一种利用泰乐菌素发酵液生产无菌原料药泰乐菌素盐的方法

摘要

本发明涉及一种利用泰乐菌素发酵液生产无菌原料药泰乐菌素盐的方法，该方法是泰乐菌素发酵液经预处理、管式多孔陶瓷膜过滤、稀释、纳滤膜纳滤、结晶水洗、酸碱中和、超滤和喷雾干燥后得到无菌原料药泰乐菌素盐。本发明实现无菌原料药泰乐菌素稳定、高效的生产。同时利用该方法，可以简化提取工艺，提高泰乐菌素盐的提取收率、缩短生产周期、降低成本，提高泰乐菌素产量。简化了泰乐菌素提取工艺，缩短了生产周期4小时以上，提高了提取效率，具有节能、减少环境污染、操作简便、工作效率高等优势。

说明书

技术领域

本发明属于兽用抗生素提取、合成技术领域，特别是涉及一种利用泰乐菌素发酵液生产无菌原料药泰乐菌素盐的方法。

背景技术

泰乐菌素是由放线菌属弗氏链霉菌经发酵提取而得到的一种大环内酯类抗生素，有泰乐菌素碱、泰乐菌素磷酸盐和泰乐菌素酒石酸盐三种形态。泰乐菌素是一种禽、畜专用的高效、低残留抗菌促生剂。对鸡败血症、猪流行性肺炎等疾病有独特的疗效，且对禽、畜的生长具有明显的促进作用。泰乐菌素作为动物专用抗生素，避免了人畜共用抗生素易产生交叉耐药性的问题，用于防治猪、禽支原体病。

目前，根据相关文献报道，国内提取原料药泰乐菌素盐的生产工艺主要有3种。

第一种工艺主要是发酵液经过酸化、萃取、反萃取、固液分离和酸碱中和得到其盐类产品，存在的主要问题：

1）生产过程中使用了有机溶媒（包括乙酸乙酯，乙酸丁酯），造成产生的废水中含有有机溶媒，容易对环境产生污染。

2）萃取和反萃取的工艺周期长。以100m³的泰乐菌素发酵液为初始原料，经过提取、合成后得到其盐类产品，生产周期超过了96h。

3）提取收率低。采用该工艺，其提取的收率一般在75～80%。

4）提取过程中容易出现乳化现象。

5）生产成本较高。

第二种工艺是采用盐析的方法提取泰乐菌素，存在的主要问题是：

1） 生产过程中使用了大量的盐，使用后的盐无法回收并再次利用，并且容易污染环境。

2） 盐析收率低。

第三种工艺是采用膜过滤设备提取泰乐菌素，包括平板膜超滤、卷式膜纳滤和卷式膜超滤。存在的主要问题：

1）平板膜超滤设备易磨损，耐腐蚀性较差，使用寿命短，维护复杂，维护成本高。

2）卷式纳滤膜不适用于脱盐软化和高粘度滤液的处理。

3）选用纤维素作为卷式超滤膜使用寿命短，不耐高温，易受酸碱破坏。

另外，采用以上三种工艺得到的泰乐菌素盐是非无菌原料药，不能直接作为注射剂原料使用。

发明内容

 本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种有效提高提取收率，降低成本，缩短生产周期，减少环境污染，实现无菌原料药泰乐菌素盐稳定、高效生产的利用泰乐菌素发酵液生产无菌原料药泰乐菌素盐的方法。

为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种利用泰乐菌素发酵液生产无菌原料药泰乐菌素盐的方法，其特征在于包括如下工艺步骤：

1）预处理：在搅拌状态下，将泰乐菌素发酵液升温至50～60℃，然后加入0.1～0.5%的工业用草酸或草酸钠或谷氨酸，调节pH至3～5，继续搅拌20～30min，之后用不锈钢金属网过滤，得到泰乐菌素滤液；

2）膜过滤：将过程1）得到的泰乐菌素滤液用管式多孔陶瓷膜过滤，过滤过程中，控制压力在1～1.2bar，滤液温度在50～60℃；

3）稀释、纳滤：将过程2）得到的滤液温度降至20～30℃，再加入纯化水稀释泰乐菌素，使其化学效价降低20～30%，之后通过纳滤膜；

4）结晶水洗：在搅拌状态下，将过程3）所得纳滤滤液降温至5～10℃，然后采用强碱弱酸盐或10%的氢氧化钠或氨水pH值至10～11，析出泰乐菌素晶体，静置1h，固液分离，所得固体泰乐菌素用纯化水水洗； 

5）酸碱中和、超滤和喷雾干燥：将质量浓度为10～30%的酸溶液加入到过程5）所得的泰乐菌素晶体中，搅拌均匀，调pH至5～6，然后进行超滤，超滤后的泰乐菌素盐溶液喷雾干燥。

所述过程1）中，调节pH采用质量浓度为20%的盐酸或硫酸。

所述过程1）中，不锈钢金属网的过滤精度为过滤精度为400～500μm。

所述过程1）中，经过不锈钢金属网过滤后的泰乐菌素菌渣采用pH为5～6为饮用水顶洗2次，所得滤液与泰乐菌素滤液合并，其中饮用水的用量为泰乐菌素菌渣重量的40～50%，采用质量浓度为20%的盐酸或硫酸调节pH。

所述过程2）中，膜过滤之前，用纯化水调节泰乐菌素滤液粘度≤4000cps。

所述过程2）中，管式多孔陶瓷膜的材质为三氧化二铝、二氧化硅或碳化硅，过滤精度为0.1μm。

所述过程3）的纳滤过程中，控制压力2～2.2MPa，滤液温度20～30℃，纳滤流速400～500L/h。

所述过程3）中，纳滤膜为芳香聚酰胺复合纳滤膜。

所述过程1和过程4）中的搅拌转速分别为10～30r/min和10～20r/min。

所述过程4）中，用纯化水水洗2次，每次纯化水用量为固体泰乐菌素重量1.5～2倍。

所述过程4）中，强碱弱酸盐为钠、钾的碳酸盐。

所述过程5）中，酸碱中和所用的酸溶液为酒石酸、乳酸或磷酸。

所述过程5）的超滤过程中，控制超滤温度20～30℃，压力0.3～0.5MPa，超滤滤速为2000～3000L/h，超滤滤膜为聚偏氟乙烯，过滤精度为0.1μm。

所述过程5）的喷雾干燥过程中，控制进风温度130～140℃，出风温度40～50℃，进料转速为150～180r/min。

本发明的技术优势为：

1） 简化了泰乐菌素提取工艺，缩短了生产周期4小时以上，提高了提取效率。

2） 同传统工艺相比，采用膜分离技术具有节能、减少环境污染、操作简便、工作效率高等优势。

3） 同国内已报道的膜过滤工艺相比，本工艺所用的膜能够耐酸碱、耐高温、便于清洗，并且延长了膜的使用寿命，降低了设备维护成本。

4） 采用该工艺，其提取总收率达到93%以上，明显高于同行业生产收率。

5） 采用该方法可以生产出无菌原料药泰乐菌素盐。

具体实施方式

下面用实例予以说明本发明，应该理解的是，实例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。本发明的范围与核心内容依据权利要求书加以确定。

本发明中泰乐菌素发酵液是采用弗氏链霉菌按照常规发酵技术发酵生产的。

实施例1

开启发酵罐搅拌，转速控制在10r/min。将10m³泰乐菌素发酵液(化学效价为13241μ/ml)升温至50℃，加入10kg工业用草酸，并用20%的盐酸调节pH至3.2，继续搅拌20min。发酵液采用高压离心泵输送至过滤精度为400μm的不锈钢金属网进行过滤，并用pH为5～6的饮用水（用20%盐酸或硫酸调）顶洗泰乐菌素菌渣，得到泰乐菌素滤液8.2m³，化学效价为16955μ/ml。预处理的收率为105%。

泰乐菌素滤液经管式多孔陶瓷膜过滤。滤液过滤前，用纯化水调节滤液的粘度至3892cps。膜过滤过程中，压力控制在1～1.2bar，滤液的温度控制在50～51℃。管式多孔陶瓷膜的材质主要是三氧化二铝，膜的过滤精度为0.1μm。膜过滤结束，滤液体积为9.4m³，化学效价为14228μ/ml，膜过滤的收率为96.2%。

    经膜过滤的滤液温度降至20℃，加入纯化水稀释泰乐菌素，化学效价降至11382μ/ml，然后通过纳滤膜。纳滤过程中，纳滤膜的材质为芳香聚酰胺复合纳滤膜。压力控制在2～2.2MPa，滤液温度控制在20～21℃，纳滤的流速控制在400～420L/h。纳滤结束，采用纯化水顶洗5min，滤液的体积为3.2m³，化学效价为41335μ/ml，纳滤的收率为98.9%。

启动搅拌，转速控制在10r/min，滤液温度降至10℃，采用10%的碳酸钠滤液的pH值至10.2，析出泰乐菌素晶122.4kg，晶体析出后静置1h。静置结束后进行固液分离，得到的固体泰乐菌素用纯化水水洗2次，每次纯化水的用量184L。

    用纯化水配置10%的酒石酸溶液，加入到装有泰乐菌素晶体的反应釜中，启动搅拌，调节pH至5.2，然后进行超滤。超滤过程中，泰乐菌素盐溶液的温度控制在20～21℃，压力控制在0.3～0.5MPa，滤速为2000～2200L/h。超滤膜的材质是聚偏氟乙烯，膜的过滤精度为0.1μm。

    超滤后的泰乐菌素盐溶液进入喷雾干燥塔。喷雾干燥过程中，控制进风温度130～140℃，出风温度40～50℃，进料转速为150r/min，喷雾干燥结束，得到无菌原料药泰乐菌素盐，其成品提取总收率在93.4%。

实施例2 

    开启发酵罐搅拌，转速控制在20r/min。将10m³泰乐菌素发酵液(化学效价为13152μ/ml)升温至55℃，加入25kg草酸钠，并用20%硫酸调节pH至4.1，继续搅拌25min。发酵液采用高压离心泵输送至过滤精度为450μm的不锈钢金属网进行过滤，并用pH为5～6的饮用水（用20%盐酸或硫酸调）顶洗泰乐菌素菌渣2次，得到泰乐菌素滤液8.4m³，化学效价为16503μ/ml。预处理的收率为105.4%。

    泰乐菌素滤液经管式多孔陶瓷膜过滤。滤液过滤前，用纯化水调节滤液的粘度至3725cps，然后通过纳滤膜。膜过滤过程中，压力控制在1～1.2bar，滤液的温度控制在54～55℃。管式多孔陶瓷膜的材质主要是二氧化硅，膜的过滤精度为0.1μm。膜过滤结束，滤液体积为9m³，化学效价为14972μ/ml，膜过滤的收率为97.2%。

    经膜过滤的滤液温度降至25℃，加入纯化水稀释泰乐菌素，化学效价降至11229μ/ml。纳滤过程中，纳滤膜的材质为芳香聚酰胺复合纳滤膜。压力控制在2～2.2MPa，滤液温度控制在24～25℃，纳滤的流速控制在450～460L/h。纳滤结束，采用纯化水顶洗7min，滤液的体积为2.6m³，化学效价为51411μ/ml，纳滤的收率为99.2%。

启动搅拌，转速控制在15r/min，滤液温度降至8℃，采用10%的碳酸钾滤液的pH值至10.5，析出泰乐菌素晶128.7kg，晶体析出后静置1h。静置结束后进行固液分离，得到的固体泰乐菌素用纯化水水洗2次，每次纯化水的用量218L。

    用纯化水配置10%的乳酸溶液，加入到装有泰乐菌素晶体的反应釜中，启动搅拌，调节pH至5.6，然后进行超滤。超滤过程中，泰乐菌素盐溶液的温度控制在25～26℃，压力控制在0.3～0.5MPa，滤速为2400～2500L/h。超滤膜的材质是聚偏氟乙烯，膜的过滤精度为0.1μm。

    超滤后的泰乐菌素盐溶液进入喷雾干燥塔。喷雾干燥过程中，控制进风温度130～140℃，出风温度40～50℃，进料转速为150r/min，喷雾干燥结束，得到无菌原料药泰乐菌素盐，其成品提取总收率为94.2%。

实施例3 

    开启发酵罐搅拌，转速控制在30r/min。将10m³泰乐菌素发酵液(化学效价为130874μ/ml)升温至60℃，加入50kg谷氨酸，并用20%盐酸调节pH至4.9，继续搅拌30min。发酵液采用高压离心泵输送至过滤精度为500μm的不锈钢金属网进行过滤，并用pH为5～6的饮用水（用20%盐酸或硫酸调）顶洗泰乐菌素菌渣2次，得到泰乐菌素滤液8.1m³，化学效价为14069μ/ml。预处理的收率为104.8%。

    泰乐菌素滤液经管式多孔陶瓷膜过滤。滤液过滤前，用纯化水调节滤液的粘度至3541cps，然后通过纳滤膜。膜过滤过程中，压力控制在1～1.2bar，滤液的温度控制在59～60℃。管式多孔陶瓷膜的材质是碳化硅，膜的过滤精度为0.1μm。膜过滤结束，滤液体积为9.5m³，化学效价为11612μ/ml，膜过滤的收率为96.8%。

    经膜过滤的滤液温度降至29℃，加入纯化水稀释泰乐菌素，化学效价降至8130μ/ml。纳滤过程中，纳滤膜的材质为芳香聚酰胺复合纳滤膜。压力控制在2～2.2MPa，滤液温度控制在28～30℃，纳滤的流速控制在490～500L/h。纳滤结束，采用纯化水顶洗10min，滤液的体积为2.5m³，化学效价为43684μ/ml，纳滤的收率为99.0%。

启动搅拌，转速控制在20r/min，滤液温度降至5℃，采用10%的碳酸氢钠滤液的pH值至10.8，析出泰乐菌素晶105.1kg，晶体析出后静置1h。静置结束后进行固液分离，得到的固体泰乐菌素用纯化水水洗2次，每次纯化水的用量210L。

    用纯化水配置10%的磷酸溶液，加入到装有泰乐菌素晶体的反应釜中，启动搅拌，调节pH至5.9，然后进行超滤。超滤过程中，泰乐菌素盐溶液的温度控制在28～30℃，压力控制在0.3～0.5MPa，滤速为2800～3000L/h。超滤膜的材质是聚偏氟乙烯，膜的过滤精度为0.1μm。

    超滤后的泰乐菌素盐溶液进入喷雾干燥塔。喷雾干燥过程中，控制进风温度130～140℃，出风温度40～50℃，进料转速为150r/min，喷雾干燥结束，得到无菌原料药泰乐菌素盐，其成品提取总收率为93.8%。

实施例4 

    开启发酵罐搅拌，转速控制在15r/min。将10m³泰乐菌素发酵液(化学效价为13152μ/ml)升温至53℃，加入20kg草酸钠，并用20%硫酸调节pH至3.5，继续搅拌23min，然后通过纳滤膜。发酵液采用高压离心泵输送至过滤精度为420μm的不锈钢金属网进行过滤，并用pH为5～6的饮用水（用20%盐酸或硫酸调）顶洗泰乐菌素菌渣2次，得到泰乐菌素滤液8.4m³，化学效价为16330μ/ml。预处理的收率为104.3%。

    泰乐菌素滤液经管式多孔陶瓷膜过滤。滤液过滤前，用纯化水调节滤液的粘度至3842cps。膜过滤过程中，压力控制在1～1.2bar，滤液的温度控制在52～53℃。管式多孔陶瓷膜的材质是二氧化硅，膜的过滤精度为0.1μm。膜过滤结束，滤液体积为9.2m³，化学效价为14448μ/ml，膜过滤的收率为96.9%。

    经膜过滤的滤液温度降至23℃，加入纯化水稀释泰乐菌素，化学效价降至11269μ/ml。纳滤过程中，纳滤膜的材质为芳香聚酰胺复合纳滤膜。压力控制在2～2.2MPa，滤液温度控制在23～24℃，纳滤的流速控制在430～440L/h。纳滤结束，采用纯化水顶洗6min，滤液的体积为3.1m³，化学效价为42492μ/ml，纳滤的收率为99.1%。

启动搅拌，转速控制在12r/min，滤液温度降至8℃，采用10%的氢氧化钠滤液的pH值至10.8，析出泰乐菌素晶127kg，晶体析出后静置1h。静置结束后进行固液分离，得到的固体泰乐菌素用纯化水水洗2次，每次纯化水的用量205L。

    用纯化水配置10%的酒石酸溶液，加入到装有泰乐菌素晶体的反应釜中，启动搅拌，调节pH至5.3，然后进行超滤。超滤过程中，泰乐菌素盐溶液的温度控制在28～30℃，压力控制在0.3～0.5MPa，滤速为2300～2400L/h。超滤膜的材质是聚偏氟乙烯，膜的过滤精度为0.1μm。

    超滤后的泰乐菌素盐溶液进入喷雾干燥塔。喷雾干燥过程中，控制进风温度130～140℃，出风温度40～50℃，进料转速为150r/min，喷雾干燥结束，得到无菌原料药泰乐菌素盐，其成品提取总收率为94.0%。

实施例5 

    开启发酵罐搅拌，转速控制在25r/min。将10m³泰乐菌素发酵液(化学效价为13152μ/ml)升温至57℃，加入35kg工业用草酸，并用20%盐酸调节pH至4.5，继续搅拌27min。发酵液采用高压离心泵输送至过滤精度为480μm的不锈钢金属网进行过滤，并用pH为5～6的饮用水（用20%盐酸或硫酸调）顶洗泰乐菌素菌渣2次，得到泰乐菌素滤液8m³，化学效价为17212μ/ml。预处理的收率为104.7%。

    泰乐菌素滤液经管式多孔陶瓷膜过滤。滤液过滤前，用纯化水调节滤液的粘度至3803cps，然后通过纳滤膜。膜过滤过程中，压力控制在1～1.2bar，滤液的温度控制在57～58℃。管式多孔陶瓷膜的材质是二氧化硅，膜的过滤精度为0.1μm。膜过滤结束，滤液体积为8.7m³，化学效价为15352μ/ml，膜过滤的收率为97.1%。

    经膜过滤的滤液温度降至27℃，加入纯化水稀释泰乐菌素，化学效价降至11360μ/ml。纳滤过程中，纳滤膜的材质为芳香聚酰胺复合纳滤膜。压力控制在2～2.2MPa，滤液温度控制在26～27℃，纳滤的流速控制在470～480L/h。纳滤结束，采用纯化水顶洗8min，滤液的体积为2.3m³，化学效价为57489μ/ml，纳滤的收率为99.0%

启动搅拌，转速控制在18r/min，滤液温度降至6℃，采用10%的氨水溶液调节pH值至10.7，析出泰乐菌素晶127.1kg，晶体析出后静置1h。静置结束后进行固液分离，得到的固体泰乐菌素用纯化水水洗2次，每次纯化水的用量230L。

    用纯化水配置10%的磷酸溶液，加入到装有泰乐菌素晶体的反应釜中，启动搅拌，调节pH至5.3，然后进行超滤。超滤过程中，泰乐菌素盐溶液的温度控制在28～30℃，压力控制在0.3～0.5MPa，滤速为2600～2700L/h。超滤膜的材质是聚偏氟乙烯，膜的过滤精度为0.1μm。

    超滤后的泰乐菌素盐溶液进入喷雾干燥塔。喷雾干燥过程中，控制进风温度130～140℃，出风温度40～50℃，进料转速为150r/min，喷雾干燥结束，得到无菌原料药泰乐菌素盐，其成品提取总收率为94.2%。