全站搜索
超滤法提纯头孢菌素C的应用研究
作者:管理员    发布于:2016-03-21 13:44:42    文字:【】【】【

  超滤法提纯头孢菌素C的应用研究李春艳、方富林2,何旭敏3,夏海平3,蓝伟光3并对超滤过程中顶洗加水量进行探讨=方法采用Ultraflo超滤系统提纯未经任何预处理的头孢菌素C发酵液。结果滤液中蛋白质含量仅为原工艺的1/10,过滤收率由原工艺的78提高到83.8系统平均膜通量可达66.3LMH,且可长时间连续平稳运行,被污染的膜经清洗后与新膜没有明显的差异。理论加水量倍数为投料液的1.8倍,实际的平均加水量倍数为1.70倍。结论Uhraflo超滤系统完全能代替原工艺提纯不经预处理的头孢菌素C发酵液,理论加水量计算方法可以用于实际洗涤操作。

  头孢菌素C是半合成头孢菌素类抗生素的起始原料,目前采用发酵法生产,其发酵液中存在菌丝体蛋白质和悬浮微粒等杂质。原工艺是将发酵液预处理后用板框加压过滤或真空鼓式过滤的两步分离法除去这些杂质,此法存在操作工艺繁琐、滤液质量不高、收率较低等问题笔者于1999年10月~2000年5月研究头孢菌素C发酵液提纯中使用超滤法代替原工艺,以期简化操作工艺流程,提高滤液质量和过滤收率,并对超滤过程的顶洗加水量进行探讨1材料与方法1.1材料超滤设备:Ultra-lo超滤系统(美国下游技术有限公司)的UF-54中试设备超滤膜:平板薄层复合膜,膜面积1.08m2,截留分子量为30 000的Sunta蝣头孢菌素C发酵液:取自甲、乙两药厂头孢菌素C生产线发酵液只经酸化(控制pH在3左右)处理,不添加任何助滤剂。含酶洗涤剂:SuntarVI洗涤齐I 1.2实验过程头孢菌素C发酵液经泵加压后进入Ultra-lo超滤分离系统,头孢菌素C透过膜流进清液贮罐,而菌丝体蛋白质和固体悬浮颗粒等杂质被截留,经热交换器冷却后(因泵运行后会放热使料液温度升高)送回发酵液贮罐进一步浓缩,直至超滤浓缩液呈浆糊状,再用少量的水顶洗,使滤渣中残余基金项目:福建省自然科学基金资助项目(C9910003)3500042厦门大学三达膜科技有限公司,厦门3610063.厦门大学化学材料科学系,厦门361005的头孢菌素C充分洗涤出工艺流程见实验中每隔15min测定一次过滤速率,并换算成膜通量1.3实验条件在甲药厂开展了5个批次的中试,实验条件见表1.表1甲药厂头孢菌素C发酵液Ultraflo超滤条件中试批次平均值平均温度(°C)平均进口压力(MPa)平均出口压力(MPa)投料体积(L)操作时间(min)1.4膜的清洗每批实验结束后要进行膜的清洗清洗步骤如下:(1)排出滤渣,用清水洗去系统残余的少量滤渣(2)用pH10的NaOH溶液在50C下循环遵洗e40m减排出厉液4用厉分数为含酶清洗液在50°C下循环清洗45min后排出清洗液。(4)用清水洗至pH呈中性2结果21滤液质量和过滤收率取甲药厂的卜5批次头孢菌素C超滤液,分别测定滤液的蛋白质含量和过滤收率(此工作由厂方技术人员完成)超滤后滤液中蛋白质平均含量由原工艺的2 ~3降低到0.2~0.3(仅为原工艺的1/10),平均过滤收率由原工艺的78提高到83..随着滤液质量的提高,后工艺的提取收率也有较大提高,其中树脂提取收率由原工艺的85提高到90左右,结晶工序收率由原工艺的82提高到85左右。

  22超滤膜通量的影响因素取乙药厂的头孢菌素发酵液,酸化至卩只3后,用仍加-£1超滤设备(进口压力为06MPa,出口压力为0.3MPa)超滤超滤过程的膜通量随料液浓度温度的变化情况见表2 23超滤膜通量及其变化规律甲药厂卜5批次的头孢菌素C发酵液超滤过程中膜通量随时间的变化曲线见24清洗恢复性当膜通量突然衰减较多使过滤速度太慢时,说明膜由于吸附产生污染堵塞,此时要进行膜的清洗为了考察清洗后膜的恢复性能,在甲药厂的卜5批次的超滤中试中,前3批采用已在多个不同产品中用过的旧膜,后2批换用新膜新膜和旧膜的膜通量及其变化规律见25顶洗加水量25.1理论顶洗加水量为了估算出顶洗加水量,笔者根据工业生产经验的数据总结出一个理论计算顶洗加水量的方法:假定初始料液体积100L,初始料液效价20000,料液中干渣质量分数20,加水前浓缩液与初始料液体积比50,加水前终止状态的浓缩液为要丢弃的滤渣,由干渣和滤液组成。因为此状态下,滤渣中滤液部分的产物理考虑到滤渣本身会吸附部分产物,滤渣实际损失率大约为2,说明洗涤已完全,洗涤过程的理论顶洗加水量为180L,为初始料液体积的1.8倍。

  2.5.2实际顶洗加水量对甲药厂的卜5批次头孢菌素C发酵液超滤过程中实际顶洗加水量进行研究,结果见表4 3讨论近十余年来,超滤法作为一种新型的分离方法,在抗生素的提纯上得到了广泛的研究和应用n 5但其发酵液都要经严格预处理后才能进行超滤,否则超滤膜系统堵塞严重。笔者采用Ultra-flo超滤系统一步截留不经任何预处理的头孢菌素C发酵液中残留的菌丝体蛋白质(包括可溶性蛋白)和悬浮微粒等杂质,简化了操作工艺流程,提高了滤液质量表2膜通量随料液浓度、温度变化情况时间膜通量(LMH)温度滤出液体积(L)温度变化系数料液浓度倍数变化膜通量变化()表3顶洗加水量的理论计算过滤操作浓缩液部分滤液部分理论效价d1g/ml)总体积液体体积滤渣体积(L)加水体积(L)理论膜透过率()滤出液体积(L)加水前浓缩液初始料液加水后第1次第2次第3次第4次第5次第6次终止状态:加水前浓缩液理论效价=初始料液效价X(初始料液中液体体积一加水前滤出液体积积(透过效率/2片(浓缩液中液体体积+加水前滤出液体积X透过效率/2)。

  表4甲药厂头孢菌素C发酵液超滤中试的实际顶洗加水量中试批次投料体积(L)滤渣体积加水前滤液体积(L)加水后滤液体积(L)滤液总体积加水量(L)加水倍数滤渣损失率()平均值和产品收率超滤过程中,料液的浓度和超滤的温度是影响膜通量的主要因素。料液浓度升高,膜通量下降;温度升高,膜通量升高。因此在不使头孢菌素C发生热降解而降低过滤收率的前提下,尽可能提高超滤温度,使系统的膜通量较大超滤过程的平均膜通量高达66.3LMH,系统膜通量基本维持在55~ 70LMH范围内(各批次的膜通量之间存在着一定的差异,这主要是由于各批次的料液含固量、粘度、操作温度以及系统在操作结束后的清洗工作存在差异所致)在超滤195min后,系统的膜通量仍未见衰减,说明Ultraflo超滤系统对不经任何预处理的头孢菌素C发酵液仍具有很强的处理能力。实际生产中料液总量大,超滤过程料液浓度升高较慢,膜通量衰减得就更为缓慢,膜系统一般可以连续运行>6h被污染的膜经清洗后与新膜在膜通量膜通量变化及膜通量恢复三个方面,没有明显差异,说明Ultra-lo超滤系统的清洗恢复性能强实际的平均顶洗加水量倍数为1. 70,与理论顶洗加水量倍数(1.8倍)相近,说明笔者总结的理论加水量计算方法对实际洗涤操作有一定的指导意义在工业生产中,影响顶洗加水量的因素很多,其中料液的滤渣含量对加水量影响较大(各头孢菌素C厂家料液中滤渣含量不同)滤渣含量较少,加水量也较少,其理论加水量也可依文中的方法计算,但实际加水量一般比理论加水量略低些,因为在膜系统安全运行(不堵塞)的前提下,适当延迟加水时间可以使产品过滤较完全,而加水时间的延迟可使加水量减少。

访问统计
51客服