土霉素的生产工艺

制作人：白艳波土霉素的生产工艺流程图沙土孢子斜面孢子一级种子液二级种子液孢子培养36.5℃4-5天孢子培养30℃，28-30h空气搅拌种子扩大培养31℃26-32h发酵31℃160-200h发酵液酸化草酸,调pH1.75-1.85酸化液ZnSO40.15%黄血盐0.25%滤液过滤脱色液脱色122-2树脂结晶液结晶土霉素湿产品土霉素干成品干燥离心土霉素发酵工段土霉素酸化过滤工段脱色、结晶工段离心、干燥工段土霉素发酵工段斜面孢子的制备首先要求培养三支斜面孢子,斜面孢子的培养基是由麸皮和琼脂组成，用水配制。培养孢子条件：斜面孢子温度维持在36.5～36.8℃培养，不得高于37℃。湿度55%～60%。培养时间96个小时。将三支斜面孢子加入无菌水之后制成悬浮液。将悬浮液放置于4℃～6℃的冰箱中备用。一级种子罐发酵培养基成分淀粉5.24kg，糊精5.24kg，黄豆饼粉1.74kg，酵母粉2.62kg，硫磺铵1.74kg，碳酸钙1.39kg，氯化钠1.74kg，硫酸二氢钾10.49g，豆油1L。水329.6673kg罐接种条件周期25小时耗糖0.76%耗氮0.0308%，一级种子罐采用夹套式换热（自动温度调节），罐内生长弱无动力设备，设备密封。体积：500L，冷却水出口温度：40～50℃，排气压力：1.1～1.4公斤。一级罐发酵25个小时后进二级罐，要求31℃。操作步骤a、一级种子罐采用实罐蒸汽灭菌法灭菌，即把培养基装入经过清洗的发酵罐，通入蒸汽，对发酵罐和相应的管道进行灭菌。b、接种。将培养好的孢子斜面接入罐中，要求先对接种口用甲醛消毒，接种动作一定要熟练迅速，减少染菌发生的机率。c、调温。发酵过程中通过夹套式换热调节发酵罐温度，使之保持在31℃。d、取样。每隔8小时从取样口取一次样，测量其pH，28小时时测量培养基中糖、氮的含量，发酵液的pH以及土霉素的效价。e、消泡。f、加料。经过约30小时左右的培养，培养基的颜色渐渐的变为黄色，趋于成熟。测量培养液的pH，当其值在6.0～6.4时即可作为种子移入二级种子罐。二级种子培养培养基成分：淀粉188kg，玉米浆22kg，黄豆饼粉94kg，酵母粉22kg，硫磺铵30kg，碳酸钙28kg，氯化钠14kg，硫酸二氢钾1.13g，氯化钴50g，豆油1L。操作步骤a、灭菌。二级种子罐同样采用实罐灭菌的方式，对罐体和相应管道进行灭菌，然后把一级种子打入二级种子罐中，开始培养过程。b、通气。土霉素是好氧霉菌，因此需要给罐内不断的通入空气，并且用搅拌桨不断的搅拌，以增加氧气的扩散和热量的交换。c、消泡。在这可能引起大量泡沫的产生，所以需要添加消泡剂取出泡沫。d、调温。土霉素的最适生长温度为31℃，在发酵热，搅拌热等热源的作用下可能使发酵罐内的温度偏离，因此需要通入冷却水调节发酵罐的温度。e、取样。17～19小时时取样检测种子液pH，28小时时取样测量C、N、种子液效价和pH，并作出相关记录。发酵条件：如果pH大于6.0，效价在800u/m1左右即可将其打入发酵罐中。三级发酵罐发酵培养基成分淀粉546kg，淀粉酶30kg，淀粉乳黄豆饼粉21kg，碳酸钙6.56kg，氯化钠21kg，硫酸二氢钾6.6kg，水10308kg.发酵条件为了尽可能提高土霉素得产量，三级发酵分为30℃和31℃两个控制阶段。即在0～50h温度维持在31±1℃，51～150h时温度保持在30±1℃，151h～放罐温度保持在31±1℃。三级发酵大约需要八天左右的发酵时间。通氮量的多少参考pH值。要求100小时前pH在6.3～6.5，100小时后pH6.2～6.3.操作步骤a、灭菌接种。三级发酵是土霉素大量产生的时期，发酵罐和相应管道经过灭菌后，将二级种子液打入发酵罐，开始发酵过程。b、通气。为了给土霉素的生长提供充足的氧气，保持最适生长温度需要给发酵罐加上搅拌装置。c、消泡。为了防止气泡的大量产生需要给发酵罐内添加消泡剂，本工艺主要采用泡敌作为消泡剂。d、控温。在多种热源的作用下，可能使得发酵罐内的热量无法及时地散失，使发酵罐内温度不断上升，需要为发酵罐通入冷却水，以便及时地将热量带走。e、补料。随着发酵的进行，营养物质的浓度不断下降，因此要通过补料罐和氨罐为其提供营养。土霉素酸化过滤工段酸化酸化概述在土霉素生产过程中，酸化是一个非常重要的工段，土霉素能和钙、镁等金属离子，某些季胺盐、碱等形成复合物而沉淀(即不镕性的络合品)。在发酵过程中，这些复合物积聚在菌丝中，而在液体中的浓度不高，因此酸化的目的是为了把菌体杀死，并使菌体产生的土霉素溶于酸化液中，以便过滤时滤渣中残存较少的土霉素，从而使生产率提高。发酵液中的杂质如高价无机离子(Ca2+、Fe2+、Mg2+)和蛋白质在离子交换的过程中对提炼影响很大，不利于树脂对土霉素的吸附。因此，采用草酸和磷酸去除高价离子。加草酸可与钙离子生成草酸钙，促使蛋白质凝固以提高发酵滤液的质量。加磷酸（或磷酸盐）既能降低钙离子浓度，也利于去除镁离子。Na5P3O10+Mg2+MgNa3P3O10+2Na+加黄血盐及硫酸锌，前者有利于去除镁离子，后者利于凝固蛋白质。此外两者还有协同作用。它们所产生的复盐对蛋白质有吸附作用。ZnSO4的加入是在酸化液进入板框过滤的前1h。2K4Fe(CN)6+3ZnSO4K2Zn3[Fe(CN)6]2+3K2SO4酸化pH的控制加草酸酸化调pH的目的是为释放菌丝中的单位，同时还得考虑土霉素的稳定性、成品质量及提炼成本，故对酸化pH要严格控制。目前工艺上控制在1.6～1.9范围内，若pH过高，则对释放单位不利，而且会促进差向土霉素的产生；若pH过低，则土霉素的稳定性差，影响成品质量，且草酸价格高，增加用量，将增加单耗和成本。过滤初滤：将酸化池中的酸化液打入板框过滤，滤液流入初滤池中，酸化液过完后，再用高罐中的顶洗液进行过滤，高罐中的顶洗液也用完后，再用中罐的部分顶洗也过滤，待滤液效价小于4000u/ml时，关掉控制滤液通入初滤池的阀门，转通入高罐，接着顶洗。一般情况下，初滤池中盛放不下粗滤液，当初滤池满时，粗滤液转盛于终止罐中。复滤：将初滤池和终止罐中的滤液打入复滤板复滤液流入复滤池中。为了提高生产效率，在过滤过程中需再次从板框滤渣洗出有用产品，所以用到顶洗，顶洗过程可描述为：当酸化液用完后，再将高罐中的顶洗液来冲洗板框，此时滤液的效价能够达到下一工序的要求，滤液流入初滤池。当高罐用完后，再用中罐来冲洗板框，此时滤液的效价仍能达到下一工序的要求；当中罐用掉部分顶洗液后，过滤效价低于4000u/ml，达不到下一工序的要求，此时将滤液打入高罐中，中罐用完后，再用低罐。酸水罐（三个）；当高罐满后，在依次打入中罐，低罐，终止罐。顶洗流程图：脱色、结晶工段脱色过程原理：脱色R-COOH+色素RCOO-色素再生RCOO-色素+NaOHRCOONa+色素RCOONa+H+R-COOH+Na+土霉素液流进主罐，色素被树脂吸附。若脱色后的土霉素液仍达不到要求，则流进副罐，进一步脱色，达到要求后进入结晶工段。用1.5mol/LNaOH溶液浸泡吸附色素的树脂，Na+取代色素，色素去除。然后用水冲洗，洗至中性，再用1.5mol/LHCl浸泡再生。再生后用水先上进下出，再下进上出反复漂洗约4～5次，完成树脂的再生，同时清除碎树脂。脱色原理：R-COOH（树脂）+色素→R-COOH色素+H+结晶脱色后的土霉素液流出后，流经过滤器，将残存树脂等杂质滤去。然后一部分流经加热器加热，与另一部分未加热的土霉素液混合，混合液温度为28～32℃。土霉素的等电点是pH=5.4。在等电点附近沉淀结晶比较完全，并且收率也比较高，但杂质的含量比较高，在结晶过程中需用氨水和硫代硫酸钠调节结晶液的pH到4.8。碱化过程中所用的氨水应当含有2%--3%的亚硫酸钠，这样既能调pH值，又能起稳定的作用，同时还能脱色至4.8。若调节pH至合适范围后仍无结晶，可适量加入土霉素作为晶种，以引导土霉素结晶。结晶时间约45min～1h。离心、干燥工艺离心结晶时间达到工艺要求后，及时打料，不能提前或拖后；进料量达到工艺规定后，停止进料，甩净母液。待母液摔净后开水阀门，甩水冲洗离心机内晶体，洗至母液基本清时关水阀门，甩出离心机内残存的水，然后再用水洗，洗至水澄清，无泡沫为止，关水阀门，将分离放料管旋出，湿产品甩干约40—60分钟以上，控制湿产品水分在25﹪以下，关闭离心机电源，待离心机减速后缓缓刹车。干燥离心后的湿品土霉素经过干燥便可以得到符合要求的土霉素产品了。湿品土霉素中含有大量的水分，其值在23%左右，需要将其用粉碎机粉碎至40目左右，通过气流干燥，将多余的水分去除，从而得到含水7%左右的土霉素成品了。干燥时间大约8小时；风压0.04MP；投料温度185℃；卸料温度80℃。