我國目前青霉素生產能力達到12000t以上，占全球生產能力的50%，是世界青霉素生產大國。青霉素發酵液是一個混合液，其中有菌絲體、未用完的培養基、生產菌的代謝產物和一些雜質，其中青霉素的含量大約占整個發酵液的0.1%～4.5%，青霉素發酵由于蛋白含量高，粘度大，過濾難處理。我國抗生素工業及其他微生物發酵的發酵液過濾基本上采用手動板框壓濾機，設備較落后，勞動條件差，濾液純度不高。

近年來，隨著科學技術的進步，出現了一種新的過濾設備——臥螺離心機。臥螺離心機由于固液分離效率高，生產成本低等優點受到越來越多廠家的關注，引起了制藥企業的興趣。

臥螺離心機由轉鼓、螺旋推料器、差速器等部件組成，主要特點是長徑比大、轉速高、分離因數高，當物料從進料管進入螺旋推料器錐端后，因高速旋轉，物料經雙S面流向轉鼓壁，組成物料的輕重相，由于受到不同的離心力，重相快速沉積到轉鼓內壁上，而輕相則較慢地貼附到重相表面，輕重相之間形成了一層分界面，隨著重相沉積增多，螺旋葉片頂端進入重相沉積層，轉鼓與螺旋同向高速旋轉，且有一定差速，這相對轉速差使重相顆粒向轉鼓小端出料口移動，而輕相液則經螺旋形通道，流向液相出口，液相出口的位置由調節片控制。

目前，臥螺離心機已經廣泛應用于糧油、食品、化工、礦產品深加工及環保等行業。臥螺離心機是利用轉鼓產生的離心慣性力來實現懸浮液、乳濁液或濃縮的機器。臥螺離心機適用于分離粘度大，顆粒細，難過濾的中等及細顆粒，同時固相密度大于液相密度，固相密度在2～50%之間，顆粒直徑變化比較大的懸浮液。

1 實驗部分

1.1 儀器和設備

LW430型臥式螺旋卸料沉降離心機，真空烘干箱，高效液相色譜，722S型分光光度計。

1.2 過濾方法、過濾工藝

向青霉素發酵液加入一定的絮凝劑，形成礬花，被一次水進行稀釋后，稀釋后的發酵液利用臥螺離心機進行過濾，濾液收集起來，濾餅由螺旋輸送器送到拉餅車上運走。

發酵液經一次水稀釋調酸后，加入合適的絮凝劑，使水或液體中懸浮微粒集聚變大，形成絮團，也稱為礬花，從而加快粒子的聚沉，達到更好的固液分離的效果，然后利用螺桿泵，將發酵液打到臥螺離心機中。

絮凝劑加入到發酵液中，一般是通過絮粒，分子量在1000萬以上，與發酵液通過吸附、交聯、網捕、聚結等作用，將發酵液中的分子成分，聚結成大的礬花。螺桿泵是通過擠壓作用，將發酵液打到臥螺離心機內的，在此過程中，不會將發酵液和絮凝劑形成的礬花打碎。發酵液經臥螺離心機過濾后，濾液收集起來，濾餅經過皮帶輸送器輸送到拉餅車上。

1.3 實驗數據

1.3.1 臥螺離心機處理發酵液涉及到的各項參數

調整臥螺離心機的過濾參數，更好的過濾青霉素發酵液。臥螺離心機影響發酵液的過濾參數主要有主電機頻率、副電機頻率、差速度、臥螺離心機的分離因數、物料的固含量、進料量等。

臥螺離心機的主電機頻率是關于臥螺離心機轉鼓速度，主電機頻率越大，臥螺離心機的轉鼓速度越大；臥螺離心機的副電機頻率是關于螺旋輸料器的速度；根據主、副電機頻率可以確定臥螺離心機的差速度。臥螺離心機的差速度是固液分離的一個重要指標。

分離因數，指的是在同一萃取體系內兩種溶質在同樣條件下分配系數的比值。分離因數愈大（或愈?。?，說明兩種溶質分離效果愈好，分離因數等于1，這兩種溶質就分不開了。臥螺離心機上的分離因數則指的是相對離心力，每臺臥螺離心機都有固定的分離因數。

物料固含量高，制約著臥螺離心機處理的能力，一般而言，物料固含量越低，臥螺離心機處理量越大、物料固含量越高，臥螺離心機處理量越低。目前，關于物料固含量與處理量關系主要是通過實驗進行確定的。

1.3.2 發酵液各項指標

臥螺離心機處理青霉素發酵液的實驗，需要對青霉素發酵液過濾后的濾液和濾餅等各項指標進行檢測。

濾液的指標主要有濾液透光率、濾餅的殘留效價、濾餅的含水率等。

1.3.3 儀器

722S型分光光度計，高效液相色譜，真空干燥箱，酸度計。

1.3.4 臥螺離心機處理青霉素發酵液主要因素水平的確定

臥螺離心機處理青霉素發酵液，需要調整的因素有臥螺離心機主電機頻率、副電機頻率、差速度、分離因數等。由于臥螺離心機的差速度是由主電機頻率和副電機頻率決定的，每臺臥螺離心機都有一個固定的分離因數。本次實驗，選用的是LW430型臥螺離心機，分離因數為1505。

因此，臥螺離心機處理青霉素發酵液的實驗，涉及到的主要因素有主電機頻率和副電機頻率。

1.3.5 利用臥螺離心機處理青霉素發酵液的實驗數據

臥螺離心機處理青霉素發酵的過濾效果，除了與臥螺離心機自身的因素有關外，還與青霉素發酵液的預處理有關。

青霉素發酵液的預處理，包括調整青霉素發酵液的pH值、一次水對青霉素發酵液的稀釋、加入合適的絮凝劑等。

青霉素發酵液中，含有一定量的蛋白，調整青霉素發酵液的pH值，達到發酵液中的主要蛋白的等電點，使絕大部分蛋白沉淀，改善了青霉素發酵液的過濾效果。由于青霉素對pH值比較敏感，調整發酵液的pH值，有可能導致青霉素的降解。因此，青霉素發酵液的pH值調整范圍在4.5～6.5之間。物料的固含量制約著臥螺離心機分離物料的處理量和處理效果，青霉素發酵液固含量高，需要對青霉素發酵液進行一次水稀釋，達到臥螺離心機處理發酵液的較好效果。一次水對發酵液的稀釋比在0.5～1的范圍內。臥螺離心機處理青霉素發酵液一定要選擇合適的絮凝劑和絮凝劑合適的加量，本實驗利用臥螺離心機處理青霉素發酵液，選擇的絮凝劑是PAM陽離子型絮凝劑，加量范圍在300ppm～800ppm。

2 結論

臥螺離心機雖然廣泛應用于糧油、食品、化工、礦產品深加工及環保等行業，在制藥行業曾經應用過，但在青霉素制藥行業，臥螺離心機還沒有使用過。本次，青霉素發酵液利用臥螺離心機進行過濾處理，取得了較好的實驗效果，是一次很好的嘗試。

但是青霉素發酵液在利用臥螺離心機進行過濾處理時，絮凝劑加量偏大，濾液與板框過濾后的濾液有一定的區別，對提取工藝有一定的影響，需要對臥螺離心機過濾后的濾液做進一步的實驗。