CN103263850A

CN103263850A - 一种维生素溶液无菌过滤方法及设备

Info

Publication number: CN103263850A
Application number: CN2013101847542A
Authority: CN
Inventors: 陈立新; 蓝海波
Original assignee: Zhejiang Aisijie Biological Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Aisijie Biological Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2013-08-28

Abstract

本发明涉及一种维生素溶液无菌过滤的方法及设备，包括如下步骤：（1）将溶解的维生素溶液通过错流过滤方式进行预过滤；（2）将步骤1所得溶液再次通过并流过滤方式进行预过滤；（3）将步骤2所得溶液进行并流无菌过滤。本发明还涉及应用上述方法的设备，包括错流预过滤组件、并流预过滤组件、并流无菌过滤组件；所述错流预过滤组件、并流预过滤组件、并流无菌过滤组件依次通过管道连通。本发明所述的维生素无菌过滤方法及设备，增加了维生素过滤的速度，减少了折叠膜洗膜和灭菌的操作次数，也延长了折叠膜的使用寿命。

Description

一种维生素溶液无菌过滤方法及设备

技术领域

本发明涉及维生素溶液的无菌过滤方法，属于化工、医药技术领域。

背景技术

液体的无菌过滤属于微滤，微滤有两种操作工艺：（1）并流过滤：溶剂和小于膜孔的溶质在压力的驱动下透过膜，大于膜孔的颗粒被截留，通常堆积在膜面上，随着时间的增加，膜面上堆积的颗粒也在增加，过滤阻力增大，膜渗透速率下降。因此，并流过滤是间歇式的，必须周期性的停下来清洗膜表面的污染层，或者更换膜。（2）错流过滤：在泵的推动下料液平行于膜面流动，与并流过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平，因此膜过滤速度下降不明显。

发酵培养基中维生素溶液无菌过滤都是采用折叠膜“并流过滤”的方法，除菌效果理想，但是，生产中往往滤饼层使过滤的通量下降而增加过滤时间，使洗膜的周期也变得很短，同时缩短了膜的使用寿命，且生产线上的洗膜操作很不方便。若用“错流过滤”方式的卷式膜或陶瓷膜作无菌过滤，则无菌的指标达不到要求。对于以上问题，过滤器公司建议的方法是增加折叠膜滤芯数量，即增加膜过滤的面积，这也是维生素无菌过滤普遍采用的方法。该方法能一定程度上缩短了膜过滤时间，延长了膜的清洗周期；但同时增加了设备成本和运行成本，而且没有从根本上解决膜面堵塞问题，也没有提高折叠膜单位面积的处理能力。

单一的折叠膜“并流过滤”的方法对发酵培养基中的维生素进行无菌过滤。虽能达到除菌的要求，但过滤过程中滤液通量下降明显，过滤时间长，且每批过滤后需要进行洗膜操作，使用前进行膜的灭菌操作，反复的洗膜和灭菌操作大大降低了膜的使用寿命。

发明内容

为了解决用折叠膜过滤维生素过程中遇到的上述问题，本发明提供一种维生素无菌过滤的方法及设备。

为了实现上述目的，本发明所述的一种维生素无菌过滤方法包括如下步骤：

（1）将溶解的维生素溶液通过错流过滤方式进行预过滤；

（2）将步骤1所得溶液再次通过并流过滤方式进行预过滤；

（3）将步骤2所得溶液进行并流无菌过滤。

所述错流过滤方式采用卷式膜过滤器；且卷式膜过滤器至少为一个，每个卷式膜过滤器内均安装有孔径为0.04-0.3um的卷式过滤膜。

所述并流过滤方式采用折叠膜过滤器，且折叠膜过滤器至少为一个，每个折叠膜过滤器内均安装有孔径为0.1-0.45um的折叠过滤膜。

所述并流无菌过滤采用经蒸汽灭菌后的折叠膜过滤器，且折叠膜过滤器至少为一个，每个折叠膜过滤器内均安装有孔径为0.1-0.45um的折叠过滤膜。

一种过滤设备，用于实施所述的维生素溶液无菌过滤方法，包括错流预过滤组件、并流预过滤组件、并流无菌过滤组件；所述错流预过滤组件、并流预过滤组件、并流无菌过滤组件依次通过管道连通。

所述错流预过滤组件包括若干个通过管道串联的卷式膜过滤器组成，错流预过滤组件的过滤液输出口通过管道与并流预过滤组件连通。

所述的过滤设备，还包括循环罐，所述循环罐与错流预过滤组件的溶液输入口及溶液输出口分别通过管道连通。

所述并流预过滤组件包括若干个通过管道并联的折叠膜过滤器组成。

所述并流无菌过滤组件包括蒸汽过滤器、折叠膜无菌过滤器组成，蒸汽过滤器和折叠膜无菌过滤器通过管道并联。

本发明所述的维生素无菌过滤方法及设备，增加了维生素过滤的速度，减少了折叠膜洗膜和灭菌的操作次数，也延长了折叠膜的使用寿命，与直接采用折叠膜过滤器过滤相比，过滤效能有明显的提高。

1000L的维生素溶液，采用折叠膜过滤器直接过滤和本发明所述过滤方法设备进行过滤，过滤效果比较如下：

项目	折叠膜直接过滤	本发明所述方法
			过滤时间	2～3小时	20～30分钟
洗膜周期	每天或每批次	每月或20批以上

附图说明

图1为本发明所述维生素过滤方法的流程图。

图2为应用本发明所述维生素过滤方法的设备第一种实施例示意图。

图中：

1.循环罐；2.循环泵；

3.卷式膜过滤器；4.流量计；

5.维生素储罐；6.折叠膜预过滤器；

7.折叠膜无菌过滤器；8.蒸汽过滤器；

10.无菌维生素出口；11.冷却水进口；

12.冷却水出口；13.空气输入管道；

14.自来水；17.排放总管；

18.循环液回流管。

具体实施例

下面参考附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施例中描述的元素和特征可以与一个或更多个其他附图或实施例中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件或处理的表示和描述。

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1：

图2为应用本发明所述维生素过滤方法的设备第一种实施例示意图，如图2所示，维生素无菌过滤装置由循环罐1、循环泵2、两个卷式膜过滤器3、维生素储罐5、折叠膜预过滤器6、折叠膜无菌过滤器7等几部分组成。各设备间通过卫生级不锈钢管件及不锈钢阀门连接，其中：

循环罐1：材质304不锈钢，容积400L，内设不锈钢盘管，过滤过程中冷却水由冷却水进口11进入，冷却水出口12排出对维生素溶液进行冷却。

循环泵2：采用立式离心泵，材质304不锈钢，功率7.5KW，流量16T/H，扬程70M，用于提供维生素溶液循环流动的动力。

两个卷式膜过滤器3：内置有孔径0.1微米的卷式聚偏二氟乙烯（PVDF）微滤膜，有效过滤面积27.8平方米。过滤系统采用两套卷式膜过滤器3串联方式连接在循环管路上，滤液并联后通入维生素储罐5。

维生素储罐5：材质304不锈钢，容积1100L，用于储存卷式膜过滤器3过滤后的滤液，配备搅拌装置，罐顶连接压缩空气13和自来水管路14，用于无菌过滤加压和罐的清洗压料。

折叠膜预过滤器6：内置有孔径0.22微米的折叠式聚丙烯滤芯，过滤器内装20寸滤芯3个，有效过滤面积共3.6平方米。

折叠膜无菌过滤器7：采用孔径0.22微米的折叠式聚醚砜滤芯，过滤器内装20寸滤芯3个，有效过滤面积共3.6平方米。

维生素过滤的操作步骤为：

步骤1：分别称取硫胺素8.3g、泛酸8.3g、吡哆醇8.5g、肌醇40.8g、核黄素4.2g、烟酸8.2g、并加水至充分溶解；分别称取叶酸4.2g、对氨基苯甲酸4.1g，并用ph值为12的氢氧化钠溶液分别溶解，充分搅拌确保维生素都溶解完全。

步骤2：在循环罐1内加入200L的水，将溶解的维生素加入循环罐1内，进行混合溶解。

步骤3：启动循环泵2，使维生素溶液通过卷式膜过滤器3进行预过滤，待系统循环起来后，调节系统的溶液循环流量，使得流量计4所示流量保持在15T/H左右，同时调节系统的运行压力，保持在1-3bar范围内。

步骤4：维生素过滤温度控制在30℃以下，温度由循环罐中的盘管经冷却水进口11通入冷却水，冷却水出口12排出来调节。循环罐1和卷式膜过滤器3由循环液回管18构成回路，维生素混合溶液在循环罐和卷式膜过滤器之间循环流动，过滤液进入维生素储罐5。

步骤5：当循环罐1中溶液体积接近最低循环量（即整个卷式膜过滤器系统循环所需的最少水量）时，通过多次向循环罐1中加水稀释，在循环过滤过程中增加维生素的溶解，直至维生素储罐5中滤液体积在1000L左右；注意最后一次加水稀释后应过滤至最低循环量后再停止过滤；实际操作中，控制卷式膜过滤器组件出口压力0.2MPa，滤液流量基本维持在40-50L/H，过滤1000L维生素溶液所需时间20-30分钟。

步骤6：由卷式膜过滤器系统构成的错流预过滤过程完毕后，停止维生素储罐5上游所有设备的运行。

步骤7：对折叠膜无菌过滤器及维生素出口管路进行消毒；具体为:将蒸汽过滤器9过滤后的蒸汽，通入折叠膜无菌过滤器7前端管路，对折叠膜无菌过滤器7及维生素出口管路进行消毒。

步骤8：由空气输入管道13输入空气对维生素储罐5加压，压力在0.2-0.3MPa之间，维生素溶液经折叠膜预过滤器6和折叠膜无菌过滤器7过滤后压入发酵罐中，20-30分钟基本能完成过滤。

排放总管17与上述的各设备分别通过管路连通，在过滤过程中，因排出空气、蒸汽，调解压力、流量和清洗的需要，管路输出的维生素溶液或清洗废水由排放总管17排出。

将上述过滤所得维生素溶液通入发酵罐中，与发酵培养需要的其他培养基成分进行混合，进入发酵培养阶段。

本实施例所述的过滤方法及设备，维生素溶液的过滤时长为26min，洗膜周期为每月或每20批。

实施例2：

本实施例维生素溶液过滤的设备与图2中所述设备的连接关系基本相同，如图2中所示；维生素无菌过滤装置由循环罐1、循环泵2、卷式膜过滤器3、维生素储罐5、折叠膜预过滤器6、折叠膜无菌过滤器7等几部分组成。各设备间通过卫生级不锈钢管件及不锈钢阀门连接，其中：

一个卷式膜过滤器3：内置有孔径0.04微米的卷式聚砜（PS）微滤膜，有效过滤面积32.5平方米；滤液并联后通入维生素储罐5。

一个折叠膜预过滤器6：内置有孔径0.22微米的折叠式聚丙烯滤芯，过滤器内装20寸滤芯3个，有效过滤面积共3.6平方米。

维生素过滤的操作步骤为：

本实施例所述的过滤方法及设备，维生素溶液的过滤时长为20min，洗膜周期为每月或每20批。

实施例3：

本实施例维生素溶液过滤的设备与图2中所述设备的连接关系相同，如图2中所示；维生素无菌过滤装置由循环罐1、循环泵2、卷式膜过滤器3、维生素储罐5、折叠膜预过滤器6、折叠膜无菌过滤器7等几部分组成。各设备间通过卫生级不锈钢管件及不锈钢阀门连接，其中：

两个卷式膜过滤器3：内置有孔径0.3微米的卷式聚偏二氟乙烯（PVDF）微滤膜，有效过滤面积32.5平方米。两套卷式膜过滤器3串联方式连接在循环管路上，滤液并联后通入维生素储罐5。

折叠膜预过滤器6：内置有孔径0.45微米的折叠式聚丙烯滤芯，过滤器内装20寸滤芯3个，有效过滤面积共3.6平方米。

折叠膜无菌过滤器7：采用孔径0.45微米的折叠式聚醚砜滤芯，过滤器内装20寸滤芯3个，有效过滤面积共3.6平方米。

维生素过滤的操作步骤为：

本实施例所述的过滤方法及设备，维生素溶液的过滤时长为21min，洗膜周期为每月天或每20批。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims

1.一种维生素溶液无菌过滤方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将溶解的维生素溶液通过错流过滤方式进行预过滤；

（2）将步骤1所得溶液再次通过并流过滤方式进行预过滤；

（3）将步骤2所得溶液进行并流无菌过滤。

2.根据权利要求1所述的维生素溶液无菌过滤方法，其特征在于：所述错流过滤方式采用卷式膜过滤器；且卷式膜过滤器至少为一个，每个卷式膜过滤器内均安装有孔径为0.04-0.3um的卷式过滤膜。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述并流过滤方式采用折叠膜过滤器，且折叠膜过滤器至少为一个，每个折叠膜过滤器内均安装有孔径为0.1-0.45um的折叠过滤膜。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于：所述并流无菌过滤采用经蒸汽灭菌后的折叠膜过滤器，且折叠膜过滤器至少为一个，每个折叠膜过滤器内均安装有孔径为0.1-0.45um的折叠过滤膜。

5.一种过滤设备，用于实施权利要求1-4任意一项所述的维生素溶液无菌过滤方法，其特征在于：包括错流预过滤组件、并流预过滤组件、并流无菌过滤组件；所述错流预过滤组件、并流预过滤组件、并流无菌过滤组件依次通过管道连通。

6.根据权利要求5所述的过滤设备，其特征在于：所述错流预过滤组件包括若干个通过管道串联的卷式膜过滤器组成，错流预过滤组件的过滤液输出口通过管道与并流预过滤组件连通。

7.根据权利要求5或6所述的过滤设备，其特征在于：还包括循环罐，所述循环罐与错流预过滤组件的溶液输入口及溶液输出口分别通过管道连通。

8.根据权利要求5-7任意一项所述的过滤设备，其特征在于：所述并流预过滤组件包括若干个通过管道并联的折叠膜过滤器组成。

9.根据权利要求5-8任意一项所述的过滤设备，其特征在于：并流无菌过滤组件包括蒸汽过滤器、折叠膜无菌过滤器组成，蒸汽过滤器和折叠膜无菌过滤器通过管道并联。