林可霉素发酵液的磁场强化膜分离工艺研究论文

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1、林可霉素发酵液的磁场强化膜分离工艺研究论文王振川王萍郭玉凤杜鹃李杰妹【摘要】在混合醇萃取前，引入磁场强化膜分离技术对板框过滤后的林可霉素发酵液进行提纯和浓缩。研究结果表明，磁化作用对改善浓差极化和防止膜污染效果显著，PES10超滤膜的1h初始膜通量和6h稳定膜通量分别增加了36.2%和28.6%，蛋白去除率提高了10.4%；NF270纳滤膜的1h初始膜通量和6h稳定膜通量分别增加了21.2%和48.5%，蛋白去除率提高了4.8%。浓缩液再进行萃取，混合醇用量随料液体积明显减少，萃取效率和林可霉素收率均较原工艺有明显提高。【关键词】磁化超滤纳滤林可霉素发酵滤液膜通量Membr

2、aneseparationprocessoflinycinfermentationABSTRACTThelinycinfilteredbrothbyplateandframefilterembraneseparationtechniquesinmagicfield,andfurtherextractedixedalcohols.agization;Ultrafiltration;Nanofiltration;Linycinfermentationfiltration;Membraneflux膜分离技术在发酵工业得到实际应用的主要障碍是浓差极化和膜污染。主要由溶质(尤其是蛋白

3、等大分子胶体)吸附积累在膜表面或小分子在膜孔中结晶沉积所致.freell，蛋白含量62.8mg/L，CODCr40100mg/L。1.2实验装置及流程(1)磁处理CDCII型磁化装置(自制)，磁极间距10mm，磁极间磁感应强度在0～10000Gs(0～1T)范围内可调，对流体可进行横向或者纵向磁场处理。(2)超滤超滤膜分离装置［安得膜分离技术工程(北京)有限公司］，工作流程见图1。表1实验用超滤膜和纳滤膜的型号和特征1.3实验过程先将料液在常压通过一定强度的磁场，(调节输出电压，由输入电流大小改变电磁铁极间的电磁感应强度)磁化1h，然后再加压进行膜分离。超滤的操作压力为0

4、.6Mpa，料液流量40L/h，进料温度(20±1)℃；纳滤的操作压力为0.8～0.9Mpa，料液流量35L/h，进料温度(20±1)℃。1.4主要评价指标测试方法林可霉素效价用旋光法测定［6］，蛋白含量用考马斯亮兰染色法测定［7］，CODCr用重铬酸钾法测定［8］。2实验结果与讨论2.1磁场强度对膜通量的影响在一定磁场强度范围内，分别对用于纯化浓缩林可霉素发酵液的超滤和纳滤膜分离过程进行磁处理，不同磁感应强度下膜通量变化结果见图3、图4。由图3可见，PES5、PES10、PES20三种超滤膜的通量比无磁场作用时均有所增加，膜通量的增量随磁感应强度不同呈现波动性变化，在0.

5、6～0.7T之间增幅最大。在相同磁感应强度下，超滤膜通量的增量随着截留分子量的增大依次增加，但增幅依次减小，说明磁场对截留分子量较大的超滤膜通量影响较大。但在滤液透光率(或脱色率)上PES20不及PES10［9］，实验发现碱性料液中部分呈负电性的色素分子去除率基本上随膜孔径的增大而减小，即与林可霉素收率成反比。由于透光度在一定程度上也反映了杂质的去除率，因此PES10是实验超滤膜中的最佳选择。图4显示，纳滤膜通量的增量同样随磁感应强度呈波动性变化，在磁感应强度接近0.3T时膜通量的增量最大，0.52～0.62T之间磁场产生了负效应，NF270和DK复合膜通量的增量均出现负值

6、。随着磁感应强度的变化，NF270膜通量增量的变化幅度较大，可见磁场对NF270膜比DK复合膜的影响大，这可能是由膜材料结构不同造成的。实验纳滤膜选NF270较合适。2.2磁处理对膜分离效果的影响操作压力、流速、时间、温度保持不变，将板框滤液经0.65T的磁场处理后经PES10超滤膜进行超滤，所得超滤液再经过0.295T的磁场处理后通过NF270纳滤膜进行纳滤，结果见表2、表3。由表2可见，经磁处理后，超滤膜的分离性能明显得到改善。林可霉素收率、蛋白和COD去除率分别增加了1.6%、10.4%和6.5%，1h时初始通量和6h时稳定通量比无磁场作用时分别增加36.2%和28.

7、6%，通量的增率随时间有所下降，说明磁处理对超滤膜污染的抑制是有限的，较长时间以后，当膜面凝胶层的厚度和密度达到一定程度时，磁场将不能再对膜的传质分离过程产生影响，这时膜污染就成为主要的渗透阻力，最终的稳定通量会倾向于原来的水平。表3显示，林可霉素收率(截留率)、蛋白和COD去除率较无磁场作用时分别增加了0.9%、4.8%和2.5%，1h时初始通量和6h时稳定通量呈上升趋势，增率分别为21.2%和48.5%。由此可见，适当的磁处理对膜分离过程可产生正效应，但对不同的膜过程可能具有不同表现，就本实验的超滤和纳滤而言，