1.3.1 胰岛素生产工艺
发酵。先在配料间的配料罐中按配方人工投入酵母粉、糖、盐等固体料,再加入定量的自来水,搅拌,配成培养液,然后用料泵打入发酵罐,通入蒸汽,进行高压灭菌,大约需4h,同时用泵将液体料磷酸(44%, 88%的磷酸和水配制)和氨水(28%)分别从酸碱罐打入发酵罐中。灭菌结束后,将发酵罐降温,调节好罐内温度、pH值等,通入净化后的空气(约7m3/min),再加入接种液(大肠杆菌),开始发酵过程。发酵温度控制在23-42℃、pH6.0-8.0,整个过程约需48h,产生废气G1和废水W1。
收菌。发酵结束后,发酵液用泵打入碟式离心机进行分离,固体料即为收获的菌,液体作为废水收集高温灭活后排放。收菌过程约8h,产生废水W2。
破碎。将上步收获的菌体投入悬浮罐,加入定量的自来水,搅拌,用高压匀质机破菌处理。时间约8h。
提取。将破碎后的悬浮液用泵打入碟式离心机分离,得到粗蛋白(湿品),产生废水W3。提取过程约8h。
洗涤。将粗蛋白用泵投入洗罐,分两个步骤进行洗涤。第一步(洗涤Ⅰ),先后分两次加入定量的蒸馏水和缓冲液1洗涤,室温下搅拌8h。离心分离,产生废水W4。第二步(洗涤Ⅱ),加入定量的蒸馏水,室温下搅拌8h。用泵打入碟式离心机离心分离,产生废水W5。
变复性。蛋白质因受某些物理或化学因素的影响,分子的空间构象被破坏,从而导致其理化性质发生改变并失去原有的生物学活性的现象称为蛋白质的变性作用。变性作用并不引起蛋白质一级结构的破坏,而是二级结构以上的高级结构的破坏, 如果变性条件剧烈持久,蛋白质的变性是不可逆的,如果变性条件不剧烈,这种变性作用是可逆的。除去变性因素,在适当条件下变性蛋白质可恢复其天然构象和生物活性,即称为蛋白质的复性。把上述洗涤后得到的蛋白质投入变性罐,加入8M的尿素溶液(由尿素和蒸馏水配制),搅拌溶解,变性,变性液用泵打入管式离心机离心分离,得到变性液,少量细胞碎片以废固(S1)形式分离除去。然后,在变性液中用恒流泵打入缓冲液2,除去变性条件,得到活性蛋白质,即完成复性过程。
酶切。DNA是真核生物的遗传物质,由脱氧核苷酸组成,呈双链互补螺旋结构,由于酶具有高度的专一性,一种酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列,所以可用特定的这种酶去切割相应的DNA片断,从而达到定向切割,获得目的基因产物。DNA纯度、缓冲液、温度条件及酶本身都会影响酶的活性。在复性后的溶液中用恒流泵打入缓冲液3,控制一定的温度、时间等条件,进行酶切,约需15h。
超滤Ⅰ。将酶切后的溶液超滤浓缩,得浓缩液(1),去下一工序;透过液即为废液L1,主要含尿素,收集后外售给热电厂脱硝处理。
粗制(上柱,洗脱、柱清洗)。包括三个过程:上柱(进行离子交换)→洗脱(含目的物的洗脱液去下一个工序)→柱清洗(备用)。在浓缩液(1)中用恒流泵加缓冲液4,上柱,进行离子交换,目的物被交换后吸附在柱子上,没被柱吸附的溶液作废水排出;用缓冲液5洗柱,洗脱液去下一工序;柱子再经水洗-碱洗(由蒸馏水和NaOH配制)-水洗后备用。上柱在常压、常温下操作,约需20h。粗制工序共产生废水W6。
精制。采用高效液相分离柱(HPLC)作进一步纯化。以20%的丙醇溶液作流动相,将粗制得到的洗脱液用恒流泵打入移动罐中,通过HPLC,收集含有效组分的精制液,去下一工序;流动相出柱后收集起来,作废液L2去丙醇回收装置。此工序产生废气G2。
超滤Ⅱ。在精制液中用恒流泵加入缓冲液6,混合后超滤浓缩,得浓缩液(2),直接进罐,去下一工序;透过液L3去丙醇回收装置,此工序产生废气G3。
离心冻干。先将浓缩液(2)冷冻结晶,人工分装后用高速冷冻离心机分离,上清液W7作废水排放;固体料经冷冻干燥后,即得到成品,产生废气G4。
1.3.2 胰岛素制剂
1.3.2.1 西林瓶胰岛素制剂生产工艺
工艺流程简述:
洗瓶:把拆掉外包后的针剂瓶排列整齐,由输送带送入灌装线配套的洗瓶机中,人工控制、机械操作,通过设备喷射无菌注射用水清洗针剂瓶。
灭菌:经过冲洗后的西林瓶,在灭菌隧道中经过高温干热灭菌并冷却至室温后,将西林瓶送至灌封机。
灌封:将配制成的胰岛素水溶液,灌入灭菌冷却后的西林瓶中。
轧盖:将灌封后的胰岛素西林瓶,通过轧盖后,送至出品线。
1.3.2.2 卡式瓶胰岛素制剂生产工艺
工艺流程简述:
洗瓶:把拆掉外包后的针剂瓶排列整齐,由输送带送入灌装线配套的洗瓶机中,人工控制、机械操作,通过设备喷射无菌注射用水清洗针剂瓶。
灭菌:经过冲洗后的卡式瓶,在灭菌隧道中经过高温干热灭菌并冷却至室温后,将卡式瓶送至灌封机。
灌装:将卡式瓶底盖装入灭菌后的卡式瓶底部,并将配制成的胰岛素水溶液,灌入卡式瓶中,最后将卡式瓶封装并推入出品线。