陶瓷膜分离技术在维生素C生产中的应用
两步发酵法制维c
维生素C的制备--浅析两步发酵法生产维生素C技术㈠维生素C简介中文名称：维生素C英文名称：vitamin C其他名称：抗坏血酸(ascorbic acid)定义：显示抗坏血酸生物活性的化合物的通称，是一种水溶性维生素，水果和蔬菜中含量丰富。
在氧化还原代谢反应中起调节作用，缺乏它可引起坏血病。
结构式：物理性质外观：无色晶体熔点：190 - 192℃沸点：（无）紫外吸收最大值：245nm荧光光谱：激发波长－无nm，荧光波长－无nm溶解性：水溶性维生素比旋度：+20.5°至+21.5°化学性质分子式：C6H8O6分子量：176.13IUPAC名：2,3,4,5,6-五羟基-2-己烯酸-4-内酯酸性，具有较强的还原性，加热或在溶液中易氧化分解，在碱性条件下更易被氧化，为己糖衍生物。
［1］㈡两步发酵法制备维生素C：历史：我国从1969年开始在微生物发酵-化学合成法的基础上进行维生素C二步发酵生产工艺的研究，在1974年取得很大成功，是目前唯一成功应用于维生素C工业生产的微生物转化法。
意义：两步发酵法生产维生素C，实质上是通过微生物发酵法代替莱氏法中的化学合成阶段，避免了丙酮，酸，碱或苯等有机溶剂的大量使用。
其工艺是D-葡萄糖以为原料，经催化氧化得D-山梨醇，然后经两步发酵（微生物氧化）得2-酮基-古龙酸，再经转化得葡萄糖。
目前在我国已应用于生产，因其简化和缩短了莱氏法，加快了维生素C的生产速度，具有一定的优越性。
［2］制备流程：（1）D-山梨醇的制备原理：D-山梨醇是己六醇化合物，含有4个手性碳原子，具有D-葡萄糖的构型，故将D-葡萄糖C-1上的醛基还原成醇基而制得［3］［4］工艺过程：将水加热至70-75℃，在不断搅拌下，逐渐加入葡萄糖至全溶，制成50%葡萄糖水溶液，再加入活性炭75，搅拌10min,滤去碳渣，然后用石灰乳液调节PH 至8.4。
料液压到氢化釜！，加入骨架镍催化剂（葡萄糖量的20%），通入氢气，于3.43MPa ，140反应至不吸收氢气为反应终点，料液先静置沉降，除去催化剂，再经离子交换树脂,活性炭处理后，减压浓缩至浓度60%-70%的无色或淡黄色透明的黏稠液体。
现代生化产品分离技术的类型及其运用举例
现代生化产品分离技术的类型及其运用举例【摘要】生物技术是上世纪末及本世纪初发展国民经济的关键技术之一。
生物技术的发展，为人类提供了丰富多彩的生物产品。
多数生物技术产品的生产过程是由菌体选育—菌体培养（发酵）—预处理—浓缩—产物捕集—纯化—精制等单元组成。
习惯上将菌体培养以前的过程称为“上游工程”，与之相应的后续过程则称为“下游工程”或“生物分离工程”。
生物技术要走向产业化，上下游必须兼容、协调，以使全过程能优化进行。
【关键字】下游加工，分离纯化类型，下游加工过程概论生物物质的分离是生物工程的一个重要部分。
国外文献中，常称之为下游过程，国内则称之为产品的分离或回收。
其目的是把生物反应液，如发酵液或酶反应液内有用物质分离出来，获得所需的目标产品。
生物分离过程与生物发酵过程或酶反应过程同样重要。
一般而言，中、上游过程，只是解决“丰产”的问题，下游分离过程则是解决“丰收”的问题。
众所周知，如果仅有“丰产”而无“丰收”，那么这丰产的成果，未必会变成物质的财富。
只有即“丰产”又“丰收”，才能最大限度地创造出物质财富。
除此之外，还必须认识到以下三点：1、生化产品的特点1)、应用面广。
医药卫生、环保、动植物生长调节、食品和试剂等2)、生化产品种类繁多，包括了大、中、小分子量的结构和性质复杂又各异的生物活性物质，生物活性各异。
3)、目的产物在初始物料中的含量低。
青霉素（4.2%）、庆大霉素（0.2%）、干扰素（<50ug/ml）。
4)、产品价格与产物浓度呈反比:5)、初始物料成分复杂。
除少量产物外，还有大量的细胞及碎片、其他代谢物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等。
6)、生物活性物质的稳定性低。
易变质、易失活、易变性，对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等非常敏感。
7)、产品的质量要求高，尤其是药品等。
成品青霉素对其强致敏原–青霉噻唑蛋白必须控制RIA值（放射免疫测定）小于100（1.5×10-6），蛋白类药物（杂质 < 2%）、重组胰岛素中杂蛋白小于0.01%。
陶瓷膜在生物发酵领域的应用
陶瓷膜在生物发酵领域的应用目前，发酵工业中通常发酵产物分离、精制的方法主要有沉淀法、盐析法、溶媒抽提法、吸附法等。
除了这些主要的分离过程外，还必须辅之以菌体分离、浓缩、脱色、结晶等过程。
为了提高产品质量、降低成本、提高收率和缩短处理时间，对已有的后处理工艺过程和方法还需进一步研究和改进。
另外随着生物技术的迅速发展，新产品不断涌现，获得了过去无法得到的结构复杂的多种物质，新产品纯度要求相应提高，这些给后处理过程提出了新的要求。
膜技术作为一种新型的分离技术，由于其在分离过程中无相变，无二次污染，又由于分离中具有生物膜浓缩富集的功能，同时它操作方便，结构紧凑，维修费用低，易于自动化，因而已在多种发酵产品的后处理过程中得到应用。
用膜技术处理发酵液可根据物质分子量的大小去掉与目标产物分子量相差较大的各类杂质，提高发酵液质量，有利于后继工艺过程的进行，提高产品纯度和收率，减少溶剂消耗量，降低能耗。
其中用的最多的是微滤、超滤、纳滤和反渗透。
膜技术工业化应用主要集中在抗生素、维生素、氨基酸、酶制剂等方面。
在抗生素领域的应用抗生素的生产工艺大体分为发酵、过滤、浓缩和干燥四个过程。
目前膜技术主要用于抗生素发酵液的澄清、产品的浓缩和脱盐以及废液中抗生素的浓缩。
传统方法采用溶剂萃取从发酵液中加以分离，再对萃取液进行真空蒸发即得抗生素。
但此法纯化和浓缩抗生素存在有机溶剂用量大，蒸发浓缩能耗高，操作环境差等缺点。
采用微滤膜除去青霉素发酵液中的菌丝体，青霉素的回收率可达98%。
采用超滤和纳滤的组合分离技术，纯化浓缩林可霉素发酵液，大大节省了溶媒和能源，缩短并优化了传统工艺路线，提高产品收率及质量。
青霉素提炼过程中使用超滤膜分离技术可以去除蛋白质及其它大分子杂质，消除萃取时的乳化现象，提高萃取过程的收率。
硫酸卡那霉素和头孢菌素的发酵滤液使用合适的超滤膜进行处理，也取得了满意的结果。
在维生素C领域的应用维生素C（简称VC）是发酵法生产维生素的典型产品。
膜分离技术的应用及发展趋势
膜分离技术的应用及发展趋势摘要：综述膜分离技术的分离机理、特点、种类，介绍国内外膜分离技术的研究进展及其在各个领域的应用现状，同时指出该技术存在的问题，提出选用更佳的膜材料以及多种膜分离技术联用是其今后的发展方向。
关键词：膜分离技术；微滤；超滤；纳滤；生化产品；微生物制药膜分离技术是一种新型高效、精密分离技术，它是材料科学与介质分离技术的交叉结合，具有高效分离、设备简单、节能、常温操作、无污染等优点，广泛应用于工业领域，尤其在食品、医药、生化领域发展迅猛。
据统计，膜销售每年以14%~30%的速度增长，而最大的市场为生物医药市场[1] 。
笔者在此综述了膜分离技术的原理及其应用现状，并展望其发展趋势。
1 膜分离技术1.1 原理膜分离技术是一种使用半透膜的分离方法，在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。
膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。
现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术，其中在食品、药学工业中常用的有微滤、超滤和反渗透3 种。
1.2 特点膜分离技术具有如下特点[2]：1）膜分离过程不发生相变化，因此膜分离技术是一种节能技术；2）膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品的分离、浓缩、精制等。
3)膜分离技术适用分离的范围极广，从微粒级到微生物菌体，甚至离子级都有其用武之地，关键在于选择不同的膜类型；4）膜分离技术以压力差作为驱动力，因此采用装置简单，操作方便。
1.3分类超滤的截留相对分子质量在1000-100000之间，选择某一截留相对分子质量的膜可以将杂质与目标产物分离。
超滤技术在生化产品分离中应用最早、最为成熟，已广泛应用于各种生物制品的分离、浓缩。
维生素C的提取
维生素C得提取维生素Ｃ就是人类营养中最重要得维生素之一,如果缺乏维生素C它时会产生坏血病,因此又称为抗坏血酸(ascorbｉc aｃiｄ)、它对物质代谢得调节具有重要得作用。
近年来,发现它还有增强机体对肿瘤得抵抗力,并具有化学致癌物得阻断作用。
维生素Ｃ就是不饱与多羟基物,属于水溶性维生素、抗坏血酸在自然界分布十分广泛,存在于新鲜水果与蔬菜中,尤其就是柠檬果实与一些绿色植物(如青辣椒、菠菜等)中含量特别丰富、抗坏血酸在机体同具有广泛得生理功能,已知体内许多重要物质得代谢反应都需要抗坏血酸得参与。
它就是脯氨酸羟基化酶得辅酶,故有增进胶原蛋白合成得作用。
机体中许多含疏基得酶,需要依赖于作为还原剂得抗坏血酸得保护,使酶分子得疏基处于还原状态,从而维持其催化活性。
由于抗坏血酸得氧化还原作用,它可促进免疫球蛋白得合成,增强机体得抵抗力。
同时还能使氧化型谷胱甘肽转化为还原型谷胱甘肽(简称GSH),而GSH可与重金属结合而排出体外,因此维生素C常用于重金属得解毒、此外,抗坏血酸尚有许多其她生理功能,但其作用机理还不十分清楚、抗坏血酸就是一种不饱与得多羟基内酯化合物,稍有酸味得糖类白色晶体,易溶于水,故属于水溶性维生素。
在溶液中其分子内C２与C３之间得烯醇式羟基上得氢极易解离并释放出H＋,而被氧化成脱氢抗坏血酸,氧化后仍具有维生素C得生理活性,但它易分解为二酮古洛糖酸,此化合物不再具有维生素C得生理活性。
维生素C有很强得还原性,在碱性溶液中加热并有氧化剂存在时,易被氧化而破坏。
还原型与氧化型抗坏血酸可以互相转变,在生物组织中自成一氧化还原系统、维生素Ｃ具有很强得还原性。
还原型抗坏血酸能还原染料2,6—二氯酚靛酚,本身则氧化为脱氢型。
在酸性溶液中,2,６—二氯酚靛酚呈红色,还原后变为无色。
因此,当用此染料滴定含有维生素C得酸性溶液时,维生素Ｃ尚未全部被氧化前,则滴下得染料立即被还原成无色。
一旦溶液中得维生素Ｃ已全部被氧化时,则滴下得染料立即使溶液变成粉红色、青椒中维生素得提取方法:维生素C在中性、碱性条件下不稳定,在酸性条件下稳定,因此,弱酸性溶液中可提取维生素 C 。
膜技术在生物制药应用
膜分离技术在医药及中间体分离提纯工艺中的应用 2010年04月28日14:44 生意社生意社04月28日讯在制药产品的成本构成中，分离、纯化和浓缩部分占相当高的比例，应用现代分离、纯化和浓缩工艺是提高制药工业经济效益或减少投资的重要途径。
膜分离过程通常在常温下操作因而没有相变、能耗低，特别适用于处理制药工业的热敏性物质。
选择适当的膜分离过程，可替代鼓式真空过滤、板框压滤、袋式过滤、离心分离、静电除尘、絮凝、沉淀、离子交换、溶媒抽提、吸附/再生、蒸发、结晶等多种传统的分离与过滤方法。
因此，制药工业正在越来越多地使用膜分离技术，不同的膜过程在制药生产中有不同的应用（见表1）。
本文将从生物发酵制药、中药生产和现代生物制药三个方面阐述膜分离技术在制药工业中的应用情况。
表1 制药生产中的膜分离过程1 膜分离技术在生物发酵制药工业中的应用1．1生物发酵液的特点制药工业中抗生素、维生素和氨基酸的生产主要采用生物发酵法。
而发酵液中目的产物浓度很低（一般仅占发酵液体积的0.1~5%左右，有些则更低），还含有大量的其他杂质，如，菌丝体、残存可溶底物、中间代谢产物、发酵液预处理过程中加入的物质等，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的物化性能和目的产物又非常接近，甚至化学组成和目的产物相同，仅立体构型不同而已。
此外，目的产物的耐热、耐pH和耐有机溶剂性差，在机械剪切力作用易变性失活。
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，发酵液的提取及精制是很重要的一个环节。
1. 2 应用膜分离组合技术处理生物发酵液应用膜分离技术处理生物发酵液时，通常直接采用一级微滤或一级超滤对发酵液进行固液分离来去除大分子物质，如菌丝、蛋白质、病毒、热原等，而小分子代谢产物（包括目的产物）、盐和水则100%透过微滤或超滤膜。
由于微滤和超滤透过液的质量对后续操作至关重要，所以在一些工业应用中，有必要对一级微滤或超滤的透过液进行二级超滤。
维生素C分离纯化生产工艺介绍
维生素C分离纯化生产工艺介绍维生素C在临床上应用广泛，逐步用作预防药和营养药，由于维生素C是一种强还原剂，其常常作为抗氧化剂和营养强化剂大量用于食品工业。
L-抗坏血酸的生理作用非常广泛，与结缔组织的形成密切相关。
在维持人体血液代谢，心肌功能及中枢神经活动方面有一定作用。
无论是生物合成的维生素C，还是从食物中获得的维生素C都能参与机体的代谢。
二步发酵法在维生素C分离纯化生产工艺的应用，大致可以分为三个步骤:发酵、提取和转化。
具体如下：1、发酵：发酵法利用假单胞菌选择氧化L-山梨糖C1上的醇羟基为羧基，省略了丙酮保护步骤，缩短了工艺，节约了原料。
近年来，构建重组菌株以实现从山梨醇直接发酵产生2-酮基L-古龙酸的研究取得了一定的进展，但是，这还必须用葡萄糖通过高压加氢以制备山梨醇:同时，国内外纷纷开展了从D-葡萄糖串联发酵产生2-酮基-L-古龙酸新工艺的研究。
王毅武和尹光琳采用欧文氏菌和棒杆菌从D-葡萄糖经过中间体2，4二酮-D-葡萄糖酸串联发酵生成2-酮基-L古龙酸获得成功。
这种二步串联发酵法直接从D-葡萄糖开始，省去了氢化反应，生产工序简单，但其与一次发酵法相比较，在原料和菌体处理等方面均有待于改进和提高，因此仍未能工业化。
2、膜法提取：在发酵液的提取中应用到的膜技术主要是超滤膜分离技术，发酵液通过超滤膜过滤之后，可以将菌丝、蛋白等杂质除去，从而简化工艺。
3、化学转化：(1)、酸转化：经过前面的提取工序之后，得到了2-酮基-L-古龙酸，此时要经过化学转化将2-酮基-L-古龙酸转化为维生素C，通常的方法有酸转化法和碱转化法在酸转化法中主要应用浓盐酸作为转化试剂，但是，酸对设备的腐蚀很大，因而对产品的质量、环境污染都比较严重。
此外，双极性膜电渗法可用于L-抗坏血酸钠和2-酮基-L-古龙酸钠的酸化。
(2)、碱转化：在碱转化法中，是将古龙酸在甲醇中用浓硫酸催化酯化生成古龙酸甲酯，再用碳酸氢钠将2-酮基-L-古龙酸甲酯转化为维生素钠盐，最后酸化成终产品。
三达及膜技术应用介绍
三效蒸发
4 超滤澄清 钠滤浓缩
单效蒸发
浸膏B
膜技术在食品行业的应用
膜技术在果汁行业应用
应用管式超滤技术进行果汁的澄清
应用纳滤、反渗透技术进行果汁的浓缩
应用超滤技术进行果汁的脱色
低聚糖应用膜技术流程图
反渗透纯水
低聚糖10%， 葡萄糖10% 连续离交
钠滤
葡萄糖≤1% 低聚糖25%
反渗透
葡萄糖25%
产 业 下 游－其 他 基 地
膜材料
2007年09月
膜设备
膜软件
膜应用
（化工/食品/生物等）
投资西安新丰生化，该公司前身为西安益尔渭之阳公 司，产品有地塞米松、醋酸地塞米松等，已通过GMP 认证，正致力于在西安建立全国第一个可以直接出口 医药制剂成品到欧美的cGMP工厂。 投资江西怀玉山活性炭有限公司，拟打造成国内最大 的节能环保型木质活性炭生产基地。
7
8 9
基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法
一种基于膜技术的味精母液的脱色提纯方法 一种膜分离浓缩发酵液生产黄原胶的方法
200610008733.5
200610036389.0 200610036390.3
2026.2.7.
2026.7.10. 2026.7.10.
部 分 客 户- 食 品 饮 料
劲牌酒业
新加坡三达国际集团——中国制药、食品饮料、水处理行业的“隐形冠军”
三达→改变中国
头孢菌素篇
我们所使用的抗生素 背后有三达的功劳
1999年，三达集团突破头孢菌素生产的重大关键技术，成功开 发基于膜分离过程的7-ACA 生产。 中国人每天所接触到的抗生素等药片，医院里面所用的各类药 品，大部分都同三达有关。 三达在中国的医药领域膜技术应用市场，占有率50%
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陶瓷膜分离技术在维生素C生产中的应用
陶瓷膜分离技术是一种新兴的膜分离工艺，具有操作简单、节能、过程无相变、无污染等优势，无机材质结构还赋予了该技术更多的优点。
一般维生素C的生产通常经过两个发酵环节实现，以葡萄糖为原料发酵得到山梨醇，在伴生菌的作用下发酵得到维生素C的前体原料古龙酸，最后经过酯化转化成维生素C。
目前许多生产维生素C的厂家应用陶瓷膜分离技术作为古龙酸发酵液过滤工艺，从具体效果来看，以陶瓷膜工艺代替传统过滤以及有机膜用于维生素C的生产具有明显优势，过滤精度高，滤液透光率明显提高，进而提高滤液质量。
与有机膜相比，陶瓷膜使用寿命较长，能够承受更高的温度，可以高温灭菌，化学稳定性好，易于清洗，对有机物污染的抗性也相对更强，在常温下操作能够减少有效成分的损失。
陶瓷膜分离技术应用在维生素C生产中，浓缩倍数较高，吸水量较少，节约水资源同时提高了产品收率。
德兰梅勒利用膜分离技术为生物制药、食品饮料、发酵行业、农产品深加工、植物提取、石油石化、环保水处理、空气除尘、化工等行业提供分离、纯化、浓缩的综合解决方案，满足不同客户的高度差异化需求。
帮助客户进行生产工艺的上下游技术整合与创新，帮助企
业节省投资、降低运行费用、减少单位消耗、提供产品质量、清洁生产环境，助力企业产业升级。