一种氨基酸发酵液浓相的循环利用方法与流程

1.本发明涉及化学技术领域，具体涉及一种氨基酸发酵液浓相的循环利用方法。


背景技术：

2.微生物发酵制备氨基酸的方法具有生物基原料、高效率转化、反应温和、环保经济等优点，而被行业广泛运用。微生物发酵法以葡萄糖为原料，经微生物发酵，制得氨基酸发酵液。氨基酸发酵液中除包含目标产物氨基酸外，还含有菌体、残糖、培养基及因发酵中的复杂代谢和反应而存在的多种色素和代谢产物，经过膜设备分离后，发酵液中大部分氨基酸进入清相中等待纯化和精制处理，而菌体、蛋白、色素和少量氨基酸进入浓相中留待进一步利用或处理。
3.目前，有关膜法分离氨基酸发酵液后所得浓相常用絮凝剂和助凝剂后利用板框过滤，得到固相和液相，固相用作饲料添加剂，液相用于提取氨基酸产品。但上述处理存在如下问题，一是常用的絮凝剂(聚丙烯酰胺)和助凝剂(硅藻土、膨润土、珍珠岩)等会残留在固相中，不适合直接用作饲料添加剂；二是板框压滤使用机械压力过滤，菌体蛋白容易自溶裂解成胶状物质，不仅降低固相中蛋白含量，而且当胶状物质含量过大时，板框压滤难以持续进行，造成生产不稳定，污染车间生产环境；三是板框过滤只能实现间歇性操作，需要结合人工转移物料，工作效率低、劳动强度大。因此，亟需一种氨基酸发酵液浓相的循环利用方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种氨基酸发酵液浓相的循环利用方法，包括下述步骤：
5.(1)取氨基酸发酵液，经过膜分离处理，得到浓相和清相；
6.(2)向浓相中添加助滤剂，调节浓相ph至酸性，搅拌得到料液；
7.(3)将步骤(2)所得料液通入旋转膜中分离，固相用作饲料添加剂，液相与步骤(1)中清相合并，用于精制氨基酸。
8.本发明优选的技术方案，所述循环利用方法包括下述步骤：
9.(1)取灭菌后的氨基酸发酵液，经过膜分离处理，得到浓相和清相，所述浓相中干物质含量不低于15％；
10.(2)向浓相中添加1-20g/l的纤维素助滤剂，并调节浓相ph至酸性，搅拌30-60min后；
11.(3)将步骤(2)所得料液通入旋转膜中分离，固相直接用作饲料添加剂；液相与步骤(1)清相合并，用于精制氨基酸。
12.本发明优选的技术方案，所述氨基酸选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、天冬酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、精氨酸、组氨酸中的任一种。
13.本发明优选的技术方案，步骤(1)中，氨基酸发酵液膜分离前进行灭菌处理。
14.本发明优选的技术方案，步骤(1)中，所述灭菌选自化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌、加热灭菌的任一种或其组合。
15.本发明优选的技术方案，所述灭菌温度为60-100℃，优选为80-85℃。
16.本发明优选的技术方案，所述灭菌时间为10-60分钟，优选为20-40分钟。
17.本发明优选的技术方案，所述灭菌压力为0-0.4mpa。
18.本发明优选的技术方案，步骤(1)中，所述膜分离用元件为陶瓷膜、纳滤膜、超滤膜中的任一种或其组合。
19.本发明优选的技术方案，所述陶瓷膜的孔径为30-50nm。
20.本发明优选的技术方案，所述纳滤膜的截留分子量为800-3000道尔顿。
21.本发明优选的技术方案，所得清相透光率不低于50％。
22.本发明优选的技术方案，所述纤维素助滤剂的添加量为3-15g/l，优选为5-10g/l。
23.本发明优选的技术方案，步骤(2)中，调节浓相ph为1-5，优选为1.5-3。
24.本发明优选的技术方案，步骤(2)中，调节浓相ph用试剂为硫酸、磷酸、乙酸、盐酸、硝酸中的任一种或其组合。
25.本发明优选的技术方案，步骤(2)中，加入纤维素助滤剂、调ph后搅拌5-60分钟，优选10-30分钟。
26.本发明优选的技术方案，步骤(3)中，所述旋转膜进料流量为1-5m3/h,转速为50-1000转/min,压力≥1.0mpa,优选为进料流量为2.0-4.0m3/h，转速200-500转/min，压力≥0.8mpa。
27.本发明优选的技术方案，步骤(3)中，所述固相含水率不高于60％。
28.本发明优选的技术方案，步骤(3)中，所述液相中蛋白含量不高于1000ppm。
29.本发明优选的技术方案，步骤(3)中，所述液相中固形物不高于50％，优选不高于30％。
30.本发明优选的技术方案，步骤(3)中，所述液相中氨基酸含量不低于45g/l，优选不低于60g/l。
31.除非另有说明，本发明涉及液体与液体之间的百分比时，所述的百分比为体积/体积百分比；本发明涉及液体与固体之间的百分比时，所述百分比为体积/重量百分比；本发明涉及固体与液体之间的百分比时，所述百分比为重量/体积百分比；其余为重量/重量百分比。
32.除非另有说明，本发明采用下述方法检测：
33.干物质含量：烘干法，将物料称取一定重量m，放置烘箱烘干至恒重m1，干物质占比即为m1/m*100％。
34.与现有技术相比，本发明具有下述有益技术效果：
35.1.本发明在氨基酸发酵液浓相中加入自然界中的可再生原材料纤维素作为助滤剂，再用旋转膜分离，有效分离浓相中的蛋白和氨基酸，分离效果提高。
36.2.本发明提供一种氨基酸发酵液浓相的循环利用方法，得到低含水量、蛋白含量高、安全环保无毒副作用的固相，可直接用于饲料添加剂；得到氨基酸含量高的液相，纯化和精制后制得氨基酸产品，实现了氨基酸发酵液浓相的循环利用。
37.3.本发明能够实现连续化处理，减少劳动强度，操作简单，节约劳动力和能源，适
用于工业化生产。
具体实施方式
38.通过以下实施例和实验例进一步详细说明本发明。这些实施例和实验例仅用于说明性目的，而并非用于限制本发明的范围。
39.实施例1
40.(1)收取l-缬氨酸发酵液1m3，在90℃下灭菌20分钟，依次经过30～50nm孔径的陶瓷膜和1000道尔顿的纳滤膜进行膜过滤，得到浓相40l和清相，经检测，浓相中干物质含量为15％；
41.(2)向浓相中添加纤维素助滤剂200g，并用浓硫酸调ph至1.7，搅拌维持20min，得悬浮液；
42.(3)将悬浮液通过旋转膜处理，进料流量为2.0m3/h，转速200转/min，压力≥0.8mpa，得到固相15.4kg，液相25.1l。
43.(4)固相直接用于猪饲料添加剂，液相回用到步骤(1)和清相混合，用于精制l-缬氨酸。
44.实施例2
45.(1)收取l-缬氨酸发酵液1000m3，在90℃下灭菌20分钟，依次经过30～50nm孔径的陶瓷膜和1000道尔顿的纳滤膜进行膜过滤，得到浓相350l和清相，经检测，浓相中干物质含量为20％；
46.(2)向浓相中添加纤维素助滤剂1.75kg，并用浓硫酸调ph至1.7，搅拌维持20min，得悬浮液；
47.(3)将悬浮液以进料流量为4.0m3/h，转速500转/min，压力≥0.8mpa通过旋转膜处理5h，得到固相130kg，液相230l。
48.(4)固相直接用于猪饲料添加剂，液相回用到步骤(1)和清相混合，用于精制l-缬氨酸。
49.对比例1
50.(1)收取l-缬氨酸发酵液1m3，在90℃下灭菌20分钟，依次经过30～50nm孔径的陶瓷膜和1000道尔顿的纳滤膜进行膜过滤，得到浓相40l和清相，经检测，浓相中固体物质含量为15％；
51.(2)将浓相通过板框过滤机过滤10h，得到固相和液相。
52.检测实施例1和对比例1中固相和液相中的成分，见表1。
53.表1
[0054][0055]
以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明权利要求保护的范围。