一种生产低含量赖氨酸产品的方法
【专利摘要】本发明公开了一种生产低含量赖氨酸产品的方法，其中，该方法包括：将赖氨酸发酵液的pH值调节至3.5以下，并进行固液分离，得到含有赖氨酸的液相和浓相；固液分离的条件使得到的浓相的体积为所分离的赖氨酸发酵液原体积的20-30%，其中，浓相中赖氨酸的含量为10-14重量%；将得到的浓相与赖氨酸发酵液混合得到赖氨酸发酵混合液；对所述赖氨酸发酵混合液进行浓缩及造粒，并对造粒产物进行干燥，得到含有赖氨酸的产品颗粒；所述浓相是将赖氨酸发酵液固液分离后得到的，相对于清液，含有发酵菌体较多的相。采用本发明的技术方案，提高了赖氨酸盐产品的质量，降低了能耗和成本。
【专利说明】一种生产低含量赖氨酸产品的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生产低含量赖氨酸产品的方法。
【背景技术】
[0002] 赖氨酸是一种人体和动物体的必需氨基酸，在人体和动物体内不能自行合成，在 生物机体的代谢中起着重要作用，但在大多数谷物中，赖氨酸是第一限制性氨基酸，其含量 很低，因此，在制备食品和饲料的过程中，赖氨酸是主要的添加剂，以改善食品和饲料中的 氨基酸平衡，从而促进生物体的生长。
[0003] 赖氨酸产品中，实际使用的主要形式包括：高含量的赖氨酸盐产品以及低含量的 赖氨酸盐产品等。
[0004] CN102442919A公开了一种生产低含量赖氨酸盐产品的方法，该方法包括将赖氨酸 发酵后得到的发酵液进行固液分离，得到含有赖氨酸的液相和固体残渣，并对液相进行结 晶得到结晶母液，将得到的固体残渣和结晶母液、发酵液、膨润土、玉米浆混合后进行造粒 并干燥制备赖氨酸盐产品。
[0005] 但该方法在得到低含量的赖氨酸盐产品的同时却提高了产品的灰分，从而降低了 产品的质量，而且该制备方法能耗及成本较高。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服采用现有技术生产的赖氨酸盐产品质量低，以及在生产过 程中能耗和成本高的缺点，提供一种能够提高赖氨酸产品质量，降低能耗和成本的生产低 含量赖氨酸盐产品的方法。
[0007] 本发明的发明人发现，采用现有技术生产的低含量的赖氨酸产品的质量低，能耗 以及成本高的原因在于，现有技术为了生产低含量的赖氨酸盐产品，在生产过程中引入了 膨润土、玉米浆等物质，致使赖氨酸产品中的灰分提高，从而降低了产品的质量；同时，玉米 浆和结晶母液的加入，增加了水分，提高了蒸汽用量和烘干的能耗；另外，对发酵液进行固 液分离时，由于没有根据发酵菌体的阻碍作用而优化出最佳的工艺条件，使得分离存在较 大的阻碍作用，也增加了能耗。
[0008] 本发明的发明人意外的发现，在将赖氨酸发酵液进行固液分离前将其pH值调节 至3. 5以下，使发酵液中的菌体变性，在分离过程中可有效地的降低菌体对发酵清液流出 的阻碍作用，从而能够降低能耗；同时本发明的发明人还发现，当固液分离至浓相的体积达 到所分离的赖氨酸发酵液原体积的20-30%时，分离速度明显降低，此时停止分离能耗相对 较低。并且将浓相与赖氨酸发酵液混合后直接进行低含量赖氨酸盐产品的制备，由于没有 膨润土及玉米浆的引入，减少了灰分等杂质的引入，可有效地提高赖氨酸盐产品的质量；同 时由于没有额外液体的加入，减少了蒸汽消耗。
[0009] 基于以上发现，本发明提供了一种生产低含量赖氨酸产品的方法，其中，该方法包 括：
[0010] 将赖氨酸发酵液的pH值调节至3. 5以下，并进行固液分离，得到含有赖氨酸的 清液和浓相；固液分离的条件使得得到的浓相的体积为所分离的赖氨酸发酵液原体积的 20-30%，其中，浓相中赖氨酸的含量为10-14重量％ ;
[0011] 将得到的浓相与赖氨酸发酵液混合得到赖氨酸发酵混合液；对所述赖氨酸发酵混 合液进行浓缩及造粒，并对造粒后的产物进行干燥，得到含有赖氨酸的产品颗粒；
[0012] 所述浓相是将赖氨酸发酵液固液分离后得到的，相对于清液，含有发酵菌体较多 的相。
[0013] 优选地，将赖氨酸发酵液的pH值调节至2-3. 5。
[0014] 优选地，浓相和与浓相进行混合的赖氨酸发酵液进行混合的体积比为1:8-12。
[0015] 通过采用本发明的上述技术方案，由于生产低含量的赖氨酸产品时没有引入多余 的水分和其它物质，从而提高了赖氨酸产品的质量；同时，由于在固液分离前将发酵液的 pH值调至本发明的范围内使菌体变性，并且当浓相的体积为所分离的赖氨酸发酵液原体积 的20-30%时停止分离，有效避免了菌体的阻碍作用所带来的能耗，因此，有效地降低了生 产过程中的能耗和成本。
[0016] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0017] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0018] 本发明提供了 一种低能耗生产低含量赖氨酸产品的方法，其中，该方法包括：
[0019] 将赖氨酸发酵液的pH值调节至3. 5以下，并进行固液分离，得到含有赖氨酸的 液相和浓相；固液分离的条件使得得到的浓相的体积为所分离的赖氨酸发酵液原体积的 20-30%，其中，浓相中赖氨酸的含量为10-14重量％ ;
[0020] 将得到的浓相与赖氨酸发酵液进行混合得到赖氨酸发酵混合液；对所述赖氨酸发 酵混合液进行浓缩及造粒，并对造粒产物进行干燥，得到含有赖氨酸的产品颗粒；
[0021] 所述浓相是将赖氨酸发酵液固液分离后得到的，相对于清液，含有发酵菌体较多 的相。
[0022] 通常情况下，赖氨酸发酵结束后发酵液的pH -般维持在6. 5-7. 1，此时赖氨酸发 酵菌种的活性仍较高，同时菌体之间存在相互作用，且菌体较为松散，在发酵液中占有的体 积较大，当直接将赖氨酸发酵结束后的发酵液进行固液分离时，其会对固液分离产生严重 的阻碍作用，致使固液分离难以进行。这种情况下，只能以增加分离时间和分离强度来达到 预期的分离目的，但这样不仅降低了设备的利用率，同时也增加了耗能。本发明的发明人发 现，可以通过调节发酵液的pH值以使赖氨酸发酵液中的发酵菌体变性甚至失活，从而可以 有效降低菌体对分离的阻碍作用，进而可以达到较好的分离效果。因此，将赖氨酸发酵液的 PH值调节至3. 5以下；优选情况下，将赖氨酸发酵液的pH值调节至2-3. 5。
[0023] 根据本发明，对赖氨酸发酵液进行pH值调节时所用酸的种类没有特别的限制。例 如，可以使用硫酸和/或盐酸对赖氨酸发酵液的PH值进行调节。另外，对所述酸的浓度也 没有特别的要求，只要保证使用所述酸后可将赖氨酸发酵液的PH值调节至上述优选的pH 值范围内即可，优选情况下，为了不对赖氨酸发酵液造成稀释而增加蒸发耗能，使用的硫酸 的浓度为85-98重量％ ;使用的盐酸的浓度为30-32重量％。
[0024] 根据本发明，为了进一步使发酵菌体变性并失活，同时降低发酵液的黏度，优选 的，该方法还包括在固液分离之前对所述赖氨酸发酵液进行加热。本发明的发明人发现， 赖氨酸在PH较低时其稳定性增加，并且在较低的pH值下对所述赖氨酸发酵液加热，能够 更好的使其中的发酵菌体变性并失活。因此，更优选地，在调节PH值之后，并在固液分离 之前，对所述赖氨酸发酵液进行加热，加热至所述赖氨酸发酵液的温度为70-90°C，并维持 40-120min。所述加热的方式不受特别的限制，例如，可以为板式换热器换热、蒸汽夹套加热 等。
[0025] 通常情况下，随着赖氨酸发酵液固液分离的进行，由于赖氨酸发酵液中的杂质以 及发酵菌种的阻碍作用，发酵清液的分离量及分离速度将越来越小。本发明的发明人发现， 当固液分尚至浓相的体积达到所分尚的发酵液原体积的20-30%时，发酵清液的分尚量明 显降低，此时，如果继续分离，一方面需要相对较长的时间，另一方面，电耗相对增加。因此， 根据本发明，当固液分离至浓相的体积达到所分离的发酵液原体积的20-30%时，停止分 离，此时消耗的时间和能耗相对较低。此时所得浓相中赖氨酸的含量为10-14重量％，菌体 含量为3-6重量％。
[0026] 根据本发明，将赖氨酸发酵后得到的发酵液进行固液分离的方法为本领域技术人 员所公知，例如，膜分离、碟片离心机分离等，从而得到上述含有赖氨酸的清液以及浓相。
[0027] 本领域中,低含量的赖氨酸盐产品通常包括65重量％的赖氨酸产品(赖氨酸的含 量在52重量％以上)、70重量％的赖氨酸产品（赖氨酸的含量在56重量％以上)、75重量％ 的赖氨酸产品(赖氨酸的含量在60重量％以上)。
[0028] 根据本发明，将得到的浓相与赖氨酸发酵液进行混合得到赖氨酸发酵混合液，其 中，浓相和与浓相进行混合的赖氨酸发酵液进行混合的体积比可以在较宽范围内选择，只 要能够保证得到如上所述的赖氨酸盐产品，并符合表1中所述的标准即可。本发明中，与所 述浓相进行混合的赖氨酸发酵液是指赖氨酸发酵结束后未经PH值调节的赖氨酸发酵液。
[0029] 根据本发明，为提高最终所得赖氨酸盐产品的稳定性，并降低其在储藏过程中的 吸湿性，需要在对所述赖氨酸发酵混合液浓缩前调节其pH值为4-6。
[0030] 本发明的发明人意外的发现，根据本发明的一种优选的实施方式，将赖氨酸发酵 液的PH值调节至2-3. 5,并且将其固液分离直至浓相的体积为所分离的赖氨酸发酵液原体 积的20-30%，浓相和与浓相进行混合的赖氨酸发酵液的体积比为1:8-12时，所得的赖氨酸 发酵混合液的PH值恰好处于4-6,因此，省去了调节其pH值的步骤，而由此混合发酵液制备 的赖氨酸产品即为75重量％的赖氨酸产品。采用该优选的方案，一方面简化了操作步骤， 另一方面，由于不再对混合发酵液的pH值进行调节，因此，进一步降低了额外水分的引入， 从而进一步降低了蒸发耗能。因此，浓相和与浓相进行混合的赖氨酸发酵液的体积优选为 1:8-12,也即，本申请中所述的低含量的赖氨酸盐产品优选为75重量％的赖氨酸产品。
[0031] 根据本发明，用于固液分离的赖氨酸发酵液或是用于与浓相进行混合的赖氨酸发 酵液的制备方法为本领域技术人员所公知，是指通过发酵的方法制得的发酵后含有赖氨酸 的发酵液，其中，所述赖氨酸发酵液中赖氨酸的含量可以在很大范围内改变，这可以根据具 体的发酵条件进行调整，也可以在发酵结束后通过浓缩或稀释等方式进行调整，优选情况 下，所述赖氨酸发酵液中赖氨酸的含量可以为11-15重量％，更优选为12-14重量％。
[0032] 根据本发明，对赖氨酸发酵液中的赖氨酸的含量以及浓相中的赖氨酸的含量进行 测定的方法为本领域技术人员所公知，例如，可以使用茚三酮比色法。
[0033] 根据本发明，充分考虑浓缩后造粒及干燥的能耗，以及浓缩的时间及能耗，优选 地，浓缩后所得浓缩液中赖氨酸的含量为35-50重量％，菌体的含量为3-5重量％。
[0034] 其中，所述浓缩的方法和条件为本领域技术人员所公知，例如，浓缩可以为四效 浓缩，所述浓缩条件为：一效蒸汽温度可以为85-95°C，分离室的真空度可以为0. 03至 0? 05MPa ;二效蒸汽温度可以为75-90°C，分离室的真空度可以为0? 050至0? 065MPa ;三效 蒸汽温度可以为65-85°C，分离室的真空度可以为0. 065至0. OSMPa ;四效蒸汽温度可以为 50-75°C，分离室的真空度可以为0.08至0.092MPa。其中，所述真空度是表示出系统压强实 际数值低于大气压强的数值，即：真空度=(大气压强一绝对压强)。
[0035] 造粒可以为喷雾造粒法，所述造粒的条件可以包括：造粒的进风温度为 140-190°C，进风的压力为3000-4000帕，出风温度为70-90°C，出风压力为1500-2500帕。
[0036] 此外，对造粒产物进行干燥的条件，使得到的含有赖氨酸硫酸盐的产品颗粒的含 水量< 3重量％ (赖氨酸硫酸盐产品)。得到的赖氨酸硫酸盐产品符合表1的要求。
[0037] 表 1
[0038]
【权利要求】
1. 一种生产低含量赖氨酸产品的方法，其特征在于，该方法包括： 将赖氨酸发酵液的pH值调节至3. 5以下，并进行固液分离，得到含有赖氨酸的清液和 浓相；固液分离的条件使得到的浓相的体积为所分离的赖氨酸发酵液原体积的20-30%，其 中，浓相中赖氨酸的含量为10-14重量％; 将得到的浓相与赖氨酸发酵液混合得到赖氨酸发酵混合液；对所述赖氨酸发酵混合液 进行浓缩及造粒，并对造粒后的产物进行干燥，得到含有赖氨酸的产品颗粒； 所述浓相是将赖氨酸发酵液固液分离后得到的，相对于清液，含有发酵菌体较多的相。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，将赖氨酸发酵液的pH值调节至2-3. 5。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括，在调节所述赖氨酸发酵液的pH值 之后，进行固液分离之前，将所述赖氨酸发酵液在70-90°C下维持40-120min。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述浓相中菌体含量为3-6重量％。
5. 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11-15重 量％。
6. 根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，浓相和与浓相进行混合的赖氨酸 发酵液的体积比为1:8-12。
7. 根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括，在浓缩前调节所 述赖氨酸发酵混合液的pH值至4-6,所述浓缩的条件使得到的浓缩液中赖氨酸的含量为 35-50重量％，菌体的含量为3-5重量％。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述造粒的方法为喷雾造粒法，所述造粒的条件 包括：造粒的进风温度为140-190°C，进风压力为3000-4000帕，出风温度为70-90°C，出风 压力为1 5〇0_25〇0帕。
9. 根据权利要求1或8所述的方法，其中，对造粒后的产物进行干燥的条件，使得到的 含有赖氨酸的产品颗粒的含水量< 3重量％。
【文档编号】A23K1/16GK104276967SQ201310273321
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月1日 优先权日:2013年7月1日
【发明者】周勇, 满云, 王勇, 陈静文 申请人:中粮生物化学（安徽）股份有限公司