去除生物法生产丙烯酰胺产物中的菌体和大分子蛋白质的方法技术

本发明专利技术提供一种去除生物法生产丙烯酰胺产物中的菌体和大分子蛋白质的方法：将丙烯酰胺水合液供应到膜组件中进行过滤，除去产物中的菌体、蛋白质等产物。工作状态采用双向流过滤工艺，包括正向工作状态和反向工作状态；在正向工作状态时，丙烯酰胺水合液在循环泵的作用下，从膜组件的下端口进入纤维膜组件中进行过滤，过滤后的浓缩液从膜组件的上端口排出到循环罐，丙烯酰胺溶液通过上侧口排出；工作一定时间后，使膜组件进行反方向工作：丙烯酰胺水合液在循环泵的作用下，从膜组件的上端口进入膜组件进行过滤，浓缩液从下端口排入到循环回流回路，丙烯酰胺溶液通过上侧口排出；正向、反向交替工作，可以高效地同时进行膜分离和清洗工作。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在生物法生产丙烯酰胺中，除去产物中的菌体和大分子蛋白质的方法，具体涉及在生物法生产丙烯酰胺中用中空纤维膜除去产物中的菌体和大分子蛋白质的分离技术以及所采用的分离设备。
技术介绍
生物法生产丙烯酰胺是一种定向转化、副产物少的生产工艺。具体生产过程是在0.3％～2.0％(重量)的游离菌体水溶液中流加定量的丙烯睛，产物丙烯酰胺的浓度一般在25～50％(重量)之间，产物中除含有丙烯酰胺外，还含有菌体、破碎的菌体、大分子蛋白质及少量的其它副产物。为了得到纯度较高的丙烯酰胺，就需要把菌体和蛋白质分离出去。原有的分离方法是用离心机将菌体和大分子蛋白质分离出去，或离心机分离后再用卷式膜过滤。而离心机分离的方法存在以下缺点收率低，一般在85％左右；分离效果差，往往分离后的丙烯酰胺溶液中仍含有少量菌体和大量的蛋白质；生产周期长，能耗大，效率低，这给后续的提纯增加了很大的负担。若采用离心机分离后再用卷式膜，生产周期大大加长，生产效率大大降低，且重复投资。
技术实现思路
本专利技术采用中空纤维超滤或微滤膜装置，分离丙烯酰胺水合液中的菌体和大分子蛋白质，目的是为了提高丙烯酰胺溶液的纯度、增加收率和提高生产效率。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种，其特征在于将丙烯酰胺水合液供应到膜组件中进行过滤，除去产物中的菌体、蛋白质等，其膜组件的处理工艺包括工作状态和对膜组件的清洗状态。另外，上述工作状态采用双向流过滤工艺，包括正向工作状态和反向工作状态；在正向工作状态时，丙烯酰胺水合液在循环泵的作用下，从膜组件的下端口进入纤维膜组件中进行过滤，过滤后的浓缩液从膜组件的上端口排出到循环回流管路，再进入循环罐进行循环，丙烯酰胺溶液通过上侧口排出；工作一定时间后，使膜组件进行反方向工作，其工作状态是丙烯酰胺水合液在循环泵的作用下，从膜组件的上端口进入膜组件进行过滤，浓缩液从下端口排入到循环回流回路，丙烯酰胺溶液通过上侧口排出；正向、反向交替工作，可以高效地同时进行膜分离和清洗工作。工作一段时间后，对膜组件的清洗先反洗再进行等压清洗；反洗过程是在反洗泵的作用下，反洗液进入膜组件，对膜进行反洗，水在压力作用下，从膜组件中空纤维膜的外侧进入纤维膜的内侧，使菌体全部冲回到水合罐中；等压清洗过程是将丙烯酰胺溶液的出口关闭，使纤维膜内、外侧压力保持一致。另外，上述中空纤维膜组件的材质是聚砜、聚醚砜、聚丙烯睛、聚偏氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯等材料其中的一种或两种或两种以上的混合物。上述中空纤维膜组件的材质是聚偏氟乙烯。中空纤维膜是中空纤维微滤膜或中空纤维超滤膜。中空纤维膜可以是单层的，也可以是复合中空纤维膜。通过本专利技术提供的采用中空纤维超滤或微滤膜装置，分离丙烯酰胺水合液中的菌体和大分子蛋白质的方法，和现有技术中的其它分离方法相比，直接采用中空纤维膜过滤装置过滤丙烯酰胺水合液，特别是采用双向流工艺，大大提高过滤速度，缩短了生产周期，降低了成本，并达到了所要求的高纯度。所得到丙烯酰胺溶液(透过液)，镜检无菌体，蛋白质含量小于10ppm，收率在99％以上，生产效率大大提高。附图说明图1是本专利技术所使用的中空膜组件系统示意图具体实施方式下面，通过附图和实施例对本专利技术进行详细说明。实施例只是对本专利技术的进一步说明，其并不限制本专利技术的保护范围。如附图1所示，显示了本专利技术所使用的中空膜组件系统。上述使用中空膜组件去除生产丙烯酰胺产物中的菌体和大分子蛋白质的系统组件包括循环罐1、循环泵14、工作管路21、膜组件2、循环回流管路24、反洗罐12、反洗泵15、反洗管路等部件。其中，工作管路21管接在循环罐1和膜组件2之间，工作管路上设置有循环泵14、阀门等部件。工作管路21在管接膜组件2之前，分成两个支路正向工作管路23和反向工作管路22。其中正向工作管路23中的流体相对膜组件2下进上出，反向工作管路22中的流体相对膜组件2上进下出。正向工作管路23管接在膜组件2的下端口7上，用于在正向工作状态下，将丙烯酰胺水合液供应到膜组件2中，阀门4控制正向工作管路的开闭；反向工作管路22管接在膜组件2的上端口6，用于在反向工作状态下，将丙烯酰胺水合液供应到膜组件2中，阀门5控制反向工作管路的开闭。膜组件2的上端口6还连接有正向工作排出管路26的一端，正向工作排出管路26的另一端连接在循环回流管路24上，用于将正向工作状态下的浓缩液排放到循环回流管路中，阀门10控制浓缩液的排放。反向工作排出管路27连接膜组件2的下端口7，其另一端接在循环回流管路24上，用于将反向工作状态下的浓缩液排放到循环回流管路中，阀门11控制浓缩液的排放。澄清的丙烯酰胺溶液从膜组件2的上侧口通过排放管路25排出。另外，为了使膜分离组件更好地进行工作，本专利技术还对膜组件管接了反洗系统。反洗罐12通过反洗管路连接到膜组件的下侧口8，反洗管路上设置有反洗泵15、阀门等部件。用中空膜组件去除生产丙烯酰胺产物中的菌体和大分子蛋白质的方法包括工作状态和膜清洗状态。其中，膜组件的工作过程如下所述在采用双向流过滤工艺中，工作状态包括正向工作状态和反向工作状态。在正向工作状态时，丙烯酰胺水合液在循环泵14的作用下，沿工作管路21、正向工作管路23通过进液阀4到达膜组件2的下端口7，丙烯酰胺水合液在纤维膜组件2中进行过滤，过滤后的浓缩液从膜组件的上端口6沿管路26排出到循环回流管路24，再进入循环罐1进行循环，澄清的丙烯酰胺溶液通过上侧口9向排出管路25排出。工作一定时间后，膜组件的工作效率和丙烯酰胺溶液通量有所降低时，使膜组件进行反方向工作。反向工作状态是丙烯酰胺水合液沿工作管路21、反向工作管路22通过反向进液阀5进入到膜组件2的上端口6，进入膜组件进行过滤，浓缩液从下端口7排入到循环回流回路，澄清的丙烯酰胺溶液(透过液)通过上侧口9排出。正向、反向交替工作，可以高效地同时进行膜分离和清洗工作。工作一段时间后，在反洗泵15的作用下，反洗液从反洗罐12中通过反洗管路28进入膜组件2，对膜进行反洗，水在压力作用下，从膜组件中空纤维膜的外侧进入纤维膜的内侧，使菌体全部冲回到循环罐(也就是水合罐)1中。该反洗过程在过滤结束后对膜组件系统进行单独清洗。反洗后，对膜组件进行等压清洗。等压清洗是在正常工作状态下，将丙烯酰胺溶液的出口9关闭，使纤维膜内、外侧压力保持一致。其中，上述中空纤维膜组件的材质可以是聚砜、聚醚砜、聚丙烯睛、聚偏氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯等，也可以是它们中的两种或两种以上的混合物。其中，聚偏氟乙烯中空纤维膜的性能最好，优选中空纤维膜组件的材质为聚偏氟乙烯。所使用的中空纤维膜可以是普通的中空纤维膜、中空纤维微滤膜或中空纤维超滤膜等。中空纤维膜可以是单层的，也可以是复合中空纤维膜。下面具体以实施例的方式说明采用本专利技术的效果。实施例1丙烯酰胺水合液6.2m3，丙烯酰胺浓度为26.8％(重量)，用160m3的聚偏氟乙烯超滤膜过滤装置过滤，采用双向流过滤工艺，丙烯酰胺溶液中镜检无菌体，蛋白质含量为4ppm，过滤时间为68分钟，过滤液体积为5.8m3，剩余未过滤的浓缩液，由反洗系统冲回到水合罐中，可重复反应使用3～6次。实施例2丙烯酰胺水合液4.5m3，丙烯酰胺浓度为27.6(重量)，用160m3的聚砜超滤膜或聚醚砜超滤膜过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除生物法生产丙烯酰胺产物中的菌体和大分子蛋白质的方法，其特征在于：将丙烯酰胺水合液供应到膜组件中进行过滤，除去产物中的菌体、蛋白质等，其膜组件的处理工艺包括工作状态和对膜组件的清洗状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭振友，
申请(专利权)人：天津膜天膜工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]