青霉素是一种广泛使用的药，它能够高效的抑制革兰氏阳性细菌，人们使用青霉素能够治疗日常生活中的疾病，效果显著。本设计为年产5000吨青霉素原料药工厂发酵车间设计在文献综述的基础上，拟采用分批补料发酵的工艺路线，通过计算物料衡算、能量衡算、设备计算和选型，并采用Autocad绘制发酵罐结构图、工艺流程图和车间布置图，进行安全、环保和经济效益评价，以其对抗生素工业生产提供一定的指导。关键词 青霉素，发酵，工艺，车间设计
目 录
1 引言 1
1.1 青霉素的发现 1
1.2 青霉素分子结构及分类 1
1.3 作用机理 1
1.4 青霉素的应用 2
2 生产工艺 2
2.1 青霉素生产方法 2
2.2 发酵工艺过程 2
2.3 设计思路和内容 4
3 工艺计算 4
3.1 物料衡算 4
3.2 热量衡算 7
4 设备选型与计算 10
4.1 发酵罐 10
4.2 种子罐 13
4.3 制取无菌空气设备 14
4.4 过滤设备 14
4.5 萃取设备 14
4.6 脱色设备 15
4.7 结晶设备 15
4.8 干燥设备 15
5 车间布局 15
5.1 车间布局的原则 15
5.2 发酵设备的安装要求 16
5.3 车间平面布局图 16
6 安全 16
7 环境评估 17
7.1 废物处理 17
7.2 噪声控制 17
8 经济核算 17
8.1 项目总投资估算 18
8.2 产品总成本概算 18
8.3 盈亏平衡分析 19
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
1 引言
1.1 青霉素的发现
弗莱明是英国的细菌学家，在1928年，在 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: *351916072* 
他准备给前来探望他的助手做实验时，顺手拿起的培养基中发现边缘有惨白色，原来是一株污染霉菌杀死了周围的葡萄球菌。为了能够准确的确定这种霉菌，他通过医学设备分离、纯化了此霉菌，发现这是一种点青霉，所以他用“青霉素”为其产生的杀菌物质命名。
1940年，英国的病理学家Florey和Chain为了研究这种物质，首先将青霉素在大量的培养液中进行培养，然后他们在这培养液中通过医学、化学手段提取了相对干燥的青霉素。从青霉素被用于治疗一些被患病的小白鼠再到真正的用于治疗病人，所有的实验都表明，它是一种能够有效控制一些由革兰氏阳性细菌引起的疾病，而且它的毒性相对较小。
1.2 青霉素分子结构及分类
青霉素分子结构及分类青霉素也叫盘尼西林。它的主要成分是青霉素钠，青霉素是一种β内酰胺类抗生物，性状结晶呈白色。不同青霉素的区别就在于侧链基团的结构不同。青霉素分为天然类、氨基类、抗葡萄球菌类，抗假单细胞菌类等[1]。青霉素的通用分子结构为：
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图1 青霉素分子结构
1.3 作用机理
研究认定，青霉素是通过抑制细胞壁的四肽、五肽侧链的肽桥合成而发挥作用的。细菌的细胞壁是一层厚膜主要作用是保护细胞形状使其不受外界压力的影响。细胞壁位于细胞膜和细胞质的外层，主要由多糖组成，但是也含脂类等物质。革兰氏阳性菌细胞壁是多层结构从内到外依次是肽聚糖层、脂蛋白层，磷脂层、脂多糖层。其中肽聚糖的结构也有所不同，它的肽链是直接交连在一起的，它是一种网状的生物大分子。转肽酶是在他的生物合成中必不可少的一种关键酶也是青霉素的主要部位[2]。
1.4 青霉素的应用
青霉素从首次用于人体治疗到现在已经40多年，青霉素主要治疗一些由敏感细菌引起的各种感染。常见的有：金黄色葡萄糖菌、链球菌、肺炎链球菌、脑膜炎双球菌、钩端螺旋体等引起的脓肿，肺炎。青霉素对革兰氏阳性菌具有较高的活性而对于大多数的革兰氏阴性细菌的活性较低抗菌能力也相对较差。青霉素的特点是毒性小容易引起过敏，所以在使用之前一定要先皮试[3]。
2 生产工艺
2.1 青霉素生产方法
菌种发酵与提取精制是生产青霉素G的两个主要步骤。菌种发酵：首先将产黄青霉菌将其接种到周围自然条件都合适的固体的培养基上，在恒温为25℃的通入无污染的空气的条件下让其自然繁殖培养7到10天左右，得到青霉菌孢子的培养物。将孢子放入到无菌水中使其呈悬浮液的状态，再将悬浮液接种到含有其生长所必须的能源如碳、氮，无机盐还有各种金属离子以及PH值都满足的且已经灭菌的种子罐中培养，在这期间要定时的为其通入无污染的空气并且适当的搅拌，保持周围的温度在27℃，这样维持24至28个小时，最后将已经培养的培养液接种到无菌且含有苯乙酸或者它的衍生物的培养基中，通入无污染的空气并且对其适当的搅拌，保持恒温27℃左右，培养时间7天左右。为了能够在培养液中提取纯度较高的发酵液，所以要对其进行化学提取和精制：过滤已经被提前冷却的青霉素发酵液。在酸性条件下，将滤液放入到有机的溶解媒质中，用醋酸丁酯和戊脂进行逆流的萃取，这样就能够得到提纯后的丁酯萃取液；再将萃取液转入到PH值为中性的缓冲液中，进行多次萃取后，然后再将已经提纯浓缩的培养液用活性炭脱色，加入碳酸盐等成盐剂，经最后的共沸蒸馏提纯得到青霉素G钾盐[3]。
2.2 发酵工艺过程
2.2.1 菌种
能够产生青霉素的菌种有很多，截止现在就已经发现了几百种，青霉也是其中之一。青霉在很多空气、土壤都比较潮湿的地方的腐烂的各种树皮等上的呈青绿色的菌类就是青霉。很多菌种都能通过在培养液中培养发酵获得大量的青霉素如产黄青霉等。青霉素的发现、临床应用到现在被工厂大规模地生产和各个医学领域的广泛应用，都加速了抗生素产业的发展。
2.2.2 菌种的保藏
菌种的保藏方法有以下三种。

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