最新培训分离纯化ppt课件.ppt

《最新培训分离纯化ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新培训分离纯化ppt课件.ppt（28页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 1 1990990年以前我国年以前我国的的氰酸红霉素主要以进口为主，氰酸红霉素主要以进口为主，几乎没有厂家生产。近年来，随着我国医药工业的发几乎没有厂家生产。近年来，随着我国医药工业的发展，尤其是大环内酯类抗生素产量剧增和技术水平的展，尤其是大环内酯类抗生素产量剧增和技术水平的提高，使我国一跃成为红霉素主要生产国和出口国提高，使我国一跃成为红霉素主要生产国和出口国。 硫氰酸红霉素成为重要的硫氰酸红霉素成为重要的出口型商品。其原因主出口型商品。其原因主要是：一、硫氰酸红霉素可作为生产红霉素、琥乙红要是：一、硫氰酸红霉素可作为生产红霉素、琥乙红霉素、罗红霉素、克拉霉素等药品的原料。二、硫氰霉素、

2、罗红霉素、克拉霉素等药品的原料。二、硫氰酸红霉素在国外主要用作兽药，用于防治家禽的慢性酸红霉素在国外主要用作兽药，用于防治家禽的慢性呼吸道感染呼吸道感染。一、背景介绍一、背景介绍1.1 加热法加热法 加热法是最简单和价廉的预处理方法，即把悬加热法是最简单和价廉的预处理方法，即把悬浮液加热到所需温度并保温适当时间。加热可降浮液加热到所需温度并保温适当时间。加热可降低液体的黏度，根据流体力学的原理，滤液通过低液体的黏度，根据流体力学的原理，滤液通过滤饼的速率与液体的黏度成反比，可见降低液体滤饼的速率与液体的黏度成反比，可见降低液体黏度可有效提高过滤速率；同时，在适当温度和黏度可有效提高过滤速率；同

3、时，在适当温度和受热时间下可使蛋白质凝聚，形成较大颗粒的凝受热时间下可使蛋白质凝聚，形成较大颗粒的凝聚物，进一步改善了发酵液的过滤特性。聚物，进一步改善了发酵液的过滤特性。 使用加热法时必须严格控制加热温度和时间。使用加热法时必须严格控制加热温度和时间。首先，加热的温度必须控制在不影响目的产物活首先，加热的温度必须控制在不影响目的产物活性的范围内；其次，温度过高或时间过长，会使性的范围内；其次，温度过高或时间过长，会使细胞溶解，胞内物质外溢，增加发酵液的复杂性细胞溶解，胞内物质外溢，增加发酵液的复杂性，影响产物后续的分离与纯化。因此，加热法的，影响产物后续的分离与纯化。因此，加热法的关键取决于

4、产品的热稳定性。关键取决于产品的热稳定性。1.2 1.2 调节悬浮液的调节悬浮液的PHPH值值 PHPH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，因此适当调节发酵液的电荷性质，因此适当调节发酵液的PHPH值可改善其值可改善其过滤特性。此法是发酵工业中发酵液预处理较常过滤特性。此法是发酵工业中发酵液预处理较常用的方法之一。对于用的方法之一。对于AaAa、ProPro等两性物质，在等电等两性物质，在等电点时，其溶解度最小，这就是等电沉淀法。例如点时，其溶解度最小，这就是等电沉淀法。例如，在味精生产中，利用等电点（，在味精生产中，利用等电点（PH3.22PH3

5、.22）沉淀法）沉淀法提取谷氨酸；在膜过滤中，发酵液中的大分子物提取谷氨酸；在膜过滤中，发酵液中的大分子物质容易与膜发生吸附，通过调整质容易与膜发生吸附，通过调整PHPH值改变易吸附值改变易吸附分子的电荷性质，即可减少堵塞和污染。分子的电荷性质，即可减少堵塞和污染。1.3 1.3 凝聚与絮凝凝聚与絮凝 胶体颗粒的聚集称为凝聚或絮凝。凝聚和絮凝技术能有效胶体颗粒的聚集称为凝聚或絮凝。凝聚和絮凝技术能有效地改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使聚集起地改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使聚集起来，增大体积，以便于过滤，常用于菌体细小而且粘度大的发来，增大体积，以便于过滤，常用于菌

6、体细小而且粘度大的发酵液的预处理中。酵液的预处理中。 目前国内大部分药厂采用硫酸锌作为预处理凝聚剂，目前国内大部分药厂采用硫酸锌作为预处理凝聚剂，即利用锌离子和蛋白质反应沉淀起到絮凝的效果，然后利即利用锌离子和蛋白质反应沉淀起到絮凝的效果，然后利用板框压滤机完成红霉素发酵液的分离。但大量的硫酸锌用板框压滤机完成红霉素发酵液的分离。但大量的硫酸锌的化合物进入发酵的废渣和废水之中，含锌离子的红霉素的化合物进入发酵的废渣和废水之中，含锌离子的红霉素菌渣作饲料有毒性，用于土壤施肥则使土地板结，不能综菌渣作饲料有毒性，用于土壤施肥则使土地板结，不能综合利用。合利用。 助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能

7、使滤饼疏助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。悬浮液中大量的细微胶体粒子被吸附到松，滤速增大。悬浮液中大量的细微胶体粒子被吸附到助滤剂的表面上，改变了滤饼结构，降低了过滤阻力。助滤剂的表面上，改变了滤饼结构，降低了过滤阻力。1.41.4 加入助滤剂加入助滤剂 常用的助滤剂常用的助滤剂 硅藻土、纤维素、石棉粉、白土、炭粒、淀粉等。硅藻土、纤维素、石棉粉、白土、炭粒、淀粉等。最常用的是硅藻土。最常用的是硅藻土。1.5 加入反应剂：加入反应剂： 加入反应剂和某些可溶性盐类发生反应生成不溶加入反应剂和某些可溶性盐类发生反应生成不溶性沉淀，如性沉淀，如CaSO4CaSO4，AlPO4

8、AlPO4等。生成的沉淀能防止菌丝等。生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构，沉淀本身可作为助滤体粘结，使菌丝具有块状结构，沉淀本身可作为助滤剂，且能使胶状物和悬浮物凝固，改善过滤性能；如剂，且能使胶状物和悬浮物凝固，改善过滤性能；如发酵液中含有不溶性多糖物质，用酶将其转化为单糖，发酵液中含有不溶性多糖物质，用酶将其转化为单糖，以提高过滤速率。如万古霉素用淀粉作培养基，发酵以提高过滤速率。如万古霉素用淀粉作培养基，发酵液过滤前加入液过滤前加入0.025%0.025%的淀粉酶，搅拌的淀粉酶，搅拌30min30min后，再加后，再加2.5%2.5%硅藻土助滤剂，可提高过滤效率硅藻土助滤剂，

9、可提高过滤效率5 5倍。倍。2.1离子交换法离子交换法 由于红霉素为大分子的碱性化合物，在水溶由于红霉素为大分子的碱性化合物，在水溶液中能电离为带正电的阳离子化合物，故可采用液中能电离为带正电的阳离子化合物，故可采用阳离子交换树脂来提取红霉素阳离子交换树脂来提取红霉素。一般先将树脂转一般先将树脂转为钠型或铵型，在接近中性条件下进行吸附，因为钠型或铵型，在接近中性条件下进行吸附，因为红霉素在为红霉素在pH5pH5.5-.5-7 7. .0 0的范围内几乎全部电离。的范围内几乎全部电离。再用碱性的醇溶液自树脂上解吸红霉素，解吸前再用碱性的醇溶液自树脂上解吸红霉素，解吸前先用水、先用水、3030及及

10、6060的甲醛溶液进行洗涤，洗脱的甲醛溶液进行洗涤，洗脱液再经减压浓缩后进行结晶等。液再经减压浓缩后进行结晶等。2、提纯方法简介、提纯方法简介2.2 溶媒萃取结合中间盐沉淀溶媒萃取结合中间盐沉淀法法 溶媒萃取法是用一种溶剂将物质从另一种溶溶媒萃取法是用一种溶剂将物质从另一种溶液中提取出来的方法，这两种溶剂不能互溶或只液中提取出来的方法，这两种溶剂不能互溶或只部分互溶，能形成便于分离的两相。该工艺设备部分互溶，能形成便于分离的两相。该工艺设备简单，但生产中红霉素萃取液损耗较大且转碱过简单，但生产中红霉素萃取液损耗较大且转碱过程中转碱收率低，导致生产成本仍较高程中转碱收率低，导致生产成本仍较高。

11、萃取方式主要有萃取方式主要有 ：单级萃取、多级错流萃取、：单级萃取、多级错流萃取、多级逆流萃取。多级逆流萃取。 单级萃取只有一个混合器和一个分离器的萃取。单级萃取只有一个混合器和一个分离器的萃取。 多级错流萃取是由数个萃取器串联组成，料液经多级错流萃取是由数个萃取器串联组成，料液经萃取后的萃余液依次流人下一萃取器用新鲜萃取萃取后的萃余液依次流人下一萃取器用新鲜萃取剂继续萃取剂继续萃取n 多级逆流萃取由多个萃取器串联组成，其特点是多级逆流萃取由多个萃取器串联组成，其特点是料液与萃取剂分别由两端加入，溶剂与料液互成料液与萃取剂分别由两端加入，溶剂与料液互成逆流接触，故称多级逆流萃取。此法收率最高，

12、逆流接触，故称多级逆流萃取。此法收率最高，溶剂用量最小，工业普遍采用。溶剂用量最小，工业普遍采用。n2.2.2 2.2.2 乳化现象和去乳化乳化现象和去乳化 乳化现象乳化现象有机相乳化层水 相2 2）乳状液及其类型乳状液及其类型乳状液乳状液一种液体以细小液滴分散在另一种互不相溶一种液体以细小液滴分散在另一种互不相溶的液体中所构成的分散体系，也称乳浊液。的液体中所构成的分散体系，也称乳浊液。类型类型油包水（油包水（W/O W/O ）型和水包油（）型和水包油（O/W O/W ）型两大类）型两大类 乳状液的消除方法：乳状液的消除方法： 加热升高温度加热升高温度 加入电解质，利用电解质来中和乳状液分散

13、加入电解质，利用电解质来中和乳状液分散相所带的电荷而促使其聚沉。相所带的电荷而促使其聚沉。 (3)(3)吸附过滤，由于乳状液中的溶剂相与水相吸附过滤，由于乳状液中的溶剂相与水相对吸附介质的润湿性不同，其中水分被吸附也对吸附介质的润湿性不同，其中水分被吸附也可引起去乳化作用。可引起去乳化作用。 (4)(4)加入去乳化剂，最主要的破乳化方法。加入去乳化剂，最主要的破乳化方法。2.3 2.3 膜分离膜分离法法 膜分离是利用天然或人工合成的半透性高分膜分离是利用天然或人工合成的半透性高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对多子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对多组分混合物进行分离、提纯和富集的

14、方法。膜过组分混合物进行分离、提纯和富集的方法。膜过滤就是其中的一种，它是利用流体压力差作为椎滤就是其中的一种，它是利用流体压力差作为椎动力的筛分分离方法。动力的筛分分离方法。 通过膜微滤法通过膜微滤法( (膜截留粒子膜截留粒子) )，不加任何凝集，不加任何凝集剂和絮凝剂，发酵液经膜微滤处理后滤渣烘干可剂和絮凝剂，发酵液经膜微滤处理后滤渣烘干可作饲料，不会带来环境污染，收率可达作饲料，不会带来环境污染，收率可达99-10099-100，过滤速度较快，过滤速度较快。 在红霉素发酵液中，含有大量的菌丝体、未在红霉素发酵液中，含有大量的菌丝体、未利用完的蛋白质、糖。这些杂质的存在，和其他利用完的蛋白

15、质、糖。这些杂质的存在，和其他发酵液相比，红霉素发酵液比较粘稠，较难过滤发酵液相比，红霉素发酵液比较粘稠，较难过滤。对于有机膜而言，易于污染，不适合于粘稠液。对于有机膜而言，易于污染，不适合于粘稠液体的分离；强度弱，设备的维修费用高，不适合体的分离；强度弱，设备的维修费用高，不适合于工业化大生产。因此，无机膜更适合于红霉素于工业化大生产。因此，无机膜更适合于红霉素发酵液的过滤。发酵液的过滤。无机膜及其特点无机膜及其特点 无机膜是固体膜的一种，它是由无机材料如金属无机膜是固体膜的一种，它是由无机材料如金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料

16、等制成的半透膜。分子材料等制成的半透膜。 无机膜技术在液相分离中基本原理是：在压力差无机膜技术在液相分离中基本原理是：在压力差下，利用膜孔的筛分特性，使混合物组分得到分下，利用膜孔的筛分特性，使混合物组分得到分级或分离。级或分离。无机膜的优点：无机膜的优点：化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂；机械强度大，担载无机膜可承受几十个大气压的机械强度大，担载无机膜可承受几十个大气压的外压，并可反向冲洗外压，并可反向冲洗；抗微生物能力强，不与微生物发生作用，可以在抗微生物能力强，不与微生物发生作用，可以在生物工程及医学科学领域中应用生物工程及医学科学领域中应用；

17、耐高温，一般均可以在耐高温，一般均可以在400400操作，最高可达操作，最高可达800800以上以上；孔径分布窄，分离效率高。孔径分布窄，分离效率高。3 3、浓缩与结晶、浓缩与结晶 将将硫氰酸红霉素硫氰酸红霉素的萃取液加入的萃取液加入2020NaSCNNaSCN进行进行成盐成盐结结晶。晶。结晶是指溶质自动从过饱和溶液中析出形成新相的过结晶是指溶质自动从过饱和溶液中析出形成新相的过程。同时由于表面分子化学键力的变化使分子有规律地排程。同时由于表面分子化学键力的变化使分子有规律地排列在一定的晶格中，形成固体。列在一定的晶格中，形成固体。 结晶过程的步骤结晶过程的步骤 (1)(1)过饱和溶液的形成过

18、饱和溶液的形成 (2)(2)晶核的形成晶核的形成 (3)(3)晶体的成长晶体的成长 影响晶体大小的因素主要有溶液的过影响晶体大小的因素主要有溶液的过饱和度、温度、搅拌速度等。饱和度、温度、搅拌速度等。4 4、成品干燥成品干燥 干燥是指采用气化的方法以除去产品中水分或干燥是指采用气化的方法以除去产品中水分或溶剂的操作过程，一般是用加热的方法来实现。干溶剂的操作过程，一般是用加热的方法来实现。干燥是生物合成产品生产的最后一道工序，目的在于燥是生物合成产品生产的最后一道工序，目的在于除去水分或有机溶剂以提高产品的稳定性，有利于除去水分或有机溶剂以提高产品的稳定性，有利于加工、贮存和运输。加工、贮存和运输。 常用的干燥方法：减压干燥，气流干燥，喷雾常用的干燥方法：减压干燥，气流干燥，喷雾干燥，冷冻干燥干燥，冷冻干燥。