【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及味精清洁生产，具体涉及一种利用阳离子置换渗析直接从谷氨酸发酵液制备谷氨酸钠的方法。
技术介绍
1、味精为谷氨酸钠一水化物，是一种重要的调味品，可以丰富和改善食品的鲜味，被广泛用于食品加工行业。我国是味精生产大国，以谷氨酸钠计年产量达295万吨，占全球产量的76％，年出口量超过75万吨。
2、味精工业生产主要通过“等电结晶-酸碱中和”工艺从谷氨酸发酵液(主要成分是谷氨酸铵)中提取谷氨酸，等电结晶过程中通过加入大量硫酸调节发酵液ph至谷氨酸等电点3.22来提取谷氨酸晶体；将得到的谷氨酸晶体进一步用碳酸钠中和得到谷氨酸钠，如图1所示。该方法中分离谷氨酸晶体后的上清液称为“等电母液”，其中含有高cod(10000～40000mg/l)、高浓度铵离子(15000～25000mg/l)、高浓度硫酸根离子(15000～50000mg/l)，且ph(2.0～3.4)低，难以处理；利用等电母液培养微生物的方法微生物生长受到高铵高硫酸根的抑制。行业中将其浓缩后进行喷浆造粒制备复合肥，不仅能耗高，还造成二次污染。
3、专利cn200910243319.6，cn200910243320.9，cn201010034136.6公开了一种从谷氨酸等电母液再生酸碱的方法(如图2所示)，将等电母液中的高浓度硫酸铵用双极膜电渗析再生为硫酸和氨，该方法以电场为驱动力，对等电母液这样的高cod料液会产生严重的膜污染，使得相应的工业过程难以进行。
4、文献journal of membrane science，2022，
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术目的在于提供一种利用阳离子置换渗析直接从谷氨酸发酵液(主要成分是谷氨酸铵)制备谷氨酸钠的方法。所述方法能实现从谷氨酸铵向谷氨酸钠的直接转化，该方法具有工艺步骤少、流程简单、环境友好且能耗低的优势。
2、为达此目的，本专利技术提供一种利用阳离子置换渗析直接从谷氨酸发酵液制备谷氨酸钠的方法。所述方法包括将谷氨酸发酵液通入阳离子置换渗析装置与钠离子水溶液进行铵离子与钠离子的阳离子置换渗析，最终得到谷氨酸钠和氨水或铵盐，其中，谷氨酸发酵液的主要成分是谷氨酸铵。
3、所述阳离子置换渗析装置包括一个阳离子置换渗析组件或多个阳离子置换渗析组件的串联和/或并联，以及附属的泵、管、阀。所述阳离子置换渗析组件包括阳离子置换渗析膜以及由阳离子置换渗析膜分隔而成的盐室和碱室，如图4所示。将谷氨酸发酵液通入盐室，将钠离子水溶液通入碱室，通入盐室的谷氨酸发酵液中的铵离子和通入碱室的钠离子水溶液中的钠离子通过阳离子置换渗析膜发生离子置换，即，铵离子跨阳离子置换渗析膜迁入碱室，钠离子跨阳离子置换渗析膜迁入盐室，从而在盐室得到谷氨酸钠，在碱室得到氨水或铵盐。
4、所述阳离子置换渗析组件可以是板框式阳离子置换渗析膜堆、管式阳离子置换渗析膜组件或卷式阳离子置换渗析膜组件。
5、所述板框式阳离子置换渗析膜堆包括多张平板式阳离子置换渗析膜和隔板以及由多张平板式阳离子置换渗析膜交替分隔而成的盐室和碱室。所述管式阳离子置换渗析膜组件包括多根管式阳离子置换渗析膜以及由管式阳离子置换渗析膜分隔而成的盐室(膜管外，壳程)和碱室(膜管内，管程)。所述卷式阳离子置换渗析膜组件包括卷制成膜卷的一张或多张平板式阳离子置换渗析膜和隔网以及由阳离子置换渗析膜分隔而成的盐室和碱室。
6、所述阳离子置换渗析膜可以采用本领域技术人员熟知的阳离子交换膜，由市场购买即可，例如常规的电渗析阳离子交换膜、单价选择性阳离子交换膜(即可让一价的阳离子优先透过，而阻挡二价及以上价态阳离子透过的离子交换膜)、耐碱的阳离子交换膜，或通过离子交换膜改性(掺杂改性和表面改性)得到。
7、优选地，所述初始谷氨酸发酵液的浓度(以谷氨酸计)为50-350g/l。
8、所述钠离子水溶液中初始钠离子总物质的量大于谷氨酸发酵液中初始谷氨酸离子总物质的量。
9、本专利技术中，所述阳离子置换渗析中料液在阳离子置换渗析组件中的线速度为0.5-7cm/s。
10、所述阳离子置换渗析中盐室料液和碱室料液的温度为20-60℃，即阳离子置换渗析的温度为20-60℃。
11、所述钠离子水溶液指的是中性至碱性含钠离子的水溶液，包括但不限于氢氧化钠、硫酸钠、氯化钠、碳酸钠或碳酸氢钠等的水溶液。
12、进一步的，所述钠离子水溶液优选为碱性含钠离子的水溶液，包括但不限于氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠。当钠离子水溶液为碱性含钠离子的水溶液时，迁入碱室的部分铵离子与氢氧根离子结合生成氨，促进铵离子向碱室迁移，进而促进盐室谷氨酸铵向谷氨酸钠的转化。
13、特别地，当钠离子水溶液为碳酸钠或碳酸氢钠时，所述阳离子置换渗析中盐室料液和碱室料液的温度为40-60℃。
14、优选地，当钠离子水溶液为碱性含钠离子的水溶液时，本专利技术所述利用阳离子置换渗析直接从谷氨酸发酵液制备谷氨酸钠的方法还包括在进行阳离子置换渗析时向阳离子置换渗析组件的碱室中鼓气，如图6所示。向阳离子置换渗析组件的碱室鼓气可以将阳离子置换渗析组件碱室中的氨分子吹脱出来，促进铵/氨的解离平衡向生成氨分子的方向移动，使盐室中的铵离子跨阳离子置换渗析膜迁入碱室的推动力增加；同时，碱室得到的氨水在氨吹脱后，减少氨分子透过阳离子置换渗析膜向盐室泄漏。
15、本专利技术中，前述利用阳离子置换渗析直接从谷氨酸发酵液制备谷氨酸钠的方法可称为单级批式处理方式，受限于阳离子置换渗析的铵离子和钠离子的迁移平衡，为达到较高的盐室的谷氨酸钠转化率(谷氨酸钠转化率为盐室得到的谷氨酸钠溶液中谷氨酸钠浓度与谷氨酸发酵液中初始谷氨酸浓度的比值)，往往需要大量的初始钠离子总物质的量。作为本专利技术优选的技术方案，所述利用阳离子置换渗析直接从谷氨酸发酵液制备谷氨酸钠的方法还包括在阳离子置换渗析过程中更换新鲜的钠离子水溶液的处理方式。
16、所述更换新鲜的钠离子水溶液处理方式中，更换新鲜的钠离子水本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用阳离子置换渗析直接从谷氨酸发酵液制备谷氨酸钠的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳离子置换渗析装置包括一个阳离子置换渗析组件或多个阳离子置换渗析组件的串联和/或并联；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个阳离子置换渗析组件的个数为二个或三个或四个或五个或六个。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阳离子置换渗析组件是板框式阳离子置换渗析膜堆、管式阳离子置换渗析膜组件或卷式阳离子置换渗析膜组件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以谷氨酸计，所述谷氨酸发酵液的初始浓度为50-350g/L。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述钠离子水溶液指的是中性至碱性含钠离子的水溶液，包括但不限于氢氧化钠、硫酸钠、氯化钠、碳酸钠或碳酸氢钠的水溶液。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当钠离子水溶液为碱性含钠离子的水溶液时，在进行阳离子置换渗析时向阳离子置换渗析装置的碱室中鼓气。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳离子置换渗析的过程包括更换新鲜的钠离子水溶液的处理方式；
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳离子置换渗析采用多级逆流处理方式；
...【技术特征摘要】
1.一种利用阳离子置换渗析直接从谷氨酸发酵液制备谷氨酸钠的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳离子置换渗析装置包括一个阳离子置换渗析组件或多个阳离子置换渗析组件的串联和/或并联；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个阳离子置换渗析组件的个数为二个或三个或四个或五个或六个。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阳离子置换渗析组件是板框式阳离子置换渗析膜堆、管式阳离子置换渗析膜组件或卷式阳离子置换渗析膜组件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以谷氨酸计，所述谷氨酸发酵液的初始浓度为50-350g/l。
6.根据权利要求1或2所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：丛威，王睿，王雪莹，林樟楠，王智慧，赵轩，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。