维生素C_生产工艺ppt课件

1、维生素维生素C的工艺原理的工艺原理一、维生素C ( Vitamin C VC) 维生素维生素C又名抗坏血酸又名抗坏血酸(Ascorbic acid)，呈白色，呈白色粉末，无臭，味酸，熔点粉末，无臭，味酸，熔点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。具有较强的复原性，易受光、热、氧等破醚等。具有较强的复原性，易受光、热、氧等破坏，在碱液中或有微量金属离子存在时，分解更坏，在碱液中或有微量金属离子存在时，分解更快，但枯燥结晶后较稳定。快，但枯燥结晶后较稳定。VC是一种人体必需的是一种人体必需的水溶性维生素，也是一种抗

2、氧化剂，广泛运用于水溶性维生素，也是一种抗氧化剂，广泛运用于医药、食品、饲料等领域。医药、食品、饲料等领域。 获得维生素的方法获得维生素的方法提取法：从富含维生素的天然食物和药用提取法：从富含维生素的天然食物和药用 植物中浓缩、植物中浓缩、 提提取。目前只需极少数维生素采用提取法，例如维生素取。目前只需极少数维生素采用提取法，例如维生素A、E。生物合成法：微生物发酵法和微藻类的生物转化法，目前开生物合成法：微生物发酵法和微藻类的生物转化法，目前开展很快。展很快。化学合成法：目前消费维生素的主要方法。化学合成法：目前消费维生素的主要方法。二、目前合成方法二、目前合成方法1、莱氏法、莱氏法 193

3、3年瑞士化学家莱齐特因等用化学合成方法合成维生素年瑞士化学家莱齐特因等用化学合成方法合成维生素C，也，也称莱氏法。该法主要以称莱氏法。该法主要以D-山梨醇作为原料，是最早消费维生素山梨醇作为原料，是最早消费维生素C的方的方法，也是国外采用的方法。工艺道路主要如下：法，也是国外采用的方法。工艺道路主要如下：D-山梨醇L-山梨糖黑菌醋的发酵氧化二丙酮-L-山梨糖丙酮发酵硫酸双丙酮-2-酮基-L-古龙酸钠次氯酸纳氧化双丙酮-2-酮基-L-古龙酸酸化维生素CHCl化学转化优点：该法消费的维生素优点：该法消费的维生素C产质量量好、收率高，达产质量量好、收率高，达60，而且消费原料易获得，中间产物化学性质

4、稳定，不断是国外而且消费原料易获得，中间产物化学性质稳定，不断是国外消费维生素消费维生素C的重要方法的重要方法缺陷：消费工序繁多、劳动强度大、大量有机溶剂的运用易缺陷：消费工序繁多、劳动强度大、大量有机溶剂的运用易呵斥环境污染等呵斥环境污染等莱氏法的优缺陷莱氏法的优缺陷2、微生物发酵合成法、微生物发酵合成法 D-山梨醇途径 L-山梨糖途径 L-艾杜糖酸途径 2-酮-D-葡糖糖酸途径 2,5-二酮-D-葡糖糖酸途径 2-酮-L-古龙酸途径adxli羊角风最新治疗方法adxln腹型羊角风的治疗方法adxlo看羊角风最好的医院adxlp如何治疗癫痫大发作adxls治疗羊角风的药adxlq治疗羊角风最

5、好的药物三、二步发酵法消费工艺三、二步发酵法消费工艺 六条不同的途径最终都是以2-酮-L-古龙酸为最终产物，在经过化学转化合成维生素C。其中只需第二条实现了工业化消费，此即为我国自行开发的二步发酵法。二步发酵工艺是中国科学院微生物研讨所和北京制药厂于1975年协作发明的，此法进一步开展了维生素C的消费，是目前独一胜利运用于维生素C工业消费的微生物转化法。制备工艺简单，消费周期短和三废污染少等。有什么优点呢1985年转让给世界上消费维生素最大的企业瑞士霍夫曼罗氏制药公司。一二步发酵法消费维生素一二步发酵法消费维生素C的工艺流程的工艺流程主要分为发酵、提取、转化、精制四个过程。总的工艺道路：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-古龙酸2KGA)小菌氧化葡萄糖酸杆菌和大菌宏大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌等伴生菌混合发酵维生素C内脂化 烯醇化二、详细步骤二、详细步骤1、发酵：在氢气、黑醋酸菌的作用下经过一步和二步发酵得到古龙酸钠、发酵：在氢气、黑醋酸菌的作用下经过一步和二步发酵得到古龙酸钠发酵液。发酵液。 发酵液2、提取、提取:上清液离子交换加热凝聚离心过滤滤液二次离子交换浓缩结晶枯燥古龙酸去转化3、转化：、转化：甲酯化、类酯化离心分别维c钠酸化脱色离心分别浓缩结晶离心分别粗维c粗维c溶解脱色活性炭、热的去离子水过滤结晶离心过滤母液回收真空枯燥过

7、筛、包装维c废品4.精制精制四、菌种的制备及种子的扩展培育四、菌种的制备及种子的扩展培育1、第一步发酵、第一步发酵1、菌种：一步发酵中所用菌种为生黑葡萄糖酸杆菌、菌种：一步发酵中所用菌种为生黑葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter melagenus)，简称黑醋菌。最常用的消费菌，简称黑醋菌。最常用的消费菌株为株为R30，其主要特征是：细胞椭圆至短杆状，革兰氏染色，其主要特征是：细胞椭圆至短杆状，革兰氏染色阳性，无芽孢大小为阳性，无芽孢大小为(0.5一一0.8)um x(1.0-2.2)um。端生草根鞭。端生草根鞭毛运动，菌落边缘整介，微显浅褐色。生长最适温度为毛运动，菌落边缘整介，微显浅褐

8、色。生长最适温度为34l，氧化，氧化D-山梨醇的发酵收率可达山梨醇的发酵收率可达98以上。以上。2、一级种子扩展培育：种子培育基成分为：山梨醇、一级种子扩展培育：种子培育基成分为：山梨醇20，酵母，酵母膏膏0.7，碳酸钙，碳酸钙0.15%，无机盐溶液，无机盐溶液0.4。其中，无机盐溶。其中，无机盐溶液的组成为：液的组成为：MgSO47H2O1.25g100 mL， (NH4)H2PO475g100mL，KH2PO45g100mI,K2SO41.25g100ml.PH6.7,121,30min灭菌。灭菌。3、第一步发酵培育：发酵液培育基成分为：酵母膏、第一步发酵培育：发酵液培育基成分为：酵母膏0

9、.035，碳，碳酸钙酸钙0.1，玉米浆，玉米浆0.1，复合维生素，复合维生素B 0.001，山梨醇浓度，山梨醇浓度视需求而定，该氧化反响的耗氧量较大，所以通气比要求视需求而定，该氧化反响的耗氧量较大，所以通气比要求1:1VVM以上。即使在通气量较大，且搅拌转速较高的条件下，以上。即使在通气量较大，且搅拌转速较高的条件下，发酵至发酵至4h后溶解氧浓度急剧下降，甚至接近于零。直到后溶解氧浓度急剧下降，甚至接近于零。直到10h左左右才逐渐上升。当溶解氧浓度回复至最高点，成程度直线时，右才逐渐上升。当溶解氧浓度回复至最高点，成程度直线时，表示该反响已达终点。表示该反响已达终点。D-山梨醇转化为山梨醇转

10、化为L-山梨糖的生物转化率山梨糖的生物转化率达达98%以上。发酵液经低温以上。发酵液经低温60灭菌灭菌20min,冷却至冷却至30，作，作为第二步发酵的原料。为第二步发酵的原料。2、第二步发酵法、第二步发酵法1、菌种：第二步发酵采用的菌种为由大、小两株细菌组成的混合菌种。小菌为氧化葡萄糖酸杆菌Gluconobacter Oxydans,大菌可采用宏大芽孢杆菌Bacillus megateriam,称2980菌；或蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus,称152菌，或浸麻芽孢杆菌Bacillus macerans,称169菌。也可采用其他一些杆菌与小菌混合培育。但工业上运用最多的是2980及

11、152菌混合菌。2、二级种子的扩展培育：种子培育基成分为：酵母膏0.3%,牛肉膏0.3%，玉米浆0.3%，蛋白胨1.0%，尿素0.1%，山梨糖2.0%，另加某些无机盐。PH6.7,121,30min灭菌。3、第二步发酵培育：发酵液培育成分为：玉米浆0.5%，尿素0.1%，无机盐及山梨糖。第二步发酵为混合菌种发酵。由于大、小菌两者的最适培育条件是不同的，所以操作适宜条件是兼顾大、小菌两者的条件。通常操作温度为30；初始pH控制在6.8左右。该反响虽属氧化反响，但对氧的耗费并不很大。气升式发酵罐非常适宜该发酵过程。溶氧浓度在20%即可。山梨糖的初始浓度对产物的生成影响较大。间歇发酵时初始山梨糖浓度

12、超越80g/L，会对产物产生抑制。所以要获得最高浓度2KGA，需采用高浓度山梨糖流加发酵的方式。假设采用建立在数学模型根底上的流加控制战略，可获得高浓度的2KGA，二步收率可达83%。五、发酵工艺中的部分设备1、机械搅拌罐：、机械搅拌罐： 第一步发酵采用机械搅拌第一步发酵采用机械搅拌发酵罐。机械搅拌通风发酵罐是利用机械搅发酵罐。机械搅拌通风发酵罐是利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合促使氧拌器的作用，使空气和醪液充分混合促使氧在醪液中溶解，以保证供应微生物生长繁衍、在醪液中溶解，以保证供应微生物生长繁衍、代谢所需求的氧气。代谢所需求的氧气。2、气升式发酵罐：、气升式发酵罐： 第二步发酵采

13、用气升第二步发酵采用气升式发酵罐。在反响器内没有搅拌器，其式发酵罐。在反响器内没有搅拌器，其中央有一个导流筒，将发酵液分为上升中央有一个导流筒，将发酵液分为上升区导流筒内和下降区导流筒外，区导流筒内和下降区导流筒外，在上升区的下部安装了空气喷嘴，或环在上升区的下部安装了空气喷嘴，或环型空气分布管，空气分布管的下方有许型空气分布管，空气分布管的下方有许多喷孔。反响溶液分布均匀，基质和溶多喷孔。反响溶液分布均匀，基质和溶氧均匀分散，使基质在发酵罐内各处的氧均匀分散，使基质在发酵罐内各处的浓度均匀，溶解氧恒定。浓度均匀，溶解氧恒定。六六无菌空气的制备无菌空气的制备微生物在消费过程中需求氧气，因此需求

14、通入空气。然而空气是氧微生物在消费过程中需求氧气，因此需求通入空气。然而空气是氧气、二氧化碳、氮气等的混合物，其中还有水汽及悬浮的尘埃，包气、二氧化碳、氮气等的混合物，其中还有水汽及悬浮的尘埃，包括各种微粒、灰尘及微生物。这就需求对空气严厉灭菌，到达无菌括各种微粒、灰尘及微生物。这就需求对空气严厉灭菌，到达无菌形状，才干运用。形状，才干运用。1、空气的预处置和设备：、空气的预处置和设备：1采风塔采风塔 在工厂的上风头，高度普通在在工厂的上风头，高度普通在10m左右，设计流速左右，设计流速8m/s。可建在高压机房的屋顶上。可建在高压机房的屋顶上。 2粗过滤器粗过滤器 安装在空压机吸入口前，前置过

15、滤器。作用是截留空安装在空压机吸入口前，前置过滤器。作用是截留空气中较大的灰尘，维护紧缩机，减轻总过滤器的负担，也能起到一定气中较大的灰尘，维护紧缩机，减轻总过滤器的负担，也能起到一定的除菌作用。介质为泡沫塑料平板式或无纺布折叠式，流速的除菌作用。介质为泡沫塑料平板式或无纺布折叠式，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空气紧缩机空气紧缩机 作用是提供空气流动的动力。常用往复式、螺杆式、作用是提供空气流动的动力。常用往复式、螺杆式、涡轮式空压机。涡轮式空压机。 4空气储罐空气储罐 消除紧缩空气的脉动，用于往复式空压机。螺杆式和消除紧缩空气的脉动，用于往复

16、式空压机。螺杆式和涡轮式空压机提供均匀延续空气可省去。设置在空压站附近。涡轮式空压机提供均匀延续空气可省去。设置在空压站附近。 5冷却器冷却器 空气紧缩机出口气温普通在空气紧缩机出口气温普通在120，必需冷却。在潮湿季，必需冷却。在潮湿季节，除湿。空气冷却器的传热系数为节，除湿。空气冷却器的传热系数为105W/(m2)。采用双程或四程。采用双程或四程构造，两级串联运用。第一级循环水冷却，第二级低温水构造，两级串联运用。第一级循环水冷却，第二级低温水9冷却。冷却。设置在发酵车间外。紧缩空气每经过设置在发酵车间外。紧缩空气每经过1m管道，温度下降管道，温度下降0.5-1.0。2、空气的净化、空气的

17、净化A、两级冷却、加热除菌流程、两级冷却、加热除菌流程尤其适宜用于潮湿地域尤其适宜用于潮湿地域B、冷热空气直接混合式空气除菌流程、冷热空气直接混合式空气除菌流程适用于中等湿含量地域，不适宜于空气湿含量高的适用于中等湿含量地域，不适宜于空气湿含量高的地域地域C、高效前置过滤空气除菌流程、高效前置过滤空气除菌流程可获得无菌程度很高的空气可获得无菌程度很高的空气维维c的益处：的益处：1、治疗坏血病。、治疗坏血病。2、预防牙龈萎缩、出血。、预防牙龈萎缩、出血。 3、预防动脉硬化：可促进胆固醇的排泄，防止胆固醇在动脉内壁堆积，、预防动脉硬化：可促进胆固醇的排泄，防止胆固醇在动脉内壁堆积，甚至可以使堆积的

18、粥样斑块溶解。甚至可以使堆积的粥样斑块溶解。 4、抗氧化剂：可以维护其它抗氧化剂，如维生素、抗氧化剂：可以维护其它抗氧化剂，如维生素A、维生素、维生素E、不饱、不饱和脂肪酸，防止自在基对人体的损伤。和脂肪酸，防止自在基对人体的损伤。 5、治疗贫血：使难以吸收利用的三价铁复原成二价铁，促进肠道对铁、治疗贫血：使难以吸收利用的三价铁复原成二价铁，促进肠道对铁的吸收，提高肝脏对铁的利用率，有助于治疗缺铁性贫血。的吸收，提高肝脏对铁的利用率，有助于治疗缺铁性贫血。6、提高人体的免疫力、提高人体的免疫力 ：白细胞含有丰富的：白细胞含有丰富的VC，当机体感染时白细胞，当机体感染时白细胞内的内的VC急剧减少。急剧减少。VC可加强中性粒细胞的趋化性和变形才干，提高杀可加强中性粒细胞的趋化性和变形才干，提高杀菌才干。菌才干。 天然维生素天然维生素C：真正纯天然维生素：真正纯天然维生素C，源于新颖水果、蔬菜浓缩物，不含防源于新颖水果、蔬菜浓缩物，不含防腐剂，不含合成色素，不含人