一種發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨基酸的分離純化工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨酸的分離純化工藝，工藝步驟如下：1）粗品的制備；2）鹽酸套用技術(shù)制備支鏈氨基酸鹽酸鹽；3）多膜組合系統(tǒng)脫鹽純化。本發(fā)明采用先將發(fā)酵粗品制備成鹽酸鹽，再分純其他氨基酸，然后利用多膜組合技術(shù)脫鹽取代離子交換技術(shù)，減少酸堿消耗，減少廢水排放，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排。其中，多膜組合技術(shù)采用通過電滲析技術(shù)對發(fā)酵液進(jìn)行部分脫鹽，通過與離子交換技術(shù)耦合脫鹽，有效的解決離子交換樹脂再生酸堿的用量及鹽污染的問題，并降低水耗。
【專利說明】一種發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨基酸的分離純化工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨基酸的分離純化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)支鏈氨酸生產(chǎn)主要為發(fā)酵技術(shù)。目前發(fā)酵生產(chǎn)存在的問題主要有，菌種產(chǎn)酸水平低、雜酸含量高、由于發(fā)酵代謝產(chǎn)生的其他氨基酸，特別是中性氨基酸例如亮氨酸其分子量和化學(xué)等電點(diǎn)跟支鏈氨酸非常接近，以提取普遍采用離子交換工藝幾乎不能分離雜酸，而且該工藝復(fù)雜，主要缺點(diǎn)是離子交換樹脂需要再生和洗脫，且再生過程中會用到大量的酸和堿，使得產(chǎn)品純度低且得率低；在洗脫和再生后會有大量銨氮廢液產(chǎn)生，不僅會因消耗大量的酸堿而花費(fèi)大量的資金，而且會對環(huán)境造成很大的污染，同時洗脫過程又會消耗大量的水。生產(chǎn)技術(shù)的落后限制了規(guī)模生產(chǎn)。由于產(chǎn)品的其他氨基酸含量難以解決，國內(nèi)原料藥高端產(chǎn)品不能滿足歐盟標(biāo)準(zhǔn)，所以無法進(jìn)入國際市場參與原料藥的競爭。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供了一種收率高、純度高、低水耗，避免再生酸堿及鹽的污染的發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨基酸的分離純化工藝。
[0004]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來具體實現(xiàn):
一種發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨酸的分離純化工藝，工藝步驟如下:
1)粗品的制備:支鏈氨酸發(fā)酵液經(jīng)除菌、濃縮、干燥后得到支鏈氨酸粗品；
2)鹽酸套用技術(shù)制備支鏈氨酸鹽酸鹽
a.一次鹽制備:將步驟I)中得到的支鏈氨酸粗品加入到工業(yè)鹽酸中，80°C溶解，冷卻到1(T30°C，過濾得到一次鹽，過濾后的一次鹽母液做為二次鹽的套用鹽酸，
其中，支鏈氨酸粗品與工業(yè)鹽酸的質(zhì)量體積比為(1.(Tl.8) g:(3^5) mL ；
b.二次鹽的制備:按照一次鹽制備所加入的支鏈氨酸粗品的50%加入量加入到分離的過量鹽酸母液中，80°C溶解，冷卻到1(T30°C，過濾得到二次鹽；
3)多膜組合系統(tǒng)脫鹽純化
a.將步驟2)中得到的支鏈氨酸鹽酸鹽加水溶解得支鏈氨酸鹽酸鹽的濃度為3~7%的溶液，經(jīng)納濾膜過濾得支鏈氨酸鹽酸鹽清液；
b.將支鏈氨酸鹽酸鹽清液通過離子交換膜和特種電滲析膜的組合系統(tǒng)，進(jìn)行電滲析脫鹽，脫鹽后的氨基酸清液通過減壓濃縮結(jié)晶分離，干燥，得到高純度支鏈氨基酸產(chǎn)品。
[0005]本發(fā)明中所述的離子交換膜和特種電滲析膜組合系統(tǒng)為杭州藍(lán)然環(huán)境技術(shù)有限公司生產(chǎn)，本發(fā)明多膜組合系統(tǒng)是指納濾膜與離子交換膜及特種電滲析膜組合系統(tǒng)脫鹽提取高純度氨基酸技術(shù)。經(jīng)過納濾膜過濾小分子色素和蛋白，通過離子交換膜和特種電滲析膜組合的電滲析脫鹽，脫鹽后的氨基酸清液電導(dǎo)率< 300μ s/cm，氨基酸收率達(dá)到98%以上。
[0006]優(yōu)選的，所述步驟2)的步驟a中，支鏈氨酸粗品與工業(yè)鹽酸的質(zhì)量體積比為Ig:2mL。
[0007]優(yōu)選的，所述步驟2)的步驟a中和步驟b中，冷卻到25°C。
[0008]優(yōu)選的，所述步驟3)的步驟a中，所述支鏈氨酸鹽酸鹽溶液的濃度，
當(dāng)支鏈氨酸鹽酸鹽為異亮氨酸鹽酸鹽時，水解為濃度7%的溶液；
當(dāng)支鏈氨酸鹽酸鹽為纈氨酸鹽酸鹽時，水解為濃度為5%的溶液；
當(dāng)支鏈氨酸鹽酸鹽為亮氨酸鹽酸鹽時，水解為濃度為4%的溶液。
[0009]優(yōu)選的，所述步驟3)的步驟b中，脫鹽后的清液體積為鹽濃液體積的2~4倍。最佳為:脫鹽后的清液體積為鹽濃液體積的2倍
本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明采用先將發(fā)酵粗品制備成鹽酸鹽，再分純其他氨基酸，然后利用多膜組合技術(shù)脫鹽取代離子交換技術(shù)，減少酸堿消耗，減少廢水排放，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排。其中，多膜組合技術(shù)采用通過電滲析技術(shù)對發(fā)酵液進(jìn)行部分脫鹽，通過與離子交換技術(shù)耦合脫鹽，有效的解決離子交換樹脂再生酸堿的用量及鹽污染的問題，并降低水耗。
[0010]本發(fā)明利用鹽酸鹽制備套用技術(shù)，將氨基酸鹽酸鹽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高鹽份母液進(jìn)行充分再利用，不但減 少了污染，而且得高了生產(chǎn)效率，將降了生產(chǎn)成本。
[0011]本發(fā)明控制濃鹽水體積與脫鹽料液比例1: (2~ 4)有利于濃水的回收循環(huán)到生產(chǎn)中。
[0012]本發(fā)明脫鹽后得到的支鏈氨酸清液的電導(dǎo)率:≤300 μ s/cm、收率≥99% ;脫鹽后料液經(jīng)減壓濃縮，干燥，制成的支鏈氨酸含量在99.7%以上。
【具體實施方式】
[0013]以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]實施例1:
纈氨酸鹽酸鹽脫鹽提取高純度氨基酸
(1)纈氨酸發(fā)酵液過除菌膜得到發(fā)酵清液，減壓濃縮，80°c干燥，得到粗品
(2)一次鹽制備:使用工業(yè)鹽酸30%的濃度，按纈氨酸粗品與鹽酸質(zhì)量體積比為1.5g:3mL(W/v)，將纈氨酸粗品加入工業(yè)鹽酸中，80°C溶解后自然冷卻到30°C，過濾得到一次鹽，過濾后的一次鹽母液做二次鹽的套用鹽酸。
[0015](3) 二次鹽:按一次鹽纈氨酸粗品50%的加入量加入到一次鹽酸母液中，80°C溶解后自然冷卻到30°C，過濾得到二次鹽。
[0016](4)纈氨酸鹽酸鹽加水溶解為濃度5%的鹽濃液，過500分子量的納濾膜，得到纈氨酸鹽酸鹽清液，
(5)纈氨酸鹽酸鹽清液過離子交換膜及特種電滲析膜組合系統(tǒng)脫鹽，脫鹽后的清液體積為濃夜體積的2倍，脫鹽后清液電導(dǎo)率≤300 μ s/cm ；收率≥99%
(6)脫鹽清液脫色濃縮結(jié)晶，80°C干燥，得到高純度纈氨酸，HPLC測定含量99.8%。
[0017]實施例2:
異亮氨酸鹽酸鹽脫鹽提取高純度氨基酸
(I)異亮氨酸發(fā)酵液過除菌膜得到發(fā)酵清液，減壓濃縮，80°C干燥，得到粗品。[0018](2)一次鹽制備:使用工業(yè)鹽酸30%的濃度，按異亮氨酸粗品與鹽酸質(zhì)量體積比為1.2g:3mL(W/v)，將異亮氨酸粗品加入工業(yè)鹽酸中，80°C溶解后自然冷卻到30°C，過濾得到一次鹽，過濾后的一次鹽母液做二次鹽的套用鹽酸。
[0019](3) 二次鹽:按一次鹽異亮氨酸粗品50%的加入量加入到一次鹽酸母液中，80°C溶解后自然冷卻到30°C，過濾得到二次鹽。
[0020](4)異亮氨酸鹽酸鹽加水溶解為濃度7%的鹽濃液，過500分子量的納濾膜，得到異
亮氨酸鹽酸鹽清液，
(5)異亮氨酸鹽酸鹽清液過離子交換膜及特種電滲析膜組合系統(tǒng)脫鹽，脫鹽后的清液體積為濃夜體積的2倍，脫鹽后清液電導(dǎo)率< 300 μ s/cm ；收率> 99%
(6)脫鹽清液脫色濃縮結(jié)晶，80°C干燥，得到高純度支鏈氨酸，HPLC測定含量99.8%。
[0021]實施例3:
亮氨酸鹽酸鹽脫鹽提取高純度氨基酸
(1)亮氨酸發(fā)酵液過除菌膜得到發(fā)酵清液，減壓濃縮，80°C干燥，得到粗品
(2)一次鹽制備:使用工業(yè)鹽酸30%的濃度，按亮氨酸粗品與鹽酸質(zhì)量體積比為
1.8g:4mL(w/v),將亮氨酸粗品加入工業(yè)鹽酸中，80°C溶解,冷卻到30°C ,過濾得到一次鹽，過濾后的一次鹽母液做二次鹽的套用鹽酸。
[0022](3) 二次鹽:按一次鹽纈氨酸粗品50%的加入量加入到一次鹽酸母液中，80°C溶解后自然冷卻到30°C，過濾得到二次鹽。
[0023](4)亮氨酸鹽酸鹽加水溶解為濃度3%的鹽濃液，過500分子量的納濾膜，得到亮氨酸鹽酸鹽清液，
(5)亮氨酸鹽酸鹽清液過離子交換膜及特種電滲析膜組合系統(tǒng)脫鹽，脫鹽后的清液體積為濃夜體積的2倍，脫鹽后清液電導(dǎo)率< 250 μ s/cm ；收率≥99%
(6)脫鹽清液脫色濃縮結(jié)晶，80°C干燥，得到高純度亮氨酸，HPLC測定含量99.7%。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨酸的分離純化工藝，其特征在于:工藝步驟如下: 1)粗品的制備:支鏈氨酸發(fā)酵液經(jīng)除菌、濃縮、干燥后得到支鏈氨酸粗品； 2)鹽酸套用技術(shù)制備支鏈氨酸鹽酸鹽 a.一次鹽制備:將步驟I)中得到的支鏈氨酸粗品加入到過量工業(yè)鹽酸中，80°C溶解，冷卻到10-30°C，過濾得到一次鹽，過濾后的一次鹽酸鹽母液做為二次鹽的套用鹽酸， 其中，支鏈氨酸粗品與工業(yè)鹽酸的質(zhì)量體積比為(1.0-l.8) g:(3^5) mL ； b.二次鹽的制備:按照一次鹽制備所加入的支鏈氨酸粗品的50%加入量加入到一次鹽分離的過量鹽酸母液中，80°C溶解，冷卻到10-30°C，過濾得到二次鹽； 3)多膜組合系統(tǒng)脫鹽純化: a.將步驟2)中得到的支鏈氨酸鹽酸鹽加水溶解得支鏈氨酸鹽酸鹽的濃度為3~7%的溶液，經(jīng)納濾膜過濾得支鏈氨酸鹽酸鹽清液； b.將支鏈氨酸鹽酸鹽清液通過離子交換膜和特種電滲析膜的組合系統(tǒng)，進(jìn)行電滲析脫鹽，脫鹽后的氨基酸清液通過減壓濃縮結(jié)晶分離，干燥，得到高純度支鏈氨基酸產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨酸的分離純化工藝，其特征在于:所述步驟2)的步驟a中，支鏈氨酸粗品與工業(yè)鹽酸的質(zhì)量體積比為Ig:2mL。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨酸的分離純化工藝，其特征在于:所述步驟2)的步驟a中和步驟b中，冷卻到25°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨酸的分離純化工藝，其特征在于:所述步驟3)的步驟a中，所述支鏈氨酸鹽酸鹽溶液的濃度， 當(dāng)支鏈氨酸鹽酸鹽為異亮氨酸鹽酸鹽時，水解為濃度7%的溶液； 當(dāng)支鏈氨酸鹽酸鹽為纈氨酸鹽酸鹽時，水解為濃度為5%的溶液； 當(dāng)支鏈氨酸鹽酸鹽為亮氨酸鹽酸鹽時，水解為濃度為4%的溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨酸的分離純化工藝，其特征在于:所述步驟3)的步驟b中，脫鹽后的清液體積為鹽濃液體積的2~4倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨酸的分離純化工藝，其特征在于:所述步驟3)的步驟b中，脫鹽后的清液體積為鹽濃液體積的2倍。
【文檔編號】C07C229/08GK103951572SQ201410159071
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】寧健飛, 蔡立明 申請人:無錫晶海氨基酸有限公司