CN105745217A

CN105745217A - 减少生物技术液体的颜色的方法

Info

Publication number: CN105745217A
Application number: CN201480063180.6A
Authority: CN
Inventors: S·霍拉帕; M·雷克滕瓦尔德
Original assignee: Kemira Oyj
Current assignee: Kemira Oyj
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2016-07-06
Also published as: DK3071589T3; EP3071589B1; CA2928805C; US20160289266A1; US10604546B2; WO2015075302A1; CA2928805A1; EP3071589A1

Abstract

本发明涉及一种用于减少生物技术液体的颜色的方法。在本方法中，获得包含颜色形成物质的生物技术液体，并且将具有至少50％的碱度的高碱度铝化合物添加并混合至生物技术液体。允许形成包含颜色形成物质的沉淀物和/或絮凝物，并从生物技术液体分离该沉淀物和/或絮凝物。

Description

减少生物技术液体的颜色的方法

技术领域

本发明涉及一种用于减少根据所附权利要求的前序部分所述的生物技术液体(biotechnologicalliquid)的颜色的方法。

许多包含酶或有机酸的工业生产的生物技术液体是有颜色的。由于发酵工艺期间的代谢机制，诸如深棕色的液体颜色在大多数工业生产的生物技术液体中自然存在。然而，这些工艺的许多产品(诸如酶)是用于其中产品优选应为无色或白色的应用中，例如洗涤剂或用于现成小麦粉混合物的添加剂。因此，很明显地，生物技术液体的浓和/或深颜色显著降低了液体的品质和销售价值。一个问题是，生物技术液体中的颜色形成物质通常是完全可溶的，这使得从液体中分离它们变得复杂。

已知可通过使用色谱程序减少生物技术液体或生物技术产品的颜色。这些程序相当昂贵并且增加生物技术液体或产品的生产成本。

本发明的一个目的是最小化或甚至完全消除现有技术中存在的缺点。

本发明的另一个目的还是提供可以以便宜、有效和简单的方式减少生物技术液体的颜色的方法。

通过本发明获得这些目的，本发明具有在下面的独立权利要求的特征部分中提出的特征。

根据本发明的用于减少生物技术液体的颜色的典型方法包括

-获得包含颜色形成物质的生物技术液体，

-添加并混合具有至少50％的碱度的高碱度铝化合物至该生物技术液体，

-允许形成包含颜色形成物质的沉淀物和/或絮凝物，以及

-从该生物技术液体分离沉淀物和/或絮凝物。

现在，惊人地发现，通过添加具有高碱度的铝化合物至生物技术液体，使颜色形成物质有效地沉淀和/或形成为絮凝物。絮凝物和/或沉淀物的形成显著减少了液相的颜色。如果需要，可容易地从液相中分离形成的包含颜色形成物质的絮凝物和/或沉淀物。同时，生物技术液体保留其其他重要性质，例如酶活性和/或pH值。根据本发明的方法的优点之一是它的简单和便宜性质。

在本申请的上下文中，术语“生物技术液体”应理解为源自发酵工艺的液体或溶液，其中该发酵工艺产生有机酸或酶。生物技术液体可包含粗物质和/或发酵工艺的营养素、发酵产品、微生物和可能的衍生物、在发酵工艺过程中添加的添加剂和诸如氧气的气体以及发酵反应可能的其他代谢气体。所有这些可同时存在于生物技术液体中。生物技术液体可为来自生物技术工艺的发酵液或浓缩液，其包含诸如酶、有机酸等的期望产品。

根据本发明的一个实施方案，生物技术液体得自诸如蛋白酶、脂肪酶、纤维素等的不同酶制剂，或得自诸如柠檬酸、乳酸等的有机酸制剂。

用于减少生物技术液体的颜色的高碱度铝化合物可为聚合氯化铝(polyaluminiumchloride)、聚合氯化铝硫酸盐(polyaluminiumchloridesulphate)或其任意混合物。

根据本发明的一个有利的实施方案，高碱度铝化合物为聚合氯化铝。在本申请中，聚合氯化铝应理解为预聚合的铝物质，其也可由通式Al_n(OH)_mCl_(3n-m)表示。它可通过将NaOH或Na₂CO₃添加至AlCl₃或通过使铝水合物与盐酸反应来生产。

中和度，即使用OH离子置换Cl离子，可通过使用单位碱度来表示。聚合铝化合物的碱度通常可由下式表示

％碱度＝100×[OH]/3[Al]

碱度越高，中和度越高。根据本发明的一个优选实施方案，通过使用标准方法EN1302检测，铝化合物为具有至少60％、优选至少65％、更优选至少70％、甚至更优选至少75％的碱度的聚合氯化铝。通过使用标准方法EN1302检测，聚合氯化铝的碱度可为50-95％或60-95％、优选65-95％、更优选70-90％、甚至更优选75-85％。

通常，使用水溶液形式的高碱度聚合氯化铝，其可具有3-15％、优选3-14％的铝含量。水性高碱度聚合氯化铝溶液可具有1.5-5、优选2.5-4.5的pH值。

根据本发明的一个实施方案，高碱度铝化合物为聚合氯化铝硫酸盐。高碱度聚合氯化铝硫酸盐可具有50-80％、优选50-70％的碱度。高碱度聚合氯化铝硫酸盐的硫酸盐含量可为干产品重量的约2重量％。

根据本发明的一个实施方案，以100-6000ppm、优选300-4000ppm、更优选600-3000ppm的量添加所给出的作为活性铝的高碱度铝化合物。

优选地，在添加高碱度铝化合物之后，生物技术液体的pH并未显著改变。pH值的改变可小于1个pH单位，优选小于0.5个pH单位。

根据本发明的一个实施方案，还可将阳离子高分子絮凝剂添加至生物技术液体。阳离子高分子絮凝剂可用于絮凝包含微生物和其可能的衍生物的发酵生物质。阳离子高分子絮凝剂可选自例如聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚-DADMAC)、诸如聚表胺的聚胺或其任意混合物。优选地，阳离子高分子絮凝剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚-DADMAC)或聚表胺。聚二烯丙基二甲基氯化铵可具有50000至1000000，优选100000至500000的平均分子量。聚表胺可具有20000至500000，优选50000至300000的平均分子量。在工艺中阳离子高分子絮凝剂连同高碱度聚合氯化铝的使用尤其可减少生物技术液体的浊度。

根据一个实施方案，可将阳离子高分子絮凝剂添加至包含发酵生物质的生物技术液体，由此允许至少一部分生物质絮凝。将高碱度铝化合物添加至生物技术液体，并且允许形成包含颜色形成物质的沉淀物或絮凝物。在至少一个分离步骤中分离絮凝的包含颜色形成物质的发酵生物质和沉淀物和/或絮凝物。阳离子高分子絮凝剂与高碱度铝化合物可以同时但是分别添加至生物技术液体，或者可在添加高碱度铝化合物之前或之后添加阳离子高分子絮凝剂。优选地，可在添加高碱度铝化合物之前或者在添加高碱度铝化合物的同时添加阳离子高分子絮凝剂。可向包含发酵产品以及微生物和其可能的衍生物的生物技术液体添加阳离子高分子絮凝剂和高碱度铝化合物。

根据本发明的一个实施方案，在从生物技术液体中分离生物质(即微生物和其可能的衍生物)之后将高碱度铝化合物添加至生物技术液体。

根据一个优选的实施方案，在从生物技术液体中分离微生物和其可能的衍生物之后，并且在一个或几个浓缩步骤(其中将包含诸如酶或有机酸的生物技术产品的生物技术液体浓缩)之后，将高碱度铝化合物添加至生物技术液体。根据有利的实施方案，将高碱度聚合氯化铝添加至浓缩的生物技术液体并在至少一个固-液分离步骤中分离所形成的颜色形成物质的絮凝物和/或沉淀物。

可通过过滤、微滤和/或离心从液相中分离所形成的颜色形成物质的沉淀物或所形成的絮凝物。可在至少一个分离步骤中实施分离，该分离步骤包括下列中的一个或多个：带式过滤器、真空过滤器、压力过滤器或微滤膜。

根据本发明的一个实施方案，在添加高碱度铝化合物之后，能够添加诸如阴离子聚丙烯酰胺的额外的絮凝剂至生物技术液体。额外的絮凝剂例如通过过滤改善包含颜色形成物质的沉淀物和/或絮凝物的分离。

参考所附的示意图，更详细地描述本发明的一些实施方案。

图1示意性地示出用于酶生产的发酵工艺的流程图，其中可使用本发明的方法。将微生物和营养素进料至发酵罐1，在发酵罐中进行发酵工艺。将生物技术液体转移至收集罐2并进一步转移至固液分离阶段3。在固液分离阶段3之后，在包括诸如超滤的至少一个浓缩步骤的浓缩阶段4中浓缩生物技术液体。从工艺中排出渗透流5并将浓缩的生物技术液体转移至进一步的处理阶段6(其可包括诸如液体的喷雾干燥)，以获得固体酶产品7。用于添加高碱度铝化合物的可能位置用箭头A表示。可在收集罐2之后和在固液分离步骤3之前添加高碱度铝化合物。在该情况下，在固液分离阶段3从包含期望产品的生物技术液体中分离沉淀的或絮凝的颜色形成物质。可备选地，可在生物技术液体的浓缩步骤4之后添加高碱度铝化合物。在该情况下，进一步处理阶段6还包括用于分离沉淀或絮凝的颜色形成物质的合适的分离步骤。

实验

在下列非限制性实施例中提供一些实施方案。

实施例1

在实施例1中，在pH6下，在室温下，使用高碱度铝化合物和阳离子高分子絮凝剂处理具有12重量％的总固体的来自酶生产的发酵液。使用的阳离子高分子絮凝剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵且高碱度铝化合物为具有约83％的碱度的聚合氯化铝。以10kg/(吨干固体)的量添加阳离子高分子絮凝剂。

在使发酵液脱水的同时进行有色物质的去除。将阳离子高分子絮凝剂和高碱度铝化合物相继添加至发酵液中。按照顺序1)阳离子高分子絮凝剂和2)铝化合物向200ml的发酵液进行配料。在快速混合随后1分钟的短暂缓慢混合之后添加阳离子高分子絮凝剂。然后，在快速混合随后5分钟的短暂缓慢混合之后添加高碱度铝化合物。在离心之前，允许样品沉降1小时。通过以3000rcf(rcf＝相对离心力)离心10分钟，从上清液中分离絮凝物。

在455nm波长下，通过分光光度计(HACHDR2800)检测以比例1/30稀释的样品的色度。将颜色表示为以mg/l铂计的氯铂酸盐离子(Pt-Co)。结果在表1中示出。

表1.实施例1的脱色结果。

将仅使用阳离子高分子絮凝剂处理并且未添加高碱度铝化合物的发酵液的色度视为发酵液的初始颜色水平。通过使用高碱度铝化合物处理样品，剩余的色度降低至约60％的水平。

实施例2

在实施例2中，在pH6下，在室温下，使用高碱度铝化合物和中等碱度铝化合物处理具有约10重量％的总固体的浓缩酶液的样品A和B。使用的高碱度铝化合物为用于处理样品A的具有约83％的碱度的聚合氯化铝。第二聚合氯化铝为用于处理参考样品B的具有约42％的碱度的中等碱度铝化合物。

在快速混合10秒，随后缓慢混合10分钟之后，将高碱度铝化合物添加至100ml的样品A的酶液。在离心之前，允许样品A沉降30min。通过以3000rcf(rcf＝相对离心力)离心10分钟，从上清液中分离絮凝物。

以相应的方式但使用中等碱度的聚合铝化合物处理参考样品B。

在455nm波长下，通过分光光度计(HACHDR2800)检测以比例1/30稀释的样品A和B的色度。将颜色表示为以mg/l铂计的氯铂酸盐离子(Pt-Co)。结果在表2中示出。

表2.实施例2的脱色结果。

从表2可以看出，与具有约42％的碱度的中等碱度铝化合物相比，具有约83％的碱度的高碱度铝化合物的消色能力显著更好。

虽然参考目前看起来最实际和优选的实施方案描述了本发明，但应当理解，本发明不应局限于上述实施方案，并且本发明还意图包括在所附权利要求的范围内的不同修改和等效技术方案。

Claims

1.一种用于减少生物技术液体的颜色的方法，所述生物技术液体得自酶制剂或得自有机酸制剂，所述方法包括

-获得包含颜色形成物质的生物技术液体，

-添加并混合具有至少50％的碱度的高碱度铝化合物至所述生物技术液体，

-允许形成包含颜色形成物质的沉淀物和/或絮凝物，以及

-从所述生物技术液体分离所述沉淀物和/或絮凝物。

2.根据权利要求1所述的方法，特征在于所述铝化合物为聚合氯化铝、聚合氯化铝硫酸盐或其任意混合物。

3.根据权利要求1所述的方法，特征在于所述铝化合物为具有至少60％、优选至少65％、更优选至少70％、甚至更优选至少75％的碱度的聚合氯化铝。

4.根据权利要求1所述的方法，特征在于所述铝化合物为具有50至95％、优选65至95％、更优选70至90％、甚至更优选75至85％的碱度的聚合氯化铝。

5.根据权利要求1所述的方法，特征在于所述铝化合物为聚合氯化铝并且所述铝化合物以具有3至15％、优选3至14％的铝含量的水溶液形式使用。

6.根据权利要求1所述的方法，特征在于所述铝化合物为具有50至80％、优选50至70％的碱度的聚合氯化铝硫酸盐。

7.根据权利要求1所述的方法，特征在于在从所述生物技术液体分离生物质之后，向所述生物技术液体添加所述铝化合物。

8.根据权利要求1所述的方法，特征在于

-向所述包含生物质的生物技术液体添加阳离子高分子絮凝剂并且允许至少一部分所述生物质絮凝，

-向所述生物技术液体添加所述铝化合物，并且允许形成所述包含颜色形成物质的沉淀物和/或絮凝物，

-在至少一个分离步骤中分离所述絮凝的生物质以及所述沉淀物和/或絮凝物。

9.根据权利要求8所述的方法，特征在于所述阳离子高分子絮凝剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚-DADMAC)、聚胺或其任意混合物。

10.根据权利要求1所述的方法，特征在于以100至6000ppm、优选300至4000ppm，更优选600至3000ppm的量添加所述铝化合物。

11.根据权利要求1所述的方法，特征在于通过过滤、微滤和/或离心来分离所述包含颜色形成物质的沉淀物和/或絮凝物。