KR820001129B1

KR820001129B1 - L-글루타민산 발효액에서 글루타민산을 회수하는 방법

Info

Publication number: KR820001129B1
Application number: KR1019800003495A
Authority: KR
Inventors: 송병균; 최홍규; 한금수; 황이남
Original assignee: 서울미원 주식회사; 김종의
Priority date: 1980-09-04
Filing date: 1980-09-04
Publication date: 1982-06-26

Abstract

내용 없음.

Description

L-글루타민산 발효액에서 글루타민산을 회수하는 방법

본 발명은 당질을 주원료로 사용하여 미생물 발효에 의하여 얻어진 L-글루타민산 발효액(이하 발효액이라 칭한다)에서 공업적으로 값싸고 순도가 높으며 제조공정이 간단하고 수율이 좋은 글루타민산을 회수하는 방법에 관한 것이다.

발효액에서 글루타민산을 회수하는 방법으로는

(가) 발효액을 농축한 후 염산 또는 식물성 단백질에 염산을 첨가하여 가수분해하여 얻은 여과액(이하 염산분해액이라 칭한다)을 글루타민산의 등전점(pH 3.2)으로 하여 글루타민산을 석출시켜 정석한 후 분리 회수하는 방법.

(나) 발효액중의 글루타민산을 이온교환수지 또는 알루미나 등에 흡착시켜 용리제(알칼리)를 사용하여 글루타민산을 용출시킨 후 pH 3.2로 중화정석하여 분리 회수하는 방법.

(다) 발효액중의 글루타민산을 난용성의 금속염으로 하여 분리 회수하는 방법 및 유기용제에 의해서 글루타민산을 추출하는 방법.

(라) 발효액을 황산을 사용하여 처리하고, 바륨화합물이나 칼슘화합물로 처리하고 글루타민산을 석출시키는 방법 등이 있으나,

(가) 방법은 발효액중 글루타민산을 회수하기 위하여 28

까지 농축하여 pH 3.2 중화함으로 농축하는데 에너지 사용량이 많고,

(나) 방법은 회수분리된 글루타민산의 순도는 좋으나 용리제와 공정용수 사용량이 다량이므로 처리공정이 복잡할 뿐 아니라 폐액의 발생량이 많아 수율이 나쁘고 공해발생이 문제가 되며, 또한 글루타민산 결정중 유해한 유기용제가 혼입, 완전히 제거가 어려우므로 인체에 해로우며,

(다) 방법은 회수분리된 글루타민산의 순도 및 수율이 불량하여 공업적으로 채택하기 어려운 단점이 있으며,

(라) 방법은 바륨화합물을 사용하므로서 맹독성의 바륨이온이 글루타민산 결정에 혼입될 우려가 있으며, 공정이 복잡한 결점이 있었다.

지금까지 업계에서 가장 많이 채택되고 있는 비교적 경제성있고 제조공정이 간단한 회수방법은 발효액을 농축한 후 염산이나 염산분해액을 첨가하여 pH 3.2 중화정석하여 글루타민산을 회수하는 것으로 알려져 왔으나, 염산이나 염산분해액을 첨가하여 글루타민산을 회수하는 방법은 염산 자체가 고가이며, 유가의 계속적인 상승으로 인하여 에너지 사용 부담이 가중되어 왔다. 본 발명자들은 에너지 사용량이 적은 글루타민산 회수 방법을 연구하던 중 종래의 발효액을 농축하여 글루타민산을 회수하는 경우의 제반 문제점이 발효액을 농축함으로써 수용성 금속이온(K⁺, Na⁺, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺등) 균체, 당류, 암모늄염, 단백질 기타 불순물(이하 방해물이라 한다)의 농도가 증가되는 등의 원인이 있음을 알고, 발효액을 농축하지 않고 직접 글루타민산을 회수하는 방법을 발명하였다. 종래의 발효액을 농축한 후 황산을 사용하여 글루타민산 결정을 석출시킬 때의 문제점은 농축액중의 무기물의 농도(Ca⁺⁺; 0.2, K⁺⁺2.5%)가 높아지면 이들 무기물과 황산이온이 결합하여 CaSO₄, K₂SO₄및 또는 이들 복염이 생성되어 글루타민산 결정생성을 방해하거나, 글루타민산이 생성되더라도 무기염들이 분리 모액으로 이동하지 못하고 글루타민산 결정에 혼입되므로 공정으로 도입되기 어려웠다. 또한 글루타민산의 결정은 입상 또는 프리즘상의 α형과(주상 또는 침상의) β형이 있으나, α-형 결정은 고순도이며, 입자가 대형이어 분리가 용이하므로 α-형을 선택적으로 정출시켜야 하나, α-형은 수용액 중에서 극히 불안정하여 β-형으로 전이되려는 성질이 강하므로, α형 결정석출에 어려움이 많으므로 α-β 결정전이 저해물질을 첨가해 주어야만 했다. 그러나 본 발명은 발효액을 농축하지 않으므로 글루타민산 결정 방해물의 농도가 낮고 황산 분해액 중에는 α-β결정전이 저해물질이 함유되어 있으며 무기이온이 제거되어 있어 글루타민산 결정을 석출시키는데 용이하다. 본 발명에서 문제될 수 있는 점은 발효액과 황산 분해액중의 무기물 농도이나, 발효중의 무기물은 당밀을 정제(당밀을 40-45W/V%로 희석하여 온도 약 60℃에서 고농도 H₂SO₄를 첨가하여 pH 2.5-4.0으로 조절하여 1시간동안 교반한 후 원심분리기로 당과 CaSO₄결정 및 침전물제거)하므로 Ca⁺⁺은 90%이상 제거되어 발효액중의 무기이온은 극히 미량이 존재하므로, 글루타민산 결정 석출에 문제되지 않고 황산 분해액중에 잔존하는 무기이온은 과량의 황산을 첨가하여 분해하므로 잔류, 무기이온들이 황산이온과 결합하여 CaSO₄나 MgSO₄나 기타 황산염으로 미반응의 무기이온은 황산분해 후 농축 과정에서 충분히 농축되어 냉각 후 여과 과정에서 거의 제거된다. 또 황산 분해액중에는 모액중에 존재하는 균체, 단백질 등이 분해되어 글루타민산의 α-결정이 β결-정으로서 전이하는 것을 저해하는 효과가 좋은 페닐알라닌, 타이로신, 로이신, 아스파라긴산 등의 아미노산이 미량으로 잔존하고 있어 글루타민산 결정 석출시 불순물의 결정 생성 방해작용을 억제하는데 효과가 있다.

본 발명에서는 발효 후 글루타민산 결정을 석출시킨 모액을 황산 분해시키고 휴민질을 제거하고 농축시켜서, 무기염류를 일부 제거한 황산분해액을 글루타민산 발효액의 중화 정석에 순환하여 사용하기 때문에 산의 사용량이 절감될 뿐만 아니라, 별도로 글루타민산의 α-결정의 β-결정으로의 저해제를 첨가할 필요가 없다.

[표 1]

이상과 같이 본 발명에서 얻어진 글루타민산은 수율이 좋고 발효액을 농축시키지 않아 에너지가 절감되어 고가의 염산 대신 저가의 황산을 사용하므로 경제적이고 글루타민산의 순도가 좋아 수세수량이 적으므로 폐수량이 적어 공해물질 처리가 용이하며 글루타민산을 가성소다로 중화하여 탈색할 때에 활성탄이 사용량이 절감되는 장점이 있다.

다음에 본 발명을 공정별로 상세히 설명한다.

황산분해액 제조공정

냉각정석 후 글루타민산을 분리한 여과액에 98% H₂SO₄를 가하여 압력 0.8kg/cm², 105℃에서 4시간동안 가열, 가압 분해 후 휴민질을 제거한 용액을 진공으로 감압농축(진공도 60cmHg)한다. 상온으로 냉각한 후 여과하여 결정성 무기염류를 제거하여 황산분해액을 제조하여 글루타민산 중화정석공정 산액으로 사용한다.

중화정석공정

글루타민산 발효액을 서서히 교반하면서 황산 분해액을 첨가하여 pH 5.0-5.5 부근에서 α형 글루타민산 결정소량을 결정핵(Seed)으로 첨가한 후 황산 분해액을 적가하여 pH를 조절하면 α형의 미세한 글루타민산 결정이 석출하게 된다.

냉각정석공정

상기의 α형 미세한 글루타민산 결정을 조대입자로 석출시키기 위해 10℃로 냉각하여 황산 분해액을 추가하여 글루타민산 등전점 부근으로 조절하여 8-10시간 교반을 계속하면 α형의 글루타민산 조대결정이 얻어진다.

[실시예 1]

폐당밀을 황산으로 정제하여 무기이온을 제거한 당액을 사용하여 발효하여 얻은 글루타민산 함유발효액 (글루타민산 : 10.0Ca=0.082, K : 0.825g/dl 함유) 1ℓ를 교반하면서 황산분해액(글루타민산 : 13.4, H₂SO₄: 50g/dl 함유) 130ml를 서서히 적가하여 pH 5.0에서 발효액중의 용존 글루타민산에 대하여 α형 글루타민산 10W/V%를 결정핵으로 첨가한 후 온도 150℃에서 pH 4.0으로 조절하여 3.5시간 동안 반응한 후 서서히 황산분해액을 첨가하여 온도 10℃로 냉각하여 pH 3.2에서 8.5시간 동안 냉각 정석한 후, 분리하여 결정성이 양호한 α형 글루타민산 조대결정 99.76g(순도 97.5%), 여과액 1.032ml(글루타민산 2.68g/dl)을 얻었다. 상기 여과액에 98% H₂SO₄66.4ml를 가하여 압력 0.8kg/cm², 105℃로 하여 4시간 동안 가열, 가압, 분해 후 휴민질을 제거하고 황산 분해액을 진공으로 감압 농축하여(진공도 60cmHg 상온으로 냉각한 후, 여과하여 결정성 무기염류를 제거하고 황산분해액 (글루타민산 : 13.4, Ca⁺⁺: 0.027, K⁺: 1.273, 황산 : 50g/dl)을 글루타민산 중화정석 공정에 사용하였다.

[실시예 2]

글루타민산 함유 발효액(글루타민산 : 9.8, Ca : 0.074, K : 0.810g/dl) 5ℓ를 교반하면서 황산분해액(글루타민산 : 14.5, H₂SO₄: 45g/dl) 720ml를 서서히 적가하여 pH 5.3에서 실시예 1과 동일하게 글루타민산 조대결정 505.1g(순도 97.6%) 여과액 4.498ml(글루타민산 2.61g/dl)를 얻었다. 모액은 실시예 1과 같이 하여 황산분해액을 제조하여 글루타민산 중화에 사용된다.

Claims

페당밀을 황상 정제하여 무기이온을 제거한 당액을 발효하여 글루타민산을 제조함에 있어서 발효액을 농축하지 않고, 황산분해액(황산농도 40-60W/V, 글루타민산 농도 10-15W/V%)으로 처리하여 글루타민산을 회수하는 것을 특징으로 하는 글루타민산의 회수방법.