溶劑萃取法分離發(fā)酵液中賴氨酸的研究.pdf

1、本文在討論氨基酸現(xiàn)有生產(chǎn)和分離技術(shù)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)綜述了發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸和萃取法提取氨基酸的研究進(jìn)展。針對(duì)企業(yè)提供的賴氨酸發(fā)酵液,建立了一種操作簡(jiǎn)單、方便快捷、可靠性高的賴氨酸分析方法。采用P2或P5作為萃取劑,磺化煤油作為稀釋劑,研究了P5/P2-煤油體系萃取賴氨酸的反應(yīng)過程和萃取機(jī)理。通過單因素試驗(yàn)分別研究了攪拌時(shí)間、溫度、相比、賴氨酸起始濃度、水相pH、皂化率等因素對(duì)萃取率或分配系數(shù)的影響。研究發(fā)現(xiàn)在200r/min的轉(zhuǎn)速下,攪拌4

2、分鐘即可達(dá)到萃取反應(yīng)平衡。萃取過程的反應(yīng)焓變?chǔ)う?2.61kJ/mol,萃取反應(yīng)為放熱反應(yīng),萃取平衡常數(shù)Kex隨溫度升高而降低,反應(yīng)在室溫下進(jìn)行即可。根據(jù)氨基酸在水溶液中存在的解離平衡和平衡常數(shù),研究了賴氨酸在不同pH條件下的形態(tài)分布曲線,并通過研究不同pH條件下的分配比,推斷出賴氨酸的一價(jià)陽離子和二價(jià)陽離子都參與萃取反應(yīng),但以一價(jià)陽離子為主。
　　通過單因素試驗(yàn)研究,1.50mol/L皂化率50.00％的P5萃取劑,與90g/

3、L的發(fā)酵液在25℃條件下,以2:1的相比反應(yīng)5分鐘,一級(jí)萃取率可以達(dá)到45.00%左右,經(jīng)過八級(jí)逆流萃取,萃取率達(dá)到了99.10%。室溫條件下,用0.60mol/L的鹽酸按照相比1:1進(jìn)行反萃負(fù)載賴氨酸的有機(jī)相,以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌4分鐘,反萃率可以達(dá)到99.80%。
　　采用恒界面池法研究了轉(zhuǎn)速、溫度、相界面積、賴氨酸起始濃度、P5濃度等因素對(duì)萃取速率常數(shù)及傳質(zhì)系數(shù)的影響,算出萃取反應(yīng)活化能為12.00kJ/mol,推導(dǎo)

4、出了萃取反應(yīng)速率方程為R=0.0074[HL]2.08[A]1.03,同時(shí)通過研究各因素對(duì)傳質(zhì)系數(shù)的影響,得到傳質(zhì)系數(shù)同攪拌轉(zhuǎn)速的關(guān)系式K=1.61×10-6n+6.06×10-5,傳質(zhì)系數(shù)同溫度的關(guān)系式K=1.67×10-5T-0.0044。推斷出萃取過程在50-130r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)為既受化學(xué)反應(yīng)速率影響,又受擴(kuò)散傳質(zhì)速率影響的混合控制模式,且傳質(zhì)阻力主要來自于有機(jī)相,發(fā)生傳質(zhì)的主要物質(zhì)是萃取劑陰離子和賴氨酸陽離子反應(yīng)產(chǎn)生的萃合