CN1029969C - 自发酵悬浮液回收核黄素的方法 - Google Patents
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Abstract
自发酵悬浮液回收核黄素的方法。该方法是将悬浮液于50-90℃下加热1-3小时，然后于1-5小时的过程中将其冷却至0-30℃，继而进行离心分离，得到沉降物部分和液体部分，沉降物部分主要含固体核黄素晶体，液体部分实际上不含结晶核黄素。需要时可按每份(体积)沉降物以0.5-2份(体积)的水将沉降物进行再悬浮并重复进行离心分离。
Description
本发明涉及用离心法自发酵悬浮液中回收核黄素的改进方法。
DE-C2 920 592公开了一种从发酵桶悬浮液回收核黄素的方法，该方法是用25-100%（体积）的水稀释发酵悬浮液，然后于50-65℃的温度下加热15-45分钟。悬浮液冷却后进行2次离心以浓缩核黄素。这种方法因稀释而使需要处理的发酵悬浮液的体积增大。这就增加了加工费用，并且由于有核黄素溶于加入的水中，核黄素会有损失。
本发明的目的是以最小的核黄素损失从发酵悬浮液回收核黄素并得到最大核黄素含量的固体。
现已发现，这一目的可用离心分离从发酵悬浮液中回收核黄素的方法达到，该方法包括;
a）于50-90℃的温度下将发酵悬浮液加热1-3小时，然后将其
b）在1-10小时中冷却至0-30℃，随后
c）进行离心分离以得到沉降物部分和液体部分，沉降物部分主要含固态核黄素晶体，而液体部分实际上不含结晶核黄素，
d）需要时按体积每份沉降物以0.5-2份（体积）的水将沉降物部分再悬浮于水中，将步骤（C）重复一次或多次。
可用常规方法制取核黄素发酵悬浮液（例见EP-A 231 605;EP-A211 289;T.Szczesniak等，Acta Microbiologica Polonica Ser.B，3（1971）29-34和91-95），例如使用酵母属的酵母细胞突变体，Candida flareri GA 18Y8-6＃2和6A 18Y8-6＃2＃11菌株的突变体以及棉阿舒囊
霉（Ashbya gossypii）菌株的实变体。
这些发酵悬浮液含有可达20%（重量）的核黄素（按悬浮液的固体总含量计算），其余的固体主要由复杂的细胞成分组成。
本发明方法主要需将发酵悬浮液加热，最好是加热1-3小时，特别是1-2小时。加热可使核黄素转化为晶体，较小的晶体形成了以大晶体占优势的晶体。
转化最好是在55-80℃下进行，特别是60-75℃。
将发酵悬浮液冷却至0-30℃，最好是经历1-8小时，特别是1-5小时。这样对于核黄素晶体的形成可达到进一步最佳化。
用此方法生产的核黄素晶体的特征有可能在使用适合的设备时将发酵悬浮液中的晶体与复杂的比重较小的细胞和培养基成分最佳化地分离，亦即分成主要含固态核黄素晶体的沉降物部分和实际上不含结晶核黄素但含大部分复杂细胞成分的液体部分。
自发酵桶悬浮液回收核黄素的适合设备包括沉降式离心机，当此离心机按分级原理工作时可分离成两部分。分类之意即水浆的分离只形成或多或少脱水的沉降物饼和含有极细沉降物的溢流液（参见Winnacker，Richter，Chemische Technologie，1984，Vol.1，PS 73-）。
对于经加热处理后的发酵悬浮液的离心分离方法的设计，特别好的是有全封套和螺旋输送器的沉降式离心机，如附图所示，其中的（1）至（10）的数字含义如下：
（1）离心机转筒
（2）螺旋输送器
（3）圆筒形沉降部分
（4）锥形脱水部分
（5）悬浮液入口
（6）可调式溢流高度
（7）溢流直径
（8）沉降物排放直径
（9）放液口
（10）沉降物排放口
对于再结晶的核黄素晶体悬浮液，本发明具有最佳化的几何形状和操作。离心机转筒的形状和旋转速度、螺旋输送器旋转的差速度、溢流高度（6）和悬浮液通过量（即表面负荷）是重要的参数。为了补偿核黄素悬浮液中有关悬浮液中固体含量和核黄素/生物量及其他培养基成分的比的变化，离心机应尽可能有最大的有效分级区域。要达到这一目的，一方面用长细比（长细比＝离心机的长/直径比）大的离心机转筒（1），即长细比为3-6，最好为4或4以上;另一方面，改变圆筒形沉降部分（3）/锥形脱水部分（4）比，使其有利于圆筒形沉降部分，方法是将锥形部分的角度设计成10°至25°，特别是10°至17°。
悬浮液入口（5）最好是约位于离心机的圆筒部分和锥形部分的联结处。
滗析器的溢流高度（6）必须适合于核黄素晶体悬浮液。最好用与沉降物排放直径（8）相差约±10mm的溢流直径（7）。如果选用的高度（6）太大（即溢流直径＜沉降物排放直径），则在沉降物排放口可能有一短的回路，导致加入悬浮液的出现，降低了产品的纯度，如果其高度太小（即溢流直径＞沉降物排放直径），则在脱水部分有固体堆积，导致溢流中核黄素损失的增加。
为在核黄素晶体/细胞物质和培养基成分之间进行最佳化分级，即在滗析器中有最佳的停留时间，对于给定规格的滗析器有必要将离心机转筒的旋转速度、螺旋输送器的旋转差速度和悬浮液的通过量进行匹配。例如，在给定的悬浮液通过量下选择的离心机转筒旋转速度太低时，因离心力不够而增加了核黄素晶体在溢流中的损失;如选择的旋转
速度太高，则因细胞物质和培养基成分的沉降增加而使产品纯度的提高不大。
因此，本发明也涉及上述的自发酵悬浮液回收核黄素的方法，该方法包括将发酵悬浮液在步骤（C）中离心分离，得到沉降物部分和液体部分，沉降部分至少有60%是由核黄素晶体组成的，液体部分仍含大部分的复杂细胞成分。这一方法可用根据分级原理工作的沉降式离心机在步骤（C）中进行离心而达到，特别是在全封套的、有螺旋输送器的、细长比为4或4以上的、锥形部分的角度为10至25°，以分级原理进行工作的、溢流直径与沉降物排放直径差±10mm的沉降式离心机中按步骤（c）进行离心分离。
螺旋输送器的旋转差速度为离心机转筒旋转速度的±0.1±1%，表面负荷（悬浮液通过量/等效沉积面积比）为0.8至1.81/（m2.h），最好是1-1.51/（m2.h）（第一次倾析）和0.2至0.81/（m2.h），最好是0.4至0.61/（m2.h）（如需重复倾析）。
通常选择的离心条件应使所得到的沉降部分仍然含有65-90%（重量）、最好是70-85%（重量）的水。
沉降物部分的固体有重量大于60%的核黄素。可以将沉降物部分进行再悬浮和再离心分离，以进一步增加总固体含量中的核黄素比例。
沉降物部分最好是按每份体积的沉降物以0.5至2份体积，特别是0.7至1.5份体积的水进行再悬浮。
含有60%（重量）以上核黄素的沉降物部分在脱水后可以直接用作动物饲料添加剂或经进一步纯化后作为药用。
沉降物部分可经干燥造粒，例如用流化床喷雾造粒。
本发明的方法可用一次倾析直接制取达60%左右的纯核黄素，而发酵悬浮液中只有很低的核黄素损失，重复倾析步骤可得到75-88%的纯核黄素。
实例1
将由约85%（重量）的水和15%（重量）的固体（含约17%（重量）的核黄素）组成的发酵悬浮液于60℃加热2小时。然后冷却至20℃，历时5小时。如此处理后的悬浮液在全封套的有螺旋输送器的离心机中进行离心分离，离心机的条件如下：长细比为4;锥形部分的角度为17°;溢流直径小于沉降物排放直径3mm;悬浮液入口约在离心机圆筒部分与锥形部分之联结处;表面负荷为1.31（m2.h），离心分离后使沉降物部分的组成为20%（重量）的固体和80%（重量）的水。
沉降物部分中的固体含63%（重量）的核黄素，核黄素损失为1.8%（重量）。
实例2
将实例1中所述组成的发酵悬浮液于75℃加热1小时。按实例1的方法进行离心分离。
所得到的沉降物部分由66%（重量）的核黄素组成，核黄素损失为1.9%（重量）。
实例3
将实例1所得到的沉降物部分按每份（体积）沉降物以0.8份（体积）水的比例进行稀释，在有全封套和螺旋输送器的离心机中进行离心分离以进一步浓缩，离心机的长细比为4左右、锥形部分的角度为17°、溢流直径与沉降物排放直径相同、悬浮液入口接近圆筒形沉降部分和锥形脱水部分的联结处、表面负荷为0.51/（m2.h）。调节旋转差速度使适合悬浮液加入速度，因而防止了固体的堆积。所得的沉降物部分含88%（重量）核黄素，核黄素损失为实例1采用的晶体悬浮液的1.0%。
实例4
（对比实例：不按本发明进行热处理和离心分离）
如DE 2920592实例1，将实例1中所述组成的发酵悬浮液加热至60℃
，历时30分钟，保持60℃10分钟。然后冷却至20℃，历时1小时。
在全封套的离心机中进行离心分离，离心机的长细比约为3.锥形部分的角度为10°。115mm干截面（由溢流直径与沉降物排放直径的20mm之差所致）、悬浮液入口接近圆筒形和锥形的联结处、表面负荷为0.81/（m2.h）。所得到的沉降物部分的固体含46%（重量）的核黄素，核黄素损失为初始悬浮液的6.5%。
实例5
（对比实例：仅加热处理但不按本发明方法）
将大致具有实例1所述组成的发酵悬浮液按对比实例4进行加热处理。
加热处理后的悬浮液在全封套的离心机中进行浓缩。离心机的长细比约为3、锥形部分的角度为10°，溢流直径＝沉降物排放直径、悬浮液入口接近圆筒形部分/锥形部分联结处、表面负荷为1.11（m2.h）。调节旋转差速使悬浮液加入速度不导致产生固体残渣。
所得到的沉降物部分的固体含58%（重量）的核黄素，核黄素损失为4.4%。
Claims (4)
1、一种利用离心作用自发酵悬浮液回收核黄素的方法，该方法包括：
a)将发酵悬浮液于50-90℃加热1-3小时，
b)冷却至0-30℃，小时1-10小时，
c)在按分级原理工作的沉降离心机中进行离心分离，得到沉降物部分和液体部分，沉降物部分至少有60%的固体由核黄素构成，液体部分实际上不含结晶核黄素，但仍含大部分复杂的细胞成分，和
d)需要时将沉降物部分按每份(体积)沉降物以0.5-2份(体积)的水进行再悬浮，并将步骤(c)重复一次或多次。
2、权利要求1所述的自发酵悬浮液回收核黄素的方法，其中步骤（c）的离心分离是在全封套并有螺旋输送器的沉降式离心机中进行的，离心机的长细比为4或更大，锥形部分的角度为10-25°，按分级原理工作，其溢流直径等于沉降物排放直径±10mm。
3、权利要求1所述的自发酵悬浮液回收核黄素的方法，其中步骤（c）的离心分离是在全封套并有螺旋输送器的沉降式离心机中进行的，离心机的长细比为4或更大、锥形部分的角度为10-25°，按分级原理工作，螺旋输送器的旋转差速度为离心机转筒旋转速度的±0.1-±1%，第一次倾析的表面负荷为0.8-1.81/（m2.h），重复倾析时为0.2-0.81/（m2.h）。
4、权利要求3所述的自发酵悬浮液回收核黄素的方法，其中第一次倾析的表面负荷为1-1.51/（m2.h），重复倾析时为0.4-0.6/（m2.h）。
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