氨基酸溶液脱盐技术的进展_甘林火

福建化工2020年第4期氨基酸溶液脱盐技术的进展甘林火翁连进(华侨大学化工系泉州362011)摘要关锹词本文分别介绍了浓缩结晶脱盐法、离子交换脱盐法、电渗析脱盐法和溶剂脱盐法去除氛墓酸溶液中盆的技术,并提出了凝胶萃取法脱盐的设怒。氛基酸浓缩结晶脱盐离子交换电渗析凝胶萃取氨基酸是一类极有价值的生化产物[`〕,在食品、化妆、医药z[]等方面的应用越来越广,需求量不断增加。同时,由于行业竞争加剧,迫切要求不断改进现有技术及开发新技术,以降低生产成本。最近十几年来,由于我国毛发资源丰富,价格便宜,已有许多厂家将毛发酸解生产肤氨酸。剩下的母液(氨基酸溶液)中还含有大量的其它氨基酸及盐。而这些盐的存在一方面不利于从母液中分离出更多的氨基酸;另一方面,若不经处理就直接排放,会造成土壤板结,植物烧伤,污染水源31[。因此,氨基酸溶液脱盐具有巨大的社会和经济效益。以下分别介绍浓缩结晶脱盐法、离子交换脱盐法、电渗析脱盐法和溶剂脱盐法去除氨基酸母液中盐的脱盐技术,并进一步提出了采用凝胶萃取法来进行氨基酸溶液脱盐的新设想。1浓缩结晶脱盐法浓缩结晶脱盐法是一种最为简单,被广泛运用的脱盐技术。它是根据无机盐溶解度随着温度的变化而变化的这个性质将氨基酸溶液中的无机盐除去。冯宗宇闭运用浓缩结晶脱盐法从胧氨酸母液中生产低盐复合氨基酸粉剂,最终产品中氯化按含量仅为25%。浓缩结晶脱盐法虽然具有操作简单、成本低等优点,但是该法只能部分脱盐;而且由于氯化钠的溶解度随温度变化不明显,因此不适合用于脱除氨基酸溶液中的氯化钠。2离子交换脱盐法离子交换脱盐法是根据氨基酸与离于交换树脂之间既存在离子间的静电作用,又存在疏水作用,且二者之间存在协同作用,而盐在离子交换树脂柱上不保留的原理,用水作为洗脱剂,使盐和氨基酸得以分离。刘菊湘等人5[]利用苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂来脱除氨基酸与盐混合液中的盐,并研究了各种条件对分离性能的影响。结果表明:①大孔型树脂的分离效果较好;②钠型和按型树脂对盐和氨基酸的分离效果较好,而钡型树脂对盐和氨基酸的分离效果较差;③pH值在3左右时脱盐效果较中性条件好。最后将毛发水解液进行脱盐实验,pH值用盐酸调到3左右,在交联为10%的钠型大孔强酸性阳离子交换树脂柱上进行分离,结果表明氨基酸与盐分离较好。离子交换脱盐法用廉价的水作为洗脱剂,又不造成污染,且脱盐后的树脂柱不需再生即可用于下次运行,是一简单易行的脱盐方法。但投资较大、生产成本较高。3电渗析脱盐法电渗析是利用电解质溶液中正、负离子在排列有阴阳离子交换膜的直流电场中的定向迁移而达到从溶液中分离离子目的的膜分离技术。张鸿发等人6[]研究了电渗析脱盐法在味精工业中的应用。由于谷氨酸在等电点时以偶极离子存在,呈电中性,在直流电场作用下,既不向阳极迁移,也不向阴极迁福建化工2002年第4期移,因此在等电点为pH=3.22时,利用电渗析脱盐法可把发酵液中谷氨酸与氯化按类分离,达到脱盐的目的。谭春红等人v[]在复合氨基酸电渗析脱盐小试研究的基础上又进行了其中试研究,电渗析工艺条件的优化实验采用了先进的陡升法v[],成功地进行了中试并确定了中试脱盐工艺的最佳操作条件。电渗析脱盐法的优点在于电渗析离子膜在使用期内无所谓失效,也不需要再生。但其技术工序较多,投资较大。4溶剂脱盐法溶剂脱盐法的原理是选择一适当溶剂,使盐在该溶剂中溶解度甚微而氨基酸在该溶剂中可溶,从而将盐除去,达到脱盐目的。金燕等人3[]利用溶剂脱盐法成功地去除了复合氨基酸母液中的氯化钠,该工艺流程如下:(1)预处理:将250ml提取脱氨酸后的母液加入3%(重量)活性炭,于80℃下脱色半小时,过滤、浓缩得固形物A约1009。(2)脱盐:将固形物A置于250ml圆底烧瓶中加100ml冰乙酸,小火加热,搅拌溶解后过滤。(3)提纯产物:滤液减压蒸馏除去溶剂得混合氨基酸或向滤液中滴加8-10倍体积丙酮,过滤得滤饼,真空干燥滤饼得到产物。经测试其脱盐率可达95%以上,脱盐时氨基酸损失率在3%以下。利用溶剂脱盐法脱盐快速,操作简单,且脱盐效率高(>95%),但是溶剂回收使得成本较高,同时在脱盐工序中溶剂被不断损失,因此只能对于小型工厂及实验室进行氨基酸溶液脱盐。5展望除了以上介绍的四种脱盐技术,人们还在不断寻找新的、更好的脱盐法。其中凝胶萃取脱盐法就是一种新的尝试。凝胶是一种化学键交联的高聚物溶胀体,其中亲水性有机凝胶具有两大特性:一是凝胶的胀缩特性,即具有交联网络的聚合物凝胶,能吸收比自身重量大数十倍乃至数百倍的溶剂而溶胀。对于一种溶液,凝胶按各组分的分子大小选择性地吸收,小分子物质和无机盐能进入凝胶,而大分子物质则被排斥。根据这一特性可以利用凝胶萃取法,将凝胶作为固态萃取剂来除去氨基酸溶液中的无机盐,达到脱盐的目的;二是凝胶的相变特性,即在某一物化条件下,