中空纤维更新液膜用于青霉素G提取的工艺研究

发布时间：2020-10-28 16:28

　　 青霉素是一种重要的抗生素产品,我国的发酵生产能力已接近世界先进水平,但产物分离和纯化的“下游工程”尚难以跟上其发酵技术的发展步伐。目前,发酵液中青霉素提取方法主要是溶媒物理萃取法,但该提取方法存在操作条件苛刻、青霉素降解损失较大、回收率低、溶媒回收困难等问题,使得青霉素生产成本增高,经济效益下降。因此开发新型高效的提取工艺以提高收率、减少能耗、降低成本,是当前青霉素类抗生素药物工业生产中亟待解决的关键问题之一。 基于表面更新理论提出的中空纤维更新液膜(HFRLM)技术实现了反应萃取和反萃过程的耦合,具有非平衡传质的特点,传质效率高,溶剂用量少。 为了避免青霉素G在中空纤维更新液膜萃取/反萃过程中出现大量降解损失的问题,本文首先系统地考察了不同微量有机溶剂(萃取剂)及不同碱液环境(反萃剂)对于青霉素G稳定性的影响。结果表明,微量胺类萃取剂的存在对青霉素G稳定性的影响不大;碱液的pH值越高,青霉素G降解速度越快;青霉素G在低温、pH 6.0左右环境下较为稳定。由HFRLM循环实验研究表明青霉素G在HFRLM提取过程中降解较少,有较好的稳定性,为HFRLM工艺研究中获得理想的提取效果提供可能。 以串级操作为基础,进行了中空纤维更新液膜提取青霉素G的工艺研究,考察了料液相pH、料液相中缓冲液浓度、料液相青霉素G浓度、反萃剂种类、反萃相浓度、两相流速、载体浓度等对中空纤维更新液膜提取效果的影响。结果表明,在料液相pH5.0-7.0范围内,pH值对提取效果影响不大;提取过程的传质通量随着料液中青霉素G的初始浓度、液膜相中载体浓度、壳程流速等的增大而增大;0.2 mol·L~(-1)的磷酸二氢钾缓冲溶液以及0.5 mol·L~(-1)的碳酸钾溶液可以使青霉素G在操作时间内保持较好的稳定性,降解损失少,提取效果可达90%以上。 对发酵液中青霉素G的中空纤维更新液膜提取工艺进行了技术经济评价,并与溶媒萃取工艺进行了比较。结果表明,中空纤维更新液膜提取工艺的提取效率高、产量大、萃取剂消耗量较少、后续处理简单、能耗低。
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TQ465.1
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第一章 文献综述
    1.1 青霉素G概述
        1.1.1 青霉素G简介
        1.1.2 青霉素G稳定性
    1.2 青霉素G的提取方法
        1.2.1 物理法
        1.2.2 化学法
    1.3 青霉素G的提取工艺
        1.3.1 溶媒萃取工艺
        1.3.2 中空纤维更新液膜提取工艺
    1.4 研究的内容及目的意义
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂及仪器
    2.2 实验装置与流程
        2.2.1 膜器参数
        2.2.2 中空纤维更新液膜实验流程
        2.2.3 样品分析与数据处理方法
第三章 青霉素G稳定性研究
    3.1 温度对于青霉素G稳定性的影响
    3.2 pH对于青霉素G稳定性的影响
    3.3 不同微量有机溶剂存在条件下青霉素G的稳定性
    3.4 不同碱液环境下青霉素G的稳定性
    3.5 中空纤维更新液膜过程中青霉素G的稳定性研究
    3.6 本章小结
第四章 中空纤维更新液膜提取青霉素G的工艺研究
    4.1 体系物性对HFRLM提取效果的影响
        4.1.1 料液相pH值的影响
        4.1.2 料液缓冲液浓度的影响
        4.1.3 料液青霉素G浓度的影响
        4.1.4 反萃剂种类的影响
        4.1.5 反萃剂浓度的影响
    4.2 液膜相组成对HFRLM提取效果的影响
        4.2.1 载体浓度的影响
    4.3 操作条件对HFRLM提取效果的影响
        4.3.1 管、壳程流速的影响
    4.4 发酵液中无机盐对中空纤维更新液膜提取青霉素G的影响
    4.5 本章小结
第五章 中空纤维更新液膜技术提取青霉素的技术经济核算
    5.1 工艺流程图及技术比较
        5.1.1 溶媒萃取工艺
        5.1.2 中空纤维更新液膜法提取工艺
    5.2 技术经济核算及比较
        5.2.1 物料衡算
        5.2.2 能量衡算
        5.2.3 技术经济评价
    5.3 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表学术论文
作者和导师简介
北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书

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本文编号：2860333