CN211595671U - 一种手性氨基酸生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种手性氨基酸生产装置，所述装置包括第一反应罐，第一反应罐底部出料口通过管道与第二反应罐、第一带式真空过滤机依次连通，所述第一带式真空过滤机的滤液出料口通过管道与第三反应罐、第四反应罐和第一浓缩罐依次连通，第一浓缩罐底部出料口通过管道与阳离子交换柱底部入料口连通，所述阳离子交换柱顶部出料口通过管道与洗脱罐连通，所述洗脱罐通过管道与第五反应罐、第一结晶罐、第二带式真空过滤机和第六反应罐依次连通。本实用新型利用工程菌代谢的生物酶即乙酰化酶，可催化L型N‑乙酰化氨基酸水解成相应的L型氨基酸，同时获得纯的L和D型氨基酸，避免了原料浪费。

Description

一种手性氨基酸生产装置

技术领域

本实用新型属于手性氨基酸生产技术领域，涉及一种手性氨基酸生产装置。

背景技术

氨基酸不仅是蛋白质的基本构成单位，其衍生物还是很多天然产物和药物 分子的重要结构单元。非天然氨基酸在医药开发中作用越来越大。目前新药开发对手性纯度的要求越来越高，很多要求手性含量要达到99.9%。手性氨基酸目前得到的方法有化学拆分、酶法拆分、色谱拆分、膜拆分、萃取拆分、旋转带蒸馏、结晶拆分。其中化学拆分和结晶拆分是目前广泛应用的方法，但是成本较高，且操作繁琐，容易污染环境。膜与液相拆分的产量较低，切成本昂贵。酶法拆分因为条件温和，特异性强，污染小，较化学拆分具有明显的优势，但是酶制剂品种有限，不易保存，价格也是比较昂贵。在工业化生产过程中，酶法是比较合适的扩大生产方法，如何提高酶的稳定性是难题，筛选特定的产酶的工程菌可以比较好的解决这一难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种手性氨基酸生产装置，利用工程菌产生的酰胺酶来拆分生产D型氨基酸和L型氨基酸。

本实用新型的方案是：

一种手性氨基酸生产装置，所述装置包括第一反应罐，第一反应罐底部出料口通过管道与第二反应罐、第一带式真空过滤机依次连通，所述第一带式真空过滤机的滤液出料口通过管道与第三反应罐、第四反应罐和第一浓缩罐依次连通，第一浓缩罐底部出料口通过管道与阳离子交换柱底部入料口连通，所述阳离子交换柱顶部出料口通过管道与洗脱罐连通，所述洗脱罐通过管道与第五反应罐、第一结晶罐、第二带式真空过滤机和第六反应罐依次连通，第一反应罐设有甲醇入料口，第二反应罐设有顶部α，β-二溴丙酸甲酯进入口、底部设有第一氮气进入管，第三反应罐设有第一氢氧化钠溶液入料管，第四反应罐顶部设有第二氨水进入管，底部设有第二氮气进入管，第五反应罐顶部设有第二氢氧化钠溶液入料管、醋酐入料管，第六反应罐顶部设有菌体溶液进入管和乙醇进入管。

优选地，第一带式真空过滤机的滤渣出料口与溴化钠回收装置连通。

优选地，所述第三反应罐上方与第一冷凝器、第一气液分离器、第二冷凝器和第一收集液罐依次连通，所述第一气液分离器底部液体回收管与第三反应罐连通。

优选地，第四反应罐表面设有夹层。

优选地，第一浓缩罐上方与第三冷凝器、第二气液分离器、第四冷凝器和第二收集液罐依次连通，所述第二气液分离器底部液体回收管与第一浓缩罐连通。

优选地，洗脱罐设有酒精入料管。

优选地，所述第五反应罐上方与第五冷凝器、第三气液分离器、第六冷凝器和第三收集液罐依次连通，所述第三气液分离器底部液体回收管与第五反应罐连通；

第六反应罐上方与第七冷凝器、第四气液分离器、第八冷凝器和第四收集液罐依次连通，所述第四气液分离器底部液体回收管与第六反应罐连通。

本实用新型有益效果：

1、本实用新型利用工程菌代谢的生物酶即乙酰化酶，可催化L型N-乙酰化氨基酸水解成相应的L型氨基酸，同时获得纯的L和D型氨基酸，避免了原料浪费。避免了氨基的保护和去保护过程中使用昂贵的有毒试剂。

2、第一反应罐用于反应生成甲醇钠，第二反应罐用于生成2-溴-3-甲氧基丙酸甲酯，第二反应罐底部设有第一氮气进入管用于保护反应且避免甲醇钠被潮气水解，第三反应罐进行皂化反应得到2-溴-3-甲氧基丙酸钠，第四反应罐用于得到DL-3-甲氧基丙氨酸水溶液，第五反应罐得到DL-N-乙酰-3-甲氧基丙氨酸，第六反应罐采用固定化酶进行催化反应得到L-3-甲氧基丙氨酸和D-N-乙酰-3-甲氧基丙氨酸的。

3、第一带式真空过滤机的滤渣出料口与溴化钠回收装置，将反应生产的溴化钠进行回收。

附图说明

图1本实用新型装置结构示意图；

其中：第一反应罐1，第二反应罐2，α,β-二溴丙酸甲酯进入口201，第一氮气进入管202，第一带式真空过滤机3，第三反应罐4，第一氢氧化钠溶液入料管401，第一冷凝器402，第一气液分离器403，第二冷凝器404，第一收集液罐405，第四反应罐5，第二氨水进入管501，第二氮气进入管502，夹层503，第一浓缩罐6，第三冷凝器601，第二气液分离器602，第四冷凝器603，第二收集液罐604，阳离子交换柱7，洗脱罐8，酒精入料管801，第五反应罐9，第二氢氧化钠溶液入料管901，醋酐入料管902，第五冷凝器903，第三气液分离器904，第六冷凝器905，第三收集液罐906，第一结晶罐10，第二带式真空过滤机11，第六反应罐12，菌体溶液进入管1201，乙醇进入管1202，第七冷凝器1203，第四气液分离器1204，第八冷凝器1205，第四收集液罐1206。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本实用新型，但本实用新型要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例1

如图1，一种手性氨基酸生产装置，所述装置包括第一反应罐1，第一反应罐1底部出料口通过管道与第二反应罐2、第一带式真空过滤机3依次连通，所述第一带式真空过滤机3的滤液出料口通过管道与第三反应罐4、第四反应罐5和第一浓缩罐6依次连通，第一浓缩罐6底部出料口通过管道与阳离子交换柱7底部入料口连通，所述阳离子交换柱7顶部出料口通过管道与洗脱罐8连通，所述洗脱罐8通过管道与第五反应罐9、第一结晶罐10、第二带式真空过滤机11和第六反应罐12依次连通，第一反应罐1设有甲醇入料口，第二反应罐2设有顶部α,β-二溴丙酸甲酯进入口201、底部设有第一氮气进入管202，第三反应罐4设有第一氢氧化钠溶液入料管401，第四反应罐5顶部设有第二氨水进入管501，底部设有第二氮气进入管502，第五反应罐9顶部设有第二氢氧化钠溶液入料管901、醋酐入料管902，第六反应罐12顶部设有菌体溶液进入管1201和乙醇进入管1202。

优选地，第一带式真空过滤机3的滤渣出料口与溴化钠回收装置连通。

优选地，所述第三反应罐4上方与第一冷凝器402、第一气液分离器403、第二冷凝器404和第一收集液罐405依次连通，所述第一气液分离器403底部液体回收管与第三反应罐4连通。

优选地，第四反应罐5表面设有夹层503。

优选地，第一浓缩罐6上方与第三冷凝器601、第二气液分离器602、第四冷凝器603和第二收集液罐604依次连通，所述第二气液分离器602底部液体回收管与第一浓缩罐6连通。

优选地，洗脱罐8设有酒精入料管801。

优选地，所述第五反应罐9上方与第五冷凝器903、第三气液分离器904、第六冷凝器905和第三收集液罐906依次连通，所述第三气液分离器904底部液体回收管与第五反应罐9连通；

第六反应罐12上方与第七冷凝器1203、第四气液分离器1204、第八冷凝器1205和第四收集液罐1206依次连通，所述第四气液分离器1204底部液体回收管与第六反应罐12连通。

本实用新型使用时，首先丙烯酸甲酯合成Ｄ,Ｌ-３-甲氧基-丙氨酸，Ｄ,Ｌ-３-甲氧基-丙氨酸通过乙酰化反应生成Ｎ-acetyl-D，L-3-甲氧基-丙氨酸，Ｎ-acetyl-D，L-3-甲氧基-丙氨酸固定化的乙酰化酶拆分成Ｎ-acetyl-D -3-甲氧基-丙氨酸和L-3-甲氧基-丙氨酸。

具体操作如下：第一反应罐1中加入金属钠，加入无水甲醇，搅拌反应得到质量分数为14%-16%的甲醇钠溶液，14%-16%的甲醇钠溶液进入到第二反应罐2中，α,β-二溴丙酸甲酯进入口201通入α,β-二溴丙酸甲酯，第一氮气进入管201通入氮气，得到的2-溴-3-甲氧基丙酸甲酯和溴化钠的混合溶液，进入到第一带式真空过滤机3进行过滤，溴化钠固体进入溴化钠回收装置连通，滤液为2-溴-3-甲氧基丙酸甲酯溶液，进入到第三反应罐4中，第一氢氧化钠溶液入料管401加入10M氢氧化钠溶液，进行皂化反应，反应结束后通过第一冷凝器402、第一气液分离器403、第二冷凝器404进行浓缩得到2-溴-3-甲氧基丙酸钠的水溶液，2-溴-3-甲氧基丙酸钠的水溶液进入到第四反应罐5中，第二氨水进入管501通入氨至饱和状态，第二氮气进入管502通入氮气进行保护，升温至85-95℃反应12-18h。待氨解结束后自然冷却，进入到第一浓缩罐6中进行真空浓缩，充分将氨排出干净得到DL-3-甲氧基丙氨酸水溶液，DL-3-甲氧基丙氨酸进入到阳离子交换柱7进行分离后再进入到洗脱罐8，洗脱液经酒精洗涤沉淀得到DL-3-甲氧基丙氨酸纯品，DL-3-甲氧基丙氨酸进入到第五反应罐9中，加入氢氧化钠溶液、醋酐进行反应（pH9-10，反应4-5h），其中DL-3-甲氧基丙氨酸、氢氧化钠、醋酐的摩尔比为2-3:0.02:0.0021-0.0025（g/L/L），然后进行真空浓缩、进入第一结晶罐10结晶，经过第二带式真空过滤机11过滤得到DL-N-乙酰-3-甲氧基丙氨酸， DL-N-乙酰-3-甲氧基丙氨酸进入到第六反应罐12中，菌体溶液进入管1201中加入湿菌体（基因工程菌pGEX-KG-argE/BL21），DL-N-乙酰-3-甲氧基丙氨酸与菌体的质量比为5:0.1，于温度45-55℃，pH6.5-7.5条件下，进行催化反应得到L-3-甲氧基丙氨酸和D-N-乙酰-3-甲氧基丙氨酸的混合溶液，分离出固定化细胞，加入乙醇，进行真空浓缩分离出L-3-甲氧基丙氨酸和D-N-乙酰-3-甲氧基丙氨酸固体。

Claims (7)

1.一种手性氨基酸生产装置，其特征在于：所述装置包括第一反应罐（1），第一反应罐（1）底部出料口通过管道与第二反应罐（2）、第一带式真空过滤机（3）依次连通，所述第一带式真空过滤机（3）的滤液出料口通过管道与第三反应罐（4）、第四反应罐（5）和第一浓缩罐（6）依次连通，第一浓缩罐（6）底部出料口通过管道与阳离子交换柱（7）底部入料口连通，所述阳离子交换柱（7）顶部出料口通过管道与洗脱罐（8）连通，所述洗脱罐（8）通过管道与第五反应罐（9）、第一结晶罐（10）、第二带式真空过滤机（11）和第六反应罐（12）依次连通，第一反应罐（1）设有甲醇入料口，第二反应罐（2）设有顶部α,β-二溴丙酸甲酯进入口（201）、底部设有第一氮气进入管（202），第三反应罐（4）设有第一氢氧化钠溶液入料管（401），第四反应罐（5）顶部设有第二氨水进入管（501），底部设有第二氮气进入管（502），第五反应罐（9）顶部设有第二氢氧化钠溶液入料管（901）、醋酐入料管（902），第六反应罐（12）顶部设有菌体溶液进入管（1201）和乙醇进入管（1202）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一带式真空过滤机（3）的滤渣出料口与溴化钠回收装置连通。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第三反应罐（4）上方与第一冷凝器（402）、第一气液分离器（403）、第二冷凝器（404）和第一收集液罐（405）依次连通，所述第一气液分离器（403）底部液体回收管与第三反应罐（4）连通。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第四反应罐（5）表面设有夹层（503）。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一浓缩罐（6）上方与第三冷凝器（601）、第二气液分离器（602）、第四冷凝器（603）和第二收集液罐（604）依次连通，所述第二气液分离器（602）底部液体回收管与第一浓缩罐（6）连通。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述洗脱罐（8）设有酒精入料管（801）。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第五反应罐（9）上方与第五冷凝器（903）、第三气液分离器（904）、第六冷凝器（905）和第三收集液罐（906）依次连通，所述第三气液分离器（904）底部液体回收管与第五反应罐（9）连通；

第六反应罐（12）上方与第七冷凝器（1203）、第四气液分离器（1204）、第八冷凝器（1205）和第四收集液罐（1206）依次连通，所述第四气液分离器（1204）底部液体回收管与第六反应罐（12）连通。

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