[发明专利]一种利用双极膜电渗析从蛋氨酸盐与碳酸盐的混合溶液中分离出蛋氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用双极膜电渗析处理蛋氨酸盐碳酸盐混合溶液的方法，更具体的说是一种同时生产蛋氨酸和无机碱产品的双极膜电渗析系统。

背景技术

蛋氨酸是一种非常重要人体必需氨基酸，被广泛应用于医药、化妆品和食品领域，特别饲料添加剂。不同于其它的氨基酸，蛋氨酸在动物体内无法合成，必需靠外界摄取，经研究表明通过在动物饲料里添加蛋氨酸能够促进动物对营养的的吸收，从而促进动物的快速生长，缩短饲养周期，并且增加瘦肉量。另外D型与L型的蛋氨酸都可以被动物所吸收，所以化学合成法制备的D，L-蛋氨酸可以用于饲料添加剂并无需复杂的光学拆分。

一般的制备蛋氨酸的方法分为生物酶拆分法、微生物发酵法和化学合成法，美国专利US6114163和US6524837公开了一种利用酶拆分外消旋的N-乙酰基-D,L-蛋氨酸和酶裂解外消旋的D,L-甲基硫乙基己内酰胺来生产L-蛋氨酸的方法。

欧洲专利EP20130178074公开了一种利用微生物发酵和生物酶拆分来生产L-蛋氨酸的方法，首先用一个菌株来发酵制备L-蛋氨酸的前驱体，并以此前驱体为基质利用生物酶反应来拆分前驱体从而得到L-蛋氨酸的方法。

中国专利CN200610084263.0、CN201010150399.3和CN20121045027.4对生物酶拆分法进行了改善，虽然上述专利都得到了蛋氨酸产品，但不能避免的存在产量小、过程复杂并且提纯工艺复杂的弊端。

化学合成法主要有氰醇法和海因法，氰醇法主要是由丙烯醛反应生成甲硫基丙醛CH₃SCH₂CH₂CHO，再与HCN得到氰醇，然后再与氨水反应得到蛋氨酸盐，之后再进一步用酸酸化得到蛋氨酸，专利CN1671855A报道了类似方法。海因法是将甲硫基丙醛与NaCN和NH₄HCO₃反应得到5-(β-甲硫乙基)-乙内酰胺，最后再经过碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠等碱性溶液进行水解反应得到蛋氨酸盐和碳酸盐的混合溶液，然后再对蛋氨酸盐和碳酸盐的混合溶液进行酸化得到蛋氨酸，如式(1)、(2)及(3)所示。专利US3917683,US6126972A,US2732400，WO2013139562A1和US20120253068A1等报道了类似方法。但是海因法的后续水解和酸化需要大量的酸和碱并且分离过程复杂，蛋氨酸结晶过程会丢失大量的蛋氨酸，并且生产的废水中会含有大量的有机物和无机盐，这样导致其后的废水处理过程很困难。

双极膜电渗析系统是一种基于双极膜的电渗析工艺，是一种新型的以离子选择性透过膜和双极膜为基础的分离和生产工艺，被广泛应用于医药、化工、环境保护等领域，如氨基酸的脱盐、有机酸的生产、脱硫剂的再生、果汁的脱酸等等。双极膜是由阳离子交换层、水解离界面层与阴离子交换层复合组成的具有三层结构的特殊的离子交换膜，它能在电场的作用下，在水解离界面层上解离水得到质子和氢氧根离子，并且向相应的酸室和碱室移动，而酸室和碱室的离子会被质子或者氢氧根离子取代，从而达到产酸和产碱的目的。但双极膜用于处理蛋氨酸盐与碳酸盐混合料液的过程尚未报道。

发明内容

本发明是避免了现有技术所存在的不足之处，提供了一种利用双极膜电渗析从蛋氨酸盐与碳酸盐的混合溶液中分离出蛋氨酸的方法，以期在生产蛋氨酸的过程中避免强酸和强碱的引用，降低能耗、提高产能并且达到环境保护的目的。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明利用双极膜电渗析从蛋氨酸盐与碳酸盐的混合溶液中分离出蛋氨酸的第一种方法，其特点在于：设置双极膜电渗析系统，所述双极膜电渗析系统由两侧的电极室及夹在两侧的电极室之间的腔室构成，所述腔室包括一个或多个腔室单元，每个腔室单元由依次排列的碱室、料液室和酸室构成，碱室和料液室之间以阳离子交换膜为间隔、料液室和酸室之间以阴离子交换膜为间隔，若为多个腔室单元，则酸室和下一个腔室单元的碱室以双极膜为间隔；与两侧的电极室相邻的腔室单元与电极室之间以双极膜为间隔；与碱室相邻的电极室为阴极室，与酸室相邻的电极室为阳极室，阳极室内设置有与直流电源的正极相连接的阳极板，阴极室设置有与直流电源的负极相连接的阴极板；双极膜在安装时以阳离子交换层朝向阴极室，阴离子交换层朝向阳极室；