红霉素发酵生产工艺共22页文档

获得许多生产性能良好的菌株。
红霉素的发酵工艺
孢子培养
沙土孢子
孢子培养
母瓶斜面培养
37℃ 7 ～ 10 h
37℃ 7 ～ 10 h
种子罐培养
h 种子罐培养
发酵
一级种子液
二级种子液
32 ～35 ℃ 30～32h
发酵液
31℃ 150～160h
红霉素的发酵工艺
1〉种子培养：
〈1〉生产孢子的制备：红色糖多胞菌斜面孢子培养 基由淀粉、玉米浆、硫酸铵等组成，孢子培养的温度为 37℃，湿度50﹪左右。母瓶斜面培养9d，子瓶斜面培 养7d。成熟的孢子呈深米黄色，色泽鲜艳、均匀、无黑 点，孢子瓶背面有红色色素。
〈2〉生产种子的制备：种子罐及繁殖罐的培养基由 淀粉、葡萄糖、花生饼粉、蛋白胨、硫酸铵和碳酸钙等 组成，灭菌后将子瓶斜面孢子制成孢子悬液，用微控注 射的方式接 入种子罐。种子培养温度为35℃，培养时 间为65h，繁殖罐培养温度为33℃，培养时间为30～ 32h左右。种子培养成熟并经检验合格后以10﹪的接种 量移入发酵罐。
（3）通气和搅拌：红霉素发酵为好氧发酵。一般地， 发酵最初12h，通气量保持在0.4vvm（每分钟通气量与 罐体实际料液体积的比值），12h后到放罐可控制在 0.8～1.0vvm。搅拌速度不宜太快，容易损伤菌丝，不 利于发酵
红霉素的发酵工艺
（4）补料：发酵过程中还原糖浓度控制在1.0％～1.4 ％范围内，每隔6补加葡萄糖一次，直到放罐前1218 停止补糖。40后补加有机氮源，每日34次，若发酵罐 的黏度上升则增加补料量，反之则减少，放罐前24停 止补氮。发酵后期添加氨水可以提高发酵单位，减少 脱水红霉素的形成，改善产品质量，补加硫酸镁可以 改善菌丝生长状况，提高发酵单位。前提一般在24后 补加

实习报告
红霉素生产工艺
2013-06-06
抗生素是微生物在其生命活动过程中产生的，对 某些其他病原微生物具有抑制或杀灭作用的一类生理 活性物质。常将其习惯分类为1、β-内酰胺类如青霉素 类、头孢类等。
2、氨基糖苷素等。
4、四环素类如四环素、土霉素类等。
在环境方面可以加强管理，严格按照卫生标准执 行，在设备方面应注重设备升级换代。在生产技术方 面可以采取多种工艺，如采用大孔吸附树脂提取工艺、 离子交换树脂的提取工艺开发新产品。
（一）、红霉素的发酵工艺过程：
沙土孢子
孢子培养 37℃,7~10天
母斜面孢子
孢子培养 37℃,7~10天
子斜面孢子
种子培养 35 ℃.1:1vvm60~70
一级培养液
种子培养 33~35 ℃,1:1.5vvm35~40h
二级培养液
发酵 31 ℃,1:1vvm 150~160h
发酵液
提取与精制
工艺流程：
红霉素是由红色糖多孢菌发酵产生的。该 菌以前称为红霉素链霉菌。生产上一般是将 其孢子悬液接入种子罐，种子扩大培养2次后 移入发酵罐进行发酵，发酵液经过预处理后， 再经溶剂萃取进行分离纯化，最后经浓缩结 晶干燥后的成品。
生产步骤一般为：红霉素产生菌的培养、红 霉素的生物合成、发酵、发酵液的预处理和 过滤、红霉素的提取、红霉素的精制。
废渣：主要是培养基中的营养废渣和发酵后产生的菌 渣。
废气：主要指在发酵过程中产生的有异味、有害的气 体。
在早期主要采用“混合稀释，再生化处理”的处理方法，现多采用 “预处理—厌氧—好氧”的处理方法。
用微波干燥法干燥湿料废渣，至干废渣 的含水量为８％～１２％，用复合蛋白酶 （木瓜蛋白酶和中性蛋白酶）酶解得到的干 废渣在７０℃～７５℃温度下进行灭酶１ ０～１５分钟。酶解液加工成多肽和氨基酸 产品或酶解残渣晾晒干制成花卉营养土 。

条件： （1） 温度：红霉素发酵采用31℃恒温培养。温度过 高时，会产生红霉素C，红霉素C与红霉素A结构相似， 但毒性却是红霉素A的两倍， （2）pH：整个发酵过程中pH维持在6.6～7.2，菌丝生 长良好，发酵水平稳定。红色糖多孢菌最适生长pH为 6.7～7.0，而红霉素合成的最适 pH为6.7 ～6.9。 （3）通气和搅拌：红霉素发酵为好氧发酵。一般地， 发酵最初12h，通气量保持在0.4vvm（每分钟通气量与 罐体实际料液体积的比值），12h后到放罐可控制在 0.8～1.0vvm。搅拌速度不宜太快，容易损伤菌丝，不 利于发酵
红霉素的发酵工艺
2>培养基 发酵培养基最适合的碳源为蔗糖、其次为葡萄糖、 淀粉、糊精。生产上常用葡萄糖和淀粉为混合碳源，效 果与使用葡萄糖相似。 氮源的代谢对红霉素合成影响很大，当适于菌体生 长的氮源耗尽时，菌体才停止生长并迅速合成红霉素。 红霉素生产中一般都用有机氮源，其中以黄豆饼粉、玉 米浆为最佳。由于黄豆饼粉菌时泡沫较多，故一、二级 种子罐及后期补料用部分花生饼粉代替，但全用花生饼 粉则最终产品会出现带会现象。在发酵培养基中加少量 硫酸铵，可促进菌丝生长。
接种 发酵菌种接种菌龄必须掌握恰当时机，接种过早或过晚都将不 利于发酵的进行。发酵接入菌种太年轻，前期生长缓慢，产物开 始形成时间推迟，整个发酵周期延长；如果太老，菌量虽多，却 导致生产能力下降，菌体过早自溶。 菌体浓度对发酵的影响及控制 发酵接种量较大且保持在合适的浓度，则缩短细菌生长期，使 产物合成时间提前；但是如果接种量过大，超出适宜值，则生长 过快，物料黏度增加，导致溶氧不足，最终影响产物合成 碳源对发酵的影响及其控制 按菌体利用快慢而言，分为迅速利用 的碳源和缓慢利用的碳源。前者(如葡萄糖)能较迅速地参与代谢、 合成菌体和产生能量，并产生分解代谢产物，因此有利于菌体生 长，但有的分解代谢产物对产物的合成可能产生阻遏作用；后者 (如乳糖)为菌体缓慢利用，有利于延长代谢产物的合成，特别有 利于延长抗生素的生产期，也为许多微生物药物的发酵所采用。

安全防护措施及注意事项
定期检查设备，确保正常运 转
穿戴防护服和口罩，确保操 作人员安全
严格控制温度和湿度，避免 异常发酵
及时处理异常情况，防止事 故发生
应急处理方案及演练
制定应急处理方案：针对可能出现的异常情况，制定相应的应急处理措施，包括工艺控制、设备 维护、安全防护等方面。
定期进行演练：通过模拟异常情况，定期进行演练，提高操作人员的应对能力和安全意识。
接种：将种子液按 比例接入发酵培养 基中。
发酵：在适宜的温 度、pH和溶氧条 件下进行发酵培养 。
产物提取：发酵结束 后，采用适当的提取 方法将红霉素从发酵 液中分离出来。
提取分离的操作步骤
过滤：将发酵液过滤，去除杂质和 菌体。
结晶：在浓缩液中加入溶剂，使红 霉素结晶析出。
添加标题
添加标题
添加标题
人工成本。
加强副产物利用： 对副产物进行综 合利用，提高产 品的附加值，降
低生产成本。
环境保护及可持续发展
红霉素发酵工艺的环保要求将更加严格，以减少对环境的负面影响。
红霉素发酵工艺的可持续发展将更加注重资源利用效率和能源消耗，以实现经济、社 会和环境的协调发展。
未来红霉素发酵工艺将更加注重生物技术的研发和应用，以提高生产效率和产品质量， 同时减少对环境的污染。
红霉素发酵的工艺特点
温度控制：通过调节温度来 控制菌体生长和代谢
高密度发酵：红霉素发酵采用 高密度培养基，提高产物浓度
补料控制：通过补料来控制发 酵液中的营养物质浓度，促进
菌体生长和产物合成
溶氧控制：通过控制溶氧水平 来影响菌体代谢途径，提高红
霉素产量
红霉素发酵的工艺参数
温度：维持在30-37℃，以34℃最适宜 压力：维持在0.2-0.3Mpa 湿度：保持相对湿度为70%-80% 搅拌速度：根据发酵规模和设备条件进行适当调整，以保证良好的溶氧水平

返
精品课件
返回
回
四、红三废处理
• 废水：主要是菌渣的分离、纯化、精制及 原材料和设备的清洗生产车间地面的冲洗 所产生的废水。
• 废渣：主要是培养基中的营养废渣和发酵 后产生的菌渣。
• 废气：主要指在发酵过程中产生的有异味、 有害的气体。
精品课件
废水处理
在早期主要采用“混合稀释，再生化处理”的处理方法，现多采用 “预处理—厌氧—好氧”的处理方法，如下图：
首先发酵液放罐后用碱调节ph到8加入003甲醛溶液进行超滤过滤再经过连续离子交换树脂脱色和进一步纯化后用纳滤膜进行浓缩当浓缩液效价达到20000uml进后工艺处理浓缩液加入一定量的碱或nascn得到红霉素碱或者硫氰酸红霉素结晶晶体过滤后再用丙酮溶解去除不溶物在丙酮液中加入水使红霉素结晶出来晶体烘干得到成品而丙酮溶液用三达ea技术回收丙酮剩余母液可以返回浓缩工序利用或返回到离交工返回2021310讲解
精品课件
精品课件
返回
废渣处理
• 废渣处理一般流程：
用微波干燥法干燥湿料废渣，至干废渣的含水量为８％～１２％
用复合蛋白酶酶（木瓜蛋白酶和中性蛋白酶）解得到的干废渣
在７０℃～７５℃温度下进行灭酶１０～１５分钟
酶解液加工成多肽和氨基酸产品
酶解残渣晾晒干制成花卉营养土
精品课件
返
返回
废气处理
1、生产过程中产生的恶臭气体，被收集在密封系统 里，通过收集风管和风机，将密封系统里的臭气， 首先抽引到预处理进行前处理，再送至复合光催 化金属镍网单元。在C波段紫外灯照射下，分解部 分臭气成分，再高空排放。 2、塔式处理方法，如图所示：
• 习惯分类： 1、β-内酰胺类：青霉素类、头孢类等。 2、氨基糖苷类：链霉素、庆大霉素等。 3、大环内酯类：红霉素、麦迪加霉素

红霉素发酵工艺设计
2020/2/29
汇报内容有以下几个方面
一、本设计的任务要求及基本资料 二、流程设计及操作工艺分析 三、设计计算及结果分析 四、工艺流程图与设备布置设计
五、设计问题总结与评价、建议
任务及要求
• 设计项目建设规模和产品方案： 建设规模：年产20吨红霉素碱。 产品方案：发酵液浓度为5000u/mL，产品纯度为98.5%以上红霉素
（3）尽量减少三废排放量，有合理的三废处理措施。本设计完全满足要求。
（4）安全生产，以保证人身和设备的安全。
（5）生产过程几乎全部采用的机械化，部分系统自动化。能稳产、高产。
砂土孢子
孢子培养 34℃10天
母斜面孢子
孢子培养 34℃9天
种子培养
子斜面孢子
一级培养液
35℃60-70h
提取与精制
发酵液
发酵 31℃150h
根据氨盐利用后，残留物质的性质，把无机氮源可分为生理酸性物质和生理碱性物 质。生理酸性物质是代谢后能产生酸性物质，如（NH4）2SO4利用后，产生硫酸。生 理碱性物质是代谢后能产生碱性物质，如硝酸钠利用后，产生氢氧化钠。生产中常 常加入无机氮源来调节pH值，一举两得。
培养基的确定
• 无机盐和微量元素: 无机盐和微量元素是生理活性物质的组成成分或具有生理调节 作用，磷（核酸）、硫、铁（细胞色素）、镁、钙（调节细胞膜透性）、锰、铜、 锌（辅酶或激活剂）、钴、钾、钠（调节渗透压）、氯。一般低浓度起促进作用， 高浓度起抑制作用。
• （1）间歇灭菌：将配制好的培养基同时放在发酵罐或其他装置中， 通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行加热灭菌的过程，也称实罐 灭菌。
• （2）连续灭菌（又称连消）：将培养基在发酵罐外通过连续灭菌装 置进行加热、保温和冷却而进行灭菌。

06 未来展望与研究方向
提高红霉素产量的研究
优化培养基组成
通过调整碳源、氮源、无机盐等成分的比例，提高红霉素产量。
优化发酵条件
研究温度、pH、溶氧浓度等发酵条件对红霉素产量的影响，并优 化这些条件以提高产量。
基因工程技术的应用
通过基因工程技术对菌种进行改造，提高其红霉素合成酶的活性， 进而提高产量。
详细描述
在红霉素发酵过程中，随着菌体的生长和代 谢产物的合成，营养物质不断消耗。因此， 需要适时地补加营养物质，以保证菌体的正 常生长和代谢。补料的种类和量需要根据实 际情况进行合理控制，以实现高产、高效、 低耗的发酵目标。同时，补料控制也需要考
虑对温度、pH值、溶氧等其他因素的影响 。
04 红霉素发酵过程的优化
pH值控制
通过添加酸或碱调节pH值，保持适宜 的发酵环境。
发酵产物提取
分离纯化
通过离心、过滤等技术将红霉素从发酵液中分离出来。
结晶干燥
将分离得到的红霉素进行结晶和干燥处理，得到高纯度的红霉素产品。
03 红霉素发酵过程的控制策 略
温度控制
总结词
温度是影响红霉素发酵过程的重要因素，通过控制温度可以调节微生物的生长和 代谢。
05 红霉素发酵过程的污染控 制
杂菌污染的控制
要点一
杂菌污染的来源
在红霉素发酵过程中，杂菌污染主要来源于空气、设备、 原料、操作人员和环境等。
要点二
控制措施
为防止杂菌污染，应定期对发酵设备进行清洗和消毒，保 持操作环境的清洁，对原料进行严格的检查和控制，加强 操作人员的卫生管理。
噬菌体污染的控制
在适宜的温度和pH值条件下，有利于红 霉素产生菌的生长和代谢，从而提高产量 。

现在是13页\一共有75页\编辑于星期六
• （3）搅拌速度（r/min）
• 搅拌器在发酵过程中的转动速度。
• 其大小影响发酵过程氧的传递速率。 • （4）空气流量（m3空气/（m3发酵液·min））
• 单位时间内单位体积发酵液里通入空气的体积，一般控制
在1000～5400（m3空气/（m3发酵液·hr）） • （5）粘度（Pa·s）
（优选）红霉素发酵工艺控制及 操作ppt
现在是1页\一共有75页\编辑于星期六
一、发酵工艺的控制
• 1. 概述
• ２. 温度的影响及其控制 • ３. pH的影响及控制 • ４. 溶氧的影响和控制 • ５. 泡沫的影各周期阶段形态
现在是2页\一共有75页\编辑于星期六
• 溶氧浓度的控制可从供氧和需氧两方面着手，其中供氧是主要的 ：
• 需氧方面：需氧量与菌体浓度，基质浓度和种类，培养条件有
关。
• 供氧方面：生产中常采用加大通气速率，或提高搅拌转速 ，或适当增加罐压；
现在是32页\一共有75页\编辑于星期六
SOD和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。
厌氧菌（anaerobe）
分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至 致死；在空气或含有10%CO2的空气中，在固体培养基表面上不能
生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长；生 命活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提
（二）微生物生长温度类型
根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为三 个类型：
❖低温型微生物（嗜冷微生物）
❖中温型微生物（嗜温微生物） ❖高温型微生物（嗜热微生物）
最适生长温度
低温菌 10-20
中温菌 25-30，37-40

不合格品处理
对不合格产品进行处理，防止对环境造成污染。
CHAPTER
设备介绍
发酵罐
用于培养微生物，是红 霉素发酵过程中的主要
设备。
离心机
过滤器
干燥机
用于分离菌体和液体， 是红霉素提取过程中的
重要设备。
用于过滤杂质和颗粒物， 保证产品质量和纯度。
用于去除水分，得到结 晶状的成品红霉素。
设备操作规程
CHAPTER
菌种准 备
菌种选择 菌种保藏 菌种传代
种子扩大培养
培养基制备
培养条件控制
根据菌种需求，制备适宜的培养基。
控制温度、湿度、pH等培养条件，确 保种子生长良好。
种子接种
将保藏的菌种接入培养基，进行扩大 培养。
发酵
发酵液制备
将种子加入发酵罐，加入适宜的 营养物质和前体物质。
发酵过程控制
废水处理
采用生化处理、沉淀、过滤等方法处 理废水，确保排放达标。
固废处理
对固体废弃物进行分类处理，可回收 利用的进行回收，不可回收的进行无 害化处理。
噪声控制
采用消音、隔声等方法控制噪声，确 保噪声排放符合标准。
安全与环保法律法规遵守
01
02
03
04
CHAPTER
红霉素市场需求预测
总结词
随着抗生素市场的不断扩大，红霉素作为经典的抗生素药物，其市场需求也在持 续增长。
详细描述
随着全球抗生素市场的不断扩大，红霉素作为具有广泛抗菌谱的抗生素药物，其 市场需求也在逐年增加。尤其在兽用抗生素领域，红霉素的需求量较大，且呈增 长趋势。
新技术与新工艺发展
总结词
随着科技的不断进步，红霉素生产工艺也在不断改进，新的技术与新工艺的应用将有助于提高生产效率和产品质 量。