KR850001830B1 - Process of fermentation and recovery of glutamic acid - Google Patents
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- C12F—RECOVERY OF BY-PRODUCTS OF FERMENTED SOLUTIONS; DENATURED ALCOHOL; PREPARATION THEREOF
- C12F3/00—Recovery of by-products
Abstract
Description
본 발명은 당밀을 주 원료로 한 글루타민산 발효액의 처리방법에 관한 것이다. 글루타민산 발효액에 사용되는 원료로는 초산, 파라핀, 알콜, 포도당 등이 있으나, 이들은 고가로서 제조원가가 많이 소요되므로 발효원료로서 값싼 당밀이 일반적으로 많이 사용되고 있다.The present invention relates to a method for treating glutamic acid fermentation broth using molasses as a main raw material. Raw materials used in glutamic acid fermentation broth include acetic acid, paraffin, alcohol, glucose, etc., but these are expensive, and thus, low molasses is generally used as fermentation raw material.
당밀에는 원당의 산지별 조성이나 원당의 처리방법에 따라 불순물아 다량 함유되어 있어 발효원료로 사용하는 경우 회수 및 정제 공정의 방해물질이 되므로 이를 제거하기 위하여 당밀을 정제하여 발효원료로 사용하고 있다.Molasses contains a large amount of impurities depending on the composition of the raw sugar or the processing method of the raw sugar, and when used as fermentation raw materials, molasses is used as a fermentation raw material to purify molasses to remove it.
통상 당밀을 정제함에 있어서, 희석된 당밀에 용존 무기물의 당량 이상 H2SO4을 사용하여 pH 3.0-4.0으로 조절한 후 원심분리하여 무기염, 불순물등을 제거한 후 발효 원료로 사용한(국특허원 제80-3495, 81-546호 등)한다.In general, in purifying molasses, the amount of dissolved minerals in diluted molasses is adjusted to pH 3.0-4.0 using H 2 SO 4 or more, followed by centrifugation to remove inorganic salts and impurities, and then used as a fermentation raw material. 80-3495, 81-546, etc.).
발효가 끝난 액(이하 발효액이라 한다)은 발효액중의 글루타민산을 용이하게 회수하기 위하여 발효액의 농축액 또는 발효액에 직접 황산을 첨가하여 pH 3.2-3.4로 조절하여 글루타민산 결정을 얻는다.The fermented broth (hereinafter referred to as fermentation broth) is adjusted to pH 3.2-3.4 by adding sulfuric acid directly to a concentrate or fermentation broth in order to easily recover glutamic acid in the fermentation broth to obtain glutamic acid crystals.
상기와 같이 얻어진 글루타민산은 알카리(가성소다 또는 소다회)로 중화하여 활성탄으로 탈색한 후 결정화하여 글루타민산 소다를 얻어 제품으로 한다.The glutamic acid obtained as described above is neutralized with alkali (caustic soda or soda ash), decolorized with activated carbon and crystallized to obtain glutamic acid soda.
본 발명자는 발효 과정에서 사용되는 암모니아와 발효액의 글루타민산 회수 정석시 사용되는 황산의 소비를 줄이기 위하여 연구하던 중 당밀의 정제 공정에서 사용한 H2SO4으로 인하여 암모니아를 필요 이상으로 소비로게 된다는 사실을 알았다.The inventors found that ammonia was consumed more than necessary due to H 2 SO 4 used in the refining process of molasses while studying to reduce the consumption of ammonia used in the fermentation process and sulfuric acid used in the recovery of glutamic acid from the fermentation broth. okay.
발효에 있어서, Alkali 사용은 배지 조성시 pH 조절을 위해 NaOH, Na2CO3, NH3등이 사용되는데 취급상의 용이 및 원료 물질의 단순화를 위하여 NH3가 주로 사용되고 있으며, NH3는 발효 대사중 아미노산의 형성 및 미생물 영양원으로서 필요한 질소원의 공급을 위한 2중 효과가 있다.In the fermentation, Alkali used for pH control when the medium composition is used such as NaOH, Na 2 CO 3, NH 3, and the NH 3 is mainly used for simplicity of easy and the raw material on the handle, NH 3 is the fermentation metabolism There is a dual effect for the formation of amino acids and for the supply of nitrogen sources as microbial nutrients.
그러나 당밀 정제시에 유입된 과량의 H2SO4로 인하여 발효액의 pH 조절 및 황산의 중화를 위하여 NH3가 과량으로 소비되며, 발효종료후 글루타민산 회수에도 용존암모니아가 방해요인이 되어 pH 조절용 황산의 소요량중 상당량이 발효액중 글루타민산의 암모니움 염 또는 그 복염 상태의 암모니아와 반응에 사용된다는 사실을 알게 되었다.However, due to the excess H 2 SO 4 introduced during molasses purification, NH 3 is consumed in excess for pH adjustment of the fermentation broth and neutralization of sulfuric acid. Dissolved ammonia is also an obstacle to recovery of glutamic acid after fermentation. It has been found that a significant proportion of the requirements are used to react with the ammonium salt of glutamic acid or ammonia in its double salt state in fermentation broth.
따라서, 본 발명자는 글루타민산 회수공정의 방해물질을 사전에 제거하기 위하여 당밀을 황산으로 정제하는 방법 대신에 발효 완료후에 황산으로 정제하는 방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors have completed the present invention by developing a method of purifying sulfuric acid after the fermentation is completed instead of the method of purifying molasses with sulfuric acid in order to remove the obstacles in the glutamic acid recovery process in advance.
본 발명의 효과로는 발효중의 NH3사용량 절감, 글루타민산의 중화 정석시 암모늄 이온의 용존에 의해 사용되는 황산의 사용량 절감, 별도의 균체 분리 공정 없이도 글루타민상의 분리시 분리 효율 향상 및 글루타민산 나트륨 용액의 탈색에 방해를 일으키는 미생물 균체의 제거로 활성탄의 절감 등 효과를 거둘 수 있어, 글루타민산의 제조원가가 저렴하고 원재료의 소요량이 현저하게 줄어들어 경제적으로 글루타민산을 제조할 수 있다.Effects of the present invention include reducing the amount of NH 3 used during fermentation, reducing the amount of sulfuric acid used by ammonium ion dissolution during neutralization of glutamic acid, improving the separation efficiency during the separation of the glutamine phase, and the sodium glutamate solution without the separate cell separation process. By removing the microbial cells that interfere with decolorization, it is possible to reduce the activated carbon, so that the production cost of glutamic acid is inexpensive and the required amount of raw materials is significantly reduced, thereby economically manufacturing glutamic acid.
또한 발효 완료액에 H2SO4첨가시 발열 및 pH 하락으로 인하여 균체의 활성이 현저히 저하되므로 별도의 열처리에 의한 멸균공정을 생략할 수 있어 공정이 대폭으로 간단하게 된다.In addition, when H 2 SO 4 is added to the fermentation broth, the activity of the cells is significantly reduced due to the exotherm and the pH decrease, so that the sterilization process by a separate heat treatment can be omitted, thereby greatly simplifying the process.
본 발명을 보다 상세히 설명하면, 탄소원, 질소원 및 기타 영양물질로 구성된 종배양 배지 포도당 3.0%, KH2PO40.05%, K2HPO40.05%, MgSO4. 7H2O 0.03%, FeSO4. 7H2O 0.001%, MnSO4. 4H2O 0.001%, 요소 0.3%, 대두박분해액 0.2%, 염산치아민 200㎍/l, 비오틴 100㎍, pH 7.0에서 배양된 코리네 박테리움 글루타미쿰의 글루타민산 생산균을 당도 40g/dl의 당밀(물로 희석하여 멸균한 당밀)에 배양하면서 연속적으로 NH3공급, Aeration, 기타 영양물질을 첨가하여 약 30-40시간 30-35℃에서 발효한다. 발효액에 진한 황산을 가하여 pH 4.0-5.0으로 하여 교반한 후 용존 무기물과 H2SO4의 반응을 촉진시키기 위하여 CaSO4을 첨가한 후 50-60℃에서 약 1시간 교반하여 고속 원심분리기(5,000rpm)로 고형분(CaSO4, MgSO4등의 무기염, 균체, 기타)과 발효액을 분리한다.In more detail, the culture medium consisting of a carbon source, a nitrogen source and other nutrients, 3.0% glucose, KH 2 PO 4 0.05%, K 2 HPO 4 0.05%, MgSO 4 . 7H 2 O 0.03%, FeSO 4 . 7H 2 O 0.001%, MnSO 4 . Glutamic acid-producing bacteria of Corynebacterium glutamicum cultured at 0.001% of 4H 2 O, 0.3% of urea, 0.2% of soybean meal, 200 μg / l of hydrochloric acid amine, 100 μg of biotin, and pH 7.0 Fermented at 30-35 ℃ for 30-40 hours by adding NH 3 feed, Aeration, and other nutrients while culturing in molasses sterilized by diluting with water. Was added to concentrated sulfuric acid in the fermentation broth was then stirred and pH 4.0-5.0 with the addition of CaSO 4 in order to facilitate the reaction of the dissolved inorganic and H 2 SO 4 and stirred for about 1 hour at 50-60 ℃ by high-speed centrifugal separator (5,000rpm ) Separate solids (inorganic salts such as CaSO 4 , MgSO 4 , cells, etc.) and fermentation broth.
발효액에 황산을 첨가하여 pH 3.2-3.4로 하여 약 5-8시간 냉각 정석(晶析)하여 분리한 후 조대결정(粗大結晶)의 글루타민산을 얻어 글루타민산 소다를 제조하고 분리액은 유기질 비료의 제조에 사용한다.Sulfuric acid was added to the fermentation broth to pH 3.2-3.4, and then separated by cooling crystallization for about 5-8 hours. Coarse crystals of glutamic acid were obtained to prepare glutamic acid soda. use.
본 발명과 종래의 당밀을 황산으로 정제한 발효액 중에서 글루타민산을 회수하는 방법(이하 재래방법)과 비교하면 다음과 같다.Compared to the method for recovering glutamic acid in the fermentation broth obtained by purifying the present invention and the conventional molasses with sulfuric acid (hereinafter, referred to as a conventional method) is as follows.
[표 1] 본원 발명과 재래방법의 산 알카리 사용량 비교Table 1 Comparison of Acid Alkali Consumption between the Present Invention and Conventional Methods
상기 결과는 동일)조건하에서 수차에 걸친 실험결과로서 발효액의 글루타민산 농도에는 영향이 없었음.The results are the same) and the results of several experiments under the conditions did not affect the concentration of glutamic acid in the fermentation broth.
[표 2] 본원 발명과 재래방법의 글루타민산 나트륨 용액의 품질비교[Table 2] Quality Comparison of Sodium Glutamate Solution of the Present Invention and Conventional Methods
본원발명을 간략하게 도시하면 다음과 같다.Briefly, the present invention is as follows.
[실시예 1]Example 1
당밀(당도 50w/w%) 245ℓ를 물로 희석하여 당도 40g/dl로 하여 멸균한 후 종배에서 배양한 코리네박테리움 글루타미툼을 접종하여 발효 배지 포도당 8.0%, K2HPO40.1%, MgSO4. 7H2O 0.05%, 치아민 HCl 100㎍/ℓ, 대두박 분해액 0.2%, pH 7.5에서 통상의 방법으로 발효하여 36시간 배양하였던 바 질소원 공급으로 소비된 NH3는 21.5kg이었다.245 L of molasses (sugar 50w / w%) was diluted with water to 40g / dl and sterilized, and then inoculated with Corynebacterium glutamitum cultured in a cultivation medium to fermentation medium glucose 8.0%, K 2 HPO 4 0.1%, MgSO 4 . Fermented by a conventional method at 0.05% of 7H 2 O, 100 μg / l of chiamine HCl, 0.2% of soybean meal digestion, pH 7.5 and incubated for 36 hours, NH 3 consumed by nitrogen source was 21.5 kg.
발효액의 글루타민산(농도 9.5g/dl 대당수율 50%) 890l에 진한 황산 16.5kg을 첨가하여 pH 5.0으로 하여 CaSO4결정 20ppm 첨가하고 30분간 교반하여 pH 4.0으로 조절하여 30분 교반한 후 고속 원심분리기(4,000rpm)를 이용하여 고형분 85kg와 발효액 770l를 얻었다.1890 kg of concentrated sulfuric acid was added to 890 l of glutamic acid (concentration 9.5 g / dl yield per 50%) of the fermentation broth to pH 5.0, 20 ppm CaSO 4 crystals were added, stirred for 30 minutes, adjusted to pH 4.0, stirred for 30 minutes, and then a high speed centrifuge. (4,000 rpm) was used to obtain 85 kg of solid content and 770 l of fermentation broth.
발효액에 글루타민산 함유된 황산액(황산 32kg)을 사용하여 pH 3.2로 중화 정석(晶析)한 후 분리하여 폐액의 글루타민산순도 1.58g/dl와 글루타민산 73.5kg(순도 97.5%)을 얻었다.The fermentation broth was neutralized with pH 3.2 using glutamic acid-containing sulfuric acid solution (32 kg of sulfuric acid), followed by separation.
상기와 같이 얻은 글루타민산 결정을 가성소다로 용해하고 글루타민산 나트륨 용액의 Ca. 0.025%, 0.05(λ : 400nm)이었다.The glutamic acid crystals obtained as described above were dissolved in caustic soda and dissolved in Ca. It was 0.025% and 0.05 ((lambda: 400 nm).
[실시예 2]Example 2
당밀(당도 51w/w%) 1,225l에 물로 희석하여 당도 40g/dl로 하여 실시예 1과 같이 발효하였던 바 질소원 공급으로 NH3는 110kg이 소비되었다. 발효액의 글루타민산(농도 9.8% 對糖收率 50%) 5,000ℓ에 진한 황산 72kg을 사용하여 pH 5.0으로 하여 CaSO440ppm 첨가하고 30분간 교반한 후 다시 pH 4.0으로 하여 실시예 1과 같이 하여 황산 164kg 첨가하였던 바 글루타민산 375kg(수율 87%)이 얻어졌다.As a result of diluting with molasses (51 w / w% of sugar) 1,225 l of water to 40 g / dl of sugar and fermenting it as in Example 1, NH 3 was consumed by 110 kg as a nitrogen source. To 5,000 liters of fermented glutamic acid (concentration 9.8% 對 糖 收 率 50%) using 72 kg of concentrated sulfuric acid at pH 5.0, 40 ppm CaSO 4 was added and stirred for 30 minutes, followed by pH 4.0 again. As addition, 375 kg (87% yield) of glutamic acid were obtained.
실시예 1과 같이 하여 글루타민산 나트륨용액 Ca++0.028%, O.D(흡광도) 4.8(λ : 400nm)을 얻었다.In the same manner as in Example 1, sodium glutamate solution Ca ++ 0.028% and an OD (absorbance) 4.8 (λ: 400 nm) were obtained.
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