生产谷氨酸的方法技术

一种间接酸化法从发酵产生的含谷氨酸盐水溶液进料中生产谷氨酸的方法，包括如下步骤：ａ．将所述的水溶液进料液流在升温下与一种至少部分为酸形式的弱酸阳离子交换剂（ＷＡＣＥ）接触，从而使溶液中的部分阳离子被阳离子交换剂吸附，且将质子引入溶液；ｂ．将含谷氨酸盐和阳离子的第二股水溶液进料在升温下与一种从后面步骤获得且带有阳离子型谷氨酸盐的强酸阳离子交换剂（ＳＡＣＥ）接触，从而使阳离子型谷氨酸盐转入溶液，而在第二股水溶液进料中的大部分阳离子被ＳＡＣＥ吸附；ｃ．使自步骤（ａ）和（ｂ）的流出液中的谷氨酸结晶；ｄ．将步骤（ｃ）的母液与至少部分为酸形式的ＳＡＣＥ接触，从而使阳离子型谷氨酸盐被结合；ｅ．步骤（ｄ）获得的ＳＡＣＥ用于步骤（ｂ）；ｆ．将自步骤（ｂ）的ＳＡＣＥ用强酸溶液再生成至少部分酸形式的ＳＡＣＥ，并将至少部分酸形式的ＳＡＣＥ用于步骤（ｄ），形成含酸性盐溶液的流出液，盐中包括步骤（ｂ）中与阳离子交换剂结合的阳离子和强酸的阴离子；ｇ．将自步骤（ａ）的ＷＡＣＥ用步骤（ｆ）的流出液再生成至少部分酸形式；且将至少部分酸形式的ＷＡＣＥ用于步骤（ａ），形成含盐溶液的流出液，盐中包括步骤（ａ）和（ｂ）中与阳离子交换剂结合的阳离子和强酸的阴离子；ｈ．直接将如步骤（ｇ）的流出液获得的盐溶液用于商业用途。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。更具体地说，本专利技术涉及一种间接酸化法从发酵过程产生的含谷氨的盐的水溶液进料中制备谷氨酸和谷氨酸一钠(本文称为MSG)的方法。许多专利建议一般在氨基酸的分离过程中且特别是生产谷氨酸和谷氨酸一钠时使用离子交换剂。在某些情况下，离子交换剂用来除去阴离子和阳离子杂质。在另外一些情况下，则是谷氨酸类结合到树脂上。在碱性介质中，谷氨酸离子带有一或两个负电荷，且可与阴离子交换剂结合。在强酸性溶液(pH约为2或更低)中，谷氨酸离子带有正电荷且与阳离子交换剂结合。USP 3,336,374和3,665,746以及GB 2,095,232使用阳离子和阴离子交换剂来除去杂质。在USP 3,015,655中，含氮有机化合物，包括氨基酸是与强酸型阳离子交换剂(SACE)结合。英国专利811,688通过离子交换剂提纯含谷氨酸的溶液，然后谷氨酸与弱碱型阴离子交换剂(WBAE)结合。USP 5,279,744在多级逆流步骤中使用SACE来结合谷氨酸。JP 94 017346用加入脲的改进方法在SACE上分离谷氨酸，来避免氨基酸晶体在树脂上增长且能顺利洗脱。US 4,675,196通过将谷氨酸吸附到强碱型阴离子交换剂(SBAE)上使其从蛋白水解得到的氨基酸混合物中移出。US 3,505,399将谷氨酸自酸性溶液(pH=2.0-0.5)中吸附至SACE上，并用碱性溶液将其洗脱出来。CN 91-104 354建议用铵型SACE自结晶母液中吸附谷氨酸，并用氨水洗脱。谷氨酸吸附步骤后是用各种洗脱剂，典型地是无机酸或碱洗脱，洗脱出的谷氨酸以其盐形式或是与另外一种酸的混合物形式获得。从洗脱步骤获得的洗脱液需进一步进行酸回收或盐纯化处理。按照GB 120 1823，谷氨酸的回收方法是将母液(pH＜4，原来所含的一些谷氨酸已从中结晶并分离)通过一个强酸型阳离子交换树脂，谷氨酸被树脂吸附，并用新鲜的含谷氨酸的发酵肉汤来洗脱。调节洗脱液的pH，使谷氨酸结晶，然后分离出来。SU 700 803提出将细胞从肉汤中分离出来，然后通过两根阳离子交换树脂柱，并用NH4OH洗脱出谷氨酸。后者依次通过第一根柱子，洗脱液酸化至pH=3.2来分离出谷氨酸晶体。为提高产物的纯度，自第一根柱子出来的洗脱液被冷却并酸化。分离谷氨酸晶体，溶液通过第二根柱子。自第二根柱子出来的洗脱液以同样方式处理，在两步中分离出的谷氨酸晶体混合在一起。在第一步中结晶分离的谷氨酸溶于NH4OH溶液(用于离子交换剂的再生)，溶液经蒸发和酸化后重结晶。为简化离子交换树脂的再生，将无机酸通过交换柱。USP 3,325,539描述了一种从含谷氨酸及其盐和固体物质的发酵肉汤中将其分离出来的方法，该方法包括将含谷氨酸及其盐和固体物质的发酵肉汤向上流过一个强酸型阳离子交换树脂床，循环氢气的流速是以使该床层膨胀至原床深的1.05和1.6倍之间，从而使谷氨酸吸附至所述树脂上；中断发酵肉汤在所述树脂上的流动；并用0.5-2N氢氧化钠溶液从所述树脂上洗脱出所述的吸附上的谷氨酸。在上述专利中，已发现通过将未过滤的发酵肉汤向上流过一个适当离子交换材料的膨胀床可以对含谷氨酸及其盐和固体物质的发酵肉汤直接进行离子交换处理，无需在交换步骤前过滤发酵肉汤。该专利对所需的膨胀度和流速进行了具体讨论。结果是，在肉汤中存在的基本所有固体物质都通过了膨胀所产生的空隙，且随流出液流从树脂柱顶流出。没有因固体物质的积累而使树脂床堵塞的情况。按照上述专利，当发酵肉汤与阳离子交换树脂接触时，基本所有肉汤中存在的阳离子和谷氨酸都吸附到树脂上。然后将交换柱和树脂床用水洗涤来除去残留的固体，再将柱子加热至从40到60℃的温度，随后用0.5-2N热NaOH溶液进行洗脱。这种洗脱方案是作为一种能获得“可观纯度”的改进方法提出的。另外，尽管在大多数和情况下谷氨酸钠是预期的产物，且在洗脱液中谷氨酸钠是“很纯”的组分，但该专利技术人并未建议通过结晶法将其从洗脱液中回收。取而代之的是加入与谷氨酸钠等当量的酸，来调整pH至谷氨酸等电点，并使谷氨酸沉淀。这样做会a)额外试剂的消耗；b)产生不期望的副产物盐；和c)因副产物盐的盐析效应会使杂质与谷氨酸共沉淀。在USP 3,325,539的方法中采用的阳离子交换树脂是强酸型的。用NaOH洗脱后，它们载带有洗脱剂产生的钠和发酵液中存在的阳离子。为使它们在过程中重新使用，必须要通过用一种强酸洗涤使其转化成酸性形式。当树脂为强酸性时，产生的流出液也将是酸性的，在单质子酸的情况下含过量酸，在多质子酸的情况下含有酸式盐。在处理流出液之前，需要中和该酸性的步骤。我们假定NaOH用作发酵过程的中和试剂，硫酸用作洗脱液的酸化试剂并用来再生树脂，我们也假定发酵肉汤中无其它盐类，在此情况下，总过程的反应是1．(发酵)2．(吸附)3．(洗脱)4．(谷氨酸回收)5．(形成谷氨酸钠)6．(树脂再生)7．(中和流出液)8．消耗5当量的NaOH和硫酸，且形成5当量的副产物。从发酵液中回收谷氨酸的常规方法是用无机酸通常是H2SO4酸化肉汤至pH约3.2，谷氨酸从其中结晶出来。母液含有发酵液中存在的盐和其它杂质以及将谷氨酸从其盐置换时形成的盐，通常是硫酸铵。在此操作过程中，肉汤浓度相当高，伴随着盐的盐析效应，有助于大部分谷氨酸的回收。但仍有可观量的谷氨酸残留在母液中，需要复杂和昂贵的步骤来回收。在法国专利1,591,950、英国专利1,201,823和美国专利3,639,467对此方法提出了改进方案。含谷氨酸的母液通过一个酸形式的强酸型阳离子交换剂，谷氨酸通过与阳离子交换剂结合而与母液分离。然后用发酵液来洗脱后者。将含有脱附谷氨酸的洗脱液的pH调节至3.2，谷氨酸结晶出来。洗脱后的树脂带有阳离子并用一种强酸来再生，如反应式(6)所示。由于从母液中回收谷氨酸，故损失就降低了，且母液无需浓缩，可产生较纯的酸的晶体。在此方法中，只有强酸树脂能够工作，结果如USP 3,325,539的情况，需要中和过量酸和流出液。目前所用的将谷氨酸从包括其盐(MGA)的含杂质水溶液中回收出来的方法是用强无机械(HX)来酸化，形成无机酸与谷氨酸盐阳离子(MX)的盐及游离谷氨酸(HGA)。为减少母液中余留的HGA量，含杂质的水溶液进料在酸化前要浓缩。从而使游离谷氨酸从另外包括形成的盐(MX)和杂质(产生于大多数发酵过程)的浓缩溶液中结晶出来。在这些条件下，结晶的HGA的纯度不够高，需要附加的纯化步骤。母液中含有MX的同时还含有HGA和其它对谷氨酸来说是杂质但是却可作为有价值的动物饲料组分的化合物。因此，母液要继续进行大量分离步骤来分别回收这些组分并使其达到尽可能纯的形式。这些分离步骤以及附加的HGA纯化步骤都需要耗费昂贵的设备、能量和试剂(主要是因为在系统内需大量的循环)。HGA在约等电点(1P)的pH下结晶，其中的谷氨酸是它的两性离子形式HOOCH2CH2CH(NH3+)COO-。在pH较低时，它被质子化成阳离子形式HOOCH2CH2CH(NH3+)COOH，在这种形式下，它可与阳离子交换剂结合。这样HGA就可通过与阳离子交换剂结合而从母液中回收。据称这种结合可有较高的收率，能减少HGA的损失。HGA从中结晶的水溶液不需要如上所述进行浓缩，但仍然包括酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种间接酸化法从发酵产生的含谷氨酸盐水溶液进料中生产谷氨酸的方法，包括如下步骤：ａ．将所述的水溶液进料液流在升温下与一种至少部分为酸形式的弱酸阳离子交换剂（ＷＡＣＥ）接触，从而使溶液中的部分阳离子被阳离子交换剂吸附，且将质子引入溶液； ｂ．将含谷氨酸盐和阳离子的第二股水溶液进料在升温下与一种从后面步骤获得且带有阳离子型谷氨酸盐的强酸阳离子交换剂（ＳＡＣＥ）接触，从而使阳离子型谷氨酸盐转入溶液，而在第二股水溶液进料中的大部分阳离子被ＳＡＣＥ吸附；ｃ．使自步骤（ａ）和（ ｂ）的流出液中的谷氨酸结晶；ｄ．将步骤（ｃ）的母液与至少部分为酸形式的ＳＡＣＥ接触，从而使阳离子型谷氨酸盐被结合；ｅ．步骤（ｄ）获得的ＳＡＣＥ用于步骤（ｂ）；ｆ．将自步骤（ｂ）的ＳＡＣＥ用强酸溶液再生成至少部分酸形式的ＳＡＣＥ， 并将至少部分酸形式的ＳＡＣＥ用于步骤（ｄ），形成含酸性盐溶液的流出液，盐中包括步骤（ｂ）中与阳离子交换剂结合的阳离子和强酸的阴离子；ｇ．将自步骤（ａ）的ＷＡＣＥ用步骤（ｆ）的流出液再生成至少部分酸形式，且将至少部分酸形式的ＷＡＣＥ用于步 骤（ａ），形成含盐溶液的流出液，盐中包括步骤（ａ）和（ｂ）中与阳离子交换剂结合的阳离子和强酸的阴离子；ｈ．直接将如步骤（ｇ）的流出液获得的盐溶液用于商业用途。...

【技术特征摘要】
IL 1996-1-22 1168481．一种间接酸化法从发酵产生的含谷氨酸盐水溶液进料中生产谷氨酸的方法，包括如下步骤a．将所述的水溶液进料液流在升温下与一种至少部分为酸形式的弱酸阳离子交换剂(WACE)接触，从而使溶液中的部分阳离子被阳离子交换剂吸附，且将质子引入溶液；b．将含谷氨酸盐和阳离子的第二股水溶液进料在升温下与一种从后面步骤获得且带有阳离子型谷氨酸盐的强酸阳离子交换剂(SACE)接触，从而使阳离子型谷氨酸盐转入溶液，而在第二股水溶液进料中的大部分阳离子被SACE吸附；c．使自步骤(a)和(b)的流出液中的谷氨酸结晶；d．将步骤(c)的母液与至少部分为酸形式的SACE接触，从而使阳离子型谷氨酸盐被结合；e．步骤(d)获得的SACE用于步骤(b)；f.将自步骤(b)的SACE用强酸溶液再生成至少部分酸形式的SACE，并将至少部分酸形式的SACE用于步骤(d)，形成含酸性盐溶液的流出液，盐中包括步骤(b)中与阳离子交换剂结合的阳离子和强酸的阴离子；g．将自步骤(a)的WACE用步骤(f)的流出液再生成至少部分酸形式，且将至少部分酸形式的WACE用于步骤(a)，形成含盐溶液的流出液，盐中包括步骤(a)和(b)中与阳离子交换剂结合的阳离子和强酸的阴离子；h．直接将如步骤(g)的流出液获得的盐溶液用于商业用途。2．按权利要求1的方法，其中步骤(c)中结晶的谷氨酸用NaOH溶液中和，谷氨酸一钠(MSG)自获得的溶液中结晶。3．按权利要求1的方法，其中MSG结晶过程的母液包括送至步骤(a)的水溶液进料的至少一部分。4．按权利要求3的方法，其中的母液在下述过程中获得步骤(c)中结晶的谷氨酸用NaOH溶液中和，谷氨酸一钠(MSG)自获得的溶液中结晶。5．按权利要求1的方法，其中在步骤(h)的盐溶液中发酵产生的杂质含量很低，且所述溶液可通过从中结晶出有价值的盐得以利用。6．按前述权利要求的方法，其中水溶液进料液流被稀释。7．按权利要求6的方法，其中步骤(d)的流出液至少部分循环来稀释水溶液进料液流。8．...

【专利技术属性】
技术研发人员：P卡米，A雅尔，
申请(专利权)人：阿米卢姆公司，AE斯泰利制造公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]