素C钠盐和锌盐,在中性和酸性环境中呈酸性。
头孢菌素C钠可与两种水分子结合,颜色为淡黄色或白色,结晶粉末,溶于水,不溶于有机溶剂。当pH过高或紫外光照射时,它会迅速失活,但重金属离子和稀酸的稳定性更强。头孢菌素C中3 乙酰氧基的活性较强。当适宜的条件下，酸可水解头孢菌素C产生少量的7 乙酰半胱氨酸。当使用乙酰酯酶去处理头孢菌素C的时侯,产生Deacetyl cephalosporin C(DAOC)。该物质是头孢菌素C发酵过程当中产生的主要杂质,其理化性质和化学结构与头孢菌素C极其相似,最大紫外吸收波长为260nm,红外光谱与头孢菌素C相似。
1.2 头孢菌素C菌株诱变的研究简介
目前,世界上工业生产中使用的头孢菌素C菌株以头孢菌素[3]M8650为母本,通过不同诱变方法重复诱变,获得具有多重抗性的高产菌株。用于工业生产的头孢菌素C一般来自意大利和韩国,细菌的特性也不同。但其对生产的抵抗力处于较高水平。其高产菌种是通过不停的反复诱变选育所得到的,其本身含有多种抗性的标记,很多代谢途径的支路被切断。因此,随着头孢菌素类抗生素耐药性的不断提高,菌株的生长特性也发生了变化。与以前高产菌株相比,平板或斜面菌落较小,颜色较浅,孢子能力逐渐下降,影响菌种的保存和产生。目前,工业中头孢菌素C的保存方法大多采用冷冻管保存法,操作简单方便。
杜舒桃以头孢菌素原生质体为材料，反复诱变育种，提高了正突变的可能性，获得了稳定的遗传特性高产菌株。曹云峰等人在膜通量上，头孢菌素钠在平板膜中的总反渗透超滤膜中的效价。溶质透过率以及钠离子浓度变提出了一种测定膜污染程度的新方法。目前,经过几十年的研究和发展,中国已成为世界上出口头孢菌素,及发酵水平已达到先进水平。此外,在7ACA的后续产品开发方面也取得了一些成果。列举了头孢噻嗪、头孢噻肟、头孢唑啉、头孢唑啉等。大大提高了生产的附加值[4]。
1.3 头孢菌素C生产工艺
1.3.1 发酵工段工艺流程
发酵过程如下：斜面种子——————→一级种子培养————————→
二级种子培养————————→发酵———————————————→放罐

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