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摘 要

本课题主要研究的是不同孔径陶瓷膜对苏氨酸发酵液的澄清效果，通过比较各种膜的过滤通量、澄清效果、收率等指标，找到较优孔径的陶瓷膜。

本次实验经过反复探究可知，陶瓷膜对苏氨酸发酵液的最佳去除杂质条件为：8nm陶瓷膜在初始温度为60℃，进口压力为0.40MPa，出口压力为0.34MPa，平均通量为212.8，由初始浓缩7倍到终止浓缩10倍所得到的苏氨酸发酵液收率为97.8%。

关键词：陶瓷膜；苏氨酸发酵液；过滤除杂；收率

Application of ceramic membrane in threonine fermentation broth

Abstract

This subject mainly studies the clarification effect of ceramic membranes with different pore sizes on threonine fermentation broth. By comparing the filtration flux,clarification effect,yield and other indicators of various membranes,ceramic membranes with better pore sizes are found.

After repeated investigations in this experiment,it is known that the best impurity removal conditions of the ceramic membrane for threonine fermentation broth are:the initial temperature of the 8nm ceramic membrane is 60℃,the inlet pressure is 0.40MPa,the outlet pressure is 0.34MPa,and the average flux is 212.8,the yield of threonine fermentation broth obtained from initial concentration 7 times to termination concentration 10 times was 97.8%.

Keywords: Ceramic membrane; Threonine fermentation broth; Filtration and impurity removal; Yield

目 录

陶瓷膜在苏氨酸发酵液中的应用 I

摘要 I

Application of ceramic membrane in threonine fermentation broth II

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.1.1苏氨酸 1

1.1.2 研究意义 2

1.1.3 苏氨酸的制备工艺 2

1.2 膜技术及其应用 3

1.2.1膜的定义 3

1.2.2膜的种类 3

1.2.3膜分离技术的定义 4

1.2.4膜分离过程的种类 4

1.2.5膜分离技术的应用领域 5

1.3 无机陶瓷膜 5

1.3.1 陶瓷膜介绍 5

1.3.2 陶瓷膜的特性及原理 5

1.3.3 陶瓷膜在苏氨酸发酵液中的应用 6

第二章 实验部分 8

2.1 实验装置 8

2.2 分析方法 8

2.2.1 膜的表征 8

2.2.2 计算方法 8

2.3 实验步骤 9

第三章 结果与讨论 10

3.1 抗污染的50nm陶瓷膜的过滤除杂试验效果分析 10

3.1.1 实验一 10

3.1.2 实验二 12

3.1.3 实验三 14

3.1.4 实验四 16

3.1.5 实验五 18

3.2 50nm常规膜的过滤除杂试验效果分析 20

3.2.1 实验一 20

3.2.2 实验二 22

3.3 8nm陶瓷膜的过滤除杂效果试验分析 24

3.3.1 实验一 24

3.3.2 实验二 26

3.3.3 实验三 28

3.4 20nm陶瓷膜的过滤除杂试验效果分析 30

3.4.1 实验一 30

3.4.2 实验二 32

3.5 膜的清洗与再生 34

第四章 结论 35

参考文献 36

致谢 37

第一章 绪论

1.1研究背景

1.1.1苏氨酸

苏氨酸，又名L-苏氨酸，化学名称-氨基--羟基丁酸，因其空间结构与苏糖相似，因此取名苏氨酸。其化学结构式为：

分子式为，相对分子质量为119.12，熔点为255 ～256 ℃，比旋光度=-25.0～-29.0°(5mol/L HC1)，白色晶体或结晶性粉末微甜;解离常数 =2.15 ， =9.12，等电点pI(25℃) =5.64，溶解度为20 g/100 mL水(25℃) ，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂^[1]。

苏氨酸是一种重要的营养强化剂，可以强化谷物、糕点、乳制品，和色氨酸一样有缓解人体疲劳，促进生长发育的效果。医药上，由于苏氨酸的结构中含有羟基^[2]，对人体皮肤具有持水作用，与寡糖链结合，对保护细胞膜起重要作用，在体内能促进磷脂合成和脂肪酸氧化。其制剂具有促进人体发育抗脂肪肝药用效能，是复合氨基酸输液中的一个成分。同时，苏氨酸又是制造一类高效低过敏的抗生素——单酰胺菌素的原料^[3]。

L-苏氨酸是一种必需的氨基酸，苏氨酸主要用于医药、化学试剂、食品强化剂、饲料添加剂等方面。特别是饲料添加剂方面的用量增长快速，它常添加到未成年仔猪和家禽的饲料中，是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸^[4]。在配合饲料中加入L-苏氨酸，具有如下的特点:①可以调整饲料的氨基酸平衡，促进禽畜生长；②可改善肉质；可改善氨基酸消化率低的饲料的营养价值^[5]；④可降低饲料原料成本^[6]；因此在欧盟国家(主要是德国、比利时、丹麦等)和美洲国家，已广泛地应用于饲料行业。

苏氨酸在机体内的代谢途径和其他氨基酸不同，是唯一不经过脱氢酶作用和转氨基作用，而是通过苏氨酸脱水酶(TDH)和苏氨酸脱酶(TDG)以及醛缩酶催化而转变为其他物质的氨基酸。途径主要有3条:通过醛缩酶代谢为甘氨酸和乙醛;通过TDG代谢为氨基丙酸、甘氨酸、乙酰COA;通过TDH代谢为丙酸和α-氨基丁酸^[7]。

苏氨酸的生产方法主要有发酵法、蛋白质水解法和化学合成法三种，微生物发酵法生产苏氨酸，因其工艺简单，成本低廉等优点已成为目前主流方法。发酵中间过程中苏氨酸含量的测定方法有多种，主要有氨基酸分析仪法、茚三酮法、纸层析法、甲醛滴定法等^[8]。长期以来，国际市场对苏氨酸的需求持续稳定增长，是需求增长最快的氨基酸品种之一，特别是在化学及生化、食品添加剂、饲料添加剂等方面的用量增长快速，大有取代色氨酸而成为除赖氨酸、蛋氨酸以外的发展最迅速的第三大氨基酸^[9]。

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