專利名稱：毛發水解工藝提取l－精氨酸生產中的脫色方法
技術領域：
本發明涉及蛋白質水解法生產氨基酸的技術，尤其是用毛發水解工藝提取L-精氨酸生產中的脫色方法。
背景技術：
L-精氨酸(L-Arginine)，其化學名稱為L-2-氨基-5-胍基戊酸，分子式為C6H14N4O2，是一種白色結晶性粉末。該產品的國際通用標準，例如日本味之素AJI標準，其中純度為98.5～100.3％，透光率為≥98.5％。當前，L-精氨酸主要是采用生物發醇工藝和基因工程技術生產，技術難度大、綜合成本高，大多集中在國外企業。用濃鹽酸水解毛發最終提取該物質，是在我國的創新。采用濃鹽酸水解毛發最終提取L-精氨酸，最大的特點是生產成本低，變廢為寶。但在當前，由該工藝所生產出的L-精氨酸，產品檔次不高，主要是其純度及透光率較低，分別只能達到98.4％和92％。這使產品在其應用范圍上受到很大的限制，不能用于醫藥和食品領域，只能作為低檔產品使用。
用毛發水解工藝難以生產出高品質的L-精氨酸，其主要原因，是脫色的技術難題未能很好解決。目前，在該工藝L-精氨酸生產中的脫色，普遍都是采用活性炭脫色法。活性炭脫色法，是用活性炭粉末或者活性炭顆粒脫色柱對所經過的待脫色物液體進行色素分子吸附，而實現脫色。實際上，活性炭脫色法，只適合于酸性條件下的料液脫色，如糖類、氨基酸鹽類等酸性料液，脫色效果比較好。而對強堿性氨基酸，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的L-精氨酸產品的檔次提高的脫色方法，但至今還沒有一種較理想的脫色方法真正在產業上應用，還是在沿用活性炭脫色法，因此，用毛發水解工藝所生產的L-精氨酸檔次低的問題也一直未能解決。
發明內容
本發明的目的，是為毛發水解工藝生產L-精氨酸提供一種脫色方法，以解決所生產的L-精氨酸純度及透光率低的問題，此外，還要使生產成本總體更加降低。
本發明的方法，是采用D293大孔強堿性季銨I型陰離子交換樹脂為脫色劑的脫色柱，操作步驟為上柱脫色、色素洗脫、樹脂再生的樹脂脫色法，所述樹脂的結構式為 樹脂脫色法，是將待脫色物的料液經過樹脂脫色柱，通過離子交換，吸附料液中的色素而實現脫色。
采用本發明選用的樹脂，在上柱脫色步驟中，經過脫色柱的L-精氨酸待脫色液，其中的有色物質(色素)完全被樹脂吸附，流出液為純的精氨酸產品液。其脫色機理及過程如下離子交換脫色作用包括靜電作用和疏水結合力作用，精氨酸溶液中的有色物質(色素)，主要是在堿性條件下產生的有機化合物，這些有機化合物在堿性介質中，具有兩親性質，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兩種反應機制與強堿性陰離子樹脂結合其中，樹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脂基質中的二乙烯基苯基團以疏水力結合。若用R＝NCL代表大孔強堿陰離子交換，色素以F表示，則脫色反應為，當然吸附的色素并不呈現化學反應(沒有質的變化)，只是由于色素對R＝NCL大孔樹脂的親和力大于精氨酸溶液中其他介質，而被牢固吸附到樹脂的孔中而起到脫色作用。
本發明所采用的樹脂，是從眾多種類的樹脂中選取的，在本發明的創立過程中，采用了多種其它類型樹脂，如苯乙烯類、丙烯酸類、等其它樹脂與D293大孔強堿性季銨I型陰離子交換樹脂進行大量的對比實驗，其它類型樹脂與苯乙烯類其它樹脂對L-精氨酸待脫色料液的脫色均達不到理想的效果，主要表現在產品質量達不到日本味之素AJI92版標準，產品透光率低、純度低等；樹脂對產品的吸附量大，導至產品損失過大，收率偏低。D293樹脂，本是用于制備純水、焦磷酸銅等廢水處理及有機反應催化劑的樹脂，卻在對L-精氨酸的脫色上產生了出人意料的作用及效果。
采用本發明的方法，生產出的L-精氨酸產品，其純度、透光率分別穩定為99.9％、98.5％，達到日本味之素AJI92版標準，已越入高檔產品，解決了采用毛發水解工藝難以生產出高品質的L-精氨酸產品的技術難題，使由此工藝生產出的L-精氨酸產品的使用價值大為提升。
本發明所使用的樹脂基本上不吸附精氨酸，僅吸附色素及其他雜質，所以不需作L-精氨酸再次回收的繁鎖操作。此外，采用該型號樹脂上柱脫色容量大，而且吸附的色素較易洗脫，再生簡單。
將本發明應用于生產試驗中，生產出的L-精氨酸產品，質量、產率穩定，生產流程簡化，物料消耗為再生劑堿和酸。
下表為本發明與前述的其它試驗樹脂以及活性炭脫色法應用效果的比較。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明作進一步說明。
本發明選擇D293大孔強堿性季銨I型陰離子交換樹脂作毛發水解工藝提取L-精氨酸生產中脫色的脫色柱，其結構式
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、樹脂再生，按下述的指標操作上柱脫色將L-精氨酸待脫色液以0.4～0.5BV/h的流量正進(從上至下)脫色柱，進料過程中檢測pH值并回收流出液，當pH值為9-10時開始收集產品液，直至檢測到有色素流出，即樹脂飽和，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，停止進堿，用純水以0.55BV/h的流量反沖脫色柱0.5～1小時，至上出口液清澈即可，反沖水全部收集后送入儲槽，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為每小時流過樹脂柱內載樹脂的容積量，BV為樹脂柱內載樹脂容積的簡稱。
權利要求
1.毛發水解工藝提取L-精氨酸生產中的脫色方法，是采用D293大孔強堿性季銨I型陰離子交換樹脂為脫色劑的脫色柱，按上柱脫色、色素洗脫、樹脂再生步驟依次操作，所述樹脂結構式為
2.根據權利要求1的毛發水解工藝提取L-精氨酸生產中的脫色方法，當所述樹脂脫色柱高徑比為1∶4時，上柱脫色、色素洗脫、樹脂再生步驟按下述指標操作上柱脫色將L-精氨酸待脫色液以0.4～0.5BV/h的流量正進脫色柱，回收流出液至PH值9～10，收集L-精氨酸料液，至樹脂飽和；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
毛發水解工藝提取L－精氨酸生產中的脫色方法，涉及蛋白質水解法生產氨基酸的技術。本發明是，采用D293大孔強堿性季銨I型陰離子交換樹脂為脫色劑的脫色柱，按上柱脫色、色素洗脫、樹脂再生步驟依次操作。本發明解決了毛發水解工藝下難以提取高品質的L－精氨酸產品的脫色技術難題，用本發明的方法使生產出的L－精氨酸產品純度、透光率分別穩定達到99.9％、98.5％，并且生產流程簡單，綜合生產成本比用活性炭脫色法顯著下降。
文檔編號C07C229/00GK1775742SQ20051001991
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月25日 優先權日2005年11月25日
發明者王先兵, 曾慶群, 肖國安, 呂德祥 申請人:湖北新生源生物工程股份有限公司