維生素C_生產(chǎn)工藝ppt課件

1、維生素維生素C的工藝原理的工藝原理一、維生素C ( Vitamin C VC) 維生素維生素C又名抗壞血酸又名抗壞血酸(Ascorbic acid)，呈白色，呈白色粉末，無(wú)臭，味酸，熔點(diǎn)粉末，無(wú)臭，味酸，熔點(diǎn)190192，易溶于水，易溶于水和甲醇，略溶于乙醇，不溶于乙醚、氯仿及石油和甲醇，略溶于乙醇，不溶于乙醚、氯仿及石油醚等。具有較強(qiáng)的復(fù)原性，易受光、熱、氧等破醚等。具有較強(qiáng)的復(fù)原性，易受光、熱、氧等破壞，在堿液中或有微量金屬離子存在時(shí)，分解更壞，在堿液中或有微量金屬離子存在時(shí)，分解更快，但枯燥結(jié)晶后較穩(wěn)定?？?，但枯燥結(jié)晶后較穩(wěn)定。VC是一種人體必需的是一種人體必需的水溶性維生素，也是一種抗

2、氧化劑，廣泛運(yùn)用于水溶性維生素，也是一種抗氧化劑，廣泛運(yùn)用于醫(yī)藥、食品、飼料等領(lǐng)域。醫(yī)藥、食品、飼料等領(lǐng)域。 獲得維生素的方法獲得維生素的方法提取法：從富含維生素的天然食物和藥用提取法：從富含維生素的天然食物和藥用 植物中濃縮、植物中濃縮、 提提取。目前只需極少數(shù)維生素采用提取法，例如維生素取。目前只需極少數(shù)維生素采用提取法，例如維生素A、E。生物合成法：微生物發(fā)酵法和微藻類的生物轉(zhuǎn)化法，目前開生物合成法：微生物發(fā)酵法和微藻類的生物轉(zhuǎn)化法，目前開展很快。展很快?；瘜W(xué)合成法：目前消費(fèi)維生素的主要方法?；瘜W(xué)合成法：目前消費(fèi)維生素的主要方法。二、目前合成方法二、目前合成方法1、萊氏法、萊氏法 193

3、3年瑞士化學(xué)家萊齊特因等用化學(xué)合成方法合成維生素年瑞士化學(xué)家萊齊特因等用化學(xué)合成方法合成維生素C，也，也稱萊氏法。該法主要以稱萊氏法。該法主要以D-山梨醇作為原料，是最早消費(fèi)維生素山梨醇作為原料，是最早消費(fèi)維生素C的方的方法，也是國(guó)外采用的方法。工藝道路主要如下：法，也是國(guó)外采用的方法。工藝道路主要如下：D-山梨醇L-山梨糖黑菌醋的發(fā)酵氧化二丙酮-L-山梨糖丙酮發(fā)酵硫酸雙丙酮-2-酮基-L-古龍酸鈉次氯酸納氧化雙丙酮-2-酮基-L-古龍酸酸化維生素CHCl化學(xué)轉(zhuǎn)化優(yōu)點(diǎn)：該法消費(fèi)的維生素優(yōu)點(diǎn)：該法消費(fèi)的維生素C產(chǎn)質(zhì)量量好、收率高，達(dá)產(chǎn)質(zhì)量量好、收率高，達(dá)60，而且消費(fèi)原料易獲得，中間產(chǎn)物化學(xué)性質(zhì)

4、穩(wěn)定，不斷是國(guó)外而且消費(fèi)原料易獲得，中間產(chǎn)物化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不斷是國(guó)外消費(fèi)維生素消費(fèi)維生素C的重要方法的重要方法缺陷：消費(fèi)工序繁多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、大量有機(jī)溶劑的運(yùn)用易缺陷：消費(fèi)工序繁多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、大量有機(jī)溶劑的運(yùn)用易呵斥環(huán)境污染等呵斥環(huán)境污染等萊氏法的優(yōu)缺陷萊氏法的優(yōu)缺陷2、微生物發(fā)酵合成法、微生物發(fā)酵合成法 D-山梨醇途徑 L-山梨糖途徑 L-艾杜糖酸途徑 2-酮-D-葡糖糖酸途徑 2,5-二酮-D-葡糖糖酸途徑 2-酮-L-古龍酸途徑adxli羊角風(fēng)最新治療方法adxln腹型羊角風(fēng)的治療方法adxlo看羊角風(fēng)最好的醫(yī)院adxlp如何治療癲癇大發(fā)作adxls治療羊角風(fēng)的藥adxlq治療羊角風(fēng)最

5、好的藥物三、二步發(fā)酵法消費(fèi)工藝三、二步發(fā)酵法消費(fèi)工藝 六條不同的途徑最終都是以2-酮-L-古龍酸為最終產(chǎn)物，在經(jīng)過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化合成維生素C。其中只需第二條實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化消費(fèi)，此即為我國(guó)自行開發(fā)的二步發(fā)酵法。二步發(fā)酵工藝是中國(guó)科學(xué)院微生物研討所和北京制藥廠于1975年協(xié)作發(fā)明的，此法進(jìn)一步開展了維生素C的消費(fèi)，是目前獨(dú)一勝利運(yùn)用于維生素C工業(yè)消費(fèi)的微生物轉(zhuǎn)化法。制備工藝簡(jiǎn)單，消費(fèi)周期短和三廢污染少等。有什么優(yōu)點(diǎn)呢1985年轉(zhuǎn)讓給世界上消費(fèi)維生素最大的企業(yè)瑞士霍夫曼羅氏制藥公司。一二步發(fā)酵法消費(fèi)維生素一二步發(fā)酵法消費(fèi)維生素C的工藝流程的工藝流程主要分為發(fā)酵、提取、轉(zhuǎn)化、精制四個(gè)過(guò)程。總的工藝道路：第一步

6、：D-葡萄糖D-山梨醇H2 催化L-山梨糖黑醋酸菌第二步：L-山梨糖2-酮基-L-古龍酸2KGA)小菌氧化葡萄糖酸桿菌和大菌宏大芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌等伴生菌混合發(fā)酵維生素C內(nèi)脂化 烯醇化二、詳細(xì)步驟二、詳細(xì)步驟1、發(fā)酵：在氫氣、黑醋酸菌的作用下經(jīng)過(guò)一步和二步發(fā)酵得到古龍酸鈉、發(fā)酵：在氫氣、黑醋酸菌的作用下經(jīng)過(guò)一步和二步發(fā)酵得到古龍酸鈉發(fā)酵液。發(fā)酵液。 發(fā)酵液2、提取、提取:上清液離子交換加熱凝聚離心過(guò)濾濾液二次離子交換濃縮結(jié)晶枯燥古龍酸去轉(zhuǎn)化3、轉(zhuǎn)化：、轉(zhuǎn)化：甲酯化、類酯化離心分別維c鈉酸化脫色離心分別濃縮結(jié)晶離心分別粗維c粗維c溶解脫色活性炭、熱的去離子水過(guò)濾結(jié)晶離心過(guò)濾母液回收真空枯燥過(guò)

7、篩、包裝維c廢品4.精制精制四、菌種的制備及種子的擴(kuò)展培育四、菌種的制備及種子的擴(kuò)展培育1、第一步發(fā)酵、第一步發(fā)酵1、菌種：一步發(fā)酵中所用菌種為生黑葡萄糖酸桿菌、菌種：一步發(fā)酵中所用菌種為生黑葡萄糖酸桿菌(Gluconobacter melagenus)，簡(jiǎn)稱黑醋菌。最常用的消費(fèi)菌，簡(jiǎn)稱黑醋菌。最常用的消費(fèi)菌株為株為R30，其主要特征是：細(xì)胞橢圓至短桿狀，革蘭氏染色，其主要特征是：細(xì)胞橢圓至短桿狀，革蘭氏染色陽(yáng)性，無(wú)芽孢大小為陽(yáng)性，無(wú)芽孢大小為(0.5一一0.8)um x(1.0-2.2)um。端生草根鞭。端生草根鞭毛運(yùn)動(dòng)，菌落邊緣整介，微顯淺褐色。生長(zhǎng)最適溫度為毛運(yùn)動(dòng)，菌落邊緣整介，微顯淺褐

8、色。生長(zhǎng)最適溫度為34l，氧化，氧化D-山梨醇的發(fā)酵收率可達(dá)山梨醇的發(fā)酵收率可達(dá)98以上。以上。2、一級(jí)種子擴(kuò)展培育：種子培育基成分為：山梨醇、一級(jí)種子擴(kuò)展培育：種子培育基成分為：山梨醇20，酵母，酵母膏膏0.7，碳酸鈣，碳酸鈣0.15%，無(wú)機(jī)鹽溶液，無(wú)機(jī)鹽溶液0.4。其中，無(wú)機(jī)鹽溶。其中，無(wú)機(jī)鹽溶液的組成為：液的組成為：MgSO47H2O1.25g100 mL， (NH4)H2PO475g100mL，KH2PO45g100mI,K2SO41.25g100ml.PH6.7,121,30min滅菌。滅菌。3、第一步發(fā)酵培育：發(fā)酵液培育基成分為：酵母膏、第一步發(fā)酵培育：發(fā)酵液培育基成分為：酵母膏0

9、.035，碳，碳酸鈣酸鈣0.1，玉米漿，玉米漿0.1，復(fù)合維生素，復(fù)合維生素B 0.001，山梨醇濃度，山梨醇濃度視需求而定，該氧化反響的耗氧量較大，所以通氣比要求視需求而定，該氧化反響的耗氧量較大，所以通氣比要求1:1VVM以上。即使在通氣量較大，且攪拌轉(zhuǎn)速較高的條件下，以上。即使在通氣量較大，且攪拌轉(zhuǎn)速較高的條件下，發(fā)酵至發(fā)酵至4h后溶解氧濃度急劇下降，甚至接近于零。直到后溶解氧濃度急劇下降，甚至接近于零。直到10h左左右才逐漸上升。當(dāng)溶解氧濃度回復(fù)至最高點(diǎn)，成程度直線時(shí)，右才逐漸上升。當(dāng)溶解氧濃度回復(fù)至最高點(diǎn)，成程度直線時(shí)，表示該反響已達(dá)終點(diǎn)。表示該反響已達(dá)終點(diǎn)。D-山梨醇轉(zhuǎn)化為山梨醇轉(zhuǎn)

10、化為L(zhǎng)-山梨糖的生物轉(zhuǎn)化率山梨糖的生物轉(zhuǎn)化率達(dá)達(dá)98%以上。發(fā)酵液經(jīng)低溫以上。發(fā)酵液經(jīng)低溫60滅菌滅菌20min,冷卻至冷卻至30，作，作為第二步發(fā)酵的原料。為第二步發(fā)酵的原料。2、第二步發(fā)酵法、第二步發(fā)酵法1、菌種：第二步發(fā)酵采用的菌種為由大、小兩株細(xì)菌組成的混合菌種。小菌為氧化葡萄糖酸桿菌Gluconobacter Oxydans,大菌可采用宏大芽孢桿菌Bacillus megateriam,稱2980菌；或蠟狀芽孢桿菌Bacillus cereus,稱152菌，或浸麻芽孢桿菌Bacillus macerans,稱169菌。也可采用其他一些桿菌與小菌混合培育。但工業(yè)上運(yùn)用最多的是2980及

11、152菌混合菌。2、二級(jí)種子的擴(kuò)展培育：種子培育基成分為：酵母膏0.3%,牛肉膏0.3%，玉米漿0.3%，蛋白胨1.0%，尿素0.1%，山梨糖2.0%，另加某些無(wú)機(jī)鹽。PH6.7,121,30min滅菌。3、第二步發(fā)酵培育：發(fā)酵液培育成分為：玉米漿0.5%，尿素0.1%，無(wú)機(jī)鹽及山梨糖。第二步發(fā)酵為混合菌種發(fā)酵。由于大、小菌兩者的最適培育條件是不同的，所以操作適宜條件是兼顧大、小菌兩者的條件。通常操作溫度為30；初始pH控制在6.8左右。該反響雖屬氧化反響，但對(duì)氧的耗費(fèi)并不很大。氣升式發(fā)酵罐非常適宜該發(fā)酵過(guò)程。溶氧濃度在20%即可。山梨糖的初始濃度對(duì)產(chǎn)物的生成影響較大。間歇發(fā)酵時(shí)初始山梨糖濃度

12、超越80g/L，會(huì)對(duì)產(chǎn)物產(chǎn)生抑制。所以要獲得最高濃度2KGA，需采用高濃度山梨糖流加發(fā)酵的方式。假設(shè)采用建立在數(shù)學(xué)模型根底上的流加控制戰(zhàn)略，可獲得高濃度的2KGA，二步收率可達(dá)83%。五、發(fā)酵工藝中的部分設(shè)備1、機(jī)械攪拌罐：、機(jī)械攪拌罐： 第一步發(fā)酵采用機(jī)械攪拌第一步發(fā)酵采用機(jī)械攪拌發(fā)酵罐。機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐是利用機(jī)械攪發(fā)酵罐。機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐是利用機(jī)械攪拌器的作用，使空氣和醪液充分混合促使氧拌器的作用，使空氣和醪液充分混合促使氧在醪液中溶解，以保證供應(yīng)微生物生長(zhǎng)繁衍、在醪液中溶解，以保證供應(yīng)微生物生長(zhǎng)繁衍、代謝所需求的氧氣。代謝所需求的氧氣。2、氣升式發(fā)酵罐：、氣升式發(fā)酵罐： 第二步發(fā)酵采

13、用氣升第二步發(fā)酵采用氣升式發(fā)酵罐。在反響器內(nèi)沒有攪拌器，其式發(fā)酵罐。在反響器內(nèi)沒有攪拌器，其中央有一個(gè)導(dǎo)流筒，將發(fā)酵液分為上升中央有一個(gè)導(dǎo)流筒，將發(fā)酵液分為上升區(qū)導(dǎo)流筒內(nèi)和下降區(qū)導(dǎo)流筒外，區(qū)導(dǎo)流筒內(nèi)和下降區(qū)導(dǎo)流筒外，在上升區(qū)的下部安裝了空氣噴嘴，或環(huán)在上升區(qū)的下部安裝了空氣噴嘴，或環(huán)型空氣分布管，空氣分布管的下方有許型空氣分布管，空氣分布管的下方有許多噴孔。反響溶液分布均勻，基質(zhì)和溶多噴孔。反響溶液分布均勻，基質(zhì)和溶氧均勻分散，使基質(zhì)在發(fā)酵罐內(nèi)各處的氧均勻分散，使基質(zhì)在發(fā)酵罐內(nèi)各處的濃度均勻，溶解氧恒定。濃度均勻，溶解氧恒定。六六無(wú)菌空氣的制備無(wú)菌空氣的制備微生物在消費(fèi)過(guò)程中需求氧氣，因此需求

14、通入空氣。然而空氣是氧微生物在消費(fèi)過(guò)程中需求氧氣，因此需求通入空氣。然而空氣是氧氣、二氧化碳、氮?dú)獾鹊幕旌衔铮渲羞€有水汽及懸浮的塵埃，包氣、二氧化碳、氮?dú)獾鹊幕旌衔?，其中還有水汽及懸浮的塵埃，包括各種微粒、灰塵及微生物。這就需求對(duì)空氣嚴(yán)厲滅菌，到達(dá)無(wú)菌括各種微粒、灰塵及微生物。這就需求對(duì)空氣嚴(yán)厲滅菌，到達(dá)無(wú)菌形狀，才干運(yùn)用。形狀，才干運(yùn)用。1、空氣的預(yù)處置和設(shè)備：、空氣的預(yù)處置和設(shè)備：1采風(fēng)塔采風(fēng)塔 在工廠的上風(fēng)頭，高度普通在在工廠的上風(fēng)頭，高度普通在10m左右，設(shè)計(jì)流速左右，設(shè)計(jì)流速8m/s?？山ㄔ诟邏簷C(jī)房的屋頂上?？山ㄔ诟邏簷C(jī)房的屋頂上。 2粗過(guò)濾器粗過(guò)濾器 安裝在空壓機(jī)吸入口前，前置過(guò)

15、濾器。作用是截留空安裝在空壓機(jī)吸入口前，前置過(guò)濾器。作用是截留空氣中較大的灰塵，維護(hù)緊縮機(jī)，減輕總過(guò)濾器的負(fù)擔(dān)，也能起到一定氣中較大的灰塵，維護(hù)緊縮機(jī)，減輕總過(guò)濾器的負(fù)擔(dān)，也能起到一定的除菌作用。介質(zhì)為泡沫塑料平板式或無(wú)紡布折疊式，流速的除菌作用。介質(zhì)為泡沫塑料平板式或無(wú)紡布折疊式，流速0.1-0.5m/s。要求是阻力小，灰容量大。要求是阻力小，灰容量大。 3空氣緊縮機(jī)空氣緊縮機(jī) 作用是提供空氣流動(dòng)的動(dòng)力。常用往復(fù)式、螺桿式、作用是提供空氣流動(dòng)的動(dòng)力。常用往復(fù)式、螺桿式、渦輪式空壓機(jī)。渦輪式空壓機(jī)。 4空氣儲(chǔ)罐空氣儲(chǔ)罐 消除緊縮空氣的脈動(dòng)，用于往復(fù)式空壓機(jī)。螺桿式和消除緊縮空氣的脈動(dòng)，用于往復(fù)

16、式空壓機(jī)。螺桿式和渦輪式空壓機(jī)提供均勻延續(xù)空氣可省去。設(shè)置在空壓站附近。渦輪式空壓機(jī)提供均勻延續(xù)空氣可省去。設(shè)置在空壓站附近。 5冷卻器冷卻器 空氣緊縮機(jī)出口氣溫普通在空氣緊縮機(jī)出口氣溫普通在120，必需冷卻。在潮濕季，必需冷卻。在潮濕季節(jié)，除濕。空氣冷卻器的傳熱系數(shù)為節(jié)，除濕?？諝饫鋮s器的傳熱系數(shù)為105W/(m2)。采用雙程或四程。采用雙程或四程構(gòu)造，兩級(jí)串聯(lián)運(yùn)用。第一級(jí)循環(huán)水冷卻，第二級(jí)低溫水構(gòu)造，兩級(jí)串聯(lián)運(yùn)用。第一級(jí)循環(huán)水冷卻，第二級(jí)低溫水9冷卻。冷卻。設(shè)置在發(fā)酵車間外。緊縮空氣每經(jīng)過(guò)設(shè)置在發(fā)酵車間外。緊縮空氣每經(jīng)過(guò)1m管道，溫度下降管道，溫度下降0.5-1.0。2、空氣的凈化、空氣的

17、凈化A、兩級(jí)冷卻、加熱除菌流程、兩級(jí)冷卻、加熱除菌流程尤其適宜用于潮濕地域尤其適宜用于潮濕地域B、冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程、冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程適用于中等濕含量地域，不適宜于空氣濕含量高的適用于中等濕含量地域，不適宜于空氣濕含量高的地域地域C、高效前置過(guò)濾空氣除菌流程、高效前置過(guò)濾空氣除菌流程可獲得無(wú)菌程度很高的空氣可獲得無(wú)菌程度很高的空氣維維c的益處：的益處：1、治療壞血病。、治療壞血病。2、預(yù)防牙齦萎縮、出血。、預(yù)防牙齦萎縮、出血。 3、預(yù)防動(dòng)脈硬化：可促進(jìn)膽固醇的排泄，防止膽固醇在動(dòng)脈內(nèi)壁堆積，、預(yù)防動(dòng)脈硬化：可促進(jìn)膽固醇的排泄，防止膽固醇在動(dòng)脈內(nèi)壁堆積，甚至可以使堆積的

18、粥樣斑塊溶解。甚至可以使堆積的粥樣斑塊溶解。 4、抗氧化劑：可以維護(hù)其它抗氧化劑，如維生素、抗氧化劑：可以維護(hù)其它抗氧化劑，如維生素A、維生素、維生素E、不飽、不飽和脂肪酸，防止自在基對(duì)人體的損傷。和脂肪酸，防止自在基對(duì)人體的損傷。 5、治療貧血：使難以吸收利用的三價(jià)鐵復(fù)原成二價(jià)鐵，促進(jìn)腸道對(duì)鐵、治療貧血：使難以吸收利用的三價(jià)鐵復(fù)原成二價(jià)鐵，促進(jìn)腸道對(duì)鐵的吸收，提高肝臟對(duì)鐵的利用率，有助于治療缺鐵性貧血。的吸收，提高肝臟對(duì)鐵的利用率，有助于治療缺鐵性貧血。6、提高人體的免疫力、提高人體的免疫力 ：白細(xì)胞含有豐富的：白細(xì)胞含有豐富的VC，當(dāng)機(jī)體感染時(shí)白細(xì)胞，當(dāng)機(jī)體感染時(shí)白細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)的VC急劇減少。急劇減少。VC可加強(qiáng)中性粒細(xì)胞的趨化性和變形才干，提高殺可加強(qiáng)中性粒細(xì)胞的趨化性和變形才干，提高殺菌才干。菌才干。 天然維生素天然維生素C：真正純天然維生素：真正純天然維生素C，源于新穎水果、蔬菜濃縮物，不含防源于新穎水果、蔬菜濃縮物，不含防腐劑，不含合成色素，不含人