CN112680315A - 一种支链氨基酸共线生产系统的使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种支链氨基酸共线生产系统的使用方法，包括通过管路连接的发酵罐、分离装置、纳滤装置、浓缩装置、结晶装置、离心装置、干燥装置、配制装置和造粒干燥装置。本发明的支链氨基酸共线生产系统的使用方法可以在一条生产线上同时生产缬氨酸晶体、亮氨酸晶体、异亮氨酸晶体和支链氨基酸颗粒等多种规格产品。
Description
技术领域
本发明属于氨基酸生产设备技术领域，特别涉及一种支链氨基酸共线生产系统的使用方法。
背景技术
支链氨基酸，是蛋白质中的三种常见氨基酸，即亮氨酸、缬氨酸和异亮氨酸的统称为支链氨基酸(BCAA)，所以又可称复合支链氨基酸。缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸是三种人体和动物生命活动中的必需氨基酸，以游离态或结合态存在于生物体中，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着非常重要的作用，广泛应用于医药、食品和饲料等诸多方面。在功能食品领域，支链氨基酸对任何运动项目来说都是最重要和最有效的营养补剂。支链氨基酸补剂在运动员或经常健身运动的人群中非常受欢迎，它可以有效的提高运动能力，延缓疲劳，促进肌肉恢复，同时还可以防止肌肉组织受损，促进骨骼、皮肤以及受损肌肉组织的愈合。随着人口老龄化和人们保健意识的增强，人们对功能食品领域支链氨基酸的需求也会大幅增加。多年来，对支链氨基酸在饲养业应用的研究表明，支链氨基酸对促进动物的生长、提高免疫力等方面有着非常重要的作用。通过添加支链氨基酸，能够调节日粮中氨基酸的平衡，从而促进禽畜生长。随着国内畜禽业的发展，支链氨基酸在饲料添加剂方面的应用推广越来越受到重视。
目前，支链氨基酸的生产方法普遍采用的是发酵法生产，一般都是将缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸建成三条生产线，三条生产线分别通过发酵培养、膜过滤、离子交换或色谱分离、结晶、脱色、重结晶、干燥等工艺获得缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸三种结晶产品。但是这种生产方法设备复杂、投资成本高，同时产生大量废水、废液，产品损失较多，生产成本较高，生产过程中产生的母液、废渣等废弃物较多，环保处理难度较大，无形中增加了产品的生产成本。
发明内容
为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种支链氨基酸共线生产系统的使用方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种支链氨基酸共线生产系统的使用方法，包括一支链氨基酸共线生产系统，该支链氨基酸共线生产系统包括发酵罐、分离装置、纳滤装置、浓缩装置、结晶装置、离心装置、干燥装置、配制装置和造粒干燥装置；发酵罐的出料口通过管道与分离装置的进料口连通，分离装置的清液出口通过管道与纳滤装置的进料口连通，分离装置的浓浆出口通过管道与配制装置的第一进料口连通，纳滤装置的清液出口通过管道与浓缩装置的进料口连通，纳滤装置的浓液出口通过管道与配制装置的第二进料口连通，浓缩装置的出料口通过管道与结晶装置的进料口相连通，结晶装置的出料口通过管道与离心装置的进料口连通，离心装置的出料口通过管道与干燥装置的进料口连通，离心装置的液体出口通过管道与配制装置的第三进料口连通，配制装置的出料口通过管道与造粒干燥装置的进料口连通；
使用方法包括缬氨酸晶体的制备、亮氨酸晶体的制备、异亮氨酸晶体的制备和支链氨基酸颗粒产品的制备；
所述缬氨酸晶体的制备包括：将产缬氨酸的微生物菌种接入发酵罐中发酵培养，培养结束后将缬氨酸发酵液通过分离装置分离得到清液和浓浆，浓浆进入配制装置中，清液进入纳滤装置，处理得到纳滤清液和纳滤浓液，纳滤浓液进入配制装置中，纳滤清液进入浓缩装置进行浓缩结晶，然后将晶浆打入结晶装置中，结晶装置进行冷却结晶，冷却结晶得到的晶浆打入离心装置中进行离心分离，离心分离后得到的液体进入配制装置中，离心分离后得到的晶体进入干燥装置中进行干燥，获得的缬氨酸晶体；
所述亮氨酸晶体的制备包括：将产亮氨酸的微生物菌种接入发酵罐中发酵培养，培养结束后将亮氨酸发酵液通过分离装置分离得到清液和浓浆，浓浆进入配制装置中，清液进入纳滤装置，处理得到纳滤清液和纳滤浓液，纳滤浓液进入配制装置中，纳滤清液进入浓缩装置进行浓缩结晶，然后将晶浆打入结晶装置中，结晶装置进行冷却结晶，冷却结晶得到的晶浆打入离心装置中进行离心分离，离心分离后得到的液体进入配制装置中，离心分离后得到的晶体进入干燥装置中进行干燥，获得的亮氨酸晶体；
所述异亮氨酸晶体的制备包括：将产异亮氨酸的微生物菌种接入发酵罐中发酵培养，培养结束后将异亮氨酸发酵液通过分离装置分离得到清液和浓浆，浓浆进入配制装置中，清液进入纳滤装置，处理得到纳滤清液和纳滤浓液，纳滤浓液进入配制装置中，纳滤清液进入浓缩装置进行浓缩结晶，然后将晶浆打入结晶装置中，结晶装置进行冷却结晶，冷却结晶得到的晶浆打入离心装置中进行离心分离，离心分离后得到的液体进入配制装置中，离心分离后得到的晶体进入干燥装置中进行干燥，获得的异亮氨酸晶体；
支链氨基酸颗粒产品的制备包括：将配制装置中储存的缬氨酸醪液、亮氨酸醪液和异亮氨酸醪液混合均匀，加入辅料或者支链氨基酸晶体，混合均匀后将配制装置中料液输送至造粒干燥装置中，造粒干燥后得到支链氨基酸颗粒产品。
优选的技术方案为：所述管道上全部或者部分设有阀门。
优选的技术方案为：所述分离装置为微孔过滤器、陶瓷膜过滤器、金属膜过滤器和离心机中的一种；或者所述分离装置由微孔过滤器、陶瓷膜过滤器、金属膜过滤器和离心机中的两种或两种以上连接形成的组合。
优选的技术方案为：所述浓缩装置为单效蒸发器或多效蒸发器。
优选的技术方案为：所述结晶装置为冷却结晶罐。
优选的技术方案为：所述离心装置为离心机。
优选的技术方案为：所述干燥装置为双锥真空干燥机或流化床干燥机。
优选的技术方案为：所述配制装置为配制罐。
优选的技术方案为：所述造粒干燥装置为喷浆造粒干燥机。
由于上述技术方案运用，本发明具有的有益效果为：
本发明的支链氨基酸共线生产系统的使用方法可以在一条生产线上同时生产缬氨酸晶体、亮氨酸晶体、异亮氨酸晶体和支链氨基酸颗粒等多种规格产品，可以满足不同客户的需求，晶体支链氨基酸产品具有纯度高的优点，可以应用于食品级支链氨基酸和医药级支链氨基酸，而颗粒支链氨基酸产品虽然含量低，但是易于在饲料里面混合均匀添加，并且营养成分丰富。同时该系统将发酵液分离获得的浓浆、纳滤浓液和结晶离心母液充分利用，作为辅料加工成颗粒支链氨基酸，不仅丰富了产品的营养成分，而且提高了支链氨基酸发酵液的综合经济效益。该系统去除了离子交换、色谱分离等复杂工艺设备，大大降低了设备投资成本，同时减少了生产废水的排放量，是一种经济高效的清洁生产系统。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
以上附图中，1、发酵罐；2、分离装置；3、纳滤装置；4、浓缩装置；5、结晶装置；6、离心装置；7、干燥装置；8、配制装置；9、造粒干燥装置。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：一种支链氨基酸共线生产系统的使用方法的使用方法
如图1所示，一种支链氨基酸共线生产系统，包括发酵罐1、分离装置2、纳滤装置3、浓缩装置4、结晶装置5、离心装置6、干燥装置7、配制装置8和造粒干燥装置9；发酵罐的出料口通过管道与分离装置的进料口连通，分离装置的清液出口通过管道与纳滤装置的进料口连通，分离装置的浓浆出口通过管道与配制装置的第一进料口连通，纳滤装置的清液出口通过管道与浓缩装置的进料口连通，纳滤装置的浓液出口通过管道与配制装置的第二进料口连通，浓缩装置的出料口通过管道与结晶装置的进料口相连通，结晶装置的出料口通过管道与离心装置的进料口连通，离心装置的出料口通过管道与干燥装置的进料口连通，离心装置的液体出口通过管道与配制装置的第三进料口连通，配制装置的出料口通过管道与造粒干燥装置的进料口连通。
优选的实施方式为：所述管道上全部或者部分设有阀门。本实施例在全部的管道之间设有阀门，以对管路进行控制。
优选的实施方式为：所述分离装置为微孔过滤器、陶瓷膜过滤器、金属膜过滤器和离心机中的一种；或者所述分离装置由微孔过滤器、陶瓷膜过滤器、金属膜过滤器和离心机中的两种或两种以上连接形成的组合。本实施例具体选择陶瓷膜过滤器。
优选的实施方式为：所述结晶装置为冷却结晶罐。冷却结晶罐内有搅拌装置，罐外有夹套，夹套与冷却水管道相连通。
优选的实施方式为：所述离心装置为离心机。
优选的实施方式为：所述干燥装置为双锥真空干燥机或流化床干燥机。本实施例具体选择流化床干燥机。
优选的实施方式为：所述配制装置为配制罐。配制罐内有搅拌系统。
优选的实施方式为：所述造粒干燥装置为喷浆造粒干燥机。
生产工艺如下：
将缬氨酸微生物菌种接入发酵罐1中发酵培养，控制缬氨酸发酵条件，培养结束，将缬氨酸发酵液通过分离装置2得到清液和浓浆，浓浆进入配制装置8中，清液进入纳滤装置3得到纳滤清液和纳滤浓液，纳滤浓液进入配制装置8中，纳滤清液进入浓缩装置4进行浓缩结晶，达到一定晶浆浓度后，将晶浆打入结晶装置5中，启动结晶装置5搅拌系统和冷却水循环系统进行冷却结晶，结晶装置5中结晶后的晶浆打入离心装置6中进行离心，离心装置6中的液体进入配制装置8中，离心装置6的晶体进入干燥装置7中进行干燥，获得纯度较高的缬氨酸晶体。产缬氨酸的微生物菌种为现有技术，例如黄色短杆菌，发酵条件合发酵培养基也为现有技术。
将亮氨酸微生物菌种接入发酵罐1中发酵培养，控制亮氨酸发酵条件，培养结束，将亮氨酸发酵液通过分离装置2得到清液和浓浆，浓浆进入配制装置8中，清液进入纳滤装置3得到纳滤清液和纳滤浓液，纳滤浓液进入配制装置8中，纳滤清液进入浓缩装置4进行浓缩结晶，达到一定晶浆浓度后，将晶浆打入结晶装置5中，启动结晶装置5搅拌系统和冷却水循环系统进行冷却结晶，结晶装置5中结晶后的晶浆打入离心装置6中进行离心，离心装置6中的液体进入配制装置8中，离心装置6的晶体进入干燥装置7中进行干燥，获得纯度较高的亮氨酸晶体。产亮氨酸的微生物菌种为现有技术，例如谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)JH-27，发酵条件合发酵培养基也为现有技术。
将异亮氨酸微生物菌种接入发酵罐1中发酵培养，控制异亮氨酸发酵条件，培养结束，将异亮氨酸发酵液通过分离装置2得到清液和浓浆，浓浆进入配制装置8中，清液进入纳滤装置3得到纳滤清液和纳滤浓液，纳滤浓液进入配制装置8中，纳滤清液进入浓缩装置4进行浓缩结晶，达到一定晶浆浓度后，将晶浆打入结晶装置5中，启动结晶装置5搅拌系统和冷却水循环系统进行冷却结晶，结晶装置5中结晶后的晶浆打入离心装置6中进行离心，离心装置6中的液体进入配制装置8中，离心装置6的晶体进入干燥装置7中进行干燥，获得纯度较高的异亮氨酸晶体。产异亮氨酸的微生物菌种为现有技术，例如谷氨酸棒状杆菌，发酵条件合发酵培养基也为现有技术。
将配制装置8中的缬氨酸醪液、亮氨酸醪液、异亮氨酸醪液混合均匀，加入辅料，也可以根据需求添加少量支链氨基酸晶体，混合均匀后将配制装置8中料液输送至造粒干燥装置9中，得到支链氨基酸颗粒产品。缬氨酸醪液是指缬氨酸晶体发酵过程中由进入配制装置的浓浆、进入配制装置的纳滤浓液和离心装置产生的液体进入配制装置后混合后构成，亮氨酸醪液和异亮氨酸醪液同样如此，在缬氨酸晶体的制备、亮氨酸晶体的制备和异亮氨酸晶体的制备过程中，储备在配制装置中。
实施例2：一种支链氨基酸共线生产系统的使用方法的使用方法
一种支链氨基酸共线生产系统的使用方法，包括一支链氨基酸共线生产系统，该支链氨基酸共线生产系统包括发酵罐、分离装置、纳滤装置、浓缩装置、结晶装置、离心装置、干燥装置、配制装置和造粒干燥装置；发酵罐的出料口通过管道与分离装置的进料口连通，分离装置的清液出口通过管道与纳滤装置的进料口连通，分离装置的浓浆出口通过管道与配制装置的第一进料口连通，纳滤装置的清液出口通过管道与浓缩装置的进料口连通，纳滤装置的浓液出口通过管道与配制装置的第二进料口连通，浓缩装置的出料口通过管道与结晶装置的进料口相连通，结晶装置的出料口通过管道与离心装置的进料口连通，离心装置的出料口通过管道与干燥装置的进料口连通，离心装置的液体出口通过管道与配制装置的第三进料口连通，配制装置的出料口通过管道与造粒干燥装置的进料口连通；
使用方法包括缬氨酸晶体的制备、亮氨酸晶体的制备、异亮氨酸晶体的制备和支链氨基酸颗粒产品的制备；
所述缬氨酸晶体的制备包括：将产缬氨酸的微生物菌种接入发酵罐中发酵培养，培养结束后将缬氨酸发酵液通过分离装置分离得到清液和浓浆，浓浆进入配制装置中，清液进入纳滤装置，处理得到纳滤清液和纳滤浓液，纳滤浓液进入配制装置中，纳滤清液进入浓缩装置进行浓缩结晶，然后将晶浆打入结晶装置中，结晶装置进行冷却结晶，冷却结晶得到的晶浆打入离心装置中进行离心分离，离心分离后得到的液体进入配制装置中，离心分离后得到的晶体进入干燥装置中进行干燥，获得的缬氨酸晶体；
所述亮氨酸晶体的制备包括：将产亮氨酸的微生物菌种接入发酵罐中发酵培养，培养结束后将亮氨酸发酵液通过分离装置分离得到清液和浓浆，浓浆进入配制装置中，清液进入纳滤装置，处理得到纳滤清液和纳滤浓液，纳滤浓液进入配制装置中，纳滤清液进入浓缩装置进行浓缩结晶，然后将晶浆打入结晶装置中，结晶装置进行冷却结晶，冷却结晶得到的晶浆打入离心装置中进行离心分离，离心分离后得到的液体进入配制装置中，离心分离后得到的晶体进入干燥装置中进行干燥，获得的亮氨酸晶体；
所述异亮氨酸晶体的制备包括：将产异亮氨酸的微生物菌种接入发酵罐中发酵培养，培养结束后将异亮氨酸发酵液通过分离装置分离得到清液和浓浆，浓浆进入配制装置中，清液进入纳滤装置，处理得到纳滤清液和纳滤浓液，纳滤浓液进入配制装置中，纳滤清液进入浓缩装置进行浓缩结晶，然后将晶浆打入结晶装置中，结晶装置进行冷却结晶，冷却结晶得到的晶浆打入离心装置中进行离心分离，离心分离后得到的液体进入配制装置中，离心分离后得到的晶体进入干燥装置中进行干燥，获得的异亮氨酸晶体；
在缬氨酸晶体的制备、亮氨酸晶体的制备和异亮氨酸晶体的制备的间隙，对本发明的支链氨基酸共线生产系统进行清洗，此时通往配制装置的管路由阀门控制关闭。
支链氨基酸颗粒产品的制备包括：将配制装置中储存的缬氨酸醪液、亮氨酸醪液和异亮氨酸醪液混合均匀，加入辅料或者支链氨基酸晶体，混合均匀后将配制装置中料液输送至造粒干燥装置中，造粒干燥后得到支链氨基酸颗粒产品。
优选的实施方式为：所述管道上全部或者部分设有阀门。
优选的实施方式为：所述分离装置为微孔过滤器合陶瓷膜过滤器的组合。
优选的实施方式为：所述浓缩装置为单效蒸发器。
优选的实施方式为：所述结晶装置为冷却结晶罐。
优选的实施方式为：所述离心装置为离心机。
优选的实施方式为：所述干燥装置为双锥真空干燥机。
优选的实施方式为：所述配制装置为配制罐。
优选的实施方式为：所述造粒干燥装置为喷浆造粒干燥机。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神和技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种支链氨基酸共线生产系统的使用方法，其特征在于：包括一支链氨基酸共线生产系统，该支链氨基酸共线生产系统包括发酵罐、分离装置、纳滤装置、浓缩装置、结晶装置、离心装置、干燥装置、配制装置和造粒干燥装置；发酵罐的出料口通过管道与分离装置的进料口连通，分离装置的清液出口通过管道与纳滤装置的进料口连通，分离装置的浓浆出口通过管道与配制装置的第一进料口连通，纳滤装置的清液出口通过管道与浓缩装置的进料口连通，纳滤装置的浓液出口通过管道与配制装置的第二进料口连通，浓缩装置的出料口通过管道与结晶装置的进料口相连通，结晶装置的出料口通过管道与离心装置的进料口连通，离心装置的出料口通过管道与干燥装置的进料口连通，离心装置的液体出口通过管道与配制装置的第三进料口连通，配制装置的出料口通过管道与造粒干燥装置的进料口连通；
使用方法包括缬氨酸晶体的制备、亮氨酸晶体的制备、异亮氨酸晶体的制备和支链氨基酸颗粒产品的制备；
所述缬氨酸晶体的制备包括：将产缬氨酸的微生物菌种接入发酵罐中发酵培养，培养结束后将缬氨酸发酵液通过分离装置分离得到清液和浓浆，浓浆进入配制装置中，清液进入纳滤装置，处理得到纳滤清液和纳滤浓液，纳滤浓液进入配制装置中，纳滤清液进入浓缩装置进行浓缩结晶，然后将晶浆打入结晶装置中，结晶装置进行冷却结晶，冷却结晶得到的晶浆打入离心装置中进行离心分离，离心分离后得到的液体进入配制装置中，离心分离后得到的晶体进入干燥装置中进行干燥，获得的缬氨酸晶体；
所述亮氨酸晶体的制备包括：将产亮氨酸的微生物菌种接入发酵罐中发酵培养，培养结束后将亮氨酸发酵液通过分离装置分离得到清液和浓浆，浓浆进入配制装置中，清液进入纳滤装置，处理得到纳滤清液和纳滤浓液，纳滤浓液进入配制装置中，纳滤清液进入浓缩装置进行浓缩结晶，然后将晶浆打入结晶装置中，结晶装置进行冷却结晶，冷却结晶得到的晶浆打入离心装置中进行离心分离，离心分离后得到的液体进入配制装置中，离心分离后得到的晶体进入干燥装置中进行干燥，获得的亮氨酸晶体；
所述异亮氨酸晶体的制备包括：将产异亮氨酸的微生物菌种接入发酵罐中发酵培养，培养结束后将异亮氨酸发酵液通过分离装置分离得到清液和浓浆，浓浆进入配制装置中，清液进入纳滤装置，处理得到纳滤清液和纳滤浓液，纳滤浓液进入配制装置中，纳滤清液进入浓缩装置进行浓缩结晶，然后将晶浆打入结晶装置中，结晶装置进行冷却结晶，冷却结晶得到的晶浆打入离心装置中进行离心分离，离心分离后得到的液体进入配制装置中，离心分离后得到的晶体进入干燥装置中进行干燥，获得的异亮氨酸晶体；
支链氨基酸颗粒产品的制备包括：将配制装置中储存的缬氨酸醪液、亮氨酸醪液和异亮氨酸醪液混合均匀，加入辅料或者支链氨基酸晶体，混合均匀后将配制装置中料液输送至造粒干燥装置中，造粒干燥后得到支链氨基酸颗粒产品。
2.根据权利要求1所述的支链氨基酸共线生产系统的使用方法，其特征在于：所述管道上全部或者部分设有阀门。
3.根据权利要求1所述的支链氨基酸共线生产系统的使用方法，其特征在于：所述分离装置为微孔过滤器、陶瓷膜过滤器、金属膜过滤器和离心机中的一种；或者所述分离装置由微孔过滤器、陶瓷膜过滤器、金属膜过滤器和离心机中的两种或两种以上连接形成的组合。
4.根据权利要求1所述的支链氨基酸共线生产系统的使用方法，其特征在于：所述浓缩装置为单效蒸发器或多效蒸发器。
5.根据权利要求1所述的支链氨基酸共线生产系统的使用方法，其特征在于：所述结晶装置为冷却结晶罐。
6.根据权利要求1所述的支链氨基酸共线生产系统的使用方法，其特征在于：所述离心装置为离心机。
7.根据权利要求1所述的支链氨基酸共线生产系统的使用方法，其特征在于：所述干燥装置为双锥真空干燥机或流化床干燥机。
8.根据权利要求1所述的支链氨基酸共线生产系统的使用方法，其特征在于：所述配制装置为配制罐。
9.根据权利要求1所述的支链氨基酸共线生产系统的使用方法，其特征在于：所述造粒干燥装置为喷浆造粒干燥机。
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