青霉素的生产工艺及设备

第三组韩李梁桂赟洪靖怡侯瑞君青霉素生产工艺及设备LOGO青霉素的生产工艺及设备第1页第一部分青霉素总体叙述

讲解人：韩李梁学号：5801308010YourCompanysloganinhere青霉素的生产工艺及设备第2页什么是青霉素？青霉素（Benzylpenicillin/Penicillin）又被称为青霉素G、peillinG、盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。青霉素是抗菌素一个，是指从青霉菌培养液中提制分子中含有青霉烷、能破坏细菌细胞壁并在细菌细胞繁殖期起杀菌作用一类抗生素，是第一个能够治疗人类疾病抗生素。青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素总称。青霉素结构式青霉素的生产工艺及设备第3页治疗1、停用青霉素若发生青霉素脑病，及时停用青霉素。2、马上吸氧。对昏迷病人还应吸出痰液，保持呼吸通畅，及时供氧并连续较长时期，促使脑水肿消退。必要时应进行气管切开和人工呼。3、抗惊厥，使用镇静、抗精神病药品肌注鲁米那钠，安定等。4、肾上腺皮质激素。如氢化可松、强松、地塞米松，都有快速消炎与消水肿作用，宜短期使用，普通不超出一周。5、抗脑水肿药20%甘露醇静脉推注。对重复颅压增高病例宜重复应用，以防脑疝。同时还可加用快速利尿剂以增强脱水剂作用。6、加强透析及配合血液灌流、血液净化等7、对高热、脱水、及血生化学改变（如低血糖、低钠血症、酸血症）以及呼吸衰竭等，进行适当处理。8、加紧药品去除，可减轻精神症状。9、能量支持治疗。毒性在几小时和几十个小时能够代谢,但中毒神经仍出于麻痹休克状态,若得不到及早治疗使麻痹休克神经兴奋激活和营养,受累神经就会因缺血时间过长迟发缺血病理改变,医学称迟发性神经损害,就难以恢复。10、本病绝大多数病人预后良好，症状经适当治疗后多在24小时内消失，没有后遗症。假如昏迷时间持久，长达数天到数周，则可能引发小儿智能不全、失明、耳聋、肢体强直不能弯曲或瘫痪等严重后遗症。少数可因呼吸衰竭于较短时间内死亡。青霉素的生产工艺及设备第4页化学式青霉素化学本质：盐酸巴氨西林。其化学名为1-乙氧甲酰乙氧6-〔D(-)-2-氨基-2-乙酰氨基〕青霉烷酸盐酸盐。分子式：C16H18N3O4S·HCl分子量：384.5青霉素它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所产生酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄，主要对革兰氏阳性菌有效。青霉素G有钾盐、钠盐之分，钾盐不但不能直接静注，静脉滴注时，也要仔细计算钾离子量，以免注入人体形成高血钾而抑制心脏功效，造成死亡。

青霉素的生产工艺及设备第5页衍生物按其特点可分为：青霉素G类：如青霉素G钾、青霉素G钠、长期有效西林等青霉素分子结构球棍模型青霉素V类：(别名：苯氧甲基青霉素、6-苯氧乙酰胺基青霉烷酸)如青霉素V钾等（包含有各种剂型）。耐酶青霉素：如苯唑青霉素(新青Ⅱ号)、氯唑青霉素等。广谱青霉素：如氨苄青霉素、羟氨苄青霉素等。抗绿脓杆菌广谱青霉素：如羧苄青霉素、氧哌嗪青霉素、呋苄青霉素等。氮咪青霉素：如美西林及其酯匹美西林等，其特点为较耐酶，对一些阴性杆菌(如大肠、克雷伯氏和沙门氏菌)有效，但对绿脓杆菌效差。青霉素的生产工艺及设备第6页药理学

内服易被胃酸和消化酶破坏。肌注或皮下注射后吸收较快，15～30min达血药峰浓度。青霉素在体内半衰期较短，主要以原形从尿中排出。青霉素药理作用是干扰细菌细胞壁合成。青霉素结构与细胞壁成份粘肽结构中D-丙氨酰-D-丙氨酸近似，可与后者竞争转肽酶，妨碍粘肽形成，造成细胞壁缺损，使细菌失去细胞壁渗透屏障，对细菌起到杀灭作用。对革兰阳性球菌及革兰阳性杆菌、螺旋体、梭状芽孢杆菌、放线菌以及部分拟杆菌有抗菌作用。青霉素对溶血性链球菌等链球菌属，肺炎链球菌和不产青霉素酶葡萄球菌含有良好抗菌作用。对肠球菌有中等度抗菌作用，淋病奈瑟菌、脑膜炎奈瑟菌、白喉棒状杆菌、炭疽芽孢杆菌、牛型放线菌、念珠状链杆菌、李斯特菌、钩端螺旋体和梅毒螺旋体对本品敏感。本品对流感嗜血杆菌和百日咳鲍特氏菌亦具一定抗菌活性，其它革兰阴性需氧或兼性厌氧菌对本品敏感性差.本品对梭状芽孢杆菌属、消化链球菌、厌氧菌以及产黑色素拟杆菌等具良好抗菌作用，对脆弱拟杆菌抗菌作用差。青霉素经过抑制细菌细胞壁四肽侧链和五肽交连桥结合而妨碍细胞壁合成而发挥杀菌作用。对革兰阳性菌有效，因为革兰阴性菌缺乏五肽交连桥而青霉素对其作用不大。

青霉素的生产工艺及设备第7页首选青霉素疾病1．溶血性链球菌感染，如咽炎、扁桃体炎、猩红热、丹毒、蜂窝织炎和产褥热等2．肺炎链球菌感染如肺炎、中耳炎、脑膜炎和菌血症等3．不产青霉素酶葡萄球菌感染4．炭疽5．破伤风、气性坏疽等梭状芽孢杆菌感染6．梅毒(包含先天性梅毒)7．钩端螺旋体病8．回归热

9．白喉

10．青霉素与氨基糖苷类药品联适用于治疗草绿色链球菌心内膜炎

青霉素的生产工艺及设备第8页能够用青霉素疾病1．流行性脑脊髓膜炎2．放线菌病3．淋病4．奋森咽峡炎5．莱姆病6．多杀巴斯德菌感染7．鼠咬热8．李斯特菌感染9．除脆弱拟杆菌以外许多厌氧菌感染

青霉素的生产工艺及设备第9页使用方法和用量片剂：每片0.25克。胶囊剂：每粒0.25克。注射剂：每支2毫升，含药0.25克。滴眼剂：8毫克：0.02克。口服，天天成人1～2克；儿童每日按千克体重服用50～100毫克，分2～4次。肌注，成人每次0.5～1克，天天2次；儿童每日按千克体重服用25～50毫克，分2次。青霉素钾盐不能静脉推注，能够静滴。静脉滴注，剂量同肌注，因注射剂系以丙二醇为溶剂，用时以等渗葡萄糖注射液或生理盐水稀释至2.5毫克：毫升供用，即2毫克（0.25克）以100毫升输液稀释，并应以干燥空针抽取，以免析出结晶，稀释完后应仔细检验无结晶析出，方可使用。青霉素的生产工艺及设备第10页注意事项1.口服或注射给药时忌与碱性药品配伍，以免分解失效2.本品不宜与盐酸四环素、卡那霉素、多粘菌素E、磺胺嘧啶钠、三磷酸腺苷、辅酶A等混合静滴，以免发生沉淀或降效。3.氯霉素与青霉素普通不要联用，因氯霉素为抑菌剂，而青霉素为繁殖期杀菌剂，联用可影响青霉素抗菌活性而降效。但这一问题还有争论，意见不一，因二者联用对革兰阳性菌、阴性菌混合感染及颅内感染临床效果好。处理方法，如需联用，宜先用青霉素2～3小时后再用氯霉素。4.因为本品可抑制一些肝脏酶活性，所以可干扰甲苯磺丁脲、苯妥英钠和双香豆素在人体内生物转化，可增强甲苯磺西脲、苯妥英钠作用，对双香豆素和华法林抗凝作用均可增强。5.婴儿、肝、肾功效减退者慎用，妊娠末期产妇慎用，哺乳期妇女忌用。青霉素的生产工艺及设备第11页不良反应

青霉素是各类抗生素中毒副作用最小，因为其作用机理在于破坏细胞壁形成过程和结构，而人体没有细胞壁。青霉素对人体基本没有药理毒性，但大剂量青霉素也可能造成神经系统中毒。青霉素副作用主要原因在于青霉素提纯不足，其中杂质轻易使人体过敏。1青霉素类毒性很低，但较易发生变态反应，发生率约5%~10%。多见为皮疹、哮喘、药品热、严重可致过敏性休克而引发死亡。2大剂量应用青霉素抗感染时，可出现神经精神症状，如反射亢进、知觉障碍、抽搐、昏睡等，停药或降低剂量可恢复。3使用青霉素前必须作皮肤过敏试验。假如发生过敏性休克，应马上皮下或肌内注射0.1%肾上腺素0.5ml～1ml，同时给氧并使用抗组胺药品及肾上腺皮质激素等。（注：因为青霉素过敏性反应实为杂质引发，所以当前有部分进口高纯度青霉素无需皮试，可直接使用）4肌注钾盐时局部疼痛较显著，用苯甲醇溶液作为稀释剂溶解，则可消除疼痛。(年，国家药监局发文禁止苯甲醇作为青霉素溶剂注射使用。)青霉素的生产工艺及设备第12页抢救办法1、马上停药，平卧，就地抢救，采取头低足高位。2、皮下注射0.1%盐酸肾上腺素0.5-1毫升，儿童酌减，每隔半小时可再皮下注射0.5毫升，直至脱离危险期。3、心脏停跳者，行心脏胸外按压术或心内注射0.1%盐酸肾上腺素1毫升.4、吸氧，呼吸抑制时口对口人工呼吸，并肌肉注射尼可刹米或山梗菜碱等呼吸中枢兴奋剂。喉头水肿影响呼吸时行气管切开术。5、用氢化考松200毫克,，或地塞米松5-10毫克加入50%G?S40毫升中静脉注射，或加入5-10%G?S500毫升中静滴。6、依据病情需要可用血管活性药品如多巴胺，阿拉明等。7、纠正酸中毒及组织胺药品应用。8、注意保暖，预防感冒，要做好护理统计，不要搬动。9、可针刺人中，内关，印堂，合谷，涌泉等抢救穴位。10、可用艾条灸内关，合谷，涌泉，关元，中脘等穴位。青霉素的生产工艺及设备第13页第二部

青霉素生产中包括到工艺

讲解人：桂赟5801308009青霉素的生产工艺及设备第14页抗生素工业生产是生物工程和化学工程融合而成新学科。

一、特点二、生产工艺过程三、青霉素提炼工艺流程图四、文件出处青霉素的生产工艺及设备第15页一、特点

纯种发酵、需氧发酵、次级代谢产物（无法从投料计算）、有效成份低，而且不稳定。青霉素的生产工艺及设备第16页二、生产工艺过程

菌种→孢子制备→种子→发酵→提取→精制→成品检验→包装→分装→（应用→跟踪→质量分析）1．菌种选育技术：（1）杂交育种（2）原生质体融合（3）基因工程（4）新抗生素产生菌取得2．菌种保藏：（1）定时移植保留法 （2）液体石蜡封藏法（3）真空冷冻干燥保藏法（4）液氮超低温保藏法（5）沙土管保藏法 （6）麦皮保藏法青霉素的生产工艺及设备第17页3培养基种类：（1）固体培养基（2）液体培养基4影响培养液原因：（1）原材料质量影响(2)水质影响(3)灭菌操作(4)培养基粘度影响5发酵设备灭菌：(1)实罐灭菌：{1．预热（80～90℃） 2．直热（蒸汽）（120℃、30min）（全进全出标准） 3．待空气压力高于罐内压力时，通入空气。}(2)空罐灭菌：130℃，45～60min，直接蒸汽法 (3)连续灭菌：配料（预热）。冷却系统水应排净（夹套与盘管）→连消塔→维持罐→冷却管→无菌培养基。(4)空气过滤除菌青霉素的生产工艺及设备第18页6.发酵过程控制：(1)碳源浓度改变及其控制(2)氮源浓度改变及其控制(3)补无机盐、前体(4)溶氧浓度改变和控制(5)温度控制 (6)pH控制 (7)泡沫控制(8)发酵终点判断(9)发酵异常处理7.发酵液预处理和液固分离：

(1)稳定性{1．

对pH稳定性，如：青霉素酸性不稳定；多粘菌素酸性稳定；红霉素酸性不稳定，但碱性稳定。2.对温度稳定性，如：杆菌肽、灰黄霉素可在90~100℃下加热过滤；而四环素、青霉素则需低温处理（15~18℃）}(2)提取工艺对滤液质量要求{1．离子交换法2．溶酶萃取法3．沉淀法 }青霉素的生产工艺及设备第19页(3)发酵液预处理方法:A.菌体和蛋白质处理{1．等电点沉淀

2．变性沉淀（热变性沉淀）3．加各种沉淀剂沉淀：重金属离子（Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Pb2+等）和阴离子（三氯乙酸、水杨酸、钨酸等）4．加入凝聚剂：Al2(SO4)3•18H2O、AlCl3•6H2O、FeCl3、ZnSO4、MgCO3等 5．加入絮凝剂，如酰胺类 6.吸附法：加入黄血盐和硫酸锌生成亚铁氰化锌钾7.酶解法去除不溶性多糖：酶解不溶性多糖和蛋白质。}B.高价金属离子去除{1.离子交换法：土霉素、四环素，用122＃树脂除Fe3＋和色素头孢菌素C滤液用S×14，除去部分阳离子，同时释放出H＋，除去破头N2．沉淀法：加草酸除Ca2+加黄血盐除铁4Fe3++3K4Fe(CN)6→Fe4[Fe(CN)6]3↓+12K+.}C.发酵液液固分离设备：1．压滤设备：板框 2．吸滤设备：真空鼓式吸滤机（自动化） 3．离心过滤设备：框式离心机青霉素的生产工艺及设备第20页

(4)影响液固分离原因

1.微生物种类：细菌、放线菌、霉菌、酵母 2.发酵液特征（粘度）

3.pH、温度等青霉素的生产工艺及设备第21页三、青霉素提炼工艺流程图

发酵液→预处理液→板框过滤→滤液→储罐→BA提取→脱色→过滤→BA脱色液→结晶→离心分离→含１％水重液回收溶媒异丙醇洗涤→甩滤→无水异丙醇洗涤→甩干→摇摆机粉碎→烘干→工业钾盐成品青霉素的生产工艺及设备第22页四、文件出处【1】《青霉素工艺》/view/2a24227101f69e3143329421.html【2】《抗生素生产工艺性笔记》/view/a81eb74e852458fb770b56cf.html青霉素的生产工艺及设备第23页第三部分

青霉素菌种发酵工艺原理讲解人：洪靖怡学号：5801308011青霉素的生产工艺及设备第24页一、总述青霉素发酵——将青霉菌接种到固体培养基上培养一段时间，得到青霉菌孢子培养物。用无菌水将孢子制成悬浮液接种到种子罐内已灭菌培养基中，通入无菌空气搅拌，培养。然后将种子培养液接种到发酵罐已灭菌含有苯乙酸前体培养基中，通入无菌空气搅拌，培养。青霉素的生产工艺及设备第25页青霉素的生产工艺及设备第26页二、工艺流程图（1）丝状菌三级发酵工艺流程

冷冻管（25°C，孢子培养，7天）——斜面母瓶（25°C，孢子培养，7天）——大米孢子（26°C，种子培养56h）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h）——二级种子培养液（27~26°C,发酵,7天）——发酵液。

（2）球状菌二级发酵工艺流程

冷冻管（25°C，孢子培养，6~8天）——亲米（25°C，孢子培养，8~10天）——生产米（28°C，孢子培养，56~60h）——种子培养液（26~25-24°C，发酵，7天）——发酵液。青霉素的生产工艺及设备第27页三、青霉素发酵过程青霉素发酵时，青霉素生产菌在适当培养基、PH、温度和通气搅拌等发酵条件下进行生长并合成青霉素。发酵开始前，相关设备和培养基（主要是碳源、氮源、前体和无机盐等）必须先经过灭菌，后接入种子。在整个过程中，需要不停通气和搅拌，维持一定罐温和罐压，在发酵过程中往往要加入泡沫剂，假如酸碱控制发酵液PH，还需要间歇或连续加入葡萄糖及铵盐等化合物以补充碳源及氮源，或补进其它料液和前体等以促进青霉素生产。青霉素的生产工艺及设备第28页青霉素发酵过程中代谢改变分为菌体生长、青霉素合成和菌体自溶三个阶段。菌体生长阶段：发酵培养基接种后生产菌在适当环境中经过短时间适应，即开始发育、生长和繁殖，直至到达菌体临界浓度。

青霉素合成阶段：这个阶段主要合成青霉素，青霉素生产速率到达最大，并一直维持到青霉素合成能力衰退。在这个阶段，菌体重量有所增加，但产生菌呼吸强度普通无显著改变。菌体自溶阶段：这个阶段菌体衰老，细胞开始自溶，合成青霉素能力衰退，青霉素生产速率下降，氨基氮增加，PH上升。青霉素的生产工艺及设备第29页四、生产原理

青霉素的生产工艺及设备第30页（1）发酵过程工艺控制青霉素的生产工艺及设备第31页基质浓度：在分批发酵中，经常因为前期基质量浓度过高，后期基质浓度低，对生物合成酶系产生阻遏或对菌丝生长产生抑制。为了防止这一现象,在青霉素发酵中通常采取补料分批操作法,即对轻易产生抑制和限制作用基质维持一定最适浓度。温度：青霉素发酵最适温度普通认为应在25°C

左右。温度过高将显著降低发酵产率,同时增加葡萄糖维持消耗,降低葡萄糖至青霉素转化率。青霉素的生产工艺及设备第32页pH值：青霉素发酵最适pH值普通认为在6.5左右,应尽可能防止pH值超出7.0。因为青霉素在碱性条件下不稳定,轻易加速其水解。溶氧:对于好氧青霉素发酵来说,溶氧浓度是影响发酵过程一个主要原因。当溶氧浓度降到30%饱和度以下时,青霉素产率急剧下降,低于10%饱和度时,则造成不可逆损害。溶氧浓度过高,说明菌丝生长不良或加糖率过低,造成呼吸强度下降,一样影响生产能力发挥。青霉素的生产工艺及设备第33页菌丝浓度：发酵过程中必须控制菌丝浓度不超出临界菌体浓度,从而使氧传递速率与氧消耗速率在某一溶氧水平上到达平衡。菌丝生长速度：在葡萄糖限制生长条件下，当比生长速率低于0.015h-1时，比生产速率与比生长速率成正比。所以,要在发酵过程中到达并维持最大比生产速率,必须使比生长速率不低0.015h-1。菌丝形态：青霉素产生菌分化主要呈丝状生长和结球生长两种形态。在丝状菌发酵中,控制菌丝形态使其保持适当分支和长度,并防止结球

,是取得高产关键要素之一。而在球状菌发酵中,使菌丝球保持适当大小和松紧,并尽可能降低游离菌丝含量,也是充分发挥其生产能力关键素之一。青霉素的生产工艺及设备第34页（2）发酵培养基介绍碳源：为微生物菌种生长繁殖提供能源和合成菌体所必需碳成份；为合成目标产物提供所需碳成份。氮源：是供给菌体合成氨基酸和三肽原料，以深入合成青霉素。有机氮源还能够提供一部分有机磷，供菌体生长。无机氮等可适量使用。青霉素的生产工艺及设备第35页碳酸钙：用来中和发酵过程中产生杂酸，并控制发酵液pH值。苯乙酸/苯乙酰胺：能够借酰基转移作用，将苯乙酸转入青霉素分子，提升青霉素生产强度。P和S：为菌体提供营养无机磷源普通采取磷酸二氢钾。另外加入硫代硫酸钠或硫酸钠以提供青霉素分子中所需硫。青霉素的生产工艺及设备第36页另外，因为在发酵过程中二氧化碳不停产生，加上培养基中有很多有机氮源含有蛋白质，所以在发酵罐内会产生大量泡沫，如不严加控制，就会产生发酵液逃液，造成染菌后果。采取植物油消沫是个好方法，首先作为消沫剂，另首先还能够起到碳源作用。因为现在还有一些工厂采取铁罐发酵，在发酵过程中铁离子便逐步进入发酵液。发酵时间愈长，则铁离子愈多。铁离子过多会影响青霉素合成。采取铁络合剂以抑制铁离子影响，但实际对青霉素产量并无改进。所以青霉素发酵罐采取不锈钢制造为宜。青霉素的生产工艺及设备第37页文件出处青霉素的生产工艺及设备第38页主讲人：侯瑞君学号：5801308012第四部分青霉素三合一设备青霉素的生产工艺及设备第39页所需主要设备情况：POD机

、层叠式压滤机、隙漏式结晶罐产

、W式结晶罐、三合一设备制药生产中全密闭生产流程一直是药品制造商追求最正确生产方式，在这种方式下，药品生产流程中不受外界或人为杂质、污染等影响，能最有效确保药品质量，而且生产对环境影响也最小。这种生产方式符合世界上清洁生产发展趋势。过滤洗涤干燥器即通常所称“三合一”设备是制药生产中惯用关键设备.

特征：集过滤、洗涤、干燥功效,

自控系统,密闭性好,条款合GMP要求.青霉素的生产工艺及设备第40页三合一设备在上世纪90年代以后发展快速，依据设备形式分为带式、罐式、离心式等几个类型。主要介绍是罐式“三合一”设备罐体类似一个大型抽滤器，底盘由金属烧结板滤网（有不锈钢和钛主要两种材质）、支撑板和加热板组合而成。罐身有夹套用于加热和冷却，罐内有可上下运动搅拌器，搅拌器为中空结构，通入介质用于加热和冷却，在干燥阶段起主要作用。容器内可通惰性气体进行保护，由“输入/输出”接口系统、工作系统、取样系统、CIP与SIP系统组成。青霉素的生产工艺及设备第41页青霉素的生产工艺及设备第42页青霉素的生产工艺及设备第43页图1设备结构：1—旋转接头2—升降装置3—减速机4—防爆电机5—机械密封6—搅拌轴组件7—波纹管组件8—上罐体9—搅拌桨组件10—罐体卡兰11—罐体升降装置12—滤液出口装置13—罐底支架14—出料阀15—取样阀16—罐底座17—罐底支腿18—捕捉器19—机罩N1—气体进口N2—放空口N3—反吹口N4—真空口/捕集口N5—捕集器蒸汽出口N6—捕集器蒸汽进口N7—压力传感器接口N8—上温度计接口N9—爆破片接口N10—手孔、视口N11—清洗口N12—原料进口N13—压力表接口N14—取样口N15—出料口N16—下温度计接口N17—SIP接口N18—视灯口N19—波纹管清洗口N20—滤液出口N21—平衡口N22—罐底蒸汽进口N23—罐底蒸汽出口N24—罐体蒸汽进口N25—罐体蒸汽出口N26—封头蒸汽进口N27—封头蒸汽出口N28—桨叶热水进口N29—桨叶热水出口N30—出料阀CIP口N31—溶剂进口青霉素的生产工艺及设备第44页容器特点：对头焊接结构，配件内外焊接制造材料：316L不锈钢其它合金，包含镍基合金、钛或其它可加工金属。出入口：NPT（美国家标准准锥管螺纹）ANSI（美国国家标准协会）法兰配件/部件：观察窗检验温度压力进料排出净化排气卸压取样仪器仪表抛光面：2B磨抛光标准还可选择药品级机械抛光和电镀抛光。加热/冷却：夹套内置线圈或电加热夹套最高温度/压力300°F/175psi300°F/130psi青霉素的生产工艺及设备第45页操作步骤过滤

1.提升搅拌桨在适当位置停顿。2.打开滤液出口阀同时平衡球阀。3.逐步罐内加压、滤液抽真空，待滤液排放口玻璃管无液流时，再逐步减压。4.在发觉滤饼漏气时，搅拌桨应进行低速表面平料。青霉素的生产工艺及设备第46页洗涤1.洗涤液经过旋转喷球或洗涤液口引入罐内。2.罐内清洗：清洗液在0.2