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L-鸟氨酸是精氨酸、瓜氨酸合成的中间体，对肝脏疾病的治疗具有良好的效果，其市场前景日益广阔。本文采用膜分离技术对L-鸟氨酸发酵液进行预处理，利用模拟移动床技术研究了连续、高效地分离纯化L-鸟氨酸的工艺条件，探索了L-鸟氨酸的脱色结晶工艺条件，为实现L-鸟氨酸的工业化生产奠定了基础。
通过比较各种膜的通量、除菌效果，选用截留分子量为500kD的陶瓷膜进行发酵液的预处理。通过考察各操作参数对通量的影响，确定了陶瓷膜分离的工艺条件为：pH为2.5，操作压差为0.22MPa，操作温度为60℃，浓缩比为14。
通过静态吸附实验、动态吸附及洗脱实验，选择了铵型LH-6阳离子交换树脂为合适的吸附剂，确定了L-鸟氨酸上柱浓度为30g/L，床层高径比为5.9，最适合的上柱pH为2.0，上柱流量为10mL/min，洗脱剂为0.5mol/L的氨水，洗脱剂的最佳洗脱流量为10mL/min。
通过考察模拟移动床系统中萃取液和萃余液出口L-鸟氨酸浓度的变化情况，确定了合适的操作条件为：进料液流量为25.8mL/min，水洗液流量为17.3mL/min，洗脱剂流量为26.0mL/min，清洗液流量为34.5mL/min，切换时间为2.90h。在该操作条件下，L-鸟氨酸收率大于97％，模拟移动床系统能够稳定可靠地运行，与单柱分离纯化L-鸟氨酸相比，产物收率大为提高，洗脱剂用量明显降低。
通过优化L-鸟氨酸的粗结晶条件，L-鸟氨酸粗结晶收率大于80％。通过脱色剂的选择及优化脱色条件，L-鸟氨酸脱色率大于95％。通过优化L-鸟氨酸盐酸盐的结晶条件，确定了L-鸟氨酸盐酸盐的结晶工艺条件为：脱色液浓度为450g/L，结晶温度为20℃，乙醇与水的体积比为1.1，pH为4.8，结晶时间为6h，搅拌转速为200rpm。最终得到了纯度为98.7％的L-鸟氨酸盐酸盐结晶。