[发明专利]富马酸合成聚天冬氨酸的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种富马酸和NH₃为原料，发酵法制得L-天冬氨酸，用粗制品L-天冬氨酸，盘式连续反应聚合成聚天冬氨酸大型生产技术。

背景技术

聚天冬氨酸是一种聚合氨基酸，人工合成多肽，一种可溶性高分子，无毒无污染，可生物降解的环境友好型产品，其用途十分广泛，大量应用植物营养及工业分散剂、水处理剂、农药、绿色生态助剂等。

众所周知，以L-天冬氨酸为原料合成聚天冬酸方法大都采用间歇式缩聚法，缩聚时间长，热效率低，产品粉化，产品装卸污染工作环境，生产规模小，成本高，难以大型化生产。

本发明基于上述技术背景，提出一种新的聚天冬氨酸合成方法，能够实现聚天冬氨酸生产的大型化、经济化。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种使用富马酸合成聚天冬氨酸的新方法，以实现聚天冬氨酸生产的大型化、经济化。

本发明的上述目的通过下述方案予以实现：

提供一种利用富马酸合成聚天冬氨酸的方法，包括以下步骤：

1）以富马酸和氨为原料，以大肠杆菌为催化剂发酵合成L-天冬氨酸，其中富马酸和氨的摩尔比为1:1；大肠杆菌的用量为原料总重量的3~5‰；发酵温度为36~40℃，发酵温度为24小时；

2）以步骤1）制得的粗制未曾脱色的L-天冬氨酸为原料，在180~250℃下经连续缩聚反应10~60分钟，合成聚天冬氨酸。

步骤2）所述的连续缩聚反应温度优选220~240℃；所述的连续缩聚反应时间优选20~40分钟。

步骤2）所述的连续缩聚反应的温度优选利用热油加热达到；所述热油最高加热温度为320℃。

在所述的连续缩聚反应中，还可以向反应器中通入惰性气体进行保护；所述的惰性气体优选N₂。

所述步骤1）制得的粗制未脱色的L-天冬氨酸的规格如下：

含量为        98%

干燥失重      0.40%

Pb       ≤0.001%

As       ≤0.001%

通过本发明所述的方法合成的聚天冬氨酸，产品含量为40%，粘均分子量在3000~8000之间，β-蛋白质含量在70%左右，通过调节反应温度和停留时间可以合成不同粘均分子量的产品。

与现有技术相比，本发明所述的聚天冬氨酸的制备方法的有益效果在于：本发明以粗制未脱色的L-天冬氨酸为原料，直接应用于连续缩聚反应合成聚天冬氨酸，不仅节约了生产程序、可操作性强，而且可以实现大型化生产；另外，制得的产品颜色浅，缩聚过程不使用其他原料，副产物除水蒸气外，夹带少量粉尘，用除尘器捕集，整个生产过程无污染。

本发明合成的聚天冬氨酸，分子结构有肽键，端基有-NH₂(氨基)和-COOH（羧基）大量存在，产品的酸碱度可视不同使用对象进行调节，产品应用范围广泛，性价比高，特别适合应用于植物生长调节剂和肥料增效剂，农药绿色助剂。产品生物降解率28天≥65%，LD50≥6000mg/Kg·bw，达到了欧盟标准，属于优级指标。

具体实施方式

实施例1

使用如下方法制备聚天冬氨酸：

1）以富马酸和氨为原料，以大肠杆菌为催化剂发酵合成L-天冬氨酸，其中富马酸和氨的摩尔比为1:1；大肠杆菌的用量为原料总重量的3‰；发酵温度为36℃，发酵温度为24小时；

2）以步骤1）制得的粗制未曾脱色的L-天冬氨酸为原料，用螺旋加料器、每分钟向连续缩合反应器中加入15公斤所述粗制未脱色的L-天冬氨酸，在230℃±2℃下经连续缩聚反应30分钟，期间反应器充N₂保护，每小时得到625公斤无水聚天冬氨酸，副产水蒸气排除，产品粘均分子量为7000，与现有技术中，使用经过精制并脱色的商品L-天冬氨酸为原料相比，成本降低20%。

实施例2

使用如下方法制备聚天冬氨酸：

1）以富马酸和氨为原料，以大肠杆菌为催化剂发酵合成L-天冬氨酸，其中富马酸和氨的摩尔比为1:1；大肠杆菌的用量为原料总重量的3‰；发酵温度为38℃，发酵温度为24小时；

2）以步骤1）制得的粗制未曾脱色的L-天冬氨酸为原料，用螺旋加料器、每分钟向连续缩合反应器中加入15公斤所述粗制未脱色的L-天冬氨酸，在240℃±2℃下经连续缩聚反应40分钟，期间反应器充N₂保护，每小时得到610公斤无水聚天冬氨酸，副产水蒸气排除，产品粘均分子量为8500。