CN219546972U - 一种米卡芬净母核fr179642全细胞连续催化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种米卡芬净母核FR179642全细胞连续催化系统，包括补料罐和培养催化罐；补料罐内设置有搅拌装置I，补料罐的底部连接有总自动控制阀I，总自动控制阀I分别连接有蒸汽管I和供料管；供料管与培养催化罐的上部连接，培养催化罐内设置有搅拌装置II，培养催化罐的底部连接有总自动控制阀II，总自动控制阀II分别连接有出料管和蒸汽管II，出料管上连接有自动控制阀III、循环泵、管道式自洗过滤器和自动控制阀IV，管道式自洗过滤器通过回液管与培养催化罐的上部连接。本实用新型优势在于可以达到连续培养催化，比起单批培养催化更加简便，生产产量大幅度提高，生产成本更低，设备利用率更高，自控操作简单。

Description

一种米卡芬净母核FR179642全细胞连续催化系统

技术领域

本实用新型涉及全细胞催化领域，特别涉及一种米卡芬净母核FR179642全细胞连续催化系统。

背景技术

全细胞催化是指利用完整的生物有机体(即全细胞、组织甚至个体)作为催化剂进行化学转化，其本质是利用细胞内的酶进行催化。全细胞催化方法是介于发酵法和提取酶催化法之间的一种生物催化技术。细胞内完整的多酶体系可以实现酶的级联反应，从而弥补酶法催化中级联催化过程不易实现的不足，提高了催化效率，同时，又省去了繁琐的酶纯化过程，制备更加简单，生产成本更低。

米卡芬净是一种水溶性半合成棘白菌素类抗真菌药物，而FR179642是合成米卡芬净母核，CAS登录号：168110-44-9，化学式：C35H52N8O20S，分子量：936.90。FR179642的化学结构式如图1所示。目前，有关FR179642合成或者制备方面的报道有公开号KR20140039753(A)的韩国专利技术专利中。其通过中间体FR901379经脱乙酰基反应，并以FR901379为起始物制备FR179642。国内CN108467880A的米卡芬净钠前体的制备方法，采用的是用FR901379和脱酰酶交联酶聚体反应转化为FR179642。为了优化生产工艺，发明人设计了一种米卡芬净母核FR179642制备更简便、更低成本的全细胞催化系统。

实用新型内容

本实用新型提出了一种米卡芬净母核FR179642全细胞连续催化系统，目的在于让全细胞酶催化反应更加简便，很好地解决了因产物浓度过高造成反馈抑制，从而提高了产能，生产成本更低，设备利用率更高，自控操作也简单。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种米卡芬净母核FR179642全细胞连续催化系统，包括补料罐和培养催化罐；补料罐内设置有搅拌装置I，补料罐的底部连接有总自动控制阀I，总自动控制阀I分别连接有蒸汽管I和供料管，蒸汽管I上连接有自动控制阀I，供料管两端分别连接有自动控制阀II；供料管与培养催化罐的上部连接，培养催化罐内设置有搅拌装置II，培养催化罐的底部连接有总自动控制阀II，总自动控制阀II分别连接有出料管和蒸汽管II，出料管上连接有自动控制阀III、循环泵、管道式自洗过滤器和自动控制阀IV，管道式自洗过滤器的回液口通过回液管与培养催化罐的上部连接，回液管的两端分别连接有自动控制阀V，蒸汽管II上连接有自动控制阀VI，自动控制阀III和循环泵之间的出料管上还连接有无菌纯化水管，无菌纯化水管上连接有自动控制阀VII，培养催化罐的上部连接有排气管，排气管上连接有压力表和自动控制阀VIII。

进一步地，所述管道式自洗过滤器包括进料管部、出料管部和回液管部连接成的Y字形管体，进料管部和出料管部之间设置有过滤网，回液管部内设置有用于清洁过滤网的网刷，网刷上连接有驱动网刷旋转的转轴，转轴的外端伸出回液管部并与清洁电机传动连接，清洁电机固定在回液管部外，进料管部和出料管部上均连接有压力表II，进料管部与所述循环泵连接，出料管部与所述自动控制阀IV连接。

进一步地，所述总自动控制阀I通过三通接头I与所述蒸汽管I和所述供料管连接；所述总自动控制阀II通过三通接头II与所述出料管和所述蒸汽管II。

进一步地，所述搅拌装置I包括搅拌电机I、搅拌轴I和搅拌叶片I，搅拌轴I伸入所述补料罐中，搅拌叶片I固定连接在搅拌轴I上并位于所述补料罐中，搅拌轴I外端与搅拌电机I传动连接，搅拌电机I固定连接在所述补料罐顶部；所述搅拌装置II包括搅拌电机II、搅拌轴II和搅拌叶片II，搅拌轴II伸入所述培养催化罐中，搅拌叶片II固定连接在搅拌轴II上并位于所述培养催化罐中，搅拌轴II外端与搅拌电机II传动连接，搅拌电机II固定连接在所述培养催化罐顶部。

进一步地，所述蒸汽管I、所述供料管、所述出料管、所述蒸汽管II、所述无菌纯化水管和所述回液管均为304不锈钢管，所述过滤网为不锈钢过滤网。

本实用新型的有益效果：本实用新型优势在于可以达到连续培养催化，比起单批培养催化更加简便，生产产量大幅度提高，生产成本更低，设备利用率更高，自控操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为FR179642的化学结构式；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为管道式自洗过滤器的结构示意图。

图中：1-补料罐，11-总自动控制阀I，12-蒸汽管I，13-供料管，14-自动控制阀I，15-自动控制阀II，2-培养催化罐，21-总自动控制阀II，22-出料管，23-蒸汽管II，24-自动控制阀III，25-循环泵，26-自动控制阀IV，27-自动控制阀VI，28-无菌纯化水管，29-自动控制阀VII，3-搅拌装置I，31-搅拌电机I，32-搅拌轴I，33-搅拌叶片I，4-搅拌装置II，41-搅拌电机II，42-搅拌轴II，43-搅拌叶片II，5-管道式自洗过滤器，51-进料管部，52-出料管部，53-回液管部，54-过滤网，55-网刷，56-转轴，57-清洁电机，58-压力表II，61-回液管，62-自动控制阀V，71-排气管，72-自动控制阀VIII，73-压力表。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图2-3，一种米卡芬净母核FR179642全细胞连续催化系统，包括补料罐1和培养催化罐2；补料罐1内设置有搅拌装置I3，补料罐1的底部连接有总自动控制阀I11，总自动控制阀I11分别连接有蒸汽管I12和供料管13，蒸汽管I12上连接有自动控制阀I14，供料管13两端分别连接有自动控制阀II15；供料管13与培养催化罐2的上部连接，培养催化罐2内设置有搅拌装置II4，培养催化罐2的底部连接有总自动控制阀II21，总自动控制阀II21分别连接有出料管22和蒸汽管II23，出料管22上连接有自动控制阀III24、循环泵25、管道式自洗过滤器5和自动控制阀IV26，管道式自洗过滤器5的回液口通过回液管61与培养催化罐2的上部连接，回液管61的两端分别连接有自动控制阀V62，蒸汽管II23上连接有自动控制阀VI27，自动控制阀III24和循环泵25之间的出料管上还连接有无菌纯化水管28，无菌纯化水管28上连接有自动控制阀VII29，培养催化罐2的上部连接有排气管71，排气管71上连接有压力表73和自动控制阀VIII72。

进一步地，所述管道式自洗过滤器5包括进料管部51、出料管部52和回液管部53连接成的Y字形管体，进料管部51和出料管部52之间设置有过滤网54，回液管部53内设置有用于清洁过滤网54的网刷55，网刷55上连接有驱动网刷旋转的转轴56，转轴56的外端伸出回液管部53并与清洁电机57传动连接，清洁电机57固定在回液管部53外，进料管部和出料管部上均连接有压力表II58，进料管部51与所述循环泵25连接，出料管部52与所述自动控制阀IV26连接。

进一步地，所述总自动控制阀I11通过三通接头I与所述蒸汽管I12和所述供料管13连接；所述总自动控制阀II21通过三通接头II与所述出料管22和所述蒸汽管II23。

进一步地，所述搅拌装置I3包括搅拌电机I31、搅拌轴I32和搅拌叶片I33，搅拌轴I32伸入所述补料罐1中，搅拌叶片I33固定连接在搅拌轴I32上并位于所述补料罐1中，搅拌轴I32外端与搅拌电机I31传动连接，搅拌电机I31固定连接在所述补料罐1顶部；所述搅拌装置II4包括搅拌电机II41、搅拌轴II42和搅拌叶片II43，搅拌轴II42伸入所述培养催化罐2中，搅拌叶片II43固定连接在搅拌轴II42上并位于所述培养催化罐2中，搅拌轴II42外端与搅拌电机II41传动连接，搅拌电机II41固定连接在所述培养催化罐2顶部。

进一步地，本实用新型连接管路都采用不锈钢304材质，主要包括所述蒸汽管I、所述供料管、所述出料管、所述蒸汽管II、所述无菌纯化水管和所述回液管，所述管道式自清洗过滤器采用不锈钢材质，所述过滤网为不锈钢过滤网。

本实用新型使用时首先在培养催化罐里培养菌种，等菌种长好后再由补料罐补入催化中间体FR901379进行全细胞酶催化反应，反应过程取样检测产物含量，等产物含量达到1000～1500mg/L就开始进入管道式自清洗过滤器进行过滤，过滤后清液经出料管输送到提取车间，同时菌体进入回流管回流到培养催化罐内，然后继续培养连续催化反应。系统中的自控阀均由PLC控制，根据设定要求自行开关。

本实用型的使用过程如下：

1.全系统空消灭菌阶段：

开始培养催化前需对补料罐1、培养催化罐2和管道式自清洗过滤器5及其连接的不锈钢管道进行空消灭菌操作，要求温度121℃，压力表73和压力表II58压力在0.11-0.12MPa，维持1小时。先在PLC设定好系统空消灭菌参数：温度121℃，维持时间1小时，然后开启自控按钮，此时自动控制阀I14和自动控制阀VI27开启，接着总自动控制阀I11、自动控制阀II15、自动控制阀VIII72、自动控制阀V62、自动控制阀III24、总自动控制阀II21依次开启。待灭菌结束总自动控制阀I11、自动控制阀II15、自动控制阀I14、自动控制阀VIII72、自动控制阀V62、自动控制阀III24、总自动控制阀II21、自动控制阀VI27全部关闭，开启自动控制阀VII29和靠近管道式自清洗过滤器5端的自动控制阀V62用无菌纯化水保压管道式自清洗过滤器5及回流管61。

2、培养基灭菌阶段：

在培养催化罐2内进行培养基灭菌操作。待培养基配制好后输入到培养催化罐2内，然后在PLC设定好培养基灭菌参数：温度121℃，维持30分钟；然后开启自控按钮，此时总自动控制阀I11、自动控制阀VI27开启，接着自动控制阀II15、自动控制阀I14、自动控制阀VIII72、总自动控制阀II21开启，搅拌电机II41(1-2)开启。待培养基灭菌结束后总自动控制阀I11、总自动控制阀II21、自动控制阀VI27关闭，自动控制阀VIII72依据压力表73自动调节设定压力。培养基灭菌结束后无菌空气管自动输入培养催化罐2内，补料罐1和培养催化罐2之间的供料管13采用培养催化罐2内的无菌空气反保压，其中自动控制阀II15是开启状态。

3、菌种培养阶段：

在培养催化罐2内培养菌种，培养时间24～30小时，全程罐温26～30℃，通风比1:0.5～1:1，搅拌转速30～150rpm，罐压0.04～0.06MPa。

4、中间体配制阶段：

在补料罐1内投入催化中间体FR901379用1:10无菌水在开搅拌状态下缓慢溶解备用。

5、全细胞酶催化阶段：

待菌种培养好后，由补料罐1缓慢补入到培养催化罐2，催化时间10～20小时。补中间体FR901379时，总自动控制阀I11、自动控制阀II15为开启状态，通过压力差缓慢补入到培养催化罐2。

6、过滤循环回流阶段：

全细胞酶催化反应结束后产物FR179642溶解在清液水相中，当产物浓度达1000-1500mg/L时进行过滤分离。在PLC设定好参数，然后开启自控按钮，自动控制阀V62、自动控制阀IV26、自动控制阀III24、总自动控制阀II21开启，自动控制阀VII29、自动控制阀VI27关闭，循环泵25开启，反应液经循环泵25由管道式自清洗过滤5的进口流入，经过滤网54过滤，再从出口流出，连接到提取车间。过滤后的菌体由回流管61回流到培养催化罐2内。当过滤反应液剩总体积20％后停止过滤，并关闭自动控制阀IV26、自动控制阀III24、总自动控制阀II21，开启自动控制阀V62、自动控制阀VII29，开启循环泵25用无菌纯化水冲洗管道式自清洗过滤器5和回流管61。冲洗5～10分钟后关闭靠近培养催化罐端的自动控制阀V62，关闭循环泵25，用无菌纯化水保压管道式自清洗过滤器5和回流管61。其中，在过滤循环回流过程中当管道式自清洗过滤器5进出口的压差达到预设值时，过滤器将开始自清洗过程，整个自清洗过程包含两个步骤：打开靠近道式自清洗过滤器5端的自动控制阀V62，清洁电机57带动过滤网54内的网刷55转动，被过滤网54所捕捉的菌体因此被网刷55刷下。整个清洗过程耗时约15～60秒，清洗时系统不断流，管道式自清洗过滤器5的整个运行过程由随机配备的一个控制箱来控制。整个过程中，液体不断流，实现了连续化、自动化生产。

7、连续培养催化阶段：

回流的菌体继续在培养催化罐2内培养，并继续从补料罐1补入反应中间体FR901379连续催化反应。反应好后再次进入过滤循环回流阶段。

一般可以连续培养催化3～5次，待到酶活性较低时停止催化反应。这样相比单次催化更加简单，设备使用率更高，生产产量大幅度提高，生产成本更低。

本实用新型优势在于可以达到连续培养催化，比起单批培养催化更加简便，生产产量大幅度提高，生产成本更低，设备利用率更高，自控操作简单。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种米卡芬净母核FR179642全细胞连续催化系统，其特征在于：包括补料罐，补料罐内设置有搅拌装置I，补料罐的底部连接有总自动控制阀I，总自动控制阀I分别连接有蒸汽管I和供料管，蒸汽管I上连接有自动控制阀I，供料管两端分别连接有自动控制阀II；

培养催化罐，供料管与培养催化罐的上部连接，培养催化罐内设置有搅拌装置II，培养催化罐的底部连接有总自动控制阀II，总自动控制阀II分别连接有出料管和蒸汽管II，出料管上连接有自动控制阀III、循环泵、管道式自洗过滤器和自动控制阀IV，管道式自洗过滤器的回液口通过回液管与培养催化罐的上部连接，回液管的两端分别连接有自动控制阀V，蒸汽管II上连接有自动控制阀VI，自动控制阀III和循环泵之间的出料管上还连接有无菌纯化水管，无菌纯化水管上连接有自动控制阀VII，培养催化罐的上部连接有排气管，排气管上连接有压力表和自动控制阀VIII。

2.如权利要求1所述的米卡芬净母核FR179642全细胞连续催化系统，其特征在于：所述管道式自洗过滤器包括进料管部、出料管部和回液管部连接成的Y字形管体，进料管部和出料管部之间设置有过滤网，回液管部内设置有用于清洁过滤网的网刷，网刷上连接有驱动网刷旋转的转轴，转轴的外端伸出回液管部并与清洁电机传动连接，清洁电机固定在回液管部外，进料管部和出料管部上均连接有压力表II，进料管部与所述循环泵连接，出料管部与所述自动控制阀IV连接。

3.如权利要求1所述的米卡芬净母核FR179642全细胞连续催化系统，其特征在于：

所述总自动控制阀I通过三通接头I与所述蒸汽管I和所述供料管连接；

所述总自动控制阀II通过三通接头II与所述出料管和所述蒸汽管II。

4.如权利要求1所述的米卡芬净母核FR179642全细胞连续催化系统，其特征在于：

所述搅拌装置I包括搅拌电机I、搅拌轴I和搅拌叶片I，搅拌轴I伸入所述补料罐中，搅拌叶片I固定连接在搅拌轴I上并位于所述补料罐中，搅拌轴I外端与搅拌电机I传动连接，搅拌电机I固定连接在所述补料罐顶部；

所述搅拌装置II包括搅拌电机II、搅拌轴II和搅拌叶片II，搅拌轴II伸入所述培养催化罐中，搅拌叶片II固定连接在搅拌轴II上并位于所述培养催化罐中，搅拌轴II外端与搅拌电机II传动连接，搅拌电机II固定连接在所述培养催化罐顶部。

5.如权利要求2所述的米卡芬净母核FR179642全细胞连续催化系统，其特征在于：所述蒸汽管I、所述供料管、所述出料管、所述蒸汽管II、所述无菌纯化水管和所述回液管均为304不锈钢管，所述过滤网为不锈钢过滤网。