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林可霉素(分子量：461.02 Da)是一种抗革兰阳性菌的碱性抗生素。目前传统工业提取过程一般为：发酵液经预处理后，通过溶媒萃取得到产品。该工艺有机溶剂消耗量大且萃取分配系数较低，导致环境污染和收率低等问题。采用陶瓷膜过滤和树脂吸附取代传统的萃取工艺，可形成绿色高效的林可霉素生产工艺。
陶瓷纳滤膜工艺优点
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原液(左)和经陶瓷纳滤膜 过滤后的渗透液(右)照片 | 陶瓷纳滤膜处理林可霉素碱化液 |
部分过程参数指标
参数 | 进口压力(MPa) | 循环流量 (m3·h-1) | 过程平均通量 (L·m-2·h-1) | 操作温度(℃) | 林可霉素收率(%) | 纯度提升(%) |
指标 | 0.6 | 14.5 | 90~100 | 40~60 | ≥97 | ~20 |
传统工艺与陶瓷纳滤膜工艺对比
项目 | 生产成本(元/BOU) | 高浓度废水排放量(吨/年) |
传统工艺(萃取) | ~9 | 600000 |
陶瓷纳滤膜工艺 | ~7 | 280000 |
陶瓷纳滤膜技术节省生产成本约20 %，高浓度废水排放量减少 50%，满足清洁生产的要求。 | ||
螺旋霉素（分子量为843 Da）主要用于治疗由革兰阳性菌和某些革兰阴性菌引起的耳、鼻、喉和呼吸道感染。目前工业提取过程一般为：发酵液经调酸和调碱预处理后，通过溶媒萃取得到产品。在溶媒萃取过程中，存在溶媒消耗量大以及萃取过程中有乳化现象，导致产品质量较低，生产成本提高。
陶瓷纳滤膜工艺优点
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| 未经陶瓷纳滤膜处理的萃取照片 | 经过陶瓷纳滤膜处理后的萃取照片 |
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陶瓷纳滤膜处理螺旋霉素碱 化液的通量随时间的变化 | 部分过程参数指标 |
L-色氨酸被广泛应用于食品、饲料添加剂和医药等行业。在L-色氨酸精制过程中，需要进行脱色和去除无机离子。传统工艺有活性炭脱色后重结晶法和有 机溶剂萃取后重结晶法两种，但两种工艺均会导致环境污染和资源浪费等问题。目前，有机纳滤膜技术已被应用于色氨酸脱色工艺。但在实际生产中，存在以下问 题：(1)运行过程中膜污染现象严重，通量较低；(2)膜的清洗过程繁琐且膜通量较难恢复；(3)膜的寿命较短，成本较高。
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陶瓷纳滤膜工艺优点 | 色氨酸原液(左)、经陶瓷纳滤膜过滤后的渗透液(中)和经有机膜过滤后的渗透液(右)照片 |
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| 部分过程参数指标 | 陶瓷纳滤膜经清洗后通量恢复情况 |
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| 陶瓷纳滤膜小试及中试过程平均通量与有机纳滤膜的对比 | |
有机纳滤膜工艺与陶瓷纳滤膜工艺对比
色氨酸成品指标 | 含量 ≥97% | 干燥失重 ≤0.5% | 比旋光度 -29.0 ~ -32.8° | pH值，1%水溶液5.0~7.0 | 粗灰分 ≤0.5% | 生产成本 （元/吨） |
有机纳滤膜工艺 | 约99% | 合格 | -30 ~ -31 | 合格 | 0.2 ~ 0.4 | ~1426 |
陶瓷纳滤膜工艺 | 约99% | 合格 | -30 ~ -31 | 合格 | 0.2 ~ 0.3 | ~1194 |
采用陶瓷纳滤膜工艺得到的产品与目前使用有机纳滤膜得到的产品性能基本相同。与有机膜工艺相比，陶瓷纳滤膜同等条件下过程平均通量是有机膜的5倍以上，可节省生产成本约15%。 | ||||||
右旋糖酐铁是一种保健型药物，主要用于慢性失血、营养不良、妊娠、儿童发育等引起的缺铁性贫血。目前工业提取过程一般为：右旋糖酐混合液经预处理后，采用国外陶瓷超滤膜(MWCO=8000 Da)进行脱盐除杂。在实际生产过程中，存在以下问题：(1) 膜管造价昂贵，投资成本高 ；(2) 膜孔径属于超滤范围，过滤精度偏低，导致产品质量较差；(3)膜通量相对较低，导致处理成本高。
陶瓷纳滤膜工艺优点
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原液（左）和经过陶瓷纳滤膜过滤后的 | 陶瓷纳滤膜处理右旋糖酐铁混合液的通量稳定性 |
部分过程参数指标
参数 | 进口压力(MPa) | 操作温度(℃) | 膜面流速(m·s-1) | 过程平均通量 (L·m-2·h-1) | 清液电导率(μs·cm-1) |
指标 | 0.3~0.5 | 30~50 | 3~5 | 50~60 | <2000 |
国外陶瓷超滤膜工艺与陶瓷纳滤膜工艺对比
过程平均通量(L·m-2·h-1) | 清液电导率(μs·cm-1) | |
国外陶瓷超滤膜 | 20 | <2000 |
陶瓷纳滤膜 | 50~60 | <2000 |
与国外陶瓷超滤膜工艺相比，陶瓷纳滤膜处理右旋糖酐铁混合液的通量是国外陶瓷超滤膜的2~3倍，降低生产成本。 | ||
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