专利名称：一种利用游离细胞微生物制备丙烯酰胺的方法
技术领域：
本发明涉及丙烯酰胺的制备方法，具体地说，是利用微生物酶作为催化剂制备丙烯酰胺的方法。
背景技术：
目前，固定化工艺生产丙烯酰胺，其流程长，造粒工艺复杂，造粒后固化时间长，需要大量的纯水清洗粒子，并在造粒过程酶活损失大。从设备角度看，该工艺需要造粒机、固化器等后处理设备，装置复杂，能耗高。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用游离细胞微生物制备丙烯酰胺的方法。
为实现上述目的，本发明采取以下方案以能产生腈水合酶(NitrileHydratase，NHASE)或酰胺酶(AMiDASE)的微生物经发酵后形成催化剂发酵液，对该发酵液进行离心分离后投入反应釜，催化反应釜中的精制丙烯腈和去离子水发生水合反应，将反应产物再次进行离心分离后，将得到的清液以精制膜过滤，即得丙烯酰胺产品。
本发明的反应方程式如式(1)和式(2)
可以用于本发明的、能产生腈水合酶的微生物有红球菌(Rhodococcus)、假单胞菌(Pseudomonas)、假诺卡氏菌(Pseudonocardia)、节杆菌(Arthrobacter)、芽孢杆菌(Bacillus)、诺卡氏菌(Nocardia)、丛毛单胞菌(Comamonas)、棒状杆菌(Corynebacterium)以及短杆菌(Brevibacterium)等。
本发明所述的反应釜，可以是配备有近红外控制系统的反应釜。
在进行水合反应时，起始温度为10℃，反应时温度控制在10～20℃。
在进行水合反应时，精制丙烯腈的浓度为0.12wt％以下。浓度过高，催化剂容易中毒而部分或者全部失效。
本发明的优点是1、工艺简单原固定化工艺流程长，有其复杂的造粒工艺，造粒后固化时间长，需用大量的纯水清洗粒子，并在造粒过程酶活损失大。现工艺去除了造粒等复杂的工艺直接用游离细胞参与反应。
2、设备投资等大幅度减少除去了调制设备，造粒机，固化器，清洗设备并去除了反应后的大计量的过虑设备及大量的残渣处理。
现改用离心机处理催化剂的纯化与残渣，不但节约设备投资，还大幅度减少生产车间的厂房而积。
3、反应速度加快，反应周期短由于固定化工艺中，催化剂包埋在颗粒内，因而其反应的初速度较慢；而本发明中，游离细胞直接参与反应，其初速度较快，从工业装置生产也证明了本发明比固定化反应速度要快1倍。
4、节约能源、设备利用率增加由于反应周期缩短，相同设备的年生产能力加大，相应节约能源。
图1是本发明的工艺流程图具体实施方式
实施例1如图1所示，以诺卡氏菌(Nocardia)经发酵后形成催化剂发酵液，对该发酵液进行离心分离后投入配备有近红外控制系统的反应釜内，催化反应釜中的精制丙烯腈和去离子水发生水合反应，将反应产物再次进行离心分离后，将得到的清液以精制膜过滤，即得丙烯酰胺产品。在进行水合反应时，起始温度为10℃，反应时温度控制在20℃。在进行水合反应时，精制丙烯腈的浓度为0.12wt％。
发酵生产的主要碳源是葡萄糖，生产方式通常为批式工艺，即在培养之前向封闭系统内加入足量的培养基，如葡萄糖、酵母浸粉、尿素等，在培养时，除了不断通入空气以及培养体系不断放出尾气外，体系与外界无其他物料交换。
实施例2以假诺卡氏菌(Pseudonocardia)经发酵后形成催化剂发酵液，对该发酵液进行离心分离后投入配备有近红外控制系统的反应釜内，催化反应釜中的精制丙烯腈和去离子水发生水合反应，将反应产物再次进行离心分离后，将得到的清液以精制膜过滤，即得丙烯酰胺产品。在进行水合反应时，起始温度为10℃，反应时温度控制在15℃。在进行水合反应时，精制丙烯腈的浓度为0.10wt％。
权利要求
1.一种利用游离细胞微生物制备丙烯酰胺的方法，其特征在于以能产生腈水合酶或酰胺酶的微生物经发酵后形成催化剂发酵液，对该发酵液进行离心分离后投入反应釜，催化反应釜中的精制丙烯腈和去离子水发生水合反应，将反应产物再次进行离心分离后，将得到的清液以精制膜过滤，即得丙烯酰胺产品。
2.根据权利要求1所述的利用游离细胞微生物制备丙烯酰胺的方法，其特征在于所述的反应釜，是配备有近红外控制系统的反应釜。
3.根据权利要求1所述的利用游离细胞微生物制备丙烯酰胺的方法，其特征在于在进行水合反应时，起始温度为10℃，反应时温度控制在10～20℃。
4.根据权利要求1所述的利用游离细胞微生物制备丙烯酰胺的方法，其特征在于在进行水合反应时，精制丙烯腈的浓度为0.12wt％以下。
全文摘要
本发明公开了一种利用游离细胞微生物制备丙烯酰胺的方法。以能产生腈水合酶或酰胺酶的微生物经发酵后形成催化剂发酵液，对该发酵液进行离心分离后投入反应釜，催化反应釜中的精制丙烯腈和去离子水发生水合反应，将反应产物再次进行离心分离后，将得到的清液以精制膜过滤，即得丙烯酰胺产品。本发明工艺简单，设备投资少，反应速度快，反应周期短，节省能源。
文档编号C12P13/02GK1690215SQ20041003764
公开日2005年11月2日 申请日期2004年4月28日 优先权日2004年4月28日
发明者郭文礼, 黄锦文 申请人:北京市恒聚油田化学剂有限公司