林可霉素发酵液的磁场强化膜分离工艺研究

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1、林可霉素发酵液的磁场强化膜分离工艺研究作者：王振川王萍郭玉凤杜鹃李杰妹【摘要】在混合醇萃取前，引入磁场强化膜分离技术对板框过滤后的林可霉素发酵液进行提纯和浓缩。研究结果表明，磁化作用对改善浓差极化和防止膜污染效果显著，PES10超滤膜的1h初始膜通量和6h稳定膜通量分别增加了36.2%和28.6%，蛋白去除率提高了10.4%；NF270纳滤膜的1h初始膜通量和6h稳定膜通量分别增加了21.2%和48.5%，蛋白去除率提高了4.8%。浓缩液再进行萃取，混合醇用量随料液体积明显减少，萃取效率和林可霉素收率均较原工艺有明显提高。【关键词】磁化超

2、滤纳滤林可霉素发酵滤液膜通量MembraneseparationprocessoflinycinfermentationABSTRACTThelinycinfilteredbrothbyplateandframefilterembraneseparationtechniquesinmagicfield,andfurtherextractedixedalcohols.agization;Ultrafiltration;Nanofiltration;Linycinfermentationfiltration;Membraneflux膜分离技术

3、在发酵工业得到实际应用的主要障碍是浓差极化和膜污染。主要由溶质(尤其是蛋白等大分子胶体)吸附积累在膜表面或小分子在膜孔中结晶沉积所致，这不仅使膜通量很快下降，还使膜分离性能发生不利于产品的变化。目前在超滤(UF)、纳滤(NF)等以压力差为推动力的液体膜分离技术的研究中，解决浓差极化和膜污染的一般途径主要有优化膜的操作策略、改善膜面流动等物理方法［1］。由于大部分水溶性胶体带有电荷，有学者提出在膜两侧施加一定的电磁场，使被截留粒子背离膜面运动而避免在膜面的沉积和吸附，以解决膜污染和浓差极化问题，取得了一定的效果［2～5］。但在实际应用中，对

4、于具有一定构型的膜组件，尤其是已经投入生产的膜分离装置，在薄膜两侧施加电磁场是很难实现的。本文在原林可霉素提取工艺的板框过滤和混合醇萃取工序之间引入膜分离工艺，并采用横向磁场处理，使膜分离装置的进水管道从电磁铁的两磁极之间通过，然后再经膜对产品进行分离纯化和浓缩。解决浓差极化和膜污染效果明显，达到了改进工艺、节能降耗、提高收率、减少排污从而实现清洁生产的目的。1实验部分1.1原材料实验中选用PES系列聚醚砜超滤膜和NF270聚醚砜、DK聚酰胺复合纳滤膜，参数见表1。林可霉素发酵液板框滤液(河北制药集团华栾有限公司提供)，pH11.59；林

5、可霉素效价4002u/ml，蛋白含量62.8mg/L，CODCr40100mg/L。1.2实验装置及流程(1)磁处理CDCII型磁化装置(自制)，磁极间距10mm，磁极间磁感应强度在0～10000Gs(0～1T)范围内可调，对流体可进行横向或者纵向磁场处理。(2)超滤超滤膜分离装置［安得膜分离技术工程(北京)有限公司］，工作流程见图1。表1实验用超滤膜和纳滤膜的型号和特征1.3实验过程先将料液在常压通过一定强度的磁场，(调节输出电压，由输入电流大小改变电磁铁极间的电磁感应强度)磁化1h，然后再加压进行膜分离。超滤的操作压力为0.6Mpa

6、，料液流量40L/h，进料温度(20±1)℃；纳滤的操作压力为0.8～0.9Mpa，料液流量35L/h，进料温度(20±1)℃。1.4主要评价指标测试方法林可霉素效价用旋光法测定［6］，蛋白含量用考马斯亮兰染色法测定［7］，CODCr用重铬酸钾法测定［8］。2实验结果与讨论2.1磁场强度对膜通量的影响在一定磁场强度范围内，分别对用于纯化浓缩林可霉素发酵液的超滤和纳滤膜分离过程进行磁处理，不同磁感应强度下膜通量变化结果见图3、图4。由图3可见，PES5、PES10、PES20三种超滤膜的通量比无磁场作用时均有所增加，膜通量的增量随磁感应强度

7、不同呈现波动性变化，在0.6～0.7T之间增幅最大。在相同磁感应强度下，超滤膜通量的增量随着截留分子量的增大依次增加，但增幅依次减小，说明磁场对截留分子量较大的超滤膜通量影响较大。但在滤液透光率(或脱色率)上PES20不及PES10［9］，实验发现碱性料液中部分呈负电性的色素分子去除率基本上随膜孔径的增大而减小，即与林可霉素收率成反比。由于透光度在一定程度上也反映了杂质的去除率，因此PES10是实验超滤膜中的最佳选择。图4显示，纳滤膜通量的增量同样随磁感应强度呈波动性变化，在磁感应强度接近0.3T时膜通量的增量最大，0.52～0.62T之

8、间磁场产生了负效应，NF270和DK复合膜通量的增量均出现负值。随着磁感应强度的变化，NF270膜通量增量的变化幅度较大，可见磁场对NF270膜比DK复合膜的影响大，这可能是由膜材料结构不同造