Fallbeispiel zum Entsalzungs- und Raffinationsprozess von L-Homoserin
L-Homoserin ist eine Aminosäure, die in der Lebensmittel-, Gesundheits-, Kosmetik-, Biomedizin- und anderen verwandten Industrien als wichtiger Aminosäurerohstoff weit verbreitet ist.
Entsalzung und Entfernung von Verunreinigungen aus L-Homoserin:
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Bei der Extraktion und Aufbereitung von L-Homoserin können Verunreinigungen den Prozess häufig stören und es erschweren, den gewünschten Reinheitsgrad zu erreichen. Daher sind Entsalzungs- und Entfernungsverfahren notwendig, um die Reinheit von L-Homoserin während der Extraktion und Aufbereitung zu verbessern. Zu den gängigen Methoden für die Entsalzung und Entfernung von Verunreinigungen bei der L-Homoserin-Produktion gehören derzeit:
1) Zentrifugation:
Die Zentrifugation ist eine weit verbreitete Methode zur Entfernung von Verunreinigungen bei der L-Homoserin-Herstellung. Dabei wird die Fermentationsbrühe durch Zentrifugation konzentriert und die organische Phase abgetrennt, um eine Trennung und Reinigung zu erreichen. Die Zentrifugation ist ein hocheffizientes Produktionsverfahren, mit dem Proteine, Kohlenhydrate und andere in der Fermentationsbrühe enthaltene Verunreinigungen effektiv entfernt werden können.
2) Säurefällungsmethode:
Eine weitere gängige Methode zur Entfernung von Verunreinigungen bei der L-Homoserin-Herstellung ist die Säurefällung. Dabei werden Proteine durch Zugabe einer sauren Lösung aus der Fermentationsbrühe ausgefällt und entfernt. Die Säurefällung eignet sich besonders für proteinreiche Fermentationsbrühen, da die Proteine nach der Fällung leicht durch Zentrifugation abgetrennt werden können. Die weitere Reinigung des L-Homoserins kann anschließend durch zusätzliche Verfahren wie Zentrifugation oder Chromatographie erfolgen.
3) Harzadsorptionsverfahren:
Die Harzadsorption ist eine weitere gängige Technik zur Herstellung von hochwertigem L-Homoserin. Dabei werden Materialien wie Ionenaustauscherharze eingesetzt, um L-Homoserin selektiv zu adsorbieren und Verunreinigungen zu entfernen. Die Harzadsorption bietet mehrere Vorteile, darunter hohe Effizienz, Schnelligkeit und gute Selektivität.
4) Chromatographische Trenntechnologie:
Mittels chromatographischer Trenntechnik werden anorganische Salze, Pigmente und andere Verunreinigungen aus der L-Homoserin-Ausgangslösung entfernt. Das abgetrennte Extrakt wird mit einem Raffinationsharz dekontaminiert, und das gereinigte L-Homoserin wird im Prozessschritt weiterverarbeitet, um die letzte Gesamtausbeute und die Produktqualität zu verbessern.
Experimentelle Fälle der Reinigung von L-Homoserin durch Chromatographie:
1) Zweck des Experiments:
Die Chromatographie wurde bereits erfolgreich in der Herstellung verschiedener Aminosäureprodukte eingesetzt. In diesem Fall hat uns ein Kunde 3000 Liter L-Homoserin-Membranlösung zur Verfügung gestellt, um einen Pilotversuch zur Optimierung der Chromatographie durchzuführen. Ziel dieses Versuchs ist die Bewertung der Trennleistung des Sunresin-Harzes sowie 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 Ergebnis Filtrat diente anschließend als Ausgangsmaterial für die Chromatographie. Das Ausgangsmaterial wurde wie folgt analysiert:
| L-Homoserin-Rohstoff | |
|---|---|
| Analyse des Artikels | LL-Homoserin |
| Aussehen | Rotbraun |
| Feststoffanteil (%) | 18 |
| Dichte (g/ml) | 1.06 |
| pH | 6,55 |
| Leitfähigkeit | 10320 |
| L-Homoserin-Säuregehalt (%) | 10-10,5 |
3) Experimenteller Effekt der chromatographischen Trennung:
Durch die kontinuierliche Optimierung und Anpassung der chromatographischen Produktionsabläufe ergeben sich folgende spezifische Leistungswerte für die Chromatographie:
| SSMB-Chromatographie-Trennleistungsdaten | ||
|---|---|---|
| Analyse des Artikels | Extraktionslösung | Restflüssigkeit |
| Aussehen | klar, gelb | klar, rötlich-braun |
| L-Homoserin-Ausbeutekoeffizient (%) | 94-96 | - |
| Reinheit von L-Homoserin (%) | 90-92 | - |
4) Experimentelle Zusammenfassung:
Auf der Grundlage des chromatographischen Pilotversuchs mit dem Harz von Sunresin lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen:
Unter den gegebenen Zufuhrbedingungen und bei sehr niedrigem Wasserverbrauch kann im Pilotversuch eine gute Trennung von L-Homoserin aus dem Feststoff mit einer analytischen Ausbeute von über 95 %, einer Reinheit von über 90 % und der Entfernung anderer Verunreinigungen erzielt werden;
-Mit der zweiten Optimierung der Parameter wurde das Pigment des Extrakts von Rot auf Hellgelb reduziert, und der Entfärbungseffekt wurde deutlich verbessert.
Sunresin SSMB chromatografische Trennanlage:
Für das Problem des hohen Salzgehalts in der aktuellen Fermentationsbrühe hat Sunresin durch die Kombination der Eigenschaften der Brühe ein kontinuierliches chromatographisches Salzabtrennungsverfahren (SSMB) und ein kontinuierliches Ionenaustauschverfahren entwickelt.
Prinzip der chromatographischen Trennung:
Ziel der Chromatographie ist es, 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;
Das Verfahren ist ein kontinuierliches Chromatographiesystem, das als sequenzielle analoge Wanderbettchromatographie bezeichnet wird. Es besteht aus einer Reihe aufeinanderfolgender Zyklen von mit Harz gefüllten Trennkammern, die als „sequenzielle simulierte Wanderbettchromatographie“ dienen “bezeichnet werden, da die Bewegung des Harzbetts durch den periodischen Wechsel von Ein- und Auslass jeder Einheit simuliert wird.
Das chromatographische Packungsmaterial ist ein homogenes Harz mit unterschiedlicher Bindungsaffinität für jede Komponente.
Vorteile chromatographischer Trenneinheiten:
Die Vorteile von SSMB liegen auf der Hand:
-Kontinuierliche und gleichmäßige Zufuhr/Abfuhr, wodurch Systemstabilität und Zuverlässigkeit gewährleistet werden;
-Hochreine Komponenten können gewonnen werden;
-Geringerer Wasserverbrauch und Harzverbrauch pro Produkteinheit in einem kontinuierlichen System im Vergleich zu einem Batch-Verfahren, 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 erzielen, wird die Durchflussrate durch die verschiedenen Bereiche der chromatographischen Trennsäule präzise durch die automatische Steuerung des Systems geregelt, die einen automatischen und genauen Wechsel zwischen verschiedenen Prozessschritten ermöglicht.
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