文档介绍：典型产品的分离工艺
第十一章
典型产品的分离工艺
典型产品的分离工艺
第一节青霉素的分离工艺
第二节维生素C的分离工艺
第一节 青霉素的分离工艺
第一节 青霉素的分离工艺
青霉素本身是一种游离酸,能与碱金属或碱土金属及有机氨类结合成盐类。青霉素游离酸易溶于醇类、酮类、醚类和酯类,但在水溶液中溶解度很小;青霉素钾、钠盐则易溶于水和甲醇、微溶于乙醇、丙醇、丙酮、乙醚、氯仿,在醋酸丁酯或戊酯中难溶或不溶。青霉素是产黄青霉菌株在一定的培养条件下发酵产生的、分泌至细胞外的一种次级代谢产物。青霉素发酵液成份很复杂,其中含有菌体蛋白质等固体成份;含有培养基的残余成份及无机盐;除产物外,还会有微量的副产物及色素类杂质。因此,必须从发酵液中将青霉素分离提取出来,才能制备合乎药典规定的抗生素成品。
第一节 青霉素的分离工艺
一、青霉素的分离原理
青霉素发酵液中杂质很多,其中对青霉素提纯影响最大的是高价无机离子(Ca2+、Mg2+、Fe3+)和蛋白质。用离子交换法提纯时,高价无机离子和蛋白质的存在,会影响树脂对抗生素的吸附量。用溶剂萃取时,蛋白质的存在会产生乳化,使溶剂相和水相分层困难。因此,应根据所采用的提纯方法进行预处理除去无机离子或蛋白质。
第一节 青霉素的分离工艺
经过预处理的发酵液便可进行过滤去除菌丝体及沉淀的蛋白质。青霉素发酵液过滤宜采用鼓式真空过滤机,如采用板框过滤机则菌丝因流入下水道而影响废水治理,并对环境卫生不利。因为青霉素在低温时比较稳定,同时细菌繁殖也较慢,可避免青霉素迅速被破坏,所以发酵液放罐后,一般要先冷却再过滤。过滤后的滤液需经酸处理除蛋白质,同时加入少量PPB。由于发酵液中含有过剩的碳酸钙,在酸化除蛋白质时会有部分溶解,使Ca2+呈游离状态,在酸化萃取时,遇大量SO42-形成CaSO4沉淀。因此,预处理除蛋白质时pH值适当高些。
第一节 青霉素的分离工艺
不同菌种的发酵液过滤难易不同。如过滤较困难可对过滤料液进行适当处理以改善过滤性能。青霉素发酵液菌丝粗长,直径达10微米,其滤渣成紧密饼状,很易从滤布上刮下来,无需改善过滤性能。但除蛋白质进行二次过滤时,为了提高滤速应加硅藻土作助滤剂,或将部分发酵液不经一次过滤处理而直接进入二次过滤,利用发酵液中的菌体作助滤介质。生产上一般将不超过发酵液体积1/3的发酵液与一次滤液一起进行二次过滤。
第一节 青霉素的分离工艺
青霉素发酵液经过预处理和过滤后得到的滤液,滤液中含有不到4%的青霉素及一些与水亲和的杂质存在,因此需经提取和精制加以去除。提取要达到提纯和浓缩两个目的。生产上采用的方法主要有:吸附法、溶媒萃取法、离子交换法和沉淀法。究竟采用哪一种方法,要视产品的性质。青霉素的提取一般采用溶媒萃取法。这种方法主要基于青霉素游离酸易溶于有机溶剂,而青霉盐易溶于水的特性,反复转移而达到提纯和浓缩。采用溶媒时要考虑对青霉素有较高的分配系数,另外在水中的溶解度要小,不和青霉素起作用,在5~30℃间的蒸汽压较低,回收时温度不超过120~140℃。生产上采用的溶媒主要是醋酸丁酯和戊酯。
第一节 青霉素的分离工艺
由于发酵液中青霉素浓度很低,而杂质(包括无机盐、残糖、脂肪、各种蛋白质及降解产物、色素、热原物质或有毒物质等)浓度相对较高。另外,青霉素水溶液也不稳定,且发酵液易被污染,故提取时要时间短、温度低、pH值宜选择在对青霉素较稳定的范围、勤清洗消毒(包括厂房、设备、容器,并注意消灭死角)。
青霉素在酸性条件下易溶于丁酯,碱性条件下易溶于水,所以生产上采用萃取(酸性条件)及反萃取(碱性条件)的方法对含青霉素的滤液进行提取。当青霉素自发酵滤液萃取到乙酸丁酯中时,大部分有机酸(杂酸)也转移到溶剂中。无机杂质、大部分含氮化合物等碱性物质及大部分酸性较青霉素强的有机酸,在从滤液萃取到丁酯时,则留在水相。
第一节 青霉素的分离工艺
如酸性强弱和青霉素相差悬殊的也可以和青霉素分离,但对于酸性较青霉素弱的有机酸,在从丁酯反萃取到水中时,大部分留在丁酯中。只有酸性和青霉素相近的有机酸随着青霉素转移,很难除去。
青霉素在酸性条件下极易水解破坏,生成青霉素酸,但要使青霉素在萃取时转入有机相,又一定要在酸性条件下。这一矛盾要求在萃取时选择合理的pH及适当浓度的酸化液。而从有机相转入水相中时,由于青霉素在碱性较强的条件下极易碱解破坏,生成青霉噻唑酸,但要使青霉素在反萃取时转入水相,又一定要在碱性条件下。这一矛盾要求在萃取时选择合理的pH及适当浓度的碱性缓冲液。
第一节 青霉素的分离工艺
多级逆流萃取有助于提高青霉素的收得率。生产上一般采用二级逆流萃取。浓缩比选择很重要,因为丁酯的用量与收率和质量都有关系。如果丁酯用量太多,