CN103864667B - L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，特征是，包括以下工艺步骤：（1）将L-色氨酸发酵液经过膜分离得到的L-色氨酸滤清液送入进料缓冲罐；（2）将进料缓冲罐中的L-色氨酸滤清液送入脱氨塔中进行脱氨；（3）将脱氨塔处理后的L-色氨酸脱氨液送入二效蒸发器中进行蒸发浓缩；（4）将二效蒸发器处理后的L-色氨酸一次浓缩液送入一效蒸发器中进行蒸发浓缩；（5）将一效蒸发器处理后的L-色氨酸二次浓缩液送入出料缓冲罐；在L-色氨酸滤清液蒸发脱氨的过程中使用蒸汽进行加热，蒸汽的走向为一效蒸发器→二效蒸发器→脱氨塔→冷凝器。本发明利用二次蒸汽为热源进行脱氨，能够节约能耗，脱氨效果好，氨水回收浓度高，能达到5%～8%。
Description
技术领域
本发明涉及一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，尤其是一种L-色氨酸发酵滤清液的蒸发浓缩脱氨工艺，属于生物发酵技术领域。
背景技术
L-色氨酸（英语：L-Tryptophan）的化学名称为L-氨基吲哚基丙酸，分子式为C11H12N2O3，分子量为204.23。L-色氨酸是人和动物必需的氨基酸，参与机体蛋白合成和代谢网络调节，广泛存在于自然界，但在体内合成极少，需从外界摄取。
L-色氨酸的制备方法主要有微生物法、化学合成法和蛋白质水解法。现在微生物法处于主导地位。此法大体上可以分为直接发酵法、微生物转化法和酶法。现在一般是直接发酵法为L-色氨酸工业化生产的主流方式。该法是利用葡萄糖等原料为C基，以氨等原料为N基，经微生物发酵直接生产出L-色氨酸。
传统的L-色氨酸发酵法生产包括：发酵培养、菌体分离之后得到L-色氨酸发酵液，L-色氨酸发酵液经离子交换、活性炭脱色或相似工艺得到L-色氨酸滤清液，L-色氨酸滤清液经蒸发浓缩结晶等步骤得到L-色氨酸晶体。在使用发酵法生产L-色氨酸时的蒸发步骤时，因在发酵过程中会有残留的游离氨，游离氨在受热后会挥发，严重影响蒸发工艺时蒸发器的真空度，且氨气挥发在大气中会污染大气，严重影响工人的身心健康。因此在进行蒸发浓缩前必须把氨去除掉并进行回收利用。
发酵液中的游离氨在受热至55℃以上时，绝大部分会变成氨气挥发。目前采用的一般是单独对L-色氨酸发酵液进行加热脱氨，热源采用生蒸汽。此种工艺蒸汽消耗量大，增加了生产成本，同时与现在的节能减排，绿色环保背道而驰，必须有一种新工艺替代原单独脱氨工艺。
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L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，能够大量节约蒸汽单位能耗。
按照本发明提供的技术方案，一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，特征是，所述L-色氨酸发酵液经灭菌、膜分离后，得到澄清的L-色氨酸滤清液，L-色氨酸滤清液在双效连续蒸发脱氨系统中进行连续蒸发脱氨；所述双效连续蒸发脱氨系统包括进料缓冲罐、一效蒸发器、二效蒸发器、脱氨塔、出料缓冲罐、冷凝器、氨回收塔及氨水储罐，L-色氨酸滤清液的走向为进料缓冲罐→脱氨塔→二效蒸发器→一效蒸发器→出料缓冲罐，蒸汽的走向为一效蒸发器→二效蒸发器→脱氨塔→冷凝器；具体包括以下工艺步骤：
（1）将L-色氨酸滤清液送入进料缓冲罐中；L-色氨酸滤清液中L-色氨酸的质量百分浓度为1.6～2%，温度为40～45℃，游离氨含量为1.0～1.2%，pH值为8.5～11.2；
（2）将进料缓冲罐中的L-色氨酸滤清液送入脱氨塔，得到L-色氨酸脱氨液，L-色氨酸脱氨液中L-色氨酸的质量百分浓度为1.6～2%，温度为55～58℃，游离氨含量为≤0.1%，pH值为7.0～7.5，脱氨塔处理时间为2～3min；
（3）将脱氨塔处理后的L-色氨酸脱氨液送入二效蒸发器中进行蒸发浓缩，处理后的L-色氨酸脱氨液中的L-色氨酸的质量百分浓度为23.0～24.0%，温度为58～60℃，游离氨含量为≤0.1%，pH值为7.0～7.5，二效蒸发器处理时间为2～3min；
（4）将二效蒸发器处理后的L-色氨酸一次浓缩液送入一效蒸发器中进行蒸发浓缩，得到L-色氨酸浓缩液，L-色氨酸浓缩液中的L-色氨酸的质量百分浓度为41.0～42.0%，温度为70～75℃，游离氨含量为≤0.05%，pH值为7.0～7.2，一效蒸发器处理时间为2～3min；
（5）将一效蒸发器处理后的L-色氨酸浓缩液送入出料缓冲罐进行储存。
所述一效蒸发器、二效蒸发器、脱氨塔中的真空度为-0.083～-0.061MPa。
所述L-色氨酸滤清液中的水分蒸发冷凝形成冷凝水，冷凝水的走向为一效蒸发器→二效蒸发结→冷凝器。
所述膜分离采用金属微滤膜或陶瓷膜进行微滤。
本发明与传统工艺单效结晶器比较具有以下优点：（1）、本发明在蒸发浓缩脱氨时，可实现连续地进料、连续地出料，脱氨塔中使用的蒸汽为二次蒸汽，节约了大量的生蒸汽，能够节约能耗；（2）、本发明的脱氨效果好，脱氨效率≥95%，回收氨水浓度高，能达到5%～8%。
附图说明
图1为本发明所使用的双效连续蒸发脱氨系统的示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明所使用的双效连续蒸发脱氨系统包括进料缓冲罐1，一效蒸发器2，二效蒸发器3，脱氨塔4，出料缓冲罐5，冷凝器6，氨回收塔7及氨水储罐8；在L-色氨酸滤清液进行蒸发脱氨的过程中，L-色氨酸滤清液的走向为进料缓冲罐1→脱氨塔4→二效蒸发器3→一效蒸发器2→出料缓冲罐5；在L-色氨酸滤清液蒸发脱氨的过程中使用蒸汽进行加热，蒸汽的走向为一效蒸发器2→二效蒸发器3→脱氨塔4→冷凝器6；L-色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器2→二效蒸发结3→冷凝器6。
实施例一：一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，包括以下工艺步骤：
（1）L-色氨酸发酵液经灭菌后，进入金属微滤膜或陶瓷膜进行微滤、离子交换等工艺，除去菌体、蛋白及大分子色素等杂质，得到澄清的L-色氨酸滤清液，L-色氨酸滤清液中L-色氨酸的质量百分浓度为2%，温度为45℃，游离氨含量为1.0～1.2%，pH值为9.5；将L-色氨酸滤清液送入进料缓冲罐中；
（2）将进料缓冲罐中的L-色氨酸滤清液送入脱氨塔，得到L-色氨酸脱氨液，L-色氨酸脱氨液中L-色氨酸的质量百分浓度为2%，温度为50℃，游离氨含量为0.1%，pH值为7.5，脱氨塔处理时间为2min，脱氨塔中的真空度为-0.083MPa；
（3）将脱氨塔处理后的L-色氨酸脱氨液送入二效蒸发器中进行蒸发浓缩，处理后的L-色氨酸脱氨液中的L-色氨酸的质量百分浓度为24.0%，温度为50℃，游离氨含量为0.1%，pH值为7.5，二效蒸发器处理时间为2～3min，二效蒸发器中的真空度为-0.083MPa；
（4）将二效蒸发器处理后的L-色氨酸脱氨液送入一效蒸发器中进行蒸发浓缩，得到L-色氨酸浓缩液，L-色氨酸浓缩液中的L-色氨酸的质量百分浓度为42.0%，温度为70℃，游离氨含量为0.05%，pH值为7.0，一效蒸发器处理时间为2min，一效蒸发器中的真空度为-0.068MPa；
（5）将一效蒸发器处理后的L-色氨酸浓缩液送入出料缓冲罐进行储存。
相同工况下，本实施例的蒸发量较大，回收氨水的浓度4.5%，冷凝水中含氨量较大，空气中有可嗅氨气味道。
实施例二：一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，包括以下工艺步骤：
（1）L-色氨酸发酵液经灭菌后，进入金属微滤膜或陶瓷膜进行微滤、离子交换等工艺，除去菌体、蛋白及大分子色素等杂质，得到澄清的L-色氨酸滤清液，L-色氨酸滤清液中L-色氨酸的质量百分浓度为2%，温度为45℃，游离氨含量为1.0～1.2%，pH值为9.5；将L-色氨酸滤清液送入进料缓冲罐中；
（2）将进料缓冲罐中的L-色氨酸滤清液送入脱氨塔，得到L-色氨酸脱氨液，L-色氨酸脱氨液中L-色氨酸的质量百分浓度为1.9%，温度为56℃，游离氨含量为0.05%，pH值为7.2，脱氨塔处理时间为3min，脱氨塔中的真空度为-0.083MPa；
（3）将脱氨塔处理后的L-色氨酸脱氨液送入二效蒸发器中进行蒸发浓缩，处理后的L-色氨酸脱氨液中的L-色氨酸的质量百分浓度为24.0%，温度为56℃，游离氨含量为0.05%，pH值为7.0，二效蒸发器处理时间为3min，二效蒸发器中的真空度为-0.083MPa；
（4）将二效蒸发器处理后的L-色氨酸脱氨液送入一效蒸发器中进行蒸发浓缩，得到L-色氨酸浓缩液，L-色氨酸浓缩液中的L-色氨酸的质量百分浓度为42.0%，温度为70℃，游离氨含量为0.05%，pH值为7.0，一效蒸发器处理时间为3min，一效蒸发器中的真空度为-0.068MPa；
（5）将一效蒸发器处理后的L-色氨酸浓缩液送入出料缓冲罐进行储存。
相同工况下，本实施例的蒸发量较大，回收氨水浓度7%，冷凝水中含氨量很小，空气中无氨气味道。
实施例三：一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，包括以下工艺步骤：
（1）L-色氨酸发酵液经灭菌后，进入金属微滤膜或陶瓷膜进行微滤、离子交换等工艺，除去菌体、蛋白及大分子色素等杂质，得到澄清的L-色氨酸滤清液，L-色氨酸滤清液中L-色氨酸的质量百分浓度为2%，温度为45℃，游离氨含量为1.0～1.2%，pH值为9.5；将L-色氨酸滤清液送入进料缓冲罐中；
（2）将进料缓冲罐中的L-色氨酸滤清液送入脱氨塔，得到L-色氨酸脱氨液，L-色氨酸脱氨液中L-色氨酸的质量百分浓度为1.8%，温度为58℃，游离氨含量为0.05%，pH值为7.2，脱氨塔处理时间为2.5min，脱氨塔中的真空度为-0.081MPa；
（3）将脱氨塔处理后的L-色氨酸脱氨液送入二效蒸发器中进行蒸发浓缩，处理后的L-色氨酸脱氨液中的L-色氨酸的质量百分浓度为24.0%，温度为60℃，游离氨含量为0.05%，pH值为7.0，二效蒸发器处理时间为2.5min，二效蒸发器中的真空度为-0.081MPa；
（4）将二效蒸发器处理后的L-色氨酸脱氨液送入一效蒸发器中进行蒸发浓缩，得到L-色氨酸浓缩液，L-色氨酸浓缩液中的L-色氨酸的质量百分浓度为41.0%，温度为70℃，游离氨含量为0.05%，pH值为7.0，一效蒸发器处理时间为2～3min，一效蒸发器中的真空度为-0.068MPa；
（5）将一效蒸发器处理后的L-色氨酸浓缩液送入出料缓冲罐进行储存。
相同工况下，本实施例的蒸发量较小，回收氨水浓度7%，冷凝水中含氨量较小，空气中无氨气味道。
Claims (2)
1.一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，其特征是，L-色氨酸发酵液经灭菌、膜分离后，得到澄清的L-色氨酸滤清液，L-色氨酸滤清液在双效连续蒸发脱氨系统中进行连续蒸发脱氨；所述双效连续蒸发脱氨系统包括进料缓冲罐（1）、一效蒸发器（2）、二效蒸发器（3）、脱氨塔（4）、出料缓冲罐（5）、冷凝器（6）、氨回收塔（7）及氨水储罐（8），L-色氨酸滤清液的走向为进料缓冲罐（1）→脱氨塔（4）→二效蒸发器（3）→一效蒸发器（2）→出料缓冲罐（5），蒸汽的走向为一效蒸发器（2）→二效蒸发器（3）→脱氨塔（4）→冷凝器（6）；具体包括以下工艺步骤：
（1）将L-色氨酸滤清液送入进料缓冲罐中；L-色氨酸滤清液中L-色氨酸的质量百分浓度为1.6～2%，温度为40～45℃，游离氨含量为1.0～1.2%，pH值为8.5～11.2；
（2）将进料缓冲罐中的L-色氨酸滤清液送入脱氨塔，得到L-色氨酸脱氨液，L-色氨酸脱氨液中L-色氨酸的质量百分浓度为1.6～2%，温度为55～58℃，游离氨含量为≤0.1%，pH值为7.0～7.5，脱氨塔处理时间为2～3min；
（3）将脱氨塔处理后的L-色氨酸脱氨液送入二效蒸发器中进行蒸发浓缩，处理后的L-色氨酸脱氨液中的L-色氨酸的质量百分浓度为23.0～24.0%，温度为58～60℃，游离氨含量为≤0.1%，pH值为7.0～7.5，二效蒸发器处理时间为2～3min；
（4）将二效蒸发器处理后的L-色氨酸脱氨液送入一效蒸发器中进行蒸发浓缩，得到L-色氨酸浓缩液，L-色氨酸浓缩液中的L-色氨酸的质量百分浓度为41.0～42.0%，温度为70～75℃，游离氨含量为≤0.05%，pH值为7.0～7.2，一效蒸发器处理时间为2～3min；
（5）将一效蒸发器处理后的L-色氨酸浓缩液送入出料缓冲罐进行储存；
所述一效蒸发器、二效蒸发器、脱氨塔中的真空度为-0.083～-0.061MPa；
所述L-色氨酸滤清液中的水分蒸发冷凝形成冷凝水，冷凝水的走向为一效蒸发器（2）→二效蒸发结器（3）→冷凝器（6）。
2.如权利要求1所述的L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，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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