[发明专利]一种提高聚唾液酸水解率的间歇连续耦合反应装置及反应方法

说明书

本发明公开了一种提高聚唾液酸水解率的间歇连续耦合反应装置及反应方法，以含有聚唾液酸的料液为原料，在水解装置上进行水解后，利用循环泵打入到膜过滤系统进行过滤，膜截留液再用循环泵打入到水解系统中进行再次水解，再次水解后的水解液再利用循环泵打入到膜过滤系统，膜截留液再用循环泵打入高水解系统中进行再次水解，如此往复循环，直至聚唾液酸完全彻底水解成N‑乙酰神经氨酸。此方法比现有技术方法可提高聚唾液酸水解率30％～50％，水解后的N‑乙酰神经氨酸经除杂浓缩结晶等步骤得到高纯度N‑乙酰神经氨酸，此方法工艺大大提高了生产效率，满足工业化需求。

技术领域

本发明涉及一种提高聚唾液酸水解率的间歇连续耦合反应装置及反应方法，主要是对聚唾液酸分离提纯制备N-乙酰神经氨酸过程中水解方法的优化，属于生化分离工程技术领域。

背景技术

唾液酸(Sialic acids)是一族神经氨酸的衍生物，最常见的是N-乙酰神经氨酸，通常以低聚糖，糖脂或者糖蛋白的形式存在。唾液酸的主要食物来源是母乳，在牛奶、鸡蛋和奶酪中也存在唾液酸。近年来，唾液酸及其衍生物在食品、保健品和医药上的应用有着日益广阔的发展前景，尤其是在婴幼儿配方奶粉中的应用，研究发现，可以通过饮食补充外源性唾液酸以增加脑部唾液酸的含量。这也预示着在婴儿奶粉，特别是针对早产儿的婴儿奶粉中添加唾液酸将有效地促进他们的神经系统和大脑的发育，同时进一步影响他们在生长发育早期的智力发育，并且在抗炎、抗病毒、抗癌、抗识别等方面起着十分重要的作用。

现有技术中，唾液酸可以先发酵得到唾液酸的聚合物-聚唾液酸，再由发酵得到的聚唾液酸经过水解得到，此方法是目前相关领域技术人员研究的热点。聚唾液酸的水解方法大致包括有酶水解方法和酸水解方法。酶水解聚唾液酸方法的条件温和，但是聚唾液酸水解酶的价格昂贵，大大增加了使用成本，只适用于实验室，而不适用于工业化大生产，而且水解酶也容易残留在水解后的唾液酸中，降低了唾液酸的纯度和品质；酸水解聚唾液酸方法则是直接在聚唾液酸溶液中添加一定量的盐酸等溶液，于一定温度下进行水解，但一般的酸水解的聚唾液酸的水解率不高，且水解不彻底，直接导致水解后的唾液酸中含有部分低聚唾液酸，严重影响后期唾液酸分离提纯过程以及唾液酸产品的纯度和品质。

如何提高聚唾液酸水解率、优化聚唾液酸的水解条件以及设计出优良的聚唾液酸水解装置，是目前相关领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种提高聚唾液酸水解率的间歇连续耦合反应装置及反应方法，以提高聚唾液的水解率，为大规模工业化生产N-乙酰神经氨酸提供工艺和方法，满足工业化生产需求。

本发明提高聚唾液酸水解率的间歇连续耦合反应装置，包括膜过滤系统和水解系统，在膜过滤系统中分别设置有清液出料口和浓液出料口，膜过滤系统中从过滤膜透过的清液通过管路汇聚至清液出料口出料，经过滤膜截留的浓液通过管路汇聚至浓液出料口出料；

所述膜过滤系统的浓液出料口与水解系统的进料口之间通过管路连接，并在管路中设置有膜过滤-水解循环泵，以泵送物料；所述水解系统的出料口与膜过滤系统的进料口之间通过管路连接，并在管路中设置有水解-膜过滤循环泵，以泵送物料。

膜过滤系统和水解系统采用采用间歇式连续循环的工作方式，即经水解系统水解后的唾液酸水解液通过管路泵送至膜过滤系统，在膜过滤系统内通过过滤膜对水解为单体的N-乙酰神经氨酸和未被水解的聚唾液酸进行分离，从过滤膜中透过的清液通过管路汇聚到清液出料口出料，经过滤膜截留的浓液通过管路泵送至水解系统中，进行二次水解，二次水解完成后，将二次水解液冷却后通过管路泵送至膜过滤系统；重复上述水解、膜过滤过程。水解和膜过滤过程分别交替进行，同时又“首尾”相连，水解反应的结束意味着膜过滤过程的开始，膜过滤过程的结束意味着水解反应的继续，重复交替进行直至聚唾液酸的水解率≥90％。

本发明提高聚唾液酸水解率的间歇连续耦合反应装置的运行流程如下：