頭孢菌素C應(yīng)用膜分離技術(shù)的優(yōu)勢

頭孢菌素C，是一種從霉菌發(fā)酵液中提取出來的－內(nèi)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通過酶水解轉(zhuǎn)化成7－ACA。    

傳統(tǒng)工藝    

    傳統(tǒng)上，多數(shù)頭孢菌素C/7－ACA的生產(chǎn)廠家在發(fā)酵后首先采用預(yù)涂鼓式過濾，部分廠家在壓濾后采用離心過濾。這些方法存在如下幾方面的缺點：

1. 在濾餅中存在7～15％頭孢菌素C的損失。

2. 鼓式過濾后的濾液中還含有大量的固體，會縮短過濾工序后的離子交換樹脂柱和酶柱的壽

3. 助濾劑的購買和隨后的清除是下游工藝中重要的成本來源，同時會污染環(huán)境。

4. 鼓式過濾需要人不停地監(jiān)督和維護，增加勞動成本。

傳統(tǒng)工藝中面臨的問題：    

◆ 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（簡稱頭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(tǒng)的分離和純化方法一般都采用兩種以上的方法交替結(jié)合使用，但還是沒能得到好的提取效果。    

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

  膜系統(tǒng)可有效地對頭孢菌素C原發(fā)酵液進行加工處理，而不使膜堵塞或結(jié)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(tǒng)有如下優(yōu)點：

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

    2. 無需使用助濾劑或硅藻土。

    3. 離子交換柱和酶柱壽命可延長2～3倍。

    4. 最終產(chǎn)物質(zhì)量比采用鼓式過濾時高。

    5. 減輕工藝提取難度,節(jié)約輔消耗。

    6. 操作工藝流程簡化，操作成本低。

    7. 超濾系統(tǒng)實行系統(tǒng)封閉過濾，濾液不受人為污染，排渣無須手動，生產(chǎn)環(huán)境改善，操作勞動強度減輕。

    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(jié)省了大多助濾劑成本支出。

    9. 濃縮后的菌絲體可經(jīng)過一個特殊的壓濾機，將其壓制成餅，用作動物飼料或肥料。

用納濾技術(shù)與傳統(tǒng)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)濃縮完全是物理過程，無相變的發(fā)生、能耗低、運行費用低

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

3. 濃縮質(zhì)量和濃縮收率都較高且穩(wěn)定

4. 實行系統(tǒng)封閉運行，勞動強度低，生產(chǎn)環(huán)境改善；

1) 過濾膜通量：溫度10℃時,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(tǒng)流量以及清洗是否徹底等諸多方面，并且發(fā)酵液放置后會發(fā)生降酸及菌絲體自溶等現(xiàn)象，使過濾速度下降，所以在生產(chǎn)中應(yīng)避免料液放罐后長時間放置。

2) 濃縮液的濃縮倍數(shù)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(shè)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(tǒng)連續(xù)運行能力超濾膜系統(tǒng)對于操作時間的長短與膜通量的變化關(guān)系不是很明顯，導(dǎo)致膜通量下降的最主要因素在于料液隨著過濾的進行，料液含固量提高，流動性變差，過濾速度亦下降。為保證一定的膜通量，系統(tǒng)連續(xù)操作時間可在6~8小時

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

5) 過濾收率

    據(jù)我們在頭C生產(chǎn)中試與工業(yè)應(yīng)用的經(jīng)驗來看，應(yīng)用Ultra-flo超濾系統(tǒng)，過濾收率通常會比傳統(tǒng)過濾方法的收率高3～4%，樹脂提取工序可以提高4～5%，結(jié)晶工序可以提高3～4%左右。