CN111217837A - 一种抗生素发酵液的提纯方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗生素发酵液的提纯方法,具体步骤包括:首先将抗生素发酵液经陶瓷膜过滤澄清;其次,将陶瓷膜渗透液送入纳滤系统,纳滤膜浓缩液进入下一步工序,纳滤渗透液作为陶瓷膜透析水回用。本发明的优点在于:通过一步陶瓷膜法替代了目前工艺中的两步法澄清,再集成纳滤工艺实现抗生素的富集。抗生素的提纯新工艺简化了其生产流程,避免了有机溶剂的消耗量和残留,降低投资成本和运行成本,提高了产品的收率,实现抗生素的绿色、环保、节能制造。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗生素发酵液的提纯方法及装置,属于发酵分离领域。
背景技术
抗生素是由微生物(包括细菌、真菌、放线菌属)或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物,能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。主要包括:红霉素、头孢、硫酸粘杆菌素、棒酸、硫酸链霉素、万古霉素、林可霉素、青霉素、阿维菌素、大观霉素、泰乐菌素、泰妙菌素、柔红霉素、硫酸卷曲霉素、硫酸新霉素、替考拉宁、西索米星等,在医药领域占有重要的地位。其主要用于治疗各种细菌感染或致病微生物感染类疾病,而且一般情况下对其宿主不会产生严重的副作用。
目前抗生素发酵液的提纯主要有两种方式:一种是板框过滤和萃取进行提纯。该提纯方法的缺点是板框过滤的自动化程度低,人工成本高,且板框处理后的滤液仍含有较多可溶性蛋白,萃取过程中易发生乳化现象;萃取需要消耗大量溶媒,且设备投资高、运行成本高、收率较低。另一种方法是膜集成工艺和树脂法提纯。这里的膜集成工艺是指使用陶瓷膜和有机膜两步法过滤,这样处理后的滤液杂质少,减轻了后续树脂吸附的负担,保护了树脂,延长了树脂的使用寿命。该提纯方法不仅大大的减少了溶剂的使用,降低了废水处理的投资,还提高了产品的收率和品质。但仍有不足之处:膜集成工艺澄清耗时长、且有机膜的寿命较短,正常情况下使用寿命仅有一年,投资成本较高,不适合大规模的应用。鉴于此,依然有待于找出一种新的抗生素发酵液的提纯方法。
发明内容
本发明提供一种节能环保、投资少的抗生素发酵液提纯方法,它具有无污染,工艺流程短,能耗低,投资小,效率高等特点。
一种抗生素发酵液的提纯方法,包括如下步骤:
第1步,对于通过发酵法生产抗生素的过程中得到的发酵液采用陶瓷膜进行过滤处理;
第2步,陶瓷膜的渗透液送入纳滤膜进行浓缩处理,浓缩液中得到提纯的抗生素。
在一个实施方式中,陶瓷膜的浓缩液中加入菌液进行分解处理,处理后的料液送入有机肥的生产工序。
在一个实施方式中,所述的抗生素选自:红霉素、头孢、硫酸粘杆菌素、棒酸、硫酸链霉素、万古霉素、林可霉素、青霉素、阿维菌素、大观霉素、泰乐菌素、泰妙菌素、柔红霉素、硫酸卷曲霉素、硫酸新霉素、替考拉宁或者西索米星等。
在一个实施方式中,所述的菌液选自EM菌液或者酒精酵母菌液。
在一个实施方式中,第1步得到的陶瓷膜的渗透液经过树脂纯化处理之后,再进入第2步的纳滤膜浓缩步骤。
在一个实施方式中,所述的树脂是指离子交换树脂或者大孔吸附树脂。
在一个实施方式中,所述的树脂纯化是指采用离子交换树脂进行除二价或多价盐处理之后。
在一个实施方式中,所述的陶瓷膜孔径1-50nm,优选膜孔径为4-20nm,最优选为8nm;陶瓷膜过滤过程的料液温度为5-60℃;压力为0.1-0.5Mpa;膜面流速为2-5m/s;浓缩倍数1~10倍。
在一个实施方式中,陶瓷膜过滤过程中,后期需要补水对陶瓷膜浓液进行渗析,所加的水可以是纳滤膜过滤出来的清液;所述的渗析操作中,加水量一般是原液量的0.1~5倍。
在一个实施方式中,所述的纳滤为陶瓷材质或有机材质的纳滤膜,其截留分子量为200~1000Da,过滤压力为0.4-4.0Mpa。
在一个实施方式中,在陶瓷膜的渗透液中加入NaCl,使NaCl的浓度为为二价盐离子的浓度是5-10倍;并对纳滤的浓缩液采用一价盐选择性电渗析除Na+。
一种抗生素发酵液的提纯装置,包括:
陶瓷膜,用于对发酵法生产抗生素的过程中得到的发酵液采用陶瓷膜进行过滤处理;
纳滤膜,连接于陶瓷膜的渗透侧,用于对陶瓷膜的渗透液进行纳滤浓缩除盐处理;
浓缩装置,连接于纳滤膜的截留侧,用于对纳滤膜的截留液进行浓缩处理。
在一个实施方式中,纳滤膜的渗透侧连接于陶瓷膜的进料口。
在一个实施方式中,还包括发酵装置,用于对陶瓷膜的截留液进行菌液分解处理。
在一个实施方式中,还包括干燥装置,用于对发酵装置中分解后的废液进行干燥制有机肥。
在一个实施方式中,还包括菌液储罐,连接于第一发酵装置,用于向第一发酵装置投加菌液。
在一个实施方式中,所述的菌液选自EM菌液或者酒精酵母菌液。
在一个实施方式中,还包括:树脂柱,陶瓷膜的渗透侧通过树脂柱连接至纳滤膜的进料口,树脂柱用于对陶瓷膜的透过液进行树脂除杂处理。
在一个实施方式中,所述的树脂柱中填充的树脂是指离子交换树脂或者大孔吸附树脂。
在一个实施方式中,所述的陶瓷膜孔径1-50nm,优选膜孔径为4-20nm,最优选为8nm。
在一个实施方式中,所述的纳滤膜为陶瓷材质或有机材质的纳滤膜,其截留分子量为200~1000Da。
本发明还提供了上述的装置在用于生产抗生素中的用途。
有益效果
本发明提供的一种抗生素发酵液的提纯方法,通过一步陶瓷膜法替代了目前工艺中的两步法澄清。抗生素的提纯新工艺简化了其生产流程,避免了有机溶剂的消耗量和残留,降低投资成本和运行成本,提高了产品的收率,实现抗生素的绿色、环保、节能制造。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明的装置图。
其中,1、陶瓷膜;2、纳滤膜;3、树脂柱;4、发酵装置;5、干燥装置;6、浓缩装置;7、清液罐;8、菌液储罐。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
以范围形式表达的值应当以灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围限值的数值,而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间,犹如每个数值和子区间被明确列举出。例如,“大约0.1%至约5%”的浓度范围应当理解为不仅包括明确列举出的约0.1%至约5%的浓度,还包括有所指范围内的单个浓度(如,1%、2%、3%和4%)和子区间(例如,0.1%至0.5%、1%至2.2%、3.3%至4.4%)。
在本说明书中所述及到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施方式”等,指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说,结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时,所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本申请所要保护的范围内。
应理解的是,当一个元件被提及与另一个元件“连接”时,它可以与其他元件直接相连或者与其他元件间接相连,而它们之间插入有元件。除非有明确相反的说明,否则术语“包括”和“具有”应理解为表述包含所列出的元件,而非排除任意其他元件。
本文使用的词语“包括”、“包含”、“具有”或其任何其他变体意欲 涵盖非排它性的包括。例如,包括列出要素的工艺、方法、物品或设 备不必受限于那些要素,而是可以包括其他没有明确列出或属于这种 工艺、方法、物品或设备固有的要素。
本发明所要处理的发酵液主要是用于通过发酵方式生产抗生素,适用的抗生素包括但不限于红霉素、头孢、硫酸粘杆菌素、棒酸、硫酸链霉素、万古霉素、林可霉素、青霉素、阿维菌素、大观霉素、泰乐菌素、泰妙菌素、柔红霉素、硫酸卷曲霉素、硫酸新霉素、替考拉宁或者西索米星等。作为发酵领域的常识,在发酵液中还残留有细胞碎片、菌丝体、大分子的可溶性蛋白、剩余的培养基、发酵产物等。
这里的培养基中,使用的发酵原料可以是促进培养的菌种的生长,能够使作为目的发酵生产物的良好生产的原料,可以优选使用例如适当含有碳源、氮源、无机盐类、和根据需要添加的氨基酸和维生素等有机微量营养素的液体培养基。作为上述碳源,可优选使用例如葡萄糖、蔗糖、果糖、半乳糖、乳糖和麦芽糖等糖类、含有这些糖类的淀粉糖化液、甘薯糖蜜、甜菜糖蜜、高级糖蜜(HighTestMolasses)、蔗汁、蔗汁提取物或浓缩液、从蔗汁中纯化或结晶化的原料糖、从蔗汁中纯化或结晶化的纯化糖、以及醋酸、延胡索酸等有机酸、乙醇等醇类和甘油等。这里所述糖类是指多元醇的最初氧化生成物,具有一个醛基或酮基,且具有醛基的糖被分类为醛糖、具有酮基的糖被分类为酮糖的碳水化合物,优选为葡萄糖、蔗糖、果糖、半乳糖、乳糖或麦芽糖。上述碳源,可以在培养开始时一起添加,还可以在培养中分批或连续地添加。此外,作为上述氮源,可以使用例如氨气、氨水、铵盐类、尿素、硝酸盐类、其它辅助使用的有机氮源例如油粕类、大豆加水分解液、酪蛋白分解物、其它氨基酸、维生素类、玉米浆、酵母或酵母提取物、肉膏、蛋白胨等肽类、各种发酵菌体及其加水分解物等。此外,作为上述无机盐类,可以适当添加例如磷酸盐、镁盐、钙盐、铁盐、和锰盐等。而且,根据需要还可以添加使用消泡剂。对于发酵培养条件,只要能够进行培养,就没有特别限制,但优选在pH为4~8,温度在20~40℃的范围内进行。发酵培养液的pH用无机酸或有机酸、碱性物质、以及尿素、碳酸钙和氨气等,调整到上述范围内的预先确定的值。
通过陶瓷膜可以将上述的发酵液进行澄清,陶瓷分离膜的多孔膜的材料,能够从现有公知的陶瓷材料中适当选择。例如,可以使用氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化钇,钛酸钡等氧化物类材料;堇青石、多铝红柱石、镁橄榄石、块滑石、硅铝氧氮陶瓷、锆石、铁酸盐等复合氧化物类材料;氮化硅,氮化铝等氮化物类材料;碳化硅等碳化物类材料;羟基磷灰石等氢氧化物类材料;碳、硅等元素类材料;或者含有它们的两种以上的无机复合材料等。还可以使用天然矿物(粘土、粘土矿物、陶渣、硅砂、陶石、长石、白砂)或高炉炉渣、飞灰等。其中,优选选自氧化铝、二氧化锆、氧化钛、氧化镁、氧化硅中的1种或2种以上,更优选以氧化铝、二氧化锆或者氧化钛作为主体构成的陶瓷粉末。其中,这里所说的“作为主体”表示陶瓷粉末总体的50质量%以上(优选75质量%以上、更优选80质量%~100质量%)为氧化铝或二氧化硅。例如,在多孔材料中,氧化铝较为廉价且操作性优异。并且,能够容易地形成具有适合于液体分离的孔径的多孔结构,因此能够容易地制造具有优异的液体透过性的陶瓷分离膜。并且,在上述氧化铝中,特别优选使用α-氧化铝。α-氧化铝具有在化学方面稳定、且熔点和机械强度高的特性。因此,通过使用α-氧化铝,能够制造可以在宽泛用途(例如工业领域)中利用的陶瓷分离膜。所述的陶瓷膜孔径1-50nm,优选膜孔径为4-20nm,最优选为8nm;陶瓷膜过滤过程的料液温度为5-60℃;压力为0.1-0.5Mpa;膜面流速为2-5m/s;浓缩倍数1~10倍。
在一个实施方式中,陶瓷膜过滤过程中,后期需要补水对陶瓷膜浓液进行渗析,所加的水可以是纳滤膜过滤出来的清液;所述的渗析操作中,加水量一般是原液量的0.1~5倍。
在得到了陶瓷膜渗透液中,还含有发酵产物、其它的一些无机盐类等,通过纳滤的方式将发酵产物与一价、二价盐分离。本文中纳滤膜是定义为“阻止小于2nm的粒子和溶解的大分子的压力驱动膜”的膜。适用于本发明的有效纳滤膜优选是这样的膜:在该膜表面上有电荷,因而通过细孔分离(粒度分离)和得益于该膜表面上的电荷的静电分离的结合而表现出提高的分离效率。因此,必需采用这样的纳滤膜,该纳滤膜能够在将作为回收目标的碱金属离子与具有不同电荷特性的其他离子借助电荷进行分离的同时、通过粒度分离来去除高分子类物质。作为本发明中使用的纳滤膜的材料,可以使用乙酸纤维素系聚合物、聚酰胺、磺化聚砜、聚丙烯腈、聚酯、聚酰亚胺和乙烯基聚合物等高分子材料,也可以是陶瓷材料。所述不限于仅由一种材料构成的膜,可以是包含多种所述材料的膜。关于膜结构,所述膜可以是非对称膜,其在膜的至少一面上具有致密层,并且具有从致密层向膜内部或者另一面孔径逐渐变大的微孔;或者是复合膜,其在非对称膜的致密层上具有由其它材料所形成的非常薄的功能层。纳滤膜其截留分子量为200~1000Da,过滤压力为0.4-4.0Mpa。
在一个实施方式中,陶瓷膜过滤后的浓液主要为菌丝体、大分子的可溶性蛋白、剩余的培养基、甚至还残余很少的抗生素等,可以先通过微生物降解抗生素,再制作成有机肥和堆肥等,从而解决滤渣对环境的污染问题,所述的菌液选自EM菌液或者酒精酵母菌液。
在一个实施方式中,纳滤膜的渗透液中主要含有一价盐,可返回到陶瓷膜过滤中的洗滤用水,进行水的回用。
在一个实施方式中,得到的陶瓷膜的渗透液经过树脂纯化处理之后,再进入的纳滤膜浓缩步骤。通过耦合树脂工艺可以替代了传统的溶媒萃取法。树脂是指离子交换树脂或者大孔吸附树脂,可以是离子交换树脂进行除二价或多价盐处理之后。由于陶瓷膜渗透液中含有培养基中的一价盐和二价盐,而二价盐的存在会导致发酵产物的活性成分的截留率下降,因此,通过去除掉二价盐,可以提高活性成分在纳滤膜表面的截留率,提高收率。
在一个实施方式中,若树脂未能去除掉全部的二价盐时,二价盐会被纳滤膜截留,与发酵产物混合在一起,影响到产物的纯度。可以通过在在陶瓷膜的渗透液中加入NaCl,使NaCl的浓度为为二价盐离子的浓度是5-10倍;并对纳滤的浓缩液采用一价盐选择性电渗析除Na+。由于一价盐的加入可以迫使二价盐在纳滤膜上的透过率提高,因此,就避免了产物中二价盐的浓度,提高产品纯度,而一价盐在纳滤膜表面的截留率很低,并且也容易通过后续的一价盐选择性电渗析的方式去除。
基于以上的方法,本发明所采用的装置如图2所示,包括:
陶瓷膜1,用于对发酵法生产抗生素的过程中得到的发酵液采用陶瓷膜进行过滤处理;
纳滤膜2,连接于陶瓷膜1的渗透侧,用于对陶瓷膜1的渗透液进行纳滤浓缩除盐处理;
浓缩装置6,连接于纳滤膜2的截留侧,用于对纳滤膜2的截留液进行浓缩处理。
在一个实施方式中,纳滤膜2的渗透侧连接于陶瓷膜1的进料口。
在一个实施方式中,还包括发酵装置4,用于对陶瓷膜1的截留液进行菌液分解处理。
在一个实施方式中,还包括干燥装置5,用于对发酵装置4中分解后的废液进行干燥制有机肥。
在一个实施方式中,还包括菌液储罐8,连接于第一发酵装置4,用于向第一发酵装置4投加菌液。
在一个实施方式中,所述的菌液选自EM菌液或者酒精酵母菌液。
在一个实施方式中,还包括:树脂柱2,陶瓷膜1的渗透侧通过树脂柱2连接至纳滤膜2的进料口,树脂柱2用于对陶瓷膜1的透过液进行树脂除杂处理。
在一个实施方式中,所述的树脂柱2中填充的树脂是指离子交换树脂或者大孔吸附树脂。
在一个实施方式中,所述的陶瓷膜1孔径1-50nm,优选膜孔径为4-20nm,最优选为8nm。
在一个实施方式中,所述的纳滤膜2为陶瓷材质或有机材质的纳滤膜,其截留分子量为200~1000Da。
本发明还提供了上述的装置在用于生产抗生素中的用途。
实施例1
以棒酸发酵液为例:取发酵好的棒酸发酵液200L(含有棒酸约0.37wt%、Mg2+ 约244ppm、Na+ 约362ppm),调pH至 5.0-5.5,将其送入8 nm 陶瓷膜进行过滤,过滤的温度控制在10-14℃,过滤压力为0.25Mpa,浓缩至1.6倍后,开始加入软化水(该水是纳滤膜过滤后的清液)洗滤,加水量为600L,最后分别得到陶瓷膜渗透液和陶瓷膜浓缩液。陶瓷膜浓缩液转入储料罐中,加入EM菌液在合适的条件下分解棒酸,待完全分解后,再经过干燥等处理,制作成堆肥。陶瓷膜渗透液通过纳滤浓缩,纳滤膜的截留分子量是500Da,工作压力2.0MPa,最后得到纳滤渗透液和纳滤浓缩液。纳滤膜浓缩液进入下一步工序,纳滤渗透液作为陶瓷膜透析水回用。
实施例2
以棒酸发酵液为例:取发酵好的棒酸发酵液200L(含有棒酸约0.37wt%、Mg2+ 约244ppm、Na+ 约362ppm),调pH至 5.0-5.5,将其送入8 nm 陶瓷膜进行过滤,过滤的温度控制在10-14℃,过滤压力为0.25Mpa,浓缩至1.6倍后,开始加入软化水(该水是纳滤膜过滤后的清液)洗滤,加水量为600L,最后分别得到陶瓷膜渗透液和陶瓷膜浓缩液。陶瓷膜浓缩液转入储料罐中,加入EM菌液在合适的条件下分解棒酸,待完全分解后,再经过干燥等处理,制作成堆肥。陶瓷膜渗透液再通过钠离子交换树脂除盐处理,经过处理后Mg2+ 约42ppm、Na+约4527ppm,树脂的透过液再经过纳滤浓缩,纳滤膜的截留分子量是500Da,工作压力2.0MPa,最后得到纳滤渗透液和纳滤浓缩液。纳滤膜浓缩液进入下一步工序,纳滤渗透液作为陶瓷膜透析水回用。
对照例1
以棒酸发酵液为例,且示例为目前应用较多的膜集成工艺和树脂提纯棒酸发酵液:
取发酵好的棒酸发酵液200L,调pH至 5.0-5.5,将其送入50nm 陶瓷膜进行过滤,过滤的温度控制在10-14℃,过滤压力为0.25Mpa,膜面流速4m/s,浓缩至1.6倍后,开始加入软化水(该水是纳滤膜过滤后的清液)洗滤,加水量为600L,得陶瓷膜渗透液。然后将得到的陶瓷膜渗透液送入有机超滤膜过滤装置,有机膜截留分子量为10000Da ,进一步除杂,过滤的温度控制在10-14℃,过滤压力为0.4 Mpa,循环流量为1.5m3/h。获得的有机膜渗透液送入树脂进一步除杂,再将树脂透过液转入纳滤设备进行浓缩,纳滤膜的截留分子量是500Da,工作压力2.0MPa。
试验结果如表1所示
表1 对照例1与实施例1-2的性能评价
从对照例1 和实施例1 可以看出,新工艺处理效果与现工艺(两步法)澄清效果相比,两步法处理效果虽稍优于新工艺,但不明显。而且新工艺的澄清成本较低,只要现澄清工艺成本的七分之三;且新工艺处理后的棒酸的总收率比现工艺的高2.5个百分点,为97.5%。此外,8nm 陶瓷膜一步处理法已经完成中试,并成功得到合格的产品。因而,一步陶瓷膜法可替代目前的两步法澄清技术,不仅提高了收率,还降低了投资成本和运行成本;通过实施例1和对照例2可以看出,通过采用树脂对陶瓷膜渗透液进行处理之后,可以有效降低发酵液中的二价盐含量,提高了棒酸在纳滤膜的表面截留率以及产品收率。
实施例3
取发酵好的林可霉素的发酵液150kg(含有林可霉素约0.58wt%、Mg2+ 约227ppm、Na+ 约330ppm),调节pH 至3-3.5,后经50nm陶瓷超滤膜过滤,压力为0.2MPa,膜面流速3 m/s,得陶瓷膜渗滤液和陶瓷膜浓缩液。陶瓷膜浓缩液转入储料罐中,加入EM菌液和酒精酵母在合适的条件下分解林可霉素,待完全分解后,再经过干燥等处理,制作成堆肥。将陶瓷膜渗滤液用浓碱调节pH 至10-11。后经陶瓷纳滤膜过滤,纳滤膜的截留分子量是1000Da,压力为0.5MPa,膜面流速4 m/s,得陶瓷纳滤膜渗滤液。再将得到的陶瓷纳滤膜渗滤液送入离子交换树脂吸附树脂进行吸附,再用正丁醇溶剂进行洗脱,最后得到树脂洗脱清液。
实施例4
取发酵好的林可霉素的发酵液150kg(含有林可霉素约0.58wt%、Mg2+ 约227ppm、Na+ 约330ppm),调节pH 至3-3.5,后经50nm陶瓷超滤膜过滤,压力为0.2MPa,膜面流速3 m/s,得陶瓷膜渗滤液和陶瓷膜浓缩液。陶瓷膜浓缩液转入储料罐中,加入EM菌液和酒精酵母在合适的条件下分解林可霉素,待完全分解后,再经过干燥等处理,制作成堆肥。将陶瓷膜渗滤液中加入NaCl,使Na+浓度达到1320ppm,再加入浓碱调节pH 至10-11。后经陶瓷纳滤膜过滤,纳滤膜的截留分子量是1000Da,压力为0.5MPa,膜面流速4 m/s,得陶瓷纳滤膜渗滤液,陶瓷膜渗透液通过一价盐选择性电渗析除Na+后,送入大孔吸附树脂进行吸附,再用正丁醇溶剂进行洗脱,最后得到树脂洗脱清液。
对照例2
以林可霉素发酵液为例:以下示例为目前应用较多的陶瓷膜和溶剂萃取法提纯林可霉素发酵液:
取发酵好的林可霉素的发酵液150kg,调节pH 至3-3.5,后经50nm陶瓷超滤膜过滤,压力为0.2MPa,膜面流速3 m/s,得陶瓷膜渗滤液。将陶瓷膜渗滤液用浓碱调节pH 至10-11。向获得的陶瓷膜渗滤液中加仲辛醇,用量是渗滤液体积的1/10,室温搅拌5min 静置分层。一次萃取后废液再加仲辛醇,用量是渗滤液体积的1/10,室温搅拌5min 静置分层。合并有机相加盐酸溶液调pH 为3,盐酸溶液的用量是有机相的1/5,搅拌5min,静置分层,得一次反萃取液。将一次反萃取液用浓碱调节pH 至12 后,使用20nm陶瓷超滤膜过滤,压力为0.3MPa,膜面流速5 m/s;将过滤清液加纯水稀释两倍并调节pH至12。向稀释后的清液中加入仲辛醇,用量是清液体积的1/5,搅拌5min 静置分层,得有机相,再加入pH 为3 的盐酸溶液,盐酸溶液使用的体积是有机相体积的1/7,搅拌5min,静置分层得二次反萃取液。
试验结果如表2所示
表2 对照例2与实施例3-4的性能评价
从对照例2 和实施例3 可以看出,新工艺处理效果与现工艺的萃取法相比,操作工艺简单,自动化程度高,大大降低了人工成本,生产成本也降低了23%,且新工艺可以有效去除林可霉素发酵液中的蛋白质和大部分杂质,纯度提高了约20%,林可霉素的总收率大于97%。此外,高浓度废水排放量减少50%,满足清洁生产的要求。通过实施例3和实施例4可以看出,通过对陶瓷膜的中加入过量NaCl,可以使Mg2+在纳滤过程的截留率降低、透过率提高,避免了二价盐留存于纳滤浓缩液中,提高了产品的品质。
Claims (10)
1.一种抗生素发酵液的提纯方法,其特征在于,包括如下步骤:
第1步,对于通过发酵法生产抗生素的过程中得到的发酵液采用陶瓷膜进行过滤处理;
第2步,陶瓷膜的渗透液送入纳滤膜进行浓缩处理,浓缩液中得到提纯的抗生素。
2.根据权利要求1所述的抗生素发酵液的提纯方法,其特征在于,陶瓷膜的浓缩液中加入菌液进行分解处理,处理后的料液送入有机肥的生产工序;所述的抗生素选自:红霉素、头孢、硫酸粘杆菌素、棒酸、硫酸链霉素、万古霉素、林可霉素、青霉素、阿维菌素、大观霉素、泰乐菌素、泰妙菌素、柔红霉素、硫酸卷曲霉素、硫酸新霉素、替考拉宁或者西索米星等;所述的菌液选自EM菌液或者酒精酵母菌液。
3.根据权利要求1所述的抗生素发酵液的提纯方法,其特征在于,第1步得到的陶瓷膜的渗透液经过树脂纯化处理之后,再进入第2步的纳滤膜浓缩步骤;所述的树脂是指离子交换树脂或者大孔吸附树脂;所述的树脂纯化是指采用离子交换树脂进行除二价或多价盐处理之后;所述的陶瓷膜孔径1-50nm,优选膜孔径为4-20nm,最优选为8nm;陶瓷膜过滤过程的料液温度为5-60℃;压力为0.1-0.5Mpa;膜面流速为2-5m/s;浓缩倍数1~10倍。
4.根据权利要求1所述的抗生素发酵液的提纯方法,其特征在于,陶瓷膜过滤过程中,后期需要补水对陶瓷膜浓液进行渗析,所加的水可以是纳滤膜过滤出来的清液;所述的渗析操作中,加水量一般是原液量的0.1~5倍;所述的纳滤为陶瓷材质或有机材质的纳滤膜,其截留分子量为200~1000Da,过滤压力为0.4-4.0Mpa。
5.根据权利要求1所述的抗生素发酵液的提纯方法,其特征在于,在陶瓷膜的渗透液中加入NaCl,使NaCl的浓度为为二价盐离子的浓度是5-10倍;并对纳滤的浓缩液采用一价盐选择性电渗析除Na+。
6.一种抗生素发酵液的提纯装置,其特征在于,包括:
陶瓷膜(1),用于对发酵法生产抗生素的过程中得到的发酵液采用陶瓷膜进行过滤处理;
纳滤膜(2),连接于陶瓷膜(1)的渗透侧,用于对陶瓷膜(1)的渗透液进行纳滤浓缩除盐处理;
浓缩装置(6),连接于纳滤膜(2)的截留侧,用于对纳滤膜(2)的截留液进行浓缩处理;纳滤膜(2)的渗透侧通过清液罐(7)连接于陶瓷膜(1)的进料口;还包括发酵装置(4),用于对陶瓷膜(1)的截留液进行菌液分解处理;还包括干燥装置(5),用于对发酵装置(4)中分解后的废液进行干燥制有机肥;还包括菌液储罐(8),连接于第一发酵装置(4),用于向第一发酵装置(4)投加菌液。
7.根据权利要求6所述的抗生素发酵液的提纯装置,其特征在于,所述的菌液选自EM菌液或者酒精酵母菌液;还包括:树脂柱(2),陶瓷膜(1)的渗透侧通过树脂柱(2)连接至纳滤膜(2)的进料口,树脂柱(2)用于对陶瓷膜(1)的透过液进行树脂除杂处理。
8.根据权利要求6所述的抗生素发酵液的提纯装置,其特征在于,所述的树脂柱(2)中填充的树脂是指离子交换树脂或者大孔吸附树脂;所述的陶瓷膜(1)孔径1-50nm,优选膜孔径为4-20nm,最优选为8nm。
9.根据权利要求6所述的抗生素发酵液的提纯装置,其特征在于,所述的纳滤膜(2)为陶瓷材质或有机材质的纳滤膜,其截留分子量为200~1000Da。
10.权利要求6所述的抗生素发酵液的提纯装置在用于生产抗生素中的用途。
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CN2018114114237 | 2018-11-24 | ||
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