專利名稱：：一種基于微濾膜法高效提取菌體蛋白的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于氨基酸生產(chǎn)
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種高效分離發(fā)酵液中氨基酸和菌體蛋白新方法，具體涉及一種基于微濾膜法高效提取菌體蛋白的新方法。
背景技術(shù)：
：氨基酸發(fā)酵液中含有菌體蛋白和其他膠狀物等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的存在影響氨基酸的質(zhì)量和提取率，也為后道工序的生產(chǎn)增加了一定難度。國(guó)內(nèi)外在氨基酸提取前通過預(yù)處理除去這些雜質(zhì)，主要的方法是高速離心、加熱沉淀和絮凝沉淀。但現(xiàn)有技術(shù)存在高速離心能耗大、加熱沉淀效果較差、絮凝沉淀蛋白提取率低的技術(shù)問題。目前，國(guó)內(nèi)通常采用絮凝沉淀提取發(fā)酵液中菌體蛋白，該法是在發(fā)酵液中加入了絮凝劑和助濾劑，待蛋白沉淀后用板框?qū)⑵溥^濾，該工藝雖然可以達(dá)到低能耗及效果強(qiáng)于加熱沉淀工藝，但是存在如下問題1.蛋白提取率不高。氨基酸收率不高；2.使用板框過濾，勞動(dòng)強(qiáng)度大；3.崗位人員多，增加人工成本；4.在發(fā)酵液中加入了絮凝劑和助濾劑，無形中增加了生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量。膜分離技術(shù)已經(jīng)作為一種新型的分離、濃縮、提純技術(shù)，近幾年已經(jīng)成為解決當(dāng)代能源、資源和環(huán)境污染的重要高新技術(shù)，目前，膜技術(shù)已經(jīng)在海水淡化、純水制備、液液分離、濃縮、提純、工業(yè)廢水方面取得了顯著的進(jìn)展，由于膜過程特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理，因此，在食品加工、醫(yī)藥和精細(xì)化工等領(lǐng)域具有獨(dú)特的適應(yīng)性，隨著近年來膜技術(shù)在國(guó)內(nèi)外不斷得到廣泛的推廣，而且膜成本也在不斷下降，將膜分離純化技術(shù)應(yīng)用到食品、藥品下游的提取過程中將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用膜技術(shù)不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量，還能減少?gòu)U水的排放,保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和清潔生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，還能改善工人的工作環(huán)境，提高工作效率
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在能耗大和蛋白提取率低的技術(shù)問題，提供一種基于微濾膜法高效提取菌體蛋白的新方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于微濾膜法高效提取菌體蛋白的新方法，是一種采用微濾膜對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行過濾除菌，將氨基酸和菌體蛋白分離后制取優(yōu)質(zhì)菌體蛋白的方法；其要點(diǎn)是按照下述工藝步驟進(jìn)行1)、先將氨基酸發(fā)酵液經(jīng)過孔徑為l-^m的過濾器去除長(zhǎng)纖維和大顆粒；2)、再將步驟l)的濾液通過孔徑為10-200mn的陶瓷微濾膜，在溫度40-9(TC、進(jìn)膜壓力3-8bar、出膜壓力0-5bar、膜通量70-180L/m2.h的條件下進(jìn)行循環(huán)透析；3)、當(dāng)透析液濃縮體積倍數(shù)達(dá)到5-12倍時(shí)開始加水透析，充分濾出有效成分，加水量為濃縮液體積的1-6倍；4)、當(dāng)洗脫液與加洗水量相等時(shí)停止過濾，將膜系統(tǒng)進(jìn)行排空，清液主要為有效成分氨基酸，濃縮液即為菌體蛋白；5)、將濃縮液進(jìn)行噴霧干燥制取優(yōu)質(zhì)蛋白粉，清液進(jìn)入下道提取工序。本發(fā)明的有益效果是蛋白提取率達(dá)到98%以上。使用微濾膜過濾，自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，大大縮減崗位人員，降低人工成本。無需加入任何化學(xué)試劑，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。氨基酸發(fā)酵是一高污染行業(yè)，其高污染行表現(xiàn)在污水排放污染、空氣的污染方面。本發(fā)明是解決了目前分離菌體蛋白工藝中蛋白提取率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、產(chǎn)品質(zhì)量差的技術(shù)問題，釆用本發(fā)明工藝后可高效分離提取菌體蛋白及氨基酸，無廢水排放，減輕了環(huán)保壓力，具有顯著的社會(huì)效益和環(huán)保效益；同時(shí)處理后產(chǎn)生的菌體蛋白由于沒有添加任何化學(xué)物質(zhì)，干燥后即為優(yōu)質(zhì)蛋白粉，高值化明顯，提高了經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)1、采用微濾除菌體，菌體蛋白回收率較高，可實(shí)現(xiàn)98%回收，比傳統(tǒng)工藝中氣浮法提取蛋白高20%左右，無須加入助濾劑或絮凝劑，符合環(huán)保要求的同時(shí)提高了菌體蛋白副產(chǎn)物的品質(zhì)，增加了副產(chǎn)物的價(jià)值，據(jù)了解，優(yōu)質(zhì)菌體蛋白價(jià)格為2550元A屯，高值化明顯；2、節(jié)省成本，配套成本低，無須板框、無菌風(fēng)等裝置，自動(dòng)化程度高，降低成本，操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小，節(jié)省人力成本；3、工藝簡(jiǎn)化，可提高氨基酸收率，而且膜設(shè)備占地面積小，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)的效率大幅提高，并改善了作業(yè)環(huán)境，操作及維護(hù)簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)工藝中需要添加的絮凝劑為3%。的聚丙烯酸鈉，按料液體積的71添加，聚丙烯酸鈉的巿場(chǎng)價(jià)為7000元/咱左右，采用新工藝不需絮凝劑，因此每生產(chǎn)1噸谷氨酸可節(jié)約成本10X7%X3%。X7000-14.7元；阜豐集團(tuán)年產(chǎn)谷氨酸30萬噸，采用本發(fā)明的新工藝后，每年可節(jié)約成本14.7X30萬=441萬元；傳統(tǒng)工藝中的板框過濾工序每天需要人工12人，而本發(fā)明的新工藝中每天需要人工3人，按照人工每天60元，一年工作日為300天計(jì)，則每年可節(jié)約人工(12-3)X60X300=16.2萬元；以阜豐集團(tuán)為例，年產(chǎn)谷氨酸30萬噸，采用本發(fā)明的新工藝后，每年可節(jié)約成本457.2萬元?？傊?，采用本工藝后可高效分離提取菌體蛋白及氨基酸，無廢水排放，減輕環(huán)保壓力，達(dá)到閉路循環(huán)，具有顯著的社會(huì)效益和環(huán)保效益，同時(shí)處理后產(chǎn)生的菌體蛋白由于沒有添加任何化學(xué)物質(zhì)，干燥后即為優(yōu)質(zhì)蛋白粉，高值化明顯。而傳統(tǒng)工藝中添加化學(xué)絮凝劑，因此導(dǎo)致提取出來的菌體蛋白不能用作飼料蛋白，只能當(dāng)作肥料出售(市場(chǎng)價(jià)550元/c電)，因此，采用本發(fā)明新工藝后可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌體蛋白(巿場(chǎng)價(jià)2550元/P電)，菌體蛋白回收率較高，可實(shí)現(xiàn)98%回收，比傳統(tǒng)工藝中氣浮法提取蛋白高20%左右，以阜豐集團(tuán)為例，年產(chǎn)谷氨酸30萬噸，采用本發(fā)明的新工藝后，帶來直接經(jīng)濟(jì)效益2478.6萬元，而且每年可節(jié)約成本457.2萬元。因此，本發(fā)明具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。圖l是本發(fā)明中提取菌體蛋白的工藝流程示意圖2是膜通量隨時(shí)間變化曲線圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明為一種高效提取氨基酸發(fā)酵液中菌體蛋白的工藝，按照下述步驟進(jìn)行1、發(fā)酵液1350L進(jìn)入孔徑為2mm的卡式過濾器；2、再進(jìn)入孔徑50nm的微濾陶瓷膜，在溫度55。C,進(jìn)膜壓力3.5bar，出膜壓力2bar,平均膜通量167L/m2.h的條件下進(jìn)行循環(huán)透析；3、當(dāng)濃縮倍數(shù)達(dá)到11.25倍，即濃縮液120L時(shí)，開始加水透析，充分濾出有效成分，加水量為濃縮液體積的2.5倍，即300L;4、當(dāng)洗脫液與加水量相等時(shí)停止過濾，將膜系統(tǒng)進(jìn)行排空，清液主要成分纈氨酸，濃縮液即為菌體蛋白；5、濃縮液菌體蛋白進(jìn)入噴霧干燥機(jī)干燥制取優(yōu)質(zhì)蛋白粉，清液進(jìn)入下道提取工序。由圖3膜通量隨時(shí)間變化曲線圖可以看出，膜通量基本穩(wěn)定在160L/m2.h左右，平均通量167L/m1.h。表1對(duì)微濾過濾前后效果進(jìn)行了對(duì)比。由表1可以看出，1350L發(fā)酵液進(jìn)入微濾陶瓷膜過濾后，得到透析液1H0L(其中包括300L洗脫液)和濃縮液(菌體蛋白)120L,濃縮倍數(shù)11.25倍，氨基酸收率98.3%,菌體去除率98.2%。表1微濾過濾前后效果對(duì)比表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>備注1、含菌量測(cè)定方法發(fā)酵液、濾后清液、洗脫液分別取樣50ml放入離心機(jī)中以6000rpm離心分離10min，傾出上清液，留下沉淀物，再用無水酒精洗滌兩次，離心分離，傾出上清液，留下沉淀物，干燥、恒重、稱量得出濕菌體含量。2、菌體去除率計(jì)算方法菌體去除率=(發(fā)酵液中菌體含量-濾后清液中菌體含量-洗脫液中菌體含量)/發(fā)酵液中菌體含量x100。/。3、收率計(jì)算方法收率=(濾后清液質(zhì)量x濾后清液酸含量+洗脫液質(zhì)量x洗脫液酸含量)/(發(fā)酵液質(zhì)量x發(fā)酵液酸含量)xlOO%4、濃縮倍數(shù)計(jì)算方法濃縮倍數(shù)-濾前體積/濾后體積xlOOy。權(quán)利要求1、一種基于微濾膜法高效提取菌體蛋白的新方法，其特征是按照下述工藝步驟進(jìn)行1)、先將氨基酸發(fā)酵液經(jīng)過孔徑為1-4mm的過濾器去除長(zhǎng)纖維和大顆粒；2)、再將步驟1)的濾液通過孔徑為10-200nm的陶瓷微濾膜，在溫度40-90℃、進(jìn)膜壓力3-8bar、出膜壓力0-5bar、膜通量70-180L/m2.h的條件下進(jìn)行循環(huán)透析；3)、當(dāng)透析液濃縮體積倍數(shù)達(dá)到5-12倍時(shí)開始加水透析，充分濾出有效成分，加水量為濃縮液體積的1-6倍；4)、當(dāng)洗脫液與加洗水量相等時(shí)停止過濾，將膜系統(tǒng)進(jìn)行排空，清液主要為有效成分氨基酸，濃縮液即為菌體蛋白；5)、將濃縮液進(jìn)行噴霧干燥制取優(yōu)質(zhì)蛋白粉，清液進(jìn)入下道提取工序。全文摘要本發(fā)明公開了一種基于微濾膜法高效提取菌體蛋白的新方法，其要點(diǎn)是先將氨基酸發(fā)酵液經(jīng)過過濾器去除長(zhǎng)纖維和大顆粒；再用陶瓷微濾膜循環(huán)透析，充分濾出有效成分，再經(jīng)濃縮、噴霧干燥制取優(yōu)質(zhì)蛋白粉。本發(fā)明的有益效果是蛋白提取率達(dá)到98％以上，使用微濾膜過濾，自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，大大縮減崗位人員，降低人工成本；無需加入任何化學(xué)試劑，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。解決了現(xiàn)有技術(shù)存在能耗大和蛋白提取率低的技術(shù)問題，可廣泛用于氨基酸行業(yè)來提取菌體蛋白。文檔編號(hào)C07K1/00GK101434644SQ20081015969公開日2009年5月20日申請(qǐng)日期2008年11月12日優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日發(fā)明者鑫包,麗周,王文風(fēng),邢芳芳申請(qǐng)人:山東阜豐生物科技開發(fā)有限公司