專利名稱：一種賴氨酸發(fā)酵液的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種賴氨酸發(fā)酵液的處理方法。
背景技術(shù)：
目前賴氨酸的前處理，普遍采用的方法是連續(xù)離子交換分離提取方法，該方法是向賴氨酸發(fā)酵液中加入大量的濃硫酸調(diào)PH至2. 0-3. 0進(jìn)行酸化，酸化后經(jīng)過(guò)金屬膜或陶瓷膜過(guò)濾除去菌體，得到賴氨酸膜濾液即賴氨酸清液，或?qū)⑺峄蟮馁嚢彼岚l(fā)酵液經(jīng)絮凝過(guò)濾除菌體后得到賴氨酸清液。除菌體后的賴氨酸清液的純度依然比較低，需要進(jìn)一步提純， 進(jìn)一步提純的方法一般采用強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行吸附交換，樹(shù)脂吸附飽和后用稀氨水進(jìn)行洗脫，洗脫下來(lái)的賴氨酸經(jīng)濃縮、鹽酸調(diào)節(jié)PH、結(jié)晶、烘干，得到賴氨酸鹽酸鹽成品。 該方法賴氨酸發(fā)酵液酸化時(shí)，消耗大量的濃硫酸，用氨水洗脫時(shí)又消耗大量的液氨，并且產(chǎn)生大量的廢水，賴氨酸洗脫液中賴氨酸的含量低、純度低、雜質(zhì)多，濃縮結(jié)晶時(shí)要消耗大量的蒸汽、能源，且結(jié)晶率低，導(dǎo)致結(jié)晶母液回頭率較高，增加了大量的母液的處理成本。該方法收率低，生產(chǎn)成本較高，消耗大量的能源、原輔材料等，產(chǎn)生大量的廢水，增加環(huán)保的負(fù)擔(dān)，造成資源的浪費(fèi)。發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的賴氨酸發(fā)酵液處理步驟復(fù)雜、成本高、能源消耗大的缺點(diǎn)，提供一種簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、能源消耗低的賴氨酸發(fā)酵液的處理方法。本發(fā)明提供一種賴氨酸發(fā)酵液的處理方法，該方法包括在賴氨酸發(fā)酵液中加入酸，使賴氨酸發(fā)酵液酸化，除去菌體，得到賴氨酸清液，其特征在于，該方法還包括將賴氨酸清液與沉淀劑接觸，所述沉淀劑為能夠使賴氨酸發(fā)酵液中的膠體和/或蛋白質(zhì)形成沉淀的金屬氫氧化物和/或金屬氧化物中的一種或多種。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在賴氨酸發(fā)酵液中加入酸，使賴氨酸發(fā)酵液酸化，經(jīng)過(guò)濾或離心等方法除去菌體。在除去菌體后的賴氨酸清液中加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)PH值至 8. 0-11. 5，使賴氨酸清液中的鹽、膠體等雜質(zhì)生成不溶物，經(jīng)固液分離后得到賴氨酸溶液， 將賴氨酸溶液濃縮至每毫升賴氨酸溶液中賴氨酸的含量為0. 6-0. 8g，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾可以得到高純度的賴氨酸溶液。上述方法中經(jīng)固液分離以及過(guò)濾得到的不溶物和固體可以用于生產(chǎn)化肥，賴氨酸溶液經(jīng)濃縮、調(diào)節(jié)PH值、結(jié)晶、固液分離，分離出的液體用于生產(chǎn)飼料，分離出的固體烘干后得到賴氨酸鹽酸鹽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法具有下述優(yōu)點(diǎn)1、原輔料消耗低相對(duì)于傳統(tǒng)工藝不消耗氨水。2、節(jié)約用水離子交換工藝需用大量的水沖洗樹(shù)脂，用水量大，而本發(fā)明的方法只是在進(jìn)行固液分離時(shí)用水沖洗晶體，用水量小。3、能耗低由于離子交換工藝加入的水最終需要通過(guò)濃縮蒸發(fā)出來(lái)，加水量大，必然造成濃縮蒸發(fā)量大，蒸汽及電耗高。4、設(shè)備投資低離子交換工藝采用模擬移動(dòng)床設(shè)備，設(shè)備的投資大；本發(fā)明的方法省去了模擬移動(dòng)床設(shè)備的同時(shí)只是增加了一項(xiàng)固液分離裝置，設(shè)備投資大為下降。5、飼料產(chǎn)率高采用離子交換工藝發(fā)酵液中的糖、蛋白質(zhì)等有機(jī)質(zhì)混入硫酸銨母液中，只能用于生產(chǎn)復(fù)合肥；而在本發(fā)明的方法中，糖、蛋白質(zhì)等有機(jī)質(zhì)部分存在于結(jié)晶出賴氨酸鹽酸鹽后的母液中，糖、蛋白質(zhì)等有機(jī)質(zhì)沒(méi)有混入大量的硫酸銨等無(wú)機(jī)鹽，因此母液中的糖、蛋白質(zhì)等有機(jī)質(zhì)可以用于生產(chǎn)飼料，提高了經(jīng)濟(jì)效益。6、運(yùn)行費(fèi)用低離子交換工藝需定期更換離交樹(shù)脂，造成運(yùn)行費(fèi)用高，而本發(fā)明的方法不使用樹(shù)脂，也就無(wú)需定期更換樹(shù)脂。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種賴氨酸發(fā)酵液的處理方法，該方法包括在賴氨酸發(fā)酵液中加入酸，使賴氨酸發(fā)酵液酸化，除去菌體，得到賴氨酸清液，其特征在于，該方法還包括將賴氨酸清液與沉淀劑接觸，所述沉淀劑為能夠使賴氨酸發(fā)酵液中的膠體和/或蛋白質(zhì)形成沉淀的金屬氫氧化物和/或金屬氧化物中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述賴氨酸發(fā)酵液可以為采用常規(guī)的方法發(fā)酵的各種賴氨酸發(fā)酵液。具體地，為谷氨酸棒桿菌、黃色短桿菌、乳酸發(fā)酵桿菌及大腸桿菌等的發(fā)酵液，本發(fā)明優(yōu)選為以硫酸銨為氮源得到的發(fā)酵液，更優(yōu)選為以大腸桿菌為發(fā)酵菌，以葡糖糖為碳源、 硫酸銨為氮源得到的發(fā)酵液。所述賴氨酸發(fā)酵液中賴氨酸的含量可以為0. 15-0. 2g/ml，優(yōu)選為 0. 16-0. 18g/ml。根據(jù)本發(fā)明的方法，除去賴氨酸發(fā)酵液中菌體的方法為公知的各種方法。例如過(guò)濾、離心等方法，優(yōu)選為膜過(guò)濾。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述使賴氨酸發(fā)酵液酸化的酸可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的各種酸。具體地，如硫酸或鹽酸等，優(yōu)選為硫酸。所述酸的用量使得賴氨酸發(fā)酵液的PH 值為1. 8-4. 0，優(yōu)選為2-3. 5。酸化的溫度可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的各種溫度，具體地，酸化的溫度為20-90°C，優(yōu)選為50-70°C。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述沉淀劑為能夠使賴氨酸發(fā)酵液中的膠體和/或蛋白質(zhì)形成沉淀的金屬氫氧化物和/或金屬氧化物中的一種或多種，優(yōu)選為堿土金屬氫氧化物和/ 或與水反應(yīng)生成堿土金屬氫氧化物的堿土金屬氧化物，更優(yōu)選為氫氧化鈣和/或氧化鈣， 進(jìn)一步優(yōu)選為氫氧化鈣。根據(jù)本發(fā)明的方法，從成本上考慮，該方法還可以包括在加入沉淀劑之前，先加入一種成本低的碳酸鈣和/或碳酸氫鈣沉淀硫酸根離子。碳酸鈣和/或碳酸氫鈣用于除去賴氨酸清液中的硫酸根離子，以降低后續(xù)沉淀劑的用量，因此，即便少量的碳酸鈣和/或碳酸氫鈣也能達(dá)到上述目的，但優(yōu)選情況下，碳酸鈣和/或碳酸氫鈣的用量為賴氨酸清液中硫酸根離子的0. 1-0. 6倍摩爾。所述沉淀劑的用量可以為使得賴氨酸清液的pH值為8-11. 5，優(yōu)選為9-10. 5。所述沉淀劑的加入可以提高溶液的PH值，使部分蛋白質(zhì)和膠體沉淀析出，經(jīng)固液分離加以去除蛋白質(zhì)和膠體的沉淀，以提高賴氨酸的純度。所述賴氨酸清液與沉淀劑接觸的方式可以為向賴氨酸清液中添加固體的沉淀劑， 也可以為向賴氨酸清液中添加沉淀劑的溶液，優(yōu)選為添加固體的沉淀劑；添加沉淀劑時(shí)，可以為在靜止條件下添加，也可在攪拌條件下添加，優(yōu)選為在攪拌條件下添加。
所述賴氨酸清液與沉淀劑接觸的溫度可以為20-90°C，優(yōu)選為50-70°C ；接觸的時(shí)間可以為10-180分鐘，優(yōu)選為60-120分鐘。本發(fā)明的發(fā)明人在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述酸為硫酸，且所述沉淀劑為氫氧化鈣時(shí)，賴氨酸發(fā)酵液采用本發(fā)明方法處理后，得到的賴氨酸溶液中賴氨酸的純度特別高，均可達(dá)到90%以上。這是由于在以硫酸銨為氮源的賴氨酸發(fā)酵過(guò)程中需流加硫酸銨，會(huì)造成大量硫酸根存在于溶液中，加入酸酸化也會(huì)產(chǎn)生陰離子；加入氫氧化鈣可得到硫酸鈣沉淀，從而降低溶液中的硫酸根含量，提高溶液純度；氫氧化鈣的加入還可以提高溶液的PH值，使部分蛋白質(zhì)和膠體沉淀析出，經(jīng)固液分離加以去除；采用硫酸酸化時(shí)加入的硫酸根可以與氫氧化鈣反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀，經(jīng)固液分離加以去除；所以經(jīng)本發(fā)明處理后可以得到純度高的賴氨酸溶液。根據(jù)本發(fā)明的方法，該方法還包括除去賴氨酸清液與沉淀劑接觸后生成的不溶物。所述除去不溶物的方法可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的各種分離方法。例如過(guò)濾、離心等方法，優(yōu)選為過(guò)濾，更優(yōu)選為膠帶機(jī)抽濾。根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選情況下，該方法還包括將除去其中的不溶物所得的溶液濃縮至賴氨酸的濃度為0. 6-0. 8g/ml，除去生成的沉淀。所述生成的沉淀一般為鈣鹽、蛋白質(zhì)和膠體。該步驟能夠進(jìn)一步提高賴氨酸的純度，使賴氨酸的純度達(dá)到90-93%。根據(jù)本發(fā)明的方法，該方法還包括將除去生成的沉淀的賴氨酸溶液與鹽酸接觸， 使賴氨酸溶液的PH值為4. 6-5. 2，并將pH值為4. 6-5. 2的賴氨酸溶液進(jìn)行濃縮和/或降溫結(jié)晶后，進(jìn)行固液分離，分離得到的固體經(jīng)干燥得到賴氨酸鹽酸鹽成品，分離得到的液體可以用于生產(chǎn)飼料。所述濃縮和/或降溫結(jié)晶可以采用本領(lǐng)域技術(shù)所公知的方法進(jìn)行。例如，一般濃縮至出現(xiàn)晶體后進(jìn)行降溫結(jié)晶。濃縮結(jié)晶的溫度可以為45-65°C，降溫結(jié)晶的終點(diǎn)溫度可以為5-30°C，降溫結(jié)晶所需時(shí)間可以為3-20小時(shí)。本發(fā)明中采用溶液中賴氨酸的重量含量與溶液中干物重量含量的比值來(lái)測(cè)定賴氨酸溶液的純度，干物測(cè)定通過(guò)烘箱干燥測(cè)定溶液中的干物；賴氨酸含量采用茚三酮法測(cè)定，測(cè)定儀器為7230分光光度計(jì)。結(jié)合下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。實(shí)施例11)取500升賴氨酸發(fā)酵液(賴氨酸含量為0. 15g/ml)，加入濃度為98重量％的濃硫酸調(diào)節(jié)PH值至1.8，賴氨酸發(fā)酵液與濃硫酸的接觸溫度為50°C。用陶瓷膜過(guò)濾除去pH 值為1.8的賴氨酸發(fā)酵液中菌體后，在溫度為50°C，攪拌開(kāi)啟的條件下向除去菌體的賴氨酸清液中緩慢加入氫氧化鈣，使PH值至9后，靜置60分鐘，通過(guò)過(guò)濾進(jìn)行固液分離，得到的固相用于生產(chǎn)化肥，將得到的液相進(jìn)行濃縮，使賴氨酸的濃度為0. 8g/ml，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾得到賴氨酸溶液，該溶液中賴氨酸的純度為92. 7%。2)在上述賴氨酸溶液中加入濃度為33重量％的鹽酸調(diào)pH值至4. 6后，在溫度為 45°C下進(jìn)行濃縮結(jié)晶，濃縮結(jié)晶的終點(diǎn)為IOOml溶液中含有30克賴氨酸鹽酸鹽晶體，用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，液相用于生產(chǎn)飼料，固相烘干，得到賴氨酸的鹽酸鹽成品，經(jīng)檢測(cè)符合 GB8245-1987飼料級(jí)L-賴氨酸鹽酸鹽的要求。實(shí)施例21)取500升賴氨酸發(fā)酵液(賴氨酸含量0. 2g/ml)，加入濃度為98重量％的濃硫酸調(diào)節(jié)PH值至3，賴氨酸發(fā)酵液與濃硫酸的接觸溫度為20°C。用陶瓷膜過(guò)濾除去pH值為3 的賴氨酸發(fā)酵液中的菌體后，在溫度為80°C下，向除去菌體的賴氨酸清液中緩慢加入氫氧化鈣，使PH值至9. 7后，靜置20分鐘，通過(guò)過(guò)濾進(jìn)行固液分離，得到固相用于生產(chǎn)化肥，將得到的液相進(jìn)行濃縮，使賴氨酸的濃度為0. 6g/ml，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾得到賴氨酸溶液，該溶液中賴氨酸的純度為91.2%。2)在上述賴氨酸溶液中加入鹽酸調(diào)pH值至5后，在溫度為60°C下進(jìn)行濃縮，濃縮至出現(xiàn)賴氨酸鹽酸鹽晶體后，進(jìn)行降溫結(jié)晶，降溫速率為3°C /小時(shí)，終點(diǎn)溫度為30°C，用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，液相用于生產(chǎn)飼料，固相采用烘箱烘干，得到賴氨酸的鹽酸鹽，經(jīng)檢測(cè)符合GB8245-1987飼料級(jí)L-賴氨酸鹽酸鹽的要求。實(shí)施例31)取500升賴氨酸發(fā)酵液(賴氨酸含有量0. 17g/ml)，加入濃度為37重量％的濃鹽酸調(diào)節(jié)PH值至4，賴氨酸發(fā)酵液與濃鹽酸的接觸溫度為20°C。用陶瓷膜過(guò)濾除去pH值為4的賴氨酸發(fā)酵液中菌體后，在溫度為90°C下，向除去菌體的賴氨酸清液中緩慢加入氧化鈣，使PH值至11后，靜止120分鐘，通過(guò)過(guò)濾進(jìn)行固液分離，得到固相用于生產(chǎn)化肥，將得到的液相進(jìn)行濃縮，使賴氨酸的濃度為0. 7g/ml，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾得到賴氨酸溶液，該溶液中賴氨酸的純度90.4%。2)在上述賴氨酸溶液中加入鹽酸調(diào)pH值至5. 2后，在溫度為55°C下進(jìn)行濃縮，濃縮至出現(xiàn)賴氨酸鹽酸鹽晶體后，進(jìn)行降溫結(jié)晶，降溫速率為2°C /小時(shí)，終點(diǎn)溫度為25°C，用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，液相用于生產(chǎn)飼料，固相采用干燥儀烘干，得到賴氨酸的鹽酸鹽，符合GB8245-1987飼料級(jí)L-賴氨酸鹽酸鹽的要求。實(shí)施例4采用與實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行賴氨酸發(fā)酵液的處理，不同的是在實(shí)施例的步驟1)中過(guò)濾后，不經(jīng)過(guò)濃縮直接進(jìn)行步驟幻的處理。具體操作如下1)取500升賴氨酸發(fā)酵液(賴氨酸含量為0. 15g/ml)，加入濃度為98重量％的濃硫酸調(diào)節(jié)PH值至1.8，賴氨酸發(fā)酵液與濃硫酸的接觸溫度為50°C。用陶瓷膜過(guò)濾除去pH 值為1.8的賴氨酸發(fā)酵液中菌體后，在溫度為50°C，攪拌開(kāi)啟的條件下向除去菌體的賴氨酸清液中緩慢加入氫氧化鈣，使PH值至9后，靜置60分鐘，通過(guò)過(guò)濾進(jìn)行固液分離，得到的固相用于生產(chǎn)化肥，將得到的液相直接用于步驟幻，該液相中賴氨酸的純度為90. 9%。2)在上述液相中加入濃度為33重量％的鹽酸調(diào)pH值至4. 6后，在溫度為45°C 下進(jìn)行濃縮結(jié)晶，濃縮結(jié)晶的終點(diǎn)為IOOml溶液中含有30克賴氨酸鹽酸鹽晶體，用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，液相用于生產(chǎn)飼料，固相烘干，得到賴氨酸的鹽酸鹽成品，經(jīng)檢測(cè)符合 GB8245-1987飼料級(jí)L-賴氨酸鹽酸鹽的要求。
權(quán)利要求
1.一種賴氨酸發(fā)酵液的處理方法，該方法包括在賴氨酸發(fā)酵液中加入酸，使賴氨酸發(fā)酵液酸化，除去菌體，得到賴氨酸清液，其特征在于，該方法還包括將賴氨酸清液與沉淀劑接觸，所述沉淀劑為能夠使賴氨酸發(fā)酵液中的膠體和/或蛋白質(zhì)形成沉淀的金屬氫氧化物和/或金屬氧化物中的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述賴氨酸發(fā)酵液為以硫酸銨為氮源得到的發(fā)酵液，所述酸為硫酸，所述沉淀劑為堿土金屬氫氧化物和/或與水反應(yīng)生成堿土金屬氫氧化物的堿土金屬氧化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述沉淀劑為氫氧化鈣和/或氧化鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，該方法還包括將賴氨酸清液與沉淀劑接觸之前， 使賴氨酸清液與碳酸鈣和/或碳酸氫鈣接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，碳酸鈣和/或碳酸氫鈣的用量為賴氨酸清液中硫酸根離子的0. 1-0. 6倍摩爾。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述沉淀劑的用量使得賴氨酸清液的PH值為8-11.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述沉淀劑的用量使得賴氨酸清液的pH值為為 9-10. 5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述賴氨酸清液與沉淀劑接觸的溫度為 20-90°C，時(shí)間為10-180分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述酸的用量使得賴氨酸發(fā)酵液的pH值為 1. 8-4，所述酸化的溫度為20-90°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，該方法還包括除去賴氨酸清液與沉淀劑接觸后生成的不溶物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，該方法還包括將除去其中的不溶物所得的賴氨酸溶液濃縮至賴氨酸的濃度為0. 6-0. 8g/ml，除去生成的沉淀。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，該方法還包括將除去生成的沉淀的賴氨酸溶液與鹽酸接觸，使賴氨酸溶液的PH值為4. 6-5. 2，并將pH值為4. 6-5. 2的賴氨酸溶液進(jìn)行濃縮和/或降溫結(jié)晶后，進(jìn)行固液分離。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述賴氨酸發(fā)酵液中賴氨酸的含量為 0.15-0. 2g/ml。
全文摘要
本發(fā)明提供一種賴氨酸發(fā)酵液的處理方法，該方法包括在賴氨酸發(fā)酵液中加入酸，使賴氨酸發(fā)酵液酸化，除去菌體，得到賴氨酸清液，其特征在于，該方法還包括將賴氨酸清液與沉淀劑接觸，所述沉淀劑為能夠使賴氨酸發(fā)酵液中的膠體和/或蛋白質(zhì)形成沉淀的金屬氫氧化物和/或金屬氧化物中的一種或多種。該方法是一種步驟簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、能夠降低能源消耗的賴氨酸發(fā)酵液的處理方法。
文檔編號(hào)C05F5/00GK102442920SQ20101051190
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者周勇, 熊結(jié)青, 王勇, 王浩, 陳靜文 申請(qǐng)人:中糧生物化學(xué)(安徽)股份有限公司