生物醫(yī)藥濃縮與提取
一、 應(yīng)用行業(yè)產(chǎn)品
● 氨基酸
● 抗生素
● 酶制劑
● 中藥制劑濃縮提取
二、 氨基酸工藝說明
氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位，目前生產(chǎn)方法有“直接發(fā)酵法、添加前體發(fā)酵法、酶法、化學(xué)合成法、蛋白質(zhì)水解提取法”等5種，通常將直接發(fā)酵法和添加前體發(fā)酵法統(tǒng)成為發(fā)酵法，多數(shù)氨基酸都采用發(fā)酵法生產(chǎn)。發(fā)酵液是極其復(fù)雜的多相體系，含有微生物細(xì)胞、代謝產(chǎn)物、未耗用的培養(yǎng)基等，有時(shí)雜質(zhì)氨基酸具有與目標(biāo)氨基酸非常相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，這些都決定了氨基酸發(fā)酵液的下游加工過程需由一系列的工程單元操作組成，凱膜氨基酸膜集成工藝特點(diǎn)：
1. 常溫運(yùn)行物料無相變，分離精度高，透過液澄清透明，雜質(zhì)含量少，大大減輕后續(xù)精制工藝的負(fù)荷；
2. 實(shí)現(xiàn)發(fā)酵液的高倍數(shù)濃縮，發(fā)酵液中有效成分無截留，提高產(chǎn)品收率；
3. 處理過程中無需助濾劑，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，減少了酸、堿及水洗量，廢水可生化性改善,降低環(huán)保成本；
4. 陶瓷膜抗污染能力強(qiáng)，耐酸堿清洗使用壽命長(zhǎng)，同時(shí)發(fā)酵液中菌體回收，給企業(yè)帶來更多的利潤(rùn)點(diǎn)；
5. PLC上位機(jī)控制，運(yùn)行工藝參數(shù)上位機(jī)監(jiān)控，合理設(shè)置降低能耗，可遠(yuǎn)程與就地操作，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；
三、 抗生素工藝說明
抗生素相對(duì)分子質(zhì)量在300～1 200 范圍內(nèi), 存在于液體中。抗生素主要呈“β- 內(nèi)酰胺類抗生素(如青霉素) 、氨基酸糖苷類抗生素、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素(如紅霉素、螺旋霉素) 、四環(huán)內(nèi)酯類抗生素(如四環(huán)素) 和多肽抗生素(如萬古霉素等) ”五大類。從發(fā)酵液中提取的方法主要有吸附法、溶媒萃取法、離子交換法和沉淀法, 但這些工藝往往十分繁雜，所需時(shí)間長(zhǎng), 提取過程中需要消耗大量的原料, 能耗高, 抗生素在漫長(zhǎng)的提取過程中易變性失活, 產(chǎn)品回收率低, 廢水污染嚴(yán)重且處理難度大, 得到的溶液中抗生素濃度往往很低。我司膜分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)，用于抗生素發(fā)酵液的澄清、濃縮、脫鹽及廢液中抗生素的濃縮回收，它具有如下特點(diǎn):
1. 常溫運(yùn)行物料無相變，分離精度高，透過液澄清透明，雜質(zhì)含量少，大大減輕后續(xù)精制工藝的負(fù)荷；
2. 適于熱敏感物質(zhì)(如藥物、果品、酶等) 的分離、濃縮和純化，提高產(chǎn)品收率；
3. 可實(shí)現(xiàn)高倍數(shù)濃縮，與傳統(tǒng)工藝相比，可大幅提高產(chǎn)品收率（5～12%），濃縮的菌體可作為飼料回收利用；
4. 處理過程中無需助濾劑，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，減少了酸、堿及水洗量，廢水可生化性改善,降低環(huán)保成本；
5. 非對(duì)稱的膜孔徑分布，不易污染，可維持高通量下的長(zhǎng)期穩(wěn)定過濾，同時(shí)符合GMP規(guī)范要求；
6. 陶瓷膜、超濾膜及納濾膜抗污染，耐酸堿清洗使用壽命長(zhǎng)，回收發(fā)酵液中菌體，給企業(yè)帶來利潤(rùn)點(diǎn)；
7. PLC上位機(jī)控制，運(yùn)行工藝參數(shù)上位機(jī)監(jiān)控，合理設(shè)置降低能耗，可遠(yuǎn)程與就地操作，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；
四、 生物梅制劑工藝說明
在酶制劑工業(yè)中，酶的精制過程主要包括“酶發(fā)酵液的菌(包括發(fā)酵殘?jiān)?與酶的分離、酶清液的濃縮和純化”兩方面。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是發(fā)酵、絮凝沉淀、過濾、溶劑萃取、真空蒸發(fā)、干燥，其生產(chǎn)過程能耗高、酶失活率高、收率低。近十多年來，在液體酶制劑的生產(chǎn)中，成功地采用了膜分離技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分離、濃縮和提純，取得了良好的效益。
采用陶瓷膜微濾技術(shù)使得工藝在很短的時(shí)間內(nèi)即收集到很高濃度的活菌體，而且活菌體基本上沒有失活，大大提高了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)大大提高了產(chǎn)品的收率，在最大程度上保證了企業(yè)的高收益，同時(shí)陶瓷膜過濾不僅僅單純是對(duì)活菌體的物理狀態(tài)下的高截留，同時(shí)充分的分離出清澈度很高的酶下游清液，降低了下游濃縮工藝的生產(chǎn)負(fù)荷，并起到了保護(hù)下游膜工藝的作用。
下游酶清液采用超濾濃縮，在超濾過程中同時(shí)去掉了部分色素和雜蛋白和大部分無機(jī)鹽，很大程度上提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性能，同時(shí)超濾濃縮在常溫下進(jìn)行，酶活沒有損失，收率高，再者膜系統(tǒng)的操作簡(jiǎn)單，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，并大大縮短了濃縮時(shí)間。超濾系統(tǒng)的廢水排放很少，在一定程度上降低了環(huán)保壓力。總之在該酶工藝中采用陶瓷膜微濾串連超濾濃縮工藝，具有傳統(tǒng)工藝無法比擬的優(yōu)勢(shì)，膜系統(tǒng)不僅產(chǎn)品質(zhì)量高，收率，同時(shí)能耗少，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)周期短。而這些恰恰是企業(yè)不斷發(fā)展不可或缺的因素，因此在酶的生產(chǎn)廠家，膜技術(shù)有著很廣大的應(yīng)用空間。
微過濾取代離心過濾和濾料層過濾器
五、 中藥制劑濃縮提取
中藥制藥一般包括提取、濃縮、純化、干燥和制劑等。工藝中提取液的濃縮是現(xiàn)代中藥制藥的關(guān)鍵單元操作之一。提取液濃縮體系非常復(fù)雜、提取液雜質(zhì)多（鞣質(zhì)、蛋白、膠類、糖類和樹脂等雜質(zhì)）、溫度高、時(shí)間長(zhǎng)、有效成分及揮發(fā)性成分有損失等現(xiàn)象，常規(guī)的懸浮冷凍濃縮、漸進(jìn)冷凍濃縮、自然外循環(huán)兩相流濃縮、在線防掛壁三相流濃縮、大孔吸附樹脂分離濃縮等，難以實(shí)現(xiàn)高相對(duì)密度的質(zhì)量要求，同時(shí)存在設(shè)備易結(jié)垢、廢液排放等問題。
廣州凱膜過濾設(shè)備有限公司結(jié)合傳統(tǒng)工藝，研發(fā)了膜濃縮提取工藝（反滲透、納濾、超濾和微濾、膜蒸餾及滲透蒸餾等），適用于中藥提取液濃縮、分離與提取。新工藝濃縮過程常溫操作、無相變、熱敏性成分得以保護(hù)，芳香性成分得以保持，同時(shí)設(shè)備規(guī)模小、能耗低、分離效率高，主要膜分離工藝原理如下。
1. 膜滲透
膜滲透是以壓力為傳質(zhì)推動(dòng)力,通過膜對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分離和濃縮的過程，分為反滲透、納濾、超濾和微濾等幾種過濾工藝。分級(jí)過濾中微濾工藝采用耐高溫陶瓷膜過濾無需降溫直接過濾，后續(xù)超濾、納濾及反滲透膜濃縮時(shí)，溫度的控制非常重要，過高的溫度不僅會(huì)影響到濃縮效率，還會(huì)縮短膜的使用壽命，適宜的溫度范圍為1～45 ℃。膜的清潔是保證工作效率和使用壽命的重要因素，因此，待濃縮液的預(yù)處理很重要，工藝采用多級(jí)不同孔徑的膜滲透濃縮解決濃縮倍數(shù)較小、工作效率和使用壽命等問題。自20 世紀(jì)80 年代以來，膜滲透已經(jīng)大量集中在蘋果、葡萄及蕃茄等果蔬汁液的濃縮，與中藥提取原理近似，因此有廣闊的應(yīng)用前景。
2. 膜蒸餾
膜蒸餾是20 世紀(jì)80 年代新發(fā)展的一種是以疏水性的微孔膜兩側(cè)溫差而引起的水蒸氣壓力差為傳質(zhì)推動(dòng)力的膜濃縮過程。同其他膜分離方式相比,膜蒸餾可以在低溫常壓下得到更高的分離能力以及更少的膜堵塞,在濃縮熱敏性和高滲透壓的溶液時(shí),具有廣闊的應(yīng)用前景。膜蒸餾按其種類可分為:直接接觸式膜蒸餾、氣隙式膜蒸餾、掃氣式膜蒸餾、真空膜蒸餾、滲透膜蒸餾等。
3. 滲透蒸餾
滲透蒸餾也是新近開發(fā)的與膜蒸餾相似的膜分離過程。該過程在疏水性微孔膜的純水一側(cè)添加滲透劑,例如飽和食鹽水溶液,使?jié)B透壓遠(yuǎn)高于待濃縮溶液的滲透壓。從傳質(zhì)角度分析,膜蒸餾和滲透蒸餾的脫水速度均依賴于膜兩側(cè)保持一定的水蒸氣的壓力差,不同的是,膜蒸餾的水蒸氣壓力差是由膜兩側(cè)溫差而引起,而滲透蒸餾則取決于膜兩側(cè)的表觀滲透壓差。與蒸發(fā)濃縮和反滲透相比,膜蒸餾和滲透蒸餾這兩個(gè)過程不需要加壓,在低溫常壓下運(yùn)行,特別是滲透蒸餾也能在室溫下進(jìn)行,這樣避免了待濃縮液受高溫或高壓的影響,較好地保持了原有的色香味,也可減少膜污染程度。尤其在高倍濃縮時(shí),膜蒸餾的透水速率明顯高于反滲透。膜濃縮的最大局限性是濃縮倍數(shù)低,高倍濃縮不經(jīng)濟(jì)。該技術(shù)如與蒸發(fā)濃縮設(shè)備配套使用較為經(jīng)濟(jì)合理。
