連續板式超濾系統在頭孢菌素C發酵液過濾提純中的應用

田娜 (山東魯抗醫藥股份公司,山東 濟寧 272000)

連續板式超濾系統在頭孢菌素C發酵液過濾提純中的應用

田娜 (山東魯抗醫藥股份公司,山東 濟寧 272000)

目的探討連續板式超濾系統在頭孢菌素C發酵液過濾提純中的應用價值。方法基于頭孢菌素C發酵液過濾提純過程中，進行20批連續板式超濾和間歇板式超濾的比較。結果頭孢菌素C發酵液過濾提純效果優于間歇板式超濾，膜污染低、清洗之后膜的通量恢復效果良好、濾液質量優良。結論連續板式超濾系統在頭孢菌素C發酵液過濾提純中的應用價值顯著，值得采納應用。

連續板式超濾系統；頭孢菌素C；發酵液；過濾提純

基于制藥工業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板式超濾系統在頭孢菌素C發酵液過濾提純中的應用價值，現報告如下：

1 材料及儀器的準備

（1）選用美國Agilent公司生產的1100高效液相色譜儀；日本Shimadzu公司生產的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。在連續式超濾系統中，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；選用新加坡Suntar公司生產的Suntar90#清洗劑，pH為8到10。

2 方法

基于頭孢菌素C發酵液過濾提純過程中，進行20批連續板式超濾和間歇板式超濾的比較。具體方法如下：

（1）連續板式超濾。取50L的頭孢菌素C發酵液，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，以循序漸進的方式直到進入第4級膜系統。以濃縮比為標準，對從第幾級別膜系統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級膜系統以直接的方式排除，不再回治中轉罐當中。基于超濾期間，間隔30秒進行各別膜系統的膜通量、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℃的換熱器向發酵液儲罐進行循環濃縮；如果濃縮液濃縮至40%到60%范圍內，朝發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 結果

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明顯的降低趨勢，出現此類現象主要是因為膜污染產生的。基于整體過程當中，連續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，連續板式超濾在過濾頭C發酵液時膜通量具備顯著優勢，膜污染明顯更低。

3.2 膜污染分析

連續板式超濾和間歇板式超濾各自運行20個批次之后，以測定兩種系統當中膜的m值為依據，結果顯示間歇式要比連續式高0.45。從中可知：連續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，連續板式超濾均高于間歇板式超濾。由此表明：連續板式超濾質量收率優于間歇板式超濾（P＜0.05）。見表1：

表1 ·兩種超濾系統的濾液質量收率比較（%）

4 結語

對于膜分離技術來說，屬于一類全新的分離純化技術，具備環保、高效、精密以及低耗等諸多優勢。近年來，膜分離技術廣泛應用到制藥工業的抗生素提取當中[3]。采取連續板式超濾系統進行頭孢菌素C發酵液提純作業，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發酵液過濾提純過程中，進行20批連續板式超濾和間歇板式超濾的比較，結果顯示：（1）連續板式超濾膜通量要比間歇板式超濾高；（2）連續板式超濾污染程度明顯比間歇板式超濾低；（3）連續板式超濾質量收率優于間歇板式超濾。

綜上所述：連續板式超濾系統在頭孢菌素C發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].食品與發酵工業,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化與控制[J].化工學報,2013,09（13）:3256-3261.