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生物医药浓缩与提取


一、    应用行业产品

氨基酸 

抗生素 

酶制剂

中药制剂浓缩提取

二、    氨基酸工艺说明

氨基酸是组成蛋白质的基本单位,目前生产方法有“直接发酵法、添加前体发酵法、酶法、化学合成法、蛋白质水解提取法”等5种,通常将直接发酵法和添加前体发酵法统成为发酵法,多数氨基酸都采用发酵法生产。发酵液是极其复杂的多相体系,含有微生物细胞、代谢产物、未耗用的培养基等,有时杂质氨基酸具有与目标氨基酸非常相似的化学结构和理化性质,这些都决定了氨基酸发酵液的下游加工过程需由一系列的工程单元操作组成,凯膜氨基酸膜集成工艺特点:

 1. 常温运行物料无相变,分离精度高,透过液澄清透明,杂质含量少,大大减轻后续精制工艺的负荷;

 2. 实现发酵液的高倍数浓缩,发酵液中有效成分无截留,提高产品收率;

 3. 处理过程中无需助滤剂,实现清洁生产,减少了酸、碱及水洗量,废水可生化性改善,降低环保成本;

 4. 陶瓷膜抗污染能力强,耐酸碱清洗使用寿命长,同时发酵液中菌体回收,给企业带来更多的利润点;

 5. PLC上位机控制,运行工艺参数上位机监控,合理设置降低能耗,可远程与就地操作,降低劳动强度;

三、    抗生素工艺说明

抗生素相对分子质量在300~1 200 范围内, 存在于液体中。抗生素主要呈“β- 内酰胺类抗生素(如青霉素) 、氨基酸糖苷类抗生素、大环内酯类抗生素(如红霉素、螺旋霉素) 、四环内酯类抗生素(如四环素) 和多肽抗生素(如万古霉素等) ”五大类。从发酵液中提取的方法主要有吸附法、溶媒萃取法、离子交换法和沉淀法, 但这些工艺往往十分繁杂,所需时间长, 提取过程中需要消耗大量的原料, 能耗高, 抗生素在漫长的提取过程中易变性失活, 产品回收率低, 废水污染严重且处理难度大, 得到的溶液中抗生素浓度往往很低。我司膜分离、浓缩、提纯及净化技术,用于抗生素发酵液的澄清、浓缩、脱盐及废液中抗生素的浓缩回收,它具有如下特点: 

1. 常温运行物料无相变,分离精度高,透过液澄清透明,杂质含量少,大大减轻后续精制工艺的负荷;

2. 适于热敏感物质(如药物、果品、酶等) 的分离、浓缩和纯化,提高产品收率;

3. 可实现高倍数浓缩,与传统工艺相比,可大幅提高产品收率(5~12%),浓缩的菌体可作为饲料回收利用;

4. 处理过程中无需助滤剂,实现清洁生产,减少了酸、碱及水洗量,废水可生化性改善,降低环保成本;

5. 非对称的膜孔径分布,不易污染,可维持高通量下的长期稳定过滤,同时符合GMP规范要求;

6. 陶瓷膜、超滤膜及纳滤膜抗污染,耐酸碱清洗使用寿命长,回收发酵液中菌体,给企业带来利润点;

7. PLC上位机控制,运行工艺参数上位机监控,合理设置降低能耗,可远程与就地操作,降低劳动强度;

四、    生物梅制剂工艺说明

在酶制剂工业中,酶的精制过程主要包括“酶发酵液的菌(包括发酵残渣)与酶的分离、酶清液的浓缩和纯化”两方面。传统生产工艺是发酵、絮凝沉淀、过滤、溶剂萃取、真空蒸发、干燥,其生产过程能耗高、酶失活率高、收率低。近十多年来,在液体酶制剂的生产中,成功地采用了膜分离技术对其进行分离、浓缩和提纯,取得了良好的效益。

采用陶瓷膜微滤技术使得工艺在很短的时间内即收集到很高浓度的活菌体,而且活菌体基本上没有失活,大大提高了产品的竞争力,同时大大提高了产品的收率,在最大程度上保证了企业的高收益,同时陶瓷膜过滤不仅仅单纯是对活菌体的物理状态下的高截留,同时充分的分离出清澈度很高的酶下游清液,降低了下游浓缩工艺的生产负荷,并起到了保护下游膜工艺的作用。

下游酶清液采用超滤浓缩,在超滤过程中同时去掉了部分色素和杂蛋白和大部分无机盐,很大程度上提高了产品的质量和稳定性能,同时超滤浓缩在常温下进行,酶活没有损失,收率高,再者膜系统的操作简单,大大降低了劳动强度,并大大缩短了浓缩时间。超滤系统的废水排放很少,在一定程度上降低了环保压力。总之在该酶工艺中采用陶瓷膜微滤串连超滤浓缩工艺,具有传统工艺无法比拟的优势,膜系统不仅产品质量高,收率,同时能耗少,生产成本低,生产周期短。而这些恰恰是企业不断发展不可或缺的因素,因此在酶的生产厂家,膜技术有着很广大的应用空间。

微过滤取代离心过滤和滤料层过滤器

五、    中药制剂浓缩提取

中药制药一般包括提取、浓缩、纯化、干燥和制剂等。工艺中提取液的浓缩是现代中药制药的关键单元操作之一。提取液浓缩体系非常复杂、提取液杂质多(鞣质、蛋白、胶类、糖类和树脂等杂质)、温度高、时间长、有效成分及挥发性成分有损失等现象,常规的悬浮冷冻浓缩、渐进冷冻浓缩、自然外循环两相流浓缩、在线防挂壁三相流浓缩、大孔吸附树脂分离浓缩等,难以实现高相对密度的质量要求,同时存在设备易结垢、废液排放等问题。

广州凯膜过滤设备有限公司结合传统工艺,研发了膜浓缩提取工艺(反渗透、纳滤、超滤和微滤、膜蒸馏及渗透蒸馏等),适用于中药提取液浓缩、分离与提取。新工艺浓缩过程常温操作、无相变、热敏性成分得以保护,芳香性成分得以保持,同时设备规模小、能耗低、分离效率高,主要膜分离工艺原理如下。

1. 膜渗透 

膜渗透是以压力为传质推动力,通过膜对物质进行分离和浓缩的过程,分为反渗透、纳滤、超滤和微滤等几种过滤工艺。分级过滤中微滤工艺采用耐高温陶瓷膜过滤无需降温直接过滤,后续超滤、纳滤及反渗透膜浓缩时,温度的控制非常重要,过高的温度不仅会影响到浓缩效率,还会缩短膜的使用寿命,适宜的温度范围为1~45 ℃。膜的清洁是保证工作效率和使用寿命的重要因素,因此,待浓缩液的预处理很重要,工艺采用多级不同孔径的膜渗透浓缩解决浓缩倍数较小、工作效率和使用寿命等问题。自20 世纪80 年代以来,膜渗透已经大量集中在苹果、葡萄及蕃茄等果蔬汁液的浓缩,与中药提取原理近似,因此有广阔的应用前景。

2. 膜蒸馏 

膜蒸馏是20 世纪80 年代新发展的一种是以疏水性的微孔膜两侧温差而引起的水蒸气压力差为传质推动力的膜浓缩过程。同其他膜分离方式相比,膜蒸馏可以在低温常压下得到更高的分离能力以及更少的膜堵塞,在浓缩热敏性和高渗透压的溶液时,具有广阔的应用前景。膜蒸馏按其种类可分为:直接接触式膜蒸馏、气隙式膜蒸馏、扫气式膜蒸馏、真空膜蒸馏、渗透膜蒸馏等。

3. 渗透蒸馏 

渗透蒸馏也是新近开发的与膜蒸馏相似的膜分离过程。该过程在疏水性微孔膜的纯水一侧添加渗透剂,例如饱和食盐水溶液,使渗透压远高于待浓缩溶液的渗透压。从传质角度分析,膜蒸馏和渗透蒸馏的脱水速度均依赖于膜两侧保持一定的水蒸气的压力差,不同的是,膜蒸馏的水蒸气压力差是由膜两侧温差而引起,而渗透蒸馏则取决于膜两侧的表观渗透压差。与蒸发浓缩和反渗透相比,膜蒸馏和渗透蒸馏这两个过程不需要加压,在低温常压下运行,特别是渗透蒸馏也能在室温下进行,这样避免了待浓缩液受高温或高压的影响,较好地保持了原有的色香味,也可减少膜污染程度。尤其在高倍浓缩时,膜蒸馏的透水速率明显高于反渗透。膜浓缩的最大局限性是浓缩倍数低,高倍浓缩不经济。该技术如与蒸发浓缩设备配套使用较为经济合理。



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