CN113480444A - 一种节能减排的氨基酸发酵工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物发酵技术领域，公开了一种节能减排的氨基酸发酵工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备粗品和饲料添加剂，步骤2）一次盐制备，步骤3）二次盐制备，步骤4）纳滤，步骤5）脱盐，步骤6）浓缩结晶。本发明减少了能耗和污染，节能减排，环保无污染。
Description
技术领域
本发明属于生物发酵技术领域，涉及一种节能减排的氨基酸发酵工艺。
背景技术
随着经济发展和技术进步，我国已成为氨基酸生产和需求大国，而氨基酸生产过程中发酵液经提取后会产生大量高浓度废液，且此废液中富含氨基酸、菌体、蛋白质等固体物质悬浮物、多种无机盐、有机酸、生物素及还原糖等，具有“五高一低”的特点，即COD、BOD、COD、Cl +SO4 、NH3-N、菌体含量高，PH 低，处理难度大，为氨基酸生产中的最大污染源之一。目前，氨基酸生产企业普遍采用提取菌体蛋白的方法处理，清液因含有大量硫酸铵，经浓缩后喷浆造粒制取有机肥（发酵副产硫酸铵）。然而，随着化肥工业产能迅速扩张，农业需求量下降，加之生产的硫酸铵含量低，销售困难，导致了产品大量积压，严重影响生产的稳定性和持续性。同时，喷浆造粒过程中产生的烟气，排出形成大量白色“烟雾”，含有烟尘等污染物，并带有不悦气味，对环境造成了很大影响。大专院校、科研院所、氨基酸生产企业围绕该问题作了大量研究，仍旧难以解决所产生的废水及烟气治理问题，严重制约了氨基酸行业的发展。因此，如何处理氨基酸发酵废液，减少废水及烟气污染，成为本领域亟需解决的技术问题。
国内氨基酸生产主要为发酵技术。目前发酵生产存在的问题主要有，菌种产酸水平低、杂酸含量高、由于发酵代谢产生的其他氨基酸，以提取普遍采用离子交换工艺几乎不能分离杂酸，而且该工艺复杂，主要缺点是离子交换树脂需要再生和洗脱，且再生过程中会用到大量的酸和碱，使得产品纯度低且得率低；在洗脱和再生后会有大量铵氮废液产生，不仅会因消耗大量的酸碱而花费大量的资金，而且会对环境造成很大的污染，同时洗脱过程又会消耗大量的水，能耗大幅增加，不利于节能减排。生产技术的落后限制了规模生产。
发明内容
为了达到节能减排的目的，本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种收率高、纯度高、低水耗，避免再生酸碱及盐的污染的发酵法生产氨基酸的工艺。
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种节能减排的氨基酸发酵工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备粗品和饲料添加剂，步骤2）一次盐制备，步骤3）二次盐制备，步骤4）纳滤，步骤5）脱盐，步骤6）浓缩结晶。
进一步地，所述工艺包括如下步骤：
步骤1）制备粗品和饲料添加剂：氨基酸发酵液采用高速碟片离心机离心，收集菌体蛋白和滤液，然后经过微滤膜过滤，收集截留物和微滤液，减压浓缩，80℃干燥，得到粗品；将菌体蛋白和截留物混合造粒，烘干，制备成饲料添加剂；
步骤2）一次盐制备：将氨基酸粗品加入工业盐酸中，80℃溶解后自然冷却到30℃，过滤得到一次盐，过滤后的一次盐母液；
步骤3）二次盐制备：按一次盐氨基酸粗品50%的加入量加入到一次盐酸母液中，80℃溶解后自然冷却到30℃，过滤得到二次盐；
步骤4）纳滤：氨基酸盐酸盐加水溶解为浓度5%的盐浓液，过纳滤膜，得到氨基酸盐酸盐清液；
步骤5）脱盐：氨基酸盐酸盐清液过离子交换膜及特种电渗析膜组合系统脱盐，脱盐后的清液体积为浓液体积的2倍；
步骤6）浓缩结晶：脱盐清液脱色浓缩结晶，80℃干燥，得到高纯度氨基酸。
优选地，所述高速碟片离心机以5000rpm离心4min。
优选地，所述微滤膜的截留分子量为一万Da。
优选地，所述工业盐酸的浓度为30%，按氨基酸粗品与盐酸质量体积比为1-2g:3mL（w/v）。
优选地，所述纳滤膜的截留分子量为500Da。
优选地，所述氨基酸为苏氨酸或赖氨酸。
本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下：
本发明首先采用高速碟片离心机分离出菌体蛋白，然后通过微滤膜过滤，将得到的副产物用于制备饲料添加物，节能减排，环保无污染；
本发明采用先将发酵粗品制备成盐酸盐，再分离纯化其他氨基酸，然后利用多膜组合技术脱盐取代离子交换技术，减少酸碱消耗，减少废水排放，实现了清洁生产和节能减排。其中，多膜组合技术采用通过电渗析技术对发酵液进行部分脱盐，通过与离子交换技术耦合脱盐，有效的解决离子交换树脂再生酸碱的用量及盐污染的问题，并降低水耗。
本发明利用盐酸盐制备套用技术，将氨基酸盐酸盐生产过程中产生的高盐份母液进行充分再利用，不但减少了污染，而且提高了生产效率，降低了生产成本。
本发明控制浓盐水体积与脱盐料液比例1:（2-4）有利于浓水的回收循环到生产中。
本发明脱盐后得到的氨基酸清液的电导率：≤300μs/cm、 收率≥99%；脱盐后料液经减压浓缩，干燥，制成的氨基酸含量在99%以上。
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，对本发明进行更加清楚、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
苏氨酸盐酸盐脱盐提取高纯度氨基酸
（1）苏氨酸发酵液采用高速碟片离心机以5000rpm离心4min，收集菌体蛋白和滤液，然后经过微滤膜过滤，微滤膜的截留分子量一万Da，收集截留物和微滤液，减压浓缩，80℃干燥，得到粗品；将菌体蛋白和截留物混合造粒，烘干，制备成饲料添加剂；
（2）一次盐制备：使用工业盐酸30%的浓度，按苏氨酸粗品与盐酸质量体积比为1.5g:3mL（w/v），将苏氨酸粗品加入工业盐酸中，80℃溶解后自然冷却到30℃ ，过滤得到一次盐，过滤后的一次盐母液；
（3）二次盐：按一次盐苏氨酸粗品50%的加入量加入到一次盐酸母液中， 80℃溶解后自然冷却到30℃，过滤得到二次盐；
（4）苏氨酸盐酸盐加水溶解为浓度5%的盐浓液，过500分子量的纳滤膜，得到苏氨酸盐酸盐清液；
（5）苏氨酸盐酸盐清液过离子交换膜及特种电渗析膜组合系统脱盐，脱盐后的清液体积为浓液体积的2倍，脱盐后清液电导率≤300μs/cm；收率≥95%；
（6）脱盐清液脱色浓缩结晶，80℃干燥，得到高纯度苏氨酸，HPLC测定含量99%以上。
实施例2
赖氨酸盐酸盐脱盐提取高纯度氨基酸
（1）赖氨酸发酵液采用高速碟片离心机以5000rpm离心4min，收集菌体蛋白和滤液，然后经过微滤膜过滤，微滤膜的截留分子量一万Da，收集截留物和微滤液，减压浓缩，80℃干燥，得到粗品；将菌体蛋白和截留物混合造粒，烘干，制备成饲料添加剂；
（2）一次盐制备：使用工业盐酸30%的浓度，按赖氨酸粗品与盐酸质量体积比为1.2g:3mL（w/v），将赖氨酸粗品加入工业盐酸中，80℃溶解后自然冷却到30℃ ，过滤得到一次盐，过滤后的一次盐母液；
（3）二次盐：按一次盐赖氨酸粗品50%的加入量加入到一次盐酸母液中， 80℃溶解后自然冷却到30℃，过滤得到二次盐；
（4）赖氨酸盐酸盐加水溶解为浓度7%的盐浓液，过500分子量的纳滤膜，得到赖氨酸盐酸盐清液；
（5）赖氨酸盐酸盐清液过离子交换膜及特种电渗析膜组合系统脱盐，脱盐后的清液体积为浓液体积的2倍，脱盐后清液电导率≤300μs/cm；收率≥95%；
（6）脱盐清液脱色浓缩结晶，80℃干燥，得到高纯度支链氨酸，HPLC测定含量大于99%。
以上列举的仅是本发明的最佳具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种节能减排的氨基酸发酵工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备粗品和饲料添加剂，步骤2）一次盐制备，步骤3）二次盐制备，步骤4）纳滤，步骤5）脱盐，步骤6）浓缩结晶。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
步骤1）制备粗品和饲料添加剂：氨基酸发酵液采用高速碟片离心机离心，收集菌体蛋白和滤液，然后经过微滤膜过滤，收集截留物和微滤液，减压浓缩，80℃干燥，得到粗品；将菌体蛋白和截留物混合造粒，烘干，制备成饲料添加剂；
步骤2）一次盐制备：将氨基酸粗品加入工业盐酸中，80℃溶解后自然冷却到30℃，过滤得到一次盐，过滤后的一次盐母液；
步骤3）二次盐制备：按一次盐氨基酸粗品50%的加入量加入到一次盐酸母液中， 80℃溶解后自然冷却到30℃，过滤得到二次盐；
步骤4）纳滤：氨基酸盐酸盐加水溶解为浓度5%的盐浓液，过纳滤膜，得到氨基酸盐酸盐清液；
步骤5）脱盐：氨基酸盐酸盐清液过离子交换膜及特种电渗析膜组合系统脱盐，脱盐后的清液体积为浓液体积的2倍；
步骤6）浓缩结晶：脱盐清液脱色浓缩结晶，80℃干燥，得到高纯度氨基酸。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述高速碟片离心机以5000rpm离心4min。
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述微滤膜的截留分子量为一万Da。
5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述工业盐酸的浓度为30%，按苏氨酸粗品与盐酸质量体积比为1-2g:3mL（w/v）。
6.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述纳滤膜的截留分子量为500Da。
7.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述氨基酸为苏氨酸或赖氨酸。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20211008 |
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