[00112917]硫氰酸红霉素结晶工艺优化研究

1、项目来源 本项目是宁夏泰益欣生物科技有限公司自主研发实施的硫氰酸红霉素提取新工艺。 2、应用领域和技术原理 本项目属于抗生素提纯技术领域,一种硫氰酸红霉素提取新工艺。 本项目采用陶瓷膜过滤工艺对红霉素发酵液进行碱化过滤,过滤后得到的透析液采用离子交换纤维进行离交脱色,脱色液纳滤浓缩后,与硫氰酸钠水相结晶得到硫氰酸红霉素粗品,再将硫氰酸红霉素粗品导入自制分离膜结晶设备中,通过控制分离膜蒸馏温度,得到晶粒大小均一的硫氰酸红霉素精品,再通过干燥得到硫氰酸红霉素产品。 3、技术指标 ①A组分含量：≥86%;②提炼总收率：≥87%;③耗水量：降低3万吨/年④污水排放量：减少3万吨/年;⑤总成本：降低5%以上。 4、技术创新程度 本研究开发了一套以离子交换纤维脱色工艺、膜蒸馏结晶工艺为关键技术创新的硫氰酸红霉素新提炼工艺。工艺以红霉素发酵液为原料,通过陶瓷膜过滤、离交纤维脱色、纳滤浓缩、膜蒸馏结晶/重结晶等一系列工序,得到A组分含量更高的硫氰酸红霉素晶体。同时有效降低生产工艺的有用水量与能耗,减少丙酮母液回收带来的污染风险,达到高质量、重环保、低成本的生产要求。 离交纤维与膜蒸馏结晶技术都是首次应用于硫氰酸红霉素生产工艺的新技术,本研究将其与相对较为先进的陶瓷膜过滤、纳滤浓缩技术相结合,开发出的全新的硫氰酸红霉素提取工艺,在行业内属于较为先进、新颖且具有独创性的新工艺路线。 5、技术指标的先进程度 离交纤维在主要生产数据上均优于传统离交树脂,主要优势体现在生产过程中的用水量和生产周期差异方面。由于离交纤维的比表面积极大,其吸附率较普通离交纤维更高。但由于主要吸附为表面吸附作用,其对于色素等杂质的吸附力比传统离交树脂更小,因此再生过程较为容易,在酸性条件下仅用填料体积1倍左右的水量即可达到洗脱效果再生过程用水量几乎为传统离交树脂的二分之一左右。以每批次生产1500kg硫氰酸红霉素计算,单批脱色工艺的水量从原工艺的63m3降低至30m3左右,以年产1500吨硫氰酸红霉素计算,仅此一项便可节约一次水消耗量3.5万吨/年。 传统工艺中粗结晶与精制重结晶均采用溶析结晶工艺,即利用硫氰酸红霉素成盐后在水溶液中几乎不溶的特性,向其丙酮溶液中加入大量水促使硫氰酸红霉素溶析结晶。此结晶过程由于相变过程复杂,近似组分均易在水溶液中析出沉淀,因此晶型难以控制,结晶纯度不高,需要多次反复重结晶才能使产品质量符合要求。同时结晶后会得到大量丙酮含量为8~15%的结晶母液即丙酮水溶液,该母液含有少量丙酮无法直接进入污水处理系统,而其丙酮含量又偏低,精馏回收丙酮过程中丙酮损耗大、蒸汽等能耗成本高,且容易造成丙酮蒸汽逸散到大气中造成污染。而采用膜蒸馏-结晶工艺,避免了溶析结晶过程中大量低含量丙酮母液的产生,直接通过膜蒸馏高浓度的丙酮溶液,一步达到回收饼图和结晶的双重目的,同时提高结晶产物的A组分含量。 6、技术重现性和成熟度 该项目经过本公司中试放大、生产实验验证,产品平均提炼总收率高达88.3%以上,红霉素A组分平均含量高达87.2%以上,产品质量明显上升;与公司原工艺比较,提炼成本下降约8.8%,脱色工艺折算年耗水量降低35000m3/年,酸碱污水减少35000m3/年;低含量丙酮溶液减少32000m3/年。 本研究首次将离交纤维吸附脱色技术、膜蒸馏-结晶技术应用于硫氰酸红霉素的脱色与结晶,经过大量小试研究并经中试稳定性研究,结果表明该技术应用于硫氰酸红霉素的提炼工艺是可行的。放大实验结果与小试实验基本一致,表明该工艺的重现性较好。 7、 经济效益、社会效益及生态效益 7.1 经济效益： 该项目实施后,每年节约提炼成本约950.4万元,增加收益365.4万元,2020年共计产生经济效益1315.8万元。 7.2 社会效益： ① 该成果已发表学术论文一篇《硫氰酸红霉素结晶工艺优化》; ② 提升我国兽药制造产业在国际市场的竞争力,增加出口创汇; ③ 积极配合国家环保政策,降低工艺用水量、降低污水排放量。 7.3 生态效益： 与原工艺比较,由于离交纤维主要吸附为表面吸附作用,其对于色素等杂质的吸附力比传统离交树脂更小,因此再生过程较为容易,在酸性条件下仅用填料体积1倍左右的水量即可达到洗脱效果再生过程用水量几乎为传统离交树脂的二分之一左右。以每批次生产1500kg硫氰酸红霉素计算,单批脱色工艺的水量从原工艺的63m3降低至30m3左右,以年产1500吨硫氰酸红霉素计算,仅此一项便可节约一次水消耗35000m3/年;总体计算,工艺替代后酸碱污水减少35000m3/年;同时,采用膜蒸馏结晶法避免了使用工艺用水大量稀释丙酮造成的低含量丙酮母液的产生,每年可减少低含量丙酮溶液32000m3/年,避免由于回收丙酮造成的大量能耗以及丙酮废气、污水的排放,极大程度了促进了企业环保工作的推进。