一种棒酸发酵液的提取浓缩装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种棒酸发酵液的提取浓缩装置，属于生物发酵技术领域。


背景技术：

2.克拉维酸(clavulanic acid,ca)又称棒酸，克拉维酸本身具有较弱的抗菌活性，但可以与耐药性细菌分泌的β-内酰胺酶不可逆的结合，从而抑制酶的活性，与其它β-内酰胺酶抑制剂相比，克拉维酸具有更强的，更广的抑制作用，尤其对tem和shv酶类，因此在临床上得到了广泛应用。与其它β-内酰胺类抗生素一样，克拉维酸在水溶液中不稳定。克拉维酸稳定性研究大多是脱离生产的稳定性研究，随着研究的深入，更多的研究者将目光转向克拉维酸发酵，他们发现在发酵过程中，克拉维酸一方面随着菌体的生长，不断产出，同时随着发酵过程中温度和ph值的变化。
3.制药工业中克拉维酸的生产主要采用生物发酵法，具有原料成本低和反应件温和等优点。但发酵液中克拉维酸浓度较低，占发酵液体积分数的0.1-5.0％，发酵液中还含有大量的其它杂质，如菌丝体、残存可溶底物、中间代谢产物、色素等。这些杂质在发酵液中的浓度往往超过目的产物浓度的百倍、千倍、甚至万倍，而且其中很多代谢产物和待分离目标物的理化性能又非常接近，甚至是化学组成相同，仅立体构型不同。此外，克拉维酸的耐热、耐ph 和耐盐性差，分离过程中易变性失活，降解产生其它小分子杂质。因此要从发酵液中去掉这些杂质，制取高纯度的合乎药典规定的制药产品：克拉维酸钾或克拉维酸锂盐，发酵液的提取及精制成为其生产过程中重要的环节。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是：提供一种能够获得高纯度棒酸的提取纯化技术，本技术中利用了耐有机溶剂纳滤膜对萃取液进行纯化，有效地使有机相溶液中的小分子量的杂质透过纳滤膜，提高了萃取产物的纯度；另外，通过溶析结晶的方式实现了低温条件下将产物析出，避免了高温浓缩结晶中造成的产物降解。
5.技术方案是：
6.一种棒酸发酵液的提取浓缩装置，包括：
7.超滤膜，用于对棒酸发酵液进行超滤处理；
8.吸附树脂塔，连接于超滤膜的渗透侧，用于对超滤膜的滤液进行树脂吸附处理；
9.第一萃取容器，连接于吸附树脂塔，用于对吸附树脂塔的洗脱液进行有机溶剂萃取；
10.耐有机溶剂纳滤膜，连接于第一萃取容器，用于对获得的有机相进行纳滤浓缩处理；
11.第二萃取容器，连接于耐有机溶剂纳滤膜，用于对获得的纳滤膜浓缩液进行反萃取；
12.结晶釜，连接于第二萃取容器，用于对反萃液进行溶析结晶。
13.还包括：解吸液储罐，连接于吸附树脂塔，用于对吸附后的树脂进行解吸处理，获得洗脱液。
14.还包括：解吸液储罐，连接于吸附树脂塔，用于对吸附了棒酸的树脂进行解吸，获得洗脱液。
15.还包括：萃取剂储罐，连接于第一萃取容器，用于加入萃取剂。
16.还包括：反萃取液储罐，连接于第二萃取容器，用于加入反萃取液。
17.还包括：丙酮储罐，连接于结晶釜，用于加入丙酮进行溶析结晶。
18.还包括：固液分离器，连接于结晶釜，用于对结晶后的物料进行固液分离获得棒酸结晶体。
19.所述的耐有机溶剂纳滤膜的材质是聚酰亚胺。
20.超滤膜的截留分子量为1kd～15kd。
21.有益效果
22.本实用新型应用了耐有机溶剂纳滤膜对萃取液进行过滤浓缩，有效地提高了萃取液中的棒酸的纯度；另外，再通过溶析结晶工艺，克服了传统的蒸发结晶导致的棒酸在高温条件下的降解，进一步地提高了纯度。
附图说明
23.图1是本专利的流程图；
24.图2是本专利的装置图。
25.其中，1、超滤膜；2、吸附树脂塔；3、解吸液储罐；4、第一萃取容器；5、萃取剂储罐；6、耐有机溶剂纳滤膜；7、第二萃取容器；8、反萃取液储罐；9、结晶釜；10、丙酮储罐；11、固液分离器。
具体实施方式
26.本实用新型公开了一种一步法超滤棒酸发酵液的提取浓缩装置。该装置的使用过程如下：
27.第1步：将棒酸发酵液通过供料泵和循环泵进入一步法超滤系统，除去悬浮物、菌体、大分子蛋白和色素等杂质，从而得到超滤清液；
28.第2步：将第1步得到的超滤清液通入树脂吸附系统，吸附棒酸后再进行解析，从而得到含有棒酸的解析液；
29.第3步：将第2步得到的解析液进行有机溶剂萃取处理，这里所使用的萃取剂可以是盐析萃取中的萃取剂，例如分别取不同有机溶剂(乙醇、正丙醇、正丁醇、乙酸乙酯)和两种缓冲盐(k2hpo4、kh2po4、柠檬酸、柠檬酸钠)两两组合形成盐析萃取体系，进行萃取后，获得有机萃取液；
30.第4步，获得的萃取液通过耐有机溶剂纳滤膜进行浓缩处理，使小分子的杂质合并有机溶剂中透过纳滤膜，而棒酸被截留，实现纯化；
31.第5步，第4步中获得的纳滤浓缩液中加入碳酸钾溶液，进行反萃取，反萃取液加入丙酮进行溶析结晶处理，再进行低温养晶，获得的晶体进行过滤、真空干燥后，获得棒酸。
32.在以上的步骤中，创新性地应用了耐有机溶剂纳滤膜对萃取液进行过滤浓缩，有
效地提高了萃取液中的棒酸的纯度；另外，再通过溶析结晶工艺，克服了传统的蒸发结晶导致的棒酸在高温条件下的降解，进一步地提高了纯度。
33.优选地，在第1步中，小分子量陶瓷超滤膜截留分子量为1kd～15kd，更优选为5kd。超滤系统中，系统运行压力为0.6～1mpa，膜面流速为4m/s，浓缩倍数为10倍以上。
34.优选地，在第2步中，所使用的树脂是732型树脂或者709型树脂，使用1-10％的nacl 或者kcl的水溶液洗脱，获得解析液。
35.优选地，第3步中，有机溶剂中的无机盐的浓度可以是10-20％，萃取液与解析液的体积比可以是1-3：5。
36.优选地，第4步中，耐有机溶剂纳滤膜的材质可以是聚酰亚胺类的纳滤膜，纳滤过程的操作压力范围可以是0.5-1.5mpa。
37.优选地，第5步中，碳酸钾溶液中的浓度为10-15％，硫酸钾溶液与纳滤膜浓缩液的体积比范围是1：0.7-1.5；养晶温度是0-5℃，养晶时间是0.5-2h。
38.基于以上的方法，本专利所提供的装置如图2所示，包括：
39.超滤膜1，用于对棒酸发酵液进行超滤处理；
40.吸附树脂塔2，连接于超滤膜1的渗透侧，用于对超滤膜1的滤液进行树脂吸附处理；
41.第一萃取容器4，连接于吸附树脂塔2，用于对吸附树脂塔2的洗脱液进行有机溶剂萃取；
42.耐有机溶剂纳滤膜6，连接于第一萃取容器4，用于对获得的有机相进行纳滤浓缩处理；
43.第二萃取容器7，连接于耐有机溶剂纳滤膜6，用于对获得的纳滤膜浓缩液进行反萃取；
44.结晶釜9，连接于第二萃取容器7，用于对反萃液进行溶析结晶。
45.还包括：解吸液储罐3，连接于吸附树脂塔2，用于对吸附后的树脂进行解吸处理，获得洗脱液。
46.还包括：解吸液储罐3，连接于吸附树脂塔2，用于对吸附了棒酸的树脂进行解吸，获得洗脱液。
47.还包括：萃取剂储罐5，连接于第一萃取容器4，用于加入萃取剂。
48.还包括：反萃取液储罐8，连接于第二萃取容器7，用于加入反萃取液。
49.还包括：丙酮储罐10，连接于结晶釜9，用于加入丙酮进行溶析结晶。
50.还包括：固液分离器11，连接于结晶釜9，用于对结晶后的物料进行固液分离获得棒酸结晶体。
51.所述的耐有机溶剂纳滤膜6的材质是聚酰亚胺。
52.超滤膜1的截留分子量为1kd～15kd。
53.以下实施例中，棒酸的检测方法是基于以下的原理：棒酸可以与咪唑试剂进行衍生，生成物的最大吸附峰位置于312nm，采用hplc法测定，外标法定量，色谱系统采用紫外可见光吸收检测器，流动相流速1.0ml/min，进样量10ul，柱温25℃，流动相为ph在3.2左右的磷酸溶液与乙腈按照体积比90：10配制。总杂质含量是通过hplc面积法计算。
54.以下实施例中，棒酸发酵液是由棒状链霉菌(streptomyces clvuligerus)发酵得
到，含有棒酸约7-10g/l。
55.实施例1
56.将棒酸发酵液首先通过10kd的陶瓷超滤膜进行过滤，去除菌体、蛋白以及胶体杂质，超滤膜运行压力0.8mpa，膜面流速4m/s，浓缩10倍；再将超滤的透过液送入732离子交换树脂中进行纯化处理，实现初步脱色以及脱盐，吸附完成后通过加入6wt％的nacl溶液进行洗脱，获得洗脱液；采用萃取剂(含有8％k2hpo4的乙醇)和洗脱液按照体积比2：5进行混合萃取，萃取得到的有机相送入聚酰亚胺纳滤膜中进行浓缩纯化，操作压力1.0mpa，浓缩倍数4倍，浓缩液与硫酸钾溶液(13％)按照体积比1.2：1混合进行结晶，降温至0-5℃养晶 2h，再经离心、烘干后，得到成品。
57.实施例2
58.将棒酸发酵液首先通过5kd的陶瓷超滤膜进行过滤，去除菌体、蛋白以及胶体杂质，超滤膜运行压力1.0mpa，膜面流速3m/s，浓缩10倍；再将超滤的透过液送入709离子交换树脂中进行纯化处理，实现初步脱色以及脱盐，吸附完成后通过加入6wt％的nacl溶液进行洗脱，获得洗脱液；采用萃取剂(含有8％kh2po4的乙醇)和洗脱液按照体积比3：5进行混合萃取，萃取得到的有机相送入聚酰亚胺纳滤膜中进行浓缩纯化，操作压力1.0mpa，浓缩倍数 3倍，浓缩液与硫酸钾溶液(15％)按照体积比1.5：1混合进行结晶，降温至0-5℃养晶1h，再经离心、烘干后，得到成品。
59.实施例3
60.将棒酸发酵液首先通过5kd的陶瓷超滤膜进行过滤，去除菌体、蛋白以及胶体杂质，超滤膜运行压力0.7mpa，膜面流速3m/s，浓缩10倍；再将超滤的透过液送入732离子交换树脂中进行纯化处理，实现初步脱色以及脱盐，吸附完成后通过加入6wt％的nacl溶液进行洗脱，获得洗脱液；采用萃取剂(含有5％柠檬酸的乙醇)和洗脱液按照体积比2：5进行混合萃取，萃取得到的有机相送入聚酰亚胺纳滤膜中进行浓缩纯化，操作压力1.0mpa，浓缩倍数 4倍，浓缩液与硫酸钾溶液(11％)按照体积比0.7：1混合进行结晶，降温至0-5℃养晶1.5h，再经离心、烘干后，得到成品。
61.对照例
62.与实施例1的区别在于：未使用耐有机溶剂纳滤膜对萃取液进行浓缩纯化。
63.将棒酸发酵液首先通过10kd的陶瓷超滤膜进行过滤，去除菌体、蛋白以及胶体杂质，超滤膜运行压力0.8mpa，膜面流速4m/s，浓缩10倍；再将超滤的透过液送入732离子交换树脂中进行纯化处理，实现初步脱色以及脱盐，吸附完成后通过加入6wt％的nacl溶液进行洗脱，获得洗脱液；采用萃取剂(含有8％k2hpo4的乙醇)和洗脱液按照体积比2：5进行混合萃取，萃取得到的有机相与硫酸钾溶液(13％)按照体积比1.2：1混合进行结晶，降温至 0-5℃养晶2h，再经离心、烘干后，得到成品。
[0064] 实施例1实施例2实施例3对照例1萃取收率％90.387.190.590.2反萃取收率％86.787.384.785.1棒酸产品总杂％0.2670.3110.2940.522棒酸产品含量％88.386.887.285.3
[0065]
可以看出，通过本专利中的耐有机溶剂纳滤膜对萃取有机相进行处理后，有效地
降低了提取产品中的总杂质并提高了产品纯度。