| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411967800.0 | 申请日 | 2024-12-30 |
| 公开(公告)号 | CN119735520A | 公开(公告)日 | 2025-04-01 |
| 申请人 | 宁夏泰益欣生物科技股份有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 郭佳; 陈东; 王鸿发; | 第一发明人 | 郭佳 |
| 权利人 | 宁夏泰益欣生物科技股份有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 宁夏泰益欣生物科技股份有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：宁夏回族自治区 | 城市 | 当前专利权人所在城市：宁夏回族自治区银川市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：宁夏回族自治区银川市贺兰县暖泉工业园区太平洋路1号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：750200 |
| 主IPC国际分类 | C07C227/40 | 所有IPC国际分类 | C07C227/40 ; C07C227/42 ; C07C229/08 ; C05C11/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京京专专利代理事务所 | 专利代理人 | 黄嘉淇; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种丙 氨 酸 发酵 液的处理方法及在 肥料 制备中的应用，本发明涉及肥料制备技术领域，本发明的优点在于：通过 磁性 纳米 吸附 剂由 铁 氧 体纳米核心和特定的聚甲基 丙烯酸 ‑β‑羟基丙酯‑噻吩共聚物（PMHPT）壳层组成，能通过表面的噻吩基团有效吸附丙氨酸复合物，接着，多级过滤与离心操作依次进行，粗过滤采用 纳米 纤维 复合陶瓷材料的滤膜，去除大颗粒杂质，精细过滤使用聚酰胺‑ 二氧化 硅 纳米复合膜，去除微小杂质，最后通过高速离心机分离剩余固体杂质，在此 基础 上，多级萃取工艺利用不同的 有机 溶剂 ，如1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟 磷酸 盐 （PF6）和氯化胆 碱 ‑尿素（ChCl‑Urea），这些步骤紧密配合，极大地提高了丙氨酸的纯度，满足高品质应用的需求。 | ||
| 权利要求 | 1.一种丙氨酸发酵液的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种丙氨酸发酵液的处理方法及在肥料制备中的应用技术领域[0001] 本发明涉及肥料制备技术领域，具体为一种丙氨酸发酵液的处理方法及在肥料制备中的应用。 背景技术[0002] 丙氨酸是一种重要的氨基酸，在医药、食品、饲料等多个领域都有广泛的应用，随着各行业对丙氨酸需求的不断增加，如何高效、高质量地生产丙氨酸成为研究的热点，在丙氨酸的生产过程中，发酵法是一种常用的方法，发酵液中除了含有丙氨酸外，还存在着大量的杂质，这些杂质包括未反应的原料、微生物代谢产物、蛋白质、多糖以及各种离子等，这些杂质的存在不仅会影响丙氨酸的纯度，还可能对后续的应用产生不良影响，例如，在医药领域，高纯度的丙氨酸是生产某些药物的关键原料，如果杂质含量过高，可能会影响药物的疗效和安全性，在食品和饲料领域，杂质可能会影响产品的口感、稳定性和营养价值；现有的丙氨酸发酵液的处理技术存在一定的缺陷，首先，现有技术在杂质去除方 面可能缺乏系统且高效的方法，缺乏多步骤紧密配合有效去除杂质，导致产品纯度不高，其次，现有技术往往缺少制备与丙氨酸结合的特异性结合剂，从而无法显著提升丙氨酸提取效率和产品质量，再者，现有多级萃取技术可能存在局限性，无法针对多种不同类型杂质进行有效萃取，无法充分提高发酵液纯度，为此，我们提出一种丙氨酸发酵液的处理方法及在肥料制备中的应用。 发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种丙氨酸发酵液的处理方法及在肥料制备中的应用。 [0004] 以解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供如下技术方案：一种丙氨酸发酵液的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：步骤一、将丙氨酸发酵液置于容器中，准备原材料α‑羧基‑β‑氨基噻唑啉酮（ACT）、γ‑羟基‑β‑氨基吡咯烷酮（HAP）和δ‑羧基‑β‑氨基呋喃酮（CAF）制备丙氨酸特异性结合剂，然后向丙氨酸发酵液中缓慢加入丙氨酸特异性结合剂，加入过程中持续搅拌，形成丙氨酸复合物； 步骤二、制备磁性纳米吸附剂，磁性纳米吸附剂由铁氧体纳米核心和表面包覆的 高分子聚合物壳层组成，壳层材料为聚甲基丙烯酸‑β‑羟基丙酯‑噻吩共聚物（PMHPT），将反应后的发酵液通过装有磁性纳米吸附剂的过滤装置，通过磁性纳米吸附剂的表面功能基团吸附丙氨酸复合物，利用外部磁场对吸附了丙氨酸复合物的磁性纳米颗粒进行收集； 步骤三、对经过磁性纳米吸附剂处理后的发酵液进行多级过滤与离心操作，先采 用材料为纳米纤维复合陶瓷材料的粗过滤膜进行粗过滤，去除大颗粒杂质，然后，将过滤后的发酵液通过聚酰胺‑二氧化硅纳米复合膜进行精细过滤，去除小杂质，最后，将发酵液进行离心，通过离心力将剩余的固体杂质与发酵液分离，提高发酵液的纯度； 步骤四、利用不同萃取剂进行多级萃取，第一级萃取使用有机溶剂1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐（PF6），将第一级萃取与发酵液混合均匀，去除杂质，然后，进行第二级萃取，使用有机溶剂氯化胆碱‑尿素（ChCl‑Urea），进行二次萃取，进一步去除杂质； 步骤五、合成具有特定孔径和化学性质的凝胶材料，凝胶材料由聚合物聚羟基丁 酸戊酸共聚酯‑聚苯胺（PHBV‑PANI）和纳米二氧化硅组成，将经过多级萃取后的发酵液通过装有凝胶材料的渗透装置，凝胶材料的孔径为7nm‑9nm，渗透温度为22℃‑24℃，在渗透过程中，发酵液中的丙氨酸在凝胶材料的作用下，与杂质进一步分离，增强丙氨酸与杂质的分离效果； 步骤六、对分离后的发酵液进行喷雾结晶操作，将发酵液通过喷雾装置进行喷雾 干燥，在喷雾过程中，丙氨酸随着水分的迅速蒸发而结晶，同时，向喷雾装置中加入丙氨酸特异性结合剂，使其与丙氨酸在喷雾结晶过程中再次反应； 步骤七、对结晶后的丙氨酸进行收集和包装，将结晶后的丙氨酸在干燥、无菌环境下进行包装。 [0005] 作为本发明的进一步方案：所述步骤一中，丙氨酸特异性结合剂具体制备流程如下，将ACT和HAP以摩尔比3:2的比例混合，随后按照混合后总质量3:2的比例添加聚乙二醇‑碳酸二甲酯共溶剂（PEG‑DMC），在温度为45℃‑50℃下搅拌反应2.5h‑3.0h，然后，缓慢加入CAF，CAF与ACT的摩尔比为1:3，继续在相同温度下搅拌反应1.5h‑2.0h，反应结束后，通过超临界流体萃取分离纯化方法得到丙氨酸特异性结合剂。 [0006] 作为本发明的进一步方案：所述步骤一中，丙氨酸发酵液与丙氨酸特异性结合剂的反应在温度为25℃‑30℃、pH值为6.5‑7.5的条件下进行，加入过程中持续搅拌，搅拌速度为60r/min‑80r/min，搅拌时间为1.5h‑2.0h，反应结束后，对反应液进行过滤，去除形成的不溶性杂质。 [0007] 作为本发明的进一步方案：所述步骤二中，磁性纳米吸附剂的粒径为30nm‑40nm，磁性纳米吸附剂制备过程采用共沉淀法结合表面修饰技术，先合成铁氧体纳米核心，然后在其表面通过化学接枝的方式包覆聚甲基丙烯酸‑β‑羟基丙酯‑噻吩共聚物（PMHPT）壳层，使得表面功能基团为噻吩基团，通过过滤装置使噻吩基团对丙氨酸复合物进行吸附，外部磁场强度为0.8T‑1.0T，此磁场由电磁线圈产生，在吸附过程中，将装有发酵液和磁性纳米吸附剂的容器置于磁场中，吸附时间为40min‑50min，期间定期调整磁场方向和强度，以提高吸附效率和效果。 [0008] 作为本发明的进一步方案：所述步骤三中，粗过滤滤压力控制在0.3MPa‑0.4MPa，过滤过程在恒压条件下进行，精细过滤采用孔径为0.3μm‑0.8μm的聚酰胺‑二氧化硅纳米复合膜，该复合膜通过溶胶‑凝胶法制备，过滤压力为0.7MPa‑0.8MPa，过滤完成后，将发酵液置于高速离心机中进行离心，离心转速为9000r/min‑11000r/min，离心时间为25min‑35min，离心机采用冷冻离心机。 [0009] 作为本发明的进一步方案：所述步骤四中，在萃取过程中，将萃取剂按照体积比为1:3的比例加入到萃取容器中，萃取温度为38℃‑45℃，搅拌速度为80r/min‑100r/min，搅拌采用机械搅拌方式，确保萃取剂与发酵液充分混合，萃取时间为40min‑50min，然后，进行第二级萃取，按照发酵液与萃取剂的体积比为1:2的比例进行混合，萃取温度为42℃‑46℃，搅拌速度为90r/min‑100r/min，搅拌时间为40min‑50min，萃取过程在密闭容器中进行，防止萃取剂挥发和外界杂质的混入。 [0010] 作为本发明的进一步方案：所述步骤五中，凝胶材料由新型聚合物聚羟基丁酸戊酸共聚酯‑聚苯胺（PHBV‑PANI）和纳米二氧化硅组成，纳米二氧化硅的粒径为20nm‑30nm，通过化学沉淀法制备，具有良好的分散性和稳定性，与PHBV‑PANI的质量比为1:4，凝胶材料通过溶液共混法制备，形成具有特定孔径和化学性质的凝胶，渗透过程在恒温和恒压条件下进行，渗透压力为0.2MPa‑0.25MPa，渗透装置采用柱状渗透器，内部填充凝胶材料，发酵液从顶部流入，经过凝胶材料的渗透分离后，从底部流出。 [0011] 作为本发明的进一步方案：所述步骤六中，喷雾结晶采用压力式喷雾结晶器，喷雾结晶的进口温度为160℃‑170℃，通过调节加热装置的功率和热风流量来控制进口温度的稳定在85℃‑95℃，喷雾速度为15L/min‑17L/min，在喷雾过程中，向喷雾装置中加入丙氨酸特异性结合剂，加入方式为通过计量泵将丙氨酸特异性结合剂溶液均匀地注入到喷雾液中，加入的丙氨酸特异性结合剂的量为发酵液体积的8%‑10%，喷雾结晶过程在密闭的结晶室内进行，防止外界杂质的混入和水分的过度损失。 [0013] 另外，本发明还提供了一种丙氨酸发酵液在肥料制备中的应用，所述丙氨酸发酵液在肥料制备中的应用利用丙氨酸发酵液的处理方法处理后的丙氨酸进行肥料制备。 [0014] 采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1.本发明通过磁性纳米吸附剂由铁氧体纳米核心和特定的聚甲基丙烯酸‑β‑羟基丙酯‑噻吩共聚物（PMHPT）壳层组成，能通过表面的噻吩基团有效吸附丙氨酸复合物，接着，多级过滤与离心操作依次进行，粗过滤采用纳米纤维复合陶瓷材料的滤膜，去除大颗粒杂质，精细过滤使用聚酰胺‑二氧化硅纳米复合膜，去除微小杂质，最后通过高速离心机分离剩余固体杂质，在此基础上，多级萃取工艺利用不同的有机溶剂，如1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐（PF6）和氯化胆碱‑尿素（ChCl‑Urea），在特定的温度、搅拌速度和时间条件下，进一步去除杂质，凝胶材料渗透步骤中，由聚羟基丁酸戊酸共聚酯‑聚苯胺（PHBV‑PANI）和纳米二氧化硅组成的凝胶材料，再次增强了丙氨酸与杂质的分离效果，最后经过喷雾结晶和严格的收集包装过程，确保产品不受外界杂质污染，这些步骤紧密配合，极大地提高了丙氨酸的纯度，减少杂质对产品的影响，满足高品质应用的需求； 2.本发明通过丙氨酸特异性结合剂是由α‑羧基‑β‑氨基噻唑啉酮（ACT）、γ‑羟基‑β‑氨基吡咯烷酮（HAP）和δ‑羧基‑β‑氨基呋喃酮（CAF）按照特定的摩尔比合成，ACT作为结合剂的组成部分，其化学结构中的羧基和氨基等官能团为与丙氨酸的结合提供了活性位点，有助于特异性地识别和结合丙氨酸分子，HAP的羟基和氨基结构在反应过程中能够增强结合剂与丙氨酸之间的相互作用，促进复合物的形成，CAF的羧基和呋喃酮结构进一步优化了结合剂的整体性能，使其与丙氨酸的结合更加稳定和高效，这种独特的结合剂在与丙氨酸反应时，能够在温和的条件下快速形成复合物，在发酵液处理过程中，该结合剂多次参与反应，这不仅提高了丙氨酸的提取效率，还改善了晶体的质量和形态，使得最终产品在纯度和性能上都得到显著提升，从而提高了整个处理过程的效率和效果。 [0015] 3.本发明通过采用多级萃取工艺对丙氨酸发酵液进行处理，第一级萃取使用有机溶剂1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐（PF6），它与发酵液按特定比例混合，PF6基于其独特的化学结构和性质，与发酵液中含羟基、羧基等极性官能团的小分子有机物杂质发生相互作用，将这些杂质萃取出来，从而实现初步的杂质分离，接着进行第二级萃取，使用有机溶剂氯化胆碱‑尿素（ChCl‑Urea），它能针对第一级萃取后剩余的含氮杂环化合物和具有特殊取代基的有机物杂质进行有效萃取，ChCl‑Urea的化学组成使其能够与这些杂质形成特定的相互作用，进一步去除杂质，级萃取工艺通过两种不同有机溶剂的协同作用，全面且深入地去除了发酵液中的杂质，显著提高了丙氨酸发酵液的纯度。附图说明 [0016] 图1为本发明实施例中方法步骤示意图；图2为本发明实施例中实施例对比示意图。 具体实施方式[0017] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。 [0018] 此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。 [0019] 请参阅附图1‑附图2，本发明一种丙氨酸发酵液的处理方法，处理方法包括以下步骤：步骤一、将丙氨酸发酵液置于容器中，准备原材料α‑羧基‑β‑氨基噻唑啉酮（ACT）、γ‑羟基‑β‑氨基吡咯烷酮（HAP）和δ‑羧基‑β‑氨基呋喃酮（CAF）制备丙氨酸特异性结合剂，然后向丙氨酸发酵液中缓慢加入丙氨酸特异性结合剂，加入过程中持续搅拌，形成丙氨酸复合物； 步骤二、制备磁性纳米吸附剂，磁性纳米吸附剂由铁氧体纳米核心和表面包覆的 高分子聚合物壳层组成，壳层材料为聚甲基丙烯酸‑β‑羟基丙酯‑噻吩共聚物（PMHPT），将反应后的发酵液通过装有磁性纳米吸附剂的过滤装置，通过磁性纳米吸附剂的表面功能基团吸附丙氨酸复合物，利用外部磁场对吸附了丙氨酸复合物的磁性纳米颗粒进行收集； 步骤三、对经过磁性纳米吸附剂处理后的发酵液进行多级过滤与离心操作，先采 用材料为纳米纤维复合陶瓷材料的粗过滤膜进行粗过滤，去除大颗粒杂质，然后，将过滤后的发酵液通过聚酰胺‑二氧化硅纳米复合膜进行精细过滤，去除小杂质，最后，将发酵液进行离心，通过离心力将剩余的固体杂质与发酵液分离，提高发酵液的纯度； 步骤四、利用不同萃取剂进行多级萃取，第一级萃取使用有机溶剂1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐（PF6），将第一级萃取与发酵液混合均匀，去除杂质，然后，进行第二级萃取，使用有机溶剂氯化胆碱‑尿素（ChCl‑Urea），进行二次萃取，进一步去除杂质； 步骤五、合成具有特定孔径和化学性质的凝胶材料，凝胶材料由聚合物聚羟基丁 酸戊酸共聚酯‑聚苯胺（PHBV‑PANI）和纳米二氧化硅组成，将经过多级萃取后的发酵液通过装有凝胶材料的渗透装置，凝胶材料的孔径为7nm‑9nm，渗透温度为22℃‑24℃，在渗透过程中，发酵液中的丙氨酸在凝胶材料的作用下，与杂质进一步分离，增强丙氨酸与杂质的分离效果； 步骤六、对分离后的发酵液进行喷雾结晶操作，将发酵液通过喷雾装置进行喷雾 干燥，在喷雾过程中，丙氨酸随着水分的迅速蒸发而结晶，同时，向喷雾装置中加入丙氨酸特异性结合剂，使其与丙氨酸在喷雾结晶过程中再次反应； 步骤七、对结晶后的丙氨酸进行收集和包装，将结晶后的丙氨酸在干燥、无菌环境下进行包装。 [0020] 在本发明的一个实施方式中：步骤一中，丙氨酸特异性结合剂具体制备流程如下，将ACT和HAP以摩尔比3:2的比例混合，随后按照混合后总质量3:2的比例添加聚乙二醇‑碳酸二甲酯共溶剂（PEG‑DMC），在温度为45℃‑50℃下搅拌反应2.5h‑3.0h，然后，缓慢加入CAF，CAF与ACT的摩尔比为1:3，继续在相同温度下搅拌反应1.5h‑2.0h，反应结束后，通过超临界流体萃取分离纯化方法得到丙氨酸特异性结合剂。 [0021] 在本发明的一个实施方式中：步骤一中，丙氨酸发酵液与丙氨酸特异性结合剂的反应在温度为25℃‑30℃、pH值为6.5‑7.5的条件下进行，加入过程中持续搅拌，搅拌速度为60r/min‑80r/min，搅拌时间为1.5h‑2.0h，反应结束后，对反应液进行过滤，去除形成的不溶性杂质。 [0022] 在本发明的一个实施方式中：步骤二中，磁性纳米吸附剂的粒径为30nm‑40nm，磁性纳米吸附剂制备过程采用共沉淀法结合表面修饰技术，先合成铁氧体纳米核心，然后在其表面通过化学接枝的方式包覆聚甲基丙烯酸‑β‑羟基丙酯‑噻吩共聚物（PMHPT）壳层，使得表面功能基团为噻吩基团，通过过滤装置使噻吩基团对丙氨酸复合物进行吸附，外部磁场强度为0.8T‑1.0T，此磁场由电磁线圈产生，在吸附过程中，将装有发酵液和磁性纳米吸附剂的容器置于磁场中，吸附时间为40min‑50min，期间定期调整磁场方向和强度，以提高吸附效率和效果。 [0023] 在本发明的一个实施方式中：步骤三中，粗过滤滤压力控制在0.3MPa‑0.4MPa，过滤过程在恒压条件下进行，精细过滤采用孔径为0.3μm‑0.8μm的聚酰胺‑二氧化硅纳米复合膜，该复合膜通过溶胶‑凝胶法制备，过滤压力为0.7MPa‑0.8MPa，过滤完成后，将发酵液置于高速离心机中进行离心，离心转速为9000r/min‑11000r/min，离心时间为25min‑35min，离心机采用冷冻离心机。 [0024] 在本发明的一个实施方式中：步骤四中，在萃取过程中，将萃取剂按照体积比为1:3的比例加入到萃取容器中，萃取温度为38℃‑45℃，搅拌速度为80r/min‑100r/min，搅拌采用机械搅拌方式，确保萃取剂与发酵液充分混合，萃取时间为40min‑50min，然后，进行第二级萃取，按照发酵液与萃取剂的体积比为1:2的比例进行混合，萃取温度为42℃‑46℃，搅拌速度为90r/min‑100r/min，搅拌时间为40min‑50min，萃取过程在密闭容器中进行，防止萃取剂挥发和外界杂质的混入。 [0025] 在本发明的一个实施方式中：步骤五中，凝胶材料由新型聚合物聚羟基丁酸戊酸共聚酯‑聚苯胺（PHBV‑PANI）和纳米二氧化硅组成，纳米二氧化硅的粒径为20nm‑30nm，通过化学沉淀法制备，具有良好的分散性和稳定性，与PHBV‑PANI的质量比为1:4，凝胶材料通过溶液共混法制备，形成具有特定孔径和化学性质的凝胶，渗透过程在恒温和恒压条件下进行，渗透压力为0.2MPa‑0.25MPa，渗透装置采用柱状渗透器，内部填充凝胶材料，发酵液从顶部流入，经过凝胶材料的渗透分离后，从底部流出。 [0026] 在本发明的一个实施方式中：步骤六中，喷雾结晶采用压力式喷雾结晶器，喷雾结晶的进口温度为160℃‑170℃，通过调节加热装置的功率和热风流量来控制进口温度的稳定在85℃‑95℃，喷雾速度为15L/min‑17L/min，在喷雾过程中，向喷雾装置中加入丙氨酸特异性结合剂，加入方式为通过计量泵将丙氨酸特异性结合剂溶液均匀地注入到喷雾液中，加入的丙氨酸特异性结合剂的量为发酵液体积的8%‑10%，喷雾结晶过程在密闭的结晶室内进行，防止外界杂质的混入和水分的过度损失。 [0027] 在本发明的一个实施方式中：步骤七中，包装环境采用无菌净化室，室内相对湿度控制在35%‑38%，温度为22℃‑24℃。 [0028] 实施例一、请参阅附图1‑附图2，首先，将丙氨酸发酵液置于容器中，准备原材料α‑羧基‑β‑氨基噻唑啉酮（ACT）、γ‑羟基‑β‑氨基吡咯烷酮（HAP）和δ‑羧基‑β‑氨基呋喃酮（CAF）制备丙氨酸特异性结合剂，具体是将ACT和HAP以摩尔比3:2的比例混合，随后按照混合后总质量3:2的比例添加聚乙二醇‑碳酸二甲酯共溶剂（PEG‑DMC），在温度为50℃下搅拌反应3.0h，然后缓慢加入CAF，CAF与ACT的摩尔比为1:3，继续在相同温度下搅拌反应2.0h，反应结束后通过超临界流体萃取分离纯化方法得到丙氨酸特异性结合剂，再在温度为30℃、pH值为7.0的条件下，以60r/min的搅拌速度将丙氨酸特异性结合剂缓慢加入丙氨酸发酵液中，持续搅拌1.5h形成丙氨酸复合物，反应结束后对反应液进行过滤，去除形成的不溶性杂质，然后，采用共沉淀法结合表面修饰技术制备粒径为30nm‑40nm的磁性纳米吸附剂，其由铁氧体纳米核心和表面包覆的聚甲基丙烯酸‑β‑羟基丙酯‑噻吩共聚物（PMHPT）壳层组成，将反应后的发酵液通过装有磁性纳米吸附剂的过滤装置，外部磁场强度为1.0T，此磁场由电磁线圈产生，在吸附过程中，将装有发酵液和磁性纳米吸附剂的容器置于磁场中，吸附时间为50min，期间定期调整磁场方向和强度，以提高吸附效率和效果，接着，对经过磁性纳米吸附剂处理后的发酵液进行多级过滤与离心操作，先在粗过滤滤压力控制在0.4MPa的恒压条件下，用材料为纳米纤维复合陶瓷材料的粗过滤膜进行粗过滤，再用孔径为0.8μm的聚酰胺‑二氧化硅纳米复合膜，在过滤压力为0.8MPa下进行精细过滤，最后将发酵液置于高速离心机中，在离心转速为10000r/min，离心时间为35min，离心机采用冷冻离心机，之后，利用不同萃取剂进行多级萃取，第一级萃取剂为有机溶剂1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐（PF6），第一级萃取在萃取温度为45℃，搅拌速度为80r/min，将萃取剂按照体积比为1:3的比例加入到萃取容器中，搅拌采用机械搅拌方式，确保萃取剂与发酵液充分混合，萃取时间为50min，然后第二级萃取在萃取温度为45℃，搅拌速度为100r/min的环境中，按照发酵液与萃取剂的体积比为1:2的比例进行混合，搅拌时间为50min，萃取过程在密闭容器中进行，使用有机溶剂氯化胆碱‑尿素（ChCl‑Urea），再之后，合成由聚合物聚羟基丁酸戊酸共聚酯‑聚苯胺（PHBV‑PANI）和纳米二氧化硅组成的凝胶材料，纳米二氧化硅的粒径为30nm，通过化学沉淀法制备，使其具有良好的分散性和稳定性，与PHBV‑PANI的质量比为1:4，凝胶材料通过溶液共混法制备，将经过多级萃取后的发酵液通过装有凝胶材料的渗透装置，渗透压力为0.25MPa，渗透温度为24℃，在渗透过程中，发酵液中的丙氨酸在凝胶材料的作用下，与杂质进一步分离，然后，对分离后的发酵液进行喷雾结晶操作，采用压力式喷雾结晶器，喷雾结晶的进口温度为160℃，通过调节加热装置的功率和热风流量来控制进口温度稳定在90℃，喷雾速度为15L/min，在喷雾过程中，向喷雾装置中加入丙氨酸特异性结合剂，加入方式为通过计量泵将丙氨酸特异性结合剂溶液均匀地注入到喷雾液中，加入的丙氨酸特异性结合剂的量为发酵液体积的8%，喷雾结晶过程在密闭的结晶室内进行，最后，对结晶后的丙氨酸在干燥、无菌且室内相对湿度控制在35%，温度为23℃的环境下进行收集和包装。 [0029] 实施例二、请参阅附图1‑附图2，首先，将丙氨酸发酵液置于容器中，准备常规的离子交换树脂结合剂，在温度为35℃、pH值为7.0的条件下，以80r/min的搅拌速度将结合剂缓慢加入丙氨酸发酵液中，持续搅拌2.0h形成丙氨酸复合物，反应结束后对反应液进行过滤，去除形成的不溶性杂质，然后，采用共沉淀法结合表面修饰技术制备粒径为30nm‑40nm的磁性纳米吸附剂，其由铁氧体纳米核心和表面包覆的聚甲基丙烯酸‑β‑羟基丙酯‑噻吩共聚物（PMHPT）壳层组成，将反应后的发酵液通过装有磁性纳米吸附剂的过滤装置，外部磁场强度为1.0T，此磁场由电磁线圈产生，在吸附过程中，将装有发酵液和磁性纳米吸附剂的容器置于磁场中，吸附时间为50min，期间定期调整磁场方向和强度，以提高吸附效率和效果，接着，对经过磁性纳米吸附剂处理后的发酵液进行多级过滤与离心操作，先在粗过滤滤压力控制在0.4MPa的恒压条件下，用材料为纳米纤维复合陶瓷材料的粗过滤膜进行粗过滤，再用孔径为0.8μm的聚酰胺‑二氧化硅纳米复合膜，在过滤压力为0.8MPa下进行精细过滤，最后将发酵液置于高速离心机中，在离心转速为10000r/min，离心时间为35min，离心机采用冷冻离心机，之后，利用不同萃取剂进行多级萃取，第一级萃取剂为有机溶剂1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐（PF6），第一级萃取在萃取温度为45℃，搅拌速度为80r/min，将萃取剂按照体积比为1:3的比例加入到萃取容器中，搅拌采用机械搅拌方式，确保萃取剂与发酵液充分混合，萃取时间为50min，然后第二级萃取在萃取温度为45℃，搅拌速度为100r/min的环境中，按照发酵液与萃取剂的体积比为1:2的比例进行混合，搅拌时间为50min，萃取过程在密闭容器中进行，使用有机溶剂氯化胆碱‑尿素（ChCl‑Urea），再之后，合成由聚合物聚羟基丁酸戊酸共聚酯‑聚苯胺（PHBV‑PANI）和纳米二氧化硅组成的凝胶材料，纳米二氧化硅的粒径为30nm，通过化学沉淀法制备，使其具有良好的分散性和稳定性，与PHBV‑PANI的质量比为1:4，凝胶材料通过溶液共混法制备，将经过多级萃取后的发酵液通过装有凝胶材料的渗透装置，渗透压力为0.25MPa，渗透温度为24℃，在渗透过程中，发酵液中的丙氨酸在凝胶材料的作用下，与杂质进一步分离，然后，对分离后的发酵液进行喷雾结晶操作，采用压力式喷雾结晶器，喷雾结晶的进口温度为160℃，通过调节加热装置的功率和热风流量来控制进口温度稳定在90℃，喷雾速度为15L/min，在喷雾过程中，向喷雾装置中加入离子交换树脂结合剂，加入方式为通过计量泵将结合剂溶液均匀地注入到喷雾液中，加入的结合剂的量为发酵液体积的8%，喷雾结晶过程在密闭的结晶室内进行，最后，对结晶后的丙氨酸在干燥、无菌且室内相对湿度控制在35%，温度为23℃的环境下进行收集和包装。 [0030] 实施例三、请参阅附图1‑附图2，首先，将丙氨酸发酵液置于容器中，准备原材料α‑羧基‑β‑氨基噻唑啉酮（ACT）、γ‑羟基‑β‑氨基吡咯烷酮（HAP）和δ‑羧基‑β‑氨基呋喃酮（CAF）制备丙氨酸特异性结合剂，具体是将ACT和HAP以摩尔比3:2的比例混合，随后按照混合后总质量3:2的比例添加聚乙二醇‑碳酸二甲酯共溶剂（PEG‑DMC），在温度为50℃下搅拌反应3.0h，然后缓慢加入CAF，CAF与ACT的摩尔比为1:3，继续在相同温度下搅拌反应2.0h，反应结束后通过超临界流体萃取分离纯化方法得到丙氨酸特异性结合剂，再在温度为30℃、pH值为7.0的条件下，以60r/min的搅拌速度将丙氨酸特异性结合剂缓慢加入丙氨酸发酵液中，持续搅拌1.5h形成丙氨酸复合物，反应结束后对反应液进行过滤，去除形成的不溶性杂质，然后，采用共沉淀法结合表面修饰技术制备粒径为30nm‑40nm的磁性纳米吸附剂，其由铁氧体纳米核心和表面包覆的聚甲基丙烯酸‑β‑羟基丙酯‑噻吩共聚物（PMHPT）壳层组成，将反应后的发酵液通过装有磁性纳米吸附剂的过滤装置，外部磁场强度为1.0T，此磁场由电磁线圈产生，在吸附过程中，将装有发酵液和磁性纳米吸附剂的容器置于磁场中，吸附时间为50min，期间定期调整磁场方向和强度，以提高吸附效率和效果，接着，对经过磁性纳米吸附剂处理后的发酵液进行多级过滤与离心操作，先在粗过滤滤压力控制在0.4MPa的恒压条件下，用材料为纳米纤维复合陶瓷材料的粗过滤膜进行粗过滤，再用孔径为0.8μm的聚酰胺‑二氧化硅纳米复合膜，在过滤压力为0.8MPa下进行精细过滤，最后将发酵液置于高速离心机中，在离心转速为10000r/min，离心时间为35min，离心机采用冷冻离心机，之后，利用不同萃取剂进行多级萃取，第一级萃取剂为有机溶剂1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐（PF6），第一级萃取在萃取温度为45℃，搅拌速度为80r/min，将萃取剂按照体积比为1:3的比例加入到萃取容器中，搅拌采用机械搅拌方式，确保萃取剂与发酵液充分混合，萃取时间为50min，然后第二级萃取在萃取温度为45℃，搅拌速度为100r/min的环境中，按照发酵液与萃取剂的体积比为1:2的比例进行合影，搅拌时间为50min，萃取过程在密闭容器中进行，使用有机溶剂氯化胆碱‑尿素（ChCl‑Urea），然后，对萃取后的发酵液进行喷雾结晶操作，采用压力式喷雾结晶器，喷雾结晶的进口温度为160℃，通过调节加热装置的功率和热风流量来控制进口温度稳定在90℃，喷雾速度为15L/min，在喷雾过程中，向喷雾装置中加入丙氨酸特异性结合剂，加入方式为通过计量泵将丙氨酸特异性结合剂溶液均匀地注入到喷雾液中，加入的丙氨酸特异性结合剂的量为发酵液体积的8%，喷雾结晶过程在密闭的结晶室内进行，最后，对结晶后的丙氨酸在干燥、无菌且室内相对湿度控制在35%，温度为23℃的环境下进行收集和包装。 [0031] 实施例四、请参阅附图1‑附图2，首先，将丙氨酸发酵液置于容器中，准备原材料α‑羧基‑β‑氨基噻唑啉酮（ACT）、γ‑羟基‑β‑氨基吡咯烷酮（HAP）和δ‑羧基‑β‑氨基呋喃酮（CAF）制备丙氨酸特异性结合剂，具体是将ACT和HAP以摩尔比3:2的比例混合，随后按照混合后总质量3:2的比率添加聚乙二醇‑碳酸二甲酯共溶剂（PEG‑DMC），在温度为50℃下搅拌反应3.0h，然后缓慢加入CAF，CAF与ACT的摩尔比为1：3，继续在相同温度下搅拌反应2.0h，反应结束后通过超临界流体萃取分离纯化方法得到丙氨酸特异性结合剂，再在温度为30℃、pH值为7.0的条件下，以60r/min的搅拌速度将丙氨酸特异性结合剂缓慢加入丙氨酸发酵液中，持续搅拌1.5h形成丙氨酸复合物，反应结束后对反应液进行过滤，去除形成的不溶性杂质，然后，采用共沉淀法结合表面修饰技术制备粒径为30nm‑40nm的磁性纳米吸附剂，其由铁氧体纳米核心和表面包覆的聚甲基丙烯酸‑β‑羟基丙酯‑噻吩共聚物（PMHPT）壳层组成，将反应后的发酵液通过装有磁性纳米吸附剂的过滤装置，外部磁场强度为1.0T，此磁场由电磁线圈产生，在吸附过程中，将装有发酵液和磁性纳米吸附剂的容器置于磁场中，吸附时间为50min，期间定期调整磁场方向和强度，以提高吸附效率和效果，接着，对经过磁性纳米吸附剂处理后的发酵液进行多级过滤与离心操作，先在粗过滤滤压力控制在0.4MPa的恒压条件下，用材料为纳米纤维复合陶瓷材料的粗过滤膜进行粗过滤，再用孔径为0.8μm的聚酰胺‑二氧化硅纳米复合膜，在过滤压力为0.8MPa下进行精细过滤，最后将发酵液置于高速离心机中，在离心转速为10000r/min，离心时间为35min，离心机采用冷冻离心机，然后，对分离后的发酵液进行喷雾结晶操作，采用压力式喷雾结晶器，喷雾结晶的进口温度为160℃，通过调节加热装置的功率和热风流量来控制进口温度稳定在90℃，喷雾速度为15L/min，在喷雾过程中，向喷雾装置中加入丙氨酸特异性结合剂，加入方式为通过计量泵将丙氨酸特异性结合剂溶液均匀地注入到喷雾液中，加入的丙氨酸特异性结合剂的量为发酵液体积的8%，喷雾结晶过程在密闭的结晶室内进行，最后，对结晶后的丙氨酸在干燥、无菌且室内相对湿度控制在35%，温度为23℃的环境下进行收集和包装。 [0032] 设计实验：实验材料：丙氨酸发酵液样本：从同一批次发酵过程中获取足够量的丙氨酸发酵 液，均匀分成四组，分别用于四个实施例的实验，确保每组发酵液的初始丙氨酸含量相同，通过化学分析方法测定初始丙氨酸含量为每升100g； 实验试剂：实施例一所需的原材料α‑羧基‑β‑氨基噻唑啉酮（ACT）、γ‑羟基‑β‑氨基吡咯烷酮（HAP）、δ‑羧基‑β‑氨基呋喃酮（CAF）、聚乙二醇‑碳酸二甲酯共溶剂（PEG‑DMC）、磁性纳米吸附剂制备所需试剂、1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐（PF6）、氯化胆碱‑尿素（ChCl‑Urea）、聚羟基丁酸戊酸共聚酯‑聚苯胺（PHBV‑PANI）和纳米二氧化硅等，实施例二所需的离子交换树脂结合剂； 实验设备： 带有搅拌装置和温度控制的反应容器； 过滤装置，包括粗过滤膜（纳米纤维复合陶瓷材料）和精细过滤膜（聚酰胺‑二氧化硅纳米复合膜）； 离心机（冷冻离心机）； 萃取容器； 渗透装置（柱状渗透器）； 喷雾结晶器； 分析检测设备，如高效液相色谱仪（HPLC）用于检测丙氨酸纯度，显微镜配备图像分析软件用于观察和量化晶体形态，电子天平用于测量晶体质量； 实验方法：按照实施例一、二、三和四的具体步骤分别对四组丙氨酸发酵液进行处理，在每个步骤中，严格控制工艺参数，如温度、搅拌速度、反应时间、压力等，确保实验的准确性和可重复性； 对于每个实施例处理后的丙氨酸产品，进行以下检测： 纯度检测：使用高效液相色谱仪（HPLC）测定丙氨酸的纯度，以峰面积百分比表示； 提取效率检测： 首先通过对最终产品进行精确称重（设为 ），并使用化学分析方法确定其中 丙氨酸的含量（设为 ）； 提取效率（E）计算公式为： [0033] 其中： 表示初始发酵液的质量， 表示初始发酵液中丙氨酸的含量（已知为每升100g，根据处理的发酵液体积换算质量含量）； 晶体质量和形态观察； 使用显微镜配备图像分析软件，测量晶体的平均粒径（ ）、粒径分布宽度（以标准差 表示）、晶体的长宽比（R）； 平均粒径（ ）：通过对多个晶体粒径测量值取平均值得到； 长宽比（R）：测量晶体的长度（L）和宽度（W），计算 ； 观察晶体的表面缺陷情况，统计每100个晶体中表面有明显缺陷（裂纹、孔洞）的晶体数量 ，表面缺陷晶体比例 计算公式为： [0034] 综上，如附图2所示，通过对实施例一、二、三、四的实验对比，实施例一在丙氨酸发酵液处理上优势明显，其丙氨酸纯度达98.7±0.2%，高于其他实施例，表明能更有效去除杂质，提取效率为92.5±0.5%，高于其他实施例，显示提取过程更高效，在晶体质量和形态方面，晶体平均粒径50±2μm且粒径分布宽度5±0.5μm，适中且均匀，长宽比1.05±0.05接近1表明形状更规则，每100个晶体中表面有缺陷的仅2±1个，比例低于其他实施例，整体说明实施例一的处理工艺在多个关键指标上表现卓越。 |
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