[發(fā)明專利]從糖蜜發(fā)酵谷氨酸發(fā)酵液分離提取谷氨酸的清潔生產(chǎn)工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610402246.0
• 申請日: 2016-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN105837460B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹建勇;趙清;楊榮;梅波
• 申請（專利權(quán)）人: 啟迪清源（北京）科技有限公司
• 主分類號(hào): C07C229/24
• 分類號(hào): C07C229/24;C07C227/40;C07C227/42;C05C3/00;A23K20/147;A23K10/33
• 代理公司: 北京金言誠信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11229
• 代理人: 朱力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物化工領(lǐng)域，特別涉及一種從糖蜜發(fā)酵谷氨酸發(fā)酵液分離提取谷氨酸的清潔生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中谷氨酸的提取方法有低溫等電法、離子交換法、金屬鹽法、鹽酸水解—等電點(diǎn)法、濃縮等電法。

其中，低溫等電法是將發(fā)酵液加酸調(diào)至谷氨酸的等電點(diǎn)，使谷氨酸的溶解度降低，從而沉淀析出，結(jié)晶收率通常可以達(dá)到75％以上，如果采用低溫等電法(10℃)，則收率可達(dá)到80％。

離子交換法是將發(fā)酵液稀釋至一定濃度，然后用酸將發(fā)酵液調(diào)至等電點(diǎn)以下，采用陽離子交換樹脂吸附谷氨酸，然后用洗脫劑(通常是氨水)將谷氨酸從樹脂上洗脫下來，達(dá)到濃縮提純的目的。采用此法提取，通常收率可達(dá)90％，但是酸堿耗量大。目前國內(nèi)幾乎所有廠家都采用等電—離交工藝，即將發(fā)酵液等電結(jié)晶后，母液繼續(xù)用酸調(diào)整到pH1.7，然后用強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂吸附并用氨水洗脫，總收率可達(dá)96％。但是此法酸堿用量大、廢水量大，等電離交工藝產(chǎn)生的廢水很難生化處理，近年來大量科技工作者在味精廢水治理難題上做了大量研究，但也僅能治理離交工藝中產(chǎn)生的中、低濃度有機(jī)廢水，或者僅僅停留在實(shí)驗(yàn)階段，沒有工業(yè)化案例，因此，環(huán)境污染問題非常嚴(yán)重。

金屬鹽法通常指鋅鹽法，利用谷氨酸與鋅離子作用，生成難溶于水的谷氨酸鹽沉淀析出，在酸性環(huán)境中谷氨酸金屬鹽被分解，在pH2.4時(shí)，谷氨酸又結(jié)晶析出，從而達(dá)到分離純化的目的。此法收率可達(dá)85％左右，但是由于重金屬離子的污染問題，此法沒有廣泛應(yīng)用。

鹽酸水解—等電點(diǎn)法中，發(fā)酵液中除含有谷氨酸外，尚有一定量的谷氨酰胺，焦谷氨酸和菌體蛋白。這些物質(zhì)用等電點(diǎn)法、離子交換法及沉淀法等方法是無法回收的。發(fā)酵液經(jīng)濃縮后采用鹽酸水解可回收這部分谷氨酸。但是，采用此法一方面對設(shè)備要求很高，同時(shí)水解會(huì)產(chǎn)生大量雜氨基酸，不利于進(jìn)一步純化。

濃縮等電法中，發(fā)酵液經(jīng)濃縮后再調(diào)酸等電結(jié)晶，結(jié)晶后母液直接肥料不再回收利用，采用此法，收率根據(jù)發(fā)酵液性質(zhì)不同可以達(dá)到80-90％。采用此法沒有等電—離交工藝所產(chǎn)生的大量高濃度以及中低濃度有機(jī)廢水，是比較環(huán)保的生產(chǎn)工藝，國外廠家多采用此法。

然而，采用蔗糖糖蜜為原料進(jìn)行發(fā)酵，如果采用等電離交工藝進(jìn)行生產(chǎn)，其一、由于發(fā)酵液中雜質(zhì)含量較高，低溫等電時(shí)結(jié)晶收率就很難保證；其二、結(jié)晶母液用陽離子樹脂吸附時(shí)，樹脂容易中毒，從而導(dǎo)致樹脂更換頻繁；其三、產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水無論從色素還是COD上都比淀粉原料發(fā)酵液產(chǎn)生的廢水高，因此，味丹公司只能采用濃縮等電工藝提取谷氨酸。濃縮等電工藝雖然能從根本上解決污染問題，但是提取收率低、生產(chǎn)能耗高、資源浪費(fèi)嚴(yán)重在以下幾個(gè)方面存在嚴(yán)重弊端：

1、養(yǎng)晶時(shí)間長，由于發(fā)酵液中的雜質(zhì)含量高，發(fā)酵液濃縮2.5—3倍后，濃縮發(fā)酵液中的總固體含量達(dá)到了75％以上。因此，必須要相當(dāng)長一段時(shí)間的養(yǎng)晶才能保證形成比較堅(jiān)固的晶體，從而在晶體和母液分離的過程中才能保證晶體能比較順利的從母液中分離。另外，在四次水洗的過程中，晶體足夠堅(jiān)固也能保證溶解在水洗水中的麩酸盡量少。但由于養(yǎng)晶時(shí)間過長(720小時(shí))，一方面會(huì)造成生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)過高，一次操作失誤有可能造成30個(gè)批次的結(jié)晶液受到污染；另一方面時(shí)間過長也可能造成產(chǎn)品因?yàn)楦鞣N未知原因損耗。

2、晶體分離困難，由于結(jié)晶母液固形物含量過高，晶體和母液的分離非常困難，按年產(chǎn)萬噸麩酸的生產(chǎn)規(guī)模計(jì)算，共需要40KW的臥式螺旋式離心機(jī)48臺(tái)，離心機(jī)能耗非常巨大。

3、晶體純度低，結(jié)晶獲得的麩酸晶體純度低，僅為80％，需要四次水洗、兩次轉(zhuǎn)晶才能得到質(zhì)量合格的麩酸晶體，這不但會(huì)造成產(chǎn)品損失，還會(huì)帶來巨大的能源消耗和酸堿資源浪費(fèi)。

4、結(jié)晶收率低，由于雜質(zhì)含量高、養(yǎng)晶時(shí)間長、水洗次數(shù)多甚至還需要兩次轉(zhuǎn)晶，因此，麩酸的結(jié)晶收率低，僅為84％。

5、資源綜合利用程度低，發(fā)酵液中的菌體蛋白、焦糖色素及其它有機(jī)物最終作為混合在結(jié)晶母液中作為污染源處理。

鑒于如上原因，有必要研究一種從糖蜜發(fā)酵谷氨酸發(fā)酵液分離提取谷氨酸的清潔生產(chǎn)工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容

考慮到至少一個(gè)上述問題而完成了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種從糖蜜發(fā)酵谷氨酸發(fā)酵液分離提取谷氨酸的清潔生產(chǎn)工藝，其特征在于包括以下步驟：

加熱糖蜜發(fā)酵的谷氨酸發(fā)酵液；

采用微濾膜對所述發(fā)酵液進(jìn)行過濾并加水透析，獲得第一濾液和第一截留液；

對第一截留液進(jìn)行噴霧干燥獲得副產(chǎn)品單菌體蛋白飼料；

采用第一級(jí)納濾膜過濾第一濾液獲得第二濾液和第二截留液；