一種直接從發酵液中提取高純度核黃素的方法

2023-05-29 00:39:26

專利名稱：一種直接從發酵液中提取高純度核黃素的方法
技術領域：
本發明涉及一種提取高純度核黃素的方法，尤其涉及一種直接從發酵液中提 取高純度核黃素的方法，屬於核黃素生產方法領域。
背景技術：
核黃素(riboflavin)又名維生素B2、維生素G或乳黃素，是一種人體必需 的水溶性維生素。核黃素具有廣泛的生理功能，可以在微生物和高等植物體內合 成，而動物和人類則不能，必須從食物中攝取，因而被世界衛生組織(WHO) 列為評價人體生長發育和營養狀況的六大指標之一，其在臨床醫療、飼料加工、 食品工業及化妝品製造等領域均有重要價值。
核黃素的生產方法主要有4種植物體提取法、化學合成法、微生物發酵法 和半微生物發酵半化學合成法，其中微生物發酵法是近些年發展起來的一種十分 經濟有效的方法，所生產的核黃素純度可達到96%，而且同其他方法相比，微生 物發酵法成本低，汙染少，因此日益受到世界核黃素生產商的青睞。德國BASF (巴斯夫)公司、瑞士 Roche (羅氏)公司和中國湖北廣濟藥業主要採用微生物 發酵法生產核黃素。
成熟的核黃素髮酵液中除含有針狀晶體的核黃素外，還含有菌體、細胞碎片 以及核酸、蛋白質以及其他有機粘性物質，黏度很大，給核黃素的分離精製帶來 較大困難。據BASF公司估計，對於微生物發酵法來說，核黃素的分離提取與純 化成本約佔整個生產成本的40%以上。
從發酵液中提取核黃素的方法主要有2-羥基-3-萘甲酸法、重金屬鹽沉澱法、 Morehouse法、酸溶法、鹼溶法等。其中2-羥基-3-萘甲酸法提取工藝路線長，過 程損耗多，收率偏低，80%含量的核黃素提取收率在60%左右，因此已被大部分 廠商所淘汰；重金屬鹽沉澱法和Morehouse法也很少見有被採用的；目前採用較 多的為酸溶法和鹼溶法，然而酸溶法提取核黃素的能耗較大，經一次溶解、分離、 結晶獲得的產品其純度只有60 70%,要獲得高純度的成品晶體必須經過多次溶 解、分離和結晶操作，所以提取總收率往往不高，約為60%。表l是核黃素在不 同pH值條件下的溶解度(25°C):表l核黃素在不同pH值條件下的溶解度(25°C)
formula see original document page 5由上表可以看出，不同的pH值核黃素的溶解度變化很大，酸性條件下，核 黃素的溶解度很小，只能通過升高溫度增大核黃素的溶解度，然而升高溫度對核 黃素溶解度的增加十分有限，又需要消耗大量的能量，相比較，核黃素在鹼性條 件下，尤其在11.3 12.2範圍內，溶解度在5000 20000mg/l之間，已能滿足目 前發酵生產提取核黃素的要求，而且溶解時間很短， 一般不超過5分鐘，這也是 鹼溶法的主要優勢所在。
然而鹼溶法也存在一些問題需要解決，其中主要問題在於鹼性條件下核黃素 的穩定性較差，如果控制不好，容易發生分解反應，造成損失。據研究，影響核 黃素穩定性的因素主要有避光條件、溶液溫度、溶液pH值和核黃素在溶液中 的作用時間和核黃素的濃度等。大量實驗已經證實，避光是防止核黃素分解的必 要條件，而工業生產中避光分離提取核黃素比較容易實現；另據實驗證明，溶液 溫度超過3(TC、 pH值超過13、作用時間超過30min、核黃素初始濃度越低，相
對分解速度就會急劇增大，這些實驗結果要求鹼溶法提取核黃素的溫度必須低於 30°C、 pH值控制在11 13、分離提取時間不超過30min、核黃素溶液的初始濃
度儘量高。
針對以上情況，章克昌採用鹼溶法工藝提取核黃素，通過調鹼、離心分離菌 體及殘渣、調酸、結晶、二次分離結晶、乾燥等步驟製得純度為92.6%的核黃素 產品，收率接近80%，在工藝過程中，關鍵步驟之一的固液分離採用超速離心分 離，分離因數Fr在8000下分離30min，產品純度約為80%,要使純度達到90% 以上，分離因數Fr幾乎要提高一倍，這對於工業化生產幾乎是不可能的。
張國勝採用鹼溶、絮凝、離心加棉餅真空抽濾和結晶的方法分離提取核黃素， 所得產品純度為85.32%，收率為76.63%，分析收率比較低的原因，應該是分離 過程比較長，尤其是絮凝步驟損耗了較多產品。
以上提取工藝均建立在傳統提取得方法之上，很難在實質上有所突破，而將膜技術應用於核黃素提取領域的嘗試性工作，卻在一定程度上讓人們看到了採用 低能耗、無汙染工藝提取高純度、高回收率核黃素的希望。
專利US6150364公開了一種純化結晶核黃素的方法，採用酸溶、活性炭吸
附溶解性雜質、陶瓷膜反向過濾、結晶、分離晶體的方法，得到純度高達98%
核黃素產品，然而該方法主要針對已經提取出來的核黃素晶體粗製品而言，建立
在酸溶法提取工藝的方法之上，並不適用於從發酵液中直接提取高純度的核黃素。
專利CN200410067513.0公開了一種採用預處理(包括調酸和調鹼)、膜過 濾(過濾前加入活性炭)、酸化、氧化和轉晶等步驟提取核黃素，並採用有機溶 劑回收酸化母液中的核黃素的發酵法核黃素提取工藝，然而其中的膜過濾過程採 用加入活性炭直接濃縮過濾的方式， 一方面，活性炭的加入增加了料液的懸浮固 體含量，使濃縮倍數不可能達到很高，另一方面，由於活性炭的加入，分離後的 菌體殘渣等也不能做詞料等回收，同時，由於物料的黏度較大，膜過濾的滲透液 流量僅為55 65L/m2'h，造成整個分離過程時間比較長，越到後期過濾越困難， 這對於核黃素的鹼溶法提取是非常不利的，會造成較多的核黃素在提取過程中分 解損失掉，直接影響到最終提取的收率；再者，板框和離心分離單元對晶體的結 晶程度要求較高，對於結晶條件差的料液(晶體顆粒細小)分離效果較差，從而 不利於過程的穩定進行，而且採用有機溶劑回收核黃素的方法通常會產生難處理 的廢水，對環境會造成嚴重汙染，因此不適於工業化生產；最重要的是，該提取 方法的收率在87.0% 90.5%，產品純度在95.2% 97.0%，回收工藝對產品的回 收率為3.2% 5.3%，需要採用後續精製步驟才能使產品含量高於98%，而我國 食品添加劑核黃素(維生素B2)的國家標準(GB14752-93)要求核黃素含量(以 CnH2oN406計)要高於98.0%,從公開的資料和技術來看，要達到這一標準，必 須對已經提取的粗品進行精製或進一步提純(該專利也是如此)，這就要把已經 提取出來的晶體核黃素再溶解並進行精製，其過程相當繁瑣，因此一種直接由發 酵液提取生產高純度食品添加劑核黃素的方法將受到各生產廠家的青睞。

發明內容
本發明的目的是提供一種直接由發酵液提取高純度核黃素的方法，解決常 規工藝產品純度達不到國標要求、收率低、能耗高並產生大量廢水汙染的問題。本發明的技術方案為將核黃素髮酵液經過調鹼、多級連續膜過濾洗滌除雜、 穩定化處理、結晶、膜分離濃縮晶體等步驟得到核黃素含量高於98%的產品，其 中膜分離濃縮晶體步驟的滲透液進膜分離回收步驟，採用納濾膜回收結晶母液中 的溶解性核黃素，滲透出水經深度處理回用或達標排放。
本發明的具體技術方案為 一種直接從發酵液中提取高純度核黃素的方法， 其具體步驟如下
(a) 發酵液調鹼將發酵液與其體積比為2 5倍的pH值為12 13的鹼液混 合攪拌，調節pH值為11 13;調鹼時間為0. 5 5min;
(b) 多級連續膜過濾洗滌除雜上述混合液進多級微濾或超濾膜分離設備進 行連續過濾和洗滌，滲透液進下一步驟；
(C)穩定化處理向上述膜過濾的滲透液中同時加入無機酸和氧化劑，調節 核黃素水溶液的pH值至4. 0 6. 0，氧化還原電位值至550 700mV;
(d) 結晶控制穩定化處理後溶液的溫度為4 10°C，並在溶液中按穩定化 處理後溶液質量0. 01 0. 05%的質量百分比加入核黃素晶體，攪拌1 3h得結晶 液；
(e) 膜分離濃縮晶體將上述結晶液進微濾或超濾膜分離設備進行過濾，濃 縮液進行乾燥，製成核黃素成品。
本發明的發酵液為產核黃素的微生物在特定培養基中代謝生產核黃素達 到最高效價(一般為3000 4000)的液體混合物，該混合物中除含有針狀晶體 的核黃素外，還含有菌體、細胞碎片以及核酸、蛋白質及其他有機粘性物質。以 上混合物進入調鹼步驟，使核黃素溶解於鹼液中。
調鹼步驟的要點為常溫下，保證料液的pH值在11 13之間，儘可能減 少該步驟的操作時間，並避免局部pH值過高。為此採用鹼液與料液相混合的方 法，可以控制操作時間在1 5min，具體方法為用NaOH配製2 5倍於發酵 液體積的pH為12 13的鹼液，然後與發酵液混合，充分攪拌，控制溫度在10 3(TC，從而保證核黃素充分溶解於鹼液中，而且有效避免了局部pH值高於13， 核黃素急劇分解現象的發生；也可將鹼液和發酵液分別儲存於兩個容器，由管道 連接於同一個靜態混和器進行混和，通過控制連接在管道上的閥門的開度來控制 鹼液和發酵液的流量，進而控制發酵液調鹼的pH值，並實現調鹼過程的連續進
行，可將物料在調鹼步驟的操作時間進一步減少為0.5 2min。
調鹼後的發酵液進入多級連續膜過濾洗滌除雜步驟，採用微濾或超濾膜過濾 設備對發酵液進行過濾，去除菌體、細胞碎片和其他膠體及固體顆粒。由於常規 的有機膜對鹼的耐受能力比較差，通常連續運行的pH值一般要低於ll.O (參見 GE公司DESAL濃縮分離膜應用手冊和其他相關公司的膜應用技術手冊)，所 以不能用於多級連續膜過濾洗滌除雜步驟，而無機膜，特別是陶瓷膜和金屬膜， 具有更廣泛的pH耐受範圍(耐受pH值的範圍為1 14)，而且耐汙染能力更 強，所以非常適用於一級膜分離步驟的膜分離元件。
由於本工藝在調鹼步驟中加入2 5倍體積比的鹼液稀釋了發酵液，所以物 料粘度能降低到原來的60 80%，再加上採用連續化的過濾洗滌設備，並優選膜 孔徑及操作參數，膜通量能提高1 1.5倍左右，膜過濾除雜步驟的操作時間也 能嚴格控制在10 25min，更保證了產品的高純度和高回收率。
由於料液的成分複雜，除核黃素外還存在菌體、殘糖、色素、膠體物質以及 其他發酵副產物，這些雜質具有種類多，粒徑分布廣的特點， 一般的菌體通常是 微米級，其他雜質大多是納米級的膠體，就微米菌體而言，其在泵等機械的作用 下，也會發生破碎產生亞微米以及納米顆粒。對於這樣一個粒徑分布較廣的顆粒 體系，為了保證對雜質和核黃素的充分分離，步驟(b)選用膜的孔徑應為10 500nm，對應的操作溫度為15 30°C，操作壓力為0.1 0.6MPa，錯流速度為3 6m/s，然而對於特定顆粒體系存在與之相匹配的最優化膜和最佳操作參數，使膜 分離時穩定通量最大，膜汙染程度最低。通過面向應用過程的陶瓷膜結構設計模 型計算得到合適膜孔徑和操作參數，結合實驗驗證，確定膜的孔徑優選100 200nm，操作溫度優選20 25°C ，操作壓力優選0.1 0.25MPa，錯流速度優選3 4m/s，在此操作範圍可保證裝置的連續穩定運行，並減輕了膜汙染，穩定通量可 達100 150L/(m2*h)。膜過濾裝置採用多級串聯方式運行，採用錯流過濾的運行 方式，膜材質為無機材料，優選陶瓷或金屬材料，抗鹼腐蝕性能有保證，有利於 膜的連續穩定運行；膜的形式為管式，有利於高固含量發酵液的過濾；為儘可能 縮短物料的分離操作時間，膜過濾裝置(具體結構見附圖2)採用多級串聯的方 式，級數為4 15級，前1 3級不加洗滌液進行濃縮，中間2 10級加洗滌液 並保持加水量與滲透液流量平衡，最後1 2級不加洗滌液進行濃縮，最終濃縮
液固含量可達20 30%，甚至更高，其中所用洗滌液為pH值12 13的氫氧化 鈉溶液，保證了整個過程料液pH的穩定，同時料液由第一級膜過濾裝置到最後 一級膜過濾裝置，經歷先濃縮、再洗滌、最後再濃縮的過程，整個過程連續運行， 操作時間很短， 一般只有15 25min，有效解決了由於分離過程繁瑣，時間長， 核黃素分解損失量大的問題。
多級連續膜過濾洗滌除雜步驟的濃縮液在常溫下直接加酸調節pH到6.0 7.0，然後進一步脫除水分並乾燥作飼料用；滲透液進入穩定化處理步驟，在常 溫下往料液中同時添加氧化劑和無機酸，使核黃素處於氧化態，並調節pH值到 到酸性狀態，酸化與氧化同時進行可以有效縮短操作時間，防止核黃素在鹼性條 件下的急劇分解，並有利於核黃素的穩定，所用的氧化劑為空氣、氧氣或雙氧水， 考慮到原料的便宜易得和後續納濾步驟膜元件對氧化劑的耐受有一定的範圍，所 用的氧化劑優選經過淨化的空氣，控制溶液的氧化還原電位值至550 700mV。 所用的無機酸包括鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸，由於納濾膜對二價離子的截留率遠 遠高於一價離子，所以考慮到後續納濾濃縮回收結晶母液中核黃素的鹽積累問 題，在此，所用的無機酸優選鹽酸和硝酸。參考表l，可以看出核黃素的pH值
為4 6時的溶解度最小，因此加酸調節料液的pH到4 6，以利於核黃素的結
曰
曰曰o
經過穩定化處理步驟的料液溫度控制在4 10'C,進入結晶步驟，並在溶液 中按穩定化處理後溶液質量0.01 0.05%的質量百分比加入核黃素晶體，攪拌1 3h;不僅可將其中的核黃素充分結晶出來，而且由於溫度低、操作時間短，進一 步減少了核黃素的分解。
結晶後的核黃素進膜分離濃縮晶體步驟，對其中的晶體進行分離，並為後 續的納濾膜過濾做好預處理。為保證對晶體具有較高的截留率，所用的膜的孔徑 為10nm l^im，根據最優化膜理論，優選200 500nm;膜的材質為無機或有機 材料，優選陶瓷、金屬、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯材料；膜的形 式為管式；採用錯流過濾的運行方式，操作溫度為4 10。C，優選7 8'C,操作 壓力為0.1 0.6MPa，優選0.25 0.3MPa，錯流速度為1 5m/s,優選3 3.5m/s。
膜分離濃縮晶體步驟的晶體濃縮液進乾燥步驟，製成純度高於98%的產品， 步驟(e)的滲透液進膜分離回收步驟，採用納濾膜對其中溶解態的核黃素進行
截留，而鹽分和小分子雜質則透過納濾膜。由於膜分離濃縮晶體對物料中的晶體 等大顆粒和膠體有很好的截留效果，所以進一步保證了後續納濾的穩定運行。由 於核黃素分子的相對分子量為376.4，而納濾膜的切割分子量一般在150 500， 所以通過選擇合適的納濾膜能夠保證對核黃素的截留率在95%以上。選用的納濾 膜的材質為芳香聚醯胺或醋酸纖維素；膜的形式為中空纖維或巻式； 一般GE公 司的DK、 DL、 HL型號納濾膜和DOW公司的NF270等系列的納濾膜均符合要 求；膜組件採用錯流過濾的運行方式，操作溫度為15 3(TC，優選20 25。C， 操作壓力為0.1 1.5MPa，優選0.5 1.0MPa，錯流速度為0.1 1.5m/s,優選0.5 1.0m/s。 -
膜分離回收的滲透液經過簡單的處理就可以直接排放或回用，濃縮液加鹼調 節pH值到12 13，回用作調鹼步驟的調鹼用水，不僅回收了其中的核黃素，而 且使其中的水得到了回用，減少了廢水的排放量。
經過以上步驟處理得到的產品，為白色粉末狀，各項指標均達到國家標準的 要求，有效成份含量超過98%，整個工藝的回收率高於95%。 有益效果
(1) 直接由發酵液提取製得高純度產品，純度大於98%，完全達到國標要求。
(2) 結晶母液經納濾膜濃縮後循環回用，廢水排放量大大減少。
(3) 將發酵液中的菌體等雜質製成飼料，可以變廢為寶。
(4) 確定了適合於過程的最優化膜，並優化了操作條件，膜過程的通量更 大，有效減輕了膜汙染，有利於工業化應用。
(5) 提取流程短，大大減少了核黃素在分離過程中的損耗，使整個工藝的 回收率明顯高於一般水平。


圖1為膜分離提取核黃素的工藝流程圖。
圖2為多級連續膜過濾洗滌除雜膜過濾設備示意圖，其中A為料液罐，B-F分別 為一到五級膜過濾裝置，G為最終濃縮出料，H為滲透液出料，I為洗滌液進料。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步描述。 實施例1
如附圖1所示，在500L核黃素髮酵液中加入1.5m、H值為12.5的鹼液，25 'C條件下攪拌5min，調鹼後的料液pH值為11.9。
調鹼後的料液進多級連續膜過濾洗滌除雜膜過濾設備(如附圖2所示，採用 5臺91112陶瓷膜分離設備串聯運行，總膜面積45m2，其中第三級和第四級過濾 設備加pH值為12的氫氧化鈉洗滌液，其中91112陶瓷膜分離單臺主體設備由南 京九思高科技有限公司生產製造，內部的膜元件通過小試試驗進行選配安裝，以 下實施例相同)，膜元件採用孔徑為200nm管式19通道陶瓷膜，膜材料為氧化 鋯，採用錯流過濾的運行方式，操作溫度為25°C，操作壓力為0.15MPa，錯流 速度為3m/s，在此條件下，膜平均通量為135m3/( m2-h)，中間每級膜過濾設備 加洗滌液的流量平均為0.2m3/h，剩餘濃縮液65L，固含量為28.5%，滲透液共收 集2.1m3。多級連續膜過濾洗滌除雜的滲透液直接進酸化步驟，最後的濃縮液加 硫酸調pH到7，由板框壓濾機對剩餘物進行壓濾並乾燥，製成附產品飼料。
多級連續膜過濾洗滌除雜滲透液通入潔淨的空氣，維持料液中的氧化還原電 位為570mV,同時加硝酸調節pH值到5.5，在此過程中維持料液的溫度在25°C 左右。經過穩定化處理後的料液由換熱器冷卻降溫到7'C，並加入0.8Kg的核黃 素晶種，攪拌lh後，維持料液溫度為7'C，避光靜置12h，完成結晶步驟。
結晶後的料液進膜分離濃縮晶體步驟，採用膜分離設備(南京九思高科技有 限公司製造，總膜面積3m2，以下實施例相同)對料液進行過濾，膜元件選用平 均孔徑為500nm的不鏽鋼管式膜，操作溫度為1(TC，操作壓力為0.25MPa，錯 流速度為3.5/s，濃縮至75L，然後加50L純水對晶體進行洗滌，最終濃縮料液 為67L，向濃縮液中添加60gEDTA，加熱至沸騰狀態，核黃素在此狀態下轉化 為針狀結晶，再經過80。C乾燥，即可得到柔軟、疏鬆的核黃素晶體，經檢測純 度為99.2%，完全符合國家標準的要求。
滲透液經收集後總體積為2.3m3，直接進膜分離回收步驟，採用有機膜分離 設備(南京九思高科技有限公司製造，膜的型號為4040，以下實施例相同)對 物料進行過濾，膜元件採用GE公司生產的DK型號的巻式納濾膜，進行錯流過 濾，操作溫度為25。C，操作壓力為0.8MPa，錯流速度為0.8m/s，濃縮10倍，最 終物料體積215L。滲透液經生化處理後達標排放，濃縮液加鹼調節pH值為12 13，回用做初始調鹼步驟用水。整個過程的產品回收率為97.2%。 實施例2
如附圖1所示，在600L核黃素髮酵液中加入1.2m3pH值為13.0的鹼液，25 'C條件下攪拌5min，調鹼後的料液pH值為12.8。
調鹼後的料液進多級連續膜過濾洗滌除雜膜過濾設備，膜元件採用孔徑為 50nm管式19通道陶瓷膜，膜材料為氧化鋯，採用錯流過濾的運行方式，操作溫 度為15"，操作壓力為0.4MPa，錯流速度為4.5m/s，在此條件下，膜平均通量 為96m3/( m2.h)。
多級連續膜過濾洗滌除雜滲透液通入潔淨的氧氣，維持料液中的溶解氧含量 大於630mV，同時加鹽酸調節pH值到4.5，在此過程中維持料液的溫度在25°C 左右。經過穩定化處理後的料液由換熱器冷卻降溫到IO"C，並加入0.4Kg的核 黃素晶種，攪拌3h後，維持料液溫度為5'C,避光靜置8h進行結晶。
膜分離濃縮晶體步驟的膜元件選用平均孔徑為50nm的不鏽鋼管式膜，操作 溫度12。C，操作壓力為0.5MPa，錯流速度為4m/s，濃縮液經後續處理得到產品 純度為98.2%的產品。
滲透液進有機膜分離設備進行過濾，膜元件採用DOW公司生產的NF270 型號的巻式納濾膜，進行錯流過濾，操作溫度為25'C，操作壓力為0.6MPa,錯 流速度為0.5m/s。整個過程的產品回收率為96.5%。 實施例3
如附圖1所示，在300L核黃素髮酵液中加入1.2r^pH值為12.0的鹼液，25 'C條件下攪拌5min，調鹼後的料液pH值為11.8。
調鹼後的料液進多級連續膜過濾洗滌除雜膜過濾設備，膜元件採用孔徑為 500nm管式19通道陶瓷膜，膜材料為氧化鋯，採用錯流過濾的運行方式，操作 溫度為3(TC，操作壓力為0.1MPa，錯流速度為3m/s，在此條件下，膜平均通量 為115m3/(m2-h)。
多級連續膜過濾洗滌除雜滲透液添加雙氧水，控制氧化還原電位為670mV， 同時加硫酸調節pH值到6.0，在此過程中維持料液的溫度在25'C左右。經過穩 定化處理後的料液由換熱器冷卻降溫到10°C，並加入0.6Kg的核黃素晶種，攪 拌2.5h後，維持料液溫度為4r,避光靜置9h進行結晶。
膜分離濃縮晶體步驟的膜元件選用平均孔徑為500 nm的不鏽鋼管式膜，操 作溫度5'C，操作壓力為O.lMPa，錯流速度為2m/s，濃縮液經後續處理得到產 品 純度為98.4%的產 品o
滲透液進有機膜分離設備進行過濾，膜元件採用GE公司生產的HL型號的 巻式納濾膜，進行錯流過濾，操作溫度為2(TC，操作壓力為0.4MPa，錯流速度 為0.6m/s。整個過程的產品回收率為95.5%。 實施例4
如附圖1所示，在25'C條件下，將300L核黃素髮酵液以100L/min的流量 與流量為240L/min的pH值為12.5的鹼液在靜態混合器中進行混合調鹼，調鹼 後的料液pH值為12.3。
調鹼後的料液進多級連續膜過濾洗滌除雜膜過濾設備，膜元件採用孔徑為 100nm管式19通道陶瓷膜，膜材料為氧化鋁，採用錯流過濾的運行方式，操作 溫度為3(TC，操作壓力為0.2MPa，錯流速度為3.5m/s，在此條件下，膜平均通 量為115m3/(m2'h)。
多級連續膜過濾洗滌除雜滲透液通入潔淨空氣，控制氧化還原電位為 580mV，同時加硫酸調節pH值到4.5，在此過程中維持料液的溫度在2(TC左右。 經過穩定化處理後的料液由換熱器冷卻降溫到5'C，並加入0.16Kg的核黃素晶 種，攪拌3h後，維持料液溫度為4X:，避光靜置12h進行結晶。
膜分離濃縮晶體步驟的膜元件選用平均孔徑為350 nm的陶瓷管式膜，操作 溫度5。C，操作壓力為0.3MPa，錯流速度為3.5m/s,濃縮液經後續處理得到產品 純度為98.7%的產品。
滲透液進有機膜分離設備進行過濾，膜元件採用GE公司生產的DK型號的 巻式納濾膜，進行錯流過濾，操作溫度為2(TC，操作壓力為0.6MPa,錯流速度 為0.8m/s。整個過程的產品回收率為97.5%。
權利要求
1.一種直接從發酵液中提取高純度核黃素的方法，其具體步驟如下(a)發酵液調鹼將發酵液與其體積比為2～5倍的pH值為12～13的鹼液混合攪拌，調節pH值為11～13；調鹼時間為0.5～5min；(b)多級連續膜過濾洗滌除雜上述混合液進多級微濾或超濾膜分離設備進行連續過濾和洗滌，滲透液進下一步驟；(c)穩定化處理向上述膜過濾的滲透液中加入無機酸和氧化劑，調節核黃素水溶液的pH值至4.0～6.0，氧化還原電位值至550～700mV；(d)結晶控制穩定化處理後溶液的溫度為4～10℃，並在溶液中按穩定化處理後溶液質量0.01～0.05％的質量百分比加入核黃素晶體，攪拌1～3h得結晶液；(e)膜分離濃縮晶體將上述結晶液進微濾或超濾膜分離設備進行過濾，濃縮液進行乾燥，製成核黃素成品。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的步驟(b)所述多級微濾或超 濾膜分離設備中所用膜的孔徑為10 500nm;材質為無機材料;膜的形式為管式； 採用錯流過濾的運行方式，操作溫度為15 30℃，操作壓力為0.1 0.6MPa，錯 流速度為3 6m/s;多級微濾或超濾膜分離設備為4 15級串聯運行，前1 3 級不加洗滌液進行濃縮，中間2 10級加洗滌液並保持加洗滌液的流量與滲透液 流量平衡，最後1 2級不加洗漆液進行濃縮，其中所用洗滌液為pH值為12 13的氫氧化鈉溶液。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於步驟(b)所述的膜的孔徑為100 200nm;材質為陶瓷或金屬材料；操作溫度為20 25°C，操作壓力為0.1 0.25MPa，錯流速度為3 4m/s。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(c)所述的無機酸為鹽酸、硫 酸、硝酸或磷酸；所用的氧化劑為空氣、氧氣或雙氧水。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(e)所述的微濾或超濾膜分離設備 所用膜的孔徑為10nm lpm;膜的材質為無機或有機材料；膜的形式為管式； 採用錯流過濾的運行方式，操作溫度為4 15℃，操作壓力為0.1 0.6MPa，錯 流速度為1 5m/s。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於步驟(e)所述的膜的孔徑為200 500nm;膜的材質為陶瓷、金屬、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯材料； 操作溫度為7 10℃，操作壓力為0.25 0.3MPa，錯流速度為3 3.5m/s。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(b)多級連續膜過濾洗滌除雜的 操作時間為10 25min。
8. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(e)結晶液進微濾或超濾膜分離 設備進行過濾後的滲透液進納濾膜分離設備進行過濾，核黃素被截留，濃縮液加 鹼調pH值為12 13後，回用做步驟(b)的洗滌液，滲透液經深度處理回用或 達標排放。
9. 根據權利要求8所述的提取方法，其特徵在於所述的納濾膜分離設備所用的納 濾膜材質為芳香聚醯胺或醋酸纖維素；膜的形式為中空纖維或巻式，採用錯流過 濾的運行方式，操作溫度為15 30℃，操作壓力為0.1 1.5MPa，錯流速度為 0.1 1.5m/s。
10.根據權利要求9所述的提取方法，其特徵在於所述操作溫度為20 25℃， 操作壓力為0.5 1.0MPa，錯流速度為0.5 1.0m/s。
全文摘要
一種直接從發酵液中提取核黃素的方法，屬於核黃素(維生素B2)生產方法領域，包括將核黃素髮酵液經過調鹼、多級連續膜過濾洗滌除雜、穩定化處理、結晶、膜分離濃縮晶體等步驟直接得到含量高於98％的核黃素產品，其中膜分離濃縮晶體步驟的滲透液進膜分離回收步驟，採用納濾膜回收結晶母液中的溶解性核黃素，滲透出水經深度處理回用或達標排放，整個工藝的產品收率高於95％，產品純度達到國家標準要求，完全符合大規模工業化生產的要求。
文檔編號C07D475/00GK101205230SQ200710191149
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月10日 優先權日2007年12月10日
發明者丁曉斌, 仲兆祥, 徐南平, 徵 範, 邢衛紅 申請人:南京九思高科技有限公司