用醋酸丁酯提取青霉素萃取操作新工艺 本发明涉及一种青霉素提取新工艺,属于医药制品技术领域。
本发明的新的青霉素提取工艺,是改变传统使用的醋酸丁酯萃取操作的pH值和操作温度,改变所使用的酸的浓度,从而减少了青霉素的酸解和降低了能耗,提高了产品收率。
目前工业生产中青霉素的提取普遍使用的方法是用醋酸丁酯作萃取剂的溶媒萃取法。该法已有近五十年的历史。其主要的工艺过程是:过滤、萃取、反萃取、二次萃取、脱色、结晶等。该工艺的主要操作条件如下:萃取操作:萃取剂∶醋酸丁酯,相比O/A=1∶2-3,
pH=1.8-2.2,温度:5℃左右反萃取操作:反萃取剂:碳酸氢钠,(或碳酸钠,
氢氧化钠等)
相比O/A=2-3∶1,pH=6.7-7.2。二次萃取:萃取剂∶醋酸丁酯,相比O/A=1∶1.5-2,
pH=1.8-2.2。
或者用碳酸钾进行反萃取,将反萃取液直接结晶、过滤、洗涤、干燥而得产品,而不用二次萃取的方法。
该工艺的主要缺点是:
1.在低pH值下进行萃取操作,青霉素易降解。青霉素在水溶液中的相对稳定范围是pH4-8,在pH<4或>8,特别是在pH<2或>10的状态下极易破坏。在pH2.0,10℃下,其半衰期只有1.3小时。所以提取收率很低(见说明书附图1)。
2.在低温下操作。由于青霉素的降解随温度影响很大,为减少降解,只能在5℃左右下操作,极易乳化且消耗了大量能源。
为解决这些问题,几十年来国内外的科学工作者进行了多方面的研究。
本发明的目的是研究一种新的提取工艺,改变传统的工艺,特别是改变原工艺中的萃取操作条件,提高操作的平衡pH值和温度,替代传统的醋酸丁酯萃取在低pH值、低温下的操作工艺,以减少青霉素降解,减少乳化,提高产品收率,降低溶剂消耗和能耗,从而降低成本。
用醋酸丁酯提取青霉素,属于物理溶解萃取。其受平衡pH影响很大(见说明书附图2)。因此影响萃取地主要因素是pH值。但实验表明在平衡pH3以下,随pH值升高萃取率降低较少,而在pH>3.5以后才急剧下降。如pH=2时萃取率E=93%,在pH=3时萃取率E=85%,而在pH=3.5时萃取率E则下降为73%。因此,可以在pH3下操作,适当降低萃取率而用增加萃取级数的方法来弥补。
另一方面实验发现,萃取率随温度升高而有所提高,因而新工艺用提高温度的方法适当提高萃取率。如表1所表明的,在pH3、15℃下其萃取率E=89%,只比pH2.1、1℃时的萃取率
表1不同pH,T下的萃取率(t1/2=4)pH 2.1 2.6 3.1 3.7T℃ 1 10 15 24E% 92.5 93 89 82少4个百分点,这样在增加一级萃取后就可以满足要求。
虽然温度的升高增加了青霉素的降解,但由于pH的升高却大大的减少了降解速率,因此允许提高温度(见说明书附图1)。
同时,发酵液的萃取操作一般在15℃以下,特别在10℃以下,乳化严重,需添加大量破乳化剂才能操作。而在10℃以上,特别在15℃以上一般乳化程度大大减少。还有,在pH3以下,特别在pH2.7以下,由于酸性蛋白的变性沉淀而大量析出,是造成乳化的主要原因。因此,青霉素提取的传统工艺条件只是由其萃取率所决定的(pH<2时为最大)。综合考虑来看,这种操作条件并不利于青霉素的提取。
采用本发明的萃取工艺方法的基本工艺过程仍然是:过滤、萃取、反萃取、二次萃取、脱色、结晶等。其操作工艺条件是:萃取操作:萃取剂∶醋酸丁酯,相比:O/A=1∶2-3,
pH=3,温度:15℃反萃取操作:反萃取剂∶碳酸氢钠,(或碳酸钠,
氢氧化钠等)
相比:O/A=2-3∶1,pH=7-7.5。
温度:常温二次萃取:萃取剂∶醋酸丁酯,
相比:O/A=1∶1.5-2,pH=2.8-3.2。
也可以用碳酸钾进行反萃取,将反萃取液直接结晶、过滤、洗涤、干燥而得产品。
此外,目前工厂发酵液的pH调节一般是用30%左右的硫酸,从30%稀释到pH2有一个过程,在此过程中接触到浓酸的青霉素很容易被降解。如在pH=1的水溶液中青霉素的半衰期只有0.1小时(15℃),可见在强酸水溶液中的破坏程度。因此,应该用稀酸调pH来避免青霉素与浓酸的接触。
采用本发明的萃取工艺,可以克服醋酸丁酯萃取中存在的一些缺点,提高收率,降低能耗和溶媒单耗。
本发明的实施例:
实施例1。pH对萃取率的影响(见说明书附图2)
图2所示为pH对萃取率的影响。可见醋酸丁酯的萃取率受pH影响很大,特别在pH>3.5后,萃取率的降低更快。
实施例2。不同pH、温度下的萃取率(见表1)
表1表明,pH3、15℃下的萃取率比pH2.1、1℃下的萃取率低3.5个百分点。这样,三级萃取的萃取率可达99%以上。