[00125143]年产5万吨聚天冬氨酸

一、课题来源与背景 聚天冬氨酸是一种氨基酸的聚合物,属于生物高分子材料,除具有水溶性羧酸的性质外,还有极易降解的特性,是一种用途极为广泛,无毒、无污染、易降解的环境友好型化学品。聚天冬氨酸作为肥料增效缓释剂,制成聚天冬氨酸尿素、聚天冬氨酸复合肥、叶面肥、冲施肥,能促进农作物对养分的吸收,同时与农药并用可提高药效。聚天冬氨酸化肥的使用可减少化肥流失、活化养分元素,提高肥料利用率30%,增加产量10%-30%,可促进作物对铁、锌、硼、锰、镁等微量元素的吸收,改善作物品质,促进作物早熟,促进根系生长,增强抗逆性,对我国农业节能减排,增加农民收入,改善农业生态环境,推动我国现代农业可持续性发展,具有重大意义。 本项目针对我国广大农村的非粮生物质高附加值利用及农产品加工过程废弃物利用率低、处理成本高、对环境污染大等问题,开展应用可再生非粮生物质如木薯粉、植物秸秆、废弃餐厨垃圾等为原料,开发发酵法生产天冬氨酸前体富马酸工艺。通过菌种诱变筛选及驯化及基因改造,获得适合不同非粮生物质原料的特定预处理工艺及通用型发酵菌种;开发配套的高效节能低排放的发酵关键工艺,建立可再生非粮生物质为原料富马酸发酵的小试及中试生产工艺,并完成万吨级富马酸产业化发酵工艺设计。最终完成对非粮生物质为原料的富马酸发酵工艺、富马酸转化绿色合成天冬氨酸及PASP的合成工艺的集成设计,实现PASP从原料到产品的一体化过程的高效清洁生产和利用,使其符合绿色生产的要求。 二、技术原理及性能指标 技术原理：采用根霉同步糖化发酵水解糖液生产富马酸,免去对原料的液化、糖化处理,减少生产工序,降低成本。以富马酸为原料,采用固定化细胞转化富马酸为天冬氨酸,转化液浓缩后结晶。开发一个多功能过滤器,该过滤器过滤得到天冬氨酸晶体后,结晶体不用干燥直接固相聚合反应合成PASP的中间产物聚琥珀酰亚胺（PSI）。 性能指标：富马酸发酵水平达到50g/L,富马酸酶催化制备天冬氨酸转化率达95%以上。天冬氨酸聚合制备聚天冬氨酸摩尔转化率达99％以上,聚天冬氨酸分子量从8000到10000可控。 三、技术的创造性与先进性 1、以可再生非粮生物质为原料,利用基因改造的通用型发酵 菌种进行发酵生产富马酸,发酵产量可达42g/L,高于国内外同类技术。 2、PASP固相一步法合成工艺 开发了不添加任何溶剂,固相一步反应制备PASP的新方法。采用强力搅拌设备,有效突破PASP固相聚合过程中膨胀固化阶段,可自备PASP产品分子量范围从8000-10000,ASP转化率≥99%,聚合产物无需处理可直接水解得到PASP,简化了后处理工序,降低了生产成本。 3、开发了PASP高吸水树脂合成新工艺,采用多段交联、梯度交联等交联工艺,成功合成了吸水倍率高达1000倍以上的高吸水树脂,拓宽了PASP的应用领域。进而采用与黄原胶等环境友好材料共交联制备出耐盐的复合高吸水树脂,解决了单纯PASP高吸水树脂耐盐性差的问题。 四、技术的成熟程度、适用范围和安全性 本项目是富欣生物与北京化工大学、山东省食品发酵工业研究设计院共同研究,技术成熟。采用具有自主知识产权的生物化学技术,加强原始创新和集成创新,通过生物化学耦联技术,最终完成以非粮生物质为原料的富马酸发酵工艺、富马酸转化合成天冬氨酸及PASP的合成工艺的集成设计,可实现PASP从原料到产品的一体化过程的高效清洁生产和利用,使其符合绿色生产的要求,改善目前富马酸主要来自于石油、煤炭等不可再生资源的现状。 五、应用情况及存在的问题 聚天冬氨酸是一种氨基酸的聚合物,属于生物高分子材料,可应用于农业肥料增效剂、水处理剂、洗涤剂、化妆品、抑菌剂、分散剂、螯合剂、制药、水凝胶等领域,是一种用途极为广泛,无毒、无污染、易降解的环境友好型化学品。公司研究开发的产品作为肥料增效剂在肥料中得到试用,有效提高了肥效,减少了肥料使用量,对改善农业生态环境,推动我国农业可持续性发展,具有重大意义。 六、历年获奖情况 本项目在研发过程中共授权实用新型专利4项;制定企业标准1项;获得淄博市科技进步三等奖1项、山东省轻工业科技进步一等奖1项、山东省技术创新优秀成果二等奖1项;同时通过项目的实施,公司引进山东大学郑凯博士,设立了博士后科研工作站。