頭孢菌素C應用膜分離技術(shù)的優(yōu)勢

頭孢菌素C，是一種從霉菌發(fā)酵液中提取出來(lái)的－內酰胺抗生素。頭孢菌素C在發(fā)酵液中的濃度一般為5～20g/L。實(shí)驗離心后固體含量15～60％，取決于菌種和發(fā)酵條件。但是，目前通常直接將頭孢菌素C通過(guò)酶水解轉化成7－ACA。    

傳統工藝    

    傳統上，多數頭孢菌素C/7－ACA的生產(chǎn)廠(chǎng)家在發(fā)酵后首先采用預涂鼓式過(guò)濾，部分廠(chǎng)家在壓濾后采用離心過(guò)濾。這些方法存在如下幾方面的缺點(diǎn)：

1. 在濾餅中存在7～15％頭孢菌素C的損失。

2. 鼓式過(guò)濾后的濾液中還含有大量的固體，會(huì )縮短過(guò)濾工序后的離子交換樹(shù)脂柱和酶柱的壽

3. 助濾劑的購買(mǎi)和隨后的清除是下游工藝中重要的成本來(lái)源，同時(shí)會(huì )污染環(huán)境。

4. 鼓式過(guò)濾需要人不停地監督和維護，增加勞動(dòng)成本。

傳統工藝中面臨的問(wèn)題：    

◆ 菌絲體分離

◆ 蛋白剔

◆ 脫色澄清

◆ CPC/DCPC分離

◆ 解析液濃縮

◆ 酶解技術(shù)及7-ACA濃縮

◆ 母液回收

在頭孢菌C（簡(jiǎn)稱(chēng)頭C）的發(fā)酵液中，除頭C外，常伴有青霉素N，去乙酰頭孢菌素C、去乙酰氧頭孢菌素C等一些中間產(chǎn)物，以及氨基酸和色素等雜質(zhì)，傳統的分離和純化方法一般都采用兩種以上的方法交替結合使用，但還是沒(méi)能得到好的提取效果。    

 對傳統工藝進(jìn)行改進(jìn)，使之能大幅度提高產(chǎn)物回收率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)，不使用助濾劑，延長(cháng)7－ACA生產(chǎn)工藝中所使用的價(jià)格昂貴的離子交換柱和酶柱的壽命。

  膜系統可有效地對頭孢菌素C原發(fā)酵液進(jìn)行加工處理，而不使膜堵塞或結垢，提高頭孢菌素的回收率，使得濃縮液中頭孢菌素C的濃度比原發(fā)酶液中的更高

采用超濾膜系統有如下優(yōu)點(diǎn)：

    1. 產(chǎn)物回收率一般為97～99％，比采用鼓式過(guò)濾或壓濾提高了5～12％。

    2. 無(wú)需使用助濾劑或硅藻土。

    3. 離子交換柱和酶柱壽命可延長(cháng)2～3倍。

    4. 最終產(chǎn)物質(zhì)量比采用鼓式過(guò)濾時(shí)高。

    5. 減輕工藝提取難度,節約輔消耗。

    6. 操作工藝流程簡(jiǎn)化，操作成本低。

    7. 超濾系統實(shí)行系統封閉過(guò)濾，濾液不受人為污染，排渣無(wú)須手動(dòng)，生產(chǎn)環(huán)境改善，操作勞動(dòng)強度減輕。

    8. 由于不添加助濾劑，濾渣可直接回收利用，增加了附加收益，并且節省了大多助濾劑成本支出。

    9. 濃縮后的菌絲體可經(jīng)過(guò)一個(gè)特殊的壓濾機，將其壓制成餅，用作動(dòng)物飼料或肥料。

用納濾技術(shù)與傳統的減壓濃縮、薄膜蒸發(fā)濃縮相比具有如下優(yōu)越性：    

1. 由納濾技術(shù)濃縮完全是物理過(guò)程，無(wú)相變的發(fā)生、能耗低、運行費用低

2. 透過(guò)液中僅含有無(wú)機鹽，可回收利用，無(wú)廢液排放，符合環(huán)保要求

3. 濃縮質(zhì)量和濃縮收率都較高且穩定

4. 實(shí)行系統封閉運行，勞動(dòng)強度低，生產(chǎn)環(huán)境改善；

1) 過(guò)濾膜通量：溫度10℃時(shí),平均膜通量為50~55LMH,最高能達到200L/m2.hr。影響因素包括料液含固量、粘度、操作溫度與系統流量以及清洗是否徹底等諸多方面，并且發(fā)酵液放置后會(huì )發(fā)生降酸及菌絲體自溶等現象，使過(guò)濾速度下降，所以在生產(chǎn)中應避免料液放罐后長(cháng)時(shí)間放置。

2) 濃縮液的濃縮倍數與操作加水量：發(fā)酵液最終濃縮液的體積一般占發(fā)酵液體積的20~35%，影響因素：料液含固量、設備運行狀態(tài)。操作加水量約為投料體積的1~1.8倍

3) 系統連續運行能力超濾膜系統對于操作時(shí)間的長(cháng)短與膜通量的變化關(guān)系不是很明顯，導致膜通量下降的最主要因素在于料液隨著(zhù)過(guò)濾的進(jìn)行，料液含固量提高，流動(dòng)性變差，過(guò)濾速度亦下降。為保證一定的膜通量，系統連續操作時(shí)間可在6~8小時(shí)

 4) 系統清洗恢復性能超濾系統在生產(chǎn)完一批次料液停機后要進(jìn)行膜的清洗，根據不同批次的平均通量、通量變化、曲線(xiàn)及每批結束后清洗后的通量恢復性能等三個(gè)方面來(lái)比較，均沒(méi)有明顯差異，盡管在不同批次之間存在清洗效果方面的差別，但在整體趨勢上無(wú)通量衰減的趨勢，所以膜過(guò)濾性能的下降趨勢不明顯，系統清洗后膜將恢復原有性能。

5) 過(guò)濾收率

    據我們在頭C生產(chǎn)中試與工業(yè)應用的經(jīng)驗來(lái)看，應用Ultra-flo超濾系統，過(guò)濾收率通常會(huì )比傳統過(guò)濾方法的收率高3～4%，樹(shù)脂提取工序可以提高4～5%，結晶工序可以提高3～4%左右。