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  • 膜分離技術在鏈霉素中的應用

    2020-09-09 14:27:26 nvg75541108 89

            鏈霉素(Streptomycin)是1944年從灰色鏈霉菌(Streptomyces,griseus)培養液中分離出來的一種堿性抗生素,我國于1958年以來大量生產,目前已形成了相當大的生產規模與能力。

       

    傳統工藝    

    鏈霉素早期的提取方法采用活性炭吸附法、帶溶法、沉淀法、離子交換法。目前國內外多采用離子交換法提取鏈霉素,其工藝流程如下

     

       圖片關鍵詞

     

     

     

    鏈霉素傳統工藝流程

     

         鏈霉素發酵液中絕大部分是菌絲體和未用完的培養基,以及各種各樣的代謝產物,如:蛋白質、多肽、色素和Ca2+、Mg2+離子等等,鏈霉素濃度遠較各種雜質的低,僅為5000單位/毫升左右。大量蛋白、多肽和高價離子(Ca2+、Mg2+)的存在對離子交換吸附影響很大。在離子交換處理前,一般采用蒸汽加熱(70~75℃)方法使蛋白質凝固變性。添加磷酸或一些絡合劑如三聚磷酸等使高價離子草酸、磷酸生成不溶性沉淀物,然后通過板框過濾或離心分離將這些沉淀物除去。這一預處理將導致10%以上的鏈霉素所添加的草酸、磷酸或絡合劑,既增加了鏈霉素提煉成本,又會降低產品純度、污染環境。同時所得的發酵濾液中仍存在許多蛋白、多肽和其它各種雜質,將會減少樹脂的吸附容量或污染樹脂,造成樹脂的沉降和堵塞,進而縮短樹脂的壽命,增加 抗生素提煉的成本。

        此外采用離子交換法提煉鏈霉素,總收率不高,只達72%。同時需大量解吸液。解吸液中鏈霉素濃度低,各種雜質如色素、金屬離子等含量較高,造成下游工藝處理困難 ,產品純度不高。

     

       

    新工藝    

          膜法工藝取代鏈霉素生產中的薄膜蒸發工藝,使這一問題得到了很好的解決。膜分離是一種無相變的純物理手段,能在任何膜能承受的溫度下對料液進行分子水平的分離。清潔,環保,占地少,另外它的一大優勢是運行成本低,去除一噸水的成本比普通的三效蒸發器低,有效地控制產品,提高了產品的質量。

    超濾技術替代傳統的板框壓濾/鼓式真空過濾方法。其最大的特點是在不需要加入助濾劑、絮凝沉淀劑及其他任何化學試劑的情況下,不僅可把菌絲體及其他固體雜質完全分離,而且可以把99%以上的蛋白(包括溶解性的蛋白) 與菌絲體一起剔除。 

           超濾技術實質是把傳統工藝中剔除蛋白(絮凝沉淀)、菌絲分離(板框壓濾/鼓式真空過濾),去除乳化(破乳劑的使用)等多種傳統的提煉與純化工藝用超濾技術加以替代,既減少了設備的投資,及原輔材料(如助濾劑、絮凝劑、破乳劑等) 的消耗,還大大提高了鏈霉素預處理的收率,使得傳統意義上板框壓濾/鼓式真空過濾工藝中10~15%的鏈霉素損失下降到1%的水平。    

          超濾組件適于處理高粘度的流體并達到較高的濃縮倍數,使含菌絲/蛋白及其他大分子物質的濃縮液呈漿糊狀,其固體充填密度可達到95%以上。且幾乎不含任何鏈霉素組分,從而使鏈霉素預處理的收率達到99%的水平。而且濃縮液中的菌絲/蛋白由于未受助濾及絮凝劑的污染而可直接用作動物飼料,既增加了收入,又減少了污物處置的費用,因此,受到環保當局的特別推崇。    

        經超濾技術處理的發酵濾液,清轍透明,不含蛋白,可用專利性的納濾技術進一步濃縮到所需的濃度。納濾技術與傳統意義上的反滲透 技術亦有很大區別。它既可以使鏈霉素完全截流,又允許無機鹽透析,減少滲透壓,從而有利于濃縮過程的進行,并使鏈霉素濃度達到相當高的水平,進而減少了后續工藝中有機溶媒的用量,在節省成本、增加收率的同時,減少了產品在母液及其他廢液中的損失,有利環境保護。

       


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