[发明专利]一种从D-核糖结晶母液中提纯D-核糖的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种从D-核糖结晶母液中提纯D-核糖的方法及装置。

背景技术

D-核糖(D-Ribose)又名D-呋喃核糖(D-Ribofuranose)，是生物体内核糖核酸、某些维生素和核苷酸类辅酶(如NAD、NADH、FAD、ADP、UDP、CDP、GDP等)的组成成分，具有十分重要的生理作用。D-核糖主要是采用细菌发酵葡萄糖合成，在发酵过程中，除了得到D-核糖这一目标产物外，还会产生其它多糖、多元醇等杂质。

D-核糖发酵液经过浓缩结晶后会产生大量的母液，该母液中含有大量的乙醇，固形物浓度30～35wt.％，固形物中D-核糖含量60wt.％左右，此外还含有大量的蛋白、多糖、多元醇、大分子色素、低聚糖等物质，这些大分子物质的存在导致D-核糖无法继续结晶出来。该母液含固量高，处理非常困难，既给环保处理带来了难题也导致有效产物的浪费，这是国内外D-核糖生产企业共同面临的难题。目前国内没有从D-核糖母液再提纯D-核糖的专利和文献报道，因此，开发一种高效的从D-核糖母液中回收D-核糖的方法具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种从D-核糖结晶母液中提纯D-核糖的方法，

该方法具有操作简便、经济环保的特点，具有较好的经济效益和社会效益。

本发明通过如下技术方案实现上述目的。

一种从D-核糖结晶母液中提纯D-核糖的方法，依次包括以下步骤：

(1)分离乙醇：在温度45～55℃、真空度-0.092～-0.090MPa减压浓缩出D-核糖结晶母液中的乙醇，得到含水在9～11wt.％的粗乙醇溶液和固形物浓度达到55～60wt.％且脱去乙醇的D-核糖母液；

(2)无水乙醇制备：将上述粗乙醇溶液经过膜渗透技术回收得到无水乙醇，无水乙醇返回到生产循环使用；

(3)脱去乙醇的母液稀释：使用纯水对步骤(1)中所述的脱去乙醇的D-核糖母液进行稀释，得到固形物浓度为15～20wt.％的稀释液；

(4)纳滤膜分离：使用纳滤膜处理步骤(3)中所述的稀释液得到透析液和浓缩液，工作压力为进压22～28bar，出压20～26bar，操作温度为40～41℃；

(5)浓缩脱色：将步骤(4)中透析液进行三效蒸发浓缩，浓缩至固形物浓度为60～65wt.％；加入活性炭对上述D-核糖浓缩液进行脱色，活性炭加入量8～12kg/吨D-核糖，操作温度40～70℃，静置2h后过滤得到D-核糖滤液；

(6)再浓缩结晶：将步骤(5)所述的D-核糖滤液进一步浓缩至含有固形物的浓度为93～96wt.％，按体积比1:1加入无水乙醇，进入结晶罐结晶，离心干燥得到D-核糖成品；

所述步骤(2)中的膜渗透技术选择无机渗透汽化膜，是由6～10个膜组件串联组成；

所述步骤(2)中操作温度为100～120℃，制备得到的无水乙醇含水量低于0.5wt.％；

所述步骤(4)中的纳滤膜的膜通量为400～600Da；

所述步骤(4)中的透析液中固形物的浓度为7～13wt.％，固形物中D-核糖含量为85～92wt.％，透析液的透光率为85～95％；浓缩液中固形物浓度38～42wt.％，固形物中D-核糖含量为35～43wt.％；

所述步骤(6)中的无水乙醇来自于步骤(2)制备而得。

本发明还提供了一种用于从D-核糖结晶母液中提纯D-核糖的装置，包括蒸馏釜、馏出物储罐、蒸发器、渗透膜系统、乙醇储罐、渗透液储罐、残余物储罐、纳滤系统、透析液储罐、三效蒸发器、脱色罐、过滤装置、搪瓷浓缩罐、结晶罐和双锥干燥器；

所述蒸馏釜的馏出物出口与冷凝器、馏出物储罐、蒸发器、渗透膜系统依次连接，渗透膜系统的渗透液出口与渗透液储罐的进口连接，渗透膜系统的乙醇出口和乙醇储罐的进口连接；

所述蒸馏釜的残余物出口与残余物储罐和纳滤系统依次连接，纳滤系统的的浓缩液出口与浓缩液储罐的进口连接，纳滤系统的透析液出口与透析液储罐、三效蒸发器一效、三效蒸发器二效、三效蒸发器三效、脱色罐、过滤装置和搪瓷浓缩罐依次连接；

所述搪瓷浓缩罐的浓缩液出口与乙醇储罐的乙醇出口分别与结晶罐连接，结晶罐的出口与离心机和双锥干燥器依次连接。

与现有技术相比，本发明具有以下明显有益效果：