田娜 (山東魯抗醫(yī)藥股份公司,山東 濟寧 272000)
連續(xù)板式超濾系統(tǒng)在頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純中的應用
田娜 (山東魯抗醫(yī)藥股份公司,山東 濟寧 272000)
目的探討連續(xù)板式超濾系統(tǒng)在頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純中的應用價值。方法基于頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純過程中,進行20批連續(xù)板式超濾和間歇板式超濾的比較。結果頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純效果優(yōu)于間歇板式超濾,膜污染低、清洗之后膜的通量恢復效果良好、濾液質量優(yōu)良。結論連續(xù)板式超濾系統(tǒng)在頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純中的應用價值顯著,值得采納應用。
連續(xù)板式超濾系統(tǒng);頭孢菌素C;發(fā)酵液;過濾提純
基于制藥工業(yè)的抗生素提取工作中,膜分離技術受到普遍應用,該技術具備反滲透、超濾以及電滲析等作用[1]。為了使頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純效果增強,有必要注重相關技術的應用。本次研究重點探討連續(xù)板式超濾系統(tǒng)在頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純中的應用價值,現(xiàn)報告如下:
(1)選用美國Agilent公司生產(chǎn)的1100高效液相色譜儀;日本Shimadzu公司生產(chǎn)的UV-1601型紫外分光光度計;
(2)Suntar膜科技公司提供的板式超濾組件。在連續(xù)式超濾系統(tǒng)中,準備板式超濾組件4個,單組件膜面積1m2;在間歇式超濾系統(tǒng)中,準備板式超濾組件2個,單組件膜面積2m2。
(3)平板超濾膜:MWC為20000,PES材質,由德國Micro?dyn-Nadir公司生產(chǎn);選用新加坡Suntar公司生產(chǎn)的Suntar90#清洗劑,pH為8到10。
基于頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純過程中,進行20批連續(xù)板式超濾和間歇板式超濾的比較。具體方法如下:
(1)連續(xù)板式超濾。取50L的頭孢菌素C發(fā)酵液,通過輸料泵進行加壓,將壓強控制在0.50MPa到0.55MPa。進入第一級膜系統(tǒng)之后,通過濾液收集管將超濾透析進入濾液儲罐中;在16℃到18℃的換熱器中,將第一級濃縮液進入第二級膜系統(tǒng),以循序漸進的方式直到進入第4級膜系統(tǒng)。以濃縮比為標準,對從第幾級別膜系統(tǒng)起添加水頂析與加水不比重進行確立。如果濃縮液當中殘留的頭孢菌素C效價比5.0×105μg·L-1低,濃縮液需從第N級膜系統(tǒng)以直接的方式排除,不再回治中轉罐當中?;诔瑸V期間,間隔30秒進行各別膜系統(tǒng)的膜通量、透析液以及濃縮液的測量。
(2)間歇板式超濾。取50L的頭孢菌素C發(fā)酵液,通過輸料泵進行加壓,將壓強控制在0.50MPa到0.55MPa。進入超濾膜系統(tǒng)之后,將超濾透析液進入濾液儲罐中,而濃縮液(菌絲體以及蛋白)通過16℃到18℃的換熱器向發(fā)酵液儲罐進行循環(huán)濃縮;如果濃縮液濃縮至40%到60%范圍內,朝發(fā)酵液儲罐當中添加水進行頂析。如果濃縮液當中殘留的頭孢菌素C效價比5.0×105μg·L-1低,暫停運行,這個時候的濃縮液為菌渣。然后間隔30秒進行超濾期間各膜通量、加水量、濃縮液以及透析液的測量。
(3)連續(xù)板式超濾和間歇板式超濾均進行20批次試驗,每一批次選擇性質相同以及體積相同的頭孢菌素C發(fā)酵液最后,對比評價兩種工藝技術的膜通量、膜污染情況以及濾液質量收率[2]。
3.1 膜通量分析
基于超濾期間,膜通量在過料時間延長的條件下而呈現(xiàn)明顯的降低趨勢,出現(xiàn)此類現(xiàn)象主要是因為膜污染產(chǎn)生的?;谡w過程當中,連續(xù)板式超濾膜通量要比間歇板式超濾高。此外,與間歇板式超濾膜通量相比,連續(xù)板式超濾在過濾頭C發(fā)酵液時膜通量具備顯著優(yōu)勢,膜污染明顯更低。
3.2 膜污染分析
連續(xù)板式超濾和間歇板式超濾各自運行20個批次之后,以測定兩種系統(tǒng)當中膜的m值為依據(jù),結果顯示間歇式要比連續(xù)式高0.45。從中可知:連續(xù)板式超濾污染程度明顯比間歇板式超濾低。
3.3 濾液質量收率
選取UF-1、UF-10、UF-20作為20批當中的第一批,從濾液質量收率來看,連續(xù)板式超濾均高于間歇板式超濾。由此表明:連續(xù)板式超濾質量收率優(yōu)于間歇板式超濾(P<0.05)。見表1:
表1 ·兩種超濾系統(tǒng)的濾液質量收率比較(%)
對于膜分離技術來說,屬于一類全新的分離純化技術,具備環(huán)保、高效、精密以及低耗等諸多優(yōu)勢。近年來,膜分離技術廣泛應用到制藥工業(yè)的抗生素提取當中[3]。采取連續(xù)板式超濾系統(tǒng)進行頭孢菌素C發(fā)酵液提純作業(yè),需重視膜通量的測量。膜通量變化反應的是膜污染程度和通過清晰膜通量的恢復情況。對于膜污染來說,主要是因為濃度極化、膜孔堵塞以及凝膠層固化而引起的[4]。
在本次研究過程中,基于頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純過程中,進行20批連續(xù)板式超濾和間歇板式超濾的比較,結果顯示:(1)連續(xù)板式超濾膜通量要比間歇板式超濾高;(2)連續(xù)板式超濾污染程度明顯比間歇板式超濾低;(3)連續(xù)板式超濾質量收率優(yōu)于間歇板式超濾。
綜上所述:連續(xù)板式超濾系統(tǒng)在頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純中的應用價值顯著,值得采納應用。
[1]王樞,郭竹潔,孟濤,王嬌.應用膜分離技術改進泰樂菌素提取工藝[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2011,04(26):107-111.
[2]王龍耀,王嵐.頭孢菌素C過濾過程中總過濾時間的優(yōu)化與控制[J].化工學報,2013,09(13):3256-3261.