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一種高濃度微生物法丙烯酰胺水溶液的制備方法

文檔序號(hào):607357閱讀:275來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種高濃度微生物法丙烯酰胺水溶液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種高濃度微生物法丙烯酰胺水溶液的制備方法。
背景技術(shù)
丙烯酰胺生產(chǎn)有化學(xué)法和生物法,化學(xué)法一般生產(chǎn)出來(lái)含量在16% 20%,微生物法水合出釜濃度一般在25 30%,隨著丙烯酰胺產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)高濃度丙烯酰胺的需求越來(lái)越大,一般濃度40 50%的丙烯酰胺需求較大,一些特殊客戶最高濃度需求達(dá)55 60%, 一般客戶在需求高濃度丙烯酰胺時(shí)基本是用丙烯酰胺干粉化水再溶解配置,或用30%的丙烯酰胺加熱濃縮得到,這樣成本大環(huán)境污染大,且濃縮過(guò)程容易自聚
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,通過(guò)微生物游離細(xì)胞水合法生產(chǎn)丙烯酰胺,改變常用的一步間歇式反應(yīng)為多級(jí)串聯(lián)連續(xù)反應(yīng),提高菌種利用率,提供了一種高濃度微生物法丙烯酰胺水溶液的制備方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明的技術(shù)方案為一種高濃度微生物法丙烯酰胺水溶液的制備方法,包括菌種馴化篩選、游離細(xì)胞的制備、多級(jí)連續(xù)串聯(lián)反應(yīng),其特征在于
1)菌種馴化篩選首先對(duì)諾卡氏菌菌種進(jìn)行誘導(dǎo)馴化篩選得到一種優(yōu)良的菌種,通過(guò)分批補(bǔ)料培養(yǎng)和抗底物產(chǎn)物抑制的反復(fù)試驗(yàn),提高菌種的耐受性,得到一種耐受性提高30%,酶活性高達(dá)2500萬(wàn)U / ml的菌株;
2)游離細(xì)胞的制備對(duì)篩選的菌種發(fā)酵培養(yǎng)得到發(fā)酵液,將發(fā)酵液離心去除雜質(zhì),固體菌體經(jīng)過(guò)微濾膜加脫水鹽循環(huán)清洗過(guò)濾,最終得到清洗合格的菌絲體,電導(dǎo)率< 50Us/cm、色度 < 10 Hazen ;
3)多級(jí)連續(xù)串聯(lián)反應(yīng)在多級(jí)串聯(lián)反應(yīng)器內(nèi),采用游離細(xì)胞直接水合反應(yīng),每一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)保持一定的濃度,根據(jù)出料量和每級(jí)之間的濃度梯度計(jì)算每級(jí)反應(yīng)每小時(shí)需投入的丙烯腈和水量及每級(jí)反應(yīng)器每小時(shí)的出料量,控制反應(yīng)溫度18_20°C,每一級(jí)反應(yīng)器間采用超濾膜進(jìn)行物料與菌體的分離,并把物料連續(xù)送入下一級(jí)反應(yīng)器,整個(gè)過(guò)程采用DCS自動(dòng)控制,確保各級(jí)反應(yīng)器之間的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。優(yōu)選地,所述的多級(jí)串聯(lián)反應(yīng)器為8只5m3的不銹鋼反應(yīng)釜。優(yōu)選地,所述的每一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)保持一定的濃度,其具體要求為第一級(jí)反應(yīng)器濃度穩(wěn)定在30%、第二級(jí)濃度40%、第三級(jí)濃度45%、第四級(jí)50%、第五級(jí)53%、第六級(jí)56%、第七級(jí)濃度58%、第八級(jí)濃度60%。優(yōu)選地,所述的第八級(jí)釜的出料量為每小時(shí)4噸60%的丙烯酰胺。優(yōu)選地,每只反應(yīng)釜配以四十支超濾膜。本發(fā)明的有益效果采用多級(jí)串聯(lián)連續(xù)反應(yīng),提高菌種的利用率,得到60%的高濃度丙烯酰胺,滿足市場(chǎng)對(duì)丙烯酰胺的濃度需求,提高該產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如下
I、菌種循環(huán)篩選首先對(duì)諾卡氏菌菌種進(jìn)行誘導(dǎo)馴化篩選得到一種優(yōu)良的菌種,通過(guò)分批補(bǔ)料培養(yǎng)和抗底物產(chǎn)物抑制的反復(fù)試驗(yàn),提高菌種的耐受性,得到一種耐受性提高30%,酶活性高達(dá)2500萬(wàn)U / ml的菌株。2、游離細(xì)胞的制備對(duì)于步驟I篩選的菌種,在無(wú)菌條件下,將菌種接種至發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng),溫度為28±2°C,攪拌轉(zhuǎn)速設(shè)定為15(T200r/min,通氣量為40L/min,、發(fā)酵40-50h后得到發(fā)酵液,將發(fā)酵液采用高轉(zhuǎn)速碟片離心機(jī)離心去除發(fā)酵液中的水溶性物質(zhì)及雜質(zhì),分離后的固體菌體經(jīng)過(guò)微濾膜加脫水鹽循環(huán)清洗過(guò)濾,最終得到清洗合格的菌絲體,電導(dǎo)率< 50Us / cm、色度< 10 Hazen0其中,發(fā)酵培養(yǎng)基成分葡萄糖20_25g/l,K2HPO4 0. 6-0. 8g/l,酵母浸膏
7.0-9. Og/1, MgSO4 7H20 I. 2-1. 3 g/1,磷酸氫二鉀 0. 6-0. 8g/l,味精 I. 4-1. 5 g/1,尿素
7.0-8. 0 g/1,消泡劑 IOOppm03、多級(jí)連續(xù)串聯(lián)反應(yīng)在8只5m3的不銹鋼反應(yīng)釜進(jìn)行游離細(xì)胞水合反應(yīng),控制反應(yīng)溫度18-20°C,在第一級(jí)反應(yīng)釜內(nèi),將4t水,300-400kg的菌絲體投入反應(yīng)釜中,開啟攪拌,流加丙烯腈進(jìn)行酶催化水合反應(yīng),當(dāng)丙烯酰胺濃度累計(jì)到30%,采用超濾膜進(jìn)行物料與菌體的分離,并把物料連續(xù)送入二級(jí)反應(yīng)器;在二級(jí)反應(yīng)器內(nèi),投入300-400kg菌絲體,再加入丙烯腈和水發(fā)生水合反應(yīng),當(dāng)丙烯酰胺的濃度可以累計(jì)到40%時(shí),經(jīng)過(guò)超濾膜過(guò)濾將物料送入下一級(jí)反應(yīng)器,下述六級(jí)反應(yīng)器,重復(fù)以上加料過(guò)程,同時(shí)每一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)保持一定的濃度梯度,控制第三級(jí)反應(yīng)器濃度穩(wěn)定在45%、第四級(jí)為50%、第五級(jí)53%、第六級(jí)56%、第七級(jí)濃度58%、第八級(jí)濃度60%出料,這樣實(shí)現(xiàn)連續(xù)串聯(lián)反應(yīng),最終得到出料量為每小時(shí)4噸的高濃度60%丙烯酰胺,該工藝能連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)四十八小時(shí)以上,整個(gè)過(guò)程采用DCS自動(dòng)控制,確保各級(jí)反應(yīng)器之間的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種高濃度微生物法丙烯酰胺水溶液的制備方法,包括菌種馴化篩選、游離細(xì)胞的制備、多級(jí)連續(xù)串聯(lián)反應(yīng),其特征在于 1)菌種馴化篩選首先對(duì)諾卡氏菌菌種進(jìn)行誘導(dǎo)馴化篩選得到一種優(yōu)良的菌種,通過(guò)分批補(bǔ)料培養(yǎng)和抗底物產(chǎn)物抑制的反復(fù)試驗(yàn),提高菌種的耐受性,得到一種耐受性提高30%,酶活性高達(dá)2500萬(wàn)Ug/ml的菌株; 2)游離細(xì)胞的制備對(duì)篩選的菌種發(fā)酵培養(yǎng)得到發(fā)酵液,將發(fā)酵液離心去除雜質(zhì),固體菌體經(jīng)過(guò)微濾膜加脫水鹽循環(huán)清洗過(guò)濾,最終得到清洗合格的菌絲體,電導(dǎo)率< 50Us/cm、色度 < IOHazen ; 3)多級(jí)連續(xù)串聯(lián)反應(yīng)在多級(jí)串聯(lián)反應(yīng)器內(nèi),采用游離細(xì)胞直接水合反應(yīng),每一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)保持一定的濃度,根據(jù)出料量和每級(jí)之間的濃度梯度計(jì)算每級(jí)反應(yīng)每小時(shí)需投入的丙烯腈和水量及每級(jí)反應(yīng)器每小時(shí)的出料量,控制反應(yīng)溫度18_20°C,各級(jí)反應(yīng)器保持一定的濃度梯度,每一級(jí)反應(yīng)器間采用超濾膜進(jìn)行物料與菌體的分離,并把物料連續(xù)送入下一級(jí)反應(yīng)器,整個(gè)過(guò)程采用DCS自動(dòng)控制,確保各級(jí)反應(yīng)器之間的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高濃度微生物法丙烯酰胺水溶液的制備方法,其特征在于所述的多級(jí)串聯(lián)反應(yīng)器為8只5m3的不銹鋼反應(yīng)釜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高濃度微生物法丙烯酰胺水溶液的制備方法,其特征在于所述的各級(jí)反應(yīng)器的濃度梯度,其具體要求為第一級(jí)反應(yīng)器濃度穩(wěn)定在30%、第二級(jí)濃度40%、第三級(jí)濃度45%、第四級(jí)50%、第五級(jí)53%、第六級(jí)56%、第七級(jí)濃度58%、第八級(jí)濃度 60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高濃度微生物法丙烯酰胺水溶液的制備方法,其特征在于所述的第八級(jí)釜的出料量為每小時(shí)4噸60%的丙烯酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高濃度微生物法丙烯酰胺水溶液的制備方法,其特征在于每只反應(yīng)釜配以四十支超濾膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高濃度微生物法丙烯酰胺水溶液的制備方法,包括菌種馴化篩選、游離細(xì)胞的制備、多級(jí)連續(xù)串聯(lián)反應(yīng)。本發(fā)明的有益效果改變常用的一步間歇式反應(yīng)為多級(jí)串聯(lián)連續(xù)反應(yīng),用微生物法游離細(xì)胞水合生產(chǎn)丙烯酰胺,對(duì)各反應(yīng)釜工藝過(guò)程進(jìn)行控制及菌體分離,提高菌種的利用率,得到60%的高濃度丙烯酰胺,滿足市場(chǎng)對(duì)丙烯酰胺的需求,提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)C12R1/365GK102776254SQ201210251629
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者丁建華, 楊濤, 水瑞芬, 沈瑞華, 熊光輝, 陸煌生, 韓浩梁, 顧稀平 申請(qǐng)人:江蘇南天農(nóng)科化工有限公司
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