專利名稱：一種超低電導(dǎo)率30%丙烯酰胺水溶液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微生物丙烯酰胺水溶液的生產(chǎn)工藝，具體涉及到微生物法丙烯酰胺水溶液的提純工藝。
背景技術(shù)：
丙烯酰胺傳統(tǒng)生產(chǎn)采用化學(xué)法1、丙烯腈硫酸水合法丙烯腈和水在硫酸存在下水解成丙烯酰胺硫酸鹽，然后用液氨中和生成丙烯酰胺溶液和硫酸銨，反應(yīng)液經(jīng)分離過濾后，即得成品。此法的缺點(diǎn)是副產(chǎn)大量價(jià)值低謙的硫酸銨，又存在嚴(yán)重的硫酸腐蝕和污染等問題。2、丙烯腈直接水合法丙烯腈與水在銅催化劑存在下，在85°C 125°C和0. 3 0. 壓力下，直接水合而得，該法得到的丙烯酰胺濃度在15%左右，含大量銅離子，產(chǎn)品濃度低，丙烯腈轉(zhuǎn)化率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)中存在的不足，采用先進(jìn)的第三代丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)，微生物法游離細(xì)胞水合法生產(chǎn)丙烯酰胺，通過對催化菌種的優(yōu)選優(yōu)育，游離水合反應(yīng)階段的工藝控制及菌體分離、產(chǎn)品精制提純工藝的改進(jìn)，制得電導(dǎo)率< 2US/Cm30% AM水溶液。本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)過程、一種超低電導(dǎo)率30%丙烯酰胺水溶液的制備方法， 主要由菌種培育、發(fā)酵、微濾膜、水合反應(yīng)、超濾膜、離子交換階段六大工序構(gòu)成，其特征在于A、所述菌種的優(yōu)選優(yōu)育和發(fā)酵為通過對諾卡氏放線菌菌種的篩選優(yōu)化、選育出優(yōu)良菌種，在無菌條件下，在發(fā)酵工段種子罐培養(yǎng)4(T60h、培養(yǎng)溫度士2°C、控制通風(fēng)量3(T50m7h，得到生物量3飛mg/ml的種子液，在移至發(fā)酵罐中在無菌條件下，培養(yǎng)4(T60h、培養(yǎng)溫度28 V 士 2°C、控制通風(fēng)量3(T50m7h，得到生物量7 10mg/ml、酶活力 800 1000萬us的合格發(fā)酵液。B、發(fā)酵液菌體清洗階段先采用高轉(zhuǎn)速碟片式離心機(jī)將發(fā)酵液中殘留的水溶性營養(yǎng)物質(zhì)、雜質(zhì)與菌體分離，水去除率95% 99%，分離后的含固態(tài)不溶性物質(zhì)的菌體再經(jīng)微濾膜加脫鹽水清洗過濾，體積比為1 2 4，在20士2°C，用微濾膜反復(fù)循環(huán)清洗，進(jìn)一步去除夾帶在菌絲體中的部分可溶性大分子蛋白及有機(jī)物質(zhì)，經(jīng)此處理后的含水濕菌絲體，電導(dǎo)率< 40us/cm、色度< 8。C、游離化細(xì)胞水合反應(yīng)階段將清洗合格的菌絲體，以重量比水菌絲體為 1 8% 12%投入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度20°C 士2°C，連續(xù)流加丙烯腈，加入量為按水重量的8% /hr的速度流加，反應(yīng)得到30%的丙烯酰胺水溶液。D、反應(yīng)液膜分離階段采用超濾膜對反應(yīng)液中的丙烯酰胺與菌體進(jìn)行分離，去除產(chǎn)品中的大分子蛋白、色素及其他雜質(zhì)，得到電導(dǎo)率< 200uS/cm的30%丙烯酰胺水溶液產(chǎn)品ο 進(jìn)一步地，所述菌絲體為諾卡絲放線菌。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)附產(chǎn)物少、產(chǎn)品純度高，提高了產(chǎn)品收率，減少了精制負(fù)擔(dān)、 減少了酸堿用量，降低了生產(chǎn)成本，減少了三廢排放，為市場提供了高純度高品質(zhì)產(chǎn)品，滿足了高端客戶需求，采用本發(fā)明工藝方法我公司已能連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)出超低電導(dǎo)率<2us/ cm 30% AM水溶液。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如下1、菌種的優(yōu)選優(yōu)育通過對菌種的篩選優(yōu)化、選育出在催化過程副產(chǎn)物少，選擇性高的優(yōu)良菌種，在無菌條件下，在發(fā)酵工段種子罐培養(yǎng)4(T60h、培養(yǎng)溫度士2°C、控制通風(fēng)量3(T50m7h，得到生物量3飛mg/ml的種子液，在移至發(fā)酵罐中在無菌條件下，培養(yǎng)4(T60h、培養(yǎng)溫度28 V 士 2°C、控制通風(fēng)量3(T50m7h，得到生物量7 10mg/ml、酶活力 800 1000萬us的合格發(fā)酵液。2、發(fā)酵液菌體清洗階段先采用高轉(zhuǎn)速碟片式離心機(jī)將發(fā)酵液中殘留的水溶性營養(yǎng)物質(zhì)、雜質(zhì)與菌體分離，水去除率95% 99%，分離后的含固態(tài)不溶性物質(zhì)的菌體再經(jīng)微濾膜加脫鹽水清洗過濾，按1 2、的加水量，在20士2°C，用微濾膜反復(fù)循環(huán)清洗，進(jìn)一步去除夾帶在菌絲體中的部分可溶性大分子蛋白及有機(jī)物質(zhì)，經(jīng)此處理后的含水濕菌絲體， 電導(dǎo)率< 40us/cm、色度< 8。3、游離化細(xì)胞水合反應(yīng)階段將清洗合格的菌絲體，以重量比例水為1，菌絲體 8% 12%投入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度20°C 士2°C，連續(xù)流加丙烯腈，反應(yīng)得到30%的丙烯酰胺水溶液。4、反應(yīng)液膜分離階段采用超濾膜對反應(yīng)液中的丙烯酰胺與諾卡絲放線菌菌體進(jìn)行分離，去除產(chǎn)品中的大分子蛋白、色素等雜質(zhì)，得到電導(dǎo)率< 200uS/cm的30%丙烯酰胺水溶液產(chǎn)品。本工藝選用的菌種是經(jīng)過優(yōu)化篩選、定向育種，所選育出的菌種具有選擇性強(qiáng)、專一、表達(dá)能力強(qiáng)、穩(wěn)定、附產(chǎn)物少的特點(diǎn)、發(fā)酵液菌絲體提純分離階段，采用高轉(zhuǎn)速碟片離心機(jī)和微濾膜復(fù)合清洗工藝，有效地去除了發(fā)酵液中水溶性大分子蛋白及有機(jī)雜質(zhì)，經(jīng)處理后的濕菌絲體電導(dǎo)率< 40uS/cm、色度< 8。在水合反應(yīng)前期就有效地控制了菌絲體催化劑中附帶雜質(zhì)的帶入。5、游離化水合反應(yīng)階段，通過高效菌絲體的應(yīng)用，有效地控制附產(chǎn)物丙烯酸的產(chǎn)生，使丙烯酸的含量< 0. 1%，提高了原料轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)品收率，降低了 30% AM水溶液電導(dǎo)率。通過超濾膜對反應(yīng)后的AM水溶液產(chǎn)品與菌絲體及其他雜質(zhì)進(jìn)行分離，進(jìn)一步去除了 AM 水溶液中的小分子蛋白，不溶性雜質(zhì)、菌絲體。6、精制階段，通過常規(guī)的陰陽床串聯(lián)和混床，對超濾膜過濾后的水溶液進(jìn)一步精制、提純，去除其中的雜質(zhì)離子，得到電導(dǎo)率< 2uS/Cm30% AM水溶液產(chǎn)品。實(shí)施例1、產(chǎn)酶細(xì)胞的制備在三角瓶或種子罐中裝入10%的種子培養(yǎng)基，滅菌后接入 10%的諾卡絲放線菌菌種。在^rc下，旋轉(zhuǎn)式搖床振蕩培養(yǎng)120小時(shí)，實(shí)罐滅菌后接種至種子罐，空氣通量在16m3/h，攪拌速度為180rpm，罐壓保持在0. 05mPa，溫度為士 1°C， 培養(yǎng)48小時(shí)，然后在發(fā)酵罐實(shí)罐滅菌后接入種子液，空氣通量在100m3/h，攪拌速度為 200rpm，罐壓保持在0. 05mPa，溫度為士 1°C，培養(yǎng)48小時(shí)，得到生物量10mg/ml、酶活力890萬us的合格發(fā)酵液。2、清洗階段先采用高轉(zhuǎn)速碟片式離心機(jī)將發(fā)酵液中殘留的水溶性營養(yǎng)物質(zhì)、雜質(zhì)與菌體分離，水去除率98%，分離后的含固態(tài)不溶性物質(zhì)的菌體再經(jīng)微濾膜加脫鹽水清洗過濾，按1 3. 5的加水量，在20°C，用微濾膜反復(fù)循環(huán)清洗，進(jìn)一步去除夾帶在菌絲體中的部分可溶性大分子蛋白及有機(jī)物質(zhì)，經(jīng)此處理后的含水濕菌絲體，電導(dǎo)率38uS/cm、色度=8。3、游離細(xì)胞催化水合生產(chǎn)過程將清洗合格的菌絲體，以水為5t，菌絲體500kg投入反應(yīng)釜中，在20°C的溫度下，進(jìn)行酶催化反應(yīng)，反應(yīng)過程中，連續(xù)以400kg/hr的速度流加丙烯腈，經(jīng)過3. 6h的反應(yīng)，產(chǎn)物溶液累積到30%濃度后，采用超濾膜對反應(yīng)液中丙烯酰胺與諾卡絲放線菌菌體進(jìn)行分離，去除產(chǎn)品中的大分子蛋白、色素等雜質(zhì)。4、精制過程通過常規(guī)的陰陽床串聯(lián)和混床，對超濾膜過濾后的水溶液進(jìn)一步精制、提純，去除其中的雜質(zhì)離子，得到6. 443t電導(dǎo)率1. 8us/cm30% AM水溶液產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種超低電導(dǎo)率30%丙烯酰胺水溶液的制備方法，主要由菌種培育、發(fā)酵、微濾膜、 水合反應(yīng)、超濾膜、離子交換階段六大工序構(gòu)成，其特征在于A、所述菌種的優(yōu)選優(yōu)育和發(fā)酵為通過對諾卡氏放線菌菌種的篩選優(yōu)化、選育出優(yōu)良菌種，在無菌條件下，在發(fā)酵工段種子罐培養(yǎng)4(T60h、培養(yǎng)溫度士2°C、控制通風(fēng)量 3(T50m7h，得到生物量3飛mg/ml的種子液，在移至發(fā)酵罐中在無菌條件下，培養(yǎng)4(T60h、培養(yǎng)溫度士2°C、控制通風(fēng)量3(T50m7h，得到生物量7 10mg/ml、酶活力800 1000萬us 的合格發(fā)酵液。B、發(fā)酵液菌體清洗階段先采用高轉(zhuǎn)速碟片式離心機(jī)將發(fā)酵液中殘留的水溶性營養(yǎng)物質(zhì)、雜質(zhì)與菌體分離，水去除率95% 99%，分離后的含固態(tài)不溶性物質(zhì)的菌體再經(jīng)微濾膜加脫鹽水清洗過濾，體積比為1 2 4，在20士2°C，用微濾膜反復(fù)循環(huán)清洗，進(jìn)一步去除夾帶在菌絲體中的部分可溶性大分子蛋白及有機(jī)物質(zhì)，經(jīng)此處理后的含水濕菌絲體，電導(dǎo)率 < 40us/cm、色度 < 8。C、游離化細(xì)胞水合反應(yīng)階段將清洗合格的菌絲體，以重量比水為菌絲體為1 8% 12%投入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度20°C 士2°C，連續(xù)流加丙烯腈，加入量為按水重量的8% /hr的速度流加，反應(yīng)得到30%的丙烯酰胺水溶液。D、反應(yīng)液膜分離階段采用超濾膜對反應(yīng)液中的丙烯酰胺與菌體進(jìn)行分離，去除產(chǎn)品中的大分子蛋白、色素及其他雜質(zhì)，得到電導(dǎo)率< 200uS/cm的30%丙烯酰胺水溶液產(chǎn)品。
2.一種超低電導(dǎo)率30%丙烯酰胺水溶液的制備方法，其特征在于所述菌絲體為諾卡絲放線菌。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超低電導(dǎo)率30％丙烯酰胺水溶液的制備方法，主要由菌種培育、發(fā)酵、微濾膜、水合反應(yīng)、超濾膜、離子交換階段六大工序構(gòu)成，創(chuàng)新點(diǎn)在于采用先進(jìn)的第三代丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)，微生物法游離細(xì)胞水合法生產(chǎn)丙烯酰胺，通過對催化菌種的優(yōu)選優(yōu)育，游離水合反應(yīng)階段的工藝控制及菌體分離、產(chǎn)品精制提純工藝的改進(jìn)，制得電導(dǎo)率＜2us/cm30％AM水溶液。
文檔編號C12P13/02GK102212565SQ20101025827
公開日2011年10月12日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者徐忠和, 曹艷, 楊濤, 沈瑞華, 熊光輝, 石愛國, 顧稀平 申請人:江蘇南天農(nóng)科化工有限公司