青霉素萃取工艺条件研究

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1、清华大学学报(自然科学版)JOURANLOFTSINGHUAUNIVERSITY(SCIENCEANDTECHNOLOGY)1999年第39卷　第10期　Vol.39　No.101999青霉素萃取工艺条件研究苗勇　亓平言　苏玉山文摘　对青霉素萃取理论模型进行研究，并作了大量的实验研究，发现传统的青霉素萃取工艺条件(pH=1.8～2.2，温度为5　℃，相比VO/VW=1/2～1/2.5，采用两级萃取)不是最佳的。提出了新的萃取操作工艺条件，即pH=3.0±0.2，温度为常温20　℃，相比VO/VW=1/3～1/4，并采用三级萃取以保证萃取率。实验

2、证明，提高萃取的pH值，有利于萃取体系选择性的提高，可以减小青霉素的损失；提高萃取温度将极大地降低能耗；适当降低萃取相比，有利于提高产品质量，减少对杂酸的萃取。关键词　青霉素；萃取；工艺条件分类号　TQ460.6StudyontechnicalconditionsofpenicillinextractionMIAOYong,QIPingyan,SUYushanDepartmentofChemicalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,ChinaAbstract　Basedonthestudy

3、ofthetheorymodelofpenicillinextractionandexperimentresults,itisfoundthatthetraditionaltechnicalconditionofpenicillinextraction(pH=1.8～2.2,5　℃,VO/VW=1/2～1/2.5,two-stagecountercurrentextraction)isnotthebestchoice.Anewoperationconditionispresented,thatispH=3.0±0.2,20　℃,VO/VW=1/

4、3～1/4,three-stagecountercurrentextraction.Theexperimentresultsshowthat,itisbenefitfortheselectivityandyieldratetoraisethepHvalue;raisingthetemperaturecancutdowntheenergycost;thequalityoftheproductisimprovedandtheextractionofimpureacidisdecreasedbyreducingthephaseratio.Keywor

5、ds　penicillin；　extraction；　technicalcondition　　青霉素是目前生产量最大应用最广泛的一类抗生素。它具有抗菌作用强，疗效高，毒性低等优点，是治疗敏感性细菌感染的首选药物［1］。　　工业上青霉素生产要经过发酵、提取和结晶3个阶段(见图1)。在提取过程中应用最广泛的是溶媒萃取法。大多采用醋酸丁酯为萃取剂，pH=1.8～2.2，相比VO/VW=1/2～1/2.5，温度5　℃［2］，反萃取过程采用碳酸氢钾或碳酸钾水溶液为反萃取剂。图1　青霉素提纯工艺流程简图　　现行生产工艺采用高酸度条件萃取(pH≈2.0)，由

6、于青霉素对酸的不稳定性，造成提取过程降解严重。在青霉素的生产过程中，以萃取操作的损失最大，收率在90%左右［3］，这是造成青霉素损失的主要原因。而且溶剂萃取操作在较低温度下进行(5　℃以下)，也造成了很大的能量消耗，增加了生产成本。　　文献表明，青霉素在萃取过程中的损失主要在于它的降解、水相因乳化而夹带丁酯和渣子中带走单位，尤其是由于青霉素在酸性条件下的不稳定性，在酸化时会因为局部过酸而破坏［4］，而不是废水中的青霉素剩余含量。因此，目前的萃取操作工艺条件有待于进一步优化，以提高收率，降低产品成本。1　青霉素萃取理论模型1.1　青霉素在水溶液中

7、的离解平衡　　青霉素作为一种有机弱酸，在水溶液中存在电离平衡其中：HP为青霉素分子，P－为青霉素酸根，Ka=c(H＋)c(P－)/c(HP)为青霉素离解常数，-lgKa=2.75.　　在水溶液中，青霉素存在分子态和阴离子态(酸根)，其物质的量之比随着pH值的不同而变化，图2是二者的百分比C随pH值的变化曲线，可见，在pH＝2.75时二者的组成相等，即各占50%；pH＝2.0时，分子态占85%；pH＝3.0时，分子态占36%.图2　水溶液中不同形态青霉素的百分比1.2　萃取理论模型　　假设青霉素在有机相中分子不发生缔合，仍以单分子形式存在，根据分

8、配定律［5］A=co(HP)/cw(HP)式中，co(HP)为有机相青霉素浓度，cw(HP)为水相青霉素浓度　　由于实际上测定的水相中的青霉素浓度是游