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1、第28卷第2期膜科学与技术Vol.28No.22008年4月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYApr.2008文章编号:1007-8924(2008)02-0048-06应用研究林可霉素发酵液膜分离工艺条件的研究1,21,21,21,21,2王振川,郭玉凤,赵仁兴,杜娟,李杰妹(1.河北科技大学环境科学与工程学院;2.河北省污染防治生物技术重点实验室,石家庄050018)摘要:对影响林可霉素发酵液膜分离性能的主要工艺参数及对后序萃取工艺的影响进行了研究,确定的最佳膜分离工艺为:采用螺旋卷式膜组件,进料温度控制在30℃
2、以下;超滤压力0.2MPa、纳滤压力1.0MPa;超滤膜面流速300L/h,纳滤膜面流速90L/h;超滤浓缩倍数310,纳滤浓缩倍数3.0～4.0之间效果最好.林可霉素板框滤液经超滤、纳滤后再萃取,可使萃取级数由9级减少到4级,混合醇用量减少到原来的1/3,林可霉素收率比原来提高8.9%.关键词:林可霉素;膜分离;工艺参数中图分类号:TQ028.8文献标识码:A膜分离技术作为一种新型、高效的流体分离净范围见表1.化和浓缩技术,因其具有过程简单、无相变、分离系林可霉素发酵液滤液由河北制药集团华栾有限数大、节能、高效、无二次污染、可在常温下连
3、续操责任公司提供.作、可直接放大、可优化配膜等优点,特别适用于热表1实验卷式超滤膜和纳滤膜元件的[1]敏性物质和生物活性物质的处理,在从发酵液或有关尺寸和适用范围细胞培养液中提取抗生素、维生素、氨基酸、酶等生Table1ThebasicDataofmembranesmodule化产物,获得高纯度高活性产品方面显示出极大优forthisexperiment越性,被越来越多地用于制药工业中.近年来,科技PES-10超NF-270纳指标滤膜元件滤膜元件界和产业界对膜和膜组件的设计与优化已做了大量长度/inch(mm)14(356)12(305)
4、的工作.但膜分离技术作为高科技领域中一门新兴直径/inch(mm)2.0(50.8)1.8(45.7)科学,其操作工艺条件的优化至今还未引起人们的中心管直径/inch(mm)0.37(9.4)0.35(9.0)足够重视,国内外文献中报道极少.本文在筛选膜和有效膜面积/ft2(m2)4.0(0.37)3.5(0.32)[2]制作膜组件等以往研究的基础上,重点对林可霉操作压力/MPa<1.0<2.0素发酵液膜分离工艺中的主要工艺条件及对后序萃进水温度/℃<75<45℃取工艺的影响进行了研究,获得了一些可以借鉴的连续运行时进水pH范围2～122
5、～11化学清洗(30min)时进水pH范围1～141～12工业化设计参数.最大压力降/psi(MPa)-10(0.07)1实验部分截留分子量200004001.1原材料1.2实验装置及流程超滤膜和纳滤膜元件采用PES-10聚醚砜和1.2.1超滤NF-270聚醚砜复合卷式膜元件.有关尺寸和适用超滤膜分离装置(安得膜分离技术工程(北京)收稿日期:2006-10-25;修改稿收到日期:2007-02-12基金项目:河北省高校重点学科建设项目资助作者简介:王振川(1954-),男,河北张家口人,高级工程师,主要从事环境工程及水污染控制的教学与科研
6、工作.第2期王振川等:林可霉素发酵液膜分离工艺条件的研究·49·有限公司),工作流程见图1.单,造价低,物料流动性能较好,是纳滤膜最常见的[5]一种组件形式,也多用于超滤.本实验所用料液是经过预处理的发酵液,虽然含有较多的水溶性蛋白杂质,但悬浮微粒等卷式膜组件禁忌的污染物已被除去,因此按照经济适用的原则,超滤和纳滤分别选择PES-10聚醚砜和NF-270聚醚砜复合螺旋卷式膜组件.2.2进料温度1.料液罐;2.高压泵;3.缓冲罐;4.旁通阀;5.压力表;一般温度升高,料液黏度下降,扩散系数增加,6.超滤膜组件;7.流量计;8.回流、调压阀;
7、9.温度计可降低浓差极化的影响.但温度过高会使发酵液中图1超滤膜分离实验装置的蛋白分子发生变性和断裂而加重膜的污染,由于Fig.1Flowchartoftheexperimentalultrafiltrationapparatus林可霉素对温度具有一定敏感性,操作温度控制在1.2.2纳滤较低范围内为宜,所以本文所有实验均在15～30℃纳滤膜分离装置(国家海洋局杭州水处理技术之间进行.研究开发中心),工作流程见图2.2.3浓缩倍数随着超滤分离的不断进行,料液罐内溶液的浓度不断提高,透过膜的阻力也不断增大,通量降低,而持续很低的膜通量不但会影
8、响到产品的收率,而且将加大系统的损耗和膜污染加重,甚至产生负效益,因此针对待分离的料液和所用膜的性能,选择适当的浓缩倍数是进行膜分离工艺设计时必须要解决的一个问题.1.料液罐;2.增压泵;3.
