青霉素课程设计

PAGE5课程设计说明书目录引言…………5第一章设计资料一、产品设计简介……………7二、设计参数和质量标准……7第二章工艺设计与说明一、说明………8二、设计要求…………………8三、设计原则…………………9四、工厂的平面设计…………9五、工艺流程图………………10六、步骤说明…………………10第三章物料衡算与设备选型一、物料衡算…………………12二、主要设备选型……………13参考文献………16主体设备图……………………17引言青霉素又被称为青霉素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。青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。其分子结构和结构式如下：按其特点可分为六类：青霉素G类：如青霉素G钾、青霉素G钠、长效西林等。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（包括有多种剂型）。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。抗绿脓杆菌的广谱青霉素：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，对某些阴性杆菌(如大肠、克雷伯氏和沙门氏菌)有效，但对绿脓杆菌效差。青霉素对溶血性链球菌等链球菌属，肺炎链球菌和不产青霉素酶的葡萄球菌具有良好抗菌作用。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，其他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，对脆弱拟杆菌的抗菌作用差。青霉素通过抑制细菌细胞壁四肽侧链和五肽交连桥的结合而阻碍细胞壁合成而发挥杀菌作用。对革兰阳性菌有效，由于革兰阴性菌缺乏五肽交连桥而青霉素对其作用不大。青霉素是各类抗生素中毒副作用最小的，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导致神经系统中毒。青霉素的副作用主要原因在于青霉素的提纯不足，其中的杂质容易使人体过敏。其副作用主要有以下四点：（1）青霉素类的毒性很低，但较易发生变态反应，发生率约为5%�10%。多见的为皮疹、哮喘、药物热、严重的可致过敏性休克而引起死亡。（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，停药或减少剂量可恢复。（3）使用青霉素前必须作皮肤过敏试验。如果发生过敏性休克，应立即皮下或肌内注射0.1%肾上腺素0.5ml～1ml，同时给氧并使用抗组胺药物及肾上腺皮质激素等。（注：由于青霉素过敏性反应实为杂质引起的，所以目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明显，用苯甲醇溶液作为稀释剂溶解，则可消除疼痛。我国的青霉素产业虽然起步晚，但发展快。1953年5月，我国第一批国产青霉素诞生，揭开了中国生产抗生素的历史。截至2001年年底，我国的青霉素年产量已占世界青霉素年总产量的60%，居世界首位。设计资料一、产品设计简介1、产量及生产时间：年过滤青霉素发酵液1200吨，年开工280天，每天24小时。2、原料及工艺要求：原料青霉素发酵液的悬浮物含量为30%，采用板框压滤机的过滤分离工艺流程。3、发酵液的过虑主要经历发酵液的预处理，过虑以及装置的清洗等过程。二、设计参数和质量标准A、理想的药物工艺路线（1）化学合成途径简易，即原辅材料转化为药物的路线要简短；（2）需要的原辅材料少而易得，量足；（3）中间体易纯化，质量可控，可连续操作；（4）可在易于控制的条件下制备，安全无毒；（5）设备要求不苛刻；（6）三废少，易于治理；（7）操作简便，经分离易于达到药用标准；（8）收率最佳，成本最低，经济效益最好。B、青霉素过滤分离的步骤青霉素不稳定，发酵液预处理、提取和精制过程要条件温和、快速，防止降解。（1）预处理与过滤发酵结束后，青霉素存在于发酵液中，而且浓度较低，含量仅为百分之几。发酵液中含有大量杂质，如菌体细胞、核酸、杂蛋白质、细胞壁多糖、残留的培养基、色素、金属离子、其他代谢产物等，它们影响后续工艺的有效提取，因此必须对其进行预处理。目的在于浓缩青霉素，去除大部分杂质，改变发酵液的流变学特征，便于后续的分离纯化过程。青霉素发酵液放罐后，冷却降温后进行过滤，再使用0.7%硅藻土为助滤剂，再通过板框压滤机。滤液澄清透明，可以进行萃取。（2）萃取青霉素的提取采用溶剂萃取法，其原理是青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而青霉素盐易溶于水。利用这一性质，在酸性条件下青霉素转如有机溶剂中，调节pH，再转入中性水相，反复几次萃取，即可提纯浓缩。整个萃取过程应在低温（10℃（3）脱色萃取液中添加活性炭，出去色素、热源，过滤，出去活性炭。（4）结晶萃取液一般通过结晶提纯青霉素，然后采用共沸蒸馏结晶，进一步提高纯度。第二章工艺设计与说明一、说明过滤是指在外力推动下,固液混合物中的液体透过可渗透材料,固体颗粒被截留从而与液体分离的过程。过滤工艺是指将已投放了药物的原水经过沉淀后形成待滤水,然后再将待滤水进行过滤处理,以达到国家饮用水标准的一个工艺过程。过滤工艺是生产中的一个重要环节，在产品分离过程中，板框式压滤机发挥着重要作用。设计工作是科学技术转化为生产力的一门综合性科学。它是扩大再生产，更新改造原有企业，增加产品品种，提高产品质量，节约能源和原材料，促进国民经济和社会发展的重要技术经济活动的组成部分。工厂设计在工程项目建设的整个过程中，是一个极其重要的环节。为新建、扩建或改建机械工厂进行的规划、论证和编制成套设计文件。工厂设计是一项技术与经济相结合的综合性设计工作。二、设计要求工厂设计需要考虑多方面的问题，应运用系统工程并以发展的观点考虑以下几点：①从实际情况出发，按不同的要求选择合理的方案。②采用科学技术研究的新成果，包括先进工艺、高效设备和机械化、自动化手段以及计算机辅助管理等方法。③采用的技术和装备应与原料、技术、劳动力等资源条件相适应。④讲究投资的经济效益和建设的社会效果。在各个设计阶段对不同的设计方案应进行技术经济分析和效果评价。技术经济分析选用多项相互联系的技术经济指标，一般是采用投资回收期（投资总额与年收额之比）和投资收益率（年收益额与投资总额之比）等作为重要指标。资金支付与收益年分并不相同，因此应根据贴现利率将资金折算为同一年分的现值，使经济比较建立在可比的基础上。三、设计原则工艺流程是初步设计审批过程中主要审查内容之一，它的正确与否往往决定产品质量，产品竞争力，决定工厂的生存和发展。选择工艺流程必须通过分析比较，从理论和实际各个方面进行论证，证实它在技术上是先进的，在经济上是高效的，符合设计计划任务书的要求。（1）化学合成途径简易，即原辅材料转化为药物的路线要简短；（2）需要的原辅材料少而易得，量足；（3）中间体易纯化，质量可控，可连续操作；（4）可在易于控制的条件下制备，安全无毒；（5）设备要求不苛刻；（6）三废少，易于治理；（7）操作简便，经分离易于达到药用标准；（8）收率最佳，成本最低，经济效益最好。六、步骤说明A、发酵液的预处理（1）无机离子的去除由于培养基或水中含有无机盐，发酵液中往往存在许多无机离子（如Ca2+,Mg2+等），因而需要测定并除去无机离子。（2）可溶性蛋白的去除如果可溶性蛋白进入滤液，将会给以后各步的分离和精制工作带来极大的不便。在各种方法中，变性沉淀最为常用。（3）有色物质的去除在发酵过程中培养基本身可带入色素（如糖蜜、玉米浸出液等都带有颜色），使得发酵液的颜色加深；此外，在代谢过程中微生物本身也可能产生有色物质。从提高产品的质量的角度来说，必须除去发酵液中的有色物质。常用的脱色方法为吸附法，如活性炭吸附、树脂吸附等。吸附法可以不用或少用有机溶剂，操作简便，设备简单，在生产过程中PH值变化小。B、过虑（1）初过虑为除去发酵液中大部分较大的杂质，可采用普通过滤设备进行简单的粗过滤，可减少对板框式压滤机的损耗。其过滤残渣用清水洗涤后，除去残渣，洗涤液与上步的滤液混合后通入板框式压滤机。（2）板框过滤上步得到的混合液用板框式压滤机进行进一步的过虑，除去其中少部分较小的杂质。C、板框式压滤机的清洗国内厂家对发酵液的过虑多采用明流式板框压滤机进行过滤，且在过滤洗涤时采用置换洗涤法，造成了产品的损失，改用横穿过滤法进行洗涤可以提高过滤收益3%以上，取得了显著地经济效益。横穿洗涤法原理：明流式板框过滤机是由非洗涤板、洗涤板和框组成的，在安装时，洗涤板、框、非洗涤板、框、洗涤板、框……要交替置于机架上，洗涤板滤液出口安装有阀门。过滤时，滤浆经滤浆通路进入框中，经滤布过滤后，滤液由洗涤板的滤液出口阀排出，洗涤时洗涤板的滤液出口阀门关闭，洗涤水经洗涤板上角的斜孔进入洗涤板侧，横穿过滤布、整个滤饼及另一侧的滤布，由洗涤板下角的斜孔排出。洗涤结束后，用压缩空气沿相同路径将滤渣内残余洗涤水吹出。第三章物料衡算与设备选型一、物料衡算（1）物料衡算物料衡算法是指根据物质质量守衡原理，对生产过程中使用的物料变化情况进行定量分析的一种方法。即：投入物料量总和＝产出物料量总和＝主副产品和回收及综合利用的物质量总和＋排出系统外的废物质量（包括可控制与不可控制生产性废物及工艺过程的泄漏等物料流失）（2）计算产量及生产时间：年过滤青霉素发酵液1000吨（M），年开工300天（D），每天24小时(T)。原料及工艺要求：原料青霉素发酵液的悬浮物含量为30%，采用板框压滤机的过滤分离工艺流程。则有即青霉素发酵液密度范围为1.3~1.6Kg/L,平均值ρ=1.5Kg/L故M换算为体积V为：青霉素每小时投入量为：残渣产生量：物料衡算公式：青霉素发酵液总质量=滤液总质量+残渣质量各符号的物理意义如下：项目含义单位M年产青霉素发酵液总质量吨D年开工天数天T每天工作时间小时每小时过滤青霉素发酵液质量千克/小时每小时投入青霉素发酵液质量千克/小时每小时滤除滤渣质量千克/小时ρ青霉素发酵液平均密度千克/升每小时过滤青霉素发酵液体积升每小时投入青霉素发酵液体积升二、主要设备选型（1）压滤机工作原理：压滤机用于固体和液体的分离。与其它固液分离设备相比，压滤机过滤后的泥饼有更高的含固率和优良的分离效果。固液分离的基本原理是：混合液流经过滤介质（滤布），固体停留在滤布上，并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼。而滤液部分则渗透过滤布，成为不含固体的清液。随着过滤过程的进行，滤饼过滤开始，泥饼厚度逐渐增加，过滤阻力加大。过滤时间越长，分离效率越高。特殊设计的滤布可截留粒径小于1μm的粒子。压滤机除了优良的分离效果和泥饼高含固率外，还可提供进一步的分离过程：在过滤的过程中可同时结合对过滤泥饼进行有效的洗涤。从而有价值的物质可得到回收并且可以获得高纯度的过滤泥饼。（2）板框压滤机的选择板框压滤机由交替排列的滤板和滤框所构成的一组滤室。滤板的表面有沟槽，其凸出部位用以支撑滤布。滤框和滤板的边角上有通孔，组装后构成完整的通道，能通入悬浮液、洗涤水和引出滤液。板、框两侧各有把手支托在横梁上，由压紧装置压紧板、框。板、框之间的滤布起密封垫片的作用。由供料泵将悬浮液压入滤室，在滤布上形成滤渣，直至充满滤室。滤液穿过滤布并沿滤板沟槽流至板框边角通道，集中排出。过滤完毕，可通入清洗涤水洗涤滤渣。洗涤后，有时还通入压缩空气，除去剩余的洗涤液。随后打开压滤机卸除压滤机滤渣，清洗压滤机滤布，重新压紧板、框，开始下一工作循环。

板框压滤机对于滤渣压缩性大或近于不可压缩的悬浮液都能适用。适合的悬浮液的固体颗粒浓度一般为百分之十以下，操作压力一般为0.3～0.6兆帕，特殊的可达3兆帕或更高。过滤面积可以随所用的压滤机板框数目增减。板框通常为正方形，滤框的内边长为320～2000毫米，框厚为16～80毫米，过滤面积为1～1200米2。板与框用手动螺旋、电动螺旋和液压等方式压紧。板和框用木材、铸铁、铸钢、不锈钢、聚丙烯和橡胶等材料制造。目前市场上板框压滤机的信号主要有：320型压滤机、450型手动压紧压滤机、450型液压压紧压滤机、450型千斤顶压紧压滤机、6