红霉素提纯

六.有机—无机杂化纳滤膜的制备及其在红 素分离方面的应用
1.摘要
研究中以聚乙烯醇为有机材料，正硅酸乙酯和纳 米二氧化硅为无机材料，以KH-560作为偶联剂， DL—苹果酸为交联剂，采用溶胶—凝胶法和共混 法，制备了聚乙烯醇(PVA)/SiO_2杂化纳滤膜。探 讨了PVA浓度、SiO_2含量、偶联剂和交联剂含量 及交联温度和交联时间对杂化纳滤膜性能的影响。 系统分析了PVA/SiO_2杂化纳滤膜的结构和分离 性能，同时还研究了PVA/SiO_2杂化纳滤膜的热 稳定性能、耐酸碱性能、耐溶剂性能、溶胀性能 和机械性能，得到了满意的结果。利用四动态膜 性能测试仪测试了PVA/SiO_2杂化纳滤膜的纯水 通量、红霉素通量和截留率及各种电解质的通量 和截留率。
组员：余含 冯华杰 李奇蒙 苑金磊
目录
1 一、红霉素简介 2 二、红霉素的生产流程 3 三、提取红霉素的方法选择 4 四、工艺流程设计
一.前言
在传统的红霉素提取工艺路线中，需要耗费大量的溶剂。吸附技 术由于低能耗、低溶剂消耗等优点，在抗生素分离中，应用日趋 广泛。但由于缺乏必要的热力学和动力学数据，大孔树脂吸附技 术在红霉素分离和纯化上的应用还是一个凭经验的过程。测定红 霉素在大孔树脂上的吸附相平衡和吸附动力学性质，对红霉素吸 附过程进行模拟研究以及对整个过程进行优化设计是采用吸附技 术分离提纯红霉素必须解决的几个基础问题，有着重要的科学研 究价值。本文以红霉素为研究对象，系统地研究了大孔吸附树脂 对其的吸附行为，考察了温度、初始浓度等因素对大孔树脂吸附 性能的影响。在红霉素吸附机理研究的基础上，完善了大孔树脂 吸附法分离提取红霉素的工艺路线。
• 吸附热力学研究表明：大孔吸附树脂对红霉素 的吸附过程是自发进行的(△G＜0)，熵总为正值， 吸附为一吸热的物理吸附过程(△H＞0)。通过间 歇吸附动力学实验，采用一级动力学Lagergren 吸附方程、颗粒内扩散模型以及液膜及孔内扩 散模型，研究了红霉素在大孔吸附树脂HZ816 中的动力学行为，考察了温度、初始浓度等因 素对红霉素在大孔吸附树脂中吸附动力学的影 响。
• 实验结果表明：红霉素在大孔树脂上的吸附过程同时受到 液膜扩散阻力和孔内扩散阻力的影响，液膜扩散系数kf随 着温度升高而增大，随着浓度增大而增大；孔内扩散系数 Dp随着温度升高而增大，随着浓度增大而减小。通过固定 床吸附实验，以大孔吸附树脂HZ816为吸附剂，研究了红 霉素在固定床上的吸附性能，考察了流动相流量、流动相 浓度等因素对固定床操作特性的影响，并采用Hall模型和 基于液膜及孔内扩散模型的动力学模型，研究了固定床上 红霉素在大孔吸附树脂中的吸附动力学。实验结果表明， Hall模型和考虑液膜、孔内及轴向扩散作用的动力学模型 均能较好地描述红霉素在大孔吸附树脂上的动力学行为， 模型参数液膜扩散系数kf随着上柱流量升高而增大，随着 上柱液浓度增大而减小；孔内扩散系数Dp随着流量升高而 减小，随着浓度增大而减小；轴向扩散系数Dz随着流量升 高而增大，而浓度对其影响不大。
四.红霉素分离提纯的特点
• ①目标产物浓度低。在发酵液中,红霉素的浓度很 低,约占0.4 %、0.8 %。众所周知,分离对象的初始 浓度越低,分离提纯的成本就越高;
• ②红霉素的性质不很稳定,且发酵液容易被污染,这 就对能够采用Βιβλιοθήκη Baidu分离技术手段造成了严格的限制;
• ③红霉素发酵液中杂质的浓度相对较高,其中一些 杂质的性质和红霉素很相似,用一些常规的分离技 术无法将它们分离以获得高纯度的红霉素产品:
• 通过间歇搅拌吸附、洗脱及固定床吸附、洗脱实 验，研究了大孔吸附树脂(HZ816)对脱色后红霉 素发酵液的吸附性能。该工艺的吸附、洗脱最佳 条件为：
• (1)吸附：流量：3.0BV\hr；温度：室温；发酵液 pH值为9.4左右； (2)洗脱：流量：0.5BV\hr；温 度：室温；再生溶剂：2BV醋酸丁酯，洗脱率为 94.18﹪..……
• 通过间歇搅拌脱色及固定床脱色实验，研究了大 孔阴离子交换树脂(D293)对红霉素发酵液的脱色 性能。发酵液经树脂脱色处理后，脱色率为68﹪， 红霉素损失率不超过2﹪。该过程的脱色、再生 最佳条件为：
• 1)脱色：流量:1.0BV\hr；温度：室温；发酵液 pH值为7.0左右； 2)再生：流量:1.0BV\hr；温度： 室温；再生溶剂：6BV50﹪乙醇盐酸(1mol\L)溶 液。
• ④红霉素往往直接作为医药用品,需要符合特殊的 质量和安全要求。
五.研究内容&结论
• 通过间歇搅拌吸附实验，研究了大孔吸附树脂 (HZ816)对红霉素的吸附性能，吸附平衡数据的 拟合相关性分析显示，红霉素在HZ816树脂上的 吸附等温线符合Langmiur吸附等温线方程及 Freundlich经验方程。
• 方法如下：
(1)预处理：将弱酸性阳离子交换纤维和强碱性阴离子交换 纤维用 去离子水洗至pH值在7.5～8.0，待用； (2)红霉素 分离：在室温下，按红霉素发酵液(ml)：分离材料 (g)＝ 4～18∶1的比例浸泡上述步骤(1)处理得的作为分离材料的 离 子交换纤维，静置30～90分钟，然后将所得发酵液滤 出； (3)红霉素洗脱：将氨水加热至一定温度，取大约 1.5～3倍体积的 氨水浸泡上述已吸附了红霉素的离子交换 纤维30～120分钟，滤去氨水； 加入乙酸丁酯，其量为离 子交换纤维量的1.5倍； (4)红霉素提纯：取上述丁酯液， 在室温下，按所述乙酸丁酯 液(ml)：分离材料(g)＝4～ 18∶1的比例浸泡上述步骤(1)处理得 的作为分离材料的离 子交换纤维，静置30～90分钟，然后将丁酯液滤 出；在 流出的丁酯液中加入硫氰酸，将结晶盐真空抽干便得到硫 氰 酸红霉素盐；在硫氰酸红霉素盐中加入有机溶剂，将所 得结晶湿粉 用蒸馏水洗涤后，用离心机甩干，烘干即得红 霉素。
二.红霉素简介
• 红霉素为大环内酯类广谱抗生素，通过红霉素 链霉菌发酵而得。其抗菌谱与青霉素抗菌谱类 似，主要应用于呼吸道感染、皮肤感染等症的 治疗。红霉素同时也是第二代及第三代红霉素 半合成衍生物的原料药。
三.红霉素分离提纯简介
• 最近有一种采用以合成纤维为骨架的离子交换纤 维，从含有 红霉素的液体中分离提纯红霉素的新 方法。本发明方法利用其特殊的纤 维状物理形态 使其与红霉素具有较大的接触面积，对流体具有 较小的阻 力，利用离子交换纤维的功能集团使吸 附、解吸速度快，较现有的大孔 吸附树脂洗脱容 易和彻底，再生速度快，亲和力强，达到分离提 纯的目 的。应用本发明方法也解决了大孔树脂吸 附红霉素后再生过程较困难这 一难题，从而降低 成本。