专利名称：一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方法
技术领域：
本发明涉及一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方法，具体地说是发 酵食品工业技术领域。
背景技术：
味精的生产工艺主要以淀粉或废糖蜜为原料，经过制糖、发酵和提取获 得中间产物谷氨酸，谷氨酸再经过中和、脱色、除铁、结晶分离和干燥等工 序，制成成品味精。
在味精生产工艺中，硫酸、液氨等辅料的消耗主要集中在谷氨酸提取工 段，高浓度废水也主要产生在谷氨酸提取工段，另外，提取工艺的差异决定 着谷氨酸的质量，并最终影响精制生产味精后续工段的活性碳、蒸汽和电力 等资源和能源消耗水平。因此，不能仅仅根据单项技术或经济指标选择谷氨 酸提取工艺，必须综合考虑产品质量、原辅材料消耗、污染物排放量以及生 产成本等因素。
回顾分析现有的谷氨酸提取工艺，主要有"等电结晶+离子交换"和"浓 縮等电结晶+变晶"两种工艺。
"等电结晶+离子交换"工艺的优点是提取收率高， 一般总收率可达94 95%，但该工艺的缺点是消耗高，提取l吨谷氨酸，消耗硫酸850公斤，液氨 120公斤；其次，污染严重，提取1吨谷氨酸，排放12 16吨C0D 高达60000 80000mg/L的高浓度废水，又额外排放30 40吨C0D^在3000 4000mg/L的 中浓度洗柱废水，污染治理给企业带来了沉重的经济负担；另外，该工艺获 得的谷氨酸质量不尽如人意， 一般谷氨酸的绝干纯度在95%左右，后续精制 加工味精时活性炭消耗高，蒸汽、电力消耗高。因此，"等电结晶+离子交换" 已越来越没有产业化优势。
"浓缩等电+变晶"工艺不采用"离子交换"工序，因而该丁.艺的硫酸、 液氨消耗量少，提取l吨谷氨酸，仅消耗硫酸550公斤，液氨0公斤；其次， 由于发酵液前期经过浓縮，产生的废水少， 一般仅4 6吨；另一方面，谷氨 酸经过"转晶"工艺后，产品质量大幅度提高，谷氨酸的绝干纯度可达到98% 以上，后续精制时活性炭、蒸汽和电力的消耗比"等电结晶+离子交换"减少 一半以上。其缺点是谷氨酸提取收率低，仅88%，比"等电结晶+离子交换"减少6 7%，因此在经济匕无明显竞争力，在国内味精行业中仅有少许企业 中的个别生产线试用。
综上所述，如何提高产品收得率和产品质量，降低硫酸、液氨等物耗， 同时减少废水产生量，是谷氨酸提取新工艺的发展方向，是味精工业健康发 展的技术关键。
专利申请200810023516.2 "—种低物耗少废水的谷氨酸提取新工艺"公 开了一种低物耗少废水的谷氨酸提取工艺，但在如何提高产品质量方面仍有 潜力，产品收率还能进一歩提高。
发明内容
本发明的目的在于克服h述不足之处，从而提供一种高质量、低物耗、 少废水的谷氨酸提取方法；通过先除菌体再等电结晶，可提高谷氨酸结晶的 质量，同时可提高谷氨酸提取收率。
按照本发明提供的技术方案， 一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方 法，采用以下工艺步骤
K成熟谷氨酸发酵液通过菌体分离得到副产物菌体蛋白和清发酵液，菌 体蛋白用0. 5 4倍的水洗涤，洗涤水和清发酵液合并；
2、 清发酵液进入等电结晶罐等电结晶，加入含有2 30%谷氨酸的稀硫 酸溶液，硫酸溶液的质量百分浓度为l 50。/。；调节清发酵液的最终pH值3.0 3.2，控制温度5 3(TC，使谷氨酸结晶析出。
3、 等电结晶后经离心分离得到产品谷氨酸结晶和等电母液；
4、 将上述等电母液分成两部分， 一部分占等电母液总量的80 100%进 入蒸发器蒸发得到浓縮清母液，真空度-O. 09 -O.OlMPa，浓縮温度为45 98°C，浓缩后体积为浓縮前母液体积的1/2 1Z8;另一部分占等电母液总量 的0 20%不浓縮，作为歩骤7中溶解二次结晶谷氨酸用；
5、 浓縮清母液通过控制温度、pH值和蒸发速度而二次结晶，使残留在 等电母液中的谷氨酸继续结晶析出；二次结晶的pH值3.0 3.6，控制温度5 85°C;
6、 二次结晶后分离得到谷氨酸二次结晶和二次结晶母液；
7、 二次结晶的谷氨酸晶体进入溶解罐，在溶解罐中加入谷氨酸结晶重量 1 50倍的水和/或1 50倍的步骤4中留存的等电母液，再加入1 15倍的 硫酸，使谷氨酸结晶溶解；
8、 经溶解得到的含有谷氨酸的稀硫酸溶液送回等电结晶罐，调节下一批发酵液等电结晶。
本发明所述的等电结晶可采用间歇分批结晶，或采用连续结晶等各种结 晶技术。
本发明所述的菌体分离可采用膜过滤或菌体絮凝后气浮过滤。 所述膜可以是陶瓷、不锈钢等无机膜，或尼龙、聚砜等有机膜，膜过滤
压力为0. 1 0.6MPa，过滤温度20 85。C。所述膜过滤后的浓縮液加入菌体 蛋白体积0. 5 4倍的水洗涤，洗涤滤液和清发酵液合并后进入下道工序。
所述菌体絮凝后气浮过滤，在谷氨酸发酵液中加入絮凝剂絮凝后气浮过 滤，或直接加热使菌体凝固后过滤。
所述絮凝剂可以是聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚合铝盐或聚合铁盐等， 絮凝剂加入量为10 300ppm，加热温度为30 132°C，过滤结束后，加入菌 体蛋白体积0. 5 4倍的水洗涤，洗涤滤液和清发酵液合并后进入下道工序。
所述的蒸发方式可采用单效蒸发或采用多效蒸发。
所述的等电结晶时调节pH值所采用的稀硫酸溶液，是由硫酸、水和/或 等电清母液、二次结晶获得的谷氨酸晶体混合配成的。谷氨酸浓度2 30%， 硫酸浓度1 50%。
本发明中的二次等电母液可自由加工成硫酸铵、复合肥等各种产品，或 喷浆造粒干燥制复合有机肥。
本发明与已有技术相比具有以下优点
1、 革除了离子交换工艺，因此硫酸和液氨的消耗低于现有的"等电结晶
+离子交换"工艺。
2、 采用二次结晶工艺，可提高谷氨酸提取收率。谷氨酸提取收率和"等 电结晶+离子交换"工艺基本持平，而高于"浓縮等电结晶+变晶"工艺。
3、 发酵液先除去菌体蛋白等杂质，再等电结晶，得到的晶体质量明显提 高，无需"变晶"。
4、 产生的废水体积比"等电结晶+离子交换"工艺减少30-80%，结合现 有的硫酸铵结晶技术、复合肥生产技术，不仅能顺利回收硫酸铵、复合肥等 副产物而消除污染，且由于废水总量少，消耗的蒸汽和电能也低，生产成本 低。
图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述
实施例一本发明一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方法，采用以 下工艺步骤
1、 1001113谷氨酸发酵液，谷氨酸浓度为10%，温度36。C， pH6.7。用陶瓷 膜过滤，得到95 m3清发酵液和5 1113菌体蛋白，菌体蛋白加入5 r^水洗涤后 再次膜过滤，又得到5 m"青发酵液和5 (113菌体蛋白，5 !113菌体蛋白加热到80 。C后用板框过滤机过滤，得到2. 8吨菌体蛋白和1021113清发酵液。
2、 清发酵液进入等电结晶罐，加入16 1113含有6%谷氨酸的硫酸浓度为 25%的稀硫酸溶液，缓慢调节发酵液的pH值到3. 1，冷却降温到5i:，使谷氨 酸结晶析出。
3、 用离心机分离，离心机分离速度为1200rpm，得到10.1吨产品谷氨 酸结晶和110m'等电母液。
4、 步骤3中得到的等电母液，95m3进入四效蒸发器浓縮，剩余13m3留 到步骤7中溶解用。四效蒸发器从第一效到第四效的蒸发温度在45 78t:之 间，真空度-0. 09 0. 04MPa，浓缩后体积为25m3。
5、 浓縮后的等电清母液降温到2(TC，使残留在等电清母液中的谷氨酸 二次结晶析出，二次结晶的pH值为3.2。
6、 二次结晶后用离心机分离得到谷氨酸结晶和二次结晶母液；离心机分 离速度为6000rpm。
7、 上述二次结晶后分离得到的1.22吨谷氨酸结晶，投入溶解罐，在溶 解罐中加入13m3清等电母液，再加入3700Kg浓度为93°/。的工业硫酸，使谷氨 酸结晶溶解。
8、 将步骤7中得到的含有谷氨酸的稀硫酸溶液返回等电结晶罐，调节下 一批发酵液等电结晶。
实施例二本发明一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方法，采用以 下工艺步骤
1、 10n^谷氨酸发酵液，谷氨酸浓度为9%，温度35X:， pH6.5。将发酵液 用水蒸汽加热到121°C，然后板框过滤，并用lm3水在过滤机上洗涤，得到 0. 25吨副产物菌体蛋白和10. 7m3清发酵液。
2、 清发酵液进入等电结晶罐，加入1.51113含有7%谷氨酸的硫酸浓度为 20%的稀硫酸溶液，另加入60Kg浓度为93%的工业硫酸，调节发酵液的pH值 3.2，控制温度15'C，使谷氨酸结晶析出。3、 用离心机分离，离心机分离速度为1200rpm，得到0. 9吨产品谷氨酸 结晶和10m'等电母液。
4、 将步骤3中的等电母液进入二效蒸发器浓縮，蒸发温度为65 75°C， 真空度-O. 04 -0. 02MPa，浓縮后体积为2. 2m\
5、 浓縮后的等电清母液降温到25°C，使残留在等电母液中的谷氨酸结 晶析出；二次结晶的pH值为3. 2。
6、 二次结晶后，用离心机分离得到谷氨酸结晶和二次结晶母液，离心机 分离速度6000rpm。
7、 将步骤6中得到的谷氨酸结晶进入溶解罐，在溶解罐中加入1000Kg 的水和300Kg的浓度为93%的工业硫酸，使谷氨酸结晶溶解。
8、 将歩骤7中得到的含有谷氨酸的硫酸溶液返回等电结晶罐，调节下一 批发酵液等电结晶。
实施例三本发明一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方法，采用以 下工艺歩骤
1、 1(W谷氨酸发酵液，谷氨酸浓度为10.5%，温度35。C， p朋.7。将发 酵液加热到45i:，加入60卯m的絮凝剂聚丙烯酰胺使菌体蛋白凝聚，然后气 浮得到菌体和清液，菌体加热到8(TC后再过滤，得到0. 26吨副产物菌体蛋 白，菌体蛋白用l n^水洗涤，滤液和洗涤液合并得到10. 5m3清发酵液。
2、 清发酵液进入连续等电结晶系统。连续等电结晶系统由四个等电罐串 联而成，四个等电结晶罐中同时加入lm 含有10%谷氨酸的硫酸浓度为46% 的稀硫酸溶液，调节四个等电罐中发酵液的PH值依次为4. 2、 3. 8、 3. 5、 3. 2， 控制最终温度1(TC，使谷氨酸结晶析出。
3、 用离心机分离得到1.2吨产品谷氨酸结晶和10m3等电母液。离心机 分离速度为1440rpm。
4、 将歩骤3中的9. 5m3等电清母液进入四效蒸发器浓縮，蒸发温度为55 75°C，浓縮倍数(浓缩前后清等电母液体积比)为6倍；真空度-0.04 -0.015MPa:其余O. 5n^等电清母液留作步骤7中溶解用。
5、 浓縮后的等电清母液降温到2CTC，使残留在等电清母液中的谷氨酸 继续结晶析出；二次结晶的pH值为3.2。
6、 二次结晶后离心分离得到谷氨酸结晶和二次结晶母液。
7、 将步骤6中得到的谷氨酸结晶进入溶解罐，在溶解罐中加入0.5m3水 和0. 5m3的等电清母液，和3倍于谷氨酸二次结晶晶体重量的浓度为93%的工业硫酸使谷氨酸结晶溶解。
8、将步骤7中得到的含有谷氨酸的硫酸溶液返回等电结晶罐，调节下一 批发酵液等电结晶。
权利要求
1、一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方法，其特征是采用以下工艺步骤(1)、将谷氨酸发酵液通过菌体分离得到副产物菌体蛋白和清发酵液，菌体蛋白用0.5～4倍的水洗涤，洗涤水和清发酵液合并；(2)、上述清发酵液进入等电结晶罐等电结晶，加入含有2～30％谷氨酸的稀硫酸溶液，硫酸溶液的质量百分浓度为1～50％；调节清发酵液的最终pH值3.0～3.2，控制温度5～30℃，使谷氨酸结晶析出。(3)、等电结晶后经离心分离得到产品谷氨酸结晶和等电母液；(4)、将上述等电母液分成两部分，一部分占等电母液总量的80～100％进入蒸发器蒸发得到浓缩清母液，真空度-0.09～-0.01MPa，浓缩温度为45～98℃，浓缩后体积为浓缩前母液体积的1/2～1/8；另一部分占等电母液总量的0～20％不浓缩，作为步骤7中溶解二次结晶谷氨酸用；(5)、浓缩清母液通过控制温度、pH值和蒸发速度而二次结晶，使残留在等电母液中的谷氨酸继续结晶析出；二次结晶的pH值3.0～3.6，控制温度5～85℃；(6)、二次结晶后分离得到谷氨酸二次结晶和二次结晶母液；(7)、二次结晶的谷氨酸晶体进入溶解罐，在溶解罐中加入谷氨酸结晶重量1～50倍的水和/或1～50倍的步骤4中留存的等电母液，再加入1～15倍的硫酸，使谷氨酸结晶溶解；(8)、经溶解得到的含有谷氨酸的稀硫酸溶液送回等电结晶罐，调节下一批发酵液等电结晶。
2、 根据权利要求所述的一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方法， 其特征在于所述的等电结晶可采用间歇分批结晶，或采用连续结晶。
3、 根据权利要求1所述的一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方法， 其特征在于所述的菌体分离可采用膜过滤或菌体絮凝后气浮过滤。
4、 根据权利要求3所述的一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方法， 其特征在于所述的膜可以是陶瓷、不锈钢无机膜，或尼龙或聚砜有机膜。
5、 根据权利要求3所述的一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方法，其特征在于所述菌体絮凝后气浮过滤，在谷氨酸发酵液中加入絮凝剂絮凝后 气浮过滤，或直接加热使菌体凝固后过滤。
6、 根据权利要求5所述的一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方法， 其特征在于所述的絮凝剂可以是聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚合铝盐或聚合铁盐，絮凝剂加入量为10 300卯m，加热温度为30 132°C。
7、 根据权利要求1所述的一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方法， 其特征在于所述的蒸发方式可采用单效蒸发或采用多效蒸发。
全文摘要
本发明涉及一种高质量低物耗少废水的谷氨酸提取方法，具体地说是发酵食品工业技术领域。特征是将谷氨酸发酵液通过菌体分离得到副产物菌体蛋白和清发酵液；清发酵液进入等电结晶罐等电结晶使谷氨酸结晶析出；等电结晶后经离心分离得到产品谷氨酸结晶和等电母液；将上述等电母液分成两部分，一部分等电母液进入蒸发器蒸发得到浓缩清母液，另一部分作为溶解二次结晶谷氨酸用；浓缩清母液二次结晶；二次结晶的谷氨酸晶体进入溶解罐，使谷氨酸结晶溶解；经溶解得到含有谷氨酸的稀硫酸溶液送回等电结晶罐，调节下一批发酵液等电结晶。本发明通过先除菌体再等电结晶，可提高谷氨酸结晶的质量，同时可提高谷氨酸提取收率。
文档编号C07C227/42GK101417958SQ20081024472
公开日2009年4月29日 申请日期2008年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者张建华, 毛忠贵 申请人:江南大学