专利名称：一种谷氨酸的分离提取工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于氨基酸生产技术领域，具体涉及一种谷氨酸的分离提取工艺。
背景技术：
谷氨酸，是一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，有增香作用。在食品中浓度为0.2%-0.5%，每人每天允许摄入量(ADl)为O —120微克/千克(以谷氨酸计)。在食品加工中一般用量为0.2—
1.5克/公斤。目前，国内主流厂家分离提取谷氨酸的方法有等电点-离子交换法。等电点-离子交换法是发酵液经等电法分离提取谷氨酸后，再将等电点母液通过离子交换树脂柱进行交换吸附，然后用碱液洗脱树脂上的谷氨酸，收集高流分，将其与下一批发酵液混合，再用等电点法提取谷氨酸，该提取工艺消耗较高的硫酸和液氨。
发明内容
本发明的目的是解决等电点-离子交换法分离提取谷氨酸工艺中酸和碱消耗较高的问题，提供一种谷氨酸的分离提取方法，以达到资源节约利用和大幅降低生产成本的目的。为实现上述目的，本发明是在现有技术的基础上改进实现的，其关键技术是将发酵液中谷氨酸利用等电点结晶析出分离后，再用离子交换柱将其母液中的谷氨酸提取，其要点是在离子交换工序，将等电点母液通过离子交换树脂柱进行交换吸附后，不用碱液洗脱，而是用变晶母液的酸水解液或酸溶液作为洗脱剂进行洗脱，洗脱出的谷氨酸溶液尚含较高含量的洗脱剂，将此洗脱液再回到上述等电点工序等电分离。因为不用碱液洗脱，所以节约了碱；因为用酸溶液洗脱再生树脂柱，洗脱液谷氨酸溶液中含有较高含量的酸洗脱剂，但此酸洗脱剂恰恰又是等电点工序本身所需的原料，所以又节约了酸。本发明提供了一种谷氨酸的分离提取方法，包括如下步骤:
1)谷氨酸发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超膜过滤，收集浓缩液和谷氨酸净化液；将上述截留物和浓缩液合并为混合溶液备用；
2)先用酸调节谷氨酸净化液的pH至谷氨酸等电点，待溶液中的谷氨酸等电析出后，经过滤得到谷氨酸；将分离谷氨酸后的母液分成相同体积的两份；将其中一份谷氨酸母液泵到填有氢型强酸型阳离子树脂的离子交换柱内；在另一份谷氨酸母液中加入酸，使得溶液的ρΗ〈0.5，然后作为洗脱液来洗脱上述离子交换柱的树脂上吸附的谷氨酸；最后将谷氨酸洗脱液用等电点法提取谷氨酸；
3)往步骤I)的混合溶液中添加玉米粉、豆渣和酒糟，边添加边搅拌至糊状；最后通入蒸汽升温至105°C，蒸馏约10分钟；然后将蒸馏物烘干、粉碎后，添加硫酸锌和复合菌，混合均匀，获得粉状营养饲料；复合菌由乳酸杆菌和酵母菌按照1:1的质量比混合而成；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分别占混合溶液质量的5%，2%和1%，硫酸锌和复合菌分别占混合溶液质量的千分之一。优选地，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000MW，微滤温度为40°C ;超滤膜截留分子量为300MW，超滤温度为40°C ；
优选地，所述离子交换柱填有氢型的732#树脂。其中，步骤2)中所用的酸可用盐酸或硫酸，优选硫酸。本发明采用的分离提取方法，是在不增加任何固定资产投资的基础上，利用现有生产设备和工艺的基础上进行工艺改进创新，与现有的谷氨酸分离提取工艺相比的优点有:
1、由于不用碱液洗脱离子交换柱，所以节约了大量碱，传统工艺以氨水溶液作为洗脱碱液，生产每吨谷氨酸可节约150kg以上液氨，如厂家按年产20万吨谷氨酸计，此项每年可节约成本9000万元以上；
2、由于不用碱液洗脱离子交换柱，相应地也就不再用酸去洗脱被离子交换柱吸附的从碱液中带进的阳离子，从而减少了酸的消耗；
3、采用酸洗脱，使阳离子交换树脂的洗脱和再生步骤得以同时完成，简化了常规离交工艺；且洗脱液中含较高含量的洗脱剂，较高含量的洗脱剂使溶液的PH降低，可以增加谷氨酸的溶解度，减少返回等电工序谷氨酸洗脱液的体积，从而提高等电工序的谷氨酸的结晶率，整个系统反复循环，既提高了收率，又节约了酸的用量；
4、以硫酸为例作为洗脱剂，生产每吨谷氨酸可节约300kg以上硫酸，如厂家按年产20万吨谷氨酸计，此项每年可节约成本2400万元以上；
5、由于用于等电工序的高浓度酸部分先在离子交换工序稀释，放出的热被谷氨酸洗脱时利用，从而降低了等电工序的降温水的能源消耗。6、微滤、超滤膜过滤过程菌体蛋白、大分子多糖等提取收大大提高，避免了此类物质对谷氨酸提取产生负面影响及提取后废液难以处理；同时，获得了营养丰富的菌体蛋白饲料，变废为宝，增加经济效益。7、本发明技术实现了谷氨酸提取过程绿色环保，几乎无废水外排，工艺水循环利用，料液组分充分利用。
具体实施例方式 以下将采用具体的实施例来对本发明作进一步的解释，但是不应当看作是对本发明创新精神的限制。
实施例1
一种谷氨酸的分离提取方法，包括如下步骤:
I)谷氨酸发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超膜过滤，收集浓缩液和谷氨酸净化液；将上述截留物和浓缩液合并为混合溶液备用；其中，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000MW，微滤温度为40°C ;超滤膜截留分子量为300MW，超滤温度为40°C ；
2)先用硫酸调节谷氨酸净化液的pH至谷氨酸等电点，待溶液中的谷氨酸等电析出后，经过滤得到谷氨酸；将分离谷氨酸后的母液分成相同体积的两份；将其中一份谷氨酸母液泵到填有氢型的732#树脂的离子交换柱内；在另一份谷氨酸母液中加入硫酸，使得溶液的ρΗ〈0.5，然后洗脱上述离子交换柱的树脂上吸附的谷氨酸；最后将谷氨酸洗脱液用等电点法提取谷氨酸，其中，提取谷氨酸之后的溶液可以再次用作洗脱液循环使用；
3)往步骤I)的混合溶液中添加玉米粉、豆渣和酒糟，边添加边搅拌至糊状；最后通入蒸汽升温至105°C，蒸馏约10分钟；然后将蒸馏物烘干、粉碎后，添加硫酸锌和复合菌，混合均匀，获得粉状营养饲料；复合菌由乳酸杆菌和酵母菌按照1:1的质量比混合而成；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分别占混合溶液质量的5%，2%和1%，硫酸锌和复合菌分别占混合溶液质量的千分之一。乳酸杆菌和酵母菌按照常规发酵培养方式至产品中活菌数达到2.0-5.0X IO8个/克。经检测，该营养饲料蛋白含量41.5%，无机矿物质含量3.5%，谷氨酸含量4.1%，其余为淀粉、糖类物质及少量其他氨基酸。下表是传统的等电点-离子交换法和本发明的等电点-离子交换法的物料消耗和收率对比:
表I物料消耗和收率对比
权利要求
1.一种谷氨酸的分离提取方法，包括如下步骤: 1)谷氨酸发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超膜过滤，收集浓缩液和谷氨酸净化液；将上述截留物和浓缩液合并为混合溶液备用； 2)先用酸调节步骤I)制备的谷氨酸净化液的pH至谷氨酸等电点，待溶液中的谷氨酸等电析出后，经过滤得到谷氨酸；将分离谷氨酸后的母液分成相同体积的两份；将其中一份谷氨酸母液泵到离子交换柱内；在另一份谷氨酸母液中加入酸，使得溶液的ρΗ〈0.5，然后作为洗脱液来洗脱上述离子交换柱的树脂上吸附的谷氨酸；最后将谷氨酸洗脱液用等电点法提取谷氨酸； 3)往步骤I)制备的的混合溶液中添加玉米粉、豆渣和酒糟，边添加边搅拌至糊状 ’最后通入蒸汽升温至105°C，蒸馏约10分钟；然后将蒸馏物烘干、粉碎后，添加硫酸锌和复合菌，混合均匀，获得粉状营养饲料；复合菌由乳酸杆菌和酵母菌按照1:1的质量比混合而成；其中，玉米粉、豆渣和酒糟分别占混合溶液质量的5%，2%和1%，硫酸锌和复合菌分别占混合溶液质量的千分之一。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000MW，微滤温度为40°C ;所述超滤膜的截留分子量为300MW，超滤温度为40°C。
3.如权利要求1所述的方法，所述离子交换柱填有氢型强酸型阳离子树脂，优选填有氢型732#树脂。
4.如权利要求1所述的 方法，所述步骤2)中所用的酸为盐酸或硫酸，优选硫酸。
全文摘要
本发明公开了一种谷氨酸的分离提取方法，其关键技术是采用离子交换法分离提取其等电点液中的谷氨酸，离子交换树脂吸附谷氨酸后，不使用碱液洗脱，而是使用酸液直接洗脱再生，离子交换后的洗脱液回到等电工序提取谷氨酸。本发明能比传统工艺节约大量的酸和碱，降低了生产成本和环境污染，提高了经济效益。
文档编号A23K1/16GK103224454SQ201310085858
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者唐永强, 楼良旺, 刘元涛, 程文焕, 张春宇 申请人:内蒙古阜丰生物科技有限公司