一种采用膜蒸馏结晶精制核苷酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用膜蒸馏结晶精制核苷酸的方法，包括如下步骤：(1)将核苷酸料液通过一级膜蒸馏组件的料液侧，进行第一膜蒸馏，得到第一浓缩液；(2)当第一浓缩液的浓度为150～200g/L时，将其通入二级膜蒸馏组件的料液侧，进行第二膜蒸馏，得到第二浓缩液；(3)将第二浓缩液的浓度为200～300g/L时，将其导入结晶罐中结晶，即得到精制的核苷酸晶体。与现有技术相比，本发明专利技术采用分级膜蒸馏，可最大程度保证料液在温和状态下达到饱和状态，而得到所需要的晶体尺寸，保证产品质量，同时可大大减少溶质在膜组件内发生结晶的概率，从而保证设备运行的稳定性提高设备使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种采用膜蒸馏结晶精制核苷酸的方法
本专利技术属于生物
，具体涉及一种采用膜蒸馏结晶精制核苷酸的方法。
技术介绍
作为生物体内的一种重要的低分子化合物，核苷酸在机体内发挥着重要的生理生化功能，它能够合成遗传物质、传递细胞信号、参与能量代谢及作为辅酶等。膜蒸馏结晶的原理是通过膜蒸馏去除料液中的溶剂，并将料液浓缩至过饱和状态，其后在结晶器内结晶分离晶体。相较于目前核苷酸结晶中广泛使用的溶析结晶，膜蒸馏结晶简化缩短了工艺流程，减少设备占地面积，操作条件温和，对于膜和设备的机械性能要求较低。节约了场地设备投资维护成本的同时大大减少了污水排放，使生产成本有所降低的同时避免了对环境的污染。同时，膜蒸馏过程中无需将溶液加热至沸点，只需在膜两侧维持一定的温差即可，可以利用上游生产余热、太阳能等低值热能，进一步节约能耗。膜蒸馏蒸发结晶技术已经被广泛开发，通常用于膜蒸馏的疏水膜是PP(聚丙烯)、PEEK(聚醚醚酮)、PTFE(聚四氟乙烯)和PVDF(聚偏氟乙烯)等的膜。膜蒸馏-结晶过程在温和的操作条件下，完成溶质和溶剂的回收或回用，可以实现零排放、全密封操作，不仅可以用于化工工艺中物质的结晶，而且是一种环境友好的水处理工艺。对于有毒、有害的重金属或放射性物质尤其有意义，具有很好的应用前景。而且由于能够利用低位热能处理浓度极高的废水，及中空纤维组件巨大的比表面积，使其具有其他膜分离工艺和传统结晶过程无可比拟的优势。膜蒸馏结晶技术具有广阔的应用前景，然而目前仍存在一些亟待解决的问题：(1)性能稳定的膜材料较为缺乏。近几年，超疏水膜材料有了较快发展，制备方法也有了很大提高，但是仍然缺乏高通量高效率的超疏水膜。膜蒸馏在运行过程中，膜材料长期接触高温原料液，其稳定性是否可以长期保持，是膜蒸馏规模化应用上必须解决的一个重要问题。另外，膜材料的性能如导热系数和厚度等对质量传递和热量传递都有较大影响。因此，合适的膜材料是膜蒸馏结晶工艺运行的关键。(2)膜蒸馏运行稳定性有待提高。膜蒸馏使用过程中，在一定条件下会出现浓差极化、温差极化、膜污染和膜润湿等现象，导致传输阻力增加和膜通量降低。浓差极化和温差极化涉及流体动力学，降低极化现象的方法是使液体产生一定程度的混合和湍流，以降低液体边界层厚度。膜污染和膜润湿是影响膜蒸馏运行的关键因素，膜污染降低膜通量，改变膜表面性质，引起膜润湿。当膜润湿发生时，液体进入膜孔，阻止气体通过膜孔，这使得膜通量降低，并最终导致疏水膜失去疏水效果。因此，优化膜蒸馏运行条件，开发高效反应器，是膜蒸馏结晶工艺运行的重要保证。(3)膜蒸馏和结晶耦合方案不够成熟。虽然膜蒸馏结晶在废水处理和矿物盐结晶等方面已经取得了一定的研究成果，但是研究处于起步阶段，耦合方案还有较多问题，如晶体品质控制、能量回收、潜热利用等，离规模化应用还有一定的距离。因此，膜蒸馏结晶技术还需要工业化装置对系统进行综合优化。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种采用膜蒸馏结晶精制核苷酸的方法。专利技术思路：核苷酸存在多晶型现象，不同晶型不仅会影响下游工艺(过滤、干燥)的效率，还有可能严重地影响到核苷酸成品的稳定性、生物利用度、使用效果以及产品质量，所以确保晶型一致性对核苷酸生产过程至关重要。而传统溶析结晶工艺由于无法较好的将结晶过程的过饱和度有效地控制在介稳区内，所以容易造成爆发成核，无法保证晶型的一致性；同时，在简单的膜蒸馏过程中需维持尽可能高的温差和流速以得到较大的膜通量来保证时效性和减少场地设备投资，但膜蒸馏过程中的高温高流速无法较好的控制料液的过饱和度从而影响到结晶质量。因此，本专利技术采用分级膜蒸馏结晶工艺以灵活控制溶液的过饱和度，从而得到所需要的晶体尺寸，保证产品质量。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种采用膜蒸馏结晶精制核苷酸的方法，如图1所示，其包括如下步骤：(1)将核苷酸料液预浓缩、加热后通入一级膜蒸馏组件的料液侧，同时，渗透侧通入冷凝水，进行第一膜蒸馏，水蒸气透过一级膜蒸馏组件的疏水膜进入渗透侧，在冷凝水的作用下，得到馏出液；料液侧则得到第一浓缩液；(2)当第一浓缩液中核苷酸的浓度为150～200g/L时，此时料液接近饱和，将其通入二级膜蒸馏组件的料液侧，同时，渗透侧通入冷凝水，进行第二膜蒸馏，水蒸气透过二级膜蒸馏组件的疏水膜进入渗透侧，在冷凝水的作用下，得到馏出液；料液侧则得到第二浓缩液；(3)将第二浓缩液中核苷酸的浓度为200～300g/L，此时料液浓度处于亚稳的过饱和状态，可将结晶过程较好的控制在介稳区内，以得到所需要的晶体尺寸，将其导入结晶罐中结晶，即得到精制的核苷酸晶体；同时，回收结晶母液，将结晶母液加热至40～60℃后再次进入第二膜蒸馏组件蒸发浓缩，最终实现核苷酸晶体和纯水的同步回收。经过回收后母液中的核苷酸含量较低再次回收成本过高，故此回收操作仅进行一次。其中，所述的第一膜蒸馏组件和第二膜蒸馏组件中的膜材料分别独立地选自聚丙烯、聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯(PVDF)；膜孔径范围为0.2～0.4μm，优选孔径为0.22μm的PVDF。其中，所述的一级膜蒸馏和二级膜蒸馏均采用膜通量更高更易于实施过程强化的直接接触式膜蒸馏。步骤(1)中，所述的预浓缩为浓缩至核苷酸料液中核苷酸的浓度为100～150g/L；磷酸的质量份数为0.2％～0.8％；核苷的质量份数为0.2％～0.8％。步骤(1)中，所述的加热为将浓缩后的核苷酸料液导入储藏罐中加热至核苷酸料液的温度为40～60℃。步骤(1)中，所述的核苷酸料液的流速为100～200L/h。步骤(1)中，所述的第一膜蒸馏中渗透侧的温度比料液侧的温度低20～40℃。步骤(2)中，所述的第一浓缩液的流速为10～100L/h。步骤(2)中，所述的第二膜蒸馏中渗透侧的温度比料液侧的温度低0～20℃。步骤(1)和步骤(2)中，所述的馏出液可以直接回收；也可以仅回收部分，剩余的部分替代冷凝水，进入冷却循环装置，更为节能。步骤(1)和步骤(2)中，温度的控制方法为，通过测定渗透侧的温度，从而分别对核苷酸料液和第一浓缩液进行加热，使其符合温度的要求。步骤(3)中，所述的结晶罐中结晶为在30～50℃、20～300rpm的搅拌速率下搅拌结晶。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：1、在膜蒸馏过程中需维持尽可能高的温差和流速以得到较大的膜通量来保证时效性和减少场地设备投资，但膜蒸馏过程中的高温高流速无法较好的控制料液的过饱和度从而影响到结晶质量。为解决这个问题本专利技术采用分级膜蒸馏，在一级膜蒸馏中，维持较高的温差和较大的流速，以尽可能大的膜通量较快去除大部分的溶剂，使料液接近饱和；然后进入二级膜蒸馏，降低温差和流速，在较低的温差和流速下，使得料液在温和的状态下达到过饱和状态，从而得到所需要的晶体尺寸，保证产品质量。2、本专利技术采用分级膜蒸馏，可最大程度保证料液在温和状态下达到饱和状态，可大大减少溶质在膜组件内发生结晶的概率，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用膜蒸馏结晶精制核苷酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将核苷酸料液通入一级膜蒸馏组件的料液侧，进行第一膜蒸馏，得到第一浓缩液；/n(2)当第一浓缩液中核苷酸的浓度为150～200g/L时，将其通入二级膜蒸馏组件的料液侧，进行第二膜蒸馏，得到第二浓缩液；/n(3)将第二浓缩液中核苷酸的浓度为200～300g/L时，将其导入结晶罐中结晶，即得到精制的核苷酸晶体。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用膜蒸馏结晶精制核苷酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将核苷酸料液通入一级膜蒸馏组件的料液侧，进行第一膜蒸馏，得到第一浓缩液；
(2)当第一浓缩液中核苷酸的浓度为150～200g/L时，将其通入二级膜蒸馏组件的料液侧，进行第二膜蒸馏，得到第二浓缩液；
(3)将第二浓缩液中核苷酸的浓度为200～300g/L时，将其导入结晶罐中结晶，即得到精制的核苷酸晶体。


2.根据权利要求1所述的采用膜蒸馏结晶精制核苷酸的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的核苷酸料液中核苷酸的浓度为100～150g/L。


3.根据权利要求1所述的采用膜蒸馏结晶精制核苷酸的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的核苷酸料液中还含有磷酸和核苷；其中，磷酸的质量份数为0.2％～0.8％；核苷的质量份数为0.2％～0.8％。


4.根据权利要求1所述的采用膜蒸馏结晶精制核苷酸的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的核苷酸料液的温度为40～60℃。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓春，李梓阳，张磊，汤亦文，
申请(专利权)人：南京工业大学，南京同凯兆业生物技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32