CN102351723A - 苏氨酸三效内循环连续蒸发结晶工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种苏氨酸三效内循环连续蒸发结晶工艺，特征是，包括以下工艺步骤：（1）将苏氨酸发酵液经过膜分离得到的苏氨酸滤清液送入进料缓冲罐；（2）将进料缓冲罐中的苏氨酸滤清液送入一效蒸发结晶器中进行蒸发结晶；（3）将一效蒸发结晶器处理后的苏氨酸滤清液送入三效蒸发结晶器中；（4）将三效蒸发结晶器处理后的苏氨酸滤清液送入二效蒸发结晶器中；（5）将二效蒸发结晶器处理后的苏氨酸滤清液送入出料缓冲罐。本发明节约了能耗，每蒸发一吨水的蒸汽耗量是原来的单效结晶器的1/3；本发明处理量大，本发明的三效内循环连续蒸发结晶可以大大节约设备的投资、节约用地面积、降低工人操作的劳动强度；能实现连续进料、连续出料。
Description
技术领域
本发明涉及一种苏氨酸滤清液的蒸发浓缩结晶，尤其是一种苏氨酸三效内循环连续蒸发结晶工艺，属于生物发酵技术领域。
背景技术
苏氨酸是人和动物必需的一种氨基酸，具有恢复人体疲劳、促进生长发育的作用。但人体和动物自身不能合成苏氨酸，必须得从食物等外源获取。因此，苏氨酸作为食品强化剂、饲料添加剂、医药制剂、保健品等被广泛应用，应用前景十分广阔，市场需求非常旺盛。
苏氨酸的生产方法主要包括蛋白质水解法、合成法和直接发酵法。直接发酵法是目前生产苏氨酸的主要方法，该方法具有原材料成本低、易于大规模生产等优点。传统的苏氨酸发酵法生产包括发酵培养、菌体分离之后得到苏氨酸发酵液、苏氨酸发酵液经离子交换、活性炭脱色得到苏氨酸滤清液，苏氨酸滤清液经蒸发浓缩、等电点结晶、重结晶等步骤得到苏氨酸晶体。
在使用发酵法生产苏氨酸时的结晶步骤，目前采用的一般是单效结晶器进行结晶，而单效结晶器每罐料排完后都需要清洗一次（5～6个小时清洗一次），在规模化大生产的情况下，单效结晶器需要布置大数量的台数才能满足生产的要求。另一方面，单效结晶器的能源消耗量非常大，与现在的节能减排，绿色环保背道而驰，现有的技术条件无法满足实际的生产需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种苏氨酸三效内循环连续蒸发结晶工艺，能够节约能耗，处理量大，可以节约设备投资和用地面积，并且能够实现连续进料、出料。
按照本发明提供的技术方案，一种苏氨酸三效内循环连续蒸发结晶工艺，特征是，包括以下工艺步骤：
（1）将苏氨酸发酵液经过膜分离得到的苏氨酸滤清液送入进料缓冲罐，所述苏氨酸滤清液中苏氨酸的质量百分浓度为12.5～13.5%，温度为55～65℃，pH值为6.5～7.0；
（2）将进料缓冲罐中的苏氨酸滤清液送入一效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸一次浓缩液，蒸发时间为1.5～2.5小时，苏氨酸一次浓缩液中苏氨酸的质量百分浓度为16～17%，温度为75～85℃，pH值为6.0～7.0；
（3）将苏氨酸一次浓缩液送入三效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸二次浓缩液，蒸发时间为1.5～2.5小时，苏氨酸二次浓缩液中苏氨酸的质量百分浓度为22～23%，温度为45～55℃，pH值为6.0～7.0；
（4）将苏氨酸二次浓缩液送入二效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸三次浓缩液，蒸发时间为1.5～2.5小时，苏氨酸三次浓缩液中苏氨酸的质量百分浓度为60～70%，温度为60～70℃，pH值为6.0～7.0；苏氨酸三次浓缩液的固含量为45～55%；
（5）将苏氨酸三次浓缩液送入出料缓冲罐进行储存。
步骤（4）处理得到的苏氨酸三次浓缩液中固体的粒径为60～100目。
所述一效蒸发结晶器、二效蒸发结晶器、三效蒸发结晶器中的真空度为-0.091～-0.041MPa。
本发明与传统工艺的单效结晶器比较具有以下优点：
（1）、本发明节约了能耗，每蒸发一吨水的蒸汽耗量是原来的单效结晶器的1/3；
（2）、本发明处理量大，本发明的三效内循环连续蒸发结晶可以大大节约设备的投资、节约用地面积、降低工人操作的劳动强度；能实现连续进料、连续出料；清洗周期长，一般只要每半个月停机清洗一次。
附图说明
图1为本发明所使用的三效内循环连续蒸发结晶系统的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明所使用的三效内循环连续蒸发结晶系统包括进料缓冲罐1、一效蒸发结晶器2、二效蒸发结晶器3、三效蒸发结晶器4、出料缓冲罐5和冷凝器6；在苏氨酸滤清液进行蒸发结晶的过程中，苏氨酸滤清液的走向为进料缓冲罐1→一效蒸发结晶器2→三效蒸发结晶器4→二效蒸发结晶器3→出料缓冲罐5；在苏氨酸滤清液蒸发结晶的过程中使用蒸汽进行加热，蒸汽的走向为一效蒸发结晶器2→二效蒸发结晶器3→三效蒸发结晶器4→冷凝器6；苏氨酸滤清液中的水分蒸发冷凝成冷凝水，冷凝水的走向为一效蒸发结晶器2→二效蒸发结晶器3→三效蒸发结晶器4→冷凝器6。
实施例一：一种苏氨酸三效内循环连续蒸发结晶工艺，包括以下工艺步骤：
（1）苏氨酸发酵液经灭菌后，进入金属微滤膜或陶瓷膜进行微滤，除去菌体、蛋白及大分子色素等杂质，得到澄清的苏氨酸滤清液，所述苏氨酸滤清液中主要包含苏氨酸、水和少量的蛋白、菌体等，所述苏氨酸滤清液中苏氨酸的质量百分浓度为13.5%，温度为65℃，pH值为7.0；将苏氨酸滤清液送入进料缓冲罐中；
（2）将进料缓冲罐中的苏氨酸滤清液送入一效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸一次浓缩液，处理时间为2.5小时，真空度为-0.084MPa，苏氨酸一次浓缩液中苏氨酸的质量百分浓度为17%，温度为85℃，pH值为6.9；
（3）将苏氨酸一次浓缩液送入三效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸二次浓缩液，处理时间为2.5小时，真空度为-0.069MPa，苏氨酸二次浓缩液中苏氨酸的质量百分浓度为23%，温度为70℃，pH值为7.0；
（4）将苏氨酸二次浓缩液送入二效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸三次浓缩液，处理时间为2.5小时，真空度为-0.041MPa，苏氨酸三次浓缩液中苏氨酸的质量百分浓度为70%，温度为70℃，pH值为6.9；苏氨酸三次浓缩液的固含量为55%；苏氨酸三次浓缩液中固体的粒径为60～80目；
（5）将苏氨酸三次浓缩液送入出料缓冲罐进行储存，以备后续工序使用。
在相同工况下，本实施例的蒸发量较大，出料时的晶体颗粒较大（苏氨酸滤清液中固体的粒径为60～80目），堆积密度较大，出料时物料的颜色较深，从而在后道的离心工艺中用的洗水量较多。
实施例二：一种苏氨酸三效内循环连续蒸发结晶工艺，包括以下工艺步骤：
（1）苏氨酸发酵液经灭菌后，进入金属微滤膜或陶瓷膜进行微滤，除去菌体、蛋白及大分子色素等杂质，得到澄清的苏氨酸滤清液，所述苏氨酸滤清液中主要包含苏氨酸、水和少量的蛋白、菌体等，所述苏氨酸滤清液中苏氨酸的质量百分浓度为13%，温度为60℃，pH值为6.7；将苏氨酸滤清液送入进料缓冲罐中；
（2）将进料缓冲罐中的苏氨酸滤清液送入一效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸一次浓缩液，处理时间为2.0小时，真空度为-0.052MPa，苏氨酸一次浓缩液中苏氨酸的质量百分浓度为16.5%，温度为80℃，pH值为6.5；
（3）将苏氨酸一次浓缩液送入三效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸二次浓缩液，处理时间为2.0小时，真空度为-0.089MPa，苏氨酸二次浓缩液中苏氨酸的质量百分浓度为22.5%，温度为50℃，pH值为6.6；
（4）将苏氨酸二次浓缩液送入二效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸三次浓缩液，处理时间为2.0小时，真空度为-0.075MPa，苏氨酸三次浓缩液中苏氨酸的质量百分浓度为65%，温度为70℃，pH值为6.5；苏氨酸三次浓缩液的固含量为50%；处理得到的苏氨酸三次浓缩液中固体的粒径为70～90目；
（5）将苏氨酸三次浓缩液液送入出料缓冲罐进行储存，以备后续工序使用。
在相同工况下，本实施例的蒸发量居中，出料时的晶体颗粒居中（苏氨酸滤清液中固体的粒径为70～90目），堆积密度居中，出料时物料的颜色居中，后道的离心工艺中用的洗水量居中。
实施例三：一种苏氨酸三效内循环连续蒸发结晶工艺，包括以下工艺步骤：
（1）苏氨酸发酵液经灭菌后，进入金属微滤膜或陶瓷膜进行微滤，除去菌体、蛋白及大分子色素等杂质，得到澄清的苏氨酸滤清液，所述苏氨酸滤清液中主要包含苏氨酸、水和少量的蛋白、菌体等，所述苏氨酸滤清液中苏氨酸的质量百分浓度为12.5%，温度为55℃，pH值为6.5；将苏氨酸滤清液送入进料缓冲罐中；
（2）将进料缓冲罐中的苏氨酸滤清液送入一效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸一次浓缩液，处理时间为1.5小时，真空度为-0.06MPa，苏氨酸一次浓缩液中的苏氨酸的质量百分浓度为16%，温度为75℃，pH值为6.0；
（3）将苏氨酸一次浓缩液送入三效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸二次浓缩液，处理时间为1.5小时，真空度为-0.072MPa，苏氨酸二次浓缩液中的苏氨酸的质量百分浓度为22%，温度为45℃，pH值为6.5；
（4）将苏氨酸二次浓缩液送入二效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸三次浓缩液，处理时间为1.5小时，真空度为-0.08MPa，处理后的苏氨酸三次浓缩液中的苏氨酸的质量百分浓度为60%，温度为65℃，pH值为6.0；经二效蒸发结晶器处理后的苏氨酸三次浓缩液的固含量为45%；处理得到的苏氨酸三次浓缩液中固体的粒径为80～100目；
（5）将二效蒸发结晶器处理后的苏氨酸三次浓缩液送入出料缓冲罐进行储存，以备后续工序使用。
在相同工况下，本实施例的蒸发量较小，出料时的晶体颗粒度较小（苏氨酸滤清液中固体的粒径为80～100目），堆积密度最较小，出料时物料的颜色较浅，后道的离心工艺中用的洗水量较少。
Claims (4)
1. 一种苏氨酸三效内循环连续蒸发结晶工艺，其特征是，包括以下工艺步骤：
（1）将苏氨酸发酵液经过膜分离得到的苏氨酸滤清液送入进料缓冲罐，所述苏氨酸滤清液中苏氨酸的质量百分浓度为12.5～13.5%，温度为55～65℃，pH值为6.5～7.0；
（2）将进料缓冲罐中的苏氨酸滤清液送入一效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸一次浓缩液，蒸发时间为1.5～2.5小时，苏氨酸一次浓缩液中苏氨酸的质量百分浓度为16～17%，温度为75～85℃，pH值为6.0～7.0；
（3）将苏氨酸一次浓缩液送入三效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸二次浓缩液，蒸发时间为1.5～2.5小时，苏氨酸二次浓缩液中苏氨酸的质量百分浓度为22～23%，温度为45～55℃，pH值为6.0～7.0；
（4）将苏氨酸二次浓缩液送入二效蒸发结晶器中进行蒸发结晶得到苏氨酸三次浓缩液，蒸发时间为1.5～2.5小时，苏氨酸三次浓缩液中苏氨酸的质量百分浓度为60～70%，温度为60～70℃，pH值为6.0～7.0；苏氨酸三次浓缩液的固含量为45～55%；
（5）将苏氨酸三次浓缩液送入出料缓冲罐进行储存。
2.如权利要求1所述的苏氨酸三效内循环连续蒸发结晶工艺，其特征是：步骤（4）处理得到的苏氨酸三次浓缩液中固体的粒径为60～100目。
3.如权利要求1所述的苏氨酸三效内循环连续蒸发结晶工艺，其特征是：所述一效蒸发结晶器、二效蒸发结晶器、三效蒸发结晶器中的真空度为-0.091～-0.041MPa。
4.如权利要求1所述的苏氨酸三效内循环连续蒸发结晶工艺，其特征是：所述膜分离采用金属微滤膜或陶瓷膜进行微滤。
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