膜分离技术在制药工业中的应用

第23卷 第4期2003年8月膜 科 学 与 技 术

MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYVo1.23 No.4

Aug.2003

文章编号:1007-8924(2003)04-0180-07

膜分离技术在制药工业中的应用

谢全灵1 何旭敏1* 夏海平1 蓝伟光1,2*

(1.厦门大学化学化工学院,厦门 361005;2.三达膜科技(厦门)有限公司,厦门 361009)摘 要:膜分离技术在制药工业中的应用包括生物发酵制药、中药生产和现代生物技术等.膜分离技术在抗生素、半合成抗生素、维生素和氨基酸生产中尤其常见.随着膜材料、膜组件和膜设备的不断改进,膜分离技术在制药工业中将扮演越来越重要角色.关键词:膜分离;抗生素;维生素;氨基酸;中药;生物技术中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A 分离、纯化和浓缩部分在制药产品的总成本中占相当高的比例,应用现代分离、纯化和浓缩工艺是提高制药工业经济效益或减少投资的重要途径.膜分离过程通常在常温下操作无相变,能耗低,特别适用于处理制药工业的热敏性物质.选择适当的膜分离过程,可替代鼓式真空过滤、板框压滤、袋式过滤、

过程微滤(MF)超滤(UF)

膜类型多孔膜非对称膜

膜孔径\0.1Lm

离心分离、静电除尘、絮凝、沉淀、离子交换、溶媒抽提、吸附/再生、蒸发、结晶等多种传统的分离与过滤方法.因此,制药工业正在越来越多地使用膜分离技术.不同的膜过程在制药生产中有不同的应用(见表1).本文将从生物发酵制药、中药生产和现代生物制药3个方面阐述膜分离技术在制药工业中的应用情况.

传递机理

筛分筛分

主要应用

无菌过滤、细胞收集、去除细菌和病毒去除菌丝、病毒、热源;大分子溶液的分离、浓缩、纯化和回收,如蛋白质、酶和多肽等药物的纯化、浓缩脱盐和回收

药物的纯化、浓缩和回收;无菌水的制备

表1 制药生产中的膜分离过程

推动力

压力差~0.1MPa

10~100nm压力差0.1~1MPa

纳滤(NF)非对称膜或复合膜1~10nm[1nm

压力差0.5~ 1.5MPa筛分、Donna 效应

反渗透(RO)非对称膜或复合膜压力差1~10MPa溶解扩散

1 在生物发酵制药工业中的应用

1.1 生物发酵液的特点

制药工业中抗生素、维生素和氨基酸的生产主要采用生物发酵法.而发酵液中目的产物浓度很低(一般在发酵液中的体积体积分数仅为0.1%~5%左右,有些更低),还含有大量的其他杂质,如菌丝体、残存可溶底物、中间代谢产物、发酵液预处理过程中加入的物质等.这些杂质在发酵液中的浓度往

收稿日期:2003-06-02

往超过目的产物浓度的百倍、千倍、甚至万倍,而且其中很多代谢产物的物化性能和目的产物又非常接近,甚至化学组成和目的产物相同,仅立体构型不同.此外,目的产物的耐热、耐pH和耐有机溶剂性

差,在机械剪切力作用易变性失活.因此要从发酵液中去掉这些杂质,制取高纯度的合乎药典规定的制药产品,发酵液的提取及精制是很重要的一个环节.1.2 应用膜分离组合技术处理生物发酵液

应用膜分离技术处理生物发酵液时,通常直接

基金项目:福建省科技重点项目、教育部科技重点项目、福建省青年科技人才创新项目资助课题

作者简介:蓝伟光(1964-),男,福建武平人,博士,教授,董事长,从事膜分离技术与工程方面的研究.*通讯联系人,电话:0592-2184520.

第4期谢全灵等:膜分离技术在制药工业中的应用 #181#

采用一级微滤或一级超滤对发酵液进行固液分离来去除大分子物质,如菌丝、蛋白质、病毒、热原等,而小分子代谢产物(包括目的产物)、盐和水则100%透过微滤或超滤膜.由于微滤和超滤透过液的质量对后续操作至关重要,所以在一些工业应用中,有必要对一级微滤或超滤的透过液进行二级超滤.超滤过程一般都要加水进行透滤(diafltration)来提高收率.根据具体的分离体系,透滤可以从间歇式、连续式或逆流式透滤操作中选择最佳的操作方式[1].由于经过透滤后所得的超滤透过液中目的产物的浓度较低,因此,为了节省后续工艺中所用的溶媒及能耗,同时提高收率和产品质量,在溶剂萃取或者蒸发干燥之前有必要采用一级或多级纳滤或反渗透进行浓缩.

生物发酵液是一种非常复杂的溶液体系,发酵液体系中的各种化合物对膜的分离性能都有影响[2].因此将膜分离技术进行工业应用时,进行小试和中试试验来选择合适的膜是非常关键的一步.1.3 膜反应器

膜反应器是一种反应和分离的耦合装置.膜反应器在反应的同时,选择性地脱除产物,有效消除了产物抑制,提高反应的产率、转化率和选择性.膜反应器在生物制药发酵工业中已经广泛应用.因为膜反应器不仅可以克服常规间歇生产的缺点(比如底物不能及时补给、产物不能及时移出、产品质量不稳定等),还可以固定或回收生物催化剂,使反应连续进行;同时对反应液进行初步分离,减轻后处理工段的负担.

1.4 应用现状

膜分离技术在生物发酵制药工业的应用主要是抗生素、半合成抗生素、水溶性维生素和氨基酸的分离、浓缩、纯化和回收.目前国内外都有一些成功应用的生产实例.

1.4.1 抗生素及酸抑制剂、半合成抗生素抗生素发酸液传统的分离方法一般为鼓式过滤、板框过滤和离心分离.与这些传统工艺相比,采用膜分离技术对发酵液进行处理具有产率高、质量好、成本低和废液少等优点.

Adikane等[4]使用管式氧化锆微滤膜从发酵液中 …… 此处隐藏：13169字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……