專(zhuān)利名稱(chēng)：一種谷氨酸的分離提取工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氨基酸生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種谷氨酸的分離提取工藝。
背景技術(shù)：
谷氨酸，是一種酸性氨基酸。分子內(nèi)含兩個(gè)羧基，化學(xué)名稱(chēng)為α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索遜1856年發(fā)現(xiàn)的，為無(wú)色晶體，有鮮味，微溶于水，而溶于鹽酸溶液，等電點(diǎn)3.22。大量存在于谷類(lèi)蛋白質(zhì)中，動(dòng)物腦中含量也較多。谷氨酸在生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)代謝過(guò)程中占重要地位，參與動(dòng)物、植物和微生物中的許多重要化學(xué)反應(yīng)。谷氨酸鈉俗稱(chēng)味精，是重要的鮮味劑，對(duì)香味具有增強(qiáng)作用。谷氨酸鈉廣泛用于食品調(diào)味劑，既可單獨(dú)使用，又能與其它氨基酸等并用。用于食品內(nèi)，有增香作用。在食品中濃度為0.2%-0.5%，每人每天允許攝入量(ADl)為O —120微克/千克(以谷氨酸計(jì))。在食品加工中一般用量為0.2—
1.5克/公斤。目前，國(guó)內(nèi)主流廠家分離提取谷氨酸的方法有等電點(diǎn)-離子交換法。等電點(diǎn)-離子交換法是發(fā)酵液經(jīng)等電法分離提取谷氨酸后，再將等電點(diǎn)母液通過(guò)離子交換樹(shù)脂柱進(jìn)行交換吸附，然后用堿液洗脫樹(shù)脂上的谷氨酸，收集高流分，將其與下一批發(fā)酵液混合，再用等電點(diǎn)法提取谷氨酸，該提取工藝消耗較高的硫酸和液氨。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決等電點(diǎn)-離子交換法分離提取谷氨酸工藝中酸和堿消耗較高的問(wèn)題，提供一種谷氨酸的分離提取方法，以達(dá)到資源節(jié)約利用和大幅降低生產(chǎn)成本的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)實(shí)現(xiàn)的，其關(guān)鍵技術(shù)是將發(fā)酵液中谷氨酸利用等電點(diǎn)結(jié)晶析出分離后，再用離子交換柱將其母液中的谷氨酸提取，其要點(diǎn)是在離子交換工序，將等電點(diǎn)母液通過(guò)離子交換樹(shù)脂柱進(jìn)行交換吸附后，不用堿液洗脫，而是用變晶母液的酸水解液或酸溶液作為洗脫劑進(jìn)行洗脫，洗脫出的谷氨酸溶液尚含較高含量的洗脫劑，將此洗脫液再回到上述等電點(diǎn)工序等電分離。因?yàn)椴挥脡A液洗脫，所以節(jié)約了堿；因?yàn)橛盟崛芤合疵撛偕鷺?shù)脂柱，洗脫液谷氨酸溶液中含有較高含量的酸洗脫劑，但此酸洗脫劑恰恰又是等電點(diǎn)工序本身所需的原料，所以又節(jié)約了酸。本發(fā)明提供了一種谷氨酸的分離提取方法，包括如下步驟:
1)谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)微濾膜過(guò)濾除菌，分別收集截留物和濾過(guò)液；然后將濾過(guò)液繼續(xù)進(jìn)行超膜過(guò)濾，收集濃縮液和谷氨酸凈化液；將上述截留物和濃縮液合并為混合溶液備用；
2)先用酸調(diào)節(jié)谷氨酸凈化液的pH至谷氨酸等電點(diǎn)，待溶液中的谷氨酸等電析出后，經(jīng)過(guò)濾得到谷氨酸；將分離谷氨酸后的母液分成相同體積的兩份；將其中一份谷氨酸母液泵到填有氫型強(qiáng)酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂的離子交換柱內(nèi)；在另一份谷氨酸母液中加入酸，使得溶液的ρΗ〈0.5，然后作為洗脫液來(lái)洗脫上述離子交換柱的樹(shù)脂上吸附的谷氨酸；最后將谷氨酸洗脫液用等電點(diǎn)法提取谷氨酸；
3)往步驟I)的混合溶液中添加玉米粉、豆渣和酒糟，邊添加邊攪拌至糊狀；最后通入蒸汽升溫至105°C，蒸餾約10分鐘；然后將蒸餾物烘干、粉碎后，添加硫酸鋅和復(fù)合菌，混合均勻，獲得粉狀營(yíng)養(yǎng)飼料；復(fù)合菌由乳酸桿菌和酵母菌按照1:1的質(zhì)量比混合而成；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分別占混合溶液質(zhì)量的5%，2%和1%，硫酸鋅和復(fù)合菌分別占混合溶液質(zhì)量的千分之一。優(yōu)選地，微濾膜為無(wú)機(jī)陶瓷膜，截留分子量為2000MW，微濾溫度為40°C ;超濾膜截留分子量為300MW，超濾溫度為40°C ；
優(yōu)選地，所述離子交換柱填有氫型的732#樹(shù)脂。其中，步驟2)中所用的酸可用鹽酸或硫酸，優(yōu)選硫酸。本發(fā)明采用的分離提取方法，是在不增加任何固定資產(chǎn)投資的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備和工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝改進(jìn)創(chuàng)新，與現(xiàn)有的谷氨酸分離提取工藝相比的優(yōu)點(diǎn)有:
1、由于不用堿液洗脫離子交換柱，所以節(jié)約了大量堿，傳統(tǒng)工藝以氨水溶液作為洗脫堿液，生產(chǎn)每噸谷氨酸可節(jié)約150kg以上液氨，如廠家按年產(chǎn)20萬(wàn)噸谷氨酸計(jì)，此項(xiàng)每年可節(jié)約成本9000萬(wàn)元以上；
2、由于不用堿液洗脫離子交換柱，相應(yīng)地也就不再用酸去洗脫被離子交換柱吸附的從堿液中帶進(jìn)的陽(yáng)離子，從而減少了酸的消耗；
3、采用酸洗脫，使陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的洗脫和再生步驟得以同時(shí)完成，簡(jiǎn)化了常規(guī)離交工藝；且洗脫液中含較高含量的洗脫劑，較高含量的洗脫劑使溶液的PH降低，可以增加谷氨酸的溶解度，減少返回等電工序谷氨酸洗脫液的體積，從而提高等電工序的谷氨酸的結(jié)晶率，整個(gè)系統(tǒng)反復(fù)循環(huán)，既提高了收率，又節(jié)約了酸的用量；
4、以硫酸為例作為洗脫劑，生產(chǎn)每噸谷氨酸可節(jié)約300kg以上硫酸，如廠家按年產(chǎn)20萬(wàn)噸谷氨酸計(jì)，此項(xiàng)每年可節(jié)約成本2400萬(wàn)元以上；
5、由于用于等電工序的高濃度酸部分先在離子交換工序稀釋?zhuān)懦龅臒岜还劝彼嵯疵摃r(shí)利用，從而降低了等電工序的降溫水的能源消耗。6、微濾、超濾膜過(guò)濾過(guò)程菌體蛋白、大分子多糖等提取收大大提高，避免了此類(lèi)物質(zhì)對(duì)谷氨酸提取產(chǎn)生負(fù)面影響及提取后廢液難以處理；同時(shí)，獲得了營(yíng)養(yǎng)豐富的菌體蛋白飼料，變廢為寶，增加經(jīng)濟(jì)效益。7、本發(fā)明技術(shù)實(shí)現(xiàn)了谷氨酸提取過(guò)程綠色環(huán)保，幾乎無(wú)廢水外排，工藝水循環(huán)利用，料液組分充分利用。
具體實(shí)施例方式 以下將采用具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋?zhuān)遣粦?yīng)當(dāng)看作是對(duì)本發(fā)明創(chuàng)新精神的限制。
實(shí)施例1
一種谷氨酸的分離提取方法，包括如下步驟:
I)谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)微濾膜過(guò)濾除菌，分別收集截留物和濾過(guò)液；然后將濾過(guò)液繼續(xù)進(jìn)行超膜過(guò)濾，收集濃縮液和谷氨酸凈化液；將上述截留物和濃縮液合并為混合溶液備用；其中，微濾膜為無(wú)機(jī)陶瓷膜，截留分子量為2000MW，微濾溫度為40°C ;超濾膜截留分子量為300MW，超濾溫度為40°C ；
2)先用硫酸調(diào)節(jié)谷氨酸凈化液的pH至谷氨酸等電點(diǎn)，待溶液中的谷氨酸等電析出后，經(jīng)過(guò)濾得到谷氨酸；將分離谷氨酸后的母液分成相同體積的兩份；將其中一份谷氨酸母液泵到填有氫型的732#樹(shù)脂的離子交換柱內(nèi)；在另一份谷氨酸母液中加入硫酸，使得溶液的ρΗ〈0.5，然后洗脫上述離子交換柱的樹(shù)脂上吸附的谷氨酸；最后將谷氨酸洗脫液用等電點(diǎn)法提取谷氨酸，其中，提取谷氨酸之后的溶液可以再次用作洗脫液循環(huán)使用；
3)往步驟I)的混合溶液中添加玉米粉、豆渣和酒糟，邊添加邊攪拌至糊狀；最后通入蒸汽升溫至105°C，蒸餾約10分鐘；然后將蒸餾物烘干、粉碎后，添加硫酸鋅和復(fù)合菌，混合均勻，獲得粉狀營(yíng)養(yǎng)飼料；復(fù)合菌由乳酸桿菌和酵母菌按照1:1的質(zhì)量比混合而成；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分別占混合溶液質(zhì)量的5%，2%和1%，硫酸鋅和復(fù)合菌分別占混合溶液質(zhì)量的千分之一。乳酸桿菌和酵母菌按照常規(guī)發(fā)酵培養(yǎng)方式至產(chǎn)品中活菌數(shù)達(dá)到2.0-5.0X IO8個(gè)/克。經(jīng)檢測(cè)，該營(yíng)養(yǎng)飼料蛋白含量41.5%，無(wú)機(jī)礦物質(zhì)含量3.5%，谷氨酸含量4.1%，其余為淀粉、糖類(lèi)物質(zhì)及少量其他氨基酸。下表是傳統(tǒng)的等電點(diǎn)-離子交換法和本發(fā)明的等電點(diǎn)-離子交換法的物料消耗和收率對(duì)比:
表I物料消耗和收率對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種谷氨酸的分離提取方法，包括如下步驟: 1)谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)微濾膜過(guò)濾除菌，分別收集截留物和濾過(guò)液；然后將濾過(guò)液繼續(xù)進(jìn)行超膜過(guò)濾，收集濃縮液和谷氨酸凈化液；將上述截留物和濃縮液合并為混合溶液備用； 2)先用酸調(diào)節(jié)步驟I)制備的谷氨酸凈化液的pH至谷氨酸等電點(diǎn)，待溶液中的谷氨酸等電析出后，經(jīng)過(guò)濾得到谷氨酸；將分離谷氨酸后的母液分成相同體積的兩份；將其中一份谷氨酸母液泵到離子交換柱內(nèi)；在另一份谷氨酸母液中加入酸，使得溶液的ρΗ〈0.5，然后作為洗脫液來(lái)洗脫上述離子交換柱的樹(shù)脂上吸附的谷氨酸；最后將谷氨酸洗脫液用等電點(diǎn)法提取谷氨酸； 3)往步驟I)制備的的混合溶液中添加玉米粉、豆渣和酒糟，邊添加邊攪拌至糊狀 ’最后通入蒸汽升溫至105°C，蒸餾約10分鐘；然后將蒸餾物烘干、粉碎后，添加硫酸鋅和復(fù)合菌，混合均勻，獲得粉狀營(yíng)養(yǎng)飼料；復(fù)合菌由乳酸桿菌和酵母菌按照1:1的質(zhì)量比混合而成；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分別占混合溶液質(zhì)量的5%，2%和1%，硫酸鋅和復(fù)合菌分別占混合溶液質(zhì)量的千分之一。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微濾膜為無(wú)機(jī)陶瓷膜，截留分子量為2000MW，微濾溫度為40°C ;所述超濾膜的截留分子量為300MW，超濾溫度為40°C。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，所述離子交換柱填有氫型強(qiáng)酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂，優(yōu)選填有氫型732#樹(shù)脂。
4.如權(quán)利要求1所述的 方法，所述步驟2)中所用的酸為鹽酸或硫酸，優(yōu)選硫酸。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種谷氨酸的分離提取方法，其關(guān)鍵技術(shù)是采用離子交換法分離提取其等電點(diǎn)液中的谷氨酸，離子交換樹(shù)脂吸附谷氨酸后，不使用堿液洗脫，而是使用酸液直接洗脫再生，離子交換后的洗脫液回到等電工序提取谷氨酸。本發(fā)明能比傳統(tǒng)工藝節(jié)約大量的酸和堿，降低了生產(chǎn)成本和環(huán)境污染，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)A23K1/16GK103224454SQ201310085858
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者唐永強(qiáng), 樓良旺, 劉元濤, 程文煥, 張春宇 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古阜豐生物科技有限公司