纳滤膜可用两种途径回收和纯化抗生素:一种是先用溶剂 萃取,再用纳滤膜浓缩,这一过程由于溶剂可循环利用,可节 约80%的成本;另一种是先用膜浓缩再用溶剂萃取,这一方法可 大大提高萃取设备的生产能力,降低溶剂的用量。在抗生素的 后处理过程中除纳滤膜用的较多外,超滤和反渗透也有较多应 用。采用微滤膜除去青霉素G发酵液中的菌丝体,青霉素G的回 收率可达98%。采用超滤和纳滤的组合分离技术,纯化浓缩林可 霉素发酵液,大大节省了溶媒和能源,缩短并优化了传统工艺路 线,提高产品收率及质量。青霉素提炼过程中使用超滤膜分离 技术可以去除蛋白质及其它大分子杂质,消除萃取时的乳化现 象,提高萃取过程的收率。硫酸卡那霉素和头孢菌素C的发酵滤 液使用合适的超滤膜进行处理,也取得了满意的结果。
氨基酸广泛应用于食品、医药工业以及作为动物饲料添加 剂,此外还用作某些特殊化合物的合成中间体。目前大多数氨 基酸均可利用微生物发酵法生产。在发酵法生产氨基酸工艺 中,可选用超滤膜将产液中的酵母菌截留并回收利用,透过液经 纳滤膜或反渗透膜进行浓缩,再经结晶法获得高纯度的氨基酸 产品,同时节约菌种培养费和分离能耗。另外,用纳滤膜可将氨 基酸生产中残液进行回收浓缩,既提高产量,又可减少污染。
维生素C(简称VC)是发酵法生产维生素的典型产品。VC 是山梨醇在细菌作用下发酵形成制备VC的中间体——2-酮 基-L-古龙酸,古龙酸经提纯后进一步转化生产的。由于采用细 菌发酵,发酵液中残留着菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等杂质, 采用超滤膜系统可以省去了预处理、加热、离心等工序,既降低 了能耗,又提高了古龙酸的收率;用膜技术处理VC发酵液已进 行了大量的研究,并成功实现了工业化。
酶是一种具有高度催化活性的特殊蛋白质。对工业生产 的液体酶制剂,必须进行浓缩提纯。传统生产工艺是发酵、 絮凝沉淀、过滤、溶剂萃取、真空蒸发、干燥,其生产过程能 耗高、酶失活率高、收率低。常用酶制剂的分子质量在10000- 100000Dal之间,这个范围恰好在超滤技术应用的范围之内。用 膜技术对酶发酵液进行浓缩提纯,在常温下操作,减少了温度 对酶制剂质量的影响,去掉了蒸发过程中的相变化,能耗低, 操作简单,不用或少用溶剂,减少溶剂消耗量和溶剂回收费 用。
总之,对于20世纪下半世纪开始发展的发酵工业,膜技术 由于其在分离过程中不涉及相变,无二次污染,又由于分离中具 有生物膜浓缩富集的功能,同时它操作方便,结构紧凑,维修费 用低,易于自动化,因而已在多种发酵产品的后处理过程中得 到应用。用膜技术处理发酵液可根据物质分子量的大小去掉与 目的产物分子量相差较大的各类杂质,提高发酵液质量,有利 于后继工艺过程的进行,提高产品纯度和收率,减少溶剂消耗 量,降低能耗。其中用的最多的是微滤、超滤、纳滤和反渗透, 应用范围主要集中在抗生素、维生素、氨基酸、酶制剂等方面。 发酵产物分离、精制的方法主要有沉淀法、盐析法、溶媒抽提 法、吸附法等。除了这些主要的分离过程外,还必须辅之以菌体 分离、浓缩、脱色、结晶等过程。