CN114276262A

CN114276262A - 一种分离丙氨酸的方法

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Publication number: CN114276262A
Application number: CN202111235829.6A
Authority: CN
Inventors: 唐海静; 高建国; 王博达; 王敬雷; 刘高见
Original assignee: Aoshangyuan Tianjin Co ltd
Current assignee: Aoshangyuan Tianjin Co ltd
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2022-04-05

Abstract

本发明提供一种分离丙氨酸的方法，所述方法包括：在连续色谱装置的不同色谱室中分别加入洗脱液和母液；其中，所述母液包括丙氨酸和杂质；所述洗脱液以预设流速洗脱进入所述连续色谱中的所述母液，得到提取液和提余液；其中，所述提取液和所述提余液为分别从不同所述色谱室的出料口得到的分离液；所述提取液中所述丙氨酸与所述杂质的比值达到第一阈值；所述提余液中所述丙氨酸与所述杂质的比值未达到第二阈值，所述第二阈值低于所述第一阈值。本发明实施例的技术方案可以提高丙氨酸纯度。

Description

一种分离丙氨酸的方法

技术领域

本发明涉及分离提纯技术领域,具体涉及一种分离丙氨酸的方法。

背景技术

丙氨酸以L-丙氨酸为例。L-丙氨酸(L-Alanine)是一种白色结晶或结晶性粉末，无异臭，带有甜味。L-丙氨酸易溶于水(16.5％，25℃)，不溶于乙醚或丙酮。L-丙氨酸是人体非必需氨基酸，在生物体内甘氨酸的氨基转移至丙酮酸而成。在葡萄糖-L-丙氨酸循环中，保持低血氨水平。L-丙氨酸是血中氮的优良运输工具，又是一种有效生糖氨基酸。分离得到纯度较高的丙氨酸在医药、食品及化工等多个领域都具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种分离丙氨酸的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种分离丙氨酸的方法，所述方法包括：

在连续色谱装置的不同色谱室中分别加入洗脱液和母液；其中，所述母液包括丙氨酸和杂质；

所述洗脱液以预设流速洗脱进入所述连续色谱中的所述母液，得到提取液和提余液；

其中，所述提取液和所述提余液为分别从不同所述色谱室的出料口得到的分离液；所述提取液中所述丙氨酸与所述杂质的比值达到第一阈值；所述提余液中所述丙氨酸与所述杂质的比值未达到第二阈值，所述第二阈值低于所述第一阈值。

在一些实施例中，所述连续色谱装置包括依次串联连接的第一色谱室、第二色谱室、第三色谱室和第四色谱室；所述色谱室分为四个区，包括Z3吸附区；Z2分离一区；Z1洗脱区；Z4分离二区；

所述洗脱液以预设流速洗脱进入所述连续色谱中的所述母液，得到提取液和提余液，包括：

在所述第一色谱室中加入所述洗脱液；

在所述第三色谱室中加入所述母液；其中，所述第三色谱室位于所述第一色谱室的下游；

从所述第一色谱室出口得到所述提取液；

从所述第三个色谱室出口得到所述提余液。

在一些实施例中，所述方法还包括：

若从一个所述色谱室得到分离液中，所述丙氨酸和所述杂质的比值位于所述第一阈值和所述第二阈值之间，将所述分离液输入至下一个所述色谱室。

在一些实施例中，所述色谱室中填充的固相包括：阳离子分离树脂。

在一些实施例中，所述洗脱液包括水。

在一些实施例中，所述洗脱液包括以下至少之一：蒸发冷凝水、蒸汽冷凝水和无离子水。

在一些实施例中，所述杂质包括以下至少之一：无机盐、有机盐和色素。

在一些实施例中，所述杂质包括磷酸盐和/或硫酸盐。

在一些实施例中，所述分离液的导电率，与所述丙氨酸与所述杂质之间的比值呈正相关关系。

在一些实施例中，所述丙氨酸包括L-丙氨酸或β-丙氨酸。

在一些实施例中，所述母液为L-丙氨酸发酵液经结晶分离后产生的母液。

在一些实施例中，所述色谱室中填充的固相的粒径为0.20-0.30mm；和/或，所述预设流速为1.0m/h-3.0m/h。

本发明实施例提供的分离丙氨酸的方法，通过连续色谱装置从母液中分离提纯得到丙氨酸，在提高丙氨酸纯度的基础上，充分利用了母液，减少因母液外排对环境造成污染和资源浪费的问题。这种在不同色谱室中分别加入洗脱液和母液，并在不同色谱室中得到提取液和提余液的连续生产方法，有利于减少色谱室内固相的使用量，也减少了洗脱液的用量。

附图说明

图1为本发明一个可选实施例中分离丙氨酸的方法流程示意图；

图2为本发明一个可选实施例中连续色谱装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种分离丙氨酸的方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤S110、在连续色谱装置的不同色谱室中分别加入洗脱液和母液；其中，所述母液包括丙氨酸和杂质；

步骤S120、所述洗脱液以预设流速洗脱进入所述连续色谱中的所述母液，得到提取液和提余液；

本发明实施例中，利用丙氨酸与杂质在色谱室中具有不同保留时间或洗脱体积，实现丙氨酸与杂质的分离。洗脱液可以在连续色谱装置的多个色谱室中流动。本发明实施例的连续色谱装置可以实现连续进料、连续洗脱、连续出料，易于操作，通过阀阵形式对色谱室进行功能式切换。

在一些实施例中，连续色谱装置包括多个色谱室，多个所述色谱室串联连接，且处于尾位的所述色谱室与处于首位的所述色谱室连通。

如图2所示，多个色谱室形成循环系统，每个色谱室依次首尾连通，且处于尾位的所述色谱室与处于首位的所述色谱室通过循环泵实现循环。这种循环的连续色谱装置不仅进一步方便连续进料、连续洗脱和连续出料等操作，还有利于减少色谱室内固相的使用量，并有利于减少洗脱液的用量。在一些实施例中，连续色谱装置包括阀阵式多单元连续色谱装置。

通过连续色谱装置从母液中分离提纯得到丙氨酸，在提高丙氨酸纯度(含量)的基础上，充分利用了母液，减少因母液外排对环境造成污染和资源浪费的问题，改善了丙氨酸结晶率低的现象。与采用单个色谱室分离母液，或采用固定床色谱分离母液，本发明实施例这种在不同色谱室中分别加入洗脱液和母液，并在不同色谱室中得到提取液和提余液的连续生产方法，有利于减少色谱室内固相的使用量，也减少了洗脱液的用量，进而有利于降低丙氨酸的分离成本并降低处理费用。提取液为富含丙氨酸的分离液，提余液为富含杂质的分离液。如果分离效果较好，即丙氨酸与杂质完全分离，提取液中可以仅含洗脱液和丙氨酸，提余液中仅含有杂质和洗脱液。

按质量百分比计，第一阈值可以是80％-100％，例如：第一阈值为80％、85％、90％、95％或100％。第二阈值可以是0.001％-15％，例如：第二阈值为0.001％、0.15％、0.5％、1.0％、2.0％、3.0％、5.0％、10％或15％。

在一些实施例中，提取液中丙氨酸的浓度(质量百分比)低于或等于母液中丙氨酸浓度的85％。例如：提取液中丙氨酸的浓度可以是至少为母液中丙氨酸浓度的20％、40％、50％、60％、70％、80％、或85％，或低于这些值。

去除提取液中的洗脱液后，即可得到丙氨酸产品。非限制地，可以通过蒸发或膜浓缩等方式去除提取液中的洗脱液，浓缩提取液得到产品。当然，也可以采用同样的方式浓缩提余液。

本发明实施例中，每个色谱室包括至少一个色谱柱。

非限制地，若一个色谱室包括至少两个色谱柱，至少两个色谱柱串联连接。

在一些实施例中，连续色谱装置包括2～36根的色谱柱，例如：连续色谱装置包括36根、30根、24根、20根、16根、12根、8根或6根的色谱柱。

在一些实施例中，连续色谱装置包括至少8个色谱柱。

根据其他一些可选的实施例，如图2所示，所述连续色谱装置包括依次串联连接的第一色谱室Z1、第二色谱室Z2、第三色谱室Z3和第四色谱室Z4；

在所述第一色谱室Z1中加入所述洗脱液；

在所述第三色谱室Z3中加入所述母液；其中，所述第三色谱室Z3位于所述第一色谱室Z1的下游；

从所述第一色谱室Z1出口得到所述提取液；

从所述第三色谱室Z3出口得到所述提余液。

如图2所示，第四色谱室Z4的入口与第三色谱室Z3串联，且第四色谱室Z4的出口与第一色谱室Z1连通。

在实际应用中，第一色谱室Z1作为洗脱区，第二色谱室Z2作为分离一区，第三色谱室Z3作为吸附区，第四色谱室Z4作为分离二区。

非限制地，为了清楚区分，如图2所示，连续色谱装置的四个色谱室共包括8个依次串联连接的色谱柱，分别为色谱柱11、色谱柱12、色谱柱13、色谱柱14、色谱柱15、色谱柱16、色谱柱17和色谱柱18。其中，色谱柱11对应于第一色谱室Z1，串联连接的色谱柱12、色谱柱13和色谱柱14对应于第二色谱室Z2，串联连接的色谱柱15、色谱柱16和色谱柱17对应于第三色谱室Z3，色谱柱18对应于第四色谱室Z4。

在实际应用中，在第一色谱室Z1中加入所述洗脱液；在第三色谱室Z3的色谱柱15柱中加入所述母液；从第一色谱室Z1出口得到所述提取液；从第三个色谱室Z3的色谱柱17出口得到所述提余液。

连续色谱装置的多个色谱室可以依次首尾串联连接。但并不限于此。

本发明实施例的这种串联连接的几个色谱室。进入点(进料和洗脱液)和收集点(提取液/提余液)在色谱室之间顺序变化以跟随分离曲线灵活操作，有利于提高分离效率。

根据其他一些可选的实施例，所述方法还包括：

在一些实施例中，如图2所示，串联连接的多个色谱柱中，处于尾位的色谱柱(即最后一个色谱柱18)的出料口与处于首位的色谱柱(即第一个色谱柱11)的入料口连通。即本发明实施例中，多个色谱柱循环连接，利用循环泵20分离液可以在多个色谱柱内循环流动，实现了洗脱液的循环利用。这种连续色谱装置能够更好的分离效果，进一步降低洗脱液的使用量，降低分离过程的处理成本。

当分离液中丙氨酸与杂质的比值位于第一阈值和第二阈值之间，说明丙氨酸与杂质并未有效分开，此分离液既不作为提取液也不作为提余液，需要进一步洗脱分离。

多个串联的色谱室中，若其中一个色谱室采集的分离液中丙氨酸与杂质的比值达到第一阈值，可在此色谱室出口取料作为提取液。若此色谱室分离液中丙氨酸与杂质的比值位于第一阈值和第二阈值之间，则不在此处取料。

根据其他一些可选的实施例，所述色谱室中填充的固相包括：阳离子分离树脂。

阳离子分离树脂可以是强酸性阳离子分离树脂。例如：阳离子分离树脂为凝胶型阳离子分离树脂。但并不限于此。

根据其他一些可选的实施例，所述洗脱液包括水。用水作为洗脱液绿色环保，减少了分离过程中产生的污染。

本发明实施例的分离方法不需要有机溶剂，也不需要酸碱或氨水溶液，降低了化学添加剂的用量和能耗。

根据其他一些可选的实施例，所述洗脱液包括以下至少之一：蒸发冷凝水、蒸汽冷凝水和无离子水。

根据其他一些可选的实施例，所述杂质包括以下至少之一：无机盐、有机盐和色素。

根据其他一些可选的实施例，所述杂质包括磷酸盐和/或硫酸盐。根据其他一些可选的实施例，所述分离液的导电率，与所述丙氨酸与所述杂质之间的比值呈正相关关系。

非限制地，由于母液中杂质主要为盐类，盐类导电率较高，可以利用导电率表征分离得到的丙氨酸的纯度。一般地，导电率越低，表明丙氨酸含量越高，杂质越少，丙氨酸纯度越高；反之，导电率越高，丙氨酸含量越低，杂质越多，丙氨酸纯度越低。

在一些实施例中，母液的电导率为小于20000μ/cm，或小于15000μ/cm，或小于10000μ/cm。

提取液的导电率小于提余液的导电率。

根据其他一些可选的实施例，所述丙氨酸包括L-丙氨酸或β--丙氨酸。

根据其他一些可选的实施例，所述母液为L-丙氨酸发酵液经结晶分离后产生的母液。

在一些实施例中，利用发酵法生产L-丙氨酸后，再依次进行超滤、离交、脱氨、脱色、浓缩结晶、分离后，得到本发明实施例中的母液。母液透光较差、颜色较深、盐分较高。

根据其他一些可选的实施例，所述色谱室中填充的固相的粒径为0.20-0.30mm；和/或，所述预设流速为1.0m/h-3.0m/h。

非限制地，固相的粒径为0.20mm、0.22mm、0.25mm或0.30mm。

预设流速可以为1.0m/h、1.2m/h、1.5m/h、2.0m/h、2.5m/h或3.0m/h。

固相粒径对于分离效果有影响。通常，粒径过大，会不利于料液在柱内的分离和均布，造成分离纯度不高，粒径过小，会造成色谱分离柱的固定相密度增大，不利于分离料液穿过，影响分离速度和效果，还可致使色谱柱内压力升高，导致整个固相的破碎。

预设流速(即洗脱速度)对分离效果也有影响。通常，预设流速过快，会不利于料液在柱内的分离和均布，造成分离纯度不高，还会导致固相的破碎。预设流速过小，会降低分离效率。

为了进一步提高分离效果，保证丙氨酸的纯度和产率，在一些实施例中，母液和洗脱液的体积比或质量比可以是1:1、1:1.5或1:2。

在一些实施例中，母液中的干物的含量为1至100wt％，优选为20-50wt％，更优选为10-30wt％。在一些实施例中，母液中干物含量优选小于50wt％，或小于30wt％，或小于20wt％。

在一些实施例中，提取液中干物含量可以大于10wt％，或大于15wt％，或大于30wt％。

在一些实施例中，分离过程的温度(包括但不限于添加洗脱液和添加母液时的温度)可以是0-100℃，也可以是20-80℃。

下面以具体实施例进一步对本发明的技术方案进行说明，可以理解的是，本发明并不限于以下实施例。

一种分离丙氨酸的方法，采用如图2所示的阀阵式多单元连续色谱装置分离，具体步骤如下：

将发酵精制结晶后得到的L-丙氨酸母液，经过板框过滤后得到的滤液(板框过滤后的母液)，连续进入阀阵式多单元连续色谱装置中，该连续色谱装置的进料浓度为24±3wt％，进料温度65±2℃，分离温度60±2℃，母液电导率10000—20000us/cm，在连续色谱装置中一个色谱柱内加入母液，一个色谱柱内加入洗脱水，一个色谱柱收集L-丙氨酸的提取液，一个色谱柱收集盐、色素等杂质的提余液。具体进料、洗脱液、提取液、提余液的各项指标如表1所示：

表1

选取的四批分离后的指标(包括含量和收率)如表2所示。

表2

上述连续色谱装置中，色谱柱内填充凝胶型阳离子树脂，树脂粒径0.20-0.30mm。该色谱装置的操作参数为：料水比1:1.6、提取液：提余液比1.05：1，切换时间15min。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种分离丙氨酸的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连续色谱装置包括依次串联连接的第一色谱室、第二色谱室、第三色谱室和第四色谱室；

在所述第一色谱室中加入所述洗脱液；

从所述第一色谱室出口得到所述提取液；

从所述第三色谱室出口得到所述提余液。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述色谱室中填充的固相包括：阳离子分离树脂。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述洗脱液包括水。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述洗脱液包括以下至少之一：蒸发冷凝水、蒸汽冷凝水和无离子水。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述杂质包括以下至少之一：无机盐、有机盐和色素。

8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述杂质包括磷酸盐和/或硫酸盐。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离液的导电率，与所述丙氨酸与所述杂质之间的比值呈正相关关系。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述丙氨酸包括L-丙氨酸或β-丙氨酸。

11.根据权利要求1或10所述的方法，其特征在于，所述母液为L-丙氨酸发酵液经结晶分离后产生的母液。

12.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述色谱室中填充的固相的粒径为0.20-0.30mm；和/或，所述预设流速为1.0m/h-3.0m/h。