Ｌ－天冬氨酸结晶过程研究

￡_天冬氨酸结晶过程研究 吴月 范伟平欧阳平凯 (南京化工大学生物工程与科学系 南京210009) j奇姜本文从分子构型变化的现点， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了漓加，调节溶液pH对L-Asp溶解度的影响，研究 了晶种的加入量和H：s0．的滴加速度对L-Asp结晶动力学的影响．确定了间歇冷却探作曲线． 关t词卜天冬氧酸等电点结晶冷却结矗 氨基酸的精制多采用反应沉淀结晶的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，共通用的方法是调pH值至等电点沉淀法。在工 业生产中，这是一个混合反应沉淀结晶和冷却缕晶过程的耦合过程。而关于反应沉淀结晶和冷 却结晶耦合过程的文献鲜有报道。7本文对工-ASp：的结晶过程作了研究，莺点研究解决L-Asp反 应沉淀结晶过程中过饱和度过大。晶体颗粒细枣聚团的问题，为工艺优化 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和工业化生产提 供了技术基础数据，同时也为类似的通过调pH值控制生化产品结晶过程动力学的研究，提供了 有价值的基础数据。 1材料与方法 1．1实验材料 ‘ 1 L-Asp酶转化液，经活性炭脱色处理，浓度为23％，pH为8．87。 1．2实验方法 ‘ 1．2．1加酸量与pH的关系取转化液lOOml，恒蛆于800C，滴加40％H2sq调节pH．记录pH 随加酸量的变化，作pH值变化哇Il线。 ： 1．2．2L-Asp的结晶操作取转化液100ral，恒湮于80。C，滴加40％H2sq调节pH至4．3左右， 加入一定量的晶种．再滴加40％巩s04至溶液pH为2．8，控温冷却至室温(30oC)，过滤，干 燥至恒重。 ’ 1 “ ’。“ ’ 2结果与讨论 。 2．1邸吼调pH值沉淀L-AsP机理‘ 在等电点沉淀结晶过程中，蹦旨酸的加入，反应液的 pH值始终在变化之中，而pH值与L—Asp的溶解震又有着 密切的关系。测定L．Asp转化液的pH随加酸量昀变化曲 线。实验结果见图1。 1 1 由图l可以看到，转化液的阳由8．87变化到2．8，吾 曲线上存在2个较为明显的拐点，’分别在p_H=4．§和 pHi3．7处。这两点拐点将曲线分∞三段。当加醺量小于 4ml，即结晶液中的口H值高于4．3：时，酸量的微小变化， 就会导致溶液的pH值急剧下降，箍在这段时间戌没有晶 体析出。继续加酸，结晶液中开始有晶体析出。H2S04的 滴加量在4～lOml时，随着酸量的增加，溶液中的pH值变化 volumcof40％H≈SOo(m1) 图I DH值随加酸量的变化曲线 却变化不大，仅从4．3下降到3．72，滴定曲线中出现～个平台。这一过程产生的过饱和度大，因 此析出大量晶体。当加酸量大于lOml，随着酸量的增加，pH明显下降，但下降的速度不及第一 段那么快。 之所以会出现这种变化，主要是由于L—Asp在溶液中的分子构型发生了改变。 对于L-Asp来说，其离解过程如下： +f00“ +i00一 +'00一 ’00一 洲弋H 当}bN弋H；垒毫洲1H 型。必弋H}H，。i雨。 }l-h专i产*亏袁6扣 伪H COOH C00 R+ F R- C00 席 L-Asp是双羧基氨基酸，而转化液中有过量的NH，与水形成水合分子NH,OH，在pH值为 8．87时，NH．oH与L-Asp分子亲电亲合形成水台分子链，溶解度很大，此时L-Asp主要以R一 的形式存在。 随着硫酸的加入，在第一阶段．：pH随之剧烈下降。这主要是由于H2s0．是～种强电解质， 在加入到溶液中后，迅速解离出大茸的H+。一方面，这些H+中和了转化液中残存的NH，，迅 速改变了溶液的酸_脏：另一方面谯该pH范围内自L-Asp主要还是以R一的形式存在．其构型 基本不变，只是加入H2s04，L-Asp岛H20分子的缔台体开始解离。 第二阶段是一个平台区域，此时L-Asp的构型开始发生变化，其D位上的一一。一接受H+， 形成-C00tt，L-Asp由R一形式开始转为Ro。 2．2 一 琶 g 苫 答 晶种加入量的影响 文j一、、～～、． 100 围2晶种加^量对平均粒度的髟晌1 一■ (a)1％ (”2％ 图3不同的晶种加A量得到的产品 晶种加入量对产品的平均粒度影响的实验结果见圈2。晶体的相差显微照片见图3。 从图2中可以看出，晶种的加入量不同，产品的平均粒度在1．7～2mm左右．从相差显微摄 影的照片中可以看到，当晶种的加入量为2％时，产品的晶形较为完整，颗粒大小分布均匀，很 少有凝并现象。而在其他几种情况下，晶体颗粒大小不均，凝并现象较为严重。 根据扩散理论，晶体的生长速度与其表面积有关In”。当晶种的加量较少时，晶种的总的表 面积小，溶质嵌入晶面的表面反应来不及消耗由于调节pH，L-Asp溶解度大幅度下降而产生的 过高的过饱和度。这时．过剩的过饱和度会产生大量的籽晶，从而使结晶液的浓度急剧下降， 而后续的冷却过程所产生的过饱和度远不能使众多细小的籽晶长大。同时．这些细小的晶粒容 易再溶解，溶质义会堆积在大的颗粒的表面，而小的颗粒之间也会凝并成晶簇，这从相差显徽 摄影照片中可以看得很清楚(图3∞)。 · 另一方面，当晶种的加量较寥时，溶液中的过饱和度相对不足，晶体得不到充分长大。颗 粒细小。 因此，溶液中加入适量的晶科{，其生长能及暗消耗溶液中饱和的L-Asp．使溶液中L-Asp 的过饱和 时．此时 细晶长大 散性好． ．实验表明，当晶种的加量在2％ 晶液中产生的过饱和度，使现有 因此产品的品体颗粒均匀，分 见圈4。 如图4所示，匀速滴加硫酸得到的颗粒比较夫，晶形完整，颗粒的分散程度好，显徽镜下 观察，已达到进口样品的标准(见闰4(a×b))。这是由于以缓慢匀速滴加硫酸t溶液中保持着较 液两相，因此较为复杂。冷却速度不同，晶体表面与液相主体之间的能量传递速度也不同。在 间歇冷却操作初始。溶液中只有很多的晶种，它们所能提供的表面积很小，因此较低的冷却速 度就足以使溶液中形成巨大的过饱和度。而随着结晶阶段的进行．晶体在不断地长大，相应地， 460 - { l I 表面积也在增大，这时就可以加快冷却速度，提高生产效率。由此可见。进行冷却结晶操作阶 段中的冷却速度并不是恒定不变的． 体系内的过饱和度衡算(supersaturationbalance)可用下式表示I“1： 警=等吨(△c)。吐(△c)” (1) 一dC‘dC‘dO向一dt2百‘石 (2) 上式中，考孑为溶解度随温度的变化，idO为温度随时间的变化，即冷却操作曲线的函数t 在间歇操作阶段中，通常要求溶液的过饱和度保持恒定，即!竽：o。而且在上．Asp的结 晶阶段中，由于调pH等电点结晶已经产生了一定量的晶体，可作为冷却结晶的晶种。冷却阶段 中，溶液中产生的过饱和度可消耗牲晶种的生长上，因此晶核的形成可以忽略。并且假设晶体 以恒定的速度G生长，其生长速度屿粒度无关。由此可得冷却曲线方程为： ㈣一篷，枣拳(剐、 ㈤ 记整个间歇操作时间龇令R=半，Z=t／r 则可得L--Asp间歇冷却结晶的操作方程为： 弘00-RZ(，+RZ+铲1222川"]。+a屁o-+0稠‘ (4) 当体系的结晶条件确定以后，蠢为常量。Z乌f成正比。 I I．控温冷却：2-自然冷却 (a)控温冷却 (b)自然冷却 图5冷却时温度随时同的变化 ’图6不向冷却条件下产品的相差显徽照片 图5为自然冷却和按式(4)控温冷却时结晶液温度随时间的变化。图6为这两种情况下获 得的相差显微照片。 实验结果表明按冷却结晶曲线操作所得的晶体的品质明显好于自然冷却结晶所获得的晶体。 461 ————T——T『_ 气鬻． 3结论 (1)实验表明，采用等电点沉淀结晶操作制取三-Asp结晶时，当晶种的加入量为2％时，得 到的晶体晶形完整，颗粒大小分布均匀。 (2)H：SO。的滴加速度是控制￡-Asp结晶产品粒度的重要因素，匀速加酸得到的结晶平均粒 度较大。 (3)在L-Asp晶形冷却结晶操作阶段，按照最佳冷却操作曲线控温冷却得到的结晶产品晶 形完整．分散性好。 符号说明 吒——冷却终点时的平衡浓度g溶质，loogH：O M——加入的晶种的量，l【g c：——冷却开始时的平衡浓度g／贡11009H20丁一时间，s 6一晶体的线性生长速度，曲 ： d‘——晶体的生长时间，5 L——晶体的体积形状因子 ， d’——单个晶体所体积增量，m3 ￡，、LI．工，——晶体最短、中等及最长的三条棱边的 矿——锆晶液的体积，m’ 长度．m争——温度，℃ 上。——产品的平均粒径，m”一整个冷却结晶的总时间，5 ￡。——晶种的平均粒径，m ． 参考童献 l GarsideJ—Industrialcrystallizationfromsolution．AIqlE，1985，40(1)：3～26 2MullinJ砒Crystallization，2ndedLondon：Butterworths。1972．132 3丁绪淮，谈道．工业结晶北京：中国化学工业出版社．1985．36～39 Nanjing210009) AbstractEffectofvariationof胡byaddingH2sqonthesolubil时ofL-Aspwasanalyzed t usingtheviewofthetransformatl：onofmolecularstructure．Effectsofthemassofseedsand feedingrateofH2s04ontheL-Aspcrystallizado宣kineticswercstudied．AndtIIebatchcooling cuIvewasdetermined． KeywordsL—Asparticacid，isoelectricpointcrystallization，coolingcrystallization 曩 Ｌ－天冬氨酸结晶过程研究 作者： 吴月， 范伟平， 欧阳平凯 作者单位： 化工大学生物工程与科学系 本文读者也读过(10条) 1. 章燕.徐虹.李莎.ZHANG Yan.XU Hong.LI Sha L-天冬氨酸的清洁提取工艺[期刊论文]-生物加工过程2007,5(4) 2. 董志刚.汪道涌.陆建华.黄巨富.王耀萍.韩毅.龚海韵 氧敏感蛋白空间晶体生长的研究[期刊论文]-植物学报2001,43(3) 3. 李金.Li Jin 天冬氨酸钙的合成与分离提纯[期刊论文]-食品工业科技2006(3) 4. 戎舜城.毕靖芳 L-天冬氨酸钙的技术指标及其建立方法[期刊论文]-中国食品添加剂2002(2) 5. L—苯丙氨酸对L—谷氨酸成长过程的动力学影响[会议论文]-1998 6. 涂勃曼.张斌 膜分离技术在结晶中的应用[期刊论文]-黑龙江医药2000,13(6) 7. 杨士林.黄君礼.赵哲 沉淀法合成聚天冬氨酸技术研究[会议论文]-2007 8. 魏继江.佟艳芬 改进青霉素共沸结晶条件提高钾盐收率[期刊论文]-黑龙江医药2003,16(2) 9. 周甜.钱刚.周兴贵.袁渭康.ZHOU Tian.QIAN Gang.ZHOU Xing-gui.YUAN Wei-kang 超声波对甘氨酸溶析结晶过程的影响[期刊论文]-过程工程学报2007,7(4) 10. 丁明惠.滕秋梅 精氨酸精制最佳工艺研究[期刊论文]-黑龙江医药2002,15(4) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_5848.aspx