紅霉素屬于大環(huán)內(nèi)酯類抗生素老品種，但由于衍生產(chǎn)品眾多，應(yīng)用范圍還是較廣，市場(chǎng)需求量較大。紅霉素提取工藝中常用到的工藝是板框過(guò)濾加溶媒萃取的老工藝，此工藝一般收率在75~80％之間，但由于生產(chǎn)中需要消耗大量的硫酸鋅和溶媒，菌渣處理困難，造成提取成本昂貴，污染較大，企業(yè)生產(chǎn)成本居高不下，競(jìng)爭(zhēng)力日益下降。針對(duì)傳統(tǒng)工藝技術(shù)存在的主要問(wèn)題，我們研究開發(fā)陶瓷膜集成技術(shù)新的生產(chǎn)工藝，大大降低紅霉素提取成本，減少?gòu)U水排放、提高了目標(biāo)產(chǎn)物的回收率。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
考察在5~15℃左右、一定的進(jìn)、出口壓力和膜面流速下，膜穩(wěn)定通量、平均通量、濃縮倍數(shù)、滲透液處理效果、膜化學(xué)清洗效果。對(duì)膜集成方案進(jìn)行可行性分析，并對(duì)方案進(jìn)一步優(yōu)化。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
先用陶瓷膜在5~15℃溫度下對(duì)紅霉素發(fā)酵液進(jìn)行除雜過(guò)濾，控制進(jìn)口壓力在0.25MPa，出口壓力在0.1MPa左右，膜面流速為4m/s，考察滲透通量的衰減和滲透液的處理效果。加水透析是在除滲透液30%~50%時(shí)加水，加水量為發(fā)酵液的1.5~1.7倍(每次加水量約為發(fā)酵液的1/25~1/50)。然后對(duì)陶瓷膜滲透液用納濾膜進(jìn)行濃縮去水和除鹽。
工藝流程為：
紅霉素發(fā)酵液-陶瓷膜-有機(jī)膜NF-后處理。
紅霉素的效價(jià)分析由安徽豐原發(fā)酵技術(shù)國(guó)家工程研究中心分析室分析。
1.3實(shí)驗(yàn)器材
原料：紅霉素發(fā)酵液（pH7.5~8），由安徽豐原發(fā)酵技術(shù)國(guó)家工程研究中心發(fā)酵研究室提供，外觀呈乳黃白色渾濁流體，含大量菌絲體、油脂、蛋白、懸浮顆粒等雜質(zhì)。
1.4實(shí)驗(yàn)設(shè)備
膜及膜組件：
陶瓷膜：材質(zhì)氧化鋯，孔徑200nm，規(guī)格1016mm，由江蘇久吾高科技股份有限公司制造。納濾膜，NF-4040，美國(guó)GE公司實(shí)驗(yàn)設(shè)備：0.5m2、3m2陶瓷膜設(shè)備16m2有機(jī)膜設(shè)備，均由江蘇久吾高科技股份有限公司提供。
2結(jié)果與討論
2.1陶瓷膜過(guò)濾發(fā)酵液數(shù)據(jù)及效果
由圖1的4張對(duì)比圖可以看出：采用陶瓷膜處理紅霉素發(fā)酵液，初始通量衰減很快，在不到1小時(shí)內(nèi)通量衰減到40~60L/m2·h，在加透析水后，通量基本穩(wěn)定在50L/m2·h左右。實(shí)驗(yàn)平均通量46.4~64.7L/m2·h，濃縮倍數(shù)達(dá)到2倍。
由表1可知：處理后滲透液澄清透明，濃縮液成膏狀流體，收率在94.8%~85%。因此陶瓷膜處理該發(fā)酵液工藝技術(shù)可行且較為理想。
從圖2的4張對(duì)比圖和表2看到：采用納濾膜處理紅霉素陶瓷膜滲透液，滲透通量也衰減較快，但加透析水后通量有所回升，平均通量達(dá)到了90L/h以上。納濾膜滲透液電導(dǎo)很低，可滿足指標(biāo)＜us/cm，滲透液中也無(wú)效價(jià)單位測(cè)出，說(shuō)明無(wú)有效物質(zhì)透過(guò)膜。收率較低，原因主要是設(shè)備死體積較大所致，工程上一般濃縮結(jié)束后用純水頂洗至前道工序即可避免。第三次通量較低，通過(guò)截留蛋白實(shí)驗(yàn)和酸洗實(shí)驗(yàn)表明主要原
因可能是高價(jià)離子（如Ca2+）含量較高所致，可能與發(fā)酵體系有關(guān)。
第四次實(shí)驗(yàn)針對(duì)高價(jià)離子采取相應(yīng)措施預(yù)處理，納濾濃縮液可滿足指標(biāo)：效價(jià)≧20000單位
2.3膜清洗恢復(fù)數(shù)據(jù)及效果見表3
陶瓷膜清洗：
堿洗工業(yè)純水加入2.0%NaOH、1.0%次氯酸鈉配成溶液，在60℃~70℃下開供料泵循環(huán)清洗30min。清洗結(jié)束后，排空系統(tǒng)，加純水循環(huán)沖洗系統(tǒng)，至PH值呈中性。酸洗工業(yè)純水加入2.0%HNO3，在60℃~70℃下開供料泵循環(huán)清洗25min。清洗結(jié)束后，排空系統(tǒng)，加純水循環(huán)沖洗系統(tǒng)，至PH值呈中性。
納濾膜清洗：
工業(yè)純水加入0.15%十二烷基苯磺酸鈉、0.1íTA配成溶液，用NaOH溶液調(diào)PH9~10，在40℃下開供料泵循環(huán)清洗45min。清洗結(jié)束后，排空系統(tǒng)，加純水循環(huán)沖洗系統(tǒng)，至PH值呈中性。
膜管通量恢復(fù)率較為理想，都在100%。
3結(jié)論
1）200nm陶瓷膜應(yīng)用于紅霉素發(fā)酵液菌絲體分離效果較為理想：實(shí)驗(yàn)平均通量46.4~64.7L/m2·h，在過(guò)濾出滲透液30%~50%后加水洗滌菌絲體，加水量為發(fā)酵液體積的1.5~1.7倍(每次加水量約為發(fā)酵液體積的1/25~1/50)，此方式平均通量為62.5~64.7L/m2/h，收率94.8%~100%。
2）對(duì)高價(jià)離子采取相應(yīng)措施預(yù)處理，可大大提高納濾時(shí)膜通量；
3）采用納濾膜處理紅霉素發(fā)酵液濾液電導(dǎo)可滿足指標(biāo)＜5us/cm，滲透液中無(wú)單位測(cè)出，對(duì)發(fā)酵液預(yù)除高價(jià)離子，納濾濃縮液效價(jià)可滿足指標(biāo)：效價(jià)≧20000單位；
4）膜污染后清洗恢復(fù)較理想，陶瓷膜采用堿酸洗后，通量恢復(fù)率100%；納濾膜采用堿為主的清洗劑洗后通量恢復(fù)率在100%；
5）紅霉素發(fā)酵液采取先用陶瓷膜澄清，再用納濾膜濃縮的工藝是可行的。