СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭРИТРОМИЦИНА Российский патент 2003 года по МПК C12P19/62 

Изобретение относится к биотехнологии и касается способа выделения антибиотика эритромицина и, в частности, фильтрации культуральной жидкости, получаемой в процессе биосинтеза. Так как культуральная жидкость эритромицина относится к трудно фильтрующимся жидкостям, то перед проведением непосредственно фильтрации ее подвергают химической коагуляции. Эффективным методом коагуляции примесей является метод образования наполнителя непосредственно в жидкости при добавлении в нее химических реагентов, образующих в ней нерастворимый осадок, например, при взаимодействии катионов кальция, магния, алюминия с анионами серной, фосфорной, щавелевой и др. кислот [1]. Подобную обработку используют прежде всего для улучшения фильтрационных свойств жидкостей.

Известен также способ тепловой и химической коагуляций [2] культуральной жидкости эритромицина, но проведение таких обработок приводит к инактивации антибиотика и, следовательно, к снижению выхода на стадии фильтрации и в конечном итоге в готовом препарате.

Способ предварительной обработки и фильтрации культуральной жидкости по прототипу [2] заключается в следующем. Культуральную жидкость эритромицина подвергают тепловой коагуляции при нагревании ее острым паром до температуры от 98 до 100^oС и быстро охлаждают до температуры то 38 до 40^oС, затем проводят химическую коагуляцию с использованием хлористого кальция и диаммонийфосфата с доведением рН среды до 8,0, после чего культуральную жидкость передают на фильтрацию на фильтр-пресс. Осадок на фильтре промывают водой и промывку присоединяют к фильтрату. Скорость фильтрации культуральной жидкости вместе с промывками составляет 40 л/м²•ч. Выход на стадии фильтрации 90%.

Недостатки данного способа:
1. Низкий выход на стадии фильтрации за счет инактивации антибиотика при проведении тепловой и химической коагуляций культуральной жидкости.

2. Большой расход химических реагентов на проведение химической коагуляции и соответственно этому затраты на них.

3. Большой расход пара на проведение тепловой коагуляции и соответственно затраты на его использование.

4. Низкая скорость фильтрации культуральной жидкости, сдерживающая расширение производства.

5. При проведении тепловой и химической коагуляций образуется ангидроэритромицин - продукт деградации эритромицина, что приводит к снижению качества готового препарата и обуславливает необходимость его переработки, которая связана с потерями целевого продукта и использованием дополнительного сырья.

6. Лимитирующей стадией по скорости фильтрации является стадия промывки мицелия. Скорость промывки мицелия в 3 раза ниже скорости фильтрации культуральной жидкости.

7. Образующийся в результате химической коагуляции наполнитель Са₃(РО₄)₂, порядка 4000 т в год, вместе с мицелием направляется в шламонакопитель, что приводит к загрязнению окружающей среды.

8. Фильтрация на фильтр-прессах связана с применением ручного труда по сборке-разборке фильтрующих плит после каждой операции фильтрации.

Перечисленные недостатки полностью устраняются в заявляемом способе выделения эритромицина.

Целью настоящего изобретения является повышение выхода и качества готового препарата, упрощение технологического процесса, снижение сырьевых и энергетических затрат за счет исключения стадий тепловой и химической коагуляций и в конечном итоге снижение себестоимости готового препарата.

Поставленная цель достигается тем, что фильтрацию культуральной жидкости осуществляют на мембранных микрофильтрационных модулях, состоящих из керамических фильтровальных элементов, на внутреннюю поверхность которых нанесена мембрана из волокнистых монокристаллов карбида кремния с размером пор от 0,2 до 1,0 мкм.

Отличительные признаки заявляемого способа:
1. На фильтрацию подают "сырую" культуральную жидкость, не подвергнутую тепловой и химической коагуляциям.

2. Культуральную жидкость в зависимости от активности перед подачей на фильтрацию разбавляют водой в соотношении от 1:1 до 1:3, что обеспечивает более высокую скорость фильтрации за счет снижения вязкости фильтруемого раствора.

3. Фильтрация культуральной жидкости происходит в тангенциальном режиме с высокой линейной скоростью потока фильтруемой жидкости в канале фильтрационного элемента (от 4 до 6 м/с), которая обеспечивает высокую скорость фильтрации культуральной жидкости от 90 до 120 л/м²•ч.

4. Промывку системы фильтрации после каждой операции фильтрации культуральной жидкости осуществляют в замкнутом контуре без разбора фильтровальных элементов модулей. Ресурс фильтровальных элементов (без разборки для промывки) составляет 3 года.

Предлагаемая технология позволяет:
1. За счет исключения тепловой и химической коагуляций культуральной жидкости:
1.1. Повысить выход на стадии фильтрации до 95-98%.

1.2. Повысить качество готового препарата за счет исключения образования продукта деградации эритромицина - ангидроэритромицина.

1.3. Значительно снизить затраты на сырье и энергозатраты.

1.4. Улучшить охрану окружающей среды за счет исключения сброса в шламонакопитель порядка 4000 т в год осадка наполнителя Са₃ (РО₄)₂.

Экономический эффект от внедрения данного изобретения составит свыше 70 млн руб. в год.

Примеры, приведенные ниже, иллюстрируют данное изобретение.

Пример 1
К 50 м³ культуральной жидкости с активностью 5500 Ед/мл, содержание эритромицина 275 млрд Ед, добавить 50 м³ воды, разбавленную культуральную жидкость перемешать в течение 15 минут и подать на стадию фильтрации в микрофильтрационный модуль. После фильтрации получают 95 м³ нативного раствора с активностью 2750 Ед/мл, содержание эритромицина 261,25 млрд. Ед. Выход на стадии фильтрации 95%. Скорость фильтрации 100 л/м²•ч.

Пример 2
К 30 м³ культуральной жидкости с активностью 6500 Ед/мл, содержание эритромицина 195 млрд Ед, добавить 60 м³ воды, перемешать в течение 15 минут и подать на стадию фильтрации в микрофильтрационный модуль. После фильтрации получают 97 м³ нативного раствора с активностью 1970 Ед/мл, содержание эритромицина 191,1 млрд Ед. Выход на стадии фильтрации 98%. Скорость фильтрации 110 л/м².ч.

Пример 3
К 25 м³ культуральной жидкости с активностью 7200 Ед/мл, содержание эритромицина 180 млрд Ед, добавить 75 м³ воды, разбавленную культуральную жидкость перемешать в течение 15 мин и подать на стадию фильтрации в микрофильтрационный модуль. После фильтрации получают 98 м³ нативного раствора с активностью 1782 Ед/мл, содержание эритромицина 174,6 млрд Ед. Выход на стадии фильтрации 97%. Скорость фильтрации 120 л/м²•ч.

Источники информации
1. Жуковская С.А., Бойко И.Д. - Мед. Пром. СССР, 1964, 1, с.38.

2. Авторское свидетельство СССР 447058, от 21 июня 1974 г.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности, к производству эритромицина. Способ предусматривает фильтрацию культуральной жидкости, полученной в процессе биосинтеза. Фильтрацию осуществляют непосредственно по окончании процесса биосинтеза на мембранных фильтрационных модулях, состоящих из керамических мембранных элементов, на внутреннюю поверхность которых нанесена мембрана из волокнистых кристаллов карбида кремния с размером пор от 0,2 до 1 мкм, в тангенциальном режиме с линейной скоростью потока культуральной жидкости в канале фильтрационного элемента от 4 до 6 м/с. При необходимости культуральную жидкость перед подачей на фильтрацию разбавляют водой в соотношении от 1:1 до 1:3. После каждой операции фильтрации промывку фильтровальных элементов мембранных модулей осуществляют без разборки, в режиме рециркуляции, со сбросом первых грязевых порций промывной воды. Использование способа обеспечивает повышение выхода и качества целевого продукта, упрощение технологического процесса. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ выделения эритромицина, включающий фильтрацию культуральной жидкости, полученную в процессе биосинтеза, отличающийся тем, что фильтрацию осуществляют непосредственно по окончании процесса биосинтеза на мембранных микрофильтрационных модулях, состоящих из керамических мембранных элементов, на внутреннюю поверхность которых нанесена мембрана из волокнистых кристаллов карбида кремния с размером пор от 0,2 до 1,0 мкм, в тангенциальном режиме с линейной скоростью потока культуральной жидкости в канале фильтрационного элемента от 4 до 6 м/с. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что культуральную жидкость перед подачей на фильтрацию разбавляют водой в соотношении от 1: 1 до 1: 3. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что промывку фильтровальных элементов мембранных модулей после каждой операции фильтрации культуральной жидкости осуществляют без разборки, в режиме рециркуляции, со сбросом первых грязных порций промывной воды в канализацию.