青霉素的大規模生產一般采用的是生物發酵法,其發酵液成分復雜,除含青霉素外,還含有大量菌絲體、色素、氨基酸、蛋白質、青霉素同系物及降解物質等。青霉素的分離提純包括過濾、提取、共沸結晶等工序。傳統青霉素發酵提取方法存在青霉素損失嚴重、生產效率低、生產成本高、青霉素類產品質量差等問題。
目前傳統的過濾工序只能將發酵液中的菌絲體、大的懸浮物等固體物質予以粗分離,無法將發酵液中大量存在的可溶性蛋白、雜糖等小分子去除,這些小分子雜質及蛋白的存在,是導致乳化現象發生的根本原因,同時將大大增加溶媒萃取、脫色、蒸發結晶等后續工藝的負荷,從而導致廢水排放量大、能耗增加、生產成本高、產品質量不穩定等問題。
針對這些問題,我們推出了青霉素發酵液提取新的連續萃取工藝,它結合了兩級超濾技術和連續萃取流程,極大地提高了青霉素的提取效率和產品質量。
1、兩級超濾技術:
?一級超濾:將發酵液濃縮至透光率為5%到10%之間,去除大部分的固體物質。
?二級超濾:進一步濃縮至透光率低于1%,有效去除發酵液中的色素、大分子蛋白等雜質。通過這兩級超濾,我們可以獲得透光度高、雜質含量極低的濾液,為后續的萃取過程奠定了良好的基礎。很關鍵的一點是,這樣可以避免后續萃取過程中乳化現象的發生,這樣得到的濾液可以在持續流加的過程中,混勻后在管路中即可很快實現萃取效果,進而能夠不間斷地進行萃取流程。
2、連續萃取包括:
接下來,我們將經過兩級超濾處理后的濾液與醋酸丁酯和稀硫酸進行連續混合。這一混合過程在高效混合器中進行,隨后直接送入CWL-M萃取離心機進行離心分相,從而得到萃取液。
這樣的流程不同于常規萃取的流程,常規萃取一般是在溶劑使用上連續萃取(蒸發之后回流繼續進行萃取)。常規萃取中使用萃取離心機時通常是分批次進行萃取離心,將初始溶液混勻之后加入萃取離心機,調節ph之后進行萃取離心,待上一批結束后開始下一批的萃取。
與常規的分批萃取相比,這種連續萃取流程有以下幾個顯著優勢:
1. 效率提升:連續流程大大提高了萃取效率,減少了等待時間和批次間的停頓,使得整個生產過程更加流暢。
2. 質量改善:兩級超濾技術確保了發酵液的純凈度,避免了乳化現象的發生,同時也減少了破乳劑和活性炭的使用,進一步提高了青霉素的質量。
3. 成本節約:由于減少了不必要的化學添加物和提高了萃取收率(達到了98%以上),整體生產成本得以顯著降低。
4. 環保效益:簡化了生產流程,減少了廢水排放量,降低了后續處理難度。
通過兩級超濾和連續萃取流程,實現了青霉素的連續生產,在有效去除發酵液中菌絲體、色素、大分子蛋白以及可溶性蛋白等物質的同時,提高了生產效率和青霉素的收率。
青霉素的萃取收率達到98%以上,由于采用兩級超濾流程+連續萃取技術手段,在萃取過程中避免了乳化現象的發生,取消了破乳劑的使用,降低了活性炭的用量,從而提高了生產效率、降低了生產成本,提升了后續青霉素類產品質量,同時降低了后續青霉素廢酸水的處理難度,從而進一步降低生產成本。