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頭孢菌素C應用膜分離技術的優勢

2020-08-27 08:49:34 nvg75541108 85

頭孢菌素C,是一種從霉菌發酵液中提取出來的-內酰胺抗生素。頭孢菌素C在發酵液中的濃度一般為5~20g/L。實驗離心后固體含量15~60%,取決于菌種和發酵條件。但是,目前通常直接將頭孢菌素C通過酶水解轉化成7-ACA。    

傳統工藝    

    傳統上,多數頭孢菌素C/7-ACA的生產廠家在發酵后首先采用預涂鼓式過濾,部分廠家在壓濾后采用離心過濾。這些方法存在如下幾方面的缺點:

1. 在濾餅中存在7~15%頭孢菌素C的損失。

2. 鼓式過濾后的濾液中還含有大量的固體,會縮短過濾工序后的離子交換樹脂柱和酶柱的壽

3. 助濾劑的購買和隨后的清除是下游工藝中重要的成本來源,同時會污染環境。

4. 鼓式過濾需要人不停地監督和維護,增加勞動成本。

   

傳統工藝中面臨的問題:    

◆ 菌絲體分離

◆ 蛋白剔

◆ 脫色澄清

◆ CPC/DCPC分離

◆ 解析液濃縮

◆ 酶解技術及7-ACA濃縮

◆ 母液回收

   

在頭孢菌C(簡稱頭C)的發酵液中,除頭C外,常伴有青霉素N,去乙酰頭孢菌素C、去乙酰氧頭孢菌素C等一些中間產物,以及氨基酸和色素等雜質,傳統的分離和純化方法一般都采用兩種以上的方法交替結合使用,但還是沒能得到好的提取效果。    

 對傳統工藝進行改進,使之能大幅度提高產物回收率和產品質量,同時,不使用助濾劑,延長7-ACA生產工藝中所使用的價格昂貴的離子交換柱和酶柱的壽命。

  膜系統可有效地對頭孢菌素C原發酵液進行加工處理,而不使膜堵塞或結垢,提高頭孢菌素的回收率,使得濃縮液中頭孢菌素C的濃度比原發酶液中的更高

采用超濾膜系統有如下優點:

    1. 產物回收率一般為97~99%,比采用鼓式過濾或壓濾提高了5~12%。

    2. 無需使用助濾劑或硅藻土。

    3. 離子交換柱和酶柱壽命可延長2~3倍。

    4. 最終產物質量比采用鼓式過濾時高。

    5. 減輕工藝提取難度,節約輔消耗。

    6. 操作工藝流程簡化,操作成本低。

    7. 超濾系統實行系統封閉過濾,濾液不受人為污染,排渣無須手動,生產環境改善,操作勞動強度減輕。

    8. 由于不添加助濾劑,濾渣可直接回收利用,增加了附加收益,并且節省了大多助濾劑成本支出。

    9. 濃縮后的菌絲體可經過一個特殊的壓濾機,將其壓制成餅,用作動物飼料或肥料。

 

   

用納濾技術與傳統的減壓濃縮、薄膜蒸發濃縮相比具有如下優越性:    

1. 由納濾技術濃縮完全是物理過程,無相變的發生、能耗低、運行費用低

2. 透過液中僅含有無機鹽,可回收利用,無廢液排放,符合環保要求

3. 濃縮質量和濃縮收率都較高且穩定

4. 實行系統封閉運行,勞動強度低,生產環境改善;

 

1) 過濾膜通量:溫度10℃時,平均膜通量為50~55LMH,最高能達到200L/m2.hr。影響因素包括料液含固量、粘度、操作溫度與系統流量以及清洗是否徹底等諸多方面,并且發酵液放置后會發生降酸及菌絲體自溶等現象,使過濾速度下降,所以在生產中應避免料液放罐后長時間放置。

2) 濃縮液的濃縮倍數與操作加水量:發酵液最終濃縮液的體積一般占發酵液體積的20~35%,影響因素:料液含固量、設備運行狀態。操作加水量約為投料體積的1~1.8倍

3) 系統連續運行能力超濾膜系統對于操作時間的長短與膜通量的變化關系不是很明顯,導致膜通量下降的最主要因素在于料液隨著過濾的進行,料液含固量提高,流動性變差,過濾速度亦下降。為保證一定的膜通量,系統連續操作時間可在6~8小時

 4) 系統清洗恢復性能超濾系統在生產完一批次料液停機后要進行膜的清洗,根據不同批次的平均通量、通量變化、曲線及每批結束后清洗后的通量恢復性能等三個方面來比較,均沒有明顯差異,盡管在不同批次之間存在清洗效果方面的差別,但在整體趨勢上無通量衰減的趨勢,所以膜過濾性能的下降趨勢不明顯,系統清洗后膜將恢復原有性能。

5) 過濾收率

    據我們在頭C生產中試與工業應用的經驗來看,應用Ultra-flo超濾系統,過濾收率通常會比傳統過濾方法的收率高3~4%,樹脂提取工序可以提高4~5%,結晶工序可以提高3~4%左右。

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