连续板式超滤系统在头孢菌素C发酵液过滤提纯中的应用

田娜 (山东鲁抗医药股份公司,山东 济宁 272000)

连续板式超滤系统在头孢菌素C发酵液过滤提纯中的应用

田娜 (山东鲁抗医药股份公司,山东 济宁 272000)

目的探讨连续板式超滤系统在头孢菌素C发酵液过滤提纯中的应用价值。方法基于头孢菌素C发酵液过滤提纯过程中，进行20批连续板式超滤和间歇板式超滤的比较。结果头孢菌素C发酵液过滤提纯效果优于间歇板式超滤，膜污染低、清洗之后膜的通量恢复效果良好、滤液质量优良。结论连续板式超滤系统在头孢菌素C发酵液过滤提纯中的应用价值显著，值得采纳应用。

连续板式超滤系统；头孢菌素C；发酵液；过滤提纯

基于制药工业的抗生素提取工作中，膜分离技术受到普遍应用，该技术具备反渗透、超滤以及电渗析等作用[1]。为了使头孢菌素C发酵液过滤提纯效果增强，有必要注重相关技术的应用。本次研究重点探讨连续板式超滤系统在头孢菌素C发酵液过滤提纯中的应用价值，现报告如下：

1 材料及仪器的准备

（1）选用美国Agilent公司生产的1100高效液相色谱仪；日本Shimadzu公司生产的UV-1601型紫外分光光度计；

（2）Suntar膜科技公司提供的板式超滤组件。在连续式超滤系统中，准备板式超滤组件4个，单组件膜面积1m2；在间歇式超滤系统中，准备板式超滤组件2个，单组件膜面积2m2。

（3）平板超滤膜：MWC为20000，PES材质，由德国Micro⁃dyn-Nadir公司生产；选用新加坡Suntar公司生产的Suntar90#清洗剂，pH为8到10。

2 方法

基于头孢菌素C发酵液过滤提纯过程中，进行20批连续板式超滤和间歇板式超滤的比较。具体方法如下：

（1）连续板式超滤。取50L的头孢菌素C发酵液，通过输料泵进行加压，将压强控制在0.50MPa到0.55MPa。进入第一级膜系统之后，通过滤液收集管将超滤透析进入滤液储罐中；在16℃到18℃的换热器中，将第一级浓缩液进入第二级膜系统，以循序渐进的方式直到进入第4级膜系统。以浓缩比为标准，对从第几级别膜系统起添加水顶析与加水不比重进行确立。如果浓缩液当中残留的头孢菌素C效价比5.0×105μg·L-1低，浓缩液需从第N级膜系统以直接的方式排除，不再回治中转罐当中。基于超滤期间，间隔30秒进行各别膜系统的膜通量、透析液以及浓缩液的测量。

（2）间歇板式超滤。取50L的头孢菌素C发酵液，通过输料泵进行加压，将压强控制在0.50MPa到0.55MPa。进入超滤膜系统之后，将超滤透析液进入滤液储罐中，而浓缩液（菌丝体以及蛋白）通过16℃到18℃的换热器向发酵液储罐进行循环浓缩；如果浓缩液浓缩至40%到60%范围内，朝发酵液储罐当中添加水进行顶析。如果浓缩液当中残留的头孢菌素C效价比5.0×105μg·L-1低，暂停运行，这个时候的浓缩液为菌渣。然后间隔30秒进行超滤期间各膜通量、加水量、浓缩液以及透析液的测量。

（3）连续板式超滤和间歇板式超滤均进行20批次试验，每一批次选择性质相同以及体积相同的头孢菌素C发酵液最后，对比评价两种工艺技术的膜通量、膜污染情况以及滤液质量收率[2]。

3 结果

3.1 膜通量分析

基于超滤期间，膜通量在过料时间延长的条件下而呈现明显的降低趋势，出现此类现象主要是因为膜污染产生的。基于整体过程当中，连续板式超滤膜通量要比间歇板式超滤高。此外，与间歇板式超滤膜通量相比，连续板式超滤在过滤头C发酵液时膜通量具备显著优势，膜污染明显更低。

3.2 膜污染分析

连续板式超滤和间歇板式超滤各自运行20个批次之后，以测定两种系统当中膜的m值为依据，结果显示间歇式要比连续式高0.45。从中可知：连续板式超滤污染程度明显比间歇板式超滤低。

3.3 滤液质量收率

选取UF-1、UF-10、UF-20作为20批当中的第一批，从滤液质量收率来看，连续板式超滤均高于间歇板式超滤。由此表明：连续板式超滤质量收率优于间歇板式超滤（P＜0.05）。见表1：

表1 ·两种超滤系统的滤液质量收率比较（%）

4 结语

对于膜分离技术来说，属于一类全新的分离纯化技术，具备环保、高效、精密以及低耗等诸多优势。近年来，膜分离技术广泛应用到制药工业的抗生素提取当中[3]。采取连续板式超滤系统进行头孢菌素C发酵液提纯作业，需重视膜通量的测量。膜通量变化反应的是膜污染程度和通过清晰膜通量的恢复情况。对于膜污染来说，主要是因为浓度极化、膜孔堵塞以及凝胶层固化而引起的[4]。

在本次研究过程中，基于头孢菌素C发酵液过滤提纯过程中，进行20批连续板式超滤和间歇板式超滤的比较，结果显示：（1）连续板式超滤膜通量要比间歇板式超滤高；（2）连续板式超滤污染程度明显比间歇板式超滤低；（3）连续板式超滤质量收率优于间歇板式超滤。

综上所述：连续板式超滤系统在头孢菌素C发酵液过滤提纯中的应用价值显著，值得采纳应用。

[1]王枢,郭竹洁,孟涛,王娇.应用膜分离技术改进泰乐菌素提取工艺[J].食品与发酵工业,2011,04（26）:107-111.

[2]王龙耀,王岚.头孢菌素C过滤过程中总过滤时间的优化与控制[J].化工学报,2013,09（13）:3256-3261.