專利名稱：一種l-谷氨酰胺提取的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于L-谷氨酰胺生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種L-谷氨酰胺提取的工藝。
背景技術(shù)：
L-谷氨酰胺簡(jiǎn)稱谷酰胺，是一種氨基酸類化合物，在調(diào)節(jié)人體蛋白質(zhì)的合成、抑制蛋白質(zhì)的降解、刺激細(xì)胞生長(zhǎng)、激活免疫、提高生長(zhǎng)激素水平方面起著重要作用。L-谷氨酰胺作為藥用氨基酸在國(guó)外已得到廣泛的應(yīng)用。在國(guó)外，L-谷氨酰胺的產(chǎn)量十分可觀，日本1977年產(chǎn)量100噸，1979年500噸，1980年600噸，而1990年達(dá)到1200噸，目前年產(chǎn)量為1500噸；韓國(guó)目前已有500噸/年的生產(chǎn)能力，預(yù)計(jì)全球年需求量在4000 5000噸，且正以20 %的速度遞增。近年來(lái)我國(guó)L-谷氨酰胺工業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)銷量逐年增長(zhǎng)。作為下游過(guò)程的分離純化技術(shù)乃是影響其產(chǎn)品質(zhì)量和成本的重要原因之一，在增加其應(yīng)用范圍方面有重要意義。L-谷氨酰胺的提取純化通常根據(jù)其等電點(diǎn)、溶解度、分子大小、吸附劑作用以及發(fā)酵液的組成，采用不同方法進(jìn)行分離純化。目前L-谷氨酰胺提取生產(chǎn)工藝主要有:①一次結(jié)晶法:就是使發(fā)酵液通過(guò)絮凝、過(guò)濾和脫色等工序處理，料液經(jīng)減壓濃縮結(jié)晶而制得一定純度的L-谷氨酰胺成品。②冰析法:竹村等人對(duì)L-谷氨酰胺的提取方法進(jìn)行了研究，將發(fā)酵液或其濾液冷卻至(TC以下，冰晶與L-谷氨酰胺晶體同時(shí)析出，向其中加入一定量的冷水，由于L-谷氨酰胺晶體的沉降速率較大，位于下層。而冰晶位于上層，很容易使用離心機(jī)加入分離。該方法獲得的晶體與經(jīng)典的減壓濃縮法獲得的晶體相比，色級(jí)、純度和收率都有顯著提高。③雙柱法:L_谷氨酰胺國(guó)內(nèi)外一般采用對(duì)發(fā)酵液加絮凝劑過(guò)濾，濾液采用陽(yáng)離子交換樹脂直接吸附，陽(yáng)離子和陰離子交換樹脂組合處理，解吸液再通過(guò)活性炭脫色。減壓濃縮得到晶體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種生產(chǎn)周期短、工藝簡(jiǎn)單、節(jié)能降耗減排效果明顯的L-谷氨酰胺生產(chǎn)新工藝。本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的:一種L-谷氨酰胺提取的工藝，以淀粉為原料，經(jīng)發(fā)酵得到L-谷氨酰胺發(fā)酵液；其具體包括如下步驟:I)淀粉原料在發(fā)酵罐發(fā)酵成熟后得到發(fā)酵液，發(fā)酵液首先采用鹽酸調(diào)PH至4.7，加入0.2%的聚丙烯酰胺溶液，攪拌均勻，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10000MW，孔徑大小為5μπι，微濾溫度為20°C，工作壓力:進(jìn)壓為3bar，出壓為Ibar ;超濾膜為PVDF，截留分子量為1000MW，孔徑在10nm，微濾溫度為20°C，工作壓力:進(jìn) 壓為6bar，出壓為Ibar ;其中發(fā)酵液和聚丙烯酰胺溶液的體積比為15: 0.018-0.02 ；2)將超膜過(guò)濾的凈化液轉(zhuǎn)入醇沉罐中，攪拌的同時(shí)緩慢流加95% (v/v)的乙醇溶液，停止攪拌后沉降1.5h，抽濾收集粗品；其中凈化液和乙醇的體積比為0.95-1: 3 ；3)往粗品加入50°C去離子水，攪拌溶解完全，溶液依次經(jīng)過(guò)弱堿、弱酸離子交換柱，進(jìn)一步去除金屬離子以及谷氨酸，得料液；4)再向料液中加入活性炭，攪拌脫色2小時(shí)，然后用板框過(guò)濾除炭，經(jīng)活性炭脫色后料液透光98.4%，收集濾液20.4m3 ;其中料液和活性炭的比例為Im3: 5kg ；5)濾液打入濃縮鍋低溫真空濃縮，濃縮至15° Β ;6)濃縮液放入密閉的結(jié)晶罐中，攪拌的同時(shí)流加2倍濃縮液體積的95 % (v/v)的乙醇溶液緩慢析出晶體，停止攪拌后進(jìn)行沉降4小時(shí)，然后抽去上清液，收集下部下沉物；7)將下沉物離心，分別收集上清液和沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)低溫真空干燥得到產(chǎn)品；產(chǎn)品L-谷氨酰胺含量97 %，總提取收率85.5%;8)將步驟I)獲得混合溶液與步驟7)獲得的上清液合并得到飼料母液，然后添加玉米粉、豆渣和酒糟，邊添加邊攪拌至糊狀；最后通入蒸汽升溫至110°c，蒸餾10分鐘；然后將蒸餾物烘干、粉碎后，添加硫酸鋅和乳酸桿菌(101°個(gè)/g)，混合均勻，獲得粉狀動(dòng)物飼料；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分別占飼料母液質(zhì)量的5%，2%和I %，硫酸鋅和乳酸桿菌分別占飼料母液質(zhì)量的千分之一。本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)及獨(dú)特性:
1.本發(fā)明技術(shù)工藝采用酒精進(jìn)行結(jié)晶，使L-谷氨酰胺分解降到最低，提高了生產(chǎn)收率，絕大部分雜質(zhì)通過(guò)酒精清液帶走排除，而且樹脂的配置量大幅度減少，從而大幅降低了污水的排放，極大減輕了企業(yè)的環(huán)保壓力；2.本發(fā)明技術(shù)工藝采用酒精結(jié)晶粗品，大量的色素隨廢酒排掉，這樣活性炭的用量就大幅降低；同時(shí)采用真空低溫預(yù)濃縮，又大幅降低了酒精的用量。3.本發(fā)明技術(shù)工藝微濾、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，避免了此類物質(zhì)對(duì)L-谷氨酰胺提取產(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。4.本發(fā)明技術(shù)工藝實(shí)現(xiàn)了 L-谷氨酰胺提取過(guò)程綠色環(huán)保，大大降低了廢水外排，節(jié)能減排，可持續(xù)發(fā)展。
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，但是不應(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L-谷氨酰胺提取的工藝，其包括如下步驟:I)淀粉原料在發(fā)酵罐發(fā)酵成熟后得到15m3發(fā)酵液，L-谷氨酰胺含量7.5%，發(fā)酵液首先采用鹽酸調(diào)PH至4.7，加入0.2% (質(zhì)量體積比)的聚丙烯酰胺溶液18L，攪拌均勻，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)行超濾膜過(guò)濾，收集濃縮液和凈化液；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10000MW，孔徑大小為5 μ m,微濾溫度為20°C，工作壓力:進(jìn)壓為3bar，出壓為Ibar ;超濾膜為PVDF，截留分子量為1000MW，孔徑在10nm，微濾溫度為20°C，工作壓力:進(jìn)壓為6bar，出壓為Ibar ;本步驟產(chǎn)品損失率1.7% ；2)將超膜過(guò)濾的凈化液9.5m3轉(zhuǎn)入醇沉罐中，攪拌的同時(shí)緩慢流加95 % (v/v)的乙醇溶液30m3，停止攪拌后沉降1.5h，抽濾上清液29m3，得下沉物4.5m3，離心分離，得到粗品974kg，本步驟產(chǎn)品損失率為5% ；3) 974kg粗品加入50°C去離子水16m3，攪拌溶解完全，溶液依次經(jīng)過(guò)弱堿、弱酸離子交換柱，進(jìn)一步去除金屬離子、谷氨酸等雜質(zhì)，得料液21m3 (經(jīng)離交柱除雜的過(guò)程中加入了一部分無(wú)離子水)，本步驟產(chǎn)品損失率2.5% ；4)再向料液中加入105kg活性炭，攪拌脫色2小時(shí)，然后用板框過(guò)濾除炭，經(jīng)活性炭脫色后料液透光98.4%，得到濾液20.4m3，產(chǎn)品損失率I % ；5)濾液打入濃縮鍋低溫真 空濃縮，濃縮至15° Β ，體積為6.9m3，本步驟產(chǎn)品損失率為2.5% ；6)濃縮液放入密閉的結(jié)晶罐中，攪拌的同時(shí)流加2倍濃縮液體積的95 % (v/v)的乙醇溶液緩慢析出晶體，停止攪拌后進(jìn)行沉降4小時(shí)，然后抽去上清液14m3，下部下沉物的體積為5.8m3，本步驟產(chǎn)品損失率為2.8% ；7)將下沉物離心，分別收集上清液和沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)低溫真空干燥得到產(chǎn)品576kg ;產(chǎn)品L-谷氨酰胺含量97%，總提取收率85.5% ;8)將步驟I)獲得混合溶液與步驟7)獲得的上清液合并得到飼料母液，然后添加玉米粉、豆渣和酒糟，邊添加邊攪拌至糊狀；最后通入蒸汽升溫至110°c，蒸餾約10分鐘；然后將蒸餾物烘干、粉碎后，添加硫酸鋅和乳酸桿菌(101°個(gè)/g)，混合均勻，獲得粉狀動(dòng)物飼料；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分別占飼料母液質(zhì)量的5%，2%和1%，硫酸鋅和乳酸桿菌分別占飼料母液質(zhì)量的千分之一。比較目前L-谷氨酰胺的提取工藝中，一次結(jié)晶法是比較傳統(tǒng)的方法，其粗品的回收率約80%，但此種方法很難再精制純化。冰析法相對(duì)于結(jié)晶法純度和收率都有些提高，但是該方法比較繁瑣復(fù)雜，不適宜工業(yè)化生產(chǎn)。而雙柱法的提取收率整體較低，大約50%。但是采用本發(fā)明提純L-谷氨酰胺的工藝，產(chǎn)品L-谷氨酰胺含量97 %，總提取收率85.5 %。經(jīng)檢測(cè)，該動(dòng)物飼料蛋白含量可達(dá)40 %左右，無(wú)機(jī)礦物質(zhì)含量4 %左右，L-谷氨酰胺含量大約3%，其余為淀粉、糖類物質(zhì)及少量其他氨基酸。實(shí)施例2實(shí)施例1制備的動(dòng)物飼料的養(yǎng)殖試驗(yàn)選取一個(gè)月大的斷奶仔豬200頭，分為兩個(gè)組別，每組100頭，其中實(shí)驗(yàn)組用本發(fā)明制備的飼料飼養(yǎng)，每50kg約240元，對(duì)照組用正大飼料(SSB-25型號(hào))，按照每50kg大約300元計(jì)算。飼養(yǎng)6周之后檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)參見表I。表I
指標(biāo)(每頭仔豬)~I對(duì)照組I本發(fā)明組
斷奶仔豬體重(kg) 5.2權(quán)利要求
1.一種L-谷氨酰胺提取的工藝，其包括如下步驟: 1)淀粉原料在發(fā)酵罐發(fā)酵成熟后得到發(fā)酵液，發(fā)酵液首先采用鹽酸調(diào)PH至4.7，然后加入0.2%的聚丙烯酰胺溶液，攪拌均勻，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)行超濾膜過(guò)濾，收集濃縮液和凈化液；將上述截留物和濃縮液合并為混合溶液備用；其中發(fā)酵液和聚丙烯酰胺溶液的體積比約為15: 0.018-0.02 ； 2)將步驟I)的凈化液轉(zhuǎn)入醇沉罐中，攪拌的同時(shí)緩慢流加95%的乙醇溶液，停止攪拌后沉降1.5h，抽濾收集粗品；其中凈化液和乙醇的體積比約為0.95-1: 3 ； 3)往粗品加入50°C去離子水，攪拌溶解完全，然后依次經(jīng)過(guò)弱堿、弱酸離子交換柱，進(jìn)一步去除金屬離子以及谷氨酸，收集料液； 4)再向料液中加入活性炭，攪拌脫色2小時(shí)，然后用板框過(guò)濾除炭，收集濾液；其中料液和活性炭的比例約為Im3: 5kg ； 5)濾液打入濃縮鍋低溫真空濃縮，濃縮至15°Β ； 6)將步驟5)得到的濃縮液放入密閉的結(jié)晶罐中，攪拌的同時(shí)流加2倍濃縮液體積的95%的乙醇溶液緩慢析出晶體，停止攪拌后進(jìn)行沉降4小時(shí)，然后抽去上清液，收集下部下沉物； 7)將下沉物離心，分別收集上清液和沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)低溫真空干燥得到L-谷氨酰胺； 8)將步驟I)獲得混合溶液與步驟7)獲得的上清液合并得到飼料母液，然后添加玉米粉、豆渣和酒糟，邊添加邊攪拌至糊狀；最后通入蒸汽升溫至110°C，蒸餾10分鐘；然后將蒸餾物烘干、粉碎后，添加硫酸鋅和乳酸桿菌，混合均勻，獲得粉狀動(dòng)物飼料；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分別占飼料母液質(zhì)量的5%，2%和I %，硫酸鋅和乳酸桿菌分別占飼料母液質(zhì)量的千分之一。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述步驟I)中，微濾膜為無(wú)機(jī)陶瓷膜，截留分子量為10000麗，孔徑大小為5μπι，微濾溫度為20°C，工作壓力:進(jìn)壓為3bar，出壓為Ibar ;超濾膜為PVDF，截留分子量為1000MW，孔徑在10nm，微濾溫度為20°C，工作壓力:進(jìn)壓為6bar,出壓為lbar。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種L-谷氨酰胺提取的工藝，其是將L-谷氨酰胺發(fā)酵液先進(jìn)行絮凝和過(guò)濾，除去菌體蛋白及其他大分子物質(zhì)后，用酒精結(jié)晶、沉降、離心得到粗品；粗品用適量的無(wú)離子水溶解后再經(jīng)離交除雜、活性炭脫色、板框過(guò)濾、真空濃縮、二次酒精結(jié)晶、沉降、離心、烘干，制得精品L-谷氨酰胺晶體。本發(fā)明工藝具有操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、成本低、污染少、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A23K1/14GK103232362SQ20131015935
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者潘悅洪, 郭英熙, 莊會(huì)華, 肖勇, 邱玲, 田廷松 申請(qǐng)人:新疆阜豐生物科技有限公司