專利名稱：一種谷氨酸的分離提取工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于氨基酸生產技術領域，具體涉及一種谷氨酸的分離提取工藝。
背景技術：
谷氨酸，是一種酸性氨基酸。分子內含兩個羧基，化學名稱為α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索遜1856年發現的，為無色晶體，有鮮味，微溶于水，而溶于鹽酸溶液，等電點3.22。大量存在于谷類蛋白質中，動物腦中含量也較多。谷氨酸在生物體內的蛋白質代謝過程中占重要地位，參與動物、植物和微生物中的許多重要化學反應。谷氨酸鈉俗稱味精，是重要的鮮味劑，對香味具有增強作用。谷氨酸鈉廣泛用于食品調味劑，既可單獨使用，又能與其它氨基酸等并用。用于食品內，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)。在食品加工中一般用量為0.2—
1.5克/公斤。目前，國內主流廠家分離提取谷氨酸的方法有等電點-離子交換法。等電點-離子交換法是發酵液經等電法分離提取谷氨酸后，再將等電點母液通過離子交換樹脂柱進行交換吸附，然后用堿液洗脫樹脂上的谷氨酸，收集高流分，將其與下一批發酵液混合，再用等電點法提取谷氨酸，該提取工藝消耗較高的硫酸和液氨。
發明內容
本發明的目的是解決等電點-離子交換法分離提取谷氨酸工藝中酸和堿消耗較高的問題，提供一種谷氨酸的分離提取方法，以達到資源節約利用和大幅降低生產成本的目的。為實現上述目的，本發明是在現有技術的基礎上改進實現的，其關鍵技術是將發酵液中谷氨酸利用等電點結晶析出分離后，再用離子交換柱將其母液中的谷氨酸提取，其要點是在離子交換工序，將等電點母液通過離子交換樹脂柱進行交換吸附后，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工序等電分離。因為不用堿液洗脫，所以節約了堿；因為用酸溶液洗脫再生樹脂柱，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工序本身所需的原料，所以又節約了酸。本發明提供了一種谷氨酸的分離提取方法，包括如下步驟:
1)谷氨酸發酵液經微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然后將濾過液繼續進行超膜過濾，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)先用酸調節谷氨酸凈化液的pH至谷氨酸等電點，待溶液中的谷氨酸等電析出后，經過濾得到谷氨酸；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酸型陽離子樹脂的離子交換柱內；在另一份谷氨酸母液中加入酸，使得溶液的ρΗ〈0.5，然后作為洗脫液來洗脫上述離子交換柱的樹脂上吸附的谷氨酸；最后將谷氨酸洗脫液用等電點法提取谷氨酸；
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，添加硫酸鋅和復合菌，混合均勻，獲得粉狀營養飼料；復合菌由乳酸桿菌和酵母菌按照1:1的質量比混合而成；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分別占混合溶液質量的5%，2%和1%，硫酸鋅和復合菌分別占混合溶液質量的千分之一。優選地，微濾膜為無機陶瓷膜，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 ；
優選地，所述離子交換柱填有氫型的732#樹脂。其中，步驟2)中所用的酸可用鹽酸或硫酸，優選硫酸。本發明采用的分離提取方法，是在不增加任何固定資產投資的基礎上，利用現有生產設備和工藝的基礎上進行工藝改進創新，與現有的谷氨酸分離提取工藝相比的優點有:
1、由于不用堿液洗脫離子交換柱，所以節約了大量堿，傳統工藝以氨水溶液作為洗脫堿液，生產每噸谷氨酸可節約150kg以上液氨，如廠家按年產20萬噸谷氨酸計，此項每年可節約成本9000萬元以上；
2、由于不用堿液洗脫離子交換柱，相應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的陽離子，從而減少了酸的消耗；
3、采用酸洗脫，使陽離子交換樹脂的洗脫和再生步驟得以同時完成，簡化了常規離交工藝；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晶率，整個系統反復循環，既提高了收率，又節約了酸的用量；
4、以硫酸為例作為洗脫劑，生產每噸谷氨酸可節約300kg以上硫酸，如廠家按年產20萬噸谷氨酸計，此項每年可節約成本2400萬元以上；
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，放出的熱被谷氨酸洗脫時利用，從而降低了等電工序的降溫水的能源消耗。6、微濾、超濾膜過濾過程菌體蛋白、大分子多糖等提取收大大提高，避免了此類物質對谷氨酸提取產生負面影響及提取后廢液難以處理；同時，獲得了營養豐富的菌體蛋白飼料，變廢為寶，增加經濟效益。7、本發明技術實現了谷氨酸提取過程綠色環保，幾乎無廢水外排，工藝水循環利用，料液組分充分利用。
具體實施例方式 以下將采用具體的實施例來對本發明作進一步的解釋，但是不應當看作是對本發明創新精神的限制。
實施例1
一種谷氨酸的分離提取方法，包括如下步驟:
I)谷氨酸發酵液經微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然后將濾過液繼續進行超膜過濾，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，微濾膜為無機陶瓷膜，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)先用硫酸調節谷氨酸凈化液的pH至谷氨酸等電點，待溶液中的谷氨酸等電析出后，經過濾得到谷氨酸；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#樹脂的離子交換柱內；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脂上吸附的谷氨酸；最后將谷氨酸洗脫液用等電點法提取谷氨酸，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，添加硫酸鋅和復合菌，混合均勻，獲得粉狀營養飼料；復合菌由乳酸桿菌和酵母菌按照1:1的質量比混合而成；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分別占混合溶液質量的5%，2%和1%，硫酸鋅和復合菌分別占混合溶液質量的千分之一。乳酸桿菌和酵母菌按照常規發酵培養方式至產品中活菌數達到2.0-5.0X IO8個/克。經檢測，該營養飼料蛋白含量41.5%，無機礦物質含量3.5%，谷氨酸含量4.1%，其余為淀粉、糖類物質及少量其他氨基酸。下表是傳統的等電點-離子交換法和本發明的等電點-離子交換法的物料消耗和收率對比:
表I物料消耗和收率對比
權利要求
1.一種谷氨酸的分離提取方法，包括如下步驟: 1)谷氨酸發酵液經微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然后將濾過液繼續進行超膜過濾，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)先用酸調節步驟I)制備的谷氨酸凈化液的pH至谷氨酸等電點，待溶液中的谷氨酸等電析出后，經過濾得到谷氨酸；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；在另一份谷氨酸母液中加入酸，使得溶液的ρΗ〈0.5，然后作為洗脫液來洗脫上述離子交換柱的樹脂上吸附的谷氨酸；最后將谷氨酸洗脫液用等電點法提取谷氨酸； 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，添加硫酸鋅和復合菌，混合均勻，獲得粉狀營養飼料；復合菌由乳酸桿菌和酵母菌按照1:1的質量比混合而成；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分別占混合溶液質量的5%，2%和1%，硫酸鋅和復合菌分別占混合溶液質量的千分之一。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述微濾膜為無機陶瓷膜，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.如權利要求1所述的方法，所述離子交換柱填有氫型強酸型陽離子樹脂，優選填有氫型732#樹脂。
4.如權利要求1所述的 方法，所述步驟2)中所用的酸為鹽酸或硫酸，優選硫酸。
全文摘要
本發明公開了一種谷氨酸的分離提取方法，其關鍵技術是采用離子交換法分離提取其等電點液中的谷氨酸，離子交換樹脂吸附谷氨酸后，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。本發明能比傳統工藝節約大量的酸和堿，降低了生產成本和環境污染，提高了經濟效益。
文檔編號A23K1/16GK103224454SQ201310085858
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月18日 優先權日2013年3月18日
發明者唐永強, 樓良旺, 劉元濤, 程文煥, 張春宇 申請人:內蒙古阜豐生物科技有限公司