青霉素的提取工艺
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发酵液中的杂质很多，其中对提取影响最 大的高价无机离子（钙，镁，铁离子等）和 蛋白质。因此要先除杂。
1.单级萃取：包括一个混合器和一个分离器。 料液F和溶剂S加入混合器中经接触达到平衡 后，用来分离得到的萃取液F和萃余液R。
青霉素的提取工艺及其设备
简介
青霉素
发现
化学结构
化学式
理化性质
抗菌作用和临床应用
中空纤维更新膜技术
青霉素G的提取实验
发酵过程的工艺控制
青霉素的生产工艺流程
发酵液的预处理
青霉素的提炼工艺过程
液膜技术
青霉素简介
简介
青霉素（Penicillin）又被称为青霉素G、 盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素 钠、青霉素钾、苄青霉素钾。青霉素是抗菌 素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分 子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在 细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素， 是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉 素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的 总称。
青霉素的化学结构
青霉素类包括天然青霉素和半合成青霉素。本类 基本结构均含有母核-6-氨基青霉烷酸（6-APA） 和侧链（CO-R）。母核由噻脞环（A）和β-内 酰胺环（B）拼合而成，为抗菌活性重要部分， β-内酰胺环破坏后抗菌活性消失。侧链则主要 与抗菌谱，耐酸，耐酶等药理特性有关。
青霉素分子结构球棍模型
化学式
青霉素 化学本质：盐酸巴氨西林。其化学名 为1-乙氧甲酰乙氧6-〔D(-)-2-氨基-2-乙 酰氨基〕青霉烷酸盐酸盐。
分子式：C16H18N3O4S·HCl 分子量：384.5 青霉素它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所
产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄， 主要对革兰氏阳性菌有效。青霉素G有钾盐、 钠盐之分，钾盐不仅不能直接静注，静脉滴 注时，也要仔细计算钾离子量，以免注入人 体形成高血钾而抑制心脏功能，造成死空纤维膜与有机相间的亲和力， 依靠在管程流体中预先加入分散的有机相小液滴与纤维 壁面的浸润性和界面张力，在纤维管内侧形成一层极薄 的有机相液膜，利用流体流动过程中形成的剪切力，形 成了管程流体内的有机相小液滴与所形成的液膜层的更 新融合过程，从而极大提高了过程的传质效率，并有效 解决了液膜过程缺乏长期稳定性的问题。
抗菌作用和临床应用
青霉素作为第一个应用于临床的β-内酰 类抗生素，至今己有近70年的历史。他是 通过干扰细菌细胞壁的形成达到抗菌作用。
临床主要用于治疗有革兰氏阳性菌引起 的疾病，如脑膜炎，肺炎等。青霉素还是 合成青霉素类及头孢类抗生素的重要中间 体和原料。
但每次使用青霉素前必须做皮试，以防 过敏。
青霉素理化性质
1. 不耐热，一般保存于冰箱中，但青霉素 盐的结晶纯品，在干燥条件下可于室温保 存数年。
2.水溶液不稳定 ，20万u/ml水溶液于 30℃放置24h效价下降56%。
3. 肌肉注射吸收快而安全 4.作用快,维持时间短
新型提取技术：中空纤维更新液膜
2004年张卫东等将中空纤维包容膜技术与纤维膜萃 取器技术结合起来，提出新型的” 中空纤维更新液膜“。
青霉素的发现
青霉素的发现者是英国细菌学家 弗莱明。1928年的一天，弗莱明在他 的一间简陋的实验室里研究导致人体发 热的葡萄球菌。由于盖子没有盖好，他 发觉培养细菌用的琼脂上附了一层青霉 菌。这是从楼上的一位研究青霉菌的学 者的窗口飘落进来的。使弗莱明感到惊 讶的是，在青霉菌的近旁，葡萄球菌忽 然不见了。这个偶然的发现深深吸引了 他，他设法培养这种霉菌进行多次试验， 证明青霉素可以在几小时内将葡萄球菌 全部杀死。弗莱明据此发明了葡萄球菌 的克星—青霉素。
青霉素的生产工艺流程
菌种 孢子制备（包括罐内） 种子制
备 发酵
发酵液预处理 提
取及精制
成品检验 成品包装
青霉是生产青霉素的重要菌种，且
目前发现的几百种，其中产黄霉素，点霉
素等都能产生大量的青霉素。
菌种选育方法：菌种自然选育，诱变 育种，杂交育种，原生质体融合
发酵过程的工艺控制：
生产原理：
发酵液的预处理
采用中空纤维更新液膜实现了从发酵滤液中同步分离 和富集青霉素的新型提取工艺。与现行的醋酸丁酯溶剂 萃取工艺相比，萃取和反萃取在同一设备内进行，省去 了冷却和溶剂的蒸馏回收提纯过程，极大的简化了工艺 流程，所需设备体积小，溶剂消耗量小，后续处理简单。 新工艺降低了生产能耗，提高了提取效率，降低了生产 成本，具有更高的经济价值。
另一方面，中空纤维更新液膜过程采用反应萃取机理 代替传统溶媒萃取过程中的物理萃取机理，通过在有机 液膜相中添加流动载体DOA（二辛胺）的方式，可极大 的提高过程的传质效率，放宽了过程的操作条件，可以 在青霉素较稳定的pH值(pH 5~7)和温度范围内进行操 作，最大程度上避免青霉素的降解损失。
青霉素的提取实验
中空纤维更新液膜
中空纤维更新液膜实验采用9.43mg/ml的青霉素 溶液，用磷酸盐缓冲溶液调节PH值到5.0，料液相总体 积为500ml。有机相采用22%的TBP-3%异辛醇-煤油， 总体积用量为30ml，反萃相用0.1mol/l的Na2co3溶 液用10%的硫酸调节PH到7.01，总体积为200ml，青 霉素G通过蠕动泵流经中空纤维膜器的壳程有机相和反 萃相的混合液经充分搅拌混合后流经中空纤维膜器的管 程，两侧流体采用循环逆流操作，操作温度为室温 18˚C
中空纤维更新液膜提取工艺流程图：
采用中空纤维更新 液膜实现了从发酵滤 液中同步分离和富集 青霉素的新型提取工 艺
以碳酸钾溶液作为 接收相，DOA（二辛 胺）+异辛醇+煤油作 为有机相，在常温条 件下提取模拟发酵滤 液中的青霉素
如图所示，采用中空纤维更新液膜技术 提取青霉素G，由于中空纤维更新液膜的传 质强化作用，可在实验进行到90min时实现 液膜过程的逆浓度梯度传递，传质速率较 快，实验结果所用时间较长是为了避免壳程 非理想流动等情况的影响，所用膜器的尺寸 较小，填装因子较低，传质面积较小，仅为 5.48˟10²̄ m²，若采用长1m，内径0.1m的商用 中空纤维膜器，传质面积可高达60m²，则可 极大地提高处理速率。
1.单级萃取：包括一个混合器和一个分离器。 料液F和溶剂S加入混合器中经接触达到平衡 后，用来分离得到的萃取液F和萃余液R。
青霉素的提取工艺及其设备
简介
青霉素
发现
化学结构
化学式
理化性质
抗菌作用和临床应用
中空纤维更新膜技术
青霉素G的提取实验
发酵过程的工艺控制
青霉素的生产工艺流程
发酵液的预处理
青霉素的提炼工艺过程
液膜技术
青霉素简介
简介
青霉素（Penicillin）又被称为青霉素G、 盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素 钠、青霉素钾、苄青霉素钾。青霉素是抗菌 素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分 子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在 细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素， 是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉 素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的 总称。
青霉素的化学结构
青霉素类包括天然青霉素和半合成青霉素。本类 基本结构均含有母核-6-氨基青霉烷酸（6-APA） 和侧链（CO-R）。母核由噻脞环（A）和β-内 酰胺环（B）拼合而成，为抗菌活性重要部分， β-内酰胺环破坏后抗菌活性消失。侧链则主要 与抗菌谱，耐酸，耐酶等药理特性有关。
青霉素分子结构球棍模型
化学式
青霉素 化学本质：盐酸巴氨西林。其化学名 为1-乙氧甲酰乙氧6-〔D(-)-2-氨基-2-乙 酰氨基〕青霉烷酸盐酸盐。
分子式：C16H18N3O4S·HCl 分子量：384.5 青霉素它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所
产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄， 主要对革兰氏阳性菌有效。青霉素G有钾盐、 钠盐之分，钾盐不仅不能直接静注，静脉滴 注时，也要仔细计算钾离子量，以免注入人 体形成高血钾而抑制心脏功能，造成死空纤维膜与有机相间的亲和力， 依靠在管程流体中预先加入分散的有机相小液滴与纤维 壁面的浸润性和界面张力，在纤维管内侧形成一层极薄 的有机相液膜，利用流体流动过程中形成的剪切力，形 成了管程流体内的有机相小液滴与所形成的液膜层的更 新融合过程，从而极大提高了过程的传质效率，并有效 解决了液膜过程缺乏长期稳定性的问题。
抗菌作用和临床应用
青霉素作为第一个应用于临床的β-内酰 类抗生素，至今己有近70年的历史。他是 通过干扰细菌细胞壁的形成达到抗菌作用。
临床主要用于治疗有革兰氏阳性菌引起 的疾病，如脑膜炎，肺炎等。青霉素还是 合成青霉素类及头孢类抗生素的重要中间 体和原料。
但每次使用青霉素前必须做皮试，以防 过敏。
青霉素理化性质
1. 不耐热，一般保存于冰箱中，但青霉素 盐的结晶纯品，在干燥条件下可于室温保 存数年。
2.水溶液不稳定 ，20万u/ml水溶液于 30℃放置24h效价下降56%。
3. 肌肉注射吸收快而安全 4.作用快,维持时间短
新型提取技术：中空纤维更新液膜
2004年张卫东等将中空纤维包容膜技术与纤维膜萃 取器技术结合起来，提出新型的” 中空纤维更新液膜“。
青霉素的发现
青霉素的发现者是英国细菌学家 弗莱明。1928年的一天，弗莱明在他 的一间简陋的实验室里研究导致人体发 热的葡萄球菌。由于盖子没有盖好，他 发觉培养细菌用的琼脂上附了一层青霉 菌。这是从楼上的一位研究青霉菌的学 者的窗口飘落进来的。使弗莱明感到惊 讶的是，在青霉菌的近旁，葡萄球菌忽 然不见了。这个偶然的发现深深吸引了 他，他设法培养这种霉菌进行多次试验， 证明青霉素可以在几小时内将葡萄球菌 全部杀死。弗莱明据此发明了葡萄球菌 的克星—青霉素。
青霉素的生产工艺流程
菌种 孢子制备（包括罐内） 种子制
备 发酵
发酵液预处理 提
取及精制
成品检验 成品包装
青霉是生产青霉素的重要菌种，且
目前发现的几百种，其中产黄霉素，点霉
素等都能产生大量的青霉素。
菌种选育方法：菌种自然选育，诱变 育种，杂交育种，原生质体融合
发酵过程的工艺控制：
生产原理：
发酵液的预处理
采用中空纤维更新液膜实现了从发酵滤液中同步分离 和富集青霉素的新型提取工艺。与现行的醋酸丁酯溶剂 萃取工艺相比，萃取和反萃取在同一设备内进行，省去 了冷却和溶剂的蒸馏回收提纯过程，极大的简化了工艺 流程，所需设备体积小，溶剂消耗量小，后续处理简单。 新工艺降低了生产能耗，提高了提取效率，降低了生产 成本，具有更高的经济价值。
另一方面，中空纤维更新液膜过程采用反应萃取机理 代替传统溶媒萃取过程中的物理萃取机理，通过在有机 液膜相中添加流动载体DOA（二辛胺）的方式，可极大 的提高过程的传质效率，放宽了过程的操作条件，可以 在青霉素较稳定的pH值(pH 5~7)和温度范围内进行操 作，最大程度上避免青霉素的降解损失。
青霉素的提取实验
中空纤维更新液膜
中空纤维更新液膜实验采用9.43mg/ml的青霉素 溶液，用磷酸盐缓冲溶液调节PH值到5.0，料液相总体 积为500ml。有机相采用22%的TBP-3%异辛醇-煤油， 总体积用量为30ml，反萃相用0.1mol/l的Na2co3溶 液用10%的硫酸调节PH到7.01，总体积为200ml，青 霉素G通过蠕动泵流经中空纤维膜器的壳程有机相和反 萃相的混合液经充分搅拌混合后流经中空纤维膜器的管 程，两侧流体采用循环逆流操作，操作温度为室温 18˚C
中空纤维更新液膜提取工艺流程图：
采用中空纤维更新 液膜实现了从发酵滤 液中同步分离和富集 青霉素的新型提取工 艺
以碳酸钾溶液作为 接收相，DOA（二辛 胺）+异辛醇+煤油作 为有机相，在常温条 件下提取模拟发酵滤 液中的青霉素
如图所示，采用中空纤维更新液膜技术 提取青霉素G，由于中空纤维更新液膜的传 质强化作用，可在实验进行到90min时实现 液膜过程的逆浓度梯度传递，传质速率较 快，实验结果所用时间较长是为了避免壳程 非理想流动等情况的影响，所用膜器的尺寸 较小，填装因子较低，传质面积较小，仅为 5.48˟10²̄ m²，若采用长1m，内径0.1m的商用 中空纤维膜器，传质面积可高达60m²，则可 极大地提高处理速率。