CN101205230A - 一种直接从发酵液中提取高纯度核黄素的方法 - Google Patents

Abstract

一种直接从发酵液中提取核黄素的方法，属于核黄素(维生素B2)生产方法领域，包括将核黄素发酵液经过调碱、多级连续膜过滤洗涤除杂、稳定化处理、结晶、膜分离浓缩晶体等步骤直接得到含量高于98％的核黄素产品，其中膜分离浓缩晶体步骤的渗透液进膜分离回收步骤，采用纳滤膜回收结晶母液中的溶解性核黄素，渗透出水经深度处理回用或达标排放，整个工艺的产品收率高于95％，产品纯度达到国家标准要求，完全符合大规模工业化生产的要求。

Description

一种直接从发酵液中提取高纯度核黄素的方法

技术领域

本发明涉及一种提取高纯度核黄素的方法，尤其涉及一种直接从发酵液中提取高纯度核黄素的方法，属于核黄素生产方法领域。

背景技术

核黄素(riboflavin)又名维生素B2、维生素G或乳黄素，是一种人体必需的水溶性维生素。核黄素具有广泛的生理功能，可以在微生物和高等植物体内合成，而动物和人类则不能，必须从食物中摄取，因而被世界卫生组织(WHO)列为评价人体生长发育和营养状况的六大指标之一，其在临床医疗、饲料加工、食品工业及化妆品制造等领域均有重要价值。

核黄素的生产方法主要有4种：植物体提取法、化学合成法、微生物发酵法和半微生物发酵半化学合成法，其中微生物发酵法是近些年发展起来的一种十分经济有效的方法，所生产的核黄素纯度可达到96％，而且同其他方法相比，微生物发酵法成本低，污染少，因此日益受到世界核黄素生产商的青睐。德国BASF(巴斯夫)公司、瑞士Roche(罗氏)公司和中国湖北广济药业主要采用微生物发酵法生产核黄素。

成熟的核黄素发酵液中除含有针状晶体的核黄素外，还含有菌体、细胞碎片以及核酸、蛋白质以及其他有机粘性物质，黏度很大，给核黄素的分离精制带来较大困难。据BASF公司估计，对于微生物发酵法来说，核黄素的分离提取与纯化成本约占整个生产成本的40％以上。

从发酵液中提取核黄素的方法主要有2-羟基-3-萘甲酸法、重金属盐沉淀法、Morehouse法、酸溶法、碱溶法等。其中2-羟基-3-萘甲酸法提取工艺路线长，过程损耗多，收率偏低，80％含量的核黄素提取收率在60％左右，因此已被大部分厂商所淘汰；重金属盐沉淀法和Morehouse法也很少见有被采用的；目前采用较多的为酸溶法和碱溶法，然而酸溶法提取核黄素的能耗较大，经一次溶解、分离、结晶获得的产品其纯度只有60～70％，要获得高纯度的成品晶体必须经过多次溶解、分离和结晶操作，所以提取总收率往往不高，约为60％。表1是核黄素在不同pH值条件下的溶解度(25℃)：

                    表1 核黄素在不同pH值条件下的溶解度(25℃)

pH值	1.32	2.7	3.38	5.50	6.68	8.32	10.32
								溶解度(mg/l)	187.8	91.4	87.8	84.2	95.5	97.4	305.9
pH值	10.53	10.96	11.26	11.48	12.20	12.22
								溶解度(mg/l)	413.2	3853	5953	10209	17716	20658

由上表可以看出，不同的pH值核黄素的溶解度变化很大，酸性条件下，核黄素的溶解度很小，只能通过升高温度增大核黄素的溶解度，然而升高温度对核黄素溶解度的增加十分有限，又需要消耗大量的能量，相比较，核黄素在碱性条件下，尤其在11.3～12.2范围内，溶解度在5000～20000mg/l之间，已能满足目前发酵生产提取核黄素的要求，而且溶解时间很短，一般不超过5分钟，这也是碱溶法的主要优势所在。

然而碱溶法也存在一些问题需要解决，其中主要问题在于碱性条件下核黄素的稳定性较差，如果控制不好，容易发生分解反应，造成损失。据研究，影响核黄素稳定性的因素主要有：避光条件、溶液温度、溶液pH值和核黄素在溶液中的作用时间和核黄素的浓度等。大量实验已经证实，避光是防止核黄素分解的必要条件，而工业生产中避光分离提取核黄素比较容易实现；另据实验证明，溶液温度超过30℃、pH值超过13、作用时间超过30min、核黄素初始浓度越低，相对分解速度就会急剧增大，这些实验结果要求碱溶法提取核黄素的温度必须低于30℃、pH值控制在11～13、分离提取时间不超过30min、核黄素溶液的初始浓度尽量高。

针对以上情况，章克昌采用碱溶法工艺提取核黄素，通过调碱、离心分离菌体及残渣、调酸、结晶、二次分离结晶、干燥等步骤制得纯度为92.6％的核黄素产品，收率接近80％，在工艺过程中，关键步骤之一的固液分离采用超速离心分离，分离因数Fr在8000下分离30min，产品纯度约为80％，要使纯度达到90％以上，分离因数Fr几乎要提高一倍，这对于工业化生产几乎是不可能的。

张国胜采用碱溶、絮凝、离心加棉饼真空抽滤和结晶的方法分离提取核黄素，所得产品纯度为85.32％，收率为76.63％，分析收率比较低的原因，应该是分离过程比较长，尤其是絮凝步骤损耗了较多产品。

以上提取工艺均建立在传统提取得方法之上，很难在实质上有所突破，而将膜技术应用于核黄素提取领域的尝试性工作，却在一定程度上让人们看到了采用低能耗、无污染工艺提取高纯度、高回收率核黄素的希望。

专利US6150364公开了一种纯化结晶核黄素的方法，采用酸溶、活性炭吸附溶解性杂质、陶瓷膜反向过滤、结晶、分离晶体的方法，得到纯度高达98％核黄素产品，然而该方法主要针对已经提取出来的核黄素晶体粗制品而言，建立在酸溶法提取工艺的方法之上，并不适用于从发酵液中直接提取高纯度的核黄素。

专利CN200410067513.0公开了一种采用预处理(包括调酸和调碱)、膜过滤(过滤前加入活性炭)、酸化、氧化和转晶等步骤提取核黄素，并采用有机溶剂回收酸化母液中的核黄素的发酵法核黄素提取工艺，然而其中的膜过滤过程采用加入活性炭直接浓缩过滤的方式，一方面，活性炭的加入增加了料液的悬浮固体含量，使浓缩倍数不可能达到很高，另一方面，由于活性炭的加入，分离后的菌体残渣等也不能做饲料等回收，同时，由于物料的黏度较大，膜过滤的渗透液流量仅为55～65L/m²·h，造成整个分离过程时间比较长，越到后期过滤越困难，这对于核黄素的碱溶法提取是非常不利的，会造成较多的核黄素在提取过程中分解损失掉，直接影响到最终提取的收率；再者，板框和离心分离单元对晶体的结晶程度要求较高，对于结晶条件差的料液(晶体颗粒细小)分离效果较差，从而不利于过程的稳定进行，而且采用有机溶剂回收核黄素的方法通常会产生难处理的废水，对环境会造成严重污染，因此不适于工业化生产；最重要的是，该提取方法的收率在87.0％～90.5％，产品纯度在95.2％～97.0％，回收工艺对产品的回收率为3.2％～5.3％，需要采用后续精制步骤才能使产品含量高于98％，而我国食品添加剂核黄素(维生素B2)的国家标准(GB14752-93)要求核黄素含量(以C₁₇H₂₀N₄O₆计)要高于98.0％，从公开的资料和技术来看，要达到这一标准，必须对已经提取的粗品进行精制或进一步提纯(该专利也是如此)，这就要把已经提取出来的晶体核黄素再溶解并进行精制，其过程相当繁琐，因此一种直接由发酵液提取生产高纯度食品添加剂核黄素的方法将受到各生产厂家的青睐。

发明内容

本发明的目的是提供一种直接由发酵液提取高纯度核黄素的方法，解决常规工艺产品纯度达不到国标要求、收率低、能耗高并产生大量废水污染的问题。

本发明的技术方案为：将核黄素发酵液经过调碱、多级连续膜过滤洗涤除杂、稳定化处理、结晶、膜分离浓缩晶体等步骤得到核黄素含量高于98％的产品，其中膜分离浓缩晶体步骤的渗透液进膜分离回收步骤，采用纳滤膜回收结晶母液中的溶解性核黄素，渗透出水经深度处理回用或达标排放。

本发明的具体技术方案为：一种直接从发酵液中提取高纯度核黄素的方法，其具体步骤如下：

(a)发酵液调碱：将发酵液与其体积比为2～5倍的pH值为12～13的碱液混合搅拌，调节pH值为11～13；调碱时间为0.5～5min；

(b)多级连续膜过滤洗涤除杂：上述混合液进多级微滤或超滤膜分离设备进行连续过滤和洗涤，渗透液进下一步骤；

(c)稳定化处理：向上述膜过滤的渗透液中同时加入无机酸和氧化剂，调节核黄素水溶液的pH值至4.0～6.0，氧化还原电位值至550～700mV；

(d)结晶：控制稳定化处理后溶液的温度为4～10℃，并在溶液中按稳定化处理后溶液质量0.01～0.05％的质量百分比加入核黄素晶体，搅拌1～3h得结晶液；

(e)膜分离浓缩晶体：将上述结晶液进微滤或超滤膜分离设备进行过滤，浓缩液进行干燥，制成核黄素成品。

本发明的发酵液为产核黄素的微生物在特定培养基中代谢生产核黄素达到最高效价(一般为3000～4000)的液体混合物，该混合物中除含有针状晶体的核黄素外，还含有菌体、细胞碎片以及核酸、蛋白质及其他有机粘性物质。以上混合物进入调碱步骤，使核黄素溶解于碱液中。

调碱步骤的要点为：常温下，保证料液的pH值在11～13之间，尽可能减少该步骤的操作时间，并避免局部pH值过高。为此采用碱液与料液相混合的方法，可以控制操作时间在1～5min，具体方法为：用NaOH配制2～5倍于发酵液体积的pH为12～13的碱液，然后与发酵液混合，充分搅拌，控制温度在10～30℃，从而保证核黄素充分溶解于碱液中，而且有效避免了局部pH值高于13，核黄素急剧分解现象的发生；也可将碱液和发酵液分别储存于两个容器，由管道连接于同一个静态混和器进行混和，通过控制连接在管道上的阀门的开度来控制碱液和发酵液的流量，进而控制发酵液调碱的pH值，并实现调碱过程的连续进行，可将物料在调碱步骤的操作时间进一步减少为0.5～2min。

调碱后的发酵液进入多级连续膜过滤洗涤除杂步骤，采用微滤或超滤膜过滤设备对发酵液进行过滤，去除菌体、细胞碎片和其他胶体及固体颗粒。由于常规的有机膜对碱的耐受能力比较差，通常连续运行的pH值一般要低于11.0(参见GE公司DESAL浓缩分离膜应用手册和其他相关公司的膜应用技术手册)，所以不能用于多级连续膜过滤洗涤除杂步骤，而无机膜，特别是陶瓷膜和金属膜，具有更广泛的pH耐受范围(耐受pH值的范围为1～14)，而且耐污染能力更强，所以非常适用于一级膜分离步骤的膜分离元件。

由于本工艺在调碱步骤中加入2～5倍体积比的碱液稀释了发酵液，所以物料粘度能降低到原来的60～80％，再加上采用连续化的过滤洗涤设备，并优选膜孔径及操作参数，膜通量能提高1～1.5倍左右，膜过滤除杂步骤的操作时间也能严格控制在10～25min，更保证了产品的高纯度和高回收率。

由于料液的成分复杂，除核黄素外还存在菌体、残糖、色素、胶体物质以及其他发酵副产物，这些杂质具有种类多，粒径分布广的特点，一般的菌体通常是微米级，其他杂质大多是纳米级的胶体，就微米菌体而言，其在泵等机械的作用下，也会发生破碎产生亚微米以及纳米颗粒。对于这样一个粒径分布较广的颗粒体系，为了保证对杂质和核黄素的充分分离，步骤(b)选用膜的孔径应为10～500nm，对应的操作温度为15～30℃，操作压力为0.1～0.6MPa，错流速度为3～6m/s，然而对于特定颗粒体系存在与之相匹配的最优化膜和最佳操作参数，使膜分离时稳定通量最大，膜污染程度最低。通过面向应用过程的陶瓷膜结构设计模型计算得到合适膜孔径和操作参数，结合实验验证，确定膜的孔径优选100～200nm，操作温度优选20～25℃，操作压力优选0.1～0.25MPa，错流速度优选3～4m/s，在此操作范围可保证装置的连续稳定运行，并减轻了膜污染，稳定通量可达100～150L/(m²·h)。膜过滤装置采用多级串联方式运行，采用错流过滤的运行方式，膜材质为无机材料，优选陶瓷或金属材料，抗碱腐蚀性能有保证，有利于膜的连续稳定运行；膜的形式为管式，有利于高固含量发酵液的过滤；为尽可能缩短物料的分离操作时间，膜过滤装置(具体结构见附图2)采用多级串联的方式，级数为4～15级，前1～3级不加洗涤液进行浓缩，中间2～10级加洗涤液并保持加水量与渗透液流量平衡，最后1～2级不加洗涤液进行浓缩，最终浓缩液固含量可达20～30％，甚至更高，其中所用洗涤液为pH值12～13的氢氧化钠溶液，保证了整个过程料液pH的稳定，同时料液由第一级膜过滤装置到最后一级膜过滤装置，经历先浓缩、再洗涤、最后再浓缩的过程，整个过程连续运行，操作时间很短，一般只有15～25min，有效解决了由于分离过程繁琐，时间长，核黄素分解损失量大的问题。

多级连续膜过滤洗涤除杂步骤的浓缩液在常温下直接加酸调节pH到6.0～7.0，然后进一步脱除水分并干燥作饲料用；渗透液进入稳定化处理步骤，在常温下往料液中同时添加氧化剂和无机酸，使核黄素处于氧化态，并调节pH值到到酸性状态，酸化与氧化同时进行可以有效缩短操作时间，防止核黄素在碱性条件下的急剧分解，并有利于核黄素的稳定，所用的氧化剂为空气、氧气或双氧水，考虑到原料的便宜易得和后续纳滤步骤膜元件对氧化剂的耐受有一定的范围，所用的氧化剂优选经过净化的空气，控制溶液的氧化还原电位值至550～700mV。所用的无机酸包括盐酸、硫酸、硝酸或磷酸，由于纳滤膜对二价离子的截留率远远高于一价离子，所以考虑到后续纳滤浓缩回收结晶母液中核黄素的盐积累问题，在此，所用的无机酸优选盐酸和硝酸。参考表1，可以看出核黄素的pH值为4～6时的溶解度最小，因此加酸调节料液的pH到4～6，以利于核黄素的结晶。

经过稳定化处理步骤的料液温度控制在4～10℃，进入结晶步骤，并在溶液中按稳定化处理后溶液质量0.01～0.05％的质量百分比加入核黄素晶体，搅拌1～3h；不仅可将其中的核黄素充分结晶出来，而且由于温度低、操作时间短，进一步减少了核黄素的分解。

结晶后的核黄素进膜分离浓缩晶体步骤，对其中的晶体进行分离，并为后续的纳滤膜过滤做好预处理。为保证对晶体具有较高的截留率，所用的膜的孔径为10nm～1μm，根据最优化膜理论，优选200～500nm；膜的材质为无机或有机材料，优选陶瓷、金属、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯材料；膜的形式为管式；采用错流过滤的运行方式，操作温度为4～10℃，优选7～8℃，操作压力为0.1～0.6MPa，优选0.25～0.3MPa，错流速度为1～5m/s，优选3～3.5m/s。

膜分离浓缩晶体步骤的晶体浓缩液进干燥步骤，制成纯度高于98％的产品，步骤(e)的渗透液进膜分离回收步骤，采用纳滤膜对其中溶解态的核黄素进行截留，而盐分和小分子杂质则透过纳滤膜。由于膜分离浓缩晶体对物料中的晶体等大颗粒和胶体有很好的截留效果，所以进一步保证了后续纳滤的稳定运行。由于核黄素分子的相对分子量为376.4，而纳滤膜的切割分子量一般在150～500，所以通过选择合适的纳滤膜能够保证对核黄素的截留率在95％以上。选用的纳滤膜的材质为芳香聚酰胺或醋酸纤维素；膜的形式为中空纤维或卷式；一般GE公司的DK、DL、HL型号纳滤膜和DOW公司的NF270等系列的纳滤膜均符合要求；膜组件采用错流过滤的运行方式，操作温度为15～30℃，优选20～25℃，操作压力为0.1～1.5MPa，优选0.5～1.0MPa，错流速度为0.1～1.5m/s，优选0.5～1.0m/s。

膜分离回收的渗透液经过简单的处理就可以直接排放或回用，浓缩液加碱调节pH值到12～13，回用作调碱步骤的调碱用水，不仅回收了其中的核黄素，而且使其中的水得到了回用，减少了废水的排放量。

经过以上步骤处理得到的产品，为白色粉末状，各项指标均达到国家标准的要求，有效成份含量超过98％，整个工艺的回收率高于95％。

有益效果：

(1)直接由发酵液提取制得高纯度产品，纯度大于98％，完全达到国标要求。

(2)结晶母液经纳滤膜浓缩后循环回用，废水排放量大大减少。

(3)将发酵液中的菌体等杂质制成饲料，可以变废为宝。

(4)确定了适合于过程的最优化膜，并优化了操作条件，膜过程的通量更大，有效减轻了膜污染，有利于工业化应用。

(5)提取流程短，大大减少了核黄素在分离过程中的损耗，使整个工艺的回收率明显高于一般水平。

附图说明

图1为膜分离提取核黄素的工艺流程图。

图2为多级连续膜过滤洗涤除杂膜过滤设备示意图，其中A为料液罐，B-F分别为一到五级膜过滤装置，G为最终浓缩出料，H为渗透液出料，I为洗涤液进料。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

如附图1所示，在500L核黄素发酵液中加入1.5m³pH值为12.5的碱液，25℃条件下搅拌5min，调碱后的料液pH值为11.9。

调碱后的料液进多级连续膜过滤洗涤除杂膜过滤设备(如附图2所示，采用5台9m²陶瓷膜分离设备串联运行，总膜面积45m²，其中第三级和第四级过滤设备加pH值为12的氢氧化钠洗涤液，其中9m²陶瓷膜分离单台主体设备由南京九思高科技有限公司生产制造，内部的膜元件通过小试试验进行选配安装，以下实施例相同)，膜元件采用孔径为200nm管式19通道陶瓷膜，膜材料为氧化锆，采用错流过滤的运行方式，操作温度为25℃，操作压力为0.15MPa，错流速度为3m/s，在此条件下，膜平均通量为135m³/(m²·h)，中间每级膜过滤设备加洗涤液的流量平均为0.2m³/h，剩余浓缩液65L，固含量为28.5％，渗透液共收集2.1m³。多级连续膜过滤洗涤除杂的渗透液直接进酸化步骤，最后的浓缩液加硫酸调pH到7，由板框压滤机对剩余物进行压滤并干燥，制成附产品饲料。

多级连续膜过滤洗涤除杂渗透液通入洁净的空气，维持料液中的氧化还原电位为570mV，同时加硝酸调节pH值到5.5，在此过程中维持料液的温度在25℃左右。经过稳定化处理后的料液由换热器冷却降温到7℃，并加入0.8Kg的核黄素晶种，搅拌1h后，维持料液温度为7℃，避光静置12h，完成结晶步骤。

结晶后的料液进膜分离浓缩晶体步骤，采用膜分离设备(南京九思高科技有限公司制造，总膜面积3m²，以下实施例相同)对料液进行过滤，膜元件选用平均孔径为500nm的不锈钢管式膜，操作温度为10℃，操作压力为0.25MPa，错流速度为3.5/s，浓缩至75L，然后加50L纯水对晶体进行洗涤，最终浓缩料液为67L，向浓缩液中添加60gEDTA，加热至沸腾状态，核黄素在此状态下转化为针状结晶，再经过80℃干燥，即可得到柔软、疏松的核黄素晶体，经检测纯度为99.2％，完全符合国家标准的要求。

渗透液经收集后总体积为2.3m³，直接进膜分离回收步骤，采用有机膜分离设备(南京九思高科技有限公司制造，膜的型号为4040，以下实施例相同)对物料进行过滤，膜元件采用GE公司生产的DK型号的卷式纳滤膜，进行错流过滤，操作温度为25℃，操作压力为0.8MPa，错流速度为0.8m/s，浓缩10倍，最终物料体积215L。渗透液经生化处理后达标排放，浓缩液加碱调节pH值为12～13，回用做初始调碱步骤用水。整个过程的产品回收率为97.2％。

实施例2

如附图1所示，在600L核黄素发酵液中加入1.2m³pH值为13.0的碱液，25℃条件下搅拌5min，调碱后的料液pH值为12.8。

调碱后的料液进多级连续膜过滤洗涤除杂膜过滤设备，膜元件采用孔径为50nm管式19通道陶瓷膜，膜材料为氧化锆，采用错流过滤的运行方式，操作温度为15℃，操作压力为0.4MPa，错流速度为4.5m/s，在此条件下，膜平均通量为96m³/(m²·h)。

多级连续膜过滤洗涤除杂渗透液通入洁净的氧气，维持料液中的溶解氧含量大于630mV，同时加盐酸调节pH值到4.5，在此过程中维持料液的温度在25℃左右。经过稳定化处理后的料液由换热器冷却降温到10℃，并加入0.4Kg的核黄素晶种，搅拌3h后，维持料液温度为5℃，避光静置8h进行结晶。

膜分离浓缩晶体步骤的膜元件选用平均孔径为50nm的不锈钢管式膜，操作温度12℃，操作压力为0.5MPa，错流速度为4m/s，浓缩液经后续处理得到产品纯度为98.2％的产品。

渗透液进有机膜分离设备进行过滤，膜元件采用DOW公司生产的NF270型号的卷式纳滤膜，进行错流过滤，操作温度为25℃，操作压力为0.6MPa，错流速度为0.5m/s。整个过程的产品回收率为96.5％。

实施例3

如附图1所示，在300L核黄素发酵液中加入1.2m³pH值为12.0的碱液，25℃条件下搅拌5min，调碱后的料液pH值为11.8。

调碱后的料液进多级连续膜过滤洗涤除杂膜过滤设备，膜元件采用孔径为500nm管式19通道陶瓷膜，膜材料为氧化锆，采用错流过滤的运行方式，操作温度为30℃，操作压力为0.1MPa，错流速度为3m/s，在此条件下，膜平均通量为115m³/(m²·h)。

多级连续膜过滤洗涤除杂渗透液添加双氧水，控制氧化还原电位为670mV，同时加硫酸调节pH值到6.0，在此过程中维持料液的温度在25℃左右。经过稳定化处理后的料液由换热器冷却降温到10℃，并加入0.6Kg的核黄素晶种，搅拌2.5h后，维持料液温度为4℃，避光静置9h进行结晶。

膜分离浓缩晶体步骤的膜元件选用平均孔径为500nm的不锈钢管式膜，操作温度5℃，操作压力为0.1MPa，错流速度为2m/s，浓缩液经后续处理得到产品纯度为98.4％的产品。

渗透液进有机膜分离设备进行过滤，膜元件采用GE公司生产的HL型号的卷式纳滤膜，进行错流过滤，操作温度为20℃，操作压力为0.4MPa，错流速度为0.6m/s。整个过程的产品回收率为95.5％。

实施例4

如附图1所示，在25℃条件下，将300L核黄素发酵液以100L/min的流量与流量为240L/min的pH值为12.5的碱液在静态混合器中进行混合调碱，调碱后的料液pH值为12.3。

调碱后的料液进多级连续膜过滤洗涤除杂膜过滤设备，膜元件采用孔径为100nm管式19通道陶瓷膜，膜材料为氧化铝，采用错流过滤的运行方式，操作温度为30℃，操作压力为0.2MPa，错流速度为3.5m/s，在此条件下，膜平均通量为115m³/(m²·h)。

多级连续膜过滤洗涤除杂渗透液通入洁净空气，控制氧化还原电位为580mV，同时加硫酸调节pH值到4.5，在此过程中维持料液的温度在20℃左右。经过稳定化处理后的料液由换热器冷却降温到5℃，并加入0.16Kg的核黄素晶种，搅拌3h后，维持料液温度为4℃，避光静置12h进行结晶。

膜分离浓缩晶体步骤的膜元件选用平均孔径为350nm的陶瓷管式膜，操作温度5℃，操作压力为0.3MPa，错流速度为3.5m/s，浓缩液经后续处理得到产品纯度为98.7％的产品。

渗透液进有机膜分离设备进行过滤，膜元件采用GE公司生产的DK型号的卷式纳滤膜，进行错流过滤，操作温度为20℃，操作压力为0.6MPa，错流速度为0.8m/s。整个过程的产品回收率为97.5％。

Claims (10)

1.一种直接从发酵液中提取高纯度核黄素的方法，其具体步骤如下：

(a)发酵液调碱：将发酵液与其体积比为2～5倍的pH值为12～13的碱液混合搅拌，调节pH值为11～13；调碱时间为0.5～5min；

(b)多级连续膜过滤洗涤除杂：上述混合液进多级微滤或超滤膜分离设备进行连续过滤和洗涤，渗透液进下一步骤；

(c)稳定化处理：向上述膜过滤的渗透液中加入无机酸和氧化剂，调节核黄素水溶液的pH值至4.0～6.0，氧化还原电位值至550～700mV；

(d)结晶：控制稳定化处理后溶液的温度为4～10℃，并在溶液中按稳定化处理后溶液质量0.01～0.05％的质量百分比加入核黄素晶体，搅拌1～3h得结晶液；

(e)膜分离浓缩晶体：将上述结晶液进微滤或超滤膜分离设备进行过滤，浓缩液进行干燥，制成核黄素成品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤(b)所述多级微滤或超滤膜分离设备中所用膜的孔径为10～500nm；材质为无机材料；膜的形式为管式；采用错流过滤的运行方式，操作温度为15～30℃，操作压力为0.1～0.6MPa，错流速度为3～6m/s；多级微滤或超滤膜分离设备为4～15级串联运行，前1～3级不加洗涤液进行浓缩，中间2～10级加洗涤液并保持加洗涤液的流量与渗透液流量平衡，最后1～2级不加洗涤液进行浓缩，其中所用洗涤液为pH值为12～13的氢氧化钠溶液。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤(b)所述的膜的孔径为100～200nm；材质为陶瓷或金属材料；操作温度为20～25℃，操作压力为0.1～0.25MPa，错流速度为3～4m/s。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(c)所述的无机酸为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸；所用的氧化剂为空气、氧气或双氧水。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(e)所述的微滤或超滤膜分离设备所用膜的孔径为10nm～1μm；膜的材质为无机或有机材料；膜的形式为管式；采用错流过滤的运行方式，操作温度为4～15℃，操作压力为0.1～0.6MPa，错流速度为1～5m/s。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤(e)所述的膜的孔径为200～500nm；膜的材质为陶瓷、金属、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯材料；操作温度为7～10℃，操作压力为0.25～0.3MPa，错流速度为3～3.5m/s。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(b)多级连续膜过滤洗涤除杂的操作时间为10～25min。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(e)结晶液进微滤或超滤膜分离设备进行过滤后的渗透液进纳滤膜分离设备进行过滤，核黄素被截留，浓缩液加碱调pH值为12～13后，回用做步骤(b)的洗涤液，渗透液经深度处理回用或达标排放。

9.根据权利要求8所述的提取方法，其特征在于所述的纳滤膜分离设备所用的纳滤膜材质为芳香聚酰胺或醋酸纤维素；膜的形式为中空纤维或卷式，采用错流过滤的运行方式，操作温度为15～30℃，操作压力为0.1～1.5MPa，错流速度为0.1～1.5m/s。

10.根据权利要求9所述的提取方法，其特征在于所述操作温度为20～25℃，操作压力为0.5～1.0MPa，错流速度为0.5～1.0m/s。

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