CN103145590A - 一种l-精氨酸清洁生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于氨基酸生产技术领域，公开了一种L-精氨酸清洁生产工艺。本发明在L-精氨酸发酵液提取过程采用多种滤膜除菌消除菌体蛋白对下游提取的影响；对通过低温等点提取获得L-精氨酸产品；菌体蛋白浓缩液用于生产蛋白饲料，末次母液经生产发酵硫酸铵复混肥。本发明避免了发酵液提取过程中废液难以治理的问题，提供了L-精氨酸规模化的清洁生产技术路线，该工艺生产技术产业化简便、可控性强、生产过程环保，经济效益可观。
Description
技术领域
本发明属于氨基酸生产技术领域，本发明涉及一种L-精氨酸清洁生产工艺。
背景技术
精氨酸(arginine，Arg)化学学名：2-氨基-5-胍基-戊酸，是一种脂肪族的碱性的含有胍基的极性α氨基酸，在生理条件下带正电荷；L-精氨酸是蛋白质合成中的编码氨基酸。对于哺乳动物，精氨酸被分类为半必要或条件性必要的氨基酸，视乎生物的发育阶段及健康状况而定，天然品大量存在于鱼精蛋白中，亦为各种蛋白质的基本组成。
L-精氨酸被科学家誉为“神奇分子”，其为碱性氨基酸之一，对于健康的成人来讲，为非必须氨基酸，但精氨酸是维持婴幼儿生长发育必不可少的氨基酸；是鸟氨酸循环的中间代谢物，能促使氨转变成为尿素，从而降低血氨含量，当机体发育尚未成熟或身体应激条件下，如缺乏精氨酸，机体便不能完成生理机能；病人缺乏精氨酸会引起血氨过高甚至昏迷，婴儿缺乏精氨酸则不能正常发育和成长。自1998年诺贝尔医学奖认同了L-精氨酸的医学功效后，L-精氨酸引起了医疗药剂领域疯狂的兴趣，美国哥伦比亚大学曾将其比喻为心血管系统的“神奇子弹”；L-精氨酸的发现使心脏病、免疫功能、肥胖症、基因成长缺乏、高血压、性能力减退及人类老化等症状的治疗获得了很大的改善。
在食品方面，L-精氨酸在食品工业中是不可缺少的调味剂，也是配置营养支持用和特殊支持用药膳的重要原料；L-精氨酸-L-谷氨酸盐可作为忌钠患者的调味品。以L-精氨酸为原料制备的阳离子表面活性剂具有抗菌性强、无毒等特点，是食品、化妆品优良的防腐剂。同样，作为哺乳动物类半必须氨基酸，亦可作为动物饲料添加剂，促进幼年动物成长发育和保持健康的生理机制。
L-精氨酸的生产最初是从蛋白水解液中提取获得，该方法水解时间长、收率低、提纯难、成本高、污染较大，不适合大规模生产。随着氨基酸行业逐步发展，微生物发酵法成为氨基酸生产最有前途的生产技术，在L-精氨酸生产方面，微生物发酵法亦表现出潜在的优势，但在微生物发酵液提取过程中，L-精氨酸表现为收率不高，日本味之素发酵液后提取收率60％左右。中国专利2010105207645公开了一种从发酵液中提取L-精氨酸的方法，该方法提取工艺复杂，L-精氨酸回收率较低，并且造成大量废料液外排，污染了环境。
现有技术亟待需要出现一种L-精氨酸清洁生产工艺。
发明内容
本发明提供了一种L-精氨酸清洁生产工艺，使L-精氨酸在实现规模化生产的同时，确保产品品质和生产与环境的和谐。
本发明提供了一种L-精氨酸清洁生产工艺，该工艺是通过以下技术步骤实现的：
(1)L-精氨酸发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超膜过滤，收集浓缩液和净化液；将上述截留物和浓缩液合并，经过烘干得到动物营养饲料；上述净化液经浓缩5-10倍后，缓慢降温至20℃，用氨水(或氨气)缓慢调节pH为9.5-10.5的等电溶液；
(2)将步骤(1)的等电溶液沉降6-10小时，离心，收集沉淀物1和上清液1，往沉淀物1中投入95％酒精搅拌、洗涤，酒精投入量以没过沉淀物1为准，经再次离心分离收集沉淀物2和上清液2，沉淀物2经烘干后获得L-精氨酸，上清液2经过减压蒸馏回收酒精；将上清液1与回收酒精后的上清液2混合得到一次提取后的母液；
(3)将步骤(2)一次提取后的母液经再次浓缩后，调pH至9.5-10.5进行等电提取，重复步骤(2)，获得二次提取L-精氨酸和二次提取后的母液；
(4)二次提取后的母液经再次提取L-精氨酸后成为末次母液；末次母液加入硫酸调节pH至7.0后，然后添加占末次母液质量分数2％的腐植酸钾，搅拌均匀，经蒸发器浓缩后进入喷料造粒，获得腐植酸钾硫酸铵发酵复混肥。
其中，优选地，上述微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000-50000MW，孔径大小为0.1-10μm，微滤温度为50-60℃；所述超滤膜为PE、PAN、PP、PES、PC或PVDF中的一种，截留分子量为500-5000MW，孔径在10-100nm；
优选地，步骤(2)使用酒精洗涤沉淀物过程，可反复多次洗涤，进一步纯化L-精氨酸，干燥后获得本发明的产品。
本发明具有以下几个方面的优点：
1、本发明采用独特工艺技术，同时获得精氨酸、动物饲料以及复合肥等，无任何污染物产生，实现了变废为宝，减少了污水处理难度，同时增加了经济效益。
2、本发明发酵液经微滤除菌后，摆脱了菌体蛋白对氨基酸等点提取过程的影响，发酵液一次收率可达60％以上；经过母液再次提取和三次提取后，发酵液收率可达90％以上。
3、本发明生物发酵法和下游提取工艺，操作简便，设备简单，易于产业化应用；一次提取制备的L-精氨酸成品纯度可达99％以上。
4、本发明L-精氨酸发酵提取过程采用膜过滤技术和等点提取的方法，采用多次浓缩等点提取提高收率，避免了采用离子交换法产生的大量废水；同时，在发酵液处理过程中，无废料液外排，菌体蛋白浓缩液用于制备副产物蛋白营养饲料；末次母液用于制备发酵硫酸铵复混肥；实现了废弃物料的再利用，减少了污水处理难度，同时增加了经济效益。
具体实施方式
以下将采用具体的实施例来对本发明作进一步的解释，但是不应当看作是对本发明创新精神的限制。
实施例1
一种L-精氨酸清洁生产工艺，其包括下述步骤：
(1)L-精氨酸发酵液150L经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超膜过滤，收集浓缩液和净化液；将上述截留物和浓缩液合并，经过烘干得到动物营养饲料10.3Kg；上述净化液经浓缩5-10倍后缓慢降温至20℃，用氨水(或氨气)缓慢调节pH为9.5-10.5的等电溶液；其中微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为20000MW，孔径大小为2μm，微滤温度为50-60℃；超滤膜为PE、PAN、PP、PES、PC或PVDF中的一种，截留分子量为1000MW，孔径在50nm；
(2)将步骤(1)的等电溶液沉降6-10小时，离心，收集沉淀物1和上清液1，往沉淀物1中投入95％酒精中搅拌、洗涤，酒精投入量以没过沉淀物1为准，经再次离心分离收集沉淀物2和上清液2，沉淀物2经烘干后获得L-精氨酸产品4.21Kg，上清液2经过减压蒸馏回收酒精；将上清液1与回收酒精后的上清液2混合得到一次提取后的母液；
(3)将步骤(2)一次提取后的母液经再次浓缩后，调pH至9.5-10.5进行等电提取，重复步骤(2)，获得二次提取L-精氨酸产品1.85Kg和二次提取后的母液；
(4)二次提取后的母液经再次提取L-精氨酸后成为末次母液，三次提取获得L-精氨酸产品1.60Kg；末次母液加入硫酸调节pH至7.0后，然后添加占末次母液质量分数2％的腐植酸钾，搅拌均匀，经蒸发器浓缩后进入喷料造粒，获得腐植酸钾硫酸铵发酵复混肥。
上述L-精氨酸产品经检测，一次提提取产品纯度99.8％，二次提取产品纯度92.6％，三次提取产品纯度74.1％；折纯后制备L-精氨酸6.973Kg，总体收率93.4％。三次提取的产品可进一步精制提高纯度作为医药或食品用精氨酸，亦可直接作为饲料级产品。二次提取的产品可进一步精制提高纯度作为医药用精氨酸，亦可直接作为食品级别级产品。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种L-精氨酸清洁生产工艺，其包括下述步骤：
(1)L-精氨酸发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超膜过滤，收集浓缩液和净化液；将上述截留物和浓缩液合并，经过烘干得到动物营养饲料；上述净化液经浓缩5-10倍后，缓慢降温至20℃，用氨水(或氨气)缓慢调节pH为9.5-10.5的等电溶液；
(2)将步骤(1)的等电溶液沉降6-10小时，离心，收集沉淀物1和上清液1，往沉淀物1中投入95％酒精中搅拌、洗涤，酒精投入量以没过沉淀物1为准，经再次离心分离收集沉淀物2和上清液2，沉淀物2经烘干后获得L-精氨酸，上清液2经过减压蒸馏回收酒精；将上清液1与回收酒精后的上清液2混合得到一次提取后的母液；
(3)将步骤(2)一次提取后的母液经再次浓缩后，调pH至9.5-10.5进行等电提取，重复步骤(2)，获得二次提取L-精氨酸和二次提取后的母液；
(4)二次提取后的母液经再次提取L-精氨酸后成为末次母液；末次母液加入硫酸调节pH至7.0，然后添加占末次母液质量分数2％的腐植酸钾，搅拌均匀，经蒸发器浓缩后进入喷料造粒，获得腐植酸钾硫酸铵发酵复混肥。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000-50000MW，孔径大小为0.1-10μm，微滤温度为50-60℃；所述超滤膜为PE、PAN、PP、PES、PC或PVDF中的一种，截留分子量为500-5000MW，孔径在10-100nm。
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