一种从发酵液中提取饲料级缬氨酸的新工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发酵领域，具体涉及一种从发酵液中提取饲料级缬氨酸的新工艺。
【背景技术】
[0002]缬氨酸生产目前主要采用微生物发酵法、动物血粉及毛发水解液提取法、化学合成法，动物毛发提取法和化学合成法所用原料多为危化品，具有一定的毒性和安全隐患，且如果产品处理不好，原料易于在产品中残留，造成使用安全。因此，目前国内缬氨酸的生产多采用微生物发酵法，其主要生产原料为葡萄糖、玉米浆等。微生物发酵生产方法，可有效利用农副产品的下脚料延长原料的生产链。其中像玉米浆等原料可有效发挥微生物自身特性，转废为宝。
[0003]但微生物发酵法也有其生产方式的缺陷，由于发酵所用原料多为农产品下脚料和一些原料如葡萄糖消后多带颜色等使缬氨酸发酵液颜色呈现黄褐色。发酵所用菌株需安全可靠，代谢明确，不易变异。在国内公布的关于缬氨酸提取的专利中，专利号201510065652.8^201410814538.6^201110100005.8 及 200610013535.8 中，有的工艺还局限于实验室试验，未进行工业化生产验证；所采取的提取工艺多数采用先得产品粗品，再经精制，获得一定纯度的缬氨酸。在实际工业化生产中粗品重溶提取过程，一是工艺路线长，需对料进行反复操作，实际生产中工人操作困难；二是能耗大。在缬氨酸提取中主要能耗在浓缩过程，粗品重溶工艺需进行两次浓缩，增加了产品额外的制作成本；三是一次浓缩合格产品收率偏低。提取过程造成收率低的损失主要来自两次浓缩获得两次母液，增加了母液量，从而影响到产品收率。
【发明内容】
[0004]为克服所述不足，本发明的目的在于提供一种从发酵液中提取饲料级缬氨酸的新工艺，为缴氣酸广品的提取提供一种尚效、简捷的提取方式。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种从发酵液中提取饲料级缬氨酸的新工艺，通过以下步骤实现:
[0006](1)制备发酵液:将发酵液用稀硫酸酸化，调节pH值到3.0?6.5 ;
[0007](2)微滤:酸化发酵液经微滤膜过滤，除去菌体和大分子蛋白，得到含有缬氨酸的微滤液、菌渣，菌渣湿固在50?70%，菌渣洗涤单位在0.1?1.0%，所述微滤膜为陶瓷材质，膜孔径为0.05 μ m，微滤过程的操作压力设为1.5?3.0bar，操作温度设为40?75°C ;
[0008](3)超滤:将步骤(2)中获得的微滤液选用超滤膜技术进行精细过滤，得到超滤液，所述超滤膜技术是通过超滤膜，利用物理作用在不改变物料性质的情况下，去除微滤液中的小分子蛋白及大分子色素的技术，所述超滤膜的膜孔径过滤分子量在1000?3000MW，超滤过程中的操作压力设为3?20bar，操作温度设为25?45°C ；
[0009](4)离子交换柱吸附、洗脱:将步骤(3)中获得的超滤液通过离子交换柱进行洗脱，得到洗脱液，所述离子交换柱中的树脂设为强酸性阳离子树脂，树脂采用TX-4、LKA02、WA-2、LKA01，离子交换过程采用模拟移动床树脂柱进行双柱串联离交，树脂装柱径高比为1:5?8，超滤液pH调节为3.0?6.0，离子交换柱操作步骤为:A、使用4?10%的盐酸溶液以及2?4%碱性溶液加氯化钠混合液对树脂柱进行再生；B、使用去离子水洗离子交换柱，水洗流速设为0.2?3.0%;C、超滤液进样，进样流速设为0.1?1.0%;D、重复B步骤；E、对离子交换柱进行洗脱，洗脱剂流速设为0.1?1.0%，所述洗脱剂采用0.5?2.0%的氨水；F、用去离子水对离子交换柱进行水洗，水洗至pH值7.0?9.0 ;
[0010]利用所述离子交换柱中树脂的选择性吸附和筛分作用，去除超滤液中的杂酸，也可进一步将超滤后的母液中的色素、小分子肽类物质除去，减少母液量，解决传统工艺中母液量大的问题；
[0011](5)间歇搅拌脱色:经步骤⑷洗脱后的洗脱液，再次调整pH值在4.0?8.0，采用优质活性炭对洗脱液进行选择性的吸附，采用间歇搅拌脱色方式，保证浓缩洗脱液的质量，减少浓缩过程的母液量；活性炭用量0.4?1.2%，活性炭采用783型药用活性炭、糖用活性炭、EA-1、食品级酸性粉末炭XDP-1、食品级碱性碳或元立活性炭5#，脱色温度60?80°C，脱色时间为30?90min，得含有活性炭的混合脱色液，混合脱色液430nm波长下的透光率85 ?98% ；
[0012](6)板框过滤:经步骤(5)得到的混合脱色液经板框过滤除去活性炭，起始过滤先打循环，待板框中形成滤饼后再接收脱色液，滤饼采用洗脱色罐水洗涤回收，同时洗涤水回收，得脱色液，板框操作压力设为15?20MPa ;
[0013](7)间歇补料真空浓缩:将步骤(6)获得的脱色液采用稀盐酸调pH至4.0?7.0，进行间歇补料真空浓缩，得浓缩液，浓缩过程中的真空度设为-0.08?-0.1MPa，温度设为60°C?80°C，使浓缩液中的缬氨酸含量20?35g/100ml ；
[0014](8)降温结晶:将步骤(7)获得的浓缩液自然降温至25°C?45°C，养晶1?6h，得到缬氨酸结晶；
[0015](9)离心洗涤:将步骤(8)中得到的缬氨酸结晶采用离心机离心，得到一次母液和缬氨酸结晶物，并在PH4.0?6.0的环境下进行洗涤，洗涤缬氨酸结晶物至pH5.0?6.0，离心后的一次母液回至步骤(2)的微滤液中重复步骤(3)?步骤(8);
[0016](10)结晶干燥:将洗涤后的缬氨酸结晶物在75°C?85°C温度下进行干燥，得到含量彡95 %的产品，一次产品收率可达75 %以上。
[0017]本发明具有以下有益效果:通过超滤膜、离子交换、后续的脱色工艺及不同pH下物料中各成分溶解度的变化可很好的解决料液中色素、杂酸及母液量问题，大大提高产品收率，也保证了一次浓缩产品的合格率。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0019]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0020]根据图1所述的一种从发酵液中提取饲料级缬氨酸的新工艺，通过以下实例步骤实现。
[0021]实施例1
[0022](1)取发酵液5m3，缬氨酸含量4.0 %，将发酵液酸化，调节pH值到3.5 ;
[0023](2)微滤:酸化发酵液经微滤膜过滤，得含有缬氨酸的微滤液7.3m3，缬氨酸含量2.7 %，菌渣湿固56 %，菌渣体积0.7m3，菌渣洗涤缬氨酸含量0.41 %，微滤膜操作压力3.0bar，发酵液温度60°C ；
[0024](3)超滤:将微滤液用超滤膜过滤，去除微滤液中的小分子蛋白及大分子色素，膜操作压力17bar，操作温度35°C，超滤液pH4.1 ;得超滤液8.3m3，缬氨酸含量2.35% ;
[0025](4)离子交换柱吸附、洗脱:离子交换柱径高比1:5，首先用4%盐酸溶液和2%的碱加氯化钠溶液进行再生活化，每阶段处理对树脂浸泡3h，最后用去离子水洗离子交换柱至pH为3.0，超滤液进样流速1.0%。采用1.0 %的氨水洗脱，流速0.5 %，得洗脱液7.5m3，洗脱液缬氨酸含量2.45%，洗脱液ρΗΙΟ.5 ;
[0026](5)间歇搅拌脱色:树脂洗脱后的洗脱液，用稀盐酸调整PH4.0，用0.4%活性炭进行脱色，脱色温度65°C，脱色时间60min，脱色期间搅拌转速不要太大，并根据中间取样检测透光率情况，对搅拌转速进行短暂停歇，采用间歇搅拌脱色，得含有活性炭的混合脱色液；
[0027](6)板框过滤:将含有活性炭的混合脱色液用板框过滤除去活性炭，起始过滤先打循环，待板框中形成滤饼后再接收脱色液，滤饼采用洗脱色罐水洗涤回收，板框操作压力18MPa，脱色后脱色液体积7.65m3，缬氨酸含量2.28 %，脱色液430nm波长下的透光率94.3% ο
[0028](7)间歇补料真空浓缩:将脱色液用稀盐酸调pH至5.5，进行间歇补料真空浓缩，真空度-0.085MPa，浓缩温度65°C，浓缩后的浓缩液缬氨酸含量22g/100ml。
[0029](8)降温结晶:浓缩液自然降温至40°C，养晶2h，得到缬氨酸结晶；
[0030](9)离心洗涤:缬氨酸结晶液离心机离心，用去离子水洗涤缬氨酸结晶物至PH5.6，离心后得母液400L，缬氨酸含量5.2%，回用至超滤步骤。
[0031](10)结晶干燥:将洗涤后的结晶物在流化床上80°C温度下进行干燥，得产品157.8kg，含量 95.8%。产品收率 75.5%。
[0032]实施例2
[0033](1)取发酵液5.5m3，缬氨酸含量4.3 %，将发酵液酸化，调节pH值到3.8 ;
[0034](2)微滤:酸化发酵液经微滤膜过滤，得含有缬氨酸的微滤液7.6m3，缬氨酸含量30.6%，菌渣湿固60%。菌渣体积0.7m3，菌渣洗涤缬氨酸含量0.56 %。微滤膜操作压力
2.5bar，发酵液温度75 °C ；
[0035](3)超滤:将微滤液用超滤膜过滤，去除微滤液中的小分子蛋白及大分子色素，膜操作压力15bar，操作温度30°C，超滤液pH4.3，得超滤液9.2m3，缬氨酸含量2.48%。
[0036](4)离子交换柱吸附、洗脱:离子交换柱高径比6.5:1，首先用4%盐酸溶液和2%的碱加氯化钠溶液进行再生活化，每阶段处理对树脂浸泡3h，去离子水洗柱至pH3.6，超滤液进样流速1.2 %，采用0.6 %的氨水洗脱流速0.8 %，得洗脱液7.3m3，洗脱液缬氨酸含量2.91%，洗脱液？!111.1 ；