[发明专利]一种用双极膜电渗析技术生产维生素C的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种维生素C的生产方法，特别是一种将双极膜电渗析法应用到古龙酸甲酯转化成维C酸的一种技术。 

背景技术

维生素C俗名抗坏血酸，是细胞氧化-还原反应中的催化剂，具有强烈活性，能够参与人体的多种代谢，可降低毛细血管的脆性，增加机体抵抗能力的同时防止坏血病的发生，因此维生素C的应用日益广泛。 

目前生产维生素C的方法通常采用生物发酵法，其生产过程首先是发酵生产古龙酸钠，再用阳离子交换树脂将古龙酸钠转化成古龙酸，古龙酸在酸性条件下与甲醇反应生成古龙酸甲酯，然后再加入碳酸氢钠，使古龙酸甲酯水解生成维C钠和甲醇，最后再使用阳离子交换树脂将维C钠转化成维C酸。整个过程两次使用阳离子交换树脂将钠盐转化成酸，树脂的需求量很大，生产设备也比较庞大，操作系统复杂；并且再生过程消耗大量的酸和碱，还会排出大量的高盐废水。 

针对这种行业现状，人们尝试了许多新技术。双极膜电渗析转化技术是利用双极膜在电场作用下将水电离产生氢离子和氢氧根离子的反应，以及无机盐离子在电场作用下的迁移作用和离子交换膜对离子的选择性透过作用，完成盐向酸或碱的转化。在《膜科学与技术》1998年第五期，清华大学化学工程系林爱光、蒋维钧、余立新发表的论文《双极性膜电渗析技术在维生素C生产中的应用研究》，专门研究了双极膜电渗析技术应用于古龙酸钠转化为古龙酸及维C钠转化为维C的过程。他们应用双极膜电渗析法成功地使维C钠转化成维C，其反应装置包括由数量相等的双极膜和阳离子膜交替设置的膜堆，以及置于膜 堆最外层的电极；整个装置分成阴极室、阳极室、酸室和碱室。此方法的原理是：首先将维C钠充入酸室，然后在两电极之间通直流电；在直流电场的作用下，双极膜中的水被离解成氢离子和氢氧根离子，氢离子透过膜的阳性层进入酸室，氢氧根离子透过膜的阴性层进入碱室，酸室中的钠离子则在电场作用下移出酸室透过阳膜进入碱室。这样，在酸室中氢离子与维C钠中的Vc酸根结合生成维C，在碱室中钠离子与氢氧根离子结合成氢氧化钠。 

尽管该方法成功地将双极膜电渗析技术应用到维生素C的生产工艺中，代替了离子交换树脂，节约了酸碱的消耗，减少了高盐废水的排放，但是其副产的大量的PH值较高的氢氧化钠并没有得到充分利用，对设备有一定的腐蚀作用，并且在这种高强度的碱性条件下还容易发生高价金属离子的结垢沉积，影响膜系统的运行寿命。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够节约碳酸氢钠，降低双极膜碱室的PH值，延长系统的运行寿命的维生素C生产方法。 

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是： 

一种用双极膜电渗析技术生产维生素C的方法，具体步骤为a.发酵生产古龙酸钠，b.将古龙酸钠转化成古龙酸，c.古龙酸在酸性条件下与甲醇反应生成古龙酸甲酯，d.将古龙酸甲酯水解生成维C钠和甲醇，e.将维C钠转化成维C酸；所述步骤b和步骤d基于双极膜电渗析法的原理，采用由电极以及位于电极之间的膜堆构成的双极膜电渗析装置完成，所述膜堆包括多张双极膜和阳离子膜，双极膜按极性顺序排列，每两张相邻双极膜之间置入一张阳离子膜；所述双极膜电渗析装置分为阳极室、阴极室、转化室以及水解室。 

本发明的改进在于：所述采用双极膜电渗析装置完成步骤b和步骤d的过程按以下操作步骤进行： 

A.根据生产需要确定膜堆中双极膜和阳离子膜的数量，并将膜堆置入一对电极之间； 

B.将电解液分别泵入阳极室和阴极室，古龙酸钠泵入转化室，古龙酸甲酯泵入水解室，分别进行循环，并保持一定流速； 

C.根据需要，在阳极和阴极两个电极之间施加适当的直流电源，并监测阴极室、阳极室、转化室及水解室的状况； 

D.待转化室的PH值达到一定值时，调整并保持溶液的流速，将转化室内的溶液连同产物一起不断移出进行分离，得到古龙酸； 

E.待水解室内的物料转化到一定比例时，调整并保持溶液的流速，将水解室内的溶液连同产物一起不断移出，然后进行分离得到维C钠和甲醇。 

本发明的进一步改进在于：所述膜堆包括两张双极膜和一张阳离子膜，其中阳离子膜置于两张双极膜之间。 

本发明所述电解液的改进在于：所述电解液为水、酸、碱或盐溶液中的任意一种。 

本发明的另一种实施方式为：采用双极膜电渗析装置完成步骤d和步骤e的过程，按以下操作步骤进行： 

A.根据生产需要确定膜堆中双极膜和阳离子膜的数量，并将膜堆置入一对电极之间；