陶瓷膜分离纯化技术在生物制药中的应用

2021年第19期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION
○科教前沿○科技信息
陶瓷膜分离纯化技术在生物制药中的应用
王宏常晓菲朱维忠
(山东鲁抗医药股份有限公司山东济宁
272100)
【摘要】生物医药生产工艺对分离纯化系统的要求极为严格,陶瓷膜因其独特的耐化学腐蚀性、耐高温、分离精度高等性能已成为生物制药行业优先选择的分离纯化技术。
【关键词】陶瓷膜;生物制药;分离纯化陶瓷膜是以氧化铝、氧化钛等无机材料制备的多孔膜,具有过滤精度高、稳定性好、节能高效等优势。随着技术的不断进步,陶瓷膜已经广泛应用于制药、食品、化工等行业,并逐渐取代传统的板框过滤、蒸馏等低效率、高能耗的分离技术,对国家的资源、能源、环境保护、人民健康和传统产业的技术改造具有重要的意义。
压花模具
进实现清洁生产;操作简单可靠,大幅降低劳动强度。3.2目标产物的浓缩精制
采用陶瓷膜技术处理粗料液,低分子物质如盐类可以和水一起透过膜除去,而目标产物得到浓缩和精制。利用陶瓷膜技术取代真空蒸发浓缩等其他浓缩模式,可以防止产物的失活,节省能耗,大幅度提高后续精制工艺的效率,缩短工艺周期,提高产品质量和收率。3.3制药工业中除热原
目前常规除热源的方法有两种:一种方法是用高温消毒去除物料中所含的热源。工业生产中需要耗费大量的蒸汽,并且会造成有效成份的破坏,能耗和成本较高。另一种方法是采用活性碳、离子交换树脂、硅胶等吸附剂吸附,利用吸附法除热源的效率较低且吸附剂的再生也比较困难。陶瓷膜除热源是近年来开发出来的一种新技术,在制药行业特别是生物制药中广泛应用,既能有效地去除热源,且不影响产物中的有效成份,能明显提高产品质量和收率,降低生产成本,提高经济效益。
3.4制备发酵用无菌洁净空气
利用无机陶瓷膜孔径均匀、抗污染、易清洗的性能,可从气相中截留细菌、微粒及其他污染杂质,以达到除菌净化的目的,用于制备生物发酵用无菌洁净空气及无菌室气体处理,解决了其他设备制备洁净空气中存在的漏菌、无法截留病毒和热源的问题,为制药用清洁空气制备提供了一种新型有效的方法。3.5酶的分离提取
传统的离心、沉淀、透析浓缩、脱盐等分离提取方法,收集的酶液由于酶活比较低,
还需要进一步浓缩,存在工序多、能耗大、易失活、回收率低等缺点。
陶瓷膜技术具有设备简单、操作方便、处理效率高和节能等优点,可以在很短的时间
内即分离得到高浓度的菌体,而且酶活没有损失。采用陶瓷膜分离技术可以简化酶的提取、纯化和脱盐程序,缩短时间,减少劳动强度,降低成本,提高产品的质量和稳定性能,具
烧结焊剂有传统工艺无法比拟的优势。
3.6生物制药废水的处理
生物制药废水处理是环保领域的难题,其废水间歇排放,污染负荷高,成分复杂,由
于存在抑菌作用,传统生化处理方法很难解决。陶瓷膜生物反应器是生物技术和膜分离技
术应用于污水处理一项新技术,是一种新型、高效的污水处理工艺。具有处理水质好、占
地面积小、污泥浓度高、操作简单易实现自动化等优点,为生物制药行业污水处理和水资
电子眼镜源重复利用提供了可靠的新方法。
1陶瓷膜的分离机制及工作原理
陶瓷膜分离是一种与孔径大小相关的筛分过程,采用动态的错流过滤方式:原料液通
过循环泵在陶瓷膜孔道中作高速循环运动,在压力作用下,澄清渗透液通过陶瓷膜片和多
孔的陶瓷基体,沿与之垂直方向向外透过膜,浓缩液被膜截留,并在孔道中作高速流动而
引起湍流,不断冲洗陶瓷膜片内表面,将附在滤膜上的少量沉积物带走,保持稳定的清液
流出,从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。
2
2.1
陶瓷膜分离纯化技术在生物制药的应用中的优势
热稳定性好,适用于制药领域中的高温消毒和蒸气清洗工艺。容易清洗、再生和消毒,不会使被分离体系受到污染,可满足制药生产中对清洁无菌的要求。
2.2化学稳定性好,耐腐蚀,pH值试用范围宽,抗微生物能力强。它能长时间经受各
种介质的侵蚀,适合于各类药物成分在碳氢化合物和各种溶剂中的提取分离。
2.3机械性能良好,陶瓷膜具有较高的结构稳定性,非常牢固,不易脱落和破裂。在
一定压力下不变形,在任何溶剂中不溶涨,能经受固体颗粒的磨损。
2.4孔径分布窄,分离精度极高,可达纳米级过滤,可实现高倍浓缩;分离浓缩时常
温密闭操作,保持产品活性;水洗量小,废水排放量减少,废水中COD显著降低,可大幅
度提高产品收率,菌丝体可回收,无需助滤剂、混凝剂,特别适合于生物制药领域。
2.5陶瓷膜的使用寿命长。在许多应用中,陶瓷膜显示出非常长的使用寿命,比有机
膜的使用寿命长3~5倍,并能保持分离性能不变,较大的降低了生产成本。
3陶瓷膜分离纯化技术在生物制药中的应用
生物医药生产工艺对分离纯化系统的要求极为严格,系统须能够应付高温、侵蚀性溶剂、强酸、强碱、进料固含量高、黏度大等苛刻的运行条件。陶瓷膜因其独特的耐菌、耐
高温、化学稳定性好等性能已成为生物制药行业优先选择的分离技术。3.1生物发酵液的
过滤
生物发酵是生物制药中的主要生产方式,发酵液中目的产物的浓度很低,并含有大量
的其他杂质,如菌丝体、蛋白质、代谢产物等;而且大多发酵产物不稳定,遇高温、酸碱、特殊溶剂会引起变性失活,容易造成后续提取纯化困难,影响产品质量。传统的发酵液处
理采用絮凝沉淀、等电点沉淀、助滤剂、加热等预处理工艺,用板框、转鼓、离心机等设
备进行过滤。这些设备及方法仅能分离发酵液中的菌丝体、固体杂质等,实现简单的固液
内裤加工分离,但滤液浑浊、杂质含量高等问题对后序提取纯化工艺影响较大,同时这些传统工艺
还存在劳动强度大,产品收率低,废水排放量较高等缺点。
陶瓷膜作为一种新型的分离技术以其独特的分离优势,广泛应用于发酵液的过滤处理,高效去除发酵液中的菌丝体、代谢产物、细菌碎片等大分子物质,其工艺具有以下特点和
优势:分离精度高,透过液澄清透明,大大减轻后续提取精制工艺的成本和负荷;有效防缘114
止产物变性失活,提高了目标产物的收率;无需额外助虑剂,同时从发酵液中回收的蛋白
还可回收作为饲或肥料料;废水排放量及COD显著降低,促
便携式小岛4应用前景
对于生物制药而言,陶瓷膜能满足其产品的分离纯化过程的低温、无菌、抗污染等要求,具有其他分离设备无法比拟的优势。陶瓷膜技术作为重要的高效节能分离设备,在生
物制药中的应用将会越来越广泛。科
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[责任编辑:曹明明]
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