溶剂萃取法分离发酵液中赖氨酸的研究

摘要

本文在讨论氨基酸现有生产和分离技术的基础上,重点综述了发酵法生产氨基酸和萃取法提取氨基酸的研究进展。针对企业提供的赖氨酸发酵液,建立了一种操作简单、方便快捷、可靠性高的赖氨酸分析方法。采用P2或P5作为萃取剂,磺化煤油作为稀释剂,研究了P5/P2-煤油体系萃取赖氨酸的反应过程和萃取机理。通过单因素试验分别研究了搅拌时间、温度、相比、赖氨酸起始浓度、水相pH、皂化率等因素对萃取率或分配系数的影响。研究发现在200r/min的转速下,搅拌4分钟即可达到萃取反应平衡。萃取过程的反应焓变ΔΗ为-2.61kJ/mol,萃取反应为放热反应,萃取平衡常数Kex随温度升高而降低,反应在室温下进行即可。根据氨基酸在水溶液中存在的解离平衡和平衡常数,研究了赖氨酸在不同pH条件下的形态分布曲线,并通过研究不同pH条件下的分配比,推断出赖氨酸的一价阳离子和二价阳离子都参与萃取反应,但以一价阳离子为主。
　　通过单因素试验研究,1.50mol/L皂化率50.00％的P5萃取剂,与90g/L的发酵液在25℃条件下,以2:1的相比反应5分钟,一级萃取率可以达到45.00%左右,经过八级逆流萃取,萃取率达到了99.10%。室温条件下,用0.60mol/L的盐酸按照相比1:1进行反萃负载赖氨酸的有机相,以200r/min的转速搅拌4分钟,反萃率可以达到99.80%。
　　采用恒界面池法研究了转速、温度、相界面积、赖氨酸起始浓度、P5浓度等因素对萃取速率常数及传质系数的影响,算出萃取反应活化能为12.00kJ/mol,推导出了萃取反应速率方程为R=0.0074[HL]2.08[A]1.03,同时通过研究各因素对传质系数的影响,得到传质系数同搅拌转速的关系式K=1.61×10-6n+6.06×10-5,传质系数同温度的关系式K=1.67×10-5T-0.0044。推断出萃取过程在50-130r/min转速范围内为既受化学反应速率影响,又受扩散传质速率影响的混合控制模式,且传质阻力主要来自于有机相,发生传质的主要物质是萃取剂阴离子和赖氨酸阳离子反应产生的萃合物。

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第1章 绪 论

1.1课题来源及研究目的和意义

1.2赖氨酸的性质

1.3赖氨酸的生产方法

1.4赖氨酸的分离方法

1.5萃取动力学的研究方法

1.6研究内容

第2章 试验材料、设备及研究方法

2.1试验材料及试剂

2.2试验仪器

2.3试验流程

2.4试验装置

2.5分析方法研究

第3章 赖氨酸萃取工艺研究和热力学研究

3.1 P5及P2的皂化

3.2皂化P5-煤油体系萃取赖氨酸热力学

3.3赖氨酸萃取工艺研究

3.4多级逆流萃取

3.5反萃取

3.6本章小结

第4章 皂化P5-煤油体系萃取赖氨酸动力学研究

4.1萃取动力学计算方法

4.2萃取过程控制模型的判断

4.3 P5萃取赖氨酸的过程推断

4.4皂化P5-煤油体系萃取赖氨酸速率的研究

4.5皂化P5-煤油体系萃取赖氨酸传质系数的研究

4.6本章小结

结论

参考文献

声明

致谢