專利名稱：電滲析鹽復(fù)分解生產(chǎn)谷氨酸鈉溶液的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體是涉及一種電滲析鹽復(fù)分解生產(chǎn)谷氨酸鈉溶液的方法。
背景技術(shù)：
目前，電滲析技術(shù)主要應(yīng)用在制酸堿、海水制鹽和產(chǎn)品脫鹽等領(lǐng)域上，電滲析技術(shù)用在鹽復(fù)分解反應(yīng)上、尤其是在谷氨酸銨鹽液轉(zhuǎn)化為谷氨酸鈉鹽液上的應(yīng)用還沒(méi)有報(bào)導(dǎo)。
目前常規(guī)的味精生產(chǎn)工藝中，谷氨酸銨濃縮液，用濃硫酸調(diào)等電點(diǎn)，生成谷氨酸，并降溫使其結(jié)晶，通過(guò)離心分離得到谷氨酸晶體，濾液中含有硫酸銨、少量的谷氨酸和蛋白等雜質(zhì)，去蒸發(fā)濃縮生產(chǎn)黃粉。將谷氨酸晶體與40％的氫氧化鈉混合生成谷氨酸鈉溶液，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮結(jié)晶分離干燥得到谷氨酸鈉產(chǎn)品。提取工序需要酸，鹽化工序需要堿，以一套年產(chǎn)2萬(wàn)噸味精裝置為例，其年需要98％的濃硫酸6181噸，40％氫氧化鈉11238萬(wàn)噸，收率為88％。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有生產(chǎn)工藝酸堿消耗量大、成本高的不足，本發(fā)明提供了一種全新的電滲析鹽復(fù)分解生產(chǎn)谷氨酸鈉溶液的方法。將谷氨酸提取工序和鹽化工序結(jié)合在一起考慮，傳統(tǒng)工藝的實(shí)際效果相當(dāng)于將谷氨酸銨與硫酸鈉強(qiáng)制進(jìn)行鹽復(fù)分解反應(yīng)，得到谷氨酸鈉和硫酸銨。本發(fā)明的原理在于，用鈉鹽取代濃硫酸和堿，在電場(chǎng)力和離子膜的作用，強(qiáng)制谷氨酸銨與鈉鹽進(jìn)行離子置換反應(yīng)，分別得到谷氨酸鈉和氯化銨溶液，其反應(yīng)方程式如下
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種電滲析鹽復(fù)分解生產(chǎn)谷氨酸鈉溶液的方法，其特征在于將谷氨酸銨濃縮液和鈉鹽濃縮液通過(guò)離子膜電滲析生成谷氨酸鈉溶液。
本發(fā)明利用電滲析技術(shù)進(jìn)行鹽復(fù)分解反應(yīng)，從而得到谷氨酸鈉溶液。本發(fā)明推薦但不限于以下具體操作將谷氨酸銨濃縮液和鈉鹽濃縮液從電滲析串聯(lián)裝置的第一膜堆，以相隔一開(kāi)間的形式交替引入，流經(jīng)各膜堆后，在最后一膜堆以相隔一開(kāi)間的形式交替引出殘留液；從第一膜堆被原料隔開(kāi)的開(kāi)間交替引出高濃度的谷氨酸鈉溶液和銨鹽溶液，99％的溶液去結(jié)晶單元，1％的溶液經(jīng)稀釋后，從最后一膜堆的殘液隔開(kāi)的開(kāi)間交替引入，流經(jīng)各膜堆后，從第一膜堆交替引出，即得到谷氨酸鈉溶液和銨鹽溶液。
本發(fā)明中所說(shuō)的電滲析串聯(lián)裝置至少有兩個(gè)膜堆，優(yōu)選5-6個(gè)膜堆。
根據(jù)本發(fā)明的原理，單一膜堆同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。例如間歇式可由一個(gè)膜堆組成。
本發(fā)明中所說(shuō)的膜堆至少由5開(kāi)間組成。
本發(fā)明原料中所說(shuō)的鈉鹽，優(yōu)選氯化鈉。
電滲析鹽復(fù)分解生產(chǎn)谷氨酸鈉與傳統(tǒng)的工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)離子濃度高，電導(dǎo)率高，電耗低；(2)離子在電場(chǎng)的作用下，由濃度高的開(kāi)間向濃度低的開(kāi)間析出，不存在濃縮而引起的濃度差擴(kuò)散問(wèn)題；(3)主副產(chǎn)品濃度高，易于濃縮結(jié)晶。(4)鈉鹽的來(lái)源廣，固體易于儲(chǔ)存，根據(jù)鹽的純度，部分鈉鹽殘液可以回鹽溶解單元，提高利用率。(5)銨鹽溶液純度高，經(jīng)過(guò)濃縮結(jié)晶，可獲得工業(yè)級(jí)的銨鹽產(chǎn)品，產(chǎn)品附加值提高。(6)殘液中的谷氨酸含量不受溶液度限制，谷氨酸收率高達(dá)96.7％，比傳統(tǒng)的工藝一次收率88％高出8.76個(gè)百分點(diǎn)。(7)新工藝徹底消除了酸、堿和樹(shù)脂的使用，占地面積小，是一個(gè)綠色環(huán)保工藝。
本發(fā)明方法很明顯能應(yīng)用到味精的制備工藝中，傳統(tǒng)工藝在提取谷氨酸時(shí)要消耗硫酸、攪拌和制冷，新工藝用電滲透，電消耗量增加，兩種工藝的成本對(duì)比見(jiàn)表1。
表1.年產(chǎn)2萬(wàn)噸味精新舊工藝生產(chǎn)成本對(duì)比表(年生產(chǎn)8000個(gè)小時(shí))


注1收率提高8.76個(gè)百分點(diǎn)獲得的谷氨酸。
在傳統(tǒng)的工藝中，一次提取液可以使用離子交換樹(shù)脂進(jìn)行二次回收，使總收率達(dá)到96％，但二次回收的成本與得到的谷氨酸相差不多，還帶來(lái)環(huán)保問(wèn)題。一套年產(chǎn)2萬(wàn)的味精裝置，使用本發(fā)明工藝生產(chǎn)，年增加利潤(rùn)1593.0萬(wàn)元。可見(jiàn)，本發(fā)明成本低、效益高、無(wú)污染，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是電滲析鹽復(fù)分解工作原理2是年產(chǎn)2萬(wàn)噸味精物料平衡圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1膜堆工作原理葡萄糖經(jīng)過(guò)發(fā)酵生成的L-谷氨酸銨，其分子式為HOOC-CH2-CH2-CHNH2-COONH4，分子量為164，L-谷氨酸銨轉(zhuǎn)化為鈉鹽后才有鮮味。用氯化鈉或其它鈉鹽與谷氨酸銨，在電場(chǎng)和離子膜的作用強(qiáng)制進(jìn)行復(fù)分離反應(yīng)，分別得到谷氨酸鈉溶液、氯化銨溶液、提取殘留液和氯化鈉殘留液。膜堆原理如圖1，谷氨酸銨溶液從陰陽(yáng)離子膜左邊第二開(kāi)間進(jìn)入，在電場(chǎng)力的推動(dòng)下，谷氨酸根陰離子通過(guò)陰離子膜進(jìn)入左邊第一開(kāi)間，而銨離子則通過(guò)陽(yáng)離子膜進(jìn)入左邊的第三開(kāi)間；氯化鈉溶液從左邊的第四開(kāi)間進(jìn)入，在電場(chǎng)力和離子膜的作用下，氯離子進(jìn)入其左邊的第三開(kāi)間與銨離子混合構(gòu)成氯化銨溶液，鈉離子進(jìn)入左邊的第五開(kāi)間，與第六開(kāi)間滲析過(guò)來(lái)的谷氨酸根離子混合組成谷氨酸鈉溶液，以此類推，最右邊開(kāi)間的鈉離子與左邊開(kāi)間的谷氨酸根溶液循環(huán)混合組成谷氨酸鈉溶液，由此實(shí)現(xiàn)了鹽離子的置換和產(chǎn)物、原料的分離。膜堆內(nèi)設(shè)有循環(huán)槽、循環(huán)泵，溶液以一定的速度流過(guò)膜表面，離子濃度均勻分布，循環(huán)泵與冷卻器串聯(lián)，用低溫水冷卻，將膜堆的操作溫度控制在20-32℃之間。膜堆兩極板每隔20-30分鐘進(jìn)行一次短時(shí)間的切換，除去極板和離子膜上的雜質(zhì)。
膜堆串聯(lián)工藝電滲析鹽復(fù)分解工藝是由多個(gè)膜堆串聯(lián)組成，對(duì)年產(chǎn)2萬(wàn)噸味精裝置，可由6個(gè)膜堆串聯(lián)流程，每個(gè)膜堆的面積為300平方米。濃度為45％(重量)的谷氨酸銨濃縮液和濃度為36％(重量)的氯化鈉液從第一膜堆分別引入，穿過(guò)各串聯(lián)膜堆，濃度不斷變稀，在最后一個(gè)膜堆分別引出，谷氨酸銨殘留液濃度降到1.17％，去黃粉單元，氯化鈉殘留液濃度降到2％，回溶鹽單元和回收處理單元。配制濃度為0.5％的谷氨酸鈉溶液和濃度為0.5％的氯化銨溶液從最后一個(gè)膜堆分別進(jìn)入，經(jīng)過(guò)各串聯(lián)膜堆，濃度不斷增加，從第一膜堆出來(lái)，谷氨酸鈉溶液濃度達(dá)到40％，進(jìn)產(chǎn)品結(jié)晶單元，氯化銨溶液濃度達(dá)到36％，去銨鹽結(jié)晶單元。工藝中配有兩套稀釋系統(tǒng)，一套配制稀的谷氨酸鈉溶液，另一套配制稀的氯化銨溶液。
離子濃度從第一膜堆到最后一級(jí)膜堆不斷降低，電導(dǎo)率降低，電阻加大，因而各膜組上的單位鹽電滲析產(chǎn)量的電耗是變化的。在生產(chǎn)負(fù)荷一定時(shí)，提高各膜組的電壓，可降低殘液中離子的濃度，從而增加產(chǎn)品收率；在各膜組的電壓不變時(shí)，降低生產(chǎn)負(fù)荷，增加溶液在膜組內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，同樣可降低殘液中的離子濃度，從而增加產(chǎn)品收率；在收率不變的條件下，提高極板電壓，可提高裝置的負(fù)荷。
實(shí)施例2年產(chǎn)2萬(wàn)噸味精物料平衡45％谷氨酸銨濃縮液進(jìn)料量為5200kg/h，其中谷氨酸量為2097.4kg/h，雜質(zhì)量為109.2kg/h(如圖2)；經(jīng)過(guò)電滲析，殘液出裝置的流量3085.2kg/h，其谷氨酸質(zhì)量流量為32.4kg/h；谷氨酸鈉溶液出裝置流量為5935.1kg/h，其中谷氨酸流量2065kg/h，雜質(zhì)6kg/h。谷氨酸鈉提取采用二段蒸發(fā)結(jié)晶，第一段結(jié)晶干燥為產(chǎn)物為2333kg/h，純度為99.97％；第二段結(jié)晶量為490kg/h，回到第一段混合加熱溶解重結(jié)晶，30℃的濃縮母液從二段排出，其流量為100kg/h，雜質(zhì)濃度為6％，谷氨酸量為35.6kg/h，谷氨酸的總損失為68.0kg/h，總收率為96.76％。
權(quán)利要求
1.一種電滲析鹽復(fù)分解生產(chǎn)谷氨酸鈉溶液的方法，其特征在于將谷氨酸銨濃縮液和鈉鹽濃縮液通過(guò)離子膜電滲析生成谷氨酸鈉溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電滲析鹽復(fù)分解生產(chǎn)谷氨酸鈉溶液的方法，其特征在于，具體是將谷氨酸銨濃縮液和鈉鹽濃縮液從電滲析串聯(lián)裝置的第一膜堆，以相隔一開(kāi)間的形式交替引入，流經(jīng)各膜堆后，在最后一膜堆以相隔一開(kāi)間的形式交替引出殘留液；從第一膜堆被原料隔開(kāi)的開(kāi)間交替引出高濃度的谷氨酸鈉溶液和銨鹽溶液，99％的溶液去結(jié)晶單元，1％的溶液經(jīng)稀釋后，從最后一膜堆的殘液隔開(kāi)的開(kāi)間交替引入，流經(jīng)各膜堆后，從第一膜堆交替引出，即得到谷氨酸鈉溶液和銨鹽溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電滲析鹽復(fù)分解生產(chǎn)谷氨酸鈉溶液的方法，其特征在于，所說(shuō)的電滲析串聯(lián)裝置由至少兩個(gè)膜堆串聯(lián)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電滲析鹽復(fù)分解生產(chǎn)谷氨酸鈉溶液的方法，其特征在于，所說(shuō)的電滲析裝置由6個(gè)膜堆串聯(lián)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電滲析鹽復(fù)分解生產(chǎn)谷氨酸鈉溶液的方法，其特征在于，所說(shuō)的膜堆至少有五個(gè)開(kāi)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的電滲析鹽復(fù)分解生產(chǎn)谷氨酸鈉溶液的方法，其特征在于，所說(shuō)的鈉鹽是氯化鈉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電滲析鹽復(fù)分解生產(chǎn)谷氨酸鈉溶液的方法。具體是將谷氨酸銨濃縮液和鈉鹽濃縮液通過(guò)離子膜電滲析生成谷氨酸鈉溶液。該制備谷氨酸鈉溶液的工藝成本低、效益高、無(wú)污染，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C07C227/16GK1896051SQ20051004103
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2005年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者李方偉 申請(qǐng)人:李方偉