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发布日期:2021年06月24日

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头孢菌素C应用膜分离技术的优势
2020-08-27 08:49:34 nvg75541108 59

头孢菌素C,是一种从霉菌发酵液中提取出来的-内酰胺抗生素。头孢菌素C在发酵液中的浓度一般为5~20g/L。实验离心后固体含量15~60%,取决于菌种和发酵条件。但是,目前通常直接将头孢菌素C通过酶水解转化成7-ACA。    

传统工艺    

    传统上,多数头孢菌素C/7-ACA的生产厂家在发酵后首先采用预涂鼓式过滤,部分厂家在压滤后采用离心过滤。这些方法存在如下几方面的缺点:

1. 在滤饼中存在7~15%头孢菌素C的损失。

2. 鼓式过滤后的滤液中还含有大量的固体,会缩短过滤工序后的离子交换树脂柱和酶柱的寿

3. 助滤剂的购买和随后的清除是下游工艺中重要的成本来源,同时会污染环境。

4. 鼓式过滤需要人不停地监督和维护,增加劳动成本。

   

传统工艺中面临的问题:    

◆ 菌丝体分离

◆ 蛋白剔

◆ 脱色澄清

◆ CPC/DCPC分离

◆ 解析液浓缩

◆ 酶解技术及7-ACA浓缩

◆ 母液回收

   

在头孢菌C(简称头C)的发酵液中,除头C外,常伴有青霉素N,去乙酰头孢菌素C、去乙酰氧头孢菌素C等一些中间产物,以及氨基酸和色素等杂质,传统的分离和纯化方法一般都采用两种以上的方法交替结合使用,但还是没能得到好的提取效果。    

 对传统工艺进行改进,使之能大幅度提高产物回收率和产品质量,同时,不使用助滤剂,延长7-ACA生产工艺中所使用的价格昂贵的离子交换柱和酶柱的寿命。

  膜系统可有效地对头孢菌素C原发酵液进行加工处理,而不使膜堵塞或结垢,提高头孢菌素的回收率,使得浓缩液中头孢菌素C的浓度比原发酶液中的更高

采用超滤膜系统有如下优点:

    1. 产物回收率一般为97~99%,比采用鼓式过滤或压滤提高了5~12%。

    2. 无需使用助滤剂或硅藻土。

    3. 离子交换柱和酶柱寿命可延长2~3倍。

    4. 最终产物质量比采用鼓式过滤时高。

    5. 减轻工艺提取难度,节约辅消耗。

    6. 操作工艺流程简化,操作成本低。

    7. 超滤系统实行系统封闭过滤,滤液不受人为污染,排渣无须手动,生产环境改善,操作劳动强度减轻。

    8. 由于不添加助滤剂,滤渣可直接回收利用,增加了附加收益,并且节省了大多助滤剂成本支出。

    9. 浓缩后的菌丝体可经过一个特殊的压滤机,将其压制成饼,用作动物饲料或肥料。

 

   

用纳滤技术与传统的减压浓缩、薄膜蒸发浓缩相比具有如下优越性:    

1. 由纳滤技术浓缩完全是物理过程,无相变的发生、能耗低、运行费用低

2. 透过液中仅含有无机盐,可回收利用,无废液排放,符合环保要求

3. 浓缩质量和浓缩收率都较高且稳定

4. 实行系统封闭运行,劳动强度低,生产环境改善;

 

1) 过滤膜通量:温度10℃时,平均膜通量为50~55LMH,最高能达到200L/m2.hr。影响因素包括料液含固量、粘度、操作温度与系统流量以及清洗是否彻底等诸多方面,并且发酵液放置后会发生降酸及菌丝体自溶等现象,使过滤速度下降,所以在生产中应避免料液放罐后长时间放置。

2) 浓缩液的浓缩倍数与操作加水量:发酵液最终浓缩液的体积一般占发酵液体积的20~35%,影响因素:料液含固量、设备运行状态。操作加水量约为投料体积的1~1.8倍

3) 系统连续运行能力超滤膜系统对于操作时间的长短与膜通量的变化关系不是很明显,导致膜通量下降的最主要因素在于料液随着过滤的进行,料液含固量提高,流动性变差,过滤速度亦下降。为保证一定的膜通量,系统连续操作时间可在6~8小时

 4) 系统清洗恢复性能超滤系统在生产完一批次料液停机后要进行膜的清洗,根据不同批次的平均通量、通量变化、曲线及每批结束后清洗后的通量恢复性能等三个方面来比较,均没有明显差异,尽管在不同批次之间存在清洗效果方面的差别,但在整体趋势上无通量衰减的趋势,所以膜过滤性能的下降趋势不明显,系统清洗后膜将恢复原有性能。

5) 过滤收率

    据我们在头C生产中试与工业应用的经验来看,应用Ultra-flo超滤系统,过滤收率通常会比传统过滤方法的收率高3~4%,树脂提取工序可以提高4~5%,结晶工序可以提高3~4%左右。

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