CN106520853A - 一种发酵法生产l‑丙氨酸发酵液的预处理的方法 - Google Patents

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邓杰勇
刘洋
宋山
刘志成
李慧荣
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    • Y02P20/10—Process efficiency

Abstract

本发明公开了一种发酵法生产L‑丙氨酸发酵液的预处理的方法，该方法首先经过板式换热器的一侧预热到一定的温度，再到低压蒸汽喷射器，喷射器吸入饱和蒸汽，在喷射器中充分混合，同时把发酵液加热到预定温度，加热后的发酵液进入一个维持罐，维持一定时间后，再通过板式换热器给起始发酵液预热，最后进入发酵液储罐。通过连续加热过程，使发酵液终菌体蛋白变性菌体死亡率达到100%，发酵液黏度降低到（1.02mm2/s）。该方法具有加热效率高，易于控制，节能环保，发酵罐利用率高等优点。可以实现L‑丙氨酸发酵液连续加热中灭活菌体，缩短加热时间，降低能源消耗，降低发酵液黏度。解决了现有技术中发酵液加热工艺的能耗高，时间长，也提高后段膜过滤的速度。

Description

一种发酵法生产L-丙氨酸发酵液的预处理的方法
技术领域
本发明涉及发酵法生产L-丙氨酸的提取技术领域，特别是涉及一种发酵法生产L-丙氨酸发酵液的预处理的方法。
背景技术
L-丙氨酸广泛应用于医药、食品、化工等行业，特别是手性药物的合成。目前L-丙氨酸的生产厂家均是使用酶催化技术，以天门冬氨酸为原料，通过天冬氨酸脱羧酶来生产。由于天冬氨酸的生产是以顺酐为原料的，因此L-丙氨酸的生产成本及售价严重依赖于石油价格。发酵法生产丙氨酸技术的研究在日本和中科院均有所报道，利用发酵法技术有着明显的成本优势。发酵法生产L-丙氨酸技术，取代传统行业用L-天门冬氨酸作为原料，用天门冬氨酸β脱羧酶做生物转化的传统技术。然而，在生产的发酵环节结束后，由于发酵液中的活体微生物细胞是存在。一方面涉及到菌种的保密性，另一方面，发酵液中的蛋白影响后段工艺的过膜和提取。针对这个问题，一般是在发酵下罐后在发酵罐加热，把发酵液从37度升温到80-100度，维持30分钟，然后降温到适于过PVDF超滤膜的温度60度，整个加热过程需要用大量的蒸汽，降温过程需要用大量的循环水，加热和降温过程需要全程开启搅拌，加热、维持和降温都要占用发酵罐。这个方法浪费蒸汽能耗，浪费电能，降低了发酵罐的利用效率。
发明内容
本发明提供了一种发酵法生产L-丙氨酸发酵液的预处理的方法。
本发明提供了如下方案：
一种发酵法生产L-丙氨酸发酵液的预处理的方法，该方法包括：
把下罐后的L-丙氨酸发酵液用离心泵进行输送，输送管道经过板式换热器的一侧进行预热，将L-丙氨酸发酵液预热到第一温度；
将预热到第一温度的L-丙氨酸发酵液引入低压蒸汽喷射器内，所述喷射器吸入饱和蒸汽，使L-丙氨酸发酵液与蒸汽在喷射器中充分混合，把所述L-丙氨酸发酵液加热到第二温度；
将加热到第二温度的L-丙氨酸发酵液通过第一管道引入维持罐内，并在所述维持罐内在第二温度下维持一定时间；
将维持过一定时间的L-丙氨酸发酵液通过第二管道，所述第二管道经过所述板式换热器的一侧对所述L-丙氨酸发酵液进行换热，当换热到第三温度后将所述L-丙氨酸发酵液引入发酵储液罐内。
优选的：所述离心泵的输送通过变频器控制，变频器与压力联锁，所述离心泵的压力为0.3MPa，通过压力控制发酵液流量流量为90立方/小时。
优选的：所述第一温度为78～82℃。
优选的：所述喷射器吸入饱和蒸汽压力大于等于0.2～0.4MPa，所述第二温度为125～135℃。
优选的：所述维持罐高度与直径比例为2：3，设计压力小于等于0.6MPa。
优选的：所述维持罐内维持的时间为4～7分钟。
优选的：所述第三温度为40～63℃。
优选的：所述喷射器混合温度的控制通过调节进喷射器的蒸汽调节阀调节。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
通过本发明，可以实现一种发酵法生产L-丙氨酸发酵液的预处理的方法，在一种实现方式下，该方法首先经过板式换热器的一侧预热到一定的温度，再到低压蒸汽喷射器，喷射器吸入饱和蒸汽，在喷射器中充分混合，同时把发酵液加热到预定温度，加热后的发酵液进入一个维持罐，维持一定时间后，再通过板式换热器给起始发酵液预热，最后进入发酵液储罐。通过连续加热过程，使发酵液终菌体蛋白变性菌体死亡率达到100%，发酵液黏度降低到（1.02mm2/s）。该方法具有加热效率高，易于控制，节能环保，发酵罐利用率高等优点。可以实现L-丙氨酸发酵液连续加热中灭活菌体，缩短加热时间，降低能源消耗，降低发酵液黏度。解决了现有技术中发酵液加热工艺的能耗高，时间长，也提高后段膜过滤的速度。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种发酵法生产L-丙氨酸发酵液的预处理的方法，通过该方法首先经过板式换热器的一侧预热到一定的温度，再到低压蒸汽喷射器，喷射器吸入饱和蒸汽，在喷射器中充分混合，同时把发酵液加热到预定温度，加热后的发酵液进入一个维持罐，维持一定时间后，再通过板式换热器给起始发酵液预热，最后进入发酵液储罐。通过连续加热过程，使发酵液终菌体蛋白变性菌体死亡率达到100%，发酵液黏度降低到（1.02mm2/s）。该方法具有加热效率高，易于控制，节能环保，发酵罐利用率高等优点。可以实现L-丙氨酸发酵液连续加热中灭活菌体，缩短加热时间，降低能源消耗，降低发酵液黏度的问题。
该方法具体的实施步骤为，把下罐后的L-丙氨酸发酵液用离心泵进行输送，输送管道经过板式换热器的一侧进行预热，将L-丙氨酸发酵液预热到第一温度；进一步的，所述离心泵的输送通过变频器控制，变频器与压力联锁，所述离心泵的压力为0.3MPa，通过压力控制发酵液流量流量为90立方/小时。所述第一温度为78～82℃。
将预热到第一温度的L-丙氨酸发酵液引入低压蒸汽喷射器内，所述喷射器吸入饱和蒸汽，使L-丙氨酸发酵液与蒸汽在喷射器中充分混合，把所述L-丙氨酸发酵液加热到第二温度；进一步的，所述喷射器吸入饱和蒸汽压力大于等于0.2～0.4MPa，所述第二温度为125～135℃。
将加热到第二温度的L-丙氨酸发酵液通过第一管道引入维持罐内，并在所述维持罐内在第二温度下维持一定时间；进一步的，所述维持罐高度与直径比例为2：3，设计压力小于等于0.6MPa。所述维持罐内维持的时间为4～7分钟。其中，在实际应用中，所述喷射器混合温度的控制通过调节进喷射器的蒸汽调节阀调节。
将维持过一定时间的L-丙氨酸发酵液通过第二管道，所述第二管道经过所述板式换热器的一侧对所述L-丙氨酸发酵液进行换热，当换热到第三温度后将所述L-丙氨酸发酵液引入发酵储液罐内。所述第三温度为58～63℃。
实施例1
把下罐后的L-丙氨酸发酵液用离心泵进行输送，输送管道经过板式换热器的一侧进行预热，将L-丙氨酸发酵液预热到第一温度；进一步的，所述离心泵的输送通过变频器控制，变频器与压力联锁，所述离心泵的压力为0.3MPa，通过压力控制发酵液流量流量为90立方/小时。该发酵液的起始温度为37℃，所述第一温度为80℃。
将预热到第一温度的L-丙氨酸发酵液引入低压蒸汽喷射器内，所述喷射器吸入饱和蒸汽，使L-丙氨酸发酵液与蒸汽在喷射器中充分混合，把所述L-丙氨酸发酵液加热到第二温度；进一步的，所述喷射器吸入饱和蒸汽压力大于等于0.3MPa，所述第二温度为130℃。
将加热到第二温度的L-丙氨酸发酵液通过第一管道引入维持罐内，并在所述维持罐内在第二温度下维持一定时间；进一步的，所述维持罐高度与直径比例为2：3，设计压力小于等于0.6MPa。所述维持罐内维持的时间为4分钟。其中，在实际应用中，所述喷射器混合温度的控制通过调节进喷射器的蒸汽调节阀调节。
将维持过一定时间的L-丙氨酸发酵液通过第二管道，所述第二管道经过所述板式换热器的一侧对所述L-丙氨酸发酵液进行换热，当换热到第三温度后将所述L-丙氨酸发酵液引入发酵储液罐内。所述第三温度为60℃。
实施例1中选用板式换热器作为换热器，低压喷射器作为加热装置，发酵液进料温度37度，预热后第一温度80度，出口第三温度60度，泵出口压力控制在0.3MPa,混合维持第二温度为130度，维持时间是4分钟，得到发酵液检测黏度是（1.32mm2/s），菌体死亡率（100%），色度是（2560Hazen），过超滤膜后的超滤膜清液蛋白含量（0）。
实施例2
本实施例与实施例1不同的是，离心泵出口压力调整为0.25MPa,测得流量为60方/小时，维持时间6分钟，蒸汽喷射器维持第二温度仍然为130度，发酵液进料温度37度，预热后第一温度85度，出口第三温度65度，得到发酵液检测黏度是（1.55mm2/s），菌体死亡率（100%），色度是（2700Hazen），过超滤膜后的超滤膜清液蛋白含量（0）。
实施例3
本实施例与以上实施例不同的是，离心泵出口压力为0.3MPa,测得流量为90方/小时，维持时间4分钟，蒸汽喷射器维持第二温度调整为100度，发酵液进料温度37度，预热后第一温度60度，出口第三温度40度，得到发酵液检测黏度是（1.27mm2/s），菌体死亡率（100%），色度是（2680Hazen），过超滤膜后的超滤膜清液蛋白含量（0）。
实施例4
本实施例与以上实施例不同的是，离心泵出口压力为0.3MPa,测得流量为90方/小时，发酵液不进行加热，发酵液原始进料温度37度，得到发酵液检测黏度是（1.48mm2/s），菌体死亡率（100%），色度是（2415Hazen），过超滤膜后的超滤膜清液蛋白含量（0）。
需要说明书的是，根据以上实施例结果可以得知，在设计的流量，温度下，发酵液经过处理得到的清液品质最佳，能耗相对比较低，但本发明基于本项目的量设计的处理量，板式换热器和蒸汽喷射器的型号都是确定。另外，因为L-丙氨酸发酵液的特殊性，避免在后处理加热过程中结垢的问题。本发明还可以有其它的实施例，可以适当进行相应的改变。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种发酵法生产L-丙氨酸发酵液的预处理的方法，其特征在于，所述方法包括：
把下罐后的L-丙氨酸发酵液用离心泵进行输送，输送管道经过板式换热器的一侧进行预热，将L-丙氨酸发酵液预热到第一温度；
将预热到第一温度的L-丙氨酸发酵液引入低压蒸汽喷射器内，所述喷射器吸入饱和蒸汽，使L-丙氨酸发酵液与蒸汽在喷射器中充分混合，把所述L-丙氨酸发酵液加热到第二温度；
将加热到第二温度的L-丙氨酸发酵液通过第一管道引入维持罐内，并在所述维持罐内在第二温度下维持一定时间；
将维持过一定时间的L-丙氨酸发酵液通过第二管道，所述第二管道经过所述板式换热器的一侧对所述L-丙氨酸发酵液进行换热，当换热到第三温度后将所述L-丙氨酸发酵液引入发酵储液罐内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离心泵的输送通过变频器控制，变频器与压力联锁，所述离心泵的压力为0.3MPa，通过压力控制发酵液流量流量为90立方/小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一温度为78～82℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷射器吸入饱和蒸汽压力大于等于0.2～0.4MPa，所述第二温度为125～135℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述维持罐高度与直径比例为2：3，设计压力小于等于0.6MPa。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述维持罐内维持的时间为4～7分钟。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三温度为40～63℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷射器混合温度的控制通过调节进喷射器的蒸汽调节阀调节。
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