氮基酸分离中的离子交换膜法工艺.pdf

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1、习皿1.肠月曰门.目祖.绍.目翻.月..1氮基酸分离中的离子交换膜法工艺.卫.翻涯口佣..霭日潮毛建卫(杭州商学院食品生物与环境工程学院杭州310035)口目币翁路平(浙江省有机硅工程技术开发中心杭州315500)肠n﹃一~~崔艳丽(浙江大学化学系杭州310031)目︸︸圳月四﹃韶暇侧勘摘要本文介绍了离子交换膜分离技术原理及其在氨基酸分离中的应用工艺。阳单明一岁氨基酸离子交换膜分离.日翼拿然创氨基酸在食品、医药、饲料、农业、日化、农药等方面有极其广泛的用途，尤其随姚渊和卜护着抗癌药物制剂、氨基酸输液、营养强化剂、甜味二肤等的飞速发展，对原料氨基酸的…“仁粼需求量日益增长，世界上氨

2、基酸年产量约在250万吨，我国年产量约为70万吨以上，水令傲其中以谷氨酸生产的味精年产量居世界第一，约60万吨。甘氨酸年产量已达6.5万吨，澎尚在迅速扩大产量，胧氨酸和半肤氨酸年产量己占国际销售市场的75%左右。世界上氨{创{引叫基酸需求量约为800万吨，由于氨基酸的广泛应用和生产的巨大社会经济效益，以及氨只时”基酸生理作用的不可取代性，也不会因社会技术的进步而被更迭和淘汰，这些都是推动洲们洲氨基酸生产不断进步的根本动力。以吸讨鱿鉴于氨基酸具有碱性、酸性及中性的特征性能，即具有带电荷和电中性的特性，月月故可采用离子交换膜分离技术进行制取、分离和提纯。训离子交换膜技术在现代的膜分离

3、技术领域中占有极为重要的地位。离子交换膜必须月洲与相应的设备配套使用才能发挥其效能，已成熟的工业化应用途径通常有二:其一是组月川装成典型的电渗析器被应用，其二是组装成特定型式的电渗电解槽供用户运行。近年来，一村月崔艳丽等人研究开发了新型反馈式离子交换膜分离器，用高科技改造了传统的化工生产”一月工艺，进一步开拓了离子交换膜分离技术应用工艺。n〕一[4/月月1由扭羞徽盆劝盆分离制备抓荃徽151绳月酸水解法得到的氨基酸水解液中，含有大量酸，且部分酸分子与氨基酸分子结合月形成氨基酸盐酸盐(RH·HCI)，一般不宜直接食用，需要与酸等当量的碱中和并脱盐，曰俐藕后方可得到食用和医用价值都较高

4、的游离氨基酸，如图1所示，阳极液用2moULHCI找阴极液用2moULNaOH。为除去气体和产生的热，进行循环式膜分离，并不断补充阳极室和阴极室的水，以保护原有浓度，进入中间室的水解液含20%复合氨基酸和15%左会，‘，卜，成右盐酸，调节解液的供应量以控制中间室的pH值接近3。在直流电场作用下，C1一通过朴叼切j击万议心夕，舰阴膜向阳极室移动，OH-离子通过阴膜从阴极室向k夕益于邵卜j于叹呀泛.‘孙学解，分诀。乡︵”刁歌

5、尸宁:、f介布谁义‘凉聆__一，一卞一留，HC图1谷壳水解液提取复合氨基酸流程示意图中间室移动，从而在中间室得到去除了抓离子的氨基酸溶液，若在电流密度20A/d

6、m'、平均槽压4.2V温度30℃条件下操作，可使氨基酸收率达到98.3%，离子交换率99.2%，电流效率86.9%。在阳极和阴上得到的Ch和HZ可导入燃烧塔中进行盐酸的合成，可回用于水解酸。该法制备氨基酸具有不消耗碱，回收后的盐酸可回用，氨基酸收率高，不生成含NaCl的废液，易操作等优点。2由氮基徽的孩(或袱土)金属盐分离制备氮荃徽14116111许多氨基酸生产过程中先生成氨基酸碱金属盐，一般用盐酸中和法，或离子交换法转化成氨基酸，但均消耗大量酸碱，并产生废液。双极性离子交换膜在直流电场作用下能够将水分离成H与OH-两种离子，可以作为H+与OH-的供应源，因此，应用双极性离子交换

7、膜电渗析工艺可以将氨基酸盐(如蛋氨酸钠、甘氨酸钠、组氨酸钠等)转化成相应的氨基酸和碱。其工艺流程如图2，双极性膜以CA表示，阳膜以C表示〔下同)。CA和C交替排列，电流密度可在30-50mA/cm'，极室为氢氧化钠溶液，单独循环。氨基酸钠水溶液引入到双极性膜电渗析工艺中，在直流电场作用下，双极性膜阳侧出来的H'与氨基酸根结合成氨基酸，双极性膜阴侧出来的OH一与Na'结合生成NaOH,生成的NaOH可回用作生产原料。膜分离的终点判断为pH值接近氨基酸的等电点。氨基酸钠的转化率可达940/a-97%朋目朋姐翻肠胭翻阳扭扭扭介氨基酸烈翔冥翔书芍阳窦策呱欲浓缩产品引川川图2双极膜法提取氨

8、基酸流程示意图钊引到3从氮羞故和无机盐福合物中分离制备氮羞玻rn'衬月由发酵法、水解法、合成法等氨基酸生产工艺过程中，常是先生成氨基酸和无︸引犯机盐的混合物，传统的工业方法是采用醇析法、相分离法、离子交换树脂法等手段，进勺姆行氨基酸提取，但均存在种种不足。醇析分离法需要消耗大量甲醇，生产环境污染严重训生产不安全，氯化物严重腐蚀甲醇精馏塔，设备成本昂贵，蒸汽能源消耗也非常大。离月侧子交换树脂法生产周期长，操作麻烦，产品得率低，反复再生树脂易破碎，可得氨基酸门祖川溶液的浓度低，浓缩能