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D-核糖是一种重要的生理物质,常用于食品工业和医疗工业中,如调味品的生产和维生素B2的合成,近几年来,随着发酵生产D-核糖研究的不断深入,发酵液中D-核糖的分离纯化过程已成为重要的研究课题。本文以D-核糖发酵液为研究体系,对发酵液中D-核糖的分离纯化过程进行了研究。 本论文利用活性炭对发酵液脱色;利用阴阳离子交换树脂脱盐;聚砜型超滤膜超滤除蛋白质;最后结晶得到D-核糖。主要内容如下: 1.研究了D-核糖发酵液活性炭脱色工艺和数学表征,为其工艺的优化设计和操作提供依据。实验表明,用活性碳脱色在间歇操作条件下最佳的吸附时间为30 min,操作温度为50℃,pH为3.5。建立色素吸附等温线和计算式,其等温线的类型为L型。 2.研究了有机溶剂对D-核糖发酵液活性炭脱色的影响,建立了对应的吸附等温线Q=1.870C2/(1+48.5C2),确立了其操作工艺,其最佳的吸附时间为30min,操作温度为50℃,pH为3.5。 3.利用201×7强碱型阴离子交换树脂和001×4强酸型阳离子交换树脂去除D-核糖发酵液中的阴阳离子,对D-核糖发酵液离子交换树脂脱盐工艺进行了研究。实验表明,采用2.5倍发酵液体积的去离子水对脱盐后的树脂进行清洗可得到最大的D-核糖收率,溶液电导率可减小到759μs/cm,盐度减到0.5 ppt,核糖收率达到80%以上。 4.在研究发酵液离子交换树脂脱色吸附等温线和工艺的基础上,结合活性炭吸附工艺,建立了发酵液活性炭和离子交换树脂联合脱色的工艺模型,为降低分离成本提供了理论和技术。 5.利用膜过滤脱除发酵液中的蛋白质省能、高效,并且考察了膜表面特性对蛋白质脱除程度的影响。实验表明膜分离操作对D-核糖发酵液中蛋白质能起到很好的截留作用。调整发酵液pH值为5.5-6.5,加入15%的乙醇能使蛋白质截留率达到90%。 6.对反应结晶法分离D-核糖进行了初步研究,并与浓缩结晶法进行了比较,提出了进一步研究的方向。