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頭孢菌素C應用膜分離技術的優(yōu)勢

2020-08-27 08:49:34 nvg75541108 562

頭孢菌素C,是一種從霉菌發(fā)酵液中提取出來的-內酰胺抗生素。頭孢菌素C在發(fā)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(fā)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(tǒng)工藝    

    傳統(tǒng)上,多數(shù)頭孢菌素C/7-ACA的生產(chǎn)廠家在發(fā)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(huán)境。

4. 鼓式過濾需要人不停地監(jiān)督和維護,增加勞動成本。

   

傳統(tǒng)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(fā)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(chǎn)物,以及氨基酸和色素等雜質,傳統(tǒng)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(tǒng)工藝進行改進,使之能大幅度提高產(chǎn)物回收率和產(chǎn)品質量,同時,不使用助濾劑,延長7-ACA生產(chǎn)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(tǒng)可有效地對頭孢菌素C原發(fā)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(fā)酶液中的更高

采用超濾膜系統(tǒng)有如下優(yōu)點:

    1. 產(chǎn)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(chǎn)物質量比采用鼓式過濾時高。

    5. 減輕工藝提取難度,節(jié)約輔消耗。

    6. 操作工藝流程簡化,操作成本低。

    7. 超濾系統(tǒng)實行系統(tǒng)封閉過濾,濾液不受人為污染,排渣無須手動,生產(chǎn)環(huán)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(jié)省了大多助濾劑成本支出。

    9. 濃縮后的菌絲體可經(jīng)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(tǒng)的減壓濃縮、薄膜蒸發(fā)濃縮相比具有如下優(yōu)越性:    

1. 由納濾技術濃縮完全是物理過程,無相變的發(fā)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(huán)保要求

3. 濃縮質量和濃縮收率都較高且穩(wěn)定

4. 實行系統(tǒng)封閉運行,勞動強度低,生產(chǎn)環(huán)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(tǒng)流量以及清洗是否徹底等諸多方面,并且發(fā)酵液放置后會發(fā)生降酸及菌絲體自溶等現(xiàn)象,使過濾速度下降,所以在生產(chǎn)中應避免料液放罐后長時間放置。

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

3) 系統(tǒng)連續(xù)運行能力超濾膜系統(tǒng)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(tǒng)連續(xù)操作時間可在6~8小時

 4) 系統(tǒng)清洗恢復性能超濾系統(tǒng)在生產(chǎn)完一批次料液停機后要進行膜的清洗,根據(jù)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(tǒng)清洗后膜將恢復原有性能。

5) 過濾收率

    據(jù)我們在頭C生產(chǎn)中試與工業(yè)應用的經(jīng)驗來看,應用Ultra-flo超濾系統(tǒng),過濾收率通常會比傳統(tǒng)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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