Fallbeispiel zur Entsalzung und Raffination von L-Homoserin

L-Homoserin ist eine Aminosäure, die in den Bereichen Lebensmittel, Gesundheitsprodukte, Kosmetik, Biomedizin und anderen verwandten Branchen häufig als wichtiger Aminosäurerohstoff verwendet wird.

Entsalzung und Entfernung von Verunreinigungen von L-Homoserin:

Bei der Extraktion und Herstellung von L-Homoserin können Verunreinigungen den Prozess häufig beeinträchtigen und das Erreichen des gewünschten Reinheitsgrades erschweren. Daher sind Entsalzungs- und Verunreinigungsentfernungsverfahren erforderlich, um die Reinheit von L-Homoserin während der Extraktion und Herstellung zu verbessern. Zu den gängigen Methoden zur Entsalzung und Verunreinigungsentfernung bei der L-Homoserin-Produktion gehören derzeit:

1) Zentrifugation:

Zentrifugation ist eine weit verbreitete Methode zur Entfernung von Verunreinigungen bei der L-Homoserin-Produktion. Bei diesem Verfahren wird die Fermentationsbrühe durch Zentrifugation konzentriert und die organische Phase abgetrennt, um eine Trennung und Reinigung zu erreichen. Zentrifugation ist ein hocheffizienter Produktionsprozess, der Proteine, Kohlenhydrate und andere Verunreinigungen in der Fermentationsbrühe effektiv entfernen kann.

2) Säurefällungsverfahren:
Eine weitere häufig verwendete Methode zur Entfernung von Verunreinigungen bei der L-Homoserin-Produktion ist die Säurefällung. Dabei werden Proteine ​​durch Zugabe einer Säurelösung aus der Fermentationsbrühe ausgefällt und entfernt. Die Säurefällung ist besonders effektiv bei Fermentationsbrühen mit hohem Proteingehalt, da sich die Proteine ​​nach der Fällung leicht durch Zentrifugation entfernen lassen. Eine weitere Reinigung des L-Homoserins kann anschließend durch zusätzliche Techniken wie Zentrifugation oder Chromatographie erreicht werden.

3) Harzadsorptionsmethode:

Die Harzadsorptionsmethode ist eine weitere häufig eingesetzte Technik zur Herstellung von hochwertigem L-Homoserin. Bei dieser Methode werden Materialien wie Ionenaustauscherharze verwendet, um L-Homoserin selektiv zu adsorbieren und Verunreinigungen zu entfernen. Die Harzadsorptionsmethode bietet mehrere Vorteile, darunter hohe Effizienz, Schnelligkeit und gute Selektivität.

4) Chromatographische Trenntechnik:

Mittels chromatographischer Trenntechnik werden anorganische Salze, Pigmente und andere Verunreinigungen aus der L-Homoserin-Ausgangslösung entfernt. Der abgetrennte Extrakt wird durch ein Raffinationsharz dekontaminiert, und das gereinigte L-Homoserin wird einer späten Prozessstufe unterzogen, um die Ausbeute und Qualität des L-Homoserin-Produkts zu verbessern.

Experimentelle Fälle zur Reinigung von L-Homoserin durch Chromatographie:  

1)Zweck des Experiments:

Die Chromatographie-Technologie wird erfolgreich bei der Herstellung verschiedener Aminosäureprodukte eingesetzt. In diesem Fall hat ein Kunde eine 3000-Liter-L-Homoserin-Membranklarflüssigkeit an unser Unternehmen gesandt, um ein Chromatographie-Pilot-Debugging-Experiment durchzuführen. Hauptziel dieses Experiments ist die Bewertung der Trennleistung des Sunresin-Harzes und die Untersuchung der Prozessleistung der SSMB-Chromatographie bei der Trennung und Reinigung von L-Homoserin.

2)Experimentelles Ausgangsmaterial:

Für dieses Experiment wurde die L-Homoserin-Fermentationsbrühe filtriert, um einen Feststoffgehalt von 18 %, einen pH-Wert von 6,8 und eine Leitfähigkeit von 10320 µS/cm zu erreichen. Das resultierende Filtrat diente anschließend als Ausgangsmaterial für die Chromatographie. Das Ausgangsmaterial wurde wie folgt analysiert:

3)Experimenteller Effekt der chromatographischen Trennung:

Durch die kontinuierliche Optimierung und Anpassung der chromatographischen Produktionsfehlerbehebung ergibt sich die spezifische Leistung der Chromatographie wie folgt:

4)Experimentelle Zusammenfassung:

Basierend auf dem chromatographischen Pilotversuch mit Beladung mit Sunresin-Harz können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden:

- Unter den aktuellen Zufuhrbedingungen und bei Beibehaltung eines sehr geringen Wasserverbrauchs kann im Pilotversuch eine gute Trennung von L-Homoserin vom Feststoff mit einer analytischen Ausbeute von über 95 %, einer Reinheit von über 90 % und der Entfernung anderer Verunreinigungen erreicht werden;

- Mit der zweiten Parameteroptimierung wurde das Pigment des Extrakts von Rot auf Hellgelb reduziert und der Entfärbungseffekt deutlich verbessert.

Sunresin SSMB chromatografische Trennausrüstung:

Um das Problem des hohen Salzgehalts in der aktuellen Fermentationsbrühe zu lösen, hat Sunresin durch Kombination der Eigenschaften der Brühe ein kontinuierliches Chromatographie-Salztrennverfahren und ein kontinuierliches Ionenaustauschverfahren mit SSMB entwickelt.

Chromatographisches Trennprinzip:

Der Zweck der Chromatographie besteht darin, das Ausgangsmaterial in zwei Teile zu trennen.

– die Produktphase, die die L-Homoserin-Komponente mit hoher Ausbeute und hohem Gehalt enthält;

- die Verunreinigungsphase, die eine sehr geringe Menge der Zielkomponente und einen großen Anteil an Salzen, Pigmenten und anderen Verunreinigungen enthält;

Bei dem Verfahren handelt es sich um ein kontinuierliches Chromatographiesystem namens Sequential Analog Moving Bed. Es besteht aus einer Reihe aufeinanderfolgender Zyklen harzgefüllter Trennkammern, die als „Sequential Simulated Moving Bed“ bezeichnet werden, da die Bewegung des Harzbetts durch den periodischen Wechsel von Ein- und Auslass jeder Einheit simuliert wird.

Die chromatographische Packung ist ein homogenes Harz mit unterschiedlicher Bindung/Affinität für jede Komponente.

Vorteile chromatographischer Trenneinheiten:

Die Vorteile von SSMB liegen auf der Hand:.

-Kontinuierliche und reibungslose Zufuhr/Entladung, wodurch die Stabilität und Zuverlässigkeit des Systems gewährleistet wird;

- Es können Komponenten mit hoher Reinheit gewonnen werden;

- Geringerer Wasserverbrauch und Harzverbrauch pro Produkteinheit, die in einem kontinuierlichen System im Vergleich zu einem Batch-Prozess getrennt wird, da das System keine Zwischenkomponenten hat, die entfernt, gemischt und wieder zugeführt werden müssen;

- Im Vergleich zum herkömmlichen Ionenaustausch verbraucht es praktisch keine Chemikalien und ist umweltfreundlicher.

Um die beste Leistung des Systems zu erreichen, wird eine präzise Kontrolle der Durchflussrate durch die verschiedenen Bereiche der chromatographischen Trennsäule durch die automatische Steuerung des Systems erreicht, um automatisch und präzise zwischen verschiedenen Prozessschritten umzuschalten.