CN102776254A - 一种高浓度微生物法丙烯酰胺水溶液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高浓度微生物法丙烯酰胺水溶液的制备方法，包括菌种驯化筛选、游离细胞的制备、多级连续串联反应。本发明的有益效果：改变常用的一步间歇式反应为多级串联连续反应，用微生物法游离细胞水合生产丙烯酰胺，对各反应釜工艺过程进行控制及菌体分离，提高菌种的利用率，得到60%的高浓度丙烯酰胺，满足市场对丙烯酰胺的需求，提高产品的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及一种高浓度微生物法丙烯酰胺水溶液的制备方法。
背景技术
丙烯酰胺生产有化学法和生物法，化学法一般生产出来含量在16%～20%，微生物法水合出釜浓度一般在25～30%，随着丙烯酰胺产业的发展，市场对高浓度丙烯酰胺的需求越来越大，一般浓度40～50%的丙烯酰胺需求较大，一些特殊客户最高浓度需求达55～60%，一般客户在需求高浓度丙烯酰胺时基本是用丙烯酰胺干粉化水再溶解配置，或用30%的丙烯酰胺加热浓缩得到，这样成本大环境污染大，且浓缩过程容易自聚。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，通过微生物游离细胞水合法生产丙烯酰胺，改变常用的一步间歇式反应为多级串联连续反应，提高菌种利用率，提供了一种高浓度微生物法丙烯酰胺水溶液的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种高浓度微生物法丙烯酰胺水溶液的制备方法，包括菌种驯化筛选、游离细胞的制备、多级连续串联反应，其特征在于：
1）菌种驯化筛选：首先对诺卡氏菌菌种进行诱导驯化筛选得到一种优良的菌种，通过分批补料培养和抗底物产物抑制的反复试验，提高菌种的耐受性，得到一种耐受性提高30%，酶活性高达2500万U／ml的菌株；
2）游离细胞的制备：对筛选的菌种发酵培养得到发酵液，将发酵液离心去除杂质，固体菌体经过微滤膜加脱水盐循环清洗过滤，最终得到清洗合格的菌丝体，电导率≤50Us/cm 、色度≤10 Hazen；
3）多级连续串联反应：在多级串联反应器内，采用游离细胞直接水合反应，每一级反应器内保持一定的浓度，根据出料量和每级之间的浓度梯度计算每级反应每小时需投入的丙烯腈和水量及每级反应器每小时的出料量，控制反应温度18-20℃，每一级反应器间采用超滤膜进行物料与菌体的分离，并把物料连续送入下一级反应器，整个过程采用DCS自动控制，确保各级反应器之间的连续稳定运行。
优选地，所述的多级串联反应器为8只5m3的不锈钢反应釜。
优选地，所述的每一级反应器内保持一定的浓度，其具体要求为：第一级反应器浓度稳定在30%、第二级浓度40%、第三级浓度45%、第四级50%、第五级53%、第六级56%、第七级浓度58%、第八级浓度60%。
优选地，所述的第八级釜的出料量为每小时4吨60%的丙烯酰胺。
优选地，每只反应釜配以四十支超滤膜。
本发明的有益效果：采用多级串联连续反应，提高菌种的利用率，得到60%的高浓度丙烯酰胺，满足市场对丙烯酰胺的浓度需求，提高该产品的市场竞争力。
具体实施方式
本发明的具体实施步骤如下：
1、菌种循环筛选：首先对诺卡氏菌菌种进行诱导驯化筛选得到一种优良的菌种，通过分批补料培养和抗底物产物抑制的反复试验，提高菌种的耐受性，得到一种耐受性提高30%，酶活性高达2500万U／ml的菌株。
2、游离细胞的制备：对于步骤1筛选的菌种，在无菌条件下，将菌种接种至发酵培养基培养，温度为28±2℃，搅拌转速设定为150~200r/min，通气量为40L/min，、发酵40-50h后得到发酵液，将发酵液采用高转速碟片离心机离心去除发酵液中的水溶性物质及杂质，分离后的固体菌体经过微滤膜加脱水盐循环清洗过滤，最终得到清洗合格的菌丝体，电导率≤50Us／cm、色度≤10 Hazen。
其中，发酵培养基成分：葡萄糖20-25g/l，K2HPO4 0.6-0.8g/l，酵母浸膏7.0-9.0g/l，MgSO4·7H20 1.2-1.3 g/l，磷酸氢二钾0.6-0.8g/l，味精1.4-1.5 g/l，尿素7.0-8.0 g/l，消泡剂100ppm。
3、多级连续串联反应：在8只5m3的不锈钢反应釜进行游离细胞水合反应，控制反应温度18-20℃，在第一级反应釜内，将4t水，300-400kg的菌丝体投入反应釜中，开启搅拌，流加丙烯腈进行酶催化水合反应，当丙烯酰胺浓度累计到30%，采用超滤膜进行物料与菌体的分离，并把物料连续送入二级反应器；在二级反应器内，投入300-400kg菌丝体，再加入丙烯腈和水发生水合反应，当丙烯酰胺的浓度可以累计到40%时，经过超滤膜过滤将物料送入下一级反应器，下述六级反应器，重复以上加料过程，同时每一级反应器内保持一定的浓度梯度，控制第三级反应器浓度稳定在45%、第四级为50%、第五级53%、第六级56%、第七级浓度58%、第八级浓度60%出料，这样实现连续串联反应，最终得到出料量为每小时4吨的高浓度60%丙烯酰胺，该工艺能连续稳定生产四十八小时以上，整个过程采用DCS自动控制，确保各级反应器之间的连续稳定运行。
Claims (5)
1. 一种高浓度微生物法丙烯酰胺水溶液的制备方法，包括菌种驯化筛选、游离细胞的制备、多级连续串联反应，其特征在于：
1）菌种驯化筛选：首先对诺卡氏菌菌种进行诱导驯化筛选得到一种优良的菌种，通过分批补料培养和抗底物产物抑制的反复试验，提高菌种的耐受性，得到一种耐受性提高30%，酶活性高达2500万Ug/ml的菌株；
2）游离细胞的制备：对筛选的菌种发酵培养得到发酵液，将发酵液离心去除杂质，固体菌体经过微滤膜加脱水盐循环清洗过滤，最终得到清洗合格的菌丝体，电导率≤50Us/cm、色度≤10Hazen；
3）多级连续串联反应：在多级串联反应器内，采用游离细胞直接水合反应，每一级反应器内保持一定的浓度，根据出料量和每级之间的浓度梯度计算每级反应每小时需投入的丙烯腈和水量及每级反应器每小时的出料量，控制反应温度18-20℃，各级反应器保持一定的浓度梯度，每一级反应器间采用超滤膜进行物料与菌体的分离，并把物料连续送入下一级反应器，整个过程采用DCS自动控制，确保各级反应器之间的连续稳定运行。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度微生物法丙烯酰胺水溶液的制备方法，其特征在于：所述的多级串联反应器为8只5m3的不锈钢反应釜。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度微生物法丙烯酰胺水溶液的制备方法，其特征在于：所述的各级反应器的浓度梯度，其具体要求为：第一级反应器浓度稳定在30%、第二级浓度40%、第三级浓度45%、第四级50%、第五级53%、第六级56%、第七级浓度58%、第八级浓度60%。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度微生物法丙烯酰胺水溶液的制备方法，其特征在于：所述的第八级釜的出料量为每小时4吨60%的丙烯酰胺。
5.根据权利要求1所述的一种高浓度微生物法丙烯酰胺水溶液的制备方法，其特征在于：每只反应釜配以四十支超滤膜。
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| CN107779482A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-03-09 | 山东宝莫生物化工股份有限公司 | 一种高浓度丙烯酰胺的生产工艺 |
| CN109652474A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-19 | 安徽巨成精细化工有限公司 | 生物催化丙烯腈水合反应的方法、产腈菌株的灭活方法 |
| CN115678930A (zh) * | 2023-01-03 | 2023-02-03 | 济宁南天农科化工有限公司 | 一种丙烯酰胺的制备方法 |
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| CN115678930A (zh) * | 2023-01-03 | 2023-02-03 | 济宁南天农科化工有限公司 | 一种丙烯酰胺的制备方法 |
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