CN101899482B - 一种降低l-异亮氨酸发酵废液中铵氮含量的方法 - Google Patents
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Abstract
一种降低L-异亮氨酸发酵废液中铵氮含量的方法，具体涉及一种L-异亮氨酸的清洁生产方法，属于生物化工技术领域。本发明主要是在L-异亮氨酸发酵过程中，用氢氧化钠溶液部分代替流加的氨水，以补充氮源和控制pH，在不降低L-异亮氨酸产量的同时，降低氨水的用量和发酵废液中铵氮的含量。本发明与现有工艺技术相比，最大的优越性是能大幅度降低发酵废液中的铵氮含量，使L-异亮氨酸发酵废液中铵氮的含量降低80％以上；使氨水用量降低50％以上。
Description
技术领域
一种降低L-异亮氨酸发酵废液中铵氮含量的方法，具体涉及一种L-异亮氨酸的清洁生产方法，属于生物化工技术领域。
背景技术
L-异亮氨酸是人体八种必需氨基酸之一，同时又是三种支链氨基酸之一，在医药和食品行业具有广泛的应用及商业价值，目前L-异亮氨酸主要采用发酵法生产。在L-异亮氨酸的发酵过程中需要间歇流加氨水用于调节pH和补充氮源。采用现有工艺生产L-异亮氨酸，发酵废液中铵氮含量较高。目前含铵氮发酵废液的处理都是采用“末端治理技术”，以求排放废液达到对环境无害的技术标准。这种处理方法是一个消极的、治标不治本的治污方法，特别是对大量的工业高浓度废水，难以根治；从技术角度而言，末端治理技术的开发难度不亚于生产工艺技术的开发，而更大的问题是经济问题，末端治理技术的少量产出，难以抵消工程建设的资金投入和日常昂贵的运行费用，生产规模越大越难以承受。而清洁生产强调在源头削减废物，使生产过程不产生或最大限度地少产生废物。因此在L-异亮氨酸的发酵生产过程中，如采用较为清洁的生产工艺使得氨水的消耗和发酵废液中铵氮的含量都有不同程度的降低，将会带来显著的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种降低L-异亮氨酸发酵废液中铵氮含量的方法，该方法能使L-异亮氨酸发酵废液中铵氮的含量降低80％以上；氨水用量降低50％以上。
在L-异亮氨酸的发酵过程中，需要流加氨水以调节pH和补充氮源。但由于发酵中后期的氨水仅起到调节pH的作用，未被及时利用，导致发酵废液中铵氮含量偏高。本发明提供一种降低L-异亮氨酸发酵废液中铵氮含量的方法，其原理是在发酵中后期，停止流加氨水，改为流加氢氧化钠溶液调节pH，以达到降低发酵废液中铵氮含量和氨水用量的目的。
现有的L-异亮氨酸的发酵技术的工艺配方及工艺参数概括如表1。
表1 工艺配方及工艺参数
生产菌种为JHI 2-75乳糖发酵短杆菌，该菌株已在无锡市科技局组织鉴定的名称为“支链氨基酸高产菌清洁生产工艺的关键技术与产业化”的【科学技术成果鉴定证书】(2009-1-17)上公开。在上述工艺配方的基础上进行培养，摇瓶一级种接到种子罐扩配后，接入生产发酵罐，在发酵罐的培养过程中，通过流加氨水控制适宜的pH值，保证菌种的发酵培养。生产过程初始流加氨水为接种后3-25小时，整个流加周期在50-70小时，发酵结束后，发酵液残余氨氮在3000-6000mg/L。
本发明的技术方案：一种降低L-异亮氨酸发酵废液中铵氮含量的方法，在L-异亮氨酸的发酵过程中，用氢氧化钠溶液部分代替流加的氨水，以降低发酵废液中铵氮的含量；工艺条件为：
发酵液接种3-25小时，优选4-15小时后，开始流加氨水以补充氮源和控制pH7.2-7.5，流加周期为15-40小时，优选流加周期为20-40小时，流加的氨水质量浓度为50％-100％，优选70％-100％。
自发酵液接种20-45小时，优选25-45小时后，停止流加氨水，改为流加氢氧化钠溶液控制pH7.2-7.5，流加周期为10-40小时，优选流加周期为15-25小时，流加的氢氧化钠溶液浓度为0.1-5mol/L，优选0.5-2mol/L。
本发明的有益效果：本发明与现有工艺技术相比，本发明方法的优越性是能大幅度降低发酵废液中的铵氮含量，使L-异亮氨酸发酵废液中铵氮的含量降低80％以上；使氨水用量降低50％以上。
具体实施方式
实施例1
5升的发酵罐中装入3.0升发酵液，接种5％种子液，发酵8小时后流加质量浓度50％的氨水控制pH至7.2-7.5，发酵40小时停止流加氨水，改为流加0.1mol/L的氢氧化钠溶液控制pH至7.2-7.5，至发酵结束时，L-异亮氨酸的产量为28.4g/L。与现有工艺技术相比，氨水用量降低50％左右，发酵液中铵氮的含量从4000mg/L左右降低至600mg/L左右。
实施例2
500升的发酵罐中装入350升发酵液，接种5％种子液，发酵10小时后流加质量浓度70％的氨水控制pH至7.2-7.5，发酵42小时停止流加氨水，改为流加0.5mol/L的氢氧化钠溶液控制pH至7.2-7.5，至发酵结束时，L-异亮氨酸的产量为28.7g/L。与现有工艺技术相比，氨水用量降低50％左右，发酵液中铵氮的含量从4000mg/L降低至500mg/L左右。
实施例3
5000升的发酵罐中装入3500升发酵液，接种5％种子液，发酵10小时后流加质量浓度80％的氨水控制pH至7.2-7.5，发酵39小时停止流加氨水，改为流加2mol/L的氢氧化钠溶液控制pH至7.2-7.5，至发酵结束时，L-异亮氨酸的产量为29.1g/L。与现有工艺技术相比，氨水用量降低50％左右，发酵液中铵氮的含量从4000mg/L降低至600mg/L左右。
实施例4
50000升的发酵罐中装入35000升发酵液，接种5％种子液，发酵10小时后流加质量浓度100％的氨水控制pH至7.2-7.5，发酵38小时停止流加氨水，改为流加5mol/L的氢氧化钠溶液控制pH至7.2-7.5，至发酵结束时，L-异亮氨酸的产量为29.4g/L。与现有工艺技术相比，氨水用量降低50％左右，发酵液中铵氮的含量从4000mg/L降低至600mg/L左右。
Claims (2)
1.一种降低L-异亮氨酸发酵废液中铵氮含量的方法，其特征是在L-异亮氨酸的发酵过程中，用氢氧化钠溶液部分代替流加的氨水，以降低发酵废液中铵氮的含量；工艺条件为：
发酵液接种3-25小时后，开始流加氨水以补充氮源和控制pH7.2-7.5，流加周期为15-40小时，流加的氨水质量浓度为50％-100％；
自发酵液接种20-45小时后，停止流加氨水，改为流加氢氧化钠溶液控制pH7.2-7.5，流加周期为10-40小时，流加的氢氧化钠溶液浓度为0.1-5mol/L。
2.根据权利要求1所述的降低L-异亮氨酸发酵废液中铵氮含量的方法，其特征是在L-异亮氨酸的发酵过程中，用氢氧化钠溶液部分代替流加的氨水，以降低发酵废液中铵氮的含量；工艺条件为：
发酵液接种4-15小时后，开始流加氨水以补充氮源和控制pH7.2-7.5，流加周期为25-40小时，流加的氨水浓度为70％-100％；
自发酵液接种25-45小时后，停止流加氨水，改为流加氢氧化钠溶液控制pH7.2-7.5，流加周期为15-25小时，流加的氢氧化钠溶液浓度为0.5-2mol/L。
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