一種利用雙極膜電滲析從蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液中分離出蛋氨酸的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用雙極膜電滲析從蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液中分離出蛋氨酸的方法，其特征在于：設(shè)置雙極膜電滲析系統(tǒng)，利用雙極膜電滲析工藝從蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液中分離出蛋氨酸，雙極膜可以同時(shí)水解離生成氫氧根離子和氫離子，氫離子可中和蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液中的蛋氨酸根離子和碳酸根離子，生成蛋氨酸，產(chǎn)生的氫氧根離子可以與陽離子結(jié)合得到無機(jī)堿。本發(fā)明雙極膜電滲析過程中不需要額外引入大量的酸和堿，環(huán)境友好，并且降低了過程成本，并且過程中沒有產(chǎn)生無機(jī)鹽廢渣，蛋氨酸的回收效率高，純度高，從而產(chǎn)生的廢水更容易處理。
【專利說明】一種利用雙極膜電滲析從蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液中分離出蛋氨酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用雙極膜電滲析處理蛋氨酸鹽碳酸鹽混合溶液的方法，更具體的說是一種同時(shí)生產(chǎn)蛋氨酸和無機(jī)堿產(chǎn)品的雙極膜電滲析系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]蛋氨酸是一種非常重要人體必需氨基酸，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化妝品和食品領(lǐng)域，特別飼料添加劑。不同于其它的氨基酸，蛋氨酸在動(dòng)物體內(nèi)無法合成，必需靠外界攝取，經(jīng)研究表明通過在動(dòng)物飼料里添加蛋氨酸能夠促進(jìn)動(dòng)物對營養(yǎng)的的吸收，從而促進(jìn)動(dòng)物的快速生長，縮短飼養(yǎng)周期，并且增加瘦肉量。另外D型與L型的蛋氨酸都可以被動(dòng)物所吸收，所以化學(xué)合成法制備的D，L-蛋氨酸可以用于飼料添加劑并無需復(fù)雜的光學(xué)拆分。
[0003]一般的制備蛋氨酸的方法分為生物酶拆分法、微生物發(fā)酵法和化學(xué)合成法，美國專利US6114163和US6524837公開了一種利用酶拆分外消旋的N-乙酰基_D，L-蛋氨酸和酶裂解外消旋的D，L-甲基硫乙基己內(nèi)酰胺來生產(chǎn)L-蛋氨酸的方法。
[0004]歐洲專利EP20130178074公開了一種利用微生物發(fā)酵和生物酶拆分來生產(chǎn)L-蛋氨酸的方法，首先用一個(gè)菌株來發(fā)酵制備L-蛋氨酸的前驅(qū)體，并以此前驅(qū)體為基質(zhì)利用生物酶反應(yīng)來拆分前驅(qū)體從而得到L-蛋氨酸的方法。
[0005]中國專利CN200610084263.0、CN201010150399.3 和 CN20121045027.4 對生物酶拆
分法進(jìn)行了改善，雖然上述專利都得到了蛋氨酸產(chǎn)品，但不能避免的存在產(chǎn)量小、過程復(fù)雜并且提純工藝復(fù)雜的弊端。
[0006]化學(xué)合成法主要有氰醇法和海因法，氰醇法主要是由丙烯醛反應(yīng)生成甲硫基丙醛CH3SCH2CH2CHo,再與HCN得到氰醇，然后再與氨水反應(yīng)得到蛋氨酸鹽，之后再進(jìn)一步用酸酸化得到蛋氨酸，專利CN1671855A報(bào)道了類似方法。海因法是將甲硫基丙醛與NaCN和NH4HCO3反應(yīng)得到5-(β-甲硫乙基)-乙內(nèi)酰胺，最后再經(jīng)過碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉或氫氧化鈉等堿性溶液進(jìn)行水解反應(yīng)得到蛋氨酸鹽和碳酸鹽的混合溶液，然后再對蛋氨酸鹽和碳酸鹽的混合溶液進(jìn)行酸化得到蛋氨酸，如式(I)、(2)及(3)所示。專利US3917683, US6126972A, US2732400，W02013139562A1 和 US20120253068A1 等報(bào)道了類似方法。但是海因法的后續(xù)水解和酸化需要大量的酸和堿并且分離過程復(fù)雜，蛋氨酸結(jié)晶過程會(huì)丟失大量的蛋氨酸，并且生產(chǎn)的廢水中會(huì)含有大量的有機(jī)物和無機(jī)鹽，這樣導(dǎo)致其后的廢水處理過程很困難。
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種利用雙極膜電滲析從蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液中分離出蛋氨酸的方法，其特征在于:設(shè)置雙極膜電滲析系統(tǒng)，所述雙極膜電滲析系統(tǒng)由兩側(cè)的電極室及夾在兩側(cè)的電極室之間的腔室構(gòu)成，所述腔室包括一個(gè)或多個(gè)腔室單元，每個(gè)腔室單元由依次排列的堿室、料液室和酸室構(gòu)成，堿室和料液室之間以陽離子交換膜為間隔、料液室和酸室之間以陰離子交換膜為間隔，若為多個(gè)腔室單元，則酸室和下一個(gè)腔室單元的堿室以雙極膜為間隔；與兩側(cè)的電極室相鄰的腔室單元與電極室之間以雙極膜為間隔；與堿室相鄰的電極室為陰極室，與酸室相鄰的電極室為陽極室，陽極室內(nèi)設(shè)置有陽極板，陰極室設(shè)置有陰極板； 將蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液循環(huán)泵入雙極膜電滲析系統(tǒng)的料液室，將濃度不低于0.lmol/L無機(jī)堿溶液循環(huán)泵入雙極膜電滲析系統(tǒng)的堿室，將濃度不低于0.lmol/L酸溶液循環(huán)泵入雙極膜電滲析系統(tǒng)的酸室，將濃度不低于0.05mol/L的強(qiáng)電解質(zhì)溶液循環(huán)泵入雙極膜電滲析系統(tǒng)的電極室；通過直流電源向雙極膜電滲析系統(tǒng)的陽極板和陰極板之間施加直流電進(jìn)行雙極膜電滲析，完成蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液的分離，獲得蛋氨酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液為蛋氨酸鈉與碳酸鈉的混合溶液或蛋氨酸鉀與碳酸鉀的混合溶液； 所述無機(jī)堿溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液； 所述酸溶液為鹽酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液； 所述強(qiáng)電解質(zhì)溶液為硫酸鈉溶液、硫酸鉀溶液、硝酸鈉溶液或硝酸鉀溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液中蛋氨酸根離子與碳酸根離子的總摩爾量不低于0.lmol/L。
4.一種利用雙極膜電滲析從蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液中分離出蛋氨酸的方法，其特征在于: 設(shè)置雙極膜電滲析系統(tǒng)，所述雙極膜電滲析系統(tǒng)由兩側(cè)的電極室及夾在兩側(cè)的電極室之間的腔室構(gòu)成，所述腔室包括一個(gè)或多個(gè)腔室單元，每個(gè)腔室單元由依次排列的堿室和酸室構(gòu)成，堿室和酸室之間以陰離子交換膜為間隔，若為多個(gè)腔室單元，則酸室和下一個(gè)腔室單元的堿室以雙極膜為間隔；與兩側(cè)的電極室相鄰的腔室單元與電極室之間以雙極膜為間隔；與堿室相鄰的電極室為陰極室，與酸室相鄰的電極室為陽極室，陽極室內(nèi)設(shè)置有陽極板，陰極室設(shè)置有陰極板； 將蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液循環(huán)泵入雙極膜電滲析系統(tǒng)的堿室，將濃度不低于0.lmol/L酸溶液循環(huán)泵入雙極膜電滲析系統(tǒng)的酸室，將濃度不低于0.05mol/L的強(qiáng)電解質(zhì)溶液循環(huán)泵入雙極膜電滲析系統(tǒng)的電極室；通過直流電源向雙極膜電滲析系統(tǒng)的陽極板和陰極板之間施加直流電進(jìn)行雙極膜電滲析，完成蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液的分離，獲得蛋氨酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:所述蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液為蛋氨酸鈉與碳酸鈉的混合溶液或蛋氨酸鉀與碳酸鉀的混合溶液； 所述酸溶液為鹽酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液； 所述強(qiáng)電解質(zhì)溶液為硫酸鈉溶液、硫酸鉀溶液、硝酸鈉溶液或硝酸鉀溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:所述蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液中蛋氨酸根離子與碳酸根離子的總摩爾量不低于0.lmol/L。
7.一種利用雙極膜電滲析從蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液中分離出蛋氨酸的方法，其特征在于: 設(shè)置雙極膜電滲析系統(tǒng)，所述雙極膜電滲析系統(tǒng)由兩側(cè)的電極室及夾在兩側(cè)的電極室之間的腔室構(gòu)成，所述腔室包括一個(gè)或多個(gè)腔室單元，每個(gè)腔室單元由依次排列的堿室和酸室構(gòu)成，堿室和酸室之間以陽離子交換膜為間隔，若為多個(gè)腔室單元，則酸室和下一個(gè)腔室單元的堿室以雙極膜為間隔；與兩側(cè)的電極室相鄰的腔室單元與電極室之間以雙極膜為間隔；與堿室相鄰的電極室為陰極室，與酸室相鄰的電極室為陽極室，陽極室內(nèi)設(shè)置有陽極板，陰極室設(shè)置有陰極板； 將蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液循環(huán)泵入雙極膜電滲析系統(tǒng)的酸室，將濃度不低于`0.lmol/L無機(jī)堿溶液循環(huán)泵入雙極膜電滲析系統(tǒng)的堿室，將濃度不低于0.05mol/L的強(qiáng)電解質(zhì)溶液循環(huán)泵入雙極膜電滲析系統(tǒng)的電極室；通過直流電源向雙極膜電滲析系統(tǒng)的陽極板和陰極板之間施加直流電進(jìn)行雙極膜電滲析，完成蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液的分離，獲得蛋氨酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液為蛋氨酸鈉與碳酸鈉的混合溶液或蛋氨酸鉀與碳酸鉀的混合溶液； 所述無機(jī)堿溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液； 所述強(qiáng)電解質(zhì)溶液為 硫酸鈉溶液、硫酸鉀溶液、硝酸鈉溶液或硝酸鉀溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述蛋氨酸鹽與碳酸鹽的混合溶液中蛋氨酸根離子與 碳酸根離子的總摩爾量不低于0.lmol/L。
【文檔編號】C07C319/20GK103922980SQ201410163592
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】徐銅文, 蔣晨嘯, 汪耀明 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)