青霉素的分离工艺.ppt

青霉素的分离工艺,0.1-青霉素,水溶性差脂溶性好,水溶性好脂溶性差,（在醋酸丁酯或醋酸戊酯中难溶或不溶）,0.2-青霉素发酵液,青霉素为胞外产物,1-青霉素的分离原理,1-青霉素的分离原理,除去高价离子除去杂蛋白,鼓式真空过滤机,提纯、浓缩方法：吸附法溶剂萃取法离子交换法沉淀法,脱色和去热源结晶和重结晶,减压条件,1.1-预处理,高价无机离子的去除离子交换法沉淀法Ca2+采用草酸的可溶性盐（如草酸钠），与Ca2+生成草酸钙沉淀，同时促进蛋白质凝固Mg2+加入三聚磷酸钠，形成可溶性配合物，即可消除对离子交换的影响Fe3+加入黄血盐，使其形成普鲁士蓝沉淀而除去,1.1-预处理,杂蛋白的去除沉淀法等电点沉淀法变性沉淀法盐析法有机溶剂沉淀法反应沉淀法吸附法,为防止后续处理过程中，形成大量的CaSO4沉淀，影响后续操作，故在除去蛋白质时pH值应适当高一些,1.2-过滤,先冷却，再过滤通常采用鼓式真空过滤机可加入助滤剂,1.3-青霉素的提取,萃取法萃取剂：醋酸丁酯或醋酸戊酯萃取操作时间短、温度低，pH值宜选择在对青霉素较稳定的范围一次萃取（酸性条件）：除去无机杂质、大部分含氮化合物等碱性物质及大部分酸性较青霉素强的有机酸反萃取（碱性条件）：除去酸性较青霉素弱的有机酸,选择合适的pH值，防止青霉素分解,1.3-青霉素的提取,萃取工艺：多级逆流萃取,生产上一般采用二级逆流萃取。浓缩比（萃取剂用量）选择很重要。如果醋酸丁酯用量太多，虽然萃取较完全，收率高，但达不到结晶浓度要求，反而增加溶媒的用量；用量太少，则萃取不完全，收率低,1.3-青霉素的提取,一次萃取由于滤液中有大量蛋白质等表面活性物质，易发生乳化，这时可加入去乳化剂。通常使用PPB，加入量为0.05%0.1%PPB为碱性物质，酸性条件下会留在水相中低温（10以下）萃取，缩短操作时间，以保证青霉素稳定反萃取为避免pH波动，反萃取时采用缓冲液。可采用磷酸盐缓冲液、碳酸氢钠或碳酸钠溶液等。反萃取时，分配系数较大，浓缩的倍数可以较高，一般34倍二次萃取浓缩倍数一般为22.5,1.4-青霉素的精制,脱色、除热原热原：为大分子有机物质，能溶于水。120加热4h破坏90%，180200加热0.5h或150加热2h能彻底破坏；能被强酸、强碱、氧化剂破坏；能通过一般过滤器，但能被活性炭、石棉滤板等吸附生产中常用活性炭脱色、去除热原某些产品也可使用超微过滤除去热原结晶和重结晶青霉素普鲁卡因盐：水、醋酸丁酯对其溶解性都很小，均可作为结晶溶剂青霉素钾盐：醋酸钾-乙醇溶液饱和盐析结晶；青霉素醋酸丁酯提取液减压共沸结晶；青霉素水溶液-丁醇减压共沸结晶青霉素钠盐：从二次醋酸丁酯萃取液直接结晶；从钾盐转钠盐；从普鲁卡因盐转钠盐；青霉素水溶液-丁醇减压共沸结晶,1.5-青霉素的干燥,烘干一般是在一定的真空度下进行，以利于在较低的温度下实现产品的干燥脱水,2-青霉素的分离工艺及其操作,2.1-工艺流程,工业钾盐生产工艺流程（饱和盐析法）,2.1-工艺流程,工业钾盐生产工艺流程（真空共沸结晶法）,2.1-工艺流程,注射用钾盐生产工艺流程,2.1-工艺流程,工业钠盐生产工艺流程,2.1-工艺流程,青霉素普鲁卡因工艺流程,2.1-工艺流程,青霉素普鲁卡因工艺流程,2.2-工艺操作控制要点,预处理及过滤发酵液放罐后需冷却至10后，经鼓式真空过滤机过滤滤液pH在6.277.2，蛋白质含量一般在0.05%0.2%除去蛋白质通常采用10%硫酸调节pH4.55.0，加入0.5g/L左右的PPB。加入0.7%硅藻土作助滤剂，再通过板框过滤机过滤,2.2-工艺操作控制要点,提取结合青霉素在各种pH条件下的稳定性，一般从发酵液中萃取到醋酸丁酯时，pH选择在1.82.2范围内；而从醋酸丁酯相反萃取到水相时，pH选择在6.36.9对提取有利生产上一般将发酵滤液酸化至pH等于2.5，加1/3体积的Ba混合后离心分离得一次Ba萃取液；然后用NaHCO3将pH调到6.36.8并将青霉素从BA中萃取到缓冲液中；再用10%硫酸调节pH等于2.6，将青霉素从缓冲液再次转入BA中，得二次BA萃取液萃取和反萃取要防止局部过酸或过碱,2.2-工艺操作控制要点,脱色在二次Ba萃取液中加入活性炭150300g/109U，进行脱色，石棉过滤板过滤,2.2-工艺操作控制要点,结晶-青霉素普鲁卡因盐的结晶控制（晶种）在结晶开始时加入一定量的晶种，以便在大量结晶前预先增加很多晶核，在结晶过程中这些晶核相应地成长为晶体，这样成长速度快，而每颗晶核上成长的量并不多，从而得到微细的晶粒，同时形态也得到了保证工艺上要求晶种的形态应为椭圆形，直径在2m左右如果晶种直径过大，则结晶后生成的晶体相应也大,2.2-工艺操作控制要点,结晶-青霉素普鲁卡因盐的结晶控制（温度）温度高，晶体生长快，形成的晶体颗粒较大；温度低，晶体生长较慢，晶体颗粒细小结晶温度控制在520较适宜温度过高造成对青霉素的破坏；温度过低会增加溶液黏度，造成晶体过细，给洗涤工作带来困难，从而影响产品质量,2.2-工艺操作控制要点,结晶-青霉素普鲁卡因盐的结晶控制（反应剂滴加速度）“先慢后快”,2.2-工艺操作控制要点,结晶-青霉素普鲁卡因盐的结晶控制（结晶液）pH值-结晶液的pH控制在6.57.0之间利于青霉素钠盐的稳定。为了使结晶液在上述pH范围内，须在钠盐水溶液中加入由磷酸二氢钠及磷酸氢二钠组成的缓冲液，其pH在6.87.0。缓冲液同时还能结合重金属离子使青霉素钠盐结晶液放置时尽量减少破坏。,2.2-工艺操作控制要点,结晶-青霉素普鲁卡因盐的结晶控制（结晶液）浓度-浓度过高，杂质浓度也高对成品质量有影响；浓度过低，则设备利用率低及结晶收率低，母液量大。工艺要求青霉素钠盐结晶液浓度在1020万u/ml左右较适宜。,2.2-工艺操作控制要点,结晶-青霉素普鲁卡因盐的结晶控制（结晶液）色泽-要求结晶液为浅黄色透明液体温度-二次青霉素钠盐水溶液在低温下稳定。因此，一般在5左右存放丁酯含量-如果青霉素钠盐水溶液中含有过多的丁酯，则将使结晶不易控制，容易使晶形长乱，影响洗涤效果，使成品质量下降，同时也影响收率,2.2-工艺操作控制要点,结晶-醋酸钾-乙醇溶液饱和盐析钾盐的结晶控制（水分）二次丁酯萃取液中的水分可以溶去一部分杂质，可提高晶体质量，但水分含量高，青霉素钾盐溶解度增大，使产品收率下降。因此，水分应控制在0.9%以下，对收率影响较小。但如果二次丁酯提取液水分含量低于0.75%以下，加之醋酸钾溶液水分也低，会使晶体包含色素多而色深，影响晶体色泽。,2.2-工艺操作控制要点,结晶-醋酸钾-乙醇溶液饱和盐析钾盐的结晶控制（水分）同时要求乙醇-醋酸钾溶液配制的水分含量应控制在9.5%11%范围内，醋酸钾浓度在46%51%范围内，应注意醋酸钾浓度高低与水分含量成正比较好。如果醋酸钾浓度高，而水分含量低，则醋酸钾在配制过程中易析出结晶，或者加入到醋酸丁酯萃取液中后会有一部分醋酸钾以结晶形式析出，降低了醋酸钾参加反应的浓度，也使两种晶体混杂在一起降低产品纯度。如果配制醋酸钾水分过高（在12%12.5%），再加上二次丁酯提取液中水分含量，整个反应母液中总水量增高，就会影响结晶收率。,2.2-工艺操作控制要点,结晶-醋酸钾-乙醇溶液饱和盐析钾盐的结晶控制（温度）温度低时反应慢，晶体细而粘，不易过滤，甩不干，并影响洗涤效果；温度高，反应速度快，晶体颗粒粗大，但溶解度高，结晶产量下降，且易造成青霉素降解。另外，反应温度也与污染数高低有关。一般污染数在0.5%以下，结晶温度控制在1015，污染数在0.5%以上，则结晶温度控制在1520,2.2-工艺操作控制要点,结晶-醋酸钾-乙醇溶液饱和盐析钾盐的结晶控制（污染数）污染数=杂酸/青霉素酸污染数高会使反应速度降低，生成晶体略大，但结晶收率低；污染数低反应速度快，但晶体细小，且杂酸污染晶体。一般要求污染数在0.5%左右,2.2-工艺操作控制要点,结晶-醋酸钾-乙醇溶液饱和盐析钾盐的结晶控制（青霉素与醋酸钾的配比）1摩尔醋酸钾可以生成1摩尔青霉素钾盐。但由于反应是可逆的，故采取过量0.1摩尔醋酸钾，使反应利于向青霉素钾盐的方向进行，另外，丁酯萃取液中杂酸的存在，要消耗一部分醋酸钾。因此，结晶过程中要根据污染数多少而决定醋酸钾的加入量，以保证反应能完全进行。如污染数在0.5%左右，则反应时加入醋酸钾摩尔比为1：1.6,2.2-工艺操作控制要点,结晶-青霉素水溶液-丁醇减压共沸生产钠盐的结晶控制二次丁酯萃取液以0.5mol/LNaOH溶液萃取，在pH6.46.8下得到钠盐水浓缩液，浓度为1525万U/mL，加2.53倍体积的丁醇，在1626，0.671.3kPa下共沸蒸馏一般开始共沸结晶时，先加水液相同体积的丁醇作为基础料，其它1.52倍丁醇随蒸馏过程分56次补加入罐内。蒸馏时水分与丁醇成共沸物蒸出，当浓缩到原来水浓缩液体积，气相中含水量达到2%4%时停止蒸馏，钠盐则结晶析出。,2.2-工艺操作控制要点,结晶-青霉素水溶液-丁醇减压共沸生产钠盐的结晶控制在钠盐结晶析出过程中要注意养晶，以利于晶体粗