一种L-谷氨酰胺发酵法清洁生产工艺制造技术

本发明专利技术属于氨基酸的分离提取技术领域，公开了一种L‑谷氨酰胺发酵法清洁生产工艺，其包括：过滤、絮凝、等电、浓缩、超滤以及干燥等步骤，得到L‑谷氨酰胺产品。按照本发明专利技术进行操作，不仅提高了L‑谷氨酰胺产品的收率和纯度，还有效解决了发酵工业废水废渣引起的环境问题，实现了L‑谷氨酰胺发酵法的清洁化生产，一举两得。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于氨基酸的分离提取
，具体涉及一种L-谷氨酰胺发酵法清洁生产工艺。
技术介绍
L-谷氨酰胺是人体最普遍、最不可缺乏的条件性必需氨基酸，占人体游离氨基酸的61％。最初是在甜菜汁、发芽种子和蛋白质中发现的。L-谷氨酰胺在生命活动中有着非常重要的作用。它是构成蛋白质的氨基酸，又是一种重要的生化试剂，目前临床上主要用于治疗酒精中毒、精神不振以及消化器官溃疡等疾病，具有广阔的药物发展前景。受行业特点影响，发酵产品在生产过程中需要消耗较多的水、电、汽等，发酵工业中的废水、废渣中含有丰富的蛋白质、氨基酸、糖类和多种微量元素，同时还含有较高的COD值，使得发酵工业的发展受到能耗高、排污较大等环境问题的限制。目前对L-谷氨酰胺废水的处理采用厌氧生化处理法和厌氧好氧相结合的生化处理法。虽然取得了较好的效果，但这些方法有不少缺点，如投资大、处理周期长，有异味产生，处理结果不稳定。而且，L-谷氨酰胺生产工艺还存在步骤繁琐、耗材较高以及产品的收率和纯度较低等缺陷，需要进一步改进。
技术实现思路
本专利技术提供了一种L-谷氨酰胺发酵法清洁生产工艺，既充分考虑了L-谷氨酰胺的收率和品质，又能够实现废渣、废液的零排放，每生产1吨L-谷氨酰胺成品，即可生产0.2吨菌体蛋白饲料和0.5吨生物有机肥料，形成了一条L-谷氨酰胺发酵法清洁生产新工艺。本专利技术是通过如下技术方案来完成的：一种L-谷氨酰胺发酵法清洁生产工艺，其包括：过滤、絮凝、等电、浓缩、超滤以及干燥等步骤。具体地，所述工艺包括如下步骤：步骤1)L-谷氨酰胺发酵液经微滤膜一次过滤除菌，收集菌体和滤过液；然后添加占过滤液0.5％(w/w)的絮凝剂，300转/min搅拌5min，再静置120min，微滤膜二次过滤，收集沉淀A和清液A；将清液A浓缩成原体积的四分之一，然后缓慢降温至20℃，调节成等电溶液；将菌体和沉淀A合并，脱水、烘干、磨粉，制成菌体蛋白；步骤2)等电溶液沉降3小时，离心，收集母液B和沉淀物B，将沉淀物B中投入纯化水中，然后添加占沉淀物B0.6％(w/w)的絮凝剂，300转/min搅拌5min，随后微滤膜三次过滤，去除沉淀C，收集清液C；将母液B和沉淀C合并用于制备肥料；步骤3)将清液C进行超膜过滤，收集过滤液，将过滤液浓缩成原体积的三分之一，再调节成等电溶液，温度控制在16℃，沉降8小时；获得结晶的L-谷氨酰胺，将结晶的L-谷氨酰胺烘干，即得。所述絮凝剂按照如下步骤制备而得：(1)往淀粉中加占淀粉两倍质量的纯化水，搅拌均匀得到悬浊液，然后加入与淀粉等质量的羧甲基纤维素钠，200转/min搅拌30min，然后置于80℃烘干至水分含量5％以下，得到改性淀粉；(2)按照5∶1∶0.2的质量比取壳聚糖、腐植酸钠以及果胶，混合搅拌均匀，然后添加占壳聚糖两倍质量的2M的氢氧化钠水溶液，30KHz的超声10min，最后500转/min搅拌3min，得到改性壳聚糖；(3)将玉米秸粉、海泡石分别粉碎得到玉米秸秆粉和海泡石粉，将玉米秸秆粉、海泡石粉以及硅藻土按照3∶1∶1的质量比混合搅拌均匀，添加到占硅藻土5倍重量的浓度为1M的氢氧化钠溶液中，200转/min搅拌120min，然后过滤，干燥，研磨成粒径为10-20目的粉末；(4)将改性淀粉、改性壳聚糖以及步骤(3)所得粉末按照5∶3∶2的质量比混合搅拌均匀，然后置于密闭反应釜中，以2℃/s的升温速率升至150℃，保温30min，取出，投入到搅拌器中，500转/min搅拌3min，得到混合料，置于烘箱中，80℃烘干90min，取出，粉碎即得；所述微滤膜一次过滤、二次过滤以及三次过滤的条件均为：微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为10000Da，微滤温度为50℃；所述超膜过滤的条件为：超滤膜截留分子量为300Da，超滤温度为40℃。本专利技术的技术方案具有以下突出的优点及独特性：本专利技术技术工艺微滤、超滤膜过滤过程菌体蛋白、大分子多糖等提取率大大提高，避免了此类物质对L-谷氨酰胺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。本专利技术技术工艺实现了L-谷氨酰胺提取过程绿色环保，大大降低了废水外排，节能减排，可持续发展。本专利技术L-谷氨酰胺生产工艺中采用两次絮凝剂处理，简化了操作步骤，节省了成本，并且使得纯化效果更佳，使用后的絮凝剂还可以用作肥料制备，变废为宝；本专利技术提供一种新型絮凝剂，适合氨基酸发酵液纯化，避免化学物质，絮凝除杂效果好，成本低廉，环保无污染，使用絮凝剂可相比常用的活性炭等提高20％的纯度；本专利技术絮凝剂以农业废弃物和天然矿物质为主要原料，这种原料来源广泛且成本低，并且制备出多孔材料，絮凝除杂效果好，实现了农业废弃物回收利用；本专利技术絮凝剂对淀粉以及壳聚糖进行了改性，使得孔径、吸附容量以及比表面积大大提高。具体实施方式本具体实施例仅是对本专利技术的解释，其并不是本专利技术的限制，本
的人员在阅读完本说明书后，可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只在本专利技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。实施例1一种L-谷氨酰胺发酵法清洁生产工艺，其包括如下步骤：步骤1)制备絮凝剂：(1)往淀粉中加占淀粉两倍质量的纯化水，搅拌均匀得到悬浊液，然后加入与淀粉等质量的羧甲基纤维素钠，200转/min搅拌30min，然后置于80℃烘干至水分含量5％(质量百分比)以下，得到改性淀粉；(2)按照5∶1∶0.2的质量比取壳聚糖、腐植酸钠以及果胶，混合搅拌均匀，然后添加占壳聚糖两倍质量的2M的氢氧化钠水溶液，30KHz的超声10min，最后500转/min搅拌3min，得到改性壳聚糖；(3)将玉米秸粉、海泡石分别粉碎得到玉米秸秆粉和海泡石粉，将玉米秸秆粉、海泡石粉以及硅藻土按照3∶1∶1的质量比混合搅拌均匀，添加到占硅藻土5倍重量的浓度为1M的氢氧化钠溶液中，200转/min搅拌120min，然后过滤，干燥，研磨成粒径为10-20目的粉末；(4)将改性淀粉、改性壳聚糖以及步骤(3)所得粉末按照5∶3∶2的质量比混合搅拌均匀，然后置于密闭反应釜中，以2℃/s的升温速率升至150℃，保温30min，取出，投入到搅拌器中，500转/min搅拌3min，得到混合料，置于烘箱中，80℃烘干90min，取出，粉碎即得；步骤2)L-谷氨酰胺发酵液经微滤膜一次过滤除菌，收集菌体和滤过液；然后往滤过液中添加占滤过液0.5％(w/w)的絮凝剂，300转/min搅拌5min，再静置120min，微滤膜二次过滤，收集沉淀A和清液A；将清液A浓缩成原体积的四分之一，然后缓慢降温至20℃，调节pH为5.65的等电溶液；将菌体和沉淀A合并，脱水、烘干、磨粉，制成富含氨基酸的菌体蛋白；步骤3)等电溶液沉降3小时，离心，收集母液B和沉淀物B，将沉淀物B中投入五倍体积的纯化水中，然后添加占沉淀物B0.6％(w/w)的絮凝剂，300转/min搅拌5min，随后微滤膜三次过滤，去除沉淀C，收集清液C；将母液B和沉淀C合并用于制备肥料；步骤4)将清液C进行超膜过滤，收集过滤液，将过滤液浓缩成原体积的三分之一，再调节pH为5.65的等电溶液；温度控制在16℃，沉降8小时；获得结晶的L-谷氨酰胺，将结晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种L‑谷氨酰胺发酵法清洁生产工艺，其包括：过滤、絮凝、等电、浓缩、超滤以及干燥等步骤。

【技术特征摘要】
1.一种L-谷氨酰胺发酵法清洁生产工艺，其包括：过滤、絮凝、等电、浓缩、超滤以及干燥等步骤。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：步骤1)L-谷氨酰胺发酵液经微滤膜一次过滤，收集菌体和滤过液；然后往滤过液中添加0.5wt％的絮凝剂，300转/min搅拌5min，再静置120min，微滤膜二次过滤，收集沉淀A和清液A；将清液A浓缩成原体积的四分之一，然后缓慢降温至20℃，调节成等电溶液；将菌体和沉淀A合并，脱水、烘干、磨粉，制成菌体蛋白；步骤2)将步骤1)所得等电溶液沉降3小时，离心，收集母液B和沉淀物B，将沉淀物B中投入纯化水中，然后添加占沉淀物B0.6％(w/w)的絮凝剂，300转/min搅拌5min，随后微滤膜三次过滤，去除沉淀C，收集清液C；将母液B和沉淀C合并用于制备肥料；步骤3)将步骤2)所得清液C进行超膜过滤，收集过滤液，将过滤液浓缩成原体积的三分之一，再调节成等电溶液，温度控制在16℃，沉降8小时；获得结晶的L-谷氨酰胺，将结晶的L-谷氨酰胺烘干，即得。3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述絮凝剂按照如下步骤制备而得：(1)往淀粉中加占淀粉两倍质量的纯化水，搅拌均匀得到悬浊液，然后加入与淀粉等质量的羧...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐永强，包鑫，殷文娟，王绍冰，庄会华，
申请(专利权)人：新疆阜丰生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65