Aplicación de la tecnología de separación de membrana en la producción de antibióticos

1. Breve introducción de tecnologías de membrana utilizadas en la producción de antibióticos

La tecnología de separación de membrana es una combinación de ciencia de materiales y tecnología de separación de medios, que tiene las ventajas de alta eficiencia, separación de precisión, equipo simple, ahorro de energía, operación de temperatura normal y sin contaminación. Es ampliamente utilizado en el campo industrial, y se ha desarrollado rápidamente en los campos de los alimentos, la medicina y la bioquímica. En los últimos años, la extracción de antibióticos se ha convertido en una de las áreas clave de promoción de la tecnología de separación de membranas, que ha sido profundamente investigada. La tecnología de separación de membrana reemplaza la tecnología tradicional de separación y purificación, que puede simplificar el proceso de producción de antibióticos, ahorrar disolventes orgánicos, reducir la degradación del producto objetivo durante el proceso de extracción, aumentar el rendimiento del producto, y reducir la contaminación ambiental. En la actualidad, la tecnología de separación de membrana se utiliza principalmente para la clarificación del caldo de fermentación, la concentración del producto y la desalinización, y la concentración de antibióticos en el líquido de desecho.

Generalmente, el peso molecular de los antibióticos está entre 200 1000, mientras que el peso molecular de la proteína soluble en el caldo de fermentación es generalmente de decenas de miles a cientos de miles, Y el tamaño de partícula de la materia suspendida y los subproductos de fermentación en el caldo de fermentación también es relativamente grande, Que puede ser separado y extraído por tecnología de separación de membrana. Al mismo tiempo, puede eliminar parte de la sal inorgánica en el líquido de alimentación.

2. El proceso de la tecnología de separación de membrana aplicada en la extracción y purificación de antibióticos (tomando CPC como ejemplo)

Proceso de extracción de antibióticos:

Caldo de fermentación → filtración o separación centrífuga o adsorción de resina macroporosa → extracción → concentración → decoloración → secado → producto

Puede ser simplificado por el proceso de tecnología de separación de membrana:

Caldo de fermentación → ultrafiltración → nanofiltración (o ósmosis inversa) → decoloración → secado → producto

3. ventajas de la tecnología de separación de membrana en comparación con el proceso tradicional

En comparación con el proceso de extracción tradicional, las ventajas de la tecnología de separación de membrana son las siguientes:

(1) simplifica enormemente el proceso, con menos inversión única, mantenimiento simple, operación simple, bajos costos operativos, ahorrando muchos recursos humanos y materiales.

(2) La tecnología de separación de membrana no tiene cambios de fase en el funcionamiento y una alta relación de concentración, lo que ahorra en gran medida energía como salmuera fría, vapor, electricidad y vacío. Y tiene una alta eficiencia de separación sin dañar la estructura del producto, y puede eliminar más completamente las partículas sólidas en el líquido, proteínas solubles, péptidos, bacterias, pirógenos y la mayoría de los pigmentos. Dado que puede realizar la operación completamente cerrada, la contaminación secundaria del sistema se reduce, por lo que el material líquido es más transparente, el título es más alto, Y se mejoran el rendimiento y la calidad del producto.

(3) El disolvente no es necesario o su cantidad se reduce en gran medida, y el ciclo de reemplazo del carbón activado en la decoloración se extiende varias veces. Las aguas residuales son más fáciles de tratar, y los costos de inversión y operación del tratamiento de aguas residuales se reducirán en gran medida, lo que es más beneficioso para la protección del medio ambiente.

En resumen, si utilizamos tecnología de separación de membrana para extraer antibióticos, el proceso se simplificará en gran medida, el consumo de energía se reducirá en gran medida con una pequeña demanda de disolvente, el rendimiento aumentará de 70% 80% a más de 88%, y también se mejorará la potencia y la calidad del medicamento.

La separación deFermentación antibióticaCaldo a veces requiere de 1 a 3 operaciones de separación de membrana. El primer paso de la separación sólido-líquido suele ser la microfiltración o la ultrafiltración para obtener el permeado que contiene antibióticos, sal y agua. La calidad del permeado determina la elección del método posterior. A veces es necesario usar la ultrafiltración de nuevo y luego concentrarse por nanofiltración. La necesidad de purificación intermedia depende de los resultados de extracción de disolvente de antibióticos concentrados. Si los resultados de extracción son satisfactorios después de una sola ultrafiltración y nanofiltración, no es necesaria la purificación intermedia, de lo contrario se requiere una purificación intermedia.

(1) Separación combinada de membranas de ultrafiltración y nanofiltración

El ácido 6-aminopenicilánico (6-APA) es la materia prima clave para la producción de penicilina semisintética. Tratar la sal de potasio de 6-APA con ultrafiltraciónMembrana, después del agrietamiento en el tanque de reacción, ajuste el pH de la solución de reacción a 7,5 ~ 8,8 con amoníaco 3mol/L para completar el agrietamiento a una cierta temperatura, Y luego concentrar a fondo la membrana de nanofiltración, con la velocidad de craqueo de 97.5%.

(2) Separación combinada de ultrafiltración, nanofiltración e inversión de fase

La tecnología combinada de la separación de la ultrafiltración,NanofiltraciónY la inversión de fase se utiliza para purificar y concentrar el caldo de fermentación de lincomicina, acortar y optimizar el proceso tradicional, ahorrar en gran medida solvente y energía, así como mejorar el rendimiento y la calidad.

4. La perspectiva de la tecnología de separación de membrana en la producción de antibióticos

La separación de membrana se ha convertido en un medio importante de innovación tecnológica en la industria farmacéutica moderna. Con la mejora continua de los requisitos de calidad del producto y la reducción continua de los requisitos de costos de producción, las ventajas de la tecnología de membrana son cada vez más sobresalientes, y seguramente reemplazará la tecnología de separación ineficiente tradicional. Sin embargo, una gran cantidad de aplicaciones de la tecnología de separación de membranas solo han comenzado en las últimas décadas. Aunque la investigación actual es muy activa, la mayoría de ellos se encuentran en etapa experimental, todavía existen algunos límites en las aplicaciones prácticas.