一种谷氨酸连续等电结晶的方法技术

本发明专利技术公开了一种谷氨酸连续等电结晶的方法，包括如下步骤：ａ、将等电液和发酵液按照一定比例混合，同时加入硫酸或离交高流份或酸性水解液，维持混合液的ｐＨ值在３．０－３．２之间；ｂ、步骤ａ所得混合液连续回流到连续结晶罐中，使过饱和的谷氨酸分子在已有的谷氨酸晶体表面结晶析出；ｃ、步骤ｂ所述谷氨酸结晶析出后的等电液，部分回到步骤ａ，部分携带大颗粒谷氨酸结晶从连续等电罐中排出，再经过冷却、沉降、分离后得到优质谷氨酸结晶产品。本发明专利技术所述方法，可以克服现有技术中操作困难、结晶质量差和提取收率低等缺陷，以实现操作简便、产品质量好、提取收率高和处理能力大等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体地说是指通过特定的方法，从 谷氨酸发酵液中连续等电结晶提取谷氨酸，属于氨基酸发酵工业领域。
技术介绍
谷氨酸是一种两性氨基酸，在其等电点(pi = 3. 22)时溶解度最小。利用这一特 性，工业生产中采用向谷氨酸发酵液中添加硫酸、离交高流份或水解液等酸性液体，调节发 酵液的PH值下降到谷氨酸等电点，使谷氨酸结晶析出，称之为等电结晶。工业生产中称谷 氨酸结晶产品为麸酸。离交高流份是指洗脱吸附有谷氨酸的离子交换树脂后获得的一种含有较高谷氨 酸浓度的酸性液体(详见文献常秀莲，离交法提取谷氨酸工艺综述，发酵科技通讯，1998 年第27卷第2期。)水解液是指以谷氨酸提取或味精精制过程中产生的含焦谷氨酸的液体为原料， 经过硫酸水解、过滤得到的一种酸性液体(专利97121913. 3，味精母液的连续喷射水解工 艺)。工业规模的谷氨酸等电结晶，需要解决两个关键问题一是控制结晶晶习，二是控 制结晶颗粒粒径分布。结晶晶习谷氨酸结晶析出时有两种不同的晶习，一种是棱柱或棱锥状α-型结 晶，颗粒粗，沉淀快，容易分离，是工业生产中希望得到的结晶晶习。另一种是片状或针状型结晶，比表面积大，沉淀慢，难以分离，是工业生产中必须避免的结晶晶习。影响谷氨 酸结晶晶习的主要因素是结晶温度、结晶过饱和度等。已有的研究结果表明，当结晶温度超 过35°C时，结晶晶习主要为型，收率低，质量差。因此在谷氨酸发酵液等电结晶过程中， 要求控制等电结晶温度在25°C以下操作，以便获得α-型结晶。其次，过饱和度越大，越容 易形成β-型结晶，因此在谷氨酸发酵液分批等电结晶过程中，必须缓慢加酸降PH值，以避 免形成较大过饱和度。结晶颗粒粒径分布颗粒粒径分布是指某一直径的结晶颗粒在样品中所占的质量 或体积百分比。工业规模的谷氨酸结晶，即使全部是α型结晶，颗粒直径分布从几个微米 到上千个微米，主要粒径分布在50-300微米之间。结晶颗粒粒径越小，分离越困难，收率越 低，质量越差。现有的工业规模的谷氨酸发酵液等电结晶方法，主要采用分批等电结晶和连续等 电结晶两种方式。所谓的分批等电，就是将发酵液分批放入圆筒形钢制等电罐中，降温到25°C以下 后边搅拌边流加硫酸、离交高流份或水解液等酸性液体，缓慢调节发酵液的PH值下降到谷 氨酸等电点，使谷氨酸结晶析出。过程中包括降温、添加晶种、育晶、沉降、分离等操作步骤。 一个等电作业周期完成后清空等电罐，再放入另一批发酵液开始另一个等电作业周期(于 信令编著，《味精工业手册》)。分批等电的设备简单，但操作周期长，操作困难，结晶颗粒粒3径分布较宽，分离时大量细小的结晶颗粒难以回首，导致收率降低。尤其在等电操作失误或 发酵液异常或发酵液产酸高时容易形成型结晶，一旦形成型结晶(工业生产中称 为“糊罐”或“花罐”)，将给生产造成重大损失。连续等电的设备与分批等电基本相同，发酵液在等电罐中按照分批等电的操作模 式制备混合恳浊的谷氨酸晶浆，然后向等电罐中连续流加发酵液，并流加硫酸、离交高流份 或水解液等酸性液体以维持等电罐中晶浆的PH值在谷氨酸等电点，同时连续或间歇地从 等电罐采出谷氨酸晶浆，送入另一个搅拌罐中，进行降温育晶、沉降、分离等操作。和分批等 电比较，连续等电操作简单，能应对异常和高浓度谷氨酸发酵液的等电结晶，但由于在连续 等电罐中发酵液的PH值一步降低到谷氨酸等电点，谷氨酸的相对过饱和度较大，初级成核 速率大幅度提高，因此结晶颗粒粒径分布更宽。其次，等电结晶过程中仍会形成少量型 结晶并且逐步生长，当型结晶积累到一定数量时连续等电结晶罐无法正常操作，必须 清空后重新启动。综上所述，在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在以下缺陷(1)、操作难度大无论是采用分批等电还是连续等电，均需要严格控制结晶温度 和过饱和度，以防止β-型结晶的形成。(2)、谷氨酸提取收率低由于采用常规的圆筒形搅拌容器作为分批或连续等电结 晶设备，硫酸等酸性液体及发酵液均从等电结晶罐的上部喷洒在晶浆液面，晶浆液面出现 局部过酸或局部过饱和度过大等现象，形成大量难以回收的细小结晶，导致结晶收率低。(3)、结晶产品质量差由于结晶颗粒分布宽，离心分离时易夹带发酵液中的菌体 细胞以及等电母液，影响结晶产品质量，表现为纯度低、含杂量高等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出，以实现 谷氨酸结晶提取收率高、产品质量好、容易操作的优点。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案我们的研究结果表明，谷氨酸等电结晶过程中，当溶液中谷氨酸的相对过饱和度S< 2. 0时(-1，其中C指发酵液中谷氨酸浓度，C*指等电液中谷氨酸饱和浓度)，谷氨酸结晶晶习全部为α-型结晶。其次，当相对过饱和度较低时，谷氨酸初级成核速率基本为 零，此时主要以二次成核现象为主。过饱和的谷氨酸分子在已有晶体表面及二次成核形成 的新晶核表面结晶析出，已有晶体及新晶核得以继续长大。因此，结晶产品颗粒粗且粒度分 布均勻，固液分离容易，提取收率高；结晶产品中夹带的菌体细胞、母液等杂质少，结晶产品 质量大幅度提高。通常，等电液中含有硫酸铵、残糖、无机盐以及菌体细胞分泌的有机物等杂质。由 于杂质的增溶作用，谷氨酸在等电液中的溶解度一般在18_27g/L之间，而发酵液中的谷氨 酸浓度一般在100-120g/L之间。如果等电液中谷氨酸的溶解度以及发酵液中谷氨酸的浓 度分别按照平均值23g/L、110g/L计算，则发酵液直接流加到等电液中的瞬时相对过饱和 度(S)可达到3. 8以上，如此高的过饱和度意味着结晶晶习及粒度分布难以有效控制。降 低相对过饱和度的有效方法是降低发酵液中的谷氨酸浓度。但如果通过降低发酵强度的方4式以降低发酵液中谷氨酸浓度，显然是不经济的。将低谷氨酸浓度的等电液和高谷氨酸浓 度的发酵液按照较大体积比例混合，是一种比较经济的降低相对过饱和度的方法。例如，将 10份谷氨酸浓度为23g/L的等电液和1份谷氨酸浓度为110g/L的发酵液混合，则混合液的 谷氨酸浓度仅为31g/L，相对过饱和度约0. 3-0. 4，此时等电结晶是安全的。综上所述，本专利技术采用的技术方案是先将发酵液和适量的等电液混合以降低 谷氨酸相对过饱和度，同时加入硫酸或离交高流份或酸性水解液，维持混合液的PH值在 3. 0-3. 2之间，然后在过饱和的谷氨酸分子没有结晶析出前连续流加到谷氨酸连续结晶罐 中，过饱和的谷氨酸分子在已有的谷氨酸晶体表面结晶析出，晶体长大。连续结晶后的等电 液继续和发酵液混合，等电液循环使用。传统的谷氨酸分批或连续等电结晶设备，通常是带机械搅拌的钢制圆筒容器。发 酵液、硫酸等料液从等电罐顶部加入。机械搅拌的目的是提供液_液混合并使晶体悬浮的 动力。提高机械搅拌强度可以改善液_液混合和晶体悬浮的效果，但高机械搅拌强度却不 利于谷氨酸结晶晶体的生长，剧烈的机械碰撞也容易使结晶晶体颗粒破碎。因此，工业规 模的谷氨酸分批或连续等电结晶设备，机械搅拌的转速通常在30转/分钟左右，在这样的 搅拌强度下，基本能保证晶体悬浮，机械碰撞导致的晶体破碎较弱，但液_液混合效果不理 想，导致传统等电结晶设备中，当流加发酵液时，出现局部过饱和度过大的现象，而当流加 硫酸等酸性液体时，又出现局部过酸的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
一种谷氨酸连续等电结晶的方法，其特征在于，包括如下步骤a、将来自连续等电结晶罐的等电液和发酵液按照5 15∶1的体积比例混合，同时加入硫酸或离交高流份或酸性水解液，维持混合液的pH值在3.0 3.2之间；b、步骤a所得混合液连续回流到连续结晶罐中，使过饱和的谷氨酸分子在已有的谷氨酸晶体表面结晶析出；c、步骤b所述谷氨酸结晶析出后的等电液，部分回到步骤a，其余部分携带大颗粒谷氨酸结晶从连续等...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，张宏建，毛忠贵，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：32