一、D(-)对羟基苯甘氨酸盐分离
发酵是一门传统工业,发展至今,发酵已从过去简单的酒类生产、醋酸和发面加工到成为生物工程中一个极其重要的分支。是包括微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。从广义上讲,发酵工程由三部分组成:上游工程,发酵工程和下游工程。
其中下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术:包括固液分离技术(离心分离、过滤分离、沉淀分离等工艺),细胞破壁技术(超声、高压剪切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶等),蛋白质纯化技术(沉淀法、色谱分离法和超滤法等),还有产品的包装处理技术(真空干燥和冷冻干燥等)。
离心分离是下游工程中重要的组成部分,如生物发酵液、酶制剂、维生素等,存在着众多影响生产控制和成品品质的菌体、蛋白,因此离心分离、浓缩的工艺过程将直接影响发酵产品的产量、质量、收率和成本。目前,大多数发酵液采用离心机等分离设备。
以浙江金华某企业为例,他们生产的D(-)对羟基苯甘氨酸邓钾盐,是新一代抗生素类药品阿莫西林和头孢羟氨苄的中间体。1999年以前国内尚无该产品工业化生产的成熟工艺,1997年该公司技术人员经过两年的努力,攻克了该产品工业化生产的技术难关,填补了国内空白,成为我国最大的D(-)对羟基苯甘氨酸邓钾盐生产、出口基地。该产品于2000年4月通过省级新产品鉴定,2001年7月被认定为省高新技术产品。该产品技改项目—采用基因工程酶转化法生产D(-)对羟基苯甘氨酸,比原化学合成法生产人均产量可提高3倍,且无环境污染;已被列为省高新技术重大产业化项目和国家“双高一优”项目。
在该技改项目后期,工业化分离设备的选型曾一度困扰他们,但是该企业来我公司进行物料工艺性试验后,增强了信心。当时带来的物料含固率较高,约≥10~15%。采用QTD-350HZC碟式分离机分离时,排渣时间间隔仅为3~5分钟,排出渣成糊状,轻相液用肉眼观测分离效果明显。后又经DRT-366碟式分离机分离,澄清效果明显,完全满足工艺要求。现2台DRY-366型人工排渣碟式和4台QTD-350HZC型自动排渣碟式分离机已为该企业带来可观的经济效益。D(-)对羟基苯甘氨酸的工业化生产方法目前主要有两种,一是用化学合成的方法,另一是用基因工程酶转化的方法。其工艺流程如下:
二、生物发酵液分离
生物工程几乎无处不在,有一种生物发酵液, 是高分子化工产品原料,用于制造可降解塑料的原料。生产流程中需要提取的是发酵液中的固形有效物,液相为废水。固形物颗粒约为1~40μm,价值较高,要求损失越少越好,液相分离前调整到pH=7,废水中含固率≤1%,清澈透明,并且澄清后COD、BOD应达到排放标准或能够循环使用;与物料接触的材质为不锈钢。由于发酵反应的质量是在一定范围内波动,当发酵不太好的时候,固形物颗粒较小,一般方法分离比较困难,推荐选用QTD-350HZC型碟式分离机,或DBP-420型碟式分离机,可以取得满意的效果。工艺流程见图: