無機(jī)陶瓷超濾膜在生物發(fā)酵和制藥行業(yè)中的應(yīng)用
1.發(fā)酵液的澄清過濾技術(shù)
在抗生素(頭孢類、硫酸連桿菌類、青霉素類、紅霉素類等)、有機(jī)酸(賴氨酸、谷氨酸、L-乳酸檸檬酸、核苷酸等)、酶制劑(植酸梅等)以及其它醫(yī)藥和食用產(chǎn)品的生產(chǎn)中,采用陶瓷膜超濾技術(shù)替代板框、轉(zhuǎn)鼓、離心、硅藻土等傳統(tǒng)過濾工藝進(jìn)行發(fā)酵液的菌體和大分子脫除,有以下突出優(yōu)點(diǎn):
»高效成分收率高,比采用傳統(tǒng)過濾方式提高5-12%;
»分離精度高,透過液雜質(zhì)含量少、澄清透明,減輕后續(xù)處理難度;
»濃縮倍數(shù)高,大大降低水使用量,廢水排放量少;
»連續(xù)工作時(shí)間長,再生簡單高效,費(fèi)用是有機(jī)膜的1/5-1/10;
»膜元件使用壽命長,是有機(jī)膜的3-10倍;
»配套的納濾濃縮,形成膜集成系統(tǒng)。
陶瓷膜在發(fā)酵工業(yè)中已成功應(yīng)用,并取得了開創(chuàng)性的成果:
»建立了膜污染形成的動(dòng)力學(xué)方程,解決了膜污染問題,開發(fā)出專用的膜清洗再生方法;
»有效解決了目標(biāo)產(chǎn)物的降解和失活問題;
»通過改變常規(guī)物料洗水方式,有效提高了膜的滲透通量和抗污染性,減少了洗水用量,提高了目標(biāo)產(chǎn)物的收率;正是這些問題的解決,實(shí)現(xiàn)了陶瓷膜在生物發(fā)酵行業(yè)的規(guī)模應(yīng)用。
2.氨基酸生產(chǎn)中的應(yīng)用技術(shù)
在谷氨酸發(fā)酵液除菌中的應(yīng)用:
采用陶瓷膜進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵液的除菌,不僅可以回收蛋白,而且可以顯著降低離交過程的洗水量,同時(shí)降低污水處理負(fù)荷。將陶瓷膜應(yīng)用于谷氨酸發(fā)酵液除菌過程,可實(shí)現(xiàn)除菌、洗菌、濃縮過程連續(xù)化操作。
乳酸生產(chǎn)中的應(yīng)用:
目前,已經(jīng)開展了將陶瓷膜應(yīng)用于乳酸工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)研究和市場推廣工作。陶瓷膜技術(shù)與活性炭吸附技術(shù)集成應(yīng)用于乳酸工業(yè)生產(chǎn)中,能起到克服傳統(tǒng)乳酸生產(chǎn)工藝中的流程長、處理難度大、能耗高、成本高、產(chǎn)品純度低等缺陷,對(duì)提高產(chǎn)品競爭力將有重要的意義。
甘氨酸凈化中的應(yīng)用:
甘氨酸又名氨基乙酸,溶于水,微溶于乙醇,是食品、醫(yī)藥、化工等重要原料之一。采用陶瓷膜分離技術(shù)去除工業(yè)級(jí)甘氨酸中的微量懸浮雜質(zhì),以得到食品級(jí)、醫(yī)藥級(jí)甘氨酸產(chǎn)品。
該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用,工業(yè)化裝置為兩套各8 m2的陶瓷微濾膜設(shè)備,用于甘氨酸凈化過程中粉末活性炭的去除,年處理3000噸甘氨酸,目前該裝置已穩(wěn)定運(yùn)行一年,平均通量800 l•m-2•h-1;膜再生方便,清洗周期約1個(gè)月,采用純水沖洗即可,同時(shí)清洗后水還可用于生產(chǎn)過程中。采用陶瓷膜微濾凈化后,甘氨酸產(chǎn)品經(jīng)高倍顯微鏡檢測未發(fā)現(xiàn)殘余活性炭粒子,完全滿足了出口的質(zhì)量要求。
3.中藥生產(chǎn)及植物提取技術(shù)
傳統(tǒng)中制藥劑采用水提醇沉加蒸發(fā)工藝,周期長、建設(shè)成本高、能耗大、收率低、操作環(huán)境差、環(huán)境污染嚴(yán)重、三廢治理成本高。
用無機(jī)陶瓷膜對(duì)中藥水提液進(jìn)行澄清處理有顯著優(yōu)點(diǎn):水提液無須冷卻可直接過濾,減少生產(chǎn)環(huán)節(jié),膜的再生方便;除菌徹底,膜本身可直接高溫滅菌;無論中藥水提液性質(zhì)如何,對(duì)膜本身沒有影響;對(duì)中藥有效成份基本無截留等。
陶瓷膜用于中藥生產(chǎn)和植物提取的顯著特點(diǎn):
▲降低防爆等級(jí),基礎(chǔ)建設(shè)和生產(chǎn)線投資費(fèi)用少,利于安全生產(chǎn);
▲減少工序,縮短生產(chǎn)周期;
▲節(jié)省溶媒,降低原料成本和治污成本;
▲有效成分降解和流失少,色素等不增加;
▲能同時(shí)去除懸浮顆粒,菌體、鞣質(zhì)、淀粉、膠體、蛋白、部分色素等大分子,澄明度高;
▲膜元件壽命長、再生簡便費(fèi)用低,操作過程穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量能得到充分保證;
▲配套納濾濃縮,形成膜集成系統(tǒng)。
南京工業(yè)大學(xué)
2021-01-12