[發明專利]填充床電滲析用于發酵廢液中谷氨酸和乳酸分離的方法

有效

• 申請號: 201210421197.7
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102935333A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 石紹淵;曹宏斌;張曉琴;王汝南
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01D61/44
• 分類號: B01D61/44;B01D61/46;B01D61/54;C07C229/24;C07C227/40;C07C59/08;C07C51/47
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;盧紀

技術領域

本發明涉及發酵產品分離工藝領域，具體地，本發明涉及用于發酵廢液中殘余谷氨酸和乳酸分離的方法，其中填充床電滲析膜堆淡室中填充經過篩選的離子交換樹脂用于促進谷氨酸和乳酸的選擇性分離。

背景技術

谷氨酸發酵液經過冷凍－等電點沉淀提取谷氨酸后的發酵廢液，還含有豐富的可利用資源，除(NH₄)₂SO₄等無機鹽外，還含有1.5～2％的谷氨酸和少量乳酸等有機成分，如果直接排放將造成嚴重的資源浪費和環境污染。探討發酵廢水中谷氨酸和乳酸的分離提取，對廢液資源化和減小環境污染具有重要意義。

傳統的谷氨酸提取工藝是采用大量的濃硫酸來中和發酵液中的氨，使發酵液pH值降至3.2左右，然后加入晶種，使谷氨酸結晶、沉降，再用離心機過濾得到谷氨酸后再精制。由于廢液含有大量硫酸銨，環保處理難度大。關于發酵液中乳酸的提取，多數企業采用乳酸鈣結晶－酸解工藝，乳酸收得率低（在40％－45％之間），勞動強度大，環境污染嚴重等問題。目前，關于發酵液中氨基酸、有機酸的提取分離研究受到了廣泛關注，被報道的方法主要有溶劑萃取法、酯化法、電滲析法、離子交換法和樹脂吸附法等，但大多都還未得到實際應用。

關于谷氨酸的提取，如杭曉風（膜科學與技術，2008，28(2)：63-68）等研究納濾技術用于分離谷氨酸和鹽混合液，考察了pH、氯化鈉濃度、膜通量、攪拌速度對納濾膜分離性能的影響，表明NF270對谷氨酸的截留率達到95.0％，膜的分離選擇性達到18.8，可以實現高鹽濃度下谷氨酸溶液的脫鹽；

邵文堯（陜西科技大學學報，2009，27(6)：50-53）等驗證了超濾－納濾膜分離技術用于改進谷氨酸提取分離工藝具有可行性；

Maki（Journal?of?Fermentation?Technology，1987，65(1)：61-70）等研究了采用模擬移動床吸附體系分離谷胱甘肽和谷氨酸，可得到較好的分離效果；

Zhang（Separation?and?Purification?Technology，2007，15：274-280）等研究了采用電滲析技術從等電母液中回收谷氨酸，發現通過改進傳統電滲析可以得到較高的谷氨酸回收率和較低能耗；

Zhang（Desalination，2003，154(1)：17-26）等研究了一種新的透析過濾法從超濾濃液中回收谷氨酸，該技術與蒸餾和等電結晶相結合，谷氨酸的純度和產量可分別提高9.3％和3.35％。

關于發酵液中乳酸的提取，如黃朝霞（離子交換與吸附，1994，10(1)：18-25）利用PVP樹脂直接從發酵液中吸附乳酸，再用熱水進行解吸，與現有的乳酸生產工藝相比，具有流程較短、設備較少、工藝先進、回收率較高等特點；

胡友慧和黃裕杰（化學世界，1998，7：357-360）發現叔胺型國產D-301樹脂對乳酸的吸附容量小于交聯型聚乙烯基吡啶樹脂（PVP），D-301吸附的乳酸比PVP的容易被洗脫；

何姍（天津化工，2009，23(3)：29-31）考察了弱陰離子樹脂D301G和D311從發酵液中提取乳酸，獲得了優化工藝條件；

鄭輝杰（食品科學，2009，30(6)：84-88）等選用弱陰離子樹脂D301G和D311從發酵液中提取乳酸，考察了時間、溫度、發酵液濃度、轉速、pH值、流速和樹脂填充量等的影響，獲得了優化操作條件；

魏搏超等（過程工程學報，2012，12(1)：44-48）研究了一種利用鹽析萃取法分離發酵液中乳酸的新方法，通過系統考察乳酸在不同鹽析萃取體系中的分配規律，發現K₂HPO₄-甲醇和K₂HPO₄-乙醇體系適合分離發酵液中的乳酸，其中乙醇鹽析萃取體系乳酸的分配系數和回收率分別為3.23和90.6％，上相中殘余葡萄糖、菌體和可溶性蛋白大部分得到去除；

Hong等（Biotechnology?Techniques，1999，13：915-918）研究了采用混合叔氨萃取劑從水溶液中回收L-乳酸，其萃取效率大于90％，且可克服第三相的形成，因此可縮短靜置時間；

Vasheghani-Farahani（J?Ind?Microbiol?Biotechnol，2008，35：1229-1233）研究了采用離子交換樹脂從發酵液中原位分離乳酸，發現該工藝的產率是與傳統工藝的5倍。