二步发酵法生产维生素C - 副本.ppt

二步发酵法生产维生素C;目录;显著的经济效益和社会效益; 以当年北京制药厂年产150吨维生素C车间为例，采用二步发酵法新工艺后，每年可节约丙酮297吨（相当于237.8万斤粮食）；节省其他化工原料2600多吨和主要设备58台；降低了原料成本10%。据报，目前国内已有年产3万多吨维生素C的生产能力，若全部开动生产，其产生的经济效益和社会效益、生态环保效益是无法估量的。;维生素C;维生素C的化学结构;维生素C的性质;维生素C的生产方法; 工艺路线;2·二步发酵法; 第一步：;（2）工艺过程; c 提取 采用弱碱性离子交换树脂从发酵液中直接提取2-酮基-L-古龙酸（新工艺），用甲醇-硫酸溶液洗脱,将洗脱液直接内酯化、烯醇化为维生素C（新工艺）。 d 精制 将上述维生素C通过活性炭脱色，于结晶罐内加入晶种结晶，冷乙醇洗涤，低温干燥，即可获得精品维生素C。 ; ①加热沉淀法 加热沉淀法是2-酮基-L古龙酸分离提纯的传统工艺，分离手段较为落后。此工艺通用氢型树脂，调 pH至蛋白质的等电点后加热除蛋白。采用此工艺会造成有效成分在高温下降解损失，且发酵液直接通过树脂柱，造成树脂表面污染，降低树脂的交换容量和收率。两次通过树脂柱带进了大量水分，也增大了浓缩耗能。;②化学凝聚法 　　　化学凝聚法是通过加入化学絮凝剂来除 去蛋白质、菌体、色素等杂质，避免了加热沉 淀时有效成分的损失。季光辉等采用化学凝聚法对VC发酵液进行预处理，使2-酮基-L-古龙酸的滤液质量提高，提取前步收率提高5.2%，VC总收率提高2.5%以上。以壳聚糖为主凝剂，聚丙烯酰胺为助凝剂，通过化学凝聚法除蛋白工艺。提取收率由原来的76%提高到82%，古龙酸优级品率由原来的35%提高到60%, 成本比原来降低20%。　　　 但是化学凝聚法也存在许多不足，比如在处理后的发酵液离心后所得的上清液中任然存在一定量的蛋白，如果发酵液染菌则处理效果更不明显，上清液浑浊，严重影响了产品的品质和收率。此外，化学凝聚法在操作过程中也会对环境造成污染。;③超滤法 　　超滤是一种新兴的膜处理技术，此法具 有操作方便、节能、不造成新的环境污染 等优点，因此在2-酮基-L-古龙酸的分离提纯中的应用日益广泛。此法与加热沉淀法不同的是，可在常温下操作，可减少有效成分的损失；在用膜除蛋白的过程中，无任何新的化学物质加入，可减少对树脂的污染和损耗，降低酸碱用量，减少三废排放。与化学凝聚法不同的是，在处理染菌的发酵液时仍可达到较好的处理效果。我国的东北制药厂1995年从丹麦引进目前全国最大膜面积的平板超滤装置后， 2 -KLG的分离提纯成本比原先的化学凝聚法节约了600万元，其收率和生产的自动化、连续化程度也明显提高。;转化工艺 无论是莱氏法还是二步发酵法制得的2-酮基-L-古龙酸，目前在生产上都是通过化学反应过程转化为VC。根据所选试剂的不同，二步发酵法可分为酸转化法和碱转化法。 ①酸转化法 　　　 VC化学转化生产，自莱氏法建立以来就采用浓盐酸催化2-酮基-L-古龙酸，一步制得 VC。国外有关学者对此法进行了许多研究。印度 Ahmedbad Textile工业研究协会研究表明，在以饱和氯代烃(如CHCl3 )、芳烃(如苯、甲苯)为溶剂, 由 2-酮基-L-古龙酸与浓盐酸在 60-75℃下反应 4-6h, 可制得纯度为90 % 的粗VC。美国学者YOD ICE 等于1985年报道了2-酮基-L-古龙酸与浓盐酸在表面活性剂 Me(CH2)5N +Me3Cl的甲苯溶液中反应，可制得纯度超过99%的VC。 ;②碱转化法 我国 VC生产厂家均采用碱法转化2-酮基-l-古龙酸生产VC。东北制药总厂等生产单位将2-酮基-L-古龙酸与甲醇在浓硫酸催化下生成2-酮基- L-古龙酸甲酯，该酯在NaHCO3作用下发生内酯化反应生成VC钠盐。该法避免了酸催化的上述缺点，且操作工艺简单，反应条件温和，适合于规模化生产，但是在生产中的反应周期过长，甲醇单耗高。有些单位尝试用CH3ONa代替NaHCO3进行碱转化，转化率可高达92.6%，但产品质量较差，且甲醇钠价格贵，造成生产成本较高。; 注意： 在生产中，第一步要严格控制反应过程的pH为8.0～8.5，避免葡萄糖的C-2位差向异构物被还原成甘露醇。整个发菌期间，要保持葡萄糖酸杆菌数量的一定，小菌将L-山梨糖转化为2-酮基-L-古龙酸，而大菌本身不产酸，是搭配菌，其作用仅是通过刺激小菌的生长而促进小菌产酸。2-酮基-L-古龙酸首先在甲酯中用浓硫酸催化酯化成2-酮基-L-古龙酸甲酯，再加入碳酸氢钠转化成维生素C盐，经