专利名称：絮凝气浮法除菌后提取谷氨酸的方法
技术领域：
本发明涉及一种采用絮凝气浮法除菌后提取谷氨酸的方法，它适用于味精制备行业。
就目前为止，我国有二百多家味精生产厂，提取谷氨酸的工艺过程大致有以下几种(1)、大多数中小型味精生产厂家，因分离谷氨酸菌体困难、工业生产一次性投资额过高，而回避了分离菌体这一过程，多采用带菌提取谷氨酸工艺，如一次冷冻等电提取，锌盐法等电提取，浓缩等电提取等等。带菌等电提取谷氨酸，提取率较低，谷氨酸质量也较差，排出的味精废水混浊不堪，对环境污染影响较大。
(2)、几家大的味精厂，如沈阳味精厂，是采用引进国外的蝶片式高速离心机先除菌体而后浓缩再通过等电法提取谷氨酸。该工艺过程设备投资大，运转维修条件要求高，动力消耗大，非一般中小味精厂能力所及。再则，经离心机处理后的菌体浓缩液占整个处理液的比例大，约占30%左右。这部分带菌浓缩液还要经后道工序处理(如盐酸水解)，工艺设备均较复杂，因此，一般中小型味精厂也无法采用此技术。
(3)、据了解，目前国内已有厂家试图采用絮凝剂除去发酵液中的菌体，其原理根据是由于发酵液中含有许多胶体、菌体颗粒，这些颗粒大多是由可溶性的大分子，如蛋白质和碳水化合物组成，并带有一定的电荷和水化膜，因此在水中处于稳定状态，为了使这些胶体、菌体颗粒脱稳凝聚，就要在发酵液中投入一定的金属凝聚剂，破坏水化膜，形成一定的网络结构。这些网络结构不仅有吸附作用，而且还有架桥作用，通过架桥作用把脱稳的胶体、菌体颗粒凝聚成絮粒。为了使这些絮粒变大，还需要投入一定的有机大分子絮凝剂。但是，从几家开展小试研究工作所报导的絮凝效果来看，不太理想，除菌率较低，在75%～85%之间，絮凝后采用沉降法实现固液分离，对于占总液量30%的沉降浓缩液则采用板框压滤的办法再次进行固液分离和脱水。但是，从我们已进行的中试的实践经验得知，这种方法在工业生产中是实现不了的，其原因有a、经絮凝后的浓缩液在用泵打入板框压滤机时，泵的叶轮易将絮块打碎使其分散为粒度仅1微米左右的胶体颗粒，滤布难以将这些颗粒截住，而且过滤速度极慢。b、发酵液中残存的CO2气体，在絮凝时易吸附在絮粒上，使沉淀不彻底，此现象在小试时不明显，在大生产时较突出。c、即使是沉降分离较好的发酵液，特别是在夏季，温度较高，会产生再发酵，又产生大量的CO2气体，这种气体被絮粒吸附，使整个絮块上浮，破坏了沉降分离的目的。
本发明的目的就是为了解决上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种采用絮凝气浮法除菌后提取谷氨酸的方法，该工艺方法设备投资小，除菌效果理想，谷氨酸收率高，质量好，且可解决味精生产行业废水排放、污染环境之难题。
本发明的目的是通过以下措施来达到的该提取谷氨酸的方法包括絮凝气浮法除菌、浓缩、等电点提取等工艺过程，其中，除菌工艺是将温度为30℃～40℃、PH值为4.5～6.5的成熟的谷氨酸发酵液先进入溶气塔溶气，其溶气压力为0.3～0.45MPa，然后再送入气浮槽，在进入气浮槽过程中，加入絮凝剂高聚铝铁和有机高分子阴离子絮凝剂，高聚铝铁溶液的浓度为5～10%，其添加量为发酵液总量的1～4%(容积比)，高分子阴离子絮凝剂的浓度为0.05～0.1%，其添加量为发酵液总量的1～2%(容积比)，这种加入絮凝剂的发酵液在气浮槽中进行固液分离后，絮块刮出，溢出的清液送入下步工序，再进行浓缩、等电提取谷氨酸。
在本发明中，发酵液最好采用全溶气方式，有机高分子阴离子絮凝剂可选用聚丙烯酸钠，也可选用聚丙烯酰胺，絮凝剂高聚铝铁溶液的浓度最好为10%。
本发明与现有技术相比的优点在于(1)、由于采用絮凝气浮法除菌，方法简便而又经济，设备投资小，适用于各种规模的味精生产厂，采用此技术，除菌比高速离心机彻底，可达90%以上，除菌后的清液消光值(OD值)从0.9左右降到0.01～0.1之间，并且没有象采用高速离心机处理后剩有30%的浓缩液需用较复杂的酸水解设备回收谷氨酸。(2)、采用此技术经絮凝气浮法除菌后所得菌体干燥后是很好的蛋白饲料，即解决了废物再利用，又增加了经济效益。(3)、等电提取谷氨酸后的上清液，由于去除了菌体，不混浊，无沉淀，其中除含有1%左右的谷氨酸外，还含有其它多种氨基酸，营养物质十分丰富，可进一步综合利用，使味精生产行业长期以来存在的废水排放、污染环境之难题得以解决。(4)、采用该生产工艺，谷氨酸提取率可以从原来的75%增加的87%，谷氨酸结晶纯度不低于96%，由于谷氨酸质量的提高，也给后道工序提高收率和质量创造了条件，使吨味精成本下降千元以上，经济效益十分显著。
本发明通过以下实施例作进一步详细说明，但并不是限定本发明。
实施例1取30℃的以淀粉为原料经谷氨酸发酵好的发酵液1500升，谷氨酸含量为5.75克/100毫升，OD值为0.82，PH值为6.7。加酸调PH值为5.5，然后用泵打入溶气塔，溶气塔压力为0.35MPa。
将3000克高聚铝铁絮凝剂按10%浓度配制成30升溶液备用。将7.5克聚丙烯酸钠絮凝剂按0.05%浓度配制成溶液15升备用。
开启溶气塔释放阀门，按每小时250升调节好的流量使发酵液进入气浮槽(流量根据自身生产能力定)。在进入气浮槽的过程中，将配制好的两种絮凝剂分别均匀加入发酵液中，使其絮凝。从溶气塔放出的发酵液，由于突然受到减压，使溶解到发酵液中的气体释出，为微气泡的形式粘附于絮粒上。在气浮槽中絮粒和气泡一起上浮至液面。清液从下部溢流口翻回至上部流出。最后1500升发酵液经絮凝气浮后得清液1200升(气浮槽中的料液未加入)，得菌体浓缩液160升，菌体浓缩液含水88%。
将160升菌体浓缩液经压榨后得清液105升，得湿菌体52升，测湿菌体含水60%。
将气浮后获得的清液1200升和压榨后获得的清液100升合并为1300升，(清液OD值为0.05)，经多效蒸发器浓缩，当浓缩一倍时，浓缩比为2∶1。然后做等电提取，提取后测定谷氨酸含量大于96%，计算收率为83%。与不除菌一次冷冻等电提取率75%对照，除菌浓缩等电收率比不除菌等电提取收率高8%。
所得湿菌体经加工和烘干处理后，可作为饲料，等电后的母液可进一步综合利用。
实施例2取38℃的以淀粉为原料经谷氨酸发酵好的发酵液1600升，谷氨酸含量为6.12克/100毫升，OD值为0.85，PH值为6.5。加盐酸调PH值为5.3，然后用泵打入溶气塔，溶气塔压力为0.4MPa。
将6400克高聚铝铁絮凝剂按10%浓度配制成溶液64升备用。将32克聚丙烯酰胺絮凝剂按0.1%浓度配制成32升溶液备用。
开启溶气塔释放阀门，按每小时300升调节好的流量使其进入气浮槽。在进入气浮槽的过程中，将配制好的两种絮凝剂溶液分别均匀加入发酵液中，使其絮凝。从溶气塔放出的发酵液，由于突然受到减压，使溶解到发酵液中的气体释出，以微气泡的形式粘附于絮粒上。在气浮槽中絮粒和气泡一起上浮至液面，清液从下部溢流口翻回至上部流出。最后1600升发酵液经絮凝气浮后得清液1310升(气浮槽中的料液未加入)，得菌体浓缩液155升，菌体浓缩液含水85%。
将155升菌体浓缩液经压榨后得清液95升，得湿菌体60升，测湿菌体含水60%。
将气浮后获得的清液1310升和压榨后获得的清液95升合并为1405升，(测清液OD值为0.07)，经多效蒸发器浓缩，当浓缩两倍时，浓缩比为3∶1。然后做等电提取，等电提取后测定谷氨酸含量大于96%，计算收率为88%，与不除菌一次冷冻等电提取率75%对照，收率提高13%。
所得湿菌体经加工和烘干处理后，可作饲料，等电后的母液可进一步综合利用。
采用本发明，经絮凝气浮所得清液，不经浓缩而直接等电提取，发酵液由于除去了菌体，等电提取率可提高3%，也可解决某些染菌缸难以提取的问题。
实施本发明，按年产1000吨味精规模来说，需设备投资80万元。发酵液经过浓缩，体积减少，可节约大量盐酸。节约盐酸的成本基本可以抵消絮凝剂和运转费用。浓缩等电后，提取率若按提高10%计算，吨味精成本至少下降1000元，年增加效益100万元。实施本方案，年产1000吨味精，可以得干菌体300吨，每吨售价1000元，增收效益30万元。两项合计年增效益至少130万元，八个月可收回全部投资。
实施本方案，发酵液由于除去了菌体，母液最终可综合利用，还解决了味精废水排放严重污染环境的问题，即收到了经济效益，又得到了社会效益。
权利要求
1.本发明涉及一种采用絮凝气浮法除菌后提取谷氨酸的方法，它适用于味精制备行业，它包括絮凝气浮法除菌、浓缩、等电点法提取谷氨酸等工艺过程，其特征在于絮凝气浮法除菌工艺是将温度为30℃～40℃、PH值为4.5～6.5成熟的谷氨酸发酵液首先送入溶气塔溶气，溶气塔压力为0.3～0.45MPa，然后再送入气浮槽，在送入气浮槽的过程中，加入浓度为5～10%的絮凝剂高聚铝铁溶液和浓度为0.05～0.1%的有机高分子阴离子絮凝剂，高聚铝铁溶液的添加量为发酵液总量的1～4%(容积比)，有机高分子阴离子絮凝剂的添加量为发酵液总量的1～2%(容量比)，这种加入絮凝剂的发酵液在气浮槽中进行固液分离后，溢出的清液送入下步工序。
2.根据权利要求1所述的提取谷氨酸的方法，其特征在于发酵液最好采用全溶气方式。
3.根据权利要求1所述的提取谷氨酸的方法，其特征在于有机高分子阴离子絮凝剂可选用聚丙烯酸钠，也可选用聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求1所述的提取谷氨酸的方法，其特征在于絮凝剂高聚铝铁溶液的浓度最好为10%。
全文摘要
本发明涉及一种采用絮凝气浮法除菌后提取谷氨酸的方法，它适用于味精制备行业，它是利用添加絮凝剂使发酵液产生絮凝然后通过气浮槽进行固液分离。该工艺方法设备投资小，除菌效果理想，谷氨酸收率高、质量好，吨味精成本下降千元以上，且可解决味精生产行业长期以来存在的废液排放、污染环境之难题，具有良好的经济效益和社会效益。
文档编号C12P13/14GK1060870SQ91109689
公开日1992年5月6日 申请日期1991年10月12日 优先权日1991年10月12日
发明者杨敖大, 赵保国, 张振邦 申请人:核工业大连应用技术研究所, 郑州市调味品厂