L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，特征是，包括以下工艺步骤：（1）将L-色氨酸发酵液经过膜分离得到的L-色氨酸滤清液送入进料缓冲罐；（2）将进料缓冲罐中的L-色氨酸滤清液送入脱氨塔中进行脱氨；（3）将脱氨塔处理后的L-色氨酸脱氨液送入二效蒸发器中进行蒸发浓缩；（4）将二效蒸发器处理后的L-色氨酸一次浓缩液送入一效蒸发器中进行蒸发浓缩；（5）将一效蒸发器处理后的L-色氨酸二次浓缩液送入出料缓冲罐；在L-色氨酸滤清液蒸发脱氨的过程中使用蒸汽进行加热，蒸汽的走向为一效蒸发器→二效蒸发器→脱氨塔→冷凝器。本发明利用二次蒸汽为热源进行脱氨，能够节约能耗，脱氨效果好，氨水回收浓度高，能达到5%～8%。
【专利说明】L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，尤其是一种L-色氨酸发酵滤清液的蒸发浓缩脱氨工艺，属于生物发酵【技术领域】。
【背景技术】
[0002]L-色氨酸(英语:L-Tryptophan )的化学名称为L-氨基吲哚基丙酸，分子式为C11H12N2O3，分子量为204.23。L-色氨酸是人和动物必需的氨基酸，参与机体蛋白合成和代谢网络调节，广泛存在于自然界，但在体内合成极少，需从外界摄取。
[0003]L-色氨酸的制备方法主要有微生物法、化学合成法和蛋白质水解法。现在微生物法处于主导地位。此法大体上可以分为直接发酵法、微生物转化法和酶法。现在一般是直接发酵法为L-色氨酸工业化生产的主流方式。该法是利用葡萄糖等原料为C基，以氨等原料为N基，经微生物发酵直接生产出L-色氨酸。
[0004]传统的L-色氨酸发酵法生产包括:发酵培养、菌体分离之后得到L-色氨酸发酵液，L-色氨酸发酵液经离子交换、活性炭脱色或相似工艺得到L-色氨酸滤清液，L-色氨酸滤清液经蒸发浓缩结晶等步骤得到L-色氨酸晶体。在使用发酵法生产L-色氨酸时的蒸发步骤时，因在发酵过程中会有残留的游离氨，游离氨在受热后会挥发，严重影响蒸发工艺时蒸发器的真空度，且氨气挥发在大气中会污染大气，严重影响工人的身心健康。因此在进行蒸发浓缩前必须把氨去除掉并进行回收利用。
[0005]发酵液中的游离氨在受热至55°C以上时，绝大部分会变成氨气挥发。目前采用的一般是单独对L-色氨酸发酵液进行加热脱氨，热源采用生蒸汽。此种工艺蒸汽消耗量大，增加了生产成本，同时与现在的节能减排，绿色环保背道而驰，必须有一种新工艺替代原单独脱氨工艺。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，能够大量节约蒸汽单位能耗。
[0007]按照本发明提供的技术方案，一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，特征是，所述L-色氨酸发酵液经灭菌、膜分离后，得到澄清的L-色氨酸滤清液，L-色氨酸滤清液在双效连续蒸发脱氨系统中进行连续蒸发脱氨；所述双效连续蒸发脱氨系统包括进料缓冲罐、一效蒸发器、二效蒸发器、脱氨塔、出料缓冲罐、冷凝器、氨回收塔及氨水储罐，L-色氨酸滤清液的走向为进料缓冲罐一脱氨塔一二效蒸发器一一效蒸发器一出料缓冲罐，蒸汽的走向为一效蒸发器一二效蒸发器一脱氨塔一冷凝器；具体包括以下工艺步骤:
(1)将L-色氨酸滤清液送入进料缓冲罐中；L-色氨酸滤清液中L-色氨酸的质量百分浓度为1.6~2%，温度为40~45°C，游离氨含量为1.0~1.2%，pH值为8.5~11.2 ;
(2)将进料缓冲罐中的L-色氨酸滤清液送入脱氨塔,得到L-色氨酸脱氨液,L-色氨酸脱氨液中L-色氨酸的质量百分浓度为1.6~2%，温度为55~58°C，游离氨含量为≤0.1%，pH值为7.0~7.5，脱氨塔处理时间为2~3min ；
(3)将脱氨塔处理后的L-色氨酸脱氨液送入二效蒸发器中进行蒸发浓缩，处理后的L-色氨酸脱氨液中的L-色氨酸的质量百分浓度为23.0~24.0%，温度为58~60 V，游离氨含量为≤0.1%，pH值为7.0~7.5，二效蒸发器处理时间为2~3min ；
(4)将二效蒸发器处理后的L-色氨酸一次浓缩液送入一效蒸发器中进行蒸发浓缩，得到L-色氨酸浓缩液，L-色氨酸浓缩液中的L-色氨酸的质量百分浓度为41.0~42.0%，温度为70~75°C，游离氨含量为≤0.05%, pH值为7.0~7.2，一效蒸发器处理时间为2~3min ；
(5)将一效蒸发器处理后的L-色氨酸浓缩液送入出料缓冲罐进行储存。
[0008]所述一效蒸发器、二效蒸发器、脱氨塔中的真空度为-0.083~-0.061MPao
[0009]所述L-色氨酸滤清液中的水分蒸发冷凝形成冷凝水，冷凝水的走向为一效蒸发器一二效蒸发结一冷凝器。
[0010]所述膜分离采用金属微滤膜或陶瓷膜进行微滤。
[0011]本发明与传统工艺单效结晶器比较具有以下优点:(I)、本发明在蒸发浓缩脱氨时，可实现连续地进料、连续地出料，脱氨塔中使用的蒸汽为二次蒸汽，节约了大量的生蒸汽，能够节约能耗；(2)、本发明的脱氨效果好，脱氨效率> 95%，回收氨水浓度高，能达到
5% ~8% ο
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明所使用的双效连续蒸发脱氨系统的示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
[0014]如图1所示，本发明所使用的双效连续蒸发脱氨系统包括进料缓冲罐1，一效蒸发器2，二效蒸发器3，脱氨塔4，出料缓冲罐5，冷凝器6，氨回收塔7及氨水储罐8 ;在L-色氨酸滤清液进行蒸发脱氨的过程中，L-色氨酸滤清液的走向为进料缓冲罐I —脱氨塔4 — 二效蒸发器3 ——效蒸发器2 —出料缓冲罐5 ;在L-色氨酸滤清液蒸发脱氨的过程中使用蒸汽进行加热，蒸汽的走向为一效蒸发器2 —二效蒸发器3 —脱氨塔4 —冷凝器6 ；L-色氨酸滤清液中的水分蒸发冷凝成冷凝水，冷凝水的走向为一效蒸发器2 —二效蒸发结3 —冷凝器6。
[0015]实施例一:一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，包括以下工艺步骤:
(1)L-色氨酸发酵液经灭菌后，进入金属微滤膜或陶瓷膜进行微滤、离子交换等工艺，除去菌体、蛋白及大分子色素等杂质，得到澄清的L-色氨酸滤清液，L-色氨酸滤清液中L-色氨酸的质量百分浓度为2%，温度为45°C，游离氨含量为1.0~1.2%，pH值为9.5 ;将L-色氨酸滤清液送入进料缓冲罐中；
(2)将进料缓冲罐中的L-色氨酸滤清液送入脱氨塔,得到L-色氨酸脱氨液,L-色氨酸脱氨液中L-色氨酸的质量百分浓度为2%，温度为50°C，游离氨含量为0.1%,ρΗ值为7.5，脱氨塔处理时间为2min，脱氨塔中的真空度为-0.083MPa ；
(3)将脱氨塔处理后的L-色氨酸脱氨液送入二效蒸发器中进行蒸发浓缩，处理后的L-色氨酸脱氨液中的L-色氨酸的质量百分浓度为24.0%，温度为50°C,游离氨含量为0.1%，PH值为7.5，二效蒸发器处理时间为2~3min，二效蒸发器中的真空度为-0.083MPa ；
(4)将二效蒸发器处理后的L-色氨酸脱氨液送入一效蒸发器中进行蒸发浓缩，得到L-色氨酸浓缩液，L-色氨酸浓缩液中的L-色氨酸的质量百分浓度为42.0%，温度为70°C,游离氨含量为0.05%, pH值为7.0, 一效蒸发器处理时间为2min，一效蒸发器中的真空度为-0.068MPa ；
(5)将一效蒸发器处理后的L-色氨酸浓缩液送入出料缓冲罐进行储存。
[0016]相同工况下，本实施例的蒸发量较大，回收氨水的浓度4.5%，冷凝水中含氨量较大，空气中有可嗅氨气味道。
[0017]实施例二: 一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，包括以下工艺步骤:
(1)L-色氨酸发酵液经灭菌后，进入金属微滤膜或陶瓷膜进行微滤、离子交换等工艺，除去菌体、蛋白及大分子色素等杂质，得到澄清的L-色氨酸滤清液，L-色氨酸滤清液中L-色氨酸的质量百分浓度为2%，温度为45°C，游离氨含量为1.0~1.2%，pH值为9.5 ;将L-色氨酸滤清液送入进料缓冲罐中；
(2)将进料缓冲罐中的L-色氨酸滤清液送入脱氨塔,得到L-色氨酸脱氨液，L-色氨酸脱氨液中L-色氨酸的质量百分浓度为1.9%，温度为56°C,游离氨含量为0.05%, pH值为
7.2，脱氨塔处理时间为3min，脱氨塔中的真空度为-0.083MPa ；
(3)将脱氨塔处理后的L-色氨酸脱氨液送入二效蒸发器中进行蒸发浓缩，处理后的L-色氨酸脱氨液中的L-色氨酸的质量百分浓度为24.0%，温度为56°C，游离氨含量为0.05%，pH值为7.0，二效蒸发器处理时间为3min，二效蒸发器中的真空度为-0.083MPa ；
(4)将二效蒸发器处理后的L-色氨酸脱氨液送入一效蒸发器中进行蒸发浓缩，得到L-色氨酸浓缩液，L-色氨酸浓缩液中的L-色氨酸的质量百分浓度为42.0%，温度为70°C,游离氨含量为0.05%, pH值为7.0, 一效蒸发器处理时间为3min，一效蒸发器中的真空度为-0.068MPa ；
(5)将一效蒸发器处理后的L-色氨酸浓缩液送入出料缓冲罐进行储存。
[0018]相同工况下，本实施例的蒸发量较大，回收氨水浓度7%，冷凝水中含氨量很小，空气中无氨气味道。
[0019]实施例三:一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，包括以下工艺步骤:
(1)L-色氨酸发酵液经灭菌后，进入金属微滤膜或陶瓷膜进行微滤、离子交换等工艺，除去菌体、蛋白及大分子色素等杂质，得到澄清的L-色氨酸滤清液，L-色氨酸滤清液中L-色氨酸的质量百分浓度为2%，温度为45°C，游离氨含量为1.0~1.2%，pH值为9.5 ;将L-色氨酸滤清液送入进料缓冲罐中；
(2)将进料缓冲罐中的L-色氨酸滤清液送入脱氨塔，得到L-色氨酸脱氨液，L-色氨酸脱氨液中L-色氨酸的质量百分浓度为1.8%，温度为58°C,游离氨含量为0.05%, pH值为7.2，脱氨塔处理时间为2.5min，脱氨塔中的真空度为-0.08IMPa ；
(3)将脱氨塔处理后的L-色氨酸脱氨液送入二效蒸发器中进行蒸发浓缩，处理后的L-色氨酸脱氨液 的L-色氨酸的质量百分浓度为24.0%，温度为60°C，游离氨含量为0.05%，pH值为7.0，二效蒸发器处理时间为2.5min，二效蒸发器中的真空度为-0.08IMPa ；
(4)将二效蒸发器处理后的L-色氨酸脱氨液送入一效蒸发器中进行蒸发浓缩，得到L-色氨酸浓缩液，L-色氨酸浓缩液中的L-色氨酸的质量百分浓度为41.0%，温度为70°C,游离氨含量为0.05%, pH值为7.0，一效蒸发器处理时间为2~3min，一效蒸发器中的真空度为-0.068MPa ；
(5)将一效蒸发器处理后的L-色氨酸浓缩液送入出料缓冲罐进行储存。
[0020]相同工况下，本实施例的蒸发量较小，回收氨水浓度7%，冷凝水中含氨量较小，空气中无氨 气味道。
【权利要求】
1.一种L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，其特征是，所述L-色氨酸发酵液经灭菌、膜分离后，得到澄清的L-色氨酸滤清液，L-色氨酸滤清液在双效连续蒸发脱氨系统中进行连续蒸发脱氨；所述双效连续蒸发脱氨系统包括进料缓冲罐(I)、一效蒸发器(2)、二效蒸发器(3)、脱氨塔(4)、出料缓冲罐(5)、冷凝器(6)、氨回收塔(7)及氨水储罐(8)，L-色氨酸滤清液的走向为进料缓冲罐(I)—脱氨塔(4) —二效蒸发器(3)——效蒸发器(2)—出料缓冲罐(5)，蒸汽的走向为一效蒸发器(2) —二效蒸发器(3)—脱氨塔(4)—冷凝器(6);具体包括以下工艺步骤: (1)将L-色氨酸滤清液送入进料缓冲罐中；L-色氨酸滤清液中L-色氨酸的质量百分浓度为1.6~2%，温度为40~45°C，游离氨含量为1.0~1.2%，pH值为8.5~11.2 ; (2)将进料缓冲罐中的L-色氨酸滤清液送入脱氨塔,得到L-色氨酸脱氨液,L-色氨酸脱氨液中L-色氨酸的质量百分浓度为1.6~2%，温度为55~58°C，游离氨含量为≤0.1%，pH值为7.0~7.5，脱氨塔处理时间为2~3min ； (3)将脱氨塔处理后的L-色氨酸脱氨液送入二效蒸发器中进行蒸发浓缩，处理后的L-色氨酸脱氨液中的L-色氨酸的质量百分浓度为23.0~24.0%，温度为58~60 V，游离氨含量为≤0.1%，pH值为7.0~7.5，二效蒸发器处理时间为2~3min ； (4)将二效蒸发器处理后的L-色氨酸脱氨液送入一效蒸发器中进行蒸发浓缩，得到L-色氨酸浓缩液，L-色氨酸浓缩液中的L-色氨酸的质量百分浓度为41.0~42.0%，温度为70~75 °C，游离氨含量为≤0.05%, pH值为7.0~7.2，一效蒸发器处理时间为2~3min ； (5)将一效蒸发器处理后的L-色氨酸浓缩液送入出料缓冲罐进行储存。
2.如权利要求1所述的L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，其特征是:所述一效蒸发器、二效蒸发器、脱氨塔中的真空度为-0.083~-0.06IMPa0
3.如权利要求1所述的L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，其特征是:所述L-色氨酸滤清液中的水分蒸发冷凝形成冷凝水，冷凝水的走向为一效蒸发器(2)—二效蒸发结器(3)—冷凝器(6)。
4.如权利要求1所述的L-色氨酸双效连续蒸发脱氨工艺，其特征是:所述膜分离采用金属微滤膜或陶瓷膜进行微滤。
【文档编号】C07D209/20GK103864667SQ201410108846
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】杨士鑫 申请人:无锡荣丰生物工程有限公司