从苏氨酸结晶母液中回收苏氨酸的方法技术

本发明专利技术涉及氨基酸生产领域，特别地，涉及从苏氨酸结晶母液中回收苏氨酸的方法。本发明专利技术的从苏氨酸结晶母液中回收苏氨酸的方法，包括以下步骤：1）采用双极膜电渗析技术或普通电渗析技术从苏氨酸结晶母液中将无机盐脱除，得到脱无机盐的苏氨酸结晶母液；其中，所述双极膜电渗析技术为“酸-盐-碱”三室双极膜电渗析技术；2）用阳离子交换法从脱无机盐的苏氨酸结晶母液中回收苏氨酸。本发明专利技术实现了从苏氨酸结晶母液中回收苏氨酸，提高了苏氨酸的提取收率，还可以进一步实现苏氨酸结晶母液中各组分的充分利用，并可使残液得以用目前成熟的生物技术治理达标，减少污染的排放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氨基酸生产领域，特别地，涉及。
技术介绍
苏氨酸，学名2_氨基_3_轻基丁酸(Threonine Itaconic acid),简称为Thr),分子式为C4H903N。其性状为白色斜方晶系或结晶性粉末，无臭，味微甜，25°C时在水中溶解度为20.5g/100mL，不溶于乙醇、乙醚和氯仿。L-苏氨酸是一种必需氨基酸，主要用于医药、化学试剂、食品强化剂、饲料添加剂等方面。目前，发酵法已成为生产苏氨酸的主流方法。该方法以葡萄糖和蔗糖为原料，在通气条件下以乳糖发酵杆菌作为菌株利用其代谢作用生产苏氨酸，在发酵过程中流加氨以补充氮源和调节PH值。从发酵液中提取苏氨酸目前主要采用工艺流程相对简单的等电结晶法(如图1所示):L-苏氨酸发酵液经膜过滤除菌、脱色、除杂，用硫酸调节pH值至4.5-5.0,浓缩结晶，分离得到的L-苏氨酸晶体经烘干后即得产品。因苏氨酸溶解度较大，一次结晶后的母液中仍含有高达7°/Γ 2%的苏氨酸，此外还含约2°/Γ3%的无机盐和杂质氨基酸(主要为谷氨酸、丙氨酸等)、蛋白质和残糖等物质。为提高苏氨酸收率，国内部分生产企业对苏氨酸一次结晶母液进行再次浓缩结晶。~■次结晶可使苏氣酸收率提闻6% 7%,但仍有约20%的苏氨酸残留在母液中。对于结晶母液，苏氨酸生产企业通常采用以下两种方法处理:卖给饲料厂做饲料添加剂或直接排放到环境中。将其卖给饲料厂价值不高，而直接排放到环境中会造成极大浪费和污染。`国内专利(申请号200610014342.4)提出将经过二次结晶的苏氨酸母液脱盐后与经膜过滤除菌的发酵液混合，进入下一个循环提取苏氨酸晶体，可采用的脱盐方法包括离子交换、纳滤和电渗析。但二次结晶后的母液中蛋白、色素、残糖等各种杂质成分浓度进一步提高，颜色深，粘度大，流动性极差。上述方法难以对其进行有效且经济的脱盐。此外，该方法虽然可回收母液中的苏氨酸，但母液不经处理直接与发酵液混合套用，影响了后续苏氨酸的提取纯度，而且母液中的杂质会在循环中累积，不能做到无限次循环。原则上采用离子交换方法可回收一次结晶母液中的苏氨酸。但一次结晶母液中含有一定量的无机盐，在母液PH值环境下带正电的苏氨酸离子比例较低，离子交换过程中无机离子会与苏氨酸形成强烈竞争，母液直接离交，树脂几乎不吸附苏氨酸。国内专利(申请号201010587819.4)提出先将苏氨酸一次结晶母液的pH值调整为1.5-3.0,再用离子交换吸附母液中苏氨酸，然后用PH值为10-14的氨水进行洗脱，收集从洗脱开始到波美度为I的洗脱液，最后将得到的洗脱液与苏氨酸发酵液混合套用，进入下一个循环提取苏氨酸晶体。采用离子交换方法回收母液中苏氨酸，既可提高苏氨酸的总收率，又可将母液中大部分的杂质除去，保证了苏氨酸的品质。但是该方法依然无法解除无机盐离子在离子交换过程中对苏氨酸吸附的干扰，且母液调酸和离子交换洗脱步骤会大幅度增加酸碱用量，多消耗的酸碱最后进入离交废液，使得苏氨酸离交废液含有比苏氨酸母液更高的盐含量，增加了治理难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有生产苏氨酸时产生的苏氨酸结晶母液难以利用和难以治理的缺陷，提供一种。本专利技术的，包括以下步骤:1)采用双极膜电渗析技术或普通电渗析技术从苏氨酸结晶母液中将无机盐脱除，得到脱无机盐的苏氨酸结晶母液；其中，所述双极膜电渗析技术为“酸-盐-碱”三室电渗析技术2)用阳离子交换法从脱无机盐的苏氨酸结晶母液中回收苏氨酸。根据本专利技术的方法，所述普通电渗析技术为“浓-淡”两室普通电渗析技术。本专利技术的技术方案中，如采用双极膜电渗析技术从苏氨酸结晶母液中脱除无机盐，是采用“酸-碱-盐”三室双极膜电渗析技术，如图5所示，将含有无机盐的苏氨酸结晶母液通入盐室，最后在酸室得到包含再生酸的酸室完成液，在碱室得到再生碱的碱室完成液，在盐室得到脱无机盐的苏氨酸结晶母液。在双极膜电渗析器的盐室加入苏氨酸结晶母液，碱室可按照常规方法用水、稀碱液(稀氨水，或NaOH溶液，或KOH溶液等)作为碱室初始液，直接从碱室得到氨水、NaOH溶液或KOH溶液；或按常规方法以水、NaOH溶液、KOH溶液或其他强碱性介质为碱室初始液，将碱室中生成的氨用空气或其它惰性气体吹出得到氨气；或将吹出的氨气进一步用常规的冷凝方法液化得到液氨；或将吹出的氨气进一步用水吸收得到氨水。对“酸-盐-碱”三室双极膜电渗析器可按照常规方法用水、稀酸(硫酸、盐酸或硝酸)作为酸室的初始液在酸室得到的酸室完成液中，再生的硫酸的浓度为0.2^2mol/L ;再生的盐酸浓度为0.2^4mol/L ;再生的硝酸浓度为0.2 4mol/L。在本专利技术的技术方案中，在碱室得到的碱室完成液中，再生的氨水浓度为0.24mol/L ;再生的氢氧化钠的浓度为0.2^4mol/L ;再生的氢氧化钾的浓度为0.2^4mol/L0当苏氨酸结晶母液中的无机盐是硫酸铵、氯化铵或硝酸铵时，在三室双极膜电渗析的碱室得到的氨可用空气或其他惰性气体吹出；吹出的氨气可进一步用常规的冷凝方法液化得到液氨，或用水吸收得到氨水。所述的吹氨操作是用增大或减小通气量的办法调节碱室的pH值，即当碱室的pH值高于设定的PH值时增大通气量，当碱室的pH值低于设定的pH值时减小通气量，从而维持碱室的pH值。碱室的pH值维持在pH为9以上的特定数值，采用常规的pH控制手段。所述的双极膜电渗析可在常规的“酸-盐-碱”三室双极膜电渗析器中进行。图5示出了“酸-盐-碱”三室双极膜电渗析器中的膜堆结构排列的示意图，包括两个极室，和夹在其中且被阴离子交换膜A、阳离子交换膜C和双极膜BM分隔的若干组酸室、盐室和碱室。本专利技术中的双极膜电渗析器的组织方式均可采用一级一段或多级多段组织方式。双极膜电渗析器的操作可采用常规的操作方法，包括恒流、恒压或变流、变压方式。在电场作用下，双极膜的水分子解离成H+和0H_，分别迁移进入酸室和碱室，盐的阳离子M+和阴离子X_ (为酸根)分别迁移进入碱室和酸室。则在酸室得到酸HX，在碱室得到碱MOH。本专利技术的技术方案中，如采用普通电渗析技术从苏氨酸结晶母液中脱除无机盐，是采用“浓-淡”两室普通电渗析技术，如图4所示，将含有无机盐的苏氨酸结晶母液通入淡室，最后在浓室得到包含无机盐的浓室完成液，在淡室得到脱无机盐的苏氨酸结晶母液。“浓-淡”两室普通电渗析器的淡室加入苏氨酸结晶母液，浓室可按照常规方法用水、稀硫酸盐(或盐酸盐，或硝酸盐)作为浓室的初始液。所述的普通电渗析可在常规的“浓-淡”两室普通电渗析器中进行。图4示出了“浓-淡”两室普通电渗析器中的膜堆结构排列的示意图，包括两个极室，和夹在其中且被阴离子交换膜A和阳离子交换膜C分隔的若干组浓室和淡室。本专利技术中的普通电渗析器的组织方式均可采用一级一段或多级多段组织方式。普通电渗析器的操作可采用常规的操作方法，包括恒流、恒压或变流、变压方式。在电场作用下，淡室料液中盐的阳离子M+和阴离子Γ (为酸根)分别迁移进入淡室两侧不同的浓室腔。本专利技术的双极膜电渗析器和普通电渗析器中，极室料液组成为常规的工业电渗析器常用的极室组成，如0.Γ0.5mol/L的硫酸钠或其他惰性电解质的水溶液；极室的体积为常规体积，通常以极室料液能在膜堆内正常循环即可。本专利技术的双极膜电渗析器和普通电渗析本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从苏氨酸结晶母液中回收苏氨酸的方法，包括以下步骤：1）采用双极膜电渗析技术或普通电渗析技术从苏氨酸结晶母液中将无机盐脱除，得到脱无机盐的苏氨酸结晶母液；其中，所述双极膜电渗析技术为“酸?盐?碱”三室双极膜电渗析技术；2）用阳离子交换法从脱无机盐的苏氨酸结晶母液中回收苏氨酸。

【技术特征摘要】
1.一种从苏氨酸结晶母液中回收苏氨酸的方法，包括以下步骤: 1)采用双极膜电渗析技术或普通电渗析技术从苏氨酸结晶母液中将无机盐脱除，得到脱无机盐的苏氨酸结晶母液；其中，所述双极膜电渗析技术为“酸-盐-碱”三室双极膜电渗析技术； 2)用阳离子交换法从脱无机盐的苏氨酸结晶母液中回收苏氨酸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I)脱除的无机盐采用双极膜电渗析再生成相应的酸液和碱液。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述酸液可用于苏氨酸等电结晶步骤的调酸；所述碱液可用于苏氨酸发酵过程的pH调节。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对步骤2)获得的再生透过液采用双极膜电渗析法进行酸碱再生，获得酸液和碱液。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述再生透过液为氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛威，杨鹏波，王倩，张圩玲，田原，
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：