CN105061237B - 一种精制谷氨酸的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于发酵法生产氨基酸的技术领域，公开了一种精制谷氨酸的生产工艺，其包括如下步骤：1）分离菌体蛋白，2）制备晶体，3）生物氧化。本发明制备的谷氨酸纯度高，成品颜色感官好，结晶粒均匀；本发明处理发酵母液的方法简单可行，成本低廉，处理效果好。

Description

一种精制谷氨酸的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种精制谷氨酸的生产工艺，属于发酵法生产氨基酸的技术领域。

背景技术

谷氨酸是味精的前体，主要用于味精的生产，谷氨酸的生产国内外使用最广泛的方法是发酵法，从发酵液中提取谷氨酸的工艺有多种，主要的方法有：等电法提取谷氨酸、离子交换法提取谷氨酸、锌盐法提取谷氨酸、盐酸盐法提取谷氨酸或电渗析法提取谷氨酸等。

近几年来，硫酸、液氨等化工原料价格不断上涨，同时社会对企业排污要求不断提高。因此，发明一种硫酸、液氨、碱用量小、废水量小，且能保证谷氨酸提取收率及产品质量的提取工艺，是非常重要的。而且，随着味精行业的发展来到了“绿色、低耗、环保、高效”新的历史时期，环保问题成为影响企业可持续发展的关键，谷氨酸的生产工艺如何从源头控制污染就成为重要的环保课题。去除菌体蛋白后的发酵废水含量较高浓度的工业COD以及氨氮成分，比较难以处理。中国专利CN104222704A以及CN104261947A分别用发酵废水制备了饲料以及肥料等，上述方法设计独特，适合具备肥料或饲料生产资质和能力的企业。

目前，研究较热的是生物技术处理发酵废水，其具备成本低廉，不会造成二次污染等优点，但是存在微生物配伍不合理，处理效率低下，以及微生物载体存在内部传质差，不易透光，比表面积小，使用寿命短等缺陷；生物制剂需要投放的次数多，增加了成本，而且投放量大，产生的污泥量大，不容易处理。

发明内容

本发明的目的是针对传统工艺的不足，提供了一种精制谷氨酸的生产工艺，该工艺制备的谷氨酸纯度高，废水处理效果好，成本低廉，减轻了企业负担带来了巨大的经济效益和环保效益。为了实现本发明目的，采用如下技术方案：

一种精制谷氨酸的生产工艺，其包括如下步骤：1）分离菌体蛋白，2）制备晶体，3）生物氧化。

具体地，所述工艺包括如下步骤：

1）分离菌体蛋白：利用高速碟片分离机将发酵液中的谷氨酸料液和菌体蛋白进行分离，去除菌体蛋白，高速碟片机分离菌体蛋白的转速为4000-5000r/min；

2）制备晶体：谷氨酸料液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占谷氨酸料液质量2%的粉状活性炭，控制脱色罐内的温度为45-50℃，脱色30min后浓缩，所述浓缩参数为：温度70℃，真空度为-0.1kpa，一次结晶获得谷氨酸粗晶体和一次母液；将粗晶体进行脱色、离交除铁，二次结晶得谷氨酸晶体和二次母液，将谷氨酸晶体干燥即得；

3）生物氧化：合并一次母液和二次母液，进入调节池，调整pH为6.5-6.8，然后按照5g生物制剂：1立方米液体的添加量添加生物制剂，再静置六天，排出。

所述生物制剂按照如下方法制备而得：

（1）制备载体：

A）按照重量份称取下述各原料备用，其中，水20-22份，聚乙烯醇10-12份，腐植酸7-8份，淀粉醚5-6份，高岭土3-4份，硫酸铵3-4份，甲壳素2-3份，秸秆2-3份，硅胶粉1-2份；所述硅胶粉的粒径为200目；

B）将腐植酸粉碎，然后添加高岭土，混合均匀，研磨至100目的腐植酸高岭土混合粉末；

C）将秸秆用粉碎机粉碎，然后过50目筛，即得秸秆粉；

D）将水，聚乙烯醇，淀粉醚，硫酸铵，甲壳素，秸秆粉以及硅胶粉依次添加到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后添加腐植酸高岭土混合粉末，500转/min搅拌3min，随后静置12小时，最后置于60℃烘干至水分含量5％，即得载体；

（2）制备生物制剂：

将枯草芽孢杆菌，嗜酸乳酸杆菌，鲍曼不动杆菌以及鞘氨醇单孢菌分别培养至浓度为1×10⁷个/ml的菌液，将斜生栅藻培养至浓度为1×10⁵个/ml的藻液，将上述培养的枯草芽孢杆菌液，嗜酸乳酸杆菌液、鲍曼不动杆菌液、鞘氨醇单孢菌液以及斜生栅藻液按照5：3：2：2：1的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；将混合液体与步骤（1）制备的载体按照1：3的质量比混合搅拌均匀，室温发酵24-36h，干燥至含水量为10％，即得。

本发明所述菌种和藻类均可以从保藏中心等商业途径购买得到。

本发明所述的菌种和藻类均可通过常规的培养方法得到所需浓度的菌液或藻液，此并非本发明的创新点，限于篇幅，并不一一赘述。

本发明取得的有益效果主要包括：

本发明制备的谷氨酸纯度为98％以上，成品颜色感官好，结晶粒均匀；

本发明处理发酵母液的方法简单可行，成本低廉，处理效果好；

本发明提供的载体，采用不同粒径的原料，不仅能够扩大载体的比表面积，而且具有抗拉强度大、分布均匀、比表面积大，使用寿命长等特点；

本发明提供的载体能够大大提高微生物的附着量，增加整体附着的生物膜量，反应槽中的微生物浓度得以提高，并且能够减少污泥产生量；

本发明提供的载体提供的厌氧、缺氧和好氧的多样环境的存在可以促进硝化反硝化效果，同时促进污泥的减量化，有利于废水中氨氮等污染物的去除；

本发明的生物制剂将各种能形成优势菌群的菌种和藻类，配制成高效生物制剂，各微生物之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，生物量大，繁殖快。

本发明生物制剂适于发酵母液处理，便于运输及保存，使用时更容易激活，运行成本低廉。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种精制谷氨酸的生产工艺，其包括如下步骤：

利用高速碟片分离机将发酵液中的谷氨酸料液和菌体蛋白进行分离，去除发酵菌体，高速碟片机分离菌体蛋白的转速为4000r/min；

谷氨酸料液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占谷氨酸料液质量2%的粉状活性炭，控制脱色罐内的温度为45℃，脱色30min后浓缩，所述浓缩参数为：温度70℃，真空度为-0.1kpa，一次结晶获得谷氨酸粗晶体和一次母液；将粗晶体进行脱色、离交除铁，二次结晶得谷氨酸晶体和二次母液，将谷氨酸晶体干燥即得；

合并一次母液和二次母液，进入调节池，调整pH为6.5，然后按照5g生物制剂：1立方米液体的添加量添加生物制剂，再静置六天，排出。

所述生物制剂按照如下方法制备而得：

（1）制备载体：

A）按照重量份称取下述各原料备用，其中，水20份，聚乙烯醇10份，腐植酸7份，淀粉醚5份，高岭土3份，硫酸铵3份，甲壳素2份，秸秆2份，硅胶粉1份；其中，硅胶粉的粒径为200目；

B）将腐植酸粉碎，然后添加高岭土，混合均匀，研磨至100目的腐植酸高岭土混合粉末；

C）将秸秆用粉碎机粉碎，然后过50目筛，即得秸秆粉；

D）将水，聚乙烯醇，淀粉醚，硫酸铵，甲壳素，秸秆粉以及硅胶粉依次添加到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后添加腐植酸高岭土混合粉末，500转/min搅拌3min，随后静置12小时，最后置于60℃烘干至水分含量5％（重量份数），即得载体；

（2）制备生物制剂：

将枯草芽孢杆菌，嗜酸乳酸杆菌，鲍曼不动杆菌以及鞘氨醇单孢菌分别培养至浓度为1×10⁷个/ml的菌液，将斜生栅藻培养至浓度为1×10⁵个/ml的藻液，将上述培养的枯草芽孢杆菌液，嗜酸乳酸杆菌液、鲍曼不动杆菌液、鞘氨醇单孢菌液以及斜生栅藻液按照5：3：2：2：1的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；将混合液体与步骤（1）制备的载体按照1：3的质量比混合搅拌均匀，室温发酵24-36h，干燥至含水量为10％（重量份数），即得。

实施例2

一种精制谷氨酸的生产工艺，其包括如下步骤：

利用高速碟片分离机将发酵液中的谷氨酸料液和菌体蛋白进行分离，去除发酵菌体，高速碟片机分离菌体蛋白的转速为5000r/min；

谷氨酸料液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占谷氨酸料液质量2%的粉状活性炭，控制脱色罐内的温度为50℃，脱色30min后浓缩，所述浓缩参数为：温度70℃，真空度为-0.1kpa，一次结晶获得谷氨酸粗晶体和一次母液；将粗晶体进行脱色、离交除铁，二次结晶得谷氨酸晶体和二次母液，将谷氨酸晶体干燥即得；

合并一次母液和二次母液，进入调节池，调整pH为6.8，然后按照5g生物制剂：1立方米液体的添加量添加生物制剂，再静置六天，排出。

所述生物制剂按照如下方法制备而得：

（1）制备载体：

A）按照重量份称取下述各原料备用，其中，水22份，聚乙烯醇12份，腐植酸8份，淀粉醚6份，高岭土4份，硫酸铵4份，甲壳素3份，秸秆3份，硅胶粉2份；其中，硅胶粉的粒径为200目；

B）将腐植酸粉碎，然后添加高岭土，混合均匀，研磨至100目的腐植酸高岭土混合粉末；

C）将秸秆用粉碎机粉碎，然后过50目筛，即得秸秆粉；

D）将水，聚乙烯醇，淀粉醚，硫酸铵，甲壳素，秸秆粉以及硅胶粉依次添加到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后添加腐植酸高岭土混合粉末，500转/min搅拌3min，随后静置12小时，最后置于60℃烘干至水分含量5％（重量份数），即得载体；

（2）制备生物制剂：

将枯草芽孢杆菌，嗜酸乳酸杆菌，鲍曼不动杆菌以及鞘氨醇单孢菌分别培养至浓度为1×10⁷个/ml的菌液，将斜生栅藻培养至浓度为1×10⁵个/ml的藻液，将上述培养的枯草芽孢杆菌液，嗜酸乳酸杆菌液、鲍曼不动杆菌液、鞘氨醇单孢菌液以及斜生栅藻液按照5：3：2：2：1的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；将混合液体与步骤（1）制备的载体按照1：3的质量比混合搅拌均匀，室温发酵24-36h，干燥至含水量为10％（重量份数），即得。其中，枯草芽孢杆菌为（Bacillus subtilis）CGMCC NO： 2947(可参见CN101838621A)，嗜酸乳酸杆菌为(Lactobacillus acidophilus) ATCC4356(可参见Appl. Environ. Microbiol.December 2008 vol. 74,no. 24 7824-7827)，鲍曼不动杆菌为(Acinetobacter baumanii) 为ATCC 19606（可参见Infect Immun. 2012 Mar;80(3):1015-24），鞘氨醇单孢菌为（Sphingomonas sp．） CGMCC NO.4589（可参见CN102168054A），斜生栅藻为（Scenedesmus obliquus）CGMCC No.8015（可参见CN103484374A）。

实施例3

本发明生物制剂的效果试验：

以谷氨酸发酵母液为处理样品进行试验。

对照组1：使用锯末载体；微生物类型和试验组相同；处理方式：连续投加三天后，每天5g/立方米，再静置六天，检测处理结果见表1。

对照组2：载体与实施例2相同，不同之处是，仅添加四种菌，但不添加斜生栅藻；处理方式：第一天投加5g/立方米，再静置六天，检测处理结果见表1。

试验组：本发明实施例2工艺，检测处理结果见表1。

表1

结论：本发明制备的载体为大空网状结构，微生物附着效果好，而且投入次数和重量均减少，使用寿命长，无需多次投放，节约了成本，降低了污泥的产生量。本发明生物制剂中菌类和藻类合理配伍，能够有效地去除发酵废液中的氨氮、硫化物以及COD，完全达到排放标准。本发明生物技术处理废水简单可行，效果好，成本低廉。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (1)

1. 一种精制谷氨酸的生产工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：

1）分离菌体蛋白：利用高速碟片分离机将发酵液中的谷氨酸料液和菌体蛋白进行分离，去除菌体蛋白，高速碟片机分离菌体蛋白的转速为4000-5000r/min；

2）制备晶体：谷氨酸料液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占谷氨酸料液质量2%的粉状活性炭，控制脱色罐内的温度为45-50℃，脱色30min后浓缩，所述浓缩参数为：温度70℃，真空度为-0.1kpa，一次结晶获得谷氨酸粗晶体和一次母液；将粗晶体进行脱色、离交除铁，二次结晶得谷氨酸晶体和二次母液，将谷氨酸晶体干燥即得；

3）生物氧化：合并一次母液和二次母液，进入调节池，调整pH为6.5-6.8，然后按照5g生物制剂：1立方米液体的添加量添加生物制剂，再静置六天，排出；

所述生物制剂按照如下方法制备而得：

（1）制备载体：

A）按照重量份称取下述各原料备用，其中，水20-22份，聚乙烯醇10-12份，腐植酸7-8份，淀粉醚5-6份，高岭土3-4份，硫酸铵3-4份，甲壳素2-3份，秸秆2-3份，硅胶粉1-2份；所述硅胶粉的粒径为200目；

B）将腐植酸粉碎，然后添加高岭土，混合均匀，研磨至100目的腐植酸高岭土混合粉末；

C）将秸秆用粉碎机粉碎，然后过50目筛，即得秸秆粉；

D）将水，聚乙烯醇，淀粉醚，硫酸铵，甲壳素，秸秆粉以及硅胶粉依次添加到搅拌反应器中，200转/min搅拌10min，然后添加腐植酸高岭土混合粉末，500转/min搅拌3min，随后静置12小时，最后置于60℃烘干至水分含量5％，即得载体；

（2）制备生物制剂：

将枯草芽孢杆菌，嗜酸乳酸杆菌，鲍曼不动杆菌以及鞘氨醇单孢菌分别培养至浓度为1×10⁷个/ml的菌液，将斜生栅藻培养至浓度为1×10⁵个/ml的藻液，将上述培养的枯草芽孢杆菌液，嗜酸乳酸杆菌液、鲍曼不动杆菌液、鞘氨醇单孢菌液以及斜生栅藻液按照5：3：2：2：1的体积比混合，静置6小时，得到混合液体；将混合液体与步骤（1）制备的载体按照1：3的质量比混合搅拌均匀，室温发酵24-36h，干燥至含水量为10％，即得。