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1、维生素C生产工艺维生素产品。目前全世界维生素C的产量约为10万吨/年，全球市场销售额5亿美元。目 前，工业上生产维生素C采用二步发酵法，此法是在1975年由中国科学院上海生物技术研究所 研究出来的，属我国首创。发酵法生产维生素C可以分为发酵、提取和转化三大步骤。即先从 D-山梨醇发酵，提取出维生素C前体2-酮基-L-古龙酸，再用化学法转化为维生素Co第一步发酵：黑醋酸菌（Acetobacter suboxydans）经种子扩大培养，接入发酵罐，种子和 发酵培养基主要包括山梨醇、玉米浆、酵母膏、碳酸钙等成份，pH 5.0 5.2。 醇浓度控制在2427%，培养温度2930 C,发酵结束后，发酵液
2、经低温 灭菌，移入第二步发酵罐作原料。D-山梨醇转化L-山梨糖的生物转化率达98%以上。第二步发酵：氧化葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter oxydans，小菌）和巨大芽抱杆菌（Bacillus mega terium，大菌）混合培养。生产维生素C的发酵罐均在100 m3以上，瘦长型，无机械搅拌， 采用气升式搅拌。种子和发酵培养基的成份类似,主要有L-山梨糖、玉米浆、尿素、 碳酸钙、磷酸二氢钾等，pH值为7.0。大、小菌经二级种子扩大培养，接入含 有第一步发酵液的发酵罐中，29 30 C下通入大量无菌空气搅拌，培养72h左右结束发酵， L-山梨糖生成2-酮基-L-古龙酸的转化率可达70
3、85%2-酮基-L-古龙酸的分离提纯：经二步发酵法两次发酵以后，发酵液中仅含8%左右的2-酮基 -L-古龙酸，且残留菌丝体、蛋白质和悬浮的固体颗粒等杂质，常采用加热沉淀法、化学凝聚法、 超滤法分离提纯。传统工艺是加热沉淀法，发酵液经静置沉降后通过732氢型离子交换树脂柱， 调节pH至蛋白质等电点，并加热使蛋白质凝固，然后用高速离心机分离出菌丝、蛋白和微粒， 清液再次通过阳离子交换柱，酸化为2-酮基-L-古龙酸的水溶液，浓缩结晶后得到2-酮基-L-古 龙酸。2-酮基-L-古龙酸的化学转化：将维生素C前体2-酮基-L-古龙酸转化为维生素C，常采用碱转化 法。2-酮基-L-古龙酸在甲醇中用浓硫酸催化
4、酯化生成2-酮基-L-古龙酸甲酯，加NaHCO3转化生 成维生素C钠盐，经氢型离子交换树脂酸化得到维生素C。粗品经结晶精制得维生素C成品。二、通过测定氧化葡萄糖酸杆菌转化L山梨糖中成ZKGA的细胞酶活性、摇瓶发酵及中长变化，研究了 Vc:步发酵中巨大茅抱杆菌对氧化葡萄糖酸杆菌生长和产酸作用的影响。结果显示：巨大芽抱杆菌胞 外液和胞内液均可促进氧化葡萄糖酸杆菌的增殖，主要表现为缩短其中长周期中 的延迟期；巨大芽抱杆菌通过所产生的部分生物活性物质增强氧化葡萄糖酸杆菌 产酸的细胞酶活性，促进氧化葡萄糖酸杆菌转化L 一山梨糖生成2KGA.1、一步发酵菌，黑醋酸菌，适应性比较强，好控制，容易培养。小菌是
5、氧化葡萄糖杆菌，是寄生菌产酸， 是球形杆菌，格兰仕阴性菌（格兰仕染色红色）。大菌营养源，格兰仕阳性菌，染色呈蓝紫色。小菌、大菌培养浓度比例20； 1.o大菌一般培养20个。大菌杆型、小菌球形，在油镜下观察外形饱满。没有歪斜畸形为优质菌种。（二步菌难养，娇贵）冻干管能传20代。4-10C保存可保存20年。老培养基配方，小菌生长好。新培养基配方，大菌生长好。挑选时，大菌生长、成型不好，小菌肯定不好。（营养不好）2、自然分离（涂布自然分离）将种液稀释到10负6次方一10负7次方。有利划线分离，挑选 菌落。浓 度很高，细菌生长后繁密，不易分离挑选。3、用棉布、牛皮纸（一层）、报纸（两层）。将仪器包裹，
6、进行高温灭菌。（女生指甲较长存菌）吸管用棉 球进行过滤细菌。不能直接用嘴吹。4、灭菌；实消（有物料灭菌）115C、30分钟。（温度高于120C容易使糖分解，破坏糖份）。空消；120C, 30分钟。115C消毒不完全。实消、空消必须彻底分开，不能混消。5、洗脱；（茄瓶种子液）即将种子液倒入斜瓶（茄瓶）用刮菌环刮脱斜面，摇匀，然后将液再倒入种 子液瓶。6、溶钙圈；培养基中加入碳酸钙，细菌在生长过程中，溶化掉部分钙，形成钙圈。7、泡敌，（消泡剂）聚醚系列效果好。（原使用聚酯系列效果不好）染菌后加消泡剂0.1%三、我国生产维生素C采用二步发酵法，在生产中仍然存在一些问题，尤其是提取和转化收率较低；经过
7、二次发酵，发酵液中2-酮基-L-古龙酸钠的含量仅约8%,且 残留菌丝体、蛋白质、糖和悬浮微粒等杂质，分离难度较大，后处理的操作步骤较多，需要离心、 过732阳离子交换树脂，调蛋白质等电点，加热除蛋白，然后浓缩、结晶、干燥得到2-酮基-L- 古龙酸，再对其甲酯化、内酯化和酸化就制得维生素C,转化的反应时间较长，能耗较大，因此， 对维生素C的发酵液的处理及转化的研究，对降低生产成本很重要。本课题在维生素C的提取、 转化方面进行了系统的研究，利用超滤和絮凝新技术，对生产维生素C的工艺进行改 进，技术路线为：发酵液一超滤或絮凝一浓缩一结晶一分离一干燥一2-酮基-L-古龙酸钠一酯化一内酯化一过滤一L-抗
8、坏血酸一酸化一过滤一浓缩一结晶一分 离一干燥一维生素C （L-抗坏血酸）。主要技术指标为：生产物质2-酮基L- 古龙酸钠L-抗坏酸钠 维生素C阶段收率87.4% （超滤）98.2% （絮凝） 91.9% 89.8%四、1、古龙酸钠转型成古龙酸的步骤是：A.在古龙酸钠液中加入强酸，调节溶液pH至3.0-4.5； B.将上述调节pH后的溶液膜超滤； C.在超滤后的溶液中加入强酸，调节pH至1.6-1.7； D.将步骤C中调节pH后的溶液经浓缩、 结晶、离心制得混合干品；E.将上述混合干品溶解甲醇中，过滤，制得古龙酸的甲醇溶液。 该方法节约了大量的用水、液碱和盐酸，并且在转型过程中基本无污水排放，解
9、决了环境污 染问题，达到了国家规定的排放标准。：将2-酮基-L-古龙酸加入甲醇中，再加入浓硫酸催化剂，加热至60C68C进行酯化反应35小时，生成2-酮基-L-古龙酸甲酯；酯化反应结束后，加入碳酸钠，在60C68C条件下反应23小时，反应结束后，降温至05C,使维生素C钠 充分析出过滤分离后干燥即得维生素C钠成品。该发明的维生素C 钠的收率达到97%以上。该专利提供一种工艺简单，分离效果好，对vc结晶母液 达到有效回收利用的从VC母液中回收VC和古龙酸的生产方法。将需回收分离的VC母液 用水稀释；将稀释的VC母液泵入填装有阴离子交换树脂的吸附柱中，吸附后加水冲洗吸附 柱，收集流出液；将流出液经
10、纳滤浓缩结晶、重结晶，得CVC晶体；吸附后的阴离子交换 树脂经稀硫酸淋洗解吸，回收解吸液中的古龙酸作为生产VC原料；稀硫酸解吸后，阴离子 交换树脂柱水洗至pH=45,再用氢氧化钠水溶液淋洗，最后水洗至pH=89,阴离子交 换树脂再生完毕，循环使用。3、低消耗维生素C加工工艺：古龙酸和甲醇按一定比例充分混和后，在强酸性阳离子交换 树脂柱的催化下进行循环酯化；同时将酯化过程产生的带水甲醇蒸汽直接引入精馏装置，将 精馏出的含甲醇量99.坯的甲醇回流入酯化罐重复使用；然后向酯化液内加入碳酸氢钠甲 醇悬浮液进行转化，反应液经冷却离心后形成Vc-Na中间体，最后Vc-Na中间体经酸化为 粗VC。该发明工艺
11、采用强酸性阳离子交换树脂柱作为催化剂进行酯化，不会产生硫酸钠或 氯化钠等副产品，这样就减少了后续清除副产品的工艺，相应降低了生产成本，同时符合环 保的要求。酯化过程产生的带水甲醇蒸汽可以直接引入精馏装置中重复使用，提高甲醇的使 用效率，进一步降低生产成本。原料山梨醇按计算量加入一级发酵罐，接入已增殖培养好的菌种、营养物质等进行发酵，发酵成熟醪为D-山梨糖溶液，进入二级发酵罐，接入小菌和大菌，进行二次发酵，用NaOH调节PH,发酵所得2-酮基 -L-古龙酸钠成熟醪液经超滤除去菌体和部分可溶性蛋白后，进行膜浓缩，将浓度提高一倍后，浓缩液入蒸 发一结晶装置，进行连续结晶，晶浆进入师网导流禺心机，分离
12、所得晶体在氮气保护下干燥得到 古龙酸钠中间产品。将古龙酸钠投入甲酯化反应釜，在硫酸催化下，与甲醇 反应得到古龙酸甲酯溶液和硫酸钠，滤除硫酸钠后，古龙酸甲酯继续 进行内酯化反应，在碱催化下，古龙酸甲酯实现内酯化，生成VC-Na, 离心分离出VC钠晶体，回收甲醇，VC-Na晶体溶解后用离子交换膜 酸化，回收NaOH, VC溶液进行蒸发浓缩、脱色和阴离子交换树脂 处理，再用ISMB模拟流动床分离回收古龙酸，得到的纯品VC溶液 进行常温连续结晶，离心分离和低温干燥得到成品维生素Co工艺特点(1) 新的发酵工程技术：本工程采用底料发酵，浓料连续流加技术，将醇酸转化率由原工艺80%，提 高到90%，产酸率
13、由6-7%提高到10%以上，大幅度降低原辅材料消耗。(2) 用连续结晶技术提取古龙酸钠，使古龙酸钠提取工序大为简化，收率提高，同时发酵液不会因离 交而稀释，古龙酸钠溶解度又较古龙酸低，所以提取能耗大幅度降低。(3) 古龙酸钠甲酯化技术取代古龙酸甲酯化的传统工艺，大幅提高产品收率，产品质量好。古龙酸钠 提取总收率可达到95%以上，古龙酸钠产品纯度可达到98%左右；而离子交换膜酸化技术和ISMB色谱分 离技术的采用，使VC钠转化收率可达到95%以上，其纯度可达到90%以上，VC连续结晶技术的进一步 改造使VC的精制收率可达到95%以上，VC最终产品可达到英国药典的要求，而且采用连续结晶技术生 产的
14、VC产品的粒度分布及光泽度均超过国内“四大家”的品质，达到国际先进水平。(4) 由于在古龙酸钠提取过程中及VC钠酸化过程中均不采用普通离子交换树脂柱处理工艺，“离交”废 水不存在了，而古龙酸钠结晶母液又采用了新技术处理，VC钠结晶母液，进入甲醇脱水塔前也采用了新技 术进行处理，故基本上解决了 VC生产过程中的工艺废水，实现了“闭环生产”和“资源回收再利用”。（5）由古龙酸浓缩结晶改为古龙酸钠浓缩结晶，提取工艺的改进也降低了对设备耐蚀的要求，用普通 不锈钢取代钛材，设备造价大幅降低，显著节约了技改投资。五、超滤、过滤精制、通常分为；过滤（300目76微米）精滤（1微米一10微米）-微滤（1.4
15、微米-0.14微米）-超滤一纳滤。1 一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜，1nm 20nm（纳 米）。采用超滤膜以压力差为推动力的膜过滤方法为超滤膜过滤。2、以压力差为推动力的膜过滤可区分为超滤膜过滤、微孔膜过滤和逆渗透膜过滤三 类。它们的区分是根据膜层所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的额定孔径 范围作为区分标准时，贝I微孔膜（MF）的额定孔径范围为0.0210pm ；超滤膜（UF）为 0.001 0.02pim ；逆渗透膜（RO）为 0.0001 0.001pm （纳滤 0.1 nm 1nm 纳米）。3、超滤膜根据膜材料的不同，可分为无机膜和有机膜，
16、无机膜主要是陶瓷膜和金属膜。有机膜主要是由高分子材料制成，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚偏 氟乙烯等等。根据膜形状的不同，可分为平板膜、管式膜、毛细管膜、中空纤维膜等。无机膜中，陶瓷超滤膜在家用 净水器中应用比较多。陶瓷膜寿命长，耐腐蚀，但 出水有土味，影响口感。同时陶瓷膜易堵塞，清洗不易。中空纤维超滤膜由于其填充 密度大，有效膜面积大，纯水通量高，操作简单易清洗等优势，被广泛应用于家用净 水行业。目前，市面上家用净水器用的膜基本上都是中空纤维膜，这证明了中空纤维 膜的广泛应用前景。六、生素C（Vitamin C,VC）主要存在于生物组织中，在新鲜水果、蔬菜和动物肝脏中的含量尤为丰富。 VC的化学名称为L（+）-苏阿糖型-2,3,4,5,6-五羟基-2-己烯酸-4-内酯，分子式为C6H8O6,分子量176.13。VC是 一种人体
