專(zhuān)利名稱(chēng)：毛發(fā)水解工藝提取l－精氨酸生產(chǎn)中的脫色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蛋白質(zhì)水解法生產(chǎn)氨基酸的技術(shù)，尤其是用毛發(fā)水解工藝提取L-精氨酸生產(chǎn)中的脫色方法。
背景技術(shù)：
L-精氨酸(L-Arginine)，其化學(xué)名稱(chēng)為L(zhǎng)-2-氨基-5-胍基戊酸，分子式為C6H14N4O2，是一種白色結(jié)晶性粉末。該產(chǎn)品的國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，例如日本味之素AJI標(biāo)準(zhǔn)，其中純度為98.5～100.3％，透光率為≥98.5％。當(dāng)前，L-精氨酸主要是采用生物發(fā)醇工藝和基因工程技術(shù)生產(chǎn)，技術(shù)難度大、綜合成本高，大多集中在國(guó)外企業(yè)。用濃鹽酸水解毛發(fā)最終提取該物質(zhì)，是在我國(guó)的創(chuàng)新。采用濃鹽酸水解毛發(fā)最終提取L-精氨酸，最大的特點(diǎn)是生產(chǎn)成本低，變廢為寶。但在當(dāng)前，由該工藝所生產(chǎn)出的L-精氨酸，產(chǎn)品檔次不高，主要是其純度及透光率較低，分別只能達(dá)到98.4％和92％。這使產(chǎn)品在其應(yīng)用范圍上受到很大的限制，不能用于醫(yī)藥和食品領(lǐng)域，只能作為低檔產(chǎn)品使用。
用毛發(fā)水解工藝難以生產(chǎn)出高品質(zhì)的L-精氨酸，其主要原因，是脫色的技術(shù)難題未能很好解決。目前，在該工藝L-精氨酸生產(chǎn)中的脫色，普遍都是采用活性炭脫色法?；钚蕴棵撋?，是用活性炭粉末或者活性炭顆粒脫色柱對(duì)所經(jīng)過(guò)的待脫色物液體進(jìn)行色素分子吸附，而實(shí)現(xiàn)脫色。實(shí)際上，活性炭脫色法，只適合于酸性條件下的料液脫色，如糖類(lèi)、氨基酸鹽類(lèi)等酸性料液，脫色效果比較好。而對(duì)強(qiáng)堿性氨基酸，如精氨酸，用活性炭基本上不能將色素脫除，所以，產(chǎn)品的色度較深，從而使透光率及純度均低。人們一直在摸索使該工藝下所生產(chǎn)的L-精氨酸產(chǎn)品的檔次提高的脫色方法，但至今還沒(méi)有一種較理想的脫色方法真正在產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用，還是在沿用活性炭脫色法，因此，用毛發(fā)水解工藝所生產(chǎn)的L-精氨酸檔次低的問(wèn)題也一直未能解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是為毛發(fā)水解工藝生產(chǎn)L-精氨酸提供一種脫色方法，以解決所生產(chǎn)的L-精氨酸純度及透光率低的問(wèn)題，此外，還要使生產(chǎn)成本總體更加降低。
本發(fā)明的方法，是采用D293大孔強(qiáng)堿性季銨I型陰離子交換樹(shù)脂為脫色劑的脫色柱，操作步驟為上柱脫色、色素洗脫、樹(shù)脂再生的樹(shù)脂脫色法，所述樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)式為 樹(shù)脂脫色法，是將待脫色物的料液經(jīng)過(guò)樹(shù)脂脫色柱，通過(guò)離子交換，吸附料液中的色素而實(shí)現(xiàn)脫色。
采用本發(fā)明選用的樹(shù)脂，在上柱脫色步驟中，經(jīng)過(guò)脫色柱的L-精氨酸待脫色液，其中的有色物質(zhì)(色素)完全被樹(shù)脂吸附，流出液為純的精氨酸產(chǎn)品液。其脫色機(jī)理及過(guò)程如下離子交換脫色作用包括靜電作用和疏水結(jié)合力作用，精氨酸溶液中的有色物質(zhì)(色素)，主要是在堿性條件下產(chǎn)生的有機(jī)化合物，這些有機(jī)化合物在堿性介質(zhì)中，具有兩親性質(zhì)，既有親水性，又有疏水性，一般呈陰離子。溶液中的色素主要通過(guò)兩種反應(yīng)機(jī)制與強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂結(jié)合其中，樹(shù)脂上的陰離子以離子鍵形式與色素陰離子交換；其二，色素的非極性部分與樹(shù)脂基質(zhì)中的二乙烯基苯基團(tuán)以疏水力結(jié)合。若用R＝NCL代表大孔強(qiáng)堿陰離子交換，色素以F表示，則脫色反應(yīng)為，當(dāng)然吸附的色素并不呈現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)(沒(méi)有質(zhì)的變化)，只是由于色素對(duì)R＝NCL大孔樹(shù)脂的親和力大于精氨酸溶液中其他介質(zhì)，而被牢固吸附到樹(shù)脂的孔中而起到脫色作用。
本發(fā)明所采用的樹(shù)脂，是從眾多種類(lèi)的樹(shù)脂中選取的，在本發(fā)明的創(chuàng)立過(guò)程中，采用了多種其它類(lèi)型樹(shù)脂，如苯乙烯類(lèi)、丙烯酸類(lèi)、等其它樹(shù)脂與D293大孔強(qiáng)堿性季銨I型陰離子交換樹(shù)脂進(jìn)行大量的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，其它類(lèi)型樹(shù)脂與苯乙烯類(lèi)其它樹(shù)脂對(duì)L-精氨酸待脫色料液的脫色均達(dá)不到理想的效果，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到日本味之素AJI92版標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品透光率低、純度低等；樹(shù)脂對(duì)產(chǎn)品的吸附量大，導(dǎo)至產(chǎn)品損失過(guò)大，收率偏低。D293樹(shù)脂，本是用于制備純水、焦磷酸銅等廢水處理及有機(jī)反應(yīng)催化劑的樹(shù)脂，卻在對(duì)L-精氨酸的脫色上產(chǎn)生了出人意料的作用及效果。
采用本發(fā)明的方法，生產(chǎn)出的L-精氨酸產(chǎn)品，其純度、透光率分別穩(wěn)定為99.9％、98.5％，達(dá)到日本味之素AJI92版標(biāo)準(zhǔn)，已越入高檔產(chǎn)品，解決了采用毛發(fā)水解工藝難以生產(chǎn)出高品質(zhì)的L-精氨酸產(chǎn)品的技術(shù)難題，使由此工藝生產(chǎn)出的L-精氨酸產(chǎn)品的使用價(jià)值大為提升。
本發(fā)明所使用的樹(shù)脂基本上不吸附精氨酸，僅吸附色素及其他雜質(zhì)，所以不需作L-精氨酸再次回收的繁鎖操作。此外，采用該型號(hào)樹(shù)脂上柱脫色容量大，而且吸附的色素較易洗脫，再生簡(jiǎn)單。
將本發(fā)明應(yīng)用于生產(chǎn)試驗(yàn)中，生產(chǎn)出的L-精氨酸產(chǎn)品，質(zhì)量、產(chǎn)率穩(wěn)定，生產(chǎn)流程簡(jiǎn)化，物料消耗為再生劑堿和酸。
下表為本發(fā)明與前述的其它試驗(yàn)樹(shù)脂以及活性炭脫色法應(yīng)用效果的比較。


具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明選擇D293大孔強(qiáng)堿性季銨I型陰離子交換樹(shù)脂作毛發(fā)水解工藝提取L-精氨酸生產(chǎn)中脫色的脫色柱，其結(jié)構(gòu)式

全交換容量mmoL/g(干) ≥3.3濕真密度(20℃)g/mL1.03～1.12濕視密度g/mL 0.65～0.75含水量％ 50～60粒度％≥95pH范圍0～14樹(shù)脂脫色柱高徑比 1∶4脫色工序的步驟依次為上柱脫色、色素洗脫、樹(shù)脂再生，按下述的指標(biāo)操作上柱脫色將L-精氨酸待脫色液以0.4～0.5BV/h的流量正進(jìn)(從上至下)脫色柱，進(jìn)料過(guò)程中檢測(cè)pH值并回收流出液，當(dāng)pH值為9-10時(shí)開(kāi)始收集產(chǎn)品液，直至檢測(cè)到有色素流出，即樹(shù)脂飽和，停止上柱；
色素洗脫將純水以0.5BV/h的流量正沖飽和后的脫色柱至流出液PH值7～9.5，將4％酸水以0.5BV/h的流量正沖脫色柱至流出液PH值0.5，再將純水以0.4BV/h的流量正沖脫色柱至流出液PH值為6，分別收集各次沖洗液回收套用；樹(shù)脂再生用配制好的4％堿水以0.4BV/h的流量正沖脫色柱，至流出液pH約為12，停止進(jìn)堿，用純水以0.55BV/h的流量反沖脫色柱0.5～1小時(shí)，至上出口液清澈即可，反沖水全部收集后送入儲(chǔ)槽，最后用純水以0.4BV/h的流量正沖脫色柱至pH值約為6，流出液收集送入堿回收儲(chǔ)桶。
所述的4％酸水由30％的HCl與純水配制而成；所述的4％堿水由30％的NaOH或者18％的NH3·H2O與純水配制而成；所述BV/h為每小時(shí)流過(guò)樹(shù)脂柱內(nèi)載樹(shù)脂的容積量，BV為樹(shù)脂柱內(nèi)載樹(shù)脂容積的簡(jiǎn)稱(chēng)。
權(quán)利要求
1.毛發(fā)水解工藝提取L-精氨酸生產(chǎn)中的脫色方法，是采用D293大孔強(qiáng)堿性季銨I型陰離子交換樹(shù)脂為脫色劑的脫色柱，按上柱脫色、色素洗脫、樹(shù)脂再生步驟依次操作，所述樹(shù)脂結(jié)構(gòu)式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1的毛發(fā)水解工藝提取L-精氨酸生產(chǎn)中的脫色方法，當(dāng)所述樹(shù)脂脫色柱高徑比為1∶4時(shí)，上柱脫色、色素洗脫、樹(shù)脂再生步驟按下述指標(biāo)操作上柱脫色將L-精氨酸待脫色液以0.4～0.5BV/h的流量正進(jìn)脫色柱，回收流出液至PH值9～10，收集L-精氨酸料液，至樹(shù)脂飽和；色素洗脫將純水以0.5BV/h的流量正沖脫色柱至流出液PH值7～9.5，將4％酸水以0.5BV/h的流量正沖脫色柱至流出液PH值0.5，再將純水以0.4BV/h的流量正沖脫色柱至流出液PH值為6，分別收集各次沖洗液；樹(shù)脂再生將4％堿水以0.4BV/h的流量正沖脫色柱至流出液PH值12，將純水以0.55BV/h的流量反沖脫色柱0.5～1小時(shí)至流出液清澈，將純水以0.4BV/h的流量正沖脫色柱至流出液PH值為6，分別收集各次流出液；所述的4％酸水由30％HCL與純水配制而成；所述的4％堿水由30％NaOH或者18％NH3·H2O與純水配制而成。
全文摘要
毛發(fā)水解工藝提取L－精氨酸生產(chǎn)中的脫色方法，涉及蛋白質(zhì)水解法生產(chǎn)氨基酸的技術(shù)。本發(fā)明是，采用D293大孔強(qiáng)堿性季銨I型陰離子交換樹(shù)脂為脫色劑的脫色柱，按上柱脫色、色素洗脫、樹(shù)脂再生步驟依次操作。本發(fā)明解決了毛發(fā)水解工藝下難以提取高品質(zhì)的L－精氨酸產(chǎn)品的脫色技術(shù)難題，用本發(fā)明的方法使生產(chǎn)出的L－精氨酸產(chǎn)品純度、透光率分別穩(wěn)定達(dá)到99.9％、98.5％，并且生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，綜合生產(chǎn)成本比用活性炭脫色法顯著下降。
文檔編號(hào)C07C229/00GK1775742SQ20051001991
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月25日
發(fā)明者王先兵, 曾慶群, 肖國(guó)安, 呂德祥 申請(qǐng)人:湖北新生源生物工程股份有限公司