CN1754869A - 古龙酸的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种古龙酸的提取方法,其步骤是:a、将发酵液直接进入超滤膜系统过滤,去除蛋白质、菌丝、悬浮物、胶体、细菌及其他大分子有机物于滤渣中;b、含古龙酸钠盐的超滤液经进入连续离子交换系统,使古龙酸钠转化成古龙酸;c、古龙酸液利用纳滤膜系统预浓缩;d、浓缩液进入薄膜蒸发再浓缩,再经过二级浓缩、结晶得到古龙酸晶体。本发明可以达到降低消耗、增加收率、提高质量、减少污染及简化操作的功效。
Description
技术领域
本发明涉及一种古龙酸的提取方法。
背景技术
发酵法生产Vc可以分为发酵(经微生物发酵制备含古龙酸钠的发酵液)、提取(从发酵液中提纯Vc前体-古龙酸)和转化(将古龙酸转化为Vc)三大步骤。该法采用细菌发酵,发酵液中蛋白胶体及细菌代谢产物的分离是提取工段的难题,而且,提取的费用占总成本很大比例,因此采用先进的分离提取技术,对降低Vc的生产成本是非常重要的。
2-酮基-L-古龙酸以下简称为古龙酸的提取目前国内主要有加热沉淀法和化学凝聚法两种工艺。
加热沉淀法是提取古龙酸的传统工艺,分离手段较为落后。它是将发酵液经静止沉降后通过732氢型离子交换树脂柱,部分酸化古龙酸钠,调节pH至蛋白质等电点,并加热使蛋白质凝固,然后用高速离心分离法分离出凝聚的菌丝、蛋白和微粒,清液再次通过阳离子交换柱,全部酸化为古龙酸水溶液,再进行浓缩结晶,工艺流程示意图为:
此工艺通过一次树脂和加热除蛋白,加热既要耗能,又造成有效成分的降解损失,影响收率。发酵液直接通入离子交换柱,使树脂表面污染严重,交换容量下降,且两次通过树脂柱,会带进大量水分,增大浓缩时的能耗。
化学凝聚法是对加热沉淀法的改进。此法是选择合适的絮凝剂和絮凝条件来除去蛋白质、菌丝、色素等杂质,其工艺流程为:
此法避免了加热沉降引起的耗能和损失,但仍存在三方面的不足:(1)经化学凝聚后,上层清液中还存在着一定量的可溶性蛋白。该部分蛋白会随着溶液pH值的变化而逐步析出,影响树脂的交换当量及2-酮基-L-古龙酸的质量;(2)如果在发酵过程中遇到染菌,则化学凝聚后,上层清液仍然混浊,严重影响了产品的收率和品质;(3)利用化学凝聚时加入了新的化学物质,增加了环境污染。
吸附和离子交换固定床是化工、生化行业生产中广泛应用的一种分离技术。它虽然柱体设计制造比较简单,但它的间歇性处理方法、周期性运行、树脂利用率低、水和化学试剂用量大、废水排放量大等缺点,影响了工业分离的效率与效益,成为传统工艺的薄弱环节。
古龙酸溶液通常用薄膜蒸发法浓缩,能耗大,成本高,加温浓缩还会破坏有效成分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种古龙酸的提取方法,以达到降低消耗、增加收率、提高质量、减少污染及简化操作的功效。
为达成上述目的,本发明的解决方案是:
a、将发酵液直接进入超滤膜系统过滤,去除蛋白质、菌丝、悬浮物、胶体、细菌及其他大分子有机物于滤渣中;
b、含古龙酸钠盐的超滤液经进入连续离子交换系统,使古龙酸钠转化成古龙酸;
c、古龙酸液利用纳滤膜系统预浓缩;
d、浓缩液进入薄膜蒸发再浓缩,再经过二级浓缩、结晶得到古龙酸晶体。
其中,上述超滤膜系统过滤的滤渣中,经板框压滤或其他方式处理后进行烘干做成饲料。
上述超滤膜系统过滤后再通过加水进行透滤,使收率达到99.5%以上。
上述超滤膜系统中超滤膜组件的支撑板为棱纹结构。
上述含古龙酸钠盐的超滤液是进入装有强酸性阳离子交换树脂的连续离子交换系统中,使古龙酸钠盐转换为古龙酸。
上述连续离子交换系统包括20或30个单元,每个单元即为一根柱子,根据古龙酸钠本身的特性,分为以下几个分段区:交换区包括8-12个单元,采用4-6个单元的并联再与另4-6个单元的并联串联的方式,料液为正进或反进方式;交换后水洗区包括3-4单元,采用单串正进料方式,其出口并入次交换区入口;逆流再生区包括1-2个单元,在转动后的前期,用稀碱液清洗树脂,主要是将残留在树脂间隙内或粘附在树脂表面的杂质清洗干净,随后用反洗水将污物冲洗出树脂罐,以便增强后续酸再生的效果;用浓度为4%的氢氧化钠进行洗涤;再生区包括4-6个单元,采用1-2个单元串联反进料方式,递级再生;采用4-8%盐酸进行再生;再生水洗区包括3-4个单元,采用单串先正再反的进料方式,将残留在树脂罐的酸洗出并回用,同时将树脂罐内的离子清洗干净,以免将离子带入交换区;ER区即夹带区包括1-2个单元,采用反进料方式,用产品作为该区域的进料,将留在树脂罐内的水顶出,增加交换后产品的浓度,同时该部分可以回用。
上述连续离子交换系统中的各区的具体参数如柱的直径、高度、树脂填充量、进液流速大小及柱的转动速度等根据实际生产量而确定。
上述古龙酸树脂解吸液利用纳滤膜系统预浓缩,将浓度从5%~6%提高到15%左右,即浓缩三倍左右。
本发明采用超滤膜分离技术取代传统工艺中的化学凝聚,其优点在于:
①发酵液无需经过高(超)速离心步骤,直接进入超滤膜系统,将凝聚与过滤步骤合二为一,简化了工序,收率提高了4-5%,因收率提高而增加的收益每年呈相应比例增长;
②因无须消耗絮凝剂,节约了絮凝剂的使用成本,同时不存在相应的环境污染问题;
③超滤膜能够一步截留固体菌丝和可溶性大分子蛋白质,滤液质量大大提高,减轻树脂的污染,延长后续工艺中树脂的使用寿命,相对减少清洗频率,这可以减少用于洗脱树脂的酸用量及产生的废水量;
④滤液中不含有可溶性的大分子蛋白质,滤液经过后工艺浓缩之后产品洁白,结晶好,增强市场占有份额与竞争力;
⑤设备投资相对较少,固定资产折旧少。同时,该系统设计合理,为以后的扩产提供了方便;
⑥在出现染菌批次时,采用超滤膜系统处理,虽然处理速度会减慢,但仍能顺利过滤,最重要的是,滤出液的质量不受发酵染菌的影响,后工艺提取仍然相同;
⑦超滤后的滤渣不含有化学助剂,可以对其进行综合利用。
本发明采用连续离子交换技术取代传统的固定床,其优点在于:
①与传统的离子交换系统相比,其设备紧凑、系统简化、管道缩减和占地面积少;
②与固定床相比,树脂消耗量减少50-90%,再生剂、冲洗水消耗降低;
③由于非间断操作下的连续运转,产品的成分、浓度保持基本的稳定;
④具有良好的操作弹性,可根据生产负荷的变化自动调节旋转速度;
⑤减少化学药品、洗脱剂的用量约30-70%;减少废水排放量的40-80%;
⑥减少占地面积60-80%,系统紧凑,原固定床所有工序都集中在该系统中;
⑦降低运行成本和设备投资;
⑧在生产过程中基本无三废排放;
⑨该系统易于其它设备匹配,操作和控制简便。
本发明在薄膜蒸发浓缩前采用纳滤预浓缩,其优点在于:
①能耗极低(唯一驱动力是压力);
②膜耐受的条件范围宽,浓缩倍数高;
③设备结构简洁紧凑,操作十分方便,可实现自动化作业;
④常温浓缩,不破坏有效成分,损失率极低(0.1%以下),透析液可回收,基本实现零损失;
⑤在浓缩的同时可脱除无机盐杂质,减少产品灰份;
总之,本发明采用超滤膜技术将古龙酸钠发酵液除杂、澄清,连续离子交换技术将古龙酸钠转化成古龙酸,纳滤预浓缩,借助此三条国际上先进的节能分离工艺,本发明达到了降低消耗、增加收率、提高质量、减少污染及简化操作的功效。
附图说明
图1是一种超滤膜分子量10000-150000的膜通量随操作压力的变化关系图;
图2是各批次发酵液超滤过程的膜通量—时间的关系图;
图3是古龙酸钠转化连续离子交换工艺流程图;
图4是纳滤系统的膜通量曲线变化图。
具体实施方式
具体的生产提取方法如下:
将含古龙酸钠盐的发酵液先经一种分子量10000-150000超滤膜过滤,超滤液经连续离子交换系统转化为古龙酸,古龙酸液经纳滤浓缩至15%,经薄膜蒸发浓缩,制成古龙酸晶体。
举中试结果为例:
1、发酵液超滤实验
(1)操作压力的选择
将3批次的发酵液用一种分子量10000-150000的超滤膜进行超滤处理,考察操作压力对膜通量的影响,其膜通量随操作压力的变化关系如图1所示。
实验过程中,压力的调节一般缓慢地由小到大,且注意膜通量的变化,防止系统压力过大,导致膜被压实。从图1中可以看出,在低压阶段,膜通量随着压力的升高而增大,达到某一值后膜通量又会呈现逐渐衰减的趋势,图中各批次的膜通量的最大值对应的压力分别为0.5MPa、0.5MPa与0.45MPa,考虑到在生产中设备的震动、料液不均匀的流动等都会对系统的压力造成影响,故可以选择系统的操作压力在0.45~0.50MPa之间。
(2)由于该发酵料液来自制药实际生产线,故实验中保持原工艺中料液的pH不变。在料液和膜本身所能承受的情况下,升高温度对系统过滤是有利的,温度上升,料液的粘度变小,这样流动性增强,混合的均匀性也得到优化,同时,膜的渗透传质系数增大,这些均有利于膜过滤。主要由于料液本身性质的限制,在实验中,一般将系统的温度控制在30~35℃之间。
(3)套洗水量与浓缩倍数实验
为了将发酵液中的有效成分完全提取出来,在超滤的后期要进行洗滤操作:就是往浓缩罐中补加一定体积的水,尽量洗尽滤渣中有效成分。表1和表2分别列出了4批次的发酵液超滤、洗滤过程的操作参数和实验结果,其中,由于在操作过程中,膜组件的进、出口压力和系统温度均存在少许波动,表1中列出的操作参数为系统在整个运行过程中平均温度和平均压力。
表1超滤过程中的各种参数
批次 | 平均温度/℃ | 平均进口压力/MPa | 平均出口压力/MPa | 投料体积/L | 料液酸含量/g/L | 滤液体积/L | 滤液酸含量/g/L |
1 | 33.5 | 0.48 | 0.41 | 330 | 82.49 | 308 | 80.40 |
2 | 30.8 | 0.50 | 0.42 | 250 | 75.37 | 232 | 73.03 |
3 | 29.3 | 0.48 | 0.36 | 250 | 85.87 | 233 | 84.12 |
4 | 30.8 | 0.48 | 0.37 | 175 | 79.44 | 163 | 77.36 |
表2洗滤过程的实验结果
批次 | 套洗液体积/L | 套洗液酸含量g/L | 滤渣体积/L | 滤渣酸含量/g/L | 过滤收率/% | 损失率/% | 浓缩倍数 | 套洗倍数 | 平均膜通量/LMH |
1 | 35 | 42.46 | 22 | 35.99 | 96.64 | 2.91 | 15.0 | 10.6 | 85.8 |
2 | 35 | 38.10 | 18 | 21.10 | 96.99 | 2.02 | 14.0 | 14.0 | 80.2 |
3 | 30 | 34.45 | 17 | 9.60 | 98.11 | 0.76 | 14.7 | 12.0 | 86.5 |
4 | 20 | 53.04 | 12 | 8.80 | 99.45 | 0.50 | 14.6 | 11.4 | 110.5 |
在中试实验中,各批次间采用的是间歇式操作方式,各批之间均进行膜清洗,以保证各批之间的操作中,膜本身的环境相同,加强各批次间的对照。由于计算和测量上的误差,过滤收率与损失率之间存在微小差别。表2中的实验结果表明:过滤收率最高可以达到99.45%,相应的其损失率为0.50%。在超滤过程中进行套洗,其目的就是为了洗净滤渣中存在的有效成分。从理论上讲,通过增加套洗倍数,延长洗滤操作时间,其过滤收率可以达到100%,但是,如果前面套洗水量过大,会增加后续工序(如浓缩)的处理负荷,进而使总的生产成本增加。因此,综合考虑前后的各生产工序,超滤过程中的套洗水量要适宜。一般来讲,套洗水量为原投料量的12%左右为宜。
从表2中还可以看出:各批次发酵液超滤结束后,最终浓缩倍数一般在14~15倍之间。浓缩倍数越大,滤渣的量越少,这对于滤渣的处理也就相对容易且处理成本低,同时,考虑到在超滤中没有添加任何化学助剂,滤渣主要由菌丝、蛋白以及少量的酸组成,可以对超滤后的滤渣作综合利用,如做成饲料出售等,为企业带来额外经济效益。
值得一提的是,由于各批次发酵液本身存在不同,即有效成分含量、菌浓、蛋白质等都各不相同,所以,在超滤、洗滤实验中,各批次发酵液的套洗水量与最终的浓缩倍数是一个统计数值。
(4)膜通量变化规律
表2结果表明,各批次发酵液的平均膜通量均在80.0LMH以上,说明超滤系统对该料液来讲有很强的过滤能力,各批次发酵液超滤过程中膜通量随时间的变化关系如图2所示。
注:由于各批次所取发酵液的体积不等,故各批次的操作时间不同,从图2中可以看出,该超滤过程中其膜通量的变化可以分为三个阶段:
①在超滤的前期约40分钟,膜通量是逐渐上升的,在此阶段内,料液浓度比较低,由于高压泵的运行,产生的热量使料罐的温度迅速上升,故在超滤的开始阶段,膜通量受系统温度的影响较大;
②通量恒定阶段,此阶段内,温度基本保持稳定。随着超滤的进行,浓缩倍数逐渐提高,料液的固含量增加,其流动性逐渐变差,一些固体物质在膜面的沉积量也增多,导致膜通量逐渐衰减,同时,流体流动过程中产生的刮擦作用带走膜面的沉积物,使膜面的固体物质的沉积与脱出基本处于一动态平衡,进而使超滤膜系统能够比较长时间(约160分钟)保持高的膜通量运行;
③膜通量的衰减阶段,在超滤后期,料液的固含量很高,此时料液的流动性极差,膜面的浓差极化现象较严重,膜通量下降。为了提高超滤的收率,要进行洗滤操作。
2、连续离子交换实验
超滤系统超滤处理后的透过液进入下一步的连续离子交换处理。实验中用到的树脂是一种强酸性阳离子树脂,它可以将古龙酸钠酸化,最终得到古龙酸产品,其技术要求产品中不能漏钠、出口产品浓度保持平稳。
(1)实验工艺流程
古龙酸钠连续离子交换转化实验工艺流程如图3所示,该系统以包括2 0个分离单元为例,工艺中的各段区由单元组成:
①交换区(第5~12单元),采用第5~8单元的并联再与第9~12单元的并联串联的方式,料液为正进方式;料液进料流速为60ml/min;
②交换后水洗区(第2~4单元),采用单串正进料方式,其出口并入次交换区入口;进水速度为15ml/min;
③逆流再生(第1单元),在转动后的前期(时间约为2分钟)用稀碱液清洗树脂,主要是将残留在树脂间隙内或粘附在树脂表面的杂质清洗干净,随后用反洗水将污物冲洗出树脂罐,以便增强后续酸再生的效果;用浓度为4%的氢氧化钠进行洗涤,其流速为5ml/min;
④再生区(第18~20单元):采用1-2串联反进料方式,递级再生;其流速为18ml/min,而废弃液的流出速度为48ml/min;
⑤再生水洗区(第14~17单元),采用单串先正再反的进料方式,将残留在树脂罐的酸洗出并回用,同时将树脂罐内的离子清洗干净,以免将离子带入交换区;水流速度为30ml/min;
⑥ER区(第13单元),采用反进料方式,用产品作为该区域的进料,将留在树脂罐内的水顶出,增加交换后产品的浓度,同时该部分可以回用,其进料速度为10ml/min。
(2)实验结果分析
①收率:实验总共进行了六批次,其具体数据如下:
表3古龙酸钠连续离子交换实验结果
批次 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
收率/% | 99.40 | 114.80 | 99.42 | 106.07 | 99.23 | 99.66 |
进料浓度/% | 7.00 | 5.19 | 6.28 | 6.55 | 7.61 | 5.84 |
出料浓度/% | 6.61 | 5.78 | 6.25 | 6.62 | 7.00 | 5.60 |
表3中的实验结果表明,连续离交系统在古龙酸钠的酸化中收率可以达到99.5%左右。其中超过100%的批次(第2、第4批次)主要是由于在实验中体积计量与样品测试中偏差比较大的原因。
在系统中的ER区可以起到提高产品浓度的作用,实验时采用连续进料方式,浓度的测定采用平均的计量方式。表3的实验结果还表明,产品浓度与原料液的浓度的绝对差值一般在5mg/ml左右。产品中钠离子可以满足生产上的要求(实验中钠的含量在350ppm以下)。
②水的用量
在连续离交工艺中,树脂交换后需要水洗,酸再生后需要用水洗酸,以及需要用冲洗水配酸等步骤,所以,如果在工艺设计上能将过程中的水加以循环利用,将会有效地降低能耗,减少废水排放造成的污染,实现清洁生产。
在ER区为提高产品的出料浓度,会产出一部分净水,这一部分出水指标如下:
表4连续离交系统树脂水洗后ER区出水指标
时间 | 第0.5分钟 | 第2分钟 | 第3.5分钟 | 第6分钟 | 第9分钟 | 第11分钟 |
状态 | 澄清 | 澄清 | 澄清 | 澄清 | 澄清 | 澄清 |
pH | >5 | ~6 | >6 | >6 | >6 | ~5 |
CNa+(ug/ml) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2.8 |
从表中实验数据反映,ER区出水可以完全回用,可用于树脂交换后的水洗步骤。
在树脂交换后,必须用酸对树脂进行再生处理。经酸再生后的树脂必须进行水洗涤处理,目的是将树脂罐中的Cl-完全冲洗干净,以满足进料的要求。工业上用盐酸进行树脂再生,本研究对洗酸过程的水洗液每隔两分钟取一次样,并其测电导率,以判断Cl-去除的程度,其结果列于表5:
表5酸再生后树脂水洗涤的实验结果
时间 | 第1分钟 | 第3分钟 | 第5分钟 | 第7分钟 | 第9分钟 | 第11分钟 | 第12.5分钟 | 第13分钟 |
pH | ~4 | ~5 | ~5 | 5~6 | >6 | >6 | >6 | >6 |
电导率,μs | 1000 | 755 | 540 | 419 | 304 | 224 | 120 | 100 |
实验结果表明:酸再生后的树脂经水洗约12.5分钟以后,水洗液电导率趋于稳定,表明Cl-已冲洗干净,此时树脂性能已恢复,符合生产要求,可再投入利用。
酸再生后的洗酸水质量也是实验重点考察的对象之一,前期的洗酸水中钠离子含量高,达到450ug/ml,同时酸含量高,其pH在1以下(用pH试纸测),而后期的洗酸水中钠含量低于100ug/ml,酸含量仍高,可用于稀酸的初级再生过程,提高酸的利用率。
整个酸化工艺需要的水量:37m3/吨古龙酸。
③酸的用量
本研究是用盐酸进行再生的,实验中30%盐酸的用量为古龙酸产量的1.02。
(3)古龙酸钠连续离子交换与传统固定床工艺数据比较
将该工艺的古龙酸钠连续离子交换的工艺数据与传统的古龙酸钠固定床离子交换的工艺数据列于表6。数据表明,在日处理古龙酸钠量相同的情况下,连续离交法的树脂装填量以及消耗水和盐酸量,分别比固定床法节省了87.3%、47.5%、28.1%。所以采用连续离子交换法可以极大地降低酸化的生产成本。
表6古龙酸钠连续离子交换与传统固定床工艺数据对照
名称 | 对照数据 | |
连续离子交换 | 固定床 | |
处理量,m3/天 | 540 | 540 |
酸含量,% | 7.5 | 7.5 |
钠含量,% | 0.9 | 0.9 |
树脂装填量,m3 | 38 | 300 |
水耗量,m3/天 | 1700 | 3250 |
盐酸量,m3/天 | 46.5 | 65 |
3、树脂解析液的连续纳滤预浓缩实验
经过连续离子交换处理过的古龙酸钠溶液转化成了古龙酸溶液(二交液),在该工艺中,将古龙酸溶液进行纳滤预浓缩处理,可减少后续薄膜蒸发工序的处理时间,降低能耗,从而降低成本,同时,减少了此工艺对产品质量影响的时间,相应的在不同程度上提高了产品的质量。再者由于纳滤浓缩是在常温下进行的,不会破坏有效成分,并且在浓缩的同时可脱除无机盐杂质,减少产品灰份,从而提高了古龙酸晶体的质量,实验结果列于表7。
(1)实验数据
表7古龙酸溶液纳滤浓缩处理结果
批次 | 时间/min | 温度/℃ | 膜进压/bar | 膜通量/LMH | 滤液收率/% | 古龙酸含量/mg/ml | 浓缩倍数 | ||
原液 | 浓缩液 | 含量 | 体积 |
1 | 93 | 27.1 | 30.9 | 12.76 | 99.57 | 51.52 | 113.81 | 2.2 | 2.4 |
2 | 137 | 26.9 | 34.5 | 8.86 | 98.45 | 59.21 | 133.04 | 2.2 | 2.5 |
3 | 140 | 25.5 | 31.4 | 10.17 | 99.34 | 38.45 | 100.74 | 2.6 | 3.1 |
4 | 155 | 26 | 30.2 | 8.09 | 98.92 | 43.83 | 97.66 | 2.2 | 2.4 |
5 | 183 | 27.4 | 36.0 | 7.22 | 98.44 | 63.83 | 156.88 | 2.5 | 2.9 |
6 | 193 | 28.8 | 37.2 | 6.63 | 98.57 | 67.67 | 161.49 | 2.4 | 2.7 |
7 | 185 | 29.1 | 35.3 | 7.62 | 96.29 | 56.14 | 157.64 | 2.8 | 3.3 |
9 | 155 | 26.6 | 35 | 6.02 | 98.35 | 85.36 | 139.19 | 1.6 | 1.8 |
10 | 155 | 28.1 | 35 | 6.72 | 98.12 | 76.13 | 143.03 | 1.9 | 1.9 |
11 | 155 | 25.6 | 35 | 5.58 | 98.39 | 90.74 | 146.11 | 1.6 | 1.7 |
平均值 | —— | 27.11 | 34.05 | 7.97 | 98.44 | 63.29 | 134.96 | 2.21 | 2.47 |
8 | 44 | 26.2 | 30 | 30.82 | 75.55 | 3.08 | 18.48 | 6.0 | 41 |
12 | 121 | 24.3 | 30 | 22.2 | 80.4 | 3.84 | 49.22 | 12.8 | 45 |
平均值 | —— | 25.25 | 30.00 | 26.51 | 77.98 | 3.46 | 33.85 | 9.41 | 43.00 |
13 | 24小时 | 23.4 | 35 | 8.83 | —— | —— | —— | —— | —— |
5,6,7平均值(设计) | —— | 28.4 | 36.6 | 7.19 | 98.5% | 62.5 | 158.7 | 2.6 |
备注:第13批是24小时连续运行的实验。
(2)实验结果(表7)说明:
①实验1~4批以收率和膜通量为主要考察指标,而且二交液的起始含量较低,所以浓缩液的含量也低;从第5批开始重点分析浓缩液的最高含量指标,同时提高实验原液的起始浓度,因此实验考虑了以后的发酵生产指标提高的可能。
②连续10批的一次过滤实验,都以60L为浓缩量,是为了取得稳定、科学的平行数据,具有更强的说服力和对比性;两批二次浓缩实验时,因一次过滤液的量太少(分别是41L和81L),所以体现的浓缩倍数和终点浓度均不是最高值,实际应用的浓缩倍数和终点浓度能达到更高水平。
(3)纳滤膜浓缩古龙酸二交液工艺的可行性:
①高收率——中试的10批料液,一次过滤后的收率都在98.44%以上,2批二次过滤的收率是77.98%,两者综合的总收率达到99.5%以上,即产品的损失非常少(在0.5%以内)。如果把滤液收集套用,作为前工艺的顶洗水(Ultra-Flo膜过滤的终点顶洗水,或者一柱和二柱的洗柱水),则整个工艺的理论损失为0。
②高浓度——料液的浓缩倍数从体积和含量分析,都在2倍以上,而最终浓缩液的浓度跟原液的浓度有关,原液浓度高,则浓缩液的浓度也高,实验最高的一批是161.49mg/ml。
③通量大———次过滤的平均膜通量是7.97LMH,二次过滤的平均膜通量是26.51LMH,而且从图4可以看出,膜通量在长时间的运行中是缓慢衰减的,说明了膜的抗污染性好。每批实验结束后,加清洗剂循环清洗30分钟就能完全恢复通量,体现了膜的再生性能好,易于清洗。
④纳滤浓缩是一个物理过滤过程,且在料液适于的常温下进行,不发生相变化,能完好地保持产品的质量。
综上所述,纳滤膜浓缩古龙酸二交液工艺是可行的。
实际生产线上的运行结果:
根据上述良好的中试结果,将此整合的新分离工艺应用于实际制药的年产10000吨维生素C生产线上,在分析测试报告中列出了实际生产中部分批次的实验结果。新、老工艺的收率有明显的差异(见表8)。
表8维生素C生产中新工艺和传统工艺的产品收率对照表
新工艺 | 传统工艺 | |||
提取 | 超滤 | 99.5% | 絮凝+离心 | 94.0% |
连续离子交换 | 99.5% | 固定床 | 97.0% | |
纳滤 | 99.5% | 一次蒸发 | 99.0% | |
蒸发 | 99.0% | 二次蒸发 | 99.0% | |
结晶 | 92.8% | 结晶 | 92.0% | |
提取总收率 | 90.5% | 提取总收率 | 82.2% |
Claims (7)
1、一种古龙酸的提取方法,其特征在于步骤是:
a、将发酵液直接进入超滤膜系统过滤,去除蛋白质、菌丝、悬浮物、胶体、细菌及其他大分子有机物于滤渣中;
b、含古龙酸钠盐的超滤液经进入连续离子交换系统,使古龙酸钠转化成古龙酸;
c、古龙酸液利用纳滤膜系统预浓缩;
d、浓缩液进入薄膜蒸发再浓缩,再经过二级浓缩、结晶得到古龙酸晶体。
2、如权利要求1所述之一种古龙酸的提取方法,其特征在于:超滤膜系统过滤的滤渣中,经板框压滤或其他方式处理后进行烘干做成饲料。
3、如权利要求1所述之一种古龙酸的提取方法,其特征在于:超滤膜系统过滤后再通过加水进行透滤,使收率达到99.5%以上。
4、如权利要求1所述之一种古龙酸的提取方法,其特征在于:超滤膜系统中超滤膜组件的支撑板为棱纹结构。
5、如权利要求1所述之一种古龙酸的提取方法,其特征在于:含古龙酸钠盐的超滤液是进入装有强酸性阳离子交换树脂的连续离子交换系统中,使古龙酸钠盐转换为古龙酸。
6、如权利要求5所述之一种古龙酸的提取方法,其特征在于:连续离子交换系统包括20或30个单元,每个单元即为一根柱子,根据古龙酸钠本身的特性,分为以下几个分段区:交换区包括8-12个单元,采用4-6个单元的并联再与另4-6个单元的并联串联的方式,料液为正进或反进方式;交换后水洗区包括3-4单元,采用单串正进料方式,其出口并入次交换区入口;逆流再生区包括1-2个单元,在转动后的前期,用稀碱液清洗树脂,主要是将残留在树脂间隙内或粘附在树脂表面的杂质清洗干净,随后用反洗水将污物冲洗出树脂罐,以便增强后续酸再生的效果;用浓度为4%的氢氧化钠进行洗涤;再生区包括3-5个单元,采用1-2个单元串联反进料方式,递级再生;采用7%盐酸进行再生;再生水洗区包括3-4个单元,采用单串先正再反的进料方式,将残留在树脂罐的酸洗出并回用,同时将树脂罐内的离子清洗干净,以免将离子带入交换区;夹带区包括1-2个单元,采用反进料方式,用产品作为该区域的进料,将留在树脂罐内的水顶出,增加交换后产品的浓度,同时该部分可以回用。
7、如权利要求1所述之一种古龙酸的提取方法,其特征在于:古龙酸树脂解吸液利用纳滤膜系统预浓缩,将浓度从5%~6%提高到15%左右,即浓缩三倍左右。
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