[发明专利]一种赤霉素高倍浓缩工艺及浓缩系统

说明书

技术领域

本发明涉及赤霉素提取领域，特别涉及一种赤霉素高倍浓缩工艺及浓缩系统。

背景技术

赤霉素，其分子式为C₁₉H₂₂O₆，分子量为346.37。赤霉素为广泛存在的一类植物激素；其化学结构属于二萜类酸，由四环骨架衍生而得。可刺激叶和芽的生长。已知的赤霉素类至少有38 种。赤霉素应用于农业生产，在某些方面有较好效果。例如提高无籽葡萄产量，打破马铃薯休眠；在酿造啤酒时，用赤霉素来促进制备麦芽糖用的大麦种子的萌发；当晚稻遇阴雨低温而抽穗迟缓时，用赤霉素处理能促进抽穗；或在杂交水稻制种中调节花期以使父母本花期相遇等。

目前赤霉素主要通过发酵方法制取。发酵主要原料为淀粉、花生饼、玉米浆、葡萄糖等。赤霉素菌种先经斜面菌种培养（27℃，4-5d)，再经种子菌种培养（27℃，4-5d)。在种子罐发酵的工艺条件为27℃，72h。发酵罐合成的工艺条件为27℃，160h，生物合成后经过滤浓缩即得赤霉素成品（浓缩水剂）。

目前，常见的浓缩方法为高温蒸汽浓缩和纳滤膜浓缩，其中采用纳滤浓缩的赤霉素的生产工艺已经比较成熟，传统赤霉素浓缩方法基本的流程：发酵液—板框过滤—纳滤浓缩—薄膜蒸发—结晶。其中纳滤和薄膜蒸发的组合是浓缩的关键点，纳滤过程从2000mg/L左右浓缩至8000mg/L左右，然后交由薄膜蒸发浓缩至18000mg/L左右再进行后处理。如刘义雄、郑建勇等在公开号为CN102241653B的中国发明专利《赤霉素的膜过滤、浓缩工艺》中公开了一种赤霉素膜过滤浓缩工艺，其先将赤霉素发酵液用1-10万平板超滤膜、卷式超滤膜或管式超滤膜过滤，再用超滤透析液再用管式纳滤膜或反渗透膜进行浓缩。该方案中由于渗透压的问题，如前所述，纳滤或反渗透浓缩只能浓缩到浓缩至8000mg/L左右，后续还需要采用薄膜蒸发等工艺进行进一步浓缩。采用这种工艺，具有下述缺点：1）薄膜蒸发由于是蒸发浓缩能耗极高，吨水蒸发费用大概在80元人民币左右；2）赤霉素是热敏性物质，蒸发产生的高温会使产品降解，降低了产品活性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种在低压条件下，可以实现赤霉素高倍浓缩，具有能耗低，同时可以避免薄膜蒸发导致产品损失等优点的赤霉素高倍浓缩工艺和浓缩系统。

在现有的工程运用中，超滤一般用于澄清除杂，由于超滤膜截留分子量较大，其渗透压相对比较小、能耗低。现有工艺中，赤霉素产品生产过程中，赤霉素的分子量为346.37，一般采用截留分子量为1万-10万的超滤膜进行过滤除杂，其目的是让大分子杂质被超滤膜截留，而小分子赤霉素则透过超滤膜，实现除杂的目的；然而在实际运行中，由于分子团聚现象的存在，被超滤膜截留的浓缩液中，还是含有大量的赤霉素；为了提高回收率，往往需要往超滤浓缩液中加入数倍体积料液的水进行稀释。

申请人采用有分解渗透压的方式（通过超滤和纳滤浓缩）实现了赤霉素的高倍浓缩。即本申请人创新性的采用分子量为500-5000的超滤膜对赤霉素料液进行浓缩，在浓缩过程中，部分赤霉素透过超滤膜进入透析液中；而由于分子团聚的存在，大部分赤霉素被超滤膜截留；同时由于超滤膜截留分子量较大，其渗透压相对比较小，即可在较小的压力下实现赤霉素的高倍浓缩；透过超滤膜的赤霉素则经过纳滤浓缩后再返回超滤浓缩，提高赤霉素的回收率，由于纳滤浓缩倍速较低，也不需要太高的压力浓缩，能耗也较低。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种赤霉素高倍浓缩工艺，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：赤霉素料液经保安过滤器过滤后，采用超滤循环浓缩到第一目标浓度后得超滤浓缩液，浓缩过程中产生超滤透析液；所述的超滤浓缩采用的超滤膜为截留分子量为500-5000的超滤膜，运行压力为20-30bar；

步骤2：超滤透析液进行纳滤循环浓缩到第二目标浓度，得纳滤浓缩液和纳滤透析液；所述的纳滤浓缩采用的纳滤膜为截留分子量为150-350道尔顿；运行压力为25-35bar；

步骤3：纳滤透析液循环回用，纳滤浓缩液返回步骤1进行超滤浓缩。

优选的，所述的保安过滤器的过滤精度为1-10μm。

优选的，所述的第一目标浓度为18000-20000mg/l。

优选的，所述的第二目标浓度为赤霉素2000-3000mg/l。

优选的，所述的超滤过滤采用的超滤膜截留分子量为1000-3000道尔顿。