论文题目: 丙酮酸的提取、纯化和浓缩工艺的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 发酵工程
作者: 楼良旺
导师: 高年发
关键词: 丙酮酸,提取,紫外分光光度法,脱色,离子交换,套用洗脱,分子蒸馏
文献来源: 天津科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文着重研究了丙酮酸发酵液中丙酮酸的提取、纯化和浓缩工艺。 1.建立了测定发酵液中丙酮酸含量的紫外分光光度法。在pH11.0的水溶液中,丙酮酸在320nm波长有吸收,而其他有机酸和杂质的干扰很小(相对误差小于3%),丙酮酸含量在0.2～2.8g/L范围内符合比耳定律。该法具有准确度高、重现性好、简便快速等特点,适合于生产过程发酵液中丙酮酸及其盐类的测定。 2.确定了采用离子交换法提取丙酮酸的工艺。(1)选用732型阳离子树脂为丙酮酸发酵液的脱色剂和阳离子交换剂,把脱色和改性两道工序合并,简化了提取丙酮酸的环节,从而提高了丙酮酸的提取收率。(2)从6种碱性阴离子交换树脂中选出D315弱碱性阴离子树脂(OH~-型)用于提取丙酮酸。采用较佳的工艺条件进行固定床单柱操作,实验得到离子交换单元的丙酮酸收率为96.60%。(3)提出了套用洗脱的构想。采用套用洗脱,不用增加阴离子固定床的高度就能将丙酮酸和洗脱剂盐酸充分分离,并且收集得到的纯丙酮酸质量浓度高,其高馏分段丙酮酸质量浓度在400g/L左右,充分体现了离子交换法的浓缩作用;套用洗脱第30个阴离子固定床后,丙酮酸累计回收率达95.67%。 3.初步研究了分子蒸馏法浓缩丙酮酸的工艺。对质量分数为15%～30%的丙酮酸,在操作压力为10Torr时,蒸馏温度控制在70℃,原料的适宜进料流速为120mL/h,刮膜器转子转速为30%。通过二步分子蒸馏,成品丙酮酸的质量浓度为99.01%,回收率89.99%以上。 通过以上研究,丙酮酸的总回收率达到81.22%以上,纯度为99.01%,各项指标均符合标准。
论文目录:
1 前言
1.1 丙酮酸的理化性质
1.2 丙酮酸的用途
1.2.1 在生化研究上的应用
1.2.2 在日化研究上的应用
1.2.3 在食品工业上的应用
1.2.4 在医药方面的应用
1.2.5 在农用化学品方面的应用
1.2.6 其他应用
1.3 生产方法
1.3.1 化学法
1.3.2 生物发酵法
1.3.3 酶转化法
1.4 市场前景
1.5 发酵法生产丙酮酸的研究进展
1.6 丙酮酸的代谢途径及发酵机制
1.6.1 丙酮酸的代谢途径
1.6.2 丙酮酸的发酵机制
1.7 丙酮酸的提取方法
1.7.1 蒸馏法
1.7.3 有机溶剂提取法
1.7.4 离子交换法
1.8 本论文研究的背景与意义
1.9 本课题研究的主要内容
1.9.1 确立紫外分光光度法测定发酵夜中丙酮酸的分析方法
1.9.2 建立合适的脱色工艺
1.9.3 确定离子交换法的工艺
1.9.4 分子蒸馏法工艺的初步研究
2 材料与方法
2.1 材料
2.1.1 仪器设备
2.1.2 试剂
2.1.3 其他材料
2.1.4 主要溶液及指示剂
2.2 分析方法
2.3 实验方法
2.3.1 紫外分光光度法样品处理
2.3.2 K-15活性炭预处理
2.3.3 K-15活性炭再生
2.3.4 离子交换树脂预处理
2.3.5 离子交换树脂再生
2.3.6 脱色实验
2.3.7 固定床离子交换工艺
2.3.8 分子蒸馏
3 结果与讨论
3.1 紫外分光光度法测定丙酮酸
3.1.1 发酵液有机酸成分分析结果
3.1.2 测定波长的确定
3.1.3 pH对丙酮酸溶液吸光度的影响
3.1.4 干扰试验
3.1.5 标准曲线的绘制
3.1.6 样品测定及其回收率试验
3.1.7 重现性试验
3.1.8 与酶法比较
3.1.9 小结
3.2 发酵液的预处理
3.3 丙酮酸发酵液脱色工艺的研究
3.3.1 发酵液中色素测量波长的确定
3.3.2 粉末活性炭的脱色试验
3.3.3 K-15颗粒活性炭的脱色试验
3.3.4 732阳离子树脂的脱色试验
3.3.5 脱色工艺的确定
3.3.6 小结
3.4 固定床离子交换工艺
3.4.1 阳离子固定床动态离子交换工艺
3.4.2 阴离子交换树脂的确定
3.4.3 阴离子固定床动态离子交换工艺
3.4.4 洗脱工艺的研究
3.4.4.1 洗脱剂和洗脱剂浓度的确定
3.4.4.2 正洗和逆洗对洗脱效果的影响
3.4.4.3 洗脱体积流量对洗脱效果的影响
3.4.4.4 阴离子固定床(单柱)操作工艺的验证
3.4.4.5 小结
3.5 套用洗脱
3.5.1 套用洗脱提出的原因
3.5.2 套用洗脱的原理
3.5.3 套用洗脱的验证
3.6 精制
3.6.1 洗脱液脱色
3.6.1.1 粉末活性炭对洗脱液脱色效果的影响
3.6.1.2 LSA-8吸附树脂、改性D315树脂和K-15颗粒活性炭对洗脱液脱色效果的比较
3.6.1.3 洗脱液体积流量对K-15颗粒活性炭脱色效果的影响
3.6.1.4 不同温度条件下对K-15颗粒活性炭脱色效果的影响
3.6.2 阳离子树脂柱和阴离子树脂柱联用除微量杂离子
3.7 分子蒸馏
3.7.1 蒸馏温度对丙酮酸浓度和收率的影响
3.7.2 进料速率的影响
3.7.3 刮膜器转子转速的影响
3.7.4 丙酮酸的质量浓度和收率
3.7.5 分子蒸馏和旋转蒸发的比较
3.7.6 小结
3.8 丙酮酸提取收率及产品检验
3.8.1 丙酮酸提取收率的计算
3.8.2 丙酮酸产品的分析检验
4 结论与展望
4.1 结论
4.1.1 紫外分光光度法测定丙酮酸的分析方法的建立
4.1.2 丙酮酸发酵液脱色工艺的研究
4.1.3 离子交换法的工艺确定
4.1.4 分子蒸馏法工艺的初步研究
4.2 展望
参考文献
已发表论文
致谢
发布时间: 2007-01-10
参考文献
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