生物医薬の濃縮と抽出

一、 アプリケーション業界向け製品

●アミノ酸

●抗生物質

●酵素製剤

●漢方製剤濃縮抽出

二、 アミノ酸プロセスの説明

アミノ酸はタンパク質を構成する基本単位であり、現在の生産方法は「直接発酵法、添加前駆体発酵法、酵素法、化学合成法、タンパク質加水分解抽出法」など5種類あり、通常は直接発酵法と添加前駆体発酵法をまとめて発酵法とし、多くのアミノ酸は発酵法を用いて生産されている。発酵液は極めて複雑な多相系であり、微生物細胞、代謝産物、未消費の培地などを含み、時には不純物アミノ酸は目標アミノ酸と非常に似た化学構造と理化性質を有し、これらはアミノ酸発酵液の下流加工過程が一連の工程ユニット操作から構成されることを決定し、凱膜アミノ酸膜集積技術の特徴：

1. 常温運転材料は相転移がなく、分離精度が高く、透過液は透明で、不純物の含有量が少なく、後続の精製技術の負荷を大幅に軽減する、

2. 発酵液の高倍数濃縮を実現し、発酵液中の有効成分の滞留がなく、製品収率を高める、

3. 処理中にろ過助剤が不要で、クリーン生産を実現し、酸、アルカリ及び水洗量を減少し、廃水の生物化学的改善が可能で、環境保護コストを下げる、

4. セラミック膜は汚染防止能力が強く、耐酸アルカリ洗浄の使用寿命が長く、同時に発酵液中の菌体回収は、企業により多くの利益点をもたらし、

5. PLC上位機制御、運転プロセスパラメータ上位機監視、合理的に設置してエネルギー消費を下げ、遠隔と現地で操作でき、労働強度を下げる、

三、 抗生物質プロセスの説明

抗生物質の相対分子質量は300〜1 200の範囲であり、液体中に存在する。抗生物質は主に「β−ラクタム系抗生物質（ペニシリンなど）、アミノ酸グリコシド系抗生物質、マクロライド系抗生物質（エリスロマイシン、ヘリカルマイシンなど）、テトラシクロラクトン系抗生物質（テトラサイクリンなど）、ポリペプチド抗生物質（バンコマイシンなど）」の5種類を呈する。発酵液から抽出する方法は主に吸着法、溶媒抽出法、イオン交換法、沈殿法があるが、これらの技術は往々にして非常に煩雑で、所要時間が長く、抽出過程で大量の原料を消費する必要があり、エネルギー消費が高く、抗生物質は長い抽出過程で可変性が失活し、製品回収率が低く、廃水汚染が深刻で処理が難しく、得られた溶液中の抗生物質濃度は往々にして低い。我が社の膜分離、濃縮、精製及び浄化技術は抗生物質発酵液の清澄、濃縮、脱塩及び廃液中の抗生物質の濃縮回収に用いられ、それは以下の特徴がある：

1. 常温運転材料は相転移がなく、分離精度が高く、透過液は透明で、不純物の含有量が少なく、後続の精製技術の負荷を大幅に軽減する、

2. 熱感受性物質（例えば薬物、果物、酵素など）の分離、濃縮、精製に適し、製品収率を高める、

3. 高い倍数濃縮を実現でき、伝統技術と比べて、製品収率（5〜12%）を大幅に向上でき、濃縮した菌体は飼料として回収利用できる、

4. 処理中にろ過助剤が不要で、クリーン生産を実現し、酸、アルカリ及び水洗量を減少し、廃水の生物化学的改善が可能で、環境保護コストを下げる、

5. 非対称の膜孔径分布は汚染しにくく、高フラックス下の長期安定ろ過を維持することができ、同時にGMP規範要求に符合する、

6. セラミック膜、限外濾過膜及び納濾過膜は汚染に抵抗し、耐酸アルカリ洗浄の使用寿命が長く、発酵液中の菌体を回収し、企業に利益点をもたらす、

7. PLC上位機制御、運転プロセスパラメータ上位機監視、合理的に設置してエネルギー消費を下げ、遠隔と現地で操作でき、労働強度を下げる、

四、 生物梅製剤の技術説明

酵素製剤工業において、酵素の精製過程は主に「酵素発酵液の菌（発酵残渣を含む）と酵素の分離、酵素清液の濃縮と精製」の2つの方面を含む。伝統的な生産技術は発酵、凝集沈殿、ろ過、溶媒抽出、真空蒸発、乾燥であり、その生産過程のエネルギー消費が高く、酵素失活率が高く、収率が低い。ここ10年来、液体酵素製剤の生産において、膜分離技術を用いて分離、濃縮、精製に成功し、良好な利益を得た。

セラミック膜微細濾過技術を用いて、プロセスは非常に短い時間内に非常に高濃度の生菌体を収集し、しかも生菌体は基本的に失活せず、製品の競争力を大幅に高め、同時に製品の収率を大幅に高め、企業の高収益を最大限に保証し、同時にセラミック膜濾過は単に生菌体の物理状態に対する高遮断だけでなく、同時に十分に透明度の高い酵素下流清液を分離し、下流濃縮プロセスの生産負荷を下げ、下流膜プロセスを保護する役割を果たした。

下流の酵素清液は限外濾過濃縮を採用し、限外濾過の過程で同時に一部の色素とヘテロ蛋白質と大部分の無機塩を除去し、製品の品質と安定性能を大幅に向上させ、同時に限外濾過濃縮は常温で行い、酵素活動は損失がなく、収率が高く、さらに膜システムの操作が簡単で、労働強度を大幅に低下させ、濃縮時間を大幅に短縮した。限外ろ過システムの廃水排出は少なく、環境保護圧力をある程度低減している。要するにこの酵素技術の中でセラミック膜微細濾過直列超濾過濃縮技術を採用し、伝統技術とは比べものにならない優位性があり、膜システムは製品の品質が高いだけでなく、収率、同時にエネルギー消費が少なく、生産コストが低く、生産周期が短い。これらはまさに企業が絶えず発展するために不可欠な要素であり、そのため酵素の生産メーカーでは、膜技術は非常に広い応用空間を持っている。

遠心ろ過とろ過層フィルタの代わりにマイクロろ過を行う

五、 漢方製剤濃縮抽出

漢方薬製薬には一般的に抽出、濃縮、精製、乾燥、製剤などが含まれる。プロセス中の抽出液の濃縮は現代漢方薬製薬の重要なユニット操作の一つである。抽出液濃縮システムは非常に複雑で、抽出液の不純物が多く（タンニン、蛋白、膠類、糖類と樹脂などの不純物）、温度が高く、時間が長く、有効成分と揮発性成分に損失があるなどの現象があり、通常の懸濁冷凍濃縮、漸進冷凍濃縮、自然外循環二相流濃縮、オンライン防掛壁三相流濃縮、大孔吸着樹脂分離濃縮などは、高い相対密度の品質要求を実現することが難しく、同時に設備のスケーリングしやすい、廃液排出などの問題がある。

広州凱膜濾過設備有限公司は伝統技術を結合し、膜濃縮抽出技術（逆浸透、ナノ濾過、超濾過と微細濾過、膜蒸留及び浸透蒸留など）を開発し、漢方薬抽出液の濃縮、分離と抽出に適用する。新プロセス濃縮プロセスの常温操作、相転移なし、感熱性成分が保護され、芳香性成分が保持され、同時に設備規模が小さく、エネルギー消費が低く、分離効率が高く、主な膜分離プロセスの原理は以下の通りである。

1. まくしんとう

膜浸透は圧力を物質移動の推進力とし、膜を通じて物質を分離し濃縮する過程であり、逆浸透、ナノろ過、限外ろ過、マイクロろ過などのいくつかのろ過技術に分けられる。分級濾過におけるマイクロ濾過技術は耐高温セラミック膜濾過を採用し、温度を下げて直接濾過する必要はなく、後続の限外濾過、ナノ濾過及び逆浸透膜濃縮の場合、温度の制御は非常に重要であり、高すぎる温度は濃縮効率に影響するだけでなく、膜の使用寿命を短縮することができ、適切な温度範囲は1〜45℃である。膜の洗浄は作業効率と使用寿命を保証する重要な要素であるため、濃縮待ち液の前処理は重要であり、プロセスは多段の異なる孔径の膜浸透濃縮を用いて濃縮倍数が小さく、作業効率と使用寿命などの問題を解決する。20世紀80年代以来、膜浸透はすでにリンゴ、ブドウ及びトマトなどの果物と野菜の汁の濃縮に大量に集中し、漢方薬の抽出原理と近似しているため、広い応用の将来性がある。

2. ひまくじょうりゅう

膜蒸留は1980年代に新たに発展した疎水性の微孔膜両側温度差による水蒸気圧力差を物質移動推力とする膜濃縮過程である。他の膜分離方式と比べて、膜蒸留は低温常圧でより高い分離能力とより少ない膜閉塞を得ることができ、熱感度と高浸透圧の溶液を濃縮する際に、広い応用見通しがある。膜蒸留はその種類によって、直接接触式膜蒸留、空隙式膜蒸留、掃気式膜蒸留、真空膜蒸留、浸透膜蒸留などに分けることができる。

3. しんとうじょうりゅう

浸透蒸留も最近開発された膜蒸留に似た膜分離プロセスである。このプロセスは、疎水性微孔膜の純水側に浸透剤、例えば飽和食塩水溶液を添加し、浸透圧を濃縮される溶液の浸透圧よりもはるかに高くする。物質移動の角度から分析すると、膜蒸留と浸透蒸留の脱水速度はいずれも膜両側が一定の水蒸気を保持する圧力差に依存し、異なるのは、膜蒸留の水蒸気圧力差は膜両側の温度差に起因し、浸透蒸留は膜両側の見かけの浸透圧力差に依存する。蒸発濃縮と逆浸透に比べて、膜蒸留と浸透蒸留の2つの過程は加圧する必要はなく、低温常圧で運転し、特に浸透蒸留も室温で行うことができ、このように濃縮すべき液が高温または高圧の影響を受けることを回避し、元の色香りをよく維持し、膜汚染の程度を減らすこともできる。特に高倍濃縮の場合、膜蒸留の透水率は逆浸透より明らかに高かった。膜濃縮の最大の限界は濃縮倍数が低く、高倍濃縮は経済的ではないことである。この技術は蒸発濃縮設備と組み合わせて使用すると比較的経済的で合理的である。