无机陶瓷膜应用技术.pdf

92
化霍
2013年第3期
无机陶瓷膜应用技术
李建平(石家庄海力精细化工有限责任公司)
崔晓云(石家庄工大化工设备有限公司
李坤东(石药集团中诺药业(石家庄)有限公司)
摘要:简单介绍无机陶瓷膜分离技术的进;评述无机陶瓷膜分离技术在生物发酵液分离浓缩领域应用的进展
情况。当前无机膜分离浓缩技术应用广泛,因其耐高温、耐高压、耐化学腐蚀、可再生清洗,分离精度高、使用寿命长等
优点多应用到发酵液分离、浓缩以及精制领域,对此做了论述
关键词:陶瓷膜无机膜膜分离发酵液浓缩
无机陶瓷膜发展历程
从发酵罐排放的发酵液,通过振荡筛預处理后进入原料罐
无机陶瓷膜的研究始于ニ十世纪40年代,其发展可分为3原料罐中的发酵液通过供料泵进入陶瓷膜系统循环,经加水洗
个阶段:用于铀的同位素分离的核工业时期,于二十世纪60年涤后的发哮液在效价比降至一定范用后,排人废料罐外运
代建成了膜面积达400万平方米的陶瓷膜富集236F6的工
进入陶瓷膜滤设备的发液是经过振动筛预处理工序后
以无机微滤膜和超滤膜为主的液体分离时期;以膜催化反应为的发脖液,预处理后的料液中不能够含有铁、焊渣、沙石等金属
核心的全面发展时期。通过这3个阶段的发展,无机陶瓷膜分离或非金属固体硬颗粒。也不能够含有如榀絮、破布、编制袋丝等
技术已初步产业化,二十世纪80年代初期成功地在法国的奶业絮状物体。且预处理后的料液中的组份分布应均匀,以利于微滤
和饮料(葡萄酒、啤、苹果酒)业推广应用后,其技术和产业地膜的过滤
位逐步伽立,应用也已拓展至食品、工业生物工程、环境工程、化
膜系统采用内循环模式:即通过大流量的循环泵提供物料
学工业、石油化工、治金工业等领域.成为苛刻条件下精密过滤在膜侧高速流动的动力.渗透液排出系统,一部分浓缩液回流至
分离的重要技术
和SiO2等无机材料制备的多孔膜,即孔径为2~50纳米的陶瓷液浓度持续増加造成通道堵塞
超滤膜和50纳米~10微米的陶瓷微滤膜
过滤到一定浓缩倍数时,采用流加透析水的方式,把菌丝体
二、无机陶瓷膜在发酵液分离和精制领域的应用
中的效价透析出来,当效价低到要求时,排空储罐及设备内的残
无机陶瓷膜分离技术是近年国际上发展迅速的高新技术之留浓缩液和渗透液,进入洗膜程序
因其具有化学稳定性好,能耐酸、耐破、耐有机溶剂;机槭强
3.2、CIP清洗系统
度大,可反向冲洗;抗微生物能力强;时高温;孔径分布窄,分离
批料生产完后,用排空泵将陶瓷膜操作系统循环侧、渗透
效率高等特点已经在化工、食品、医药、环保等行业的分离、浓侧抽空。
缩、提纯过程中显示出突出的优势和广阔的前景。
环辆一国情
国内外许多生物制药以及化工企业已经将无机陶瓷膜应用
到了发酵液浓缩领琙,收到很好的效果,例如:抗生素(头孢菌素
请清
类、硫酸链莓素、红霉素等)、有机酸(乳酸、柠檬酸等)、氨棊酸
(赖氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸等)、酶制剂、动植物提取物(胸腺肽
回清慌
千扰素、疫苗、多糖等)等,作为半成品的发哮液和成品的液体型
3.3排空系统
产品中,可能存在众多可能影响生产控制和成品品质的菌丝体
包括各种排空阀、排空管道、排卒泵,等待下一批料的过滤。
蛋白、多糖、有机抗体和无机离子,这些物质的存在轻则影响
品的纯度,重则产生污染导致产品报废。许多生物制药厂家将无
机陶瓷膜应用到发幤液浓缩,以此来代替传统的采用蒸汽加热
或者是电加热方式的蒸发浓缩。实践证明,采用无机陶瓷膜对发
酵液进行分离浓缩不仅节省能源,同时效率也有明显的提高。目
前国内大多数发酵液的除菌过滤仍采用板框、转鼓、离心机、硅
组件
出件
藻土等传统分离设备,或采用絮凝沉降,加热及等电点沉淀等方
法,传统工艺沿用ロ久、使用普遍、技术成熟、原理简单、价格便
宜,但这些传统工艺方法只能将发酵液中的菌丝体、固体杂质等
固体物予以粗分离,同时义无法将发酵液中大量存在的可溶性
蛋白、还原多糖、大分子有机物等予以分离,特別是上游发酵过
程中参数的变化会对下游分离提取工艺产生很大的影响,造成
过滤速度速减、滤过液透光度不高.这地残留的不溶性、可溶性杂
内循环示意图】
质是对后续脱色、离交、结晶、脱盐纯化等精制工艺和最终成品
四、结语
质量与收率影响最大的因素之
无机陶瓷膜分离精度高,透过液澄清透明,朵质含量少,大
同时这些传统⊥艺存在着产大减轻后续处理难度,同时具有通道多样化和孔径多样化适应
品收率不高,劳动强度大,分离精度低:后续操作水洗量较大,废不同种物料的处理要求和不同要求的处理日的,可大幅度提
水排放量较大等缺点,由于无机陶瓷膜良好的化学稳定性能,使高产品收率。无机陶瓷膜以其耐高温、耐酸碱、使用寿命长、分离
用寿命长,一些厂家在一次性投入无机陶瓷膜浓缩系统以后,在能力好、分离效率高、过滤精度高等优点正在逐步应用于发酵液
很短的时间内即可见到效凎,并不仅仅节省能源,同吋也降低了
等化工、医药、生物、食品等行业
人力成本
国内许多牛产维生素C、青霉素、链霉素的制药家已经采
参考文献
用无机陶瓷膜对发酵液进行浓缩,浓缩效卒有了显著的提高,不
1、王沛侩南平时钩氧化铝微滤膜的制备及性能北京第七
仅做到了发酵液的浓缩功能,在取代传统真空浓缩的基础上同届全国化学工程论文报告会论文集1994,696-699
时义体现出了无机陶瓷膜浓缩的高效、节能、坏保、分子级过滤科学出版社2005.03
2、徐南平面向应用过程的陶瓷漢材料设计、制备与应用
及过滤过程简单、易于控制等特点
3、张昭无机精细化工工艺学化学工业出版社2002.6
三、无机陶瓷膜分离浓缩工艺
4、王湛膜分离技术基础化学工业出版社2000.4
3.1、主过滤回路
过料料一年·主
5、王荫榆,李存瑞,吴正約等应用陶瓷膜浓缩植物乳酸杆
菌发酵液的硏究光明乳业股份有限公詞技术中心,上海200072
体同国料适直回收
工芝