专利名称：：一种维生素c生产中的古龙酸生产方法
技术领域：
：本发明涉及古龙酸的生产方法，特别是涉及一种用于维生素c生产的古龙酸提取的陶瓷膜过滤、双极膜电渗析系统与纳滤组合的生产方法。
背景技术：
：维生素c的生产反应方法发展进程及发展趋势在几十年的工艺发展中发生了较大的变化。目前维生素c主要的生产方法是莱氏法和二步发酵法。莱氏法由于需进行縮酮反应以保护其它烃基，而使反应步骤增多，且过程中引入丙酮、浓硫酸等有毒和强腐蚀性介质，不便于操作且设备成本增加。目前多采用二步发酵法，发酵法生产维生素c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。经二步发酵法两次发酵以后，发酵液中仅含8%左右的2-酮基丄-古龙酸，且残留菌丝体、蛋白质和悬浮的固体颗粒等杂质。因此采用一种新型有效的提取方法对降低Vc(维生素C)的生产成本和提高产品质量是非常重要的。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方法。加热沉淀法是提取古龙酸的传统方法，分离手段较为落后。它是将发酵液经静置沉降后通过732氢型离子交换树脂柱，调节pH至蛋白质等电点，并加热使蛋白质凝固，然后用高速离心机分离出菌丝、蛋白和微粒，清液再次通过阳离子交换柱，酸化为2-酮基-L-古龙酸的水溶液，浓縮结晶后得到2-酮基-L-古龙酸。此工艺通过一次树脂和加热沉淀法除蛋白。加热既要耗能，又造成古龙酸损失近4%，且发酵液直接通入离子交换树脂，使树脂表面污染严重，交换容量下降。化学凝聚法是选择合适的絮凝剂和合适条件来除去蛋白质、菌体、色素等杂质，其工艺流程为:发酵液—化学凝聚—离心树脂脱盐—浓縮结晶—古龙酸。此法避免了加热沉降引起的能耗和损失，但仍存在如下不足:经化学凝聚后，上层清液中仍存在着一定量的可溶性蛋白，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古龙酸的质量。如果在发酵过程中染菌，则化学凝聚后，上层清液仍然混浊，严重影响产品的收率和质量。化学凝聚时加入新的化学物质，增加了环境污染。去除发酵液中的蛋白质、菌丝、悬浮物、胶体、细菌及其他大分子有机物，目前也有采用超滤分离技术来代替化学凝聚，但主要是采用平板有机膜进行超滤除杂，而有机膜浓縮具有浓縮倍数比较低，洗水量较大的缺点。对发酵液浓縮处理后的古龙酸钠溶液转化为古龙酸，通常采用阳离子交换法。但该步骤中，阳离子交换树脂饱和后，需用大量的自来水反洗，然后加4%的液碱再生2小时，再用自来水洗碱至pH为8，加7-8%的盐酸再生2小时，用自来水洗酸至pH为4，再加入纯水浸泡备用。该步骤需要耗用大量的自来水，及排放废酸废碱，对环境污染严重。良的古龙酸的提取方法。以达到降低生产成本、绿色环保、设备操作简单、增加总收率和提高产品质量的目的。本发明所采用的技术方案是将古龙酸发酵液通过陶瓷膜过滤除杂，古龙酸钠透析液经过双极膜电渗析系统转化为古龙酸，古龙酸经纳滤浓縮得到纳滤浓縮液，浓縮液在后续工艺中即可用来结晶制成古龙酸晶体。本发明包括如下步骤O陶瓷膜过滤将古龙酸发酵液通过陶瓷膜过滤装备过滤浓縮，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，得到古龙酸钠透析液；2)双极膜电渗析系统含古龙酸钠透析液经双极膜电渗析系统，将古龙酸钠透析液转化成古龙酸液；3)纳滤浓縮将古龙酸液进入纳滤膜装备进行浓縮，得到古龙酸浓縮液。在步骤1)中所述的陶瓷膜过滤装备所采用的陶瓷膜的孔径为2050nm，其工作条件为温度3038。C之间，压力0.150.5Mpa。在步骤2)中电渗析采用的是双极膜电渗析系统，其电压2035V所产生的NaOH可循环使用。在步骤3)中所述的纳滤浓縮所采用的纳滤膜的特征为截留分子量为150-300道尔顿的聚砜、聚醚砜、复合纳滤膜，其工作条件为温度在3035X:，工作压力2.04.0Mpa。与传统的古龙酸提取方法相比，本发明方法具有绿色环保、减少污染、降低成本、增加收率、提高质量及简化操作的优点。本发明方法采用陶瓷膜分离技术取代传统工艺方法中的化学凝聚及有机膜超滤，其优点在于①发酵液无需经过高速离心步骤，直接进入陶瓷膜系统，将凝聚与过滤步骤合二为一，简化了工艺，收率提高了4-5%，因收率的提高而增加了收益。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采用陶瓷膜过滤，能够一步截留菌体菌丝和可溶性大分子蛋白质，滤液质量大大提高，减少了树脂的消耗和污染。④陶瓷膜浓缩倍数可达30倍以上，而平板式有机膜的浓縮倍数为1516倍，解决了有机膜过滤古龙酸发酵液至较高浓縮倍数的工艺中所存在的问题，陶瓷膜滤液的质量与目前有机平板膜比较，效果明显，系统稳定。⑤在这个方法中无废水产生，而且可实现连续式生产。本发明采用双极膜电渗析系统将古龙酸钠液转化为古龙酸液,其优点在于①双极膜电渗析系统能解离水产生H+，所以无需另外利用无机酸为古龙酸钠的转化提供H"离子，这不仅有利于降低生产成本，而且避免的废液回收和处理问题。②用双极膜和阳离子膜构造电渗析系统，并使之交替排列，因而电渗析过程中只有Na+在电场的作用下通过阳离子选择膜而离开酸室，而古龙酸根离子不能穿过膜，这有利于强化生产过程。③生产过程中还有一部分副产品NaOH产生，降低了生产成本。④双极膜电渗析系统简捷和操作简单，大大降低了劳动强度。⑤与离子交换技术相比，减少了废水及废酸废碱的排放量，降低了环境的污染。图1为本发明方法的生产方法流程图2为双极膜电渗析系统制备古龙酸的方法流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例进行详细说明图1为本发明将含古龙酸钠盐的发酵液先经孔径为2050nm的陶瓷膜过滤，滤液经过双极膜电渗析系统转化为古龙酸液，古龙酸液经纳滤浓縮得到纳滤浓縮液。浓縮液即可用来结晶制成古龙酸晶体。具体操作过程如下1.陶瓷膜过滤实验所用料液为古龙酸发酵液，选用陶瓷膜孔径为2050nm，温度3038°C，压力0.150.5Mpa，共进行了3批次实验，具体结果如表l:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表l:陶瓷膜过滤实验数据从实验数据可以看出采用陶瓷膜过滤，浓縮倍数可达30倍以上间，膜通量为100LMH左右。而浓縮倍数越高，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，同时也增加产品收率。2.双极膜电渗析陶瓷膜过滤后的透析液进入下一步的双极膜电渗析系统处理，将古龙酸钠转化为古龙酸。其流程图见附图2。步骤如下1)将古龙酸钠透析液、2mol/L的NaOH溶液、0.5mol/L的NaOH溶液加入到A、B、C三罐中。2)分别对A罐中的古龙酸钠透析液及C罐中的0.5mol/L的NaOH溶液进行取样，测量古龙酸钠的浓度、Na离子的含量及NaOH溶液的浓度。B罐中2mol/L的NaOH溶液为电解液，试验过程中它的介质浓度基本上没有变化，可重复利用。3)膜堆两端接电，同时开始计时，每隔一段时间(最好为2min)分别纪录电流、电压、料液的电导率及pH值。当pH值基本上变化不大时，认定本次试验结束。实验过程中保持系统的温度不超过38'C。4)排出碱液及料液，并分别准确测量其体积，取料液及碱液的样分别测量古龙酸的浓度、Na+的含量及NaOH溶液的浓度。5)实验结束后，开机并用无盐水冲洗A、C两罐直至其电导率降至10us/cm以下。排干后用无盐水冲洗至电导率为10us/cm以下，至此清洗结束。以下为实验数据(本次中试实验料液为脱除C^+及Mg"的L-酮基古龙酸钠发酵液，效价7090g/L左右，料液pH值6.59.5,料液中含有大量色素，蛋白质含量约为0.2%。)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2:电渗析实验数据从以上的实验数据可以得出双极膜电渗析将古龙酸钠转化为古龙酸确实可行，古龙酸钠的转化率高，可达97%以上，可满足下一工艺流程的需求。而且各批次系统运行稳定，古龙酸在运行过程中不会发生迁移，不会产生损失。增加了产品的收率，降低了成本。双极膜电渗析系统经清洗以后，系统均能较好的恢复并且运行的稳定性比较高，完全能够满足生产要求。该方法与原有的离子交换法工艺相比较，不仅古龙酸钠的转化率得到了提高，最主要的是克服了原有工艺大量排放废水的问题，该方法没有废水排出，保护了环境，而且产物NaOH可以作为副产品回收，降低了生产成本，提高了经济效益。3.纳滤浓縮经过双极膜电渗析系统处理过的古龙酸钠溶液转化成了古龙酸溶液，在该方法中，将古龙酸溶液进行纳滤浓縮处理，可减少结晶的时间及提高晶体的质量。其工作条件为温度在3035°C，工作压力2.04.0Mpa。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表3:纳滤浓縮实验数据从以上的实验数据可以看出采用纳滤浓縮通量为13LMH左右、浓縮倍数可达3倍左右，收率也能够达到99%以上；而且其操作温度在料液适于的常温下进行，能完好的保持产品的质量。综上所述证明采用该发明方法能取得良好的效果，达到降低生产成本、绿色环保、设备操作简单、增加总收率和提高产品质量的目的。权利要求1.一种维生素C生产中的古龙酸生产方法，其特征在于包括如下步骤(1)陶瓷膜过滤将古龙酸发酵液通过陶瓷膜过滤装备进行过滤浓缩，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，得到古龙酸钠透析液；(2)双极膜电渗析系统含古龙酸钠透析液经双极膜电渗析系统，将古龙酸钠透析液转化成古龙酸；(3)纳滤浓缩将古龙酸进入纳滤膜装备进行浓缩，得到古龙酸浓缩液。2.根据权利要求1中所述的陶瓷膜装备所采用的陶瓷膜的孔径为2050nm，其工作条件为温度3038。C之间，压力0.150.5Mpa。3.根据权利要求1中所述的双极膜电渗析系统，其电压2035V，所产生的NaOH可循环使用。4.根据权利要求1中所述的纳滤浓縮所采用的纳滤膜的特征为截.留分子量为150-300道尔顿的聚砜、聚醚砜、复合纳滤膜，其工作条件为温度在3035°C，工作压力2.04.0Mpa。全文摘要本发明提供了一种维生素C生产中的古龙酸的方法，其生产方法步骤是(1)陶瓷膜过滤将发酵液通过陶瓷膜过滤装备过滤浓缩，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，得到古龙酸钠透析液；(2)双极膜电渗析系统含古龙酸钠盐的滤液经电渗析系统，将古龙酸钠转化成古龙酸液；(3)纳滤浓缩将古龙酸液进入纳滤膜装备进行浓缩，得到古龙酸浓缩液。本发明可以达到降低生产成本、绿色环保、设备操作简单、增加总收率和提高产品质量的目的。文档编号C07C59/00GK101643408SQ20091004229公开日2010年2月10日申请日期2009年8月31日优先权日2009年8月31日发明者卢伯福,孙洪贵,李振峰,林志华,萍罗,虞美辉,陈洪景,雷细良申请人:厦门世达膜科技有限公司