CN113373184A - 一种节能减排的氨基酸发酵、提取工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于赖氨酸生产技术领域，公开了一种节能减排的氨基酸发酵、提取工艺，将赖氨酸离交后废液回收，先通过超滤膜进行精制，然后通过反渗透膜进行初步浓缩，最后使用浓缩器进一步浓缩，浓缩后的硫酸铵和透析水返回发酵工序循环使用。本发明硫酸铵的回收方法，减少了污水的排放，提高了硫酸铵的纯度，降低了成本，离交废液经过反渗透初步浓缩，能耗较直接蒸发浓缩大幅度降低，超滤膜的截留液可加工成复合肥，该方法实现了原料的循环利用，有利于赖氨酸的清洁生产，为节能减排做出贡献。

Description

一种节能减排的氨基酸发酵、提取工艺
技术领域
本发明涉及一种节能减排的氨基酸发酵、提取工艺，属于赖氨酸生产技术领域。
技术背景
在现有的微生物发酵法生产赖氨酸工艺中，赖氨酸发酵液先后经过陶瓷膜过滤、离子交换、浓缩结晶和离心，最后通过流化床烘干，得到赖氨酸盐酸盐成品，其中离交后的废液中含有蛋白、无机盐、有机酸和小分子色素等杂质。
目前，大部分生产厂家将离心废液通过蒸发器直接蒸发浓缩，制成复合肥料，这种方式看似将所有的硫酸铵全部回收利用，但是复合肥中含有大量的硫酸根，不利于农作物的生长，长期使用，会造成土地板结化加重，销量不好。
中国专利文献200510043809.3公开了一种赖氨酸生产中硫酸铵的利用方法，该方法将赖氨酸离交后的废水进行蒸发结晶浓缩，将其中结晶析出来的硫酸铵进行重结晶、提纯、分离，然后送回到发酵生产中做为原料循环使用，同时结晶出来的硫酸铵废母液，用作复合肥原料，该发明工艺繁琐，重结晶、提纯和分离过程中消耗大量的能源，回收的硫酸铵纯度不高，返回发酵后，对赖氨酸发酵指标影响较大。
发明内容
针对现有工艺的不足，本发明提供了一种赖氨酸离交废液中硫酸铵回收方法，本发明将赖氨酸离交后废液回收，先通过超滤膜进行精制，然后通过反渗透膜进行初步浓缩，最后通过蒸发器进行浓缩，该发明减少了污水的排放，提高了硫酸铵的纯度，降低了成本，离交废液经过反渗透初步浓缩，能耗较直接蒸发浓缩大幅降低，反渗透膜的透过液和浓缩后的硫酸铵可返回到发酵循环使用，超滤膜的截留液可加工成复合肥，该方法实现了原料的循环利用，有利于赖氨酸的清洁生产，为节能减排做出贡献。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种节能减排的氨基酸发酵、提取工艺，包括步骤如下：
1.将赖氨酸离交后的废液通过超滤膜过滤，截留液为杂蛋白、色素等杂质，透过硫酸铵，得到超滤透过液。
2.将步骤1得到的超滤透过液通过反渗透膜过滤，透过液为去离子水，截留液为硫酸铵溶液。
3.将步骤2得到硫酸铵溶液进行四效浓缩器浓缩，得到硫酸铵浓缩液。
4.将步骤2得到的去离子水和和步骤3得到的硫酸铵返回到发酵循环使用。
优选的，
所述步骤1中超滤膜的截留分子量为3000Da，运行压力为0.8-1.1Mpa，运行温度为35-40℃，浓缩倍速为8-10倍，透过液中硫酸铵浓度为2.0-3.0%。
优选的，
所述步骤1中截留液中有机质＞3.0%，N＞3.0%，P＞0.1%，K＞1.0%。
优选的，
所述步骤2中反渗透膜的运行压力为1.0-1.2Mpa，运行温度为35-40℃，浓缩倍数为8-10倍，截留液中硫酸铵的浓度为20-24%。
优选的，
所述步骤2中去离子水电导率≤5μs/cm。
优选的，
所述步骤3中蒸发器的温度为80-90℃，真空度为-0.2-0.5MPa，浓缩倍数为1.5-2倍，浓缩后硫酸铵的浓度为40-45%。
优选地，
所述步骤S1中的截留液用于加工成肥料。
本发明的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：
由于赖氨酸离交废液中含量一定的杂蛋白、胶体、无机盐、有机酸和色素等物质，本发明利用超滤膜将废液简单超滤处理，针对性的去除了杂蛋白、胶体、色素等杂质，截留液中含有丰富的氮磷钾和有机质，可生产有机肥，再利用反渗透膜进行初步浓缩，能耗较直接蒸发浓缩大幅降低，同时可联产品质较高的去离子水，该方法较传统工艺降低了回收成本，提高了硫酸铵的品质，同时解决了环保问题。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料，试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
实施例1
一种节能减排的氨基酸发酵、提取工艺，包括以下步骤：
1.将赖氨酸离交后的废液通过超滤膜过滤，截留液为杂蛋白、色素等杂质，透过硫酸铵，得到超滤透过液，超滤膜的截留分子量范围为3000Da，运行压力为1.0Mpa，运行温度为35℃，浓缩倍数为8倍，透过液中硫酸铵的浓度为2.0%。
2.将步骤1得到的超滤透过液通过反渗透膜过滤，透过液为去离子水，截留液为硫酸铵溶液，反渗透膜运行压力为1.2Mpa，运行温度为35℃，浓缩倍数为10倍，浓缩后硫酸铵的浓度为20%。
3.将步骤2得到硫酸铵溶液进行四效浓缩器浓缩，浓缩温度为85℃，浓缩压力为-2.0Mpa，浓缩倍数为2倍，浓缩后硫酸铵浓度为40%。
4. 将步骤2得到的去离子水和步骤3得到的硫酸铵溶液返回到发酵中循环使用。
实施例2
一种节能减排的氨基酸发酵、提取工艺，包括以下步骤：
1. 将赖氨酸离交后的废液通过超滤膜过滤，截留液为杂蛋白、色素等杂质，透过硫酸铵，得到超滤透过液，超滤膜的截留分子量范围为3000Da，运行压力为1.0Mpa，运行温度为35℃，浓缩倍数为10倍，透过液中硫酸铵的浓度为3.0%。
2. 将步骤1得到的超滤透过液通过反渗透膜过滤，透过液为去离子水，截留液为硫酸铵溶液，反渗透膜运行压力为1.2Mpa，运行温度为35℃，浓缩倍数为10倍，浓缩后硫酸铵的浓度为30%。
3. 将步骤2得到硫酸铵溶液进行四效浓缩器浓缩，浓缩温度为85℃，浓缩压力为-2.0Mpa，浓缩倍数为1.5倍，浓缩后硫酸铵浓度为45%
4. 将步骤2得到的去离子水和步骤3得到的硫酸铵溶液返回到发酵中循环使用。
对比例1
一种节能减排的氨基酸发酵、提取工艺，采用中国专利文献200510043809.3公开了一种赖氨酸生产中硫酸铵的利用方法进行。
实施例3
将制得的实施例1和实施例2的赖氨酸离交废液中硫酸铵的回收方法与对比例1的方法，进行处理量、能耗、成本进行对比，对比结果如下表1所示。
表1
Figure 301602DEST_PATH_IMAGE002
由表1可以看出，本发明的赖氨酸离交废液中硫酸铵的回收方法，将离交废液先后通过超滤膜和反渗透膜进行精制和初步浓缩，最后通过浓缩器进行浓缩，本发明的处理量较大，能耗较低，回收成本较低；同时回收的硫酸铵和透析去离子水品质较高，对发酵指标没有影响，提高了原料利用率，降低了生产成本，同时解决了环保问题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种节能减排的氨基酸发酵、提取工艺，其特征在于，所述回收方法包括以下步骤：
S1.将赖氨酸离交后的废液通过超滤膜过滤，截留液为杂蛋白、色素杂质，透过硫酸铵，得到超滤透过液；
S2.将S1得到的超滤透过液通过反渗透膜过滤，透过液为去离子水，截留液为硫酸铵溶液；
S3.将S2得到硫酸铵溶液进行四效浓缩器浓缩，得到硫酸铵浓缩液；
S4.将S2得到的去离子水和S3得到的硫酸铵返回到发酵循环作为营养组分使用。
2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于：所述步骤S1中超滤膜的截留分子量为3000Da，运行压力为0.8-1.1Mpa，运行温度为35-40℃，浓缩倍数为8-10倍，透过液中硫酸铵浓度为2.0-3.0%。
3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于：所述步骤S1中截留液中有机质＞3.0%，N＞3.0%，P＞0.1%，K＞1.0%。
4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于：所述步骤S2中反渗透膜的运行压力为1.0-1.2Mpa，运行温度为35-40℃，浓缩倍数为8-10倍，截留液中硫酸铵的浓度为20-24%。
5.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于：所述步骤S2中去离子水电导率≤5μs/cm。
6.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于：所述步骤S3中四效蒸发器的温度为80-90℃，真空度为-0.2-0.3MPa，浓缩倍数为1.7-2倍，浓缩后硫酸铵的浓度为40-45%。
7.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于：所述步骤S1中的截留液用于加工成肥料。
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