专利名称：一种赖氨酸发酵液的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种赖氨酸发酵液的处理方法。
背景技术：
目前赖氨酸的前处理，普遍采用的方法是连续离子交换分离提取方法，该方法是向赖氨酸发酵液中加入大量的浓硫酸调PH至2. 0-3. 0进行酸化，酸化后经过金属膜或陶瓷膜过滤除去菌体，得到赖氨酸膜滤液即赖氨酸清液，或将酸化后的赖氨酸发酵液经絮凝过滤除菌体后得到赖氨酸清液。除菌体后的赖氨酸清液的纯度依然比较低，需要进一步提纯， 进一步提纯的方法一般采用强酸型阳离子交换树脂进行吸附交换，树脂吸附饱和后用稀氨水进行洗脱，洗脱下来的赖氨酸经浓缩、盐酸调节PH、结晶、烘干，得到赖氨酸盐酸盐成品。 该方法赖氨酸发酵液酸化时，消耗大量的浓硫酸，用氨水洗脱时又消耗大量的液氨，并且产生大量的废水，赖氨酸洗脱液中赖氨酸的含量低、纯度低、杂质多，浓缩结晶时要消耗大量的蒸汽、能源，且结晶率低，导致结晶母液回头率较高，增加了大量的母液的处理成本。该方法收率低，生产成本较高，消耗大量的能源、原辅材料等，产生大量的废水，增加环保的负担，造成资源的浪费。发明目的本发明的目的在于克服现有的赖氨酸发酵液处理步骤复杂、成本高、能源消耗大的缺点，提供一种简单、生产成本低、能源消耗低的赖氨酸发酵液的处理方法。本发明提供一种赖氨酸发酵液的处理方法，该方法包括在赖氨酸发酵液中加入酸，使赖氨酸发酵液酸化，除去菌体，得到赖氨酸清液，其特征在于，该方法还包括将赖氨酸清液与沉淀剂接触，所述沉淀剂为能够使赖氨酸发酵液中的胶体和/或蛋白质形成沉淀的金属氢氧化物和/或金属氧化物中的一种或多种。本发明的发明人发现，通过在赖氨酸发酵液中加入酸，使赖氨酸发酵液酸化，经过滤或离心等方法除去菌体。在除去菌体后的赖氨酸清液中加入氢氧化钙调节PH值至 8. 0-11. 5，使赖氨酸清液中的盐、胶体等杂质生成不溶物，经固液分离后得到赖氨酸溶液， 将赖氨酸溶液浓缩至每毫升赖氨酸溶液中赖氨酸的含量为0. 6-0. 8g，再经过过滤可以得到高纯度的赖氨酸溶液。上述方法中经固液分离以及过滤得到的不溶物和固体可以用于生产化肥，赖氨酸溶液经浓缩、调节PH值、结晶、固液分离，分离出的液体用于生产饲料，分离出的固体烘干后得到赖氨酸盐酸盐。与现有技术相比，本发明的方法具有下述优点1、原辅料消耗低相对于传统工艺不消耗氨水。2、节约用水离子交换工艺需用大量的水冲洗树脂，用水量大，而本发明的方法只是在进行固液分离时用水冲洗晶体，用水量小。3、能耗低由于离子交换工艺加入的水最终需要通过浓缩蒸发出来，加水量大，必然造成浓缩蒸发量大，蒸汽及电耗高。4、设备投资低离子交换工艺采用模拟移动床设备，设备的投资大；本发明的方法省去了模拟移动床设备的同时只是增加了一项固液分离装置，设备投资大为下降。5、饲料产率高采用离子交换工艺发酵液中的糖、蛋白质等有机质混入硫酸铵母液中，只能用于生产复合肥；而在本发明的方法中，糖、蛋白质等有机质部分存在于结晶出赖氨酸盐酸盐后的母液中，糖、蛋白质等有机质没有混入大量的硫酸铵等无机盐，因此母液中的糖、蛋白质等有机质可以用于生产饲料，提高了经济效益。6、运行费用低离子交换工艺需定期更换离交树脂，造成运行费用高，而本发明的方法不使用树脂，也就无需定期更换树脂。
具体实施例方式本发明提供一种赖氨酸发酵液的处理方法，该方法包括在赖氨酸发酵液中加入酸，使赖氨酸发酵液酸化，除去菌体，得到赖氨酸清液，其特征在于，该方法还包括将赖氨酸清液与沉淀剂接触，所述沉淀剂为能够使赖氨酸发酵液中的胶体和/或蛋白质形成沉淀的金属氢氧化物和/或金属氧化物中的一种或多种。根据本发明的方法，所述赖氨酸发酵液可以为采用常规的方法发酵的各种赖氨酸发酵液。具体地，为谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳酸发酵杆菌及大肠杆菌等的发酵液，本发明优选为以硫酸铵为氮源得到的发酵液，更优选为以大肠杆菌为发酵菌，以葡糖糖为碳源、 硫酸铵为氮源得到的发酵液。所述赖氨酸发酵液中赖氨酸的含量可以为0. 15-0. 2g/ml，优选为 0. 16-0. 18g/ml。根据本发明的方法，除去赖氨酸发酵液中菌体的方法为公知的各种方法。例如过滤、离心等方法，优选为膜过滤。根据本发明的方法，所述使赖氨酸发酵液酸化的酸可以为本领域技术人员所公知的各种酸。具体地，如硫酸或盐酸等，优选为硫酸。所述酸的用量使得赖氨酸发酵液的PH 值为1. 8-4. 0，优选为2-3. 5。酸化的温度可以为本领域技术人员所公知的各种温度，具体地，酸化的温度为20-90°C，优选为50-70°C。根据本发明的方法，所述沉淀剂为能够使赖氨酸发酵液中的胶体和/或蛋白质形成沉淀的金属氢氧化物和/或金属氧化物中的一种或多种，优选为碱土金属氢氧化物和/ 或与水反应生成碱土金属氢氧化物的碱土金属氧化物，更优选为氢氧化钙和/或氧化钙， 进一步优选为氢氧化钙。根据本发明的方法，从成本上考虑，该方法还可以包括在加入沉淀剂之前，先加入一种成本低的碳酸钙和/或碳酸氢钙沉淀硫酸根离子。碳酸钙和/或碳酸氢钙用于除去赖氨酸清液中的硫酸根离子，以降低后续沉淀剂的用量，因此，即便少量的碳酸钙和/或碳酸氢钙也能达到上述目的，但优选情况下，碳酸钙和/或碳酸氢钙的用量为赖氨酸清液中硫酸根离子的0. 1-0. 6倍摩尔。所述沉淀剂的用量可以为使得赖氨酸清液的pH值为8-11. 5，优选为9-10. 5。所述沉淀剂的加入可以提高溶液的PH值，使部分蛋白质和胶体沉淀析出，经固液分离加以去除蛋白质和胶体的沉淀，以提高赖氨酸的纯度。所述赖氨酸清液与沉淀剂接触的方式可以为向赖氨酸清液中添加固体的沉淀剂， 也可以为向赖氨酸清液中添加沉淀剂的溶液，优选为添加固体的沉淀剂；添加沉淀剂时，可以为在静止条件下添加，也可在搅拌条件下添加，优选为在搅拌条件下添加。
所述赖氨酸清液与沉淀剂接触的温度可以为20-90°C，优选为50-70°C ；接触的时间可以为10-180分钟，优选为60-120分钟。本发明的发明人在研究过程中发现，当所述酸为硫酸，且所述沉淀剂为氢氧化钙时，赖氨酸发酵液采用本发明方法处理后，得到的赖氨酸溶液中赖氨酸的纯度特别高，均可达到90%以上。这是由于在以硫酸铵为氮源的赖氨酸发酵过程中需流加硫酸铵，会造成大量硫酸根存在于溶液中，加入酸酸化也会产生阴离子；加入氢氧化钙可得到硫酸钙沉淀，从而降低溶液中的硫酸根含量，提高溶液纯度；氢氧化钙的加入还可以提高溶液的PH值，使部分蛋白质和胶体沉淀析出，经固液分离加以去除；采用硫酸酸化时加入的硫酸根可以与氢氧化钙反应生成硫酸钙沉淀，经固液分离加以去除；所以经本发明处理后可以得到纯度高的赖氨酸溶液。根据本发明的方法，该方法还包括除去赖氨酸清液与沉淀剂接触后生成的不溶物。所述除去不溶物的方法可以为本领域技术人员所公知的各种分离方法。例如过滤、离心等方法，优选为过滤，更优选为胶带机抽滤。根据本发明的方法，优选情况下，该方法还包括将除去其中的不溶物所得的溶液浓缩至赖氨酸的浓度为0. 6-0. 8g/ml，除去生成的沉淀。所述生成的沉淀一般为钙盐、蛋白质和胶体。该步骤能够进一步提高赖氨酸的纯度，使赖氨酸的纯度达到90-93%。根据本发明的方法，该方法还包括将除去生成的沉淀的赖氨酸溶液与盐酸接触， 使赖氨酸溶液的PH值为4. 6-5. 2，并将pH值为4. 6-5. 2的赖氨酸溶液进行浓缩和/或降温结晶后，进行固液分离，分离得到的固体经干燥得到赖氨酸盐酸盐成品，分离得到的液体可以用于生产饲料。所述浓缩和/或降温结晶可以采用本领域技术所公知的方法进行。例如，一般浓缩至出现晶体后进行降温结晶。浓缩结晶的温度可以为45-65°C，降温结晶的终点温度可以为5-30°C，降温结晶所需时间可以为3-20小时。本发明中采用溶液中赖氨酸的重量含量与溶液中干物重量含量的比值来测定赖氨酸溶液的纯度，干物测定通过烘箱干燥测定溶液中的干物；赖氨酸含量采用茚三酮法测定，测定仪器为7230分光光度计。结合下面的实施例对本发明作进一步的说明。但本发明并不限于以下实施例。实施例11)取500升赖氨酸发酵液(赖氨酸含量为0. 15g/ml)，加入浓度为98重量％的浓硫酸调节PH值至1.8，赖氨酸发酵液与浓硫酸的接触温度为50°C。用陶瓷膜过滤除去pH 值为1.8的赖氨酸发酵液中菌体后，在温度为50°C，搅拌开启的条件下向除去菌体的赖氨酸清液中缓慢加入氢氧化钙，使PH值至9后，静置60分钟，通过过滤进行固液分离，得到的固相用于生产化肥，将得到的液相进行浓缩，使赖氨酸的浓度为0. 8g/ml，再经过过滤得到赖氨酸溶液，该溶液中赖氨酸的纯度为92. 7%。2)在上述赖氨酸溶液中加入浓度为33重量％的盐酸调pH值至4. 6后，在温度为 45°C下进行浓缩结晶，浓缩结晶的终点为IOOml溶液中含有30克赖氨酸盐酸盐晶体，用离心机进行固液分离，液相用于生产饲料，固相烘干，得到赖氨酸的盐酸盐成品，经检测符合 GB8245-1987饲料级L-赖氨酸盐酸盐的要求。实施例21)取500升赖氨酸发酵液(赖氨酸含量0. 2g/ml)，加入浓度为98重量％的浓硫酸调节PH值至3，赖氨酸发酵液与浓硫酸的接触温度为20°C。用陶瓷膜过滤除去pH值为3 的赖氨酸发酵液中的菌体后，在温度为80°C下，向除去菌体的赖氨酸清液中缓慢加入氢氧化钙，使PH值至9. 7后，静置20分钟，通过过滤进行固液分离，得到固相用于生产化肥，将得到的液相进行浓缩，使赖氨酸的浓度为0. 6g/ml，再经过过滤得到赖氨酸溶液，该溶液中赖氨酸的纯度为91.2%。2)在上述赖氨酸溶液中加入盐酸调pH值至5后，在温度为60°C下进行浓缩，浓缩至出现赖氨酸盐酸盐晶体后，进行降温结晶，降温速率为3°C /小时，终点温度为30°C，用离心机进行固液分离，液相用于生产饲料，固相采用烘箱烘干，得到赖氨酸的盐酸盐，经检测符合GB8245-1987饲料级L-赖氨酸盐酸盐的要求。实施例31)取500升赖氨酸发酵液(赖氨酸含有量0. 17g/ml)，加入浓度为37重量％的浓盐酸调节PH值至4，赖氨酸发酵液与浓盐酸的接触温度为20°C。用陶瓷膜过滤除去pH值为4的赖氨酸发酵液中菌体后，在温度为90°C下，向除去菌体的赖氨酸清液中缓慢加入氧化钙，使PH值至11后，静止120分钟，通过过滤进行固液分离，得到固相用于生产化肥，将得到的液相进行浓缩，使赖氨酸的浓度为0. 7g/ml，再经过过滤得到赖氨酸溶液，该溶液中赖氨酸的纯度90.4%。2)在上述赖氨酸溶液中加入盐酸调pH值至5. 2后，在温度为55°C下进行浓缩，浓缩至出现赖氨酸盐酸盐晶体后，进行降温结晶，降温速率为2°C /小时，终点温度为25°C，用离心机进行固液分离，液相用于生产饲料，固相采用干燥仪烘干，得到赖氨酸的盐酸盐，符合GB8245-1987饲料级L-赖氨酸盐酸盐的要求。实施例4采用与实验实施例1相同的方法进行赖氨酸发酵液的处理，不同的是在实施例的步骤1)中过滤后，不经过浓缩直接进行步骤幻的处理。具体操作如下1)取500升赖氨酸发酵液(赖氨酸含量为0. 15g/ml)，加入浓度为98重量％的浓硫酸调节PH值至1.8，赖氨酸发酵液与浓硫酸的接触温度为50°C。用陶瓷膜过滤除去pH 值为1.8的赖氨酸发酵液中菌体后，在温度为50°C，搅拌开启的条件下向除去菌体的赖氨酸清液中缓慢加入氢氧化钙，使PH值至9后，静置60分钟，通过过滤进行固液分离，得到的固相用于生产化肥，将得到的液相直接用于步骤幻，该液相中赖氨酸的纯度为90. 9%。2)在上述液相中加入浓度为33重量％的盐酸调pH值至4. 6后，在温度为45°C 下进行浓缩结晶，浓缩结晶的终点为IOOml溶液中含有30克赖氨酸盐酸盐晶体，用离心机进行固液分离，液相用于生产饲料，固相烘干，得到赖氨酸的盐酸盐成品，经检测符合 GB8245-1987饲料级L-赖氨酸盐酸盐的要求。
权利要求
1.一种赖氨酸发酵液的处理方法，该方法包括在赖氨酸发酵液中加入酸，使赖氨酸发酵液酸化，除去菌体，得到赖氨酸清液，其特征在于，该方法还包括将赖氨酸清液与沉淀剂接触，所述沉淀剂为能够使赖氨酸发酵液中的胶体和/或蛋白质形成沉淀的金属氢氧化物和/或金属氧化物中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述赖氨酸发酵液为以硫酸铵为氮源得到的发酵液，所述酸为硫酸，所述沉淀剂为碱土金属氢氧化物和/或与水反应生成碱土金属氢氧化物的碱土金属氧化物。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述沉淀剂为氢氧化钙和/或氧化钙。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，该方法还包括将赖氨酸清液与沉淀剂接触之前， 使赖氨酸清液与碳酸钙和/或碳酸氢钙接触。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，碳酸钙和/或碳酸氢钙的用量为赖氨酸清液中硫酸根离子的0. 1-0. 6倍摩尔。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述沉淀剂的用量使得赖氨酸清液的PH值为8-11.5。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述沉淀剂的用量使得赖氨酸清液的pH值为为 9-10. 5。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述赖氨酸清液与沉淀剂接触的温度为 20-90°C，时间为10-180分钟。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述酸的用量使得赖氨酸发酵液的pH值为 1. 8-4，所述酸化的温度为20-90°C。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括除去赖氨酸清液与沉淀剂接触后生成的不溶物。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，该方法还包括将除去其中的不溶物所得的赖氨酸溶液浓缩至赖氨酸的浓度为0. 6-0. 8g/ml，除去生成的沉淀。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，该方法还包括将除去生成的沉淀的赖氨酸溶液与盐酸接触，使赖氨酸溶液的PH值为4. 6-5. 2，并将pH值为4. 6-5. 2的赖氨酸溶液进行浓缩和/或降温结晶后，进行固液分离。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述赖氨酸发酵液中赖氨酸的含量为 0.15-0. 2g/ml。
全文摘要
本发明提供一种赖氨酸发酵液的处理方法，该方法包括在赖氨酸发酵液中加入酸，使赖氨酸发酵液酸化，除去菌体，得到赖氨酸清液，其特征在于，该方法还包括将赖氨酸清液与沉淀剂接触，所述沉淀剂为能够使赖氨酸发酵液中的胶体和/或蛋白质形成沉淀的金属氢氧化物和/或金属氧化物中的一种或多种。该方法是一种步骤简单、生产成本低、能够降低能源消耗的赖氨酸发酵液的处理方法。
文档编号C05F5/00GK102442920SQ20101051190
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者周勇, 熊结青, 王勇, 王浩, 陈静文 申请人:中粮生物化学(安徽)股份有限公司