專利名稱：一種賴氨酸發酵液的處理方法
技術領域：
本發明涉及一種賴氨酸發酵液的處理方法。
背景技術：
目前賴氨酸的前處理，普遍采用的方法是連續離子交換分離提取方法，該方法是向賴氨酸發酵液中加入大量的濃硫酸調PH至2. 0-3. 0進行酸化，酸化后經過金屬膜或陶瓷膜過濾除去菌體，得到賴氨酸膜濾液即賴氨酸清液，或將酸化后的賴氨酸發酵液經絮凝過濾除菌體后得到賴氨酸清液。除菌體后的賴氨酸清液的純度依然比較低，需要進一步提純， 進一步提純的方法一般采用強酸型陽離子交換樹脂進行吸附交換，樹脂吸附飽和后用稀氨水進行洗脫，洗脫下來的賴氨酸經濃縮、鹽酸調節PH、結晶、烘干，得到賴氨酸鹽酸鹽成品。 該方法賴氨酸發酵液酸化時，消耗大量的濃硫酸，用氨水洗脫時又消耗大量的液氨，并且產生大量的廢水，賴氨酸洗脫液中賴氨酸的含量低、純度低、雜質多，濃縮結晶時要消耗大量的蒸汽、能源，且結晶率低，導致結晶母液回頭率較高，增加了大量的母液的處理成本。該方法收率低，生產成本較高，消耗大量的能源、原輔材料等，產生大量的廢水，增加環保的負擔，造成資源的浪費。發明目的本發明的目的在于克服現有的賴氨酸發酵液處理步驟復雜、成本高、能源消耗大的缺點，提供一種簡單、生產成本低、能源消耗低的賴氨酸發酵液的處理方法。本發明提供一種賴氨酸發酵液的處理方法，該方法包括在賴氨酸發酵液中加入酸，使賴氨酸發酵液酸化，除去菌體，得到賴氨酸清液，其特征在于，該方法還包括將賴氨酸清液與沉淀劑接觸，所述沉淀劑為能夠使賴氨酸發酵液中的膠體和/或蛋白質形成沉淀的金屬氫氧化物和/或金屬氧化物中的一種或多種。本發明的發明人發現，通過在賴氨酸發酵液中加入酸，使賴氨酸發酵液酸化，經過濾或離心等方法除去菌體。在除去菌體后的賴氨酸清液中加入氫氧化鈣調節PH值至 8. 0-11. 5，使賴氨酸清液中的鹽、膠體等雜質生成不溶物，經固液分離后得到賴氨酸溶液， 將賴氨酸溶液濃縮至每毫升賴氨酸溶液中賴氨酸的含量為0. 6-0. 8g，再經過過濾可以得到高純度的賴氨酸溶液。上述方法中經固液分離以及過濾得到的不溶物和固體可以用于生產化肥，賴氨酸溶液經濃縮、調節PH值、結晶、固液分離，分離出的液體用于生產飼料，分離出的固體烘干后得到賴氨酸鹽酸鹽。與現有技術相比，本發明的方法具有下述優點1、原輔料消耗低相對于傳統工藝不消耗氨水。2、節約用水離子交換工藝需用大量的水沖洗樹脂，用水量大，而本發明的方法只是在進行固液分離時用水沖洗晶體，用水量小。3、能耗低由于離子交換工藝加入的水最終需要通過濃縮蒸發出來，加水量大，必然造成濃縮蒸發量大，蒸汽及電耗高。4、設備投資低離子交換工藝采用模擬移動床設備，設備的投資大；本發明的方法省去了模擬移動床設備的同時只是增加了一項固液分離裝置，設備投資大為下降。5、飼料產率高采用離子交換工藝發酵液中的糖、蛋白質等有機質混入硫酸銨母液中，只能用于生產復合肥；而在本發明的方法中，糖、蛋白質等有機質部分存在于結晶出賴氨酸鹽酸鹽后的母液中，糖、蛋白質等有機質沒有混入大量的硫酸銨等無機鹽，因此母液中的糖、蛋白質等有機質可以用于生產飼料，提高了經濟效益。6、運行費用低離子交換工藝需定期更換離交樹脂，造成運行費用高，而本發明的方法不使用樹脂，也就無需定期更換樹脂。
具體實施例方式本發明提供一種賴氨酸發酵液的處理方法，該方法包括在賴氨酸發酵液中加入酸，使賴氨酸發酵液酸化，除去菌體，得到賴氨酸清液，其特征在于，該方法還包括將賴氨酸清液與沉淀劑接觸，所述沉淀劑為能夠使賴氨酸發酵液中的膠體和/或蛋白質形成沉淀的金屬氫氧化物和/或金屬氧化物中的一種或多種。根據本發明的方法，所述賴氨酸發酵液可以為采用常規的方法發酵的各種賴氨酸發酵液。具體地，為谷氨酸棒桿菌、黃色短桿菌、乳酸發酵桿菌及大腸桿菌等的發酵液，本發明優選為以硫酸銨為氮源得到的發酵液，更優選為以大腸桿菌為發酵菌，以葡糖糖為碳源、 硫酸銨為氮源得到的發酵液。所述賴氨酸發酵液中賴氨酸的含量可以為0. 15-0. 2g/ml，優選為 0. 16-0. 18g/ml。根據本發明的方法，除去賴氨酸發酵液中菌體的方法為公知的各種方法。例如過濾、離心等方法，優選為膜過濾。根據本發明的方法，所述使賴氨酸發酵液酸化的酸可以為本領域技術人員所公知的各種酸。具體地，如硫酸或鹽酸等，優選為硫酸。所述酸的用量使得賴氨酸發酵液的PH 值為1. 8-4. 0，優選為2-3. 5。酸化的溫度可以為本領域技術人員所公知的各種溫度，具體地，酸化的溫度為20-90°C，優選為50-70°C。根據本發明的方法，所述沉淀劑為能夠使賴氨酸發酵液中的膠體和/或蛋白質形成沉淀的金屬氫氧化物和/或金屬氧化物中的一種或多種，優選為堿土金屬氫氧化物和/ 或與水反應生成堿土金屬氫氧化物的堿土金屬氧化物，更優選為氫氧化鈣和/或氧化鈣， 進一步優選為氫氧化鈣。根據本發明的方法，從成本上考慮，該方法還可以包括在加入沉淀劑之前，先加入一種成本低的碳酸鈣和/或碳酸氫鈣沉淀硫酸根離子。碳酸鈣和/或碳酸氫鈣用于除去賴氨酸清液中的硫酸根離子，以降低后續沉淀劑的用量，因此，即便少量的碳酸鈣和/或碳酸氫鈣也能達到上述目的，但優選情況下，碳酸鈣和/或碳酸氫鈣的用量為賴氨酸清液中硫酸根離子的0. 1-0. 6倍摩爾。所述沉淀劑的用量可以為使得賴氨酸清液的pH值為8-11. 5，優選為9-10. 5。所述沉淀劑的加入可以提高溶液的PH值，使部分蛋白質和膠體沉淀析出，經固液分離加以去除蛋白質和膠體的沉淀，以提高賴氨酸的純度。所述賴氨酸清液與沉淀劑接觸的方式可以為向賴氨酸清液中添加固體的沉淀劑， 也可以為向賴氨酸清液中添加沉淀劑的溶液，優選為添加固體的沉淀劑；添加沉淀劑時，可以為在靜止條件下添加，也可在攪拌條件下添加，優選為在攪拌條件下添加。
所述賴氨酸清液與沉淀劑接觸的溫度可以為20-90°C，優選為50-70°C ；接觸的時間可以為10-180分鐘，優選為60-120分鐘。本發明的發明人在研究過程中發現，當所述酸為硫酸，且所述沉淀劑為氫氧化鈣時，賴氨酸發酵液采用本發明方法處理后，得到的賴氨酸溶液中賴氨酸的純度特別高，均可達到90%以上。這是由于在以硫酸銨為氮源的賴氨酸發酵過程中需流加硫酸銨，會造成大量硫酸根存在于溶液中，加入酸酸化也會產生陰離子；加入氫氧化鈣可得到硫酸鈣沉淀，從而降低溶液中的硫酸根含量，提高溶液純度；氫氧化鈣的加入還可以提高溶液的PH值，使部分蛋白質和膠體沉淀析出，經固液分離加以去除；采用硫酸酸化時加入的硫酸根可以與氫氧化鈣反應生成硫酸鈣沉淀，經固液分離加以去除；所以經本發明處理后可以得到純度高的賴氨酸溶液。根據本發明的方法，該方法還包括除去賴氨酸清液與沉淀劑接觸后生成的不溶物。所述除去不溶物的方法可以為本領域技術人員所公知的各種分離方法。例如過濾、離心等方法，優選為過濾，更優選為膠帶機抽濾。根據本發明的方法，優選情況下，該方法還包括將除去其中的不溶物所得的溶液濃縮至賴氨酸的濃度為0. 6-0. 8g/ml，除去生成的沉淀。所述生成的沉淀一般為鈣鹽、蛋白質和膠體。該步驟能夠進一步提高賴氨酸的純度，使賴氨酸的純度達到90-93%。根據本發明的方法，該方法還包括將除去生成的沉淀的賴氨酸溶液與鹽酸接觸， 使賴氨酸溶液的PH值為4. 6-5. 2，并將pH值為4. 6-5. 2的賴氨酸溶液進行濃縮和/或降溫結晶后，進行固液分離，分離得到的固體經干燥得到賴氨酸鹽酸鹽成品，分離得到的液體可以用于生產飼料。所述濃縮和/或降溫結晶可以采用本領域技術所公知的方法進行。例如，一般濃縮至出現晶體后進行降溫結晶。濃縮結晶的溫度可以為45-65°C，降溫結晶的終點溫度可以為5-30°C，降溫結晶所需時間可以為3-20小時。本發明中采用溶液中賴氨酸的重量含量與溶液中干物重量含量的比值來測定賴氨酸溶液的純度，干物測定通過烘箱干燥測定溶液中的干物；賴氨酸含量采用茚三酮法測定，測定儀器為7230分光光度計。結合下面的實施例對本發明作進一步的說明。但本發明并不限于以下實施例。實施例11)取500升賴氨酸發酵液(賴氨酸含量為0. 15g/ml)，加入濃度為98重量％的濃硫酸調節PH值至1.8，賴氨酸發酵液與濃硫酸的接觸溫度為50°C。用陶瓷膜過濾除去pH 值為1.8的賴氨酸發酵液中菌體后，在溫度為50°C，攪拌開啟的條件下向除去菌體的賴氨酸清液中緩慢加入氫氧化鈣，使PH值至9后，靜置60分鐘，通過過濾進行固液分離，得到的固相用于生產化肥，將得到的液相進行濃縮，使賴氨酸的濃度為0. 8g/ml，再經過過濾得到賴氨酸溶液，該溶液中賴氨酸的純度為92. 7%。2)在上述賴氨酸溶液中加入濃度為33重量％的鹽酸調pH值至4. 6后，在溫度為 45°C下進行濃縮結晶，濃縮結晶的終點為IOOml溶液中含有30克賴氨酸鹽酸鹽晶體，用離心機進行固液分離，液相用于生產飼料，固相烘干，得到賴氨酸的鹽酸鹽成品，經檢測符合 GB8245-1987飼料級L-賴氨酸鹽酸鹽的要求。實施例21)取500升賴氨酸發酵液(賴氨酸含量0. 2g/ml)，加入濃度為98重量％的濃硫酸調節PH值至3，賴氨酸發酵液與濃硫酸的接觸溫度為20°C。用陶瓷膜過濾除去pH值為3 的賴氨酸發酵液中的菌體后，在溫度為80°C下，向除去菌體的賴氨酸清液中緩慢加入氫氧化鈣，使PH值至9. 7后，靜置20分鐘，通過過濾進行固液分離，得到固相用于生產化肥，將得到的液相進行濃縮，使賴氨酸的濃度為0. 6g/ml，再經過過濾得到賴氨酸溶液，該溶液中賴氨酸的純度為91.2%。2)在上述賴氨酸溶液中加入鹽酸調pH值至5后，在溫度為60°C下進行濃縮，濃縮至出現賴氨酸鹽酸鹽晶體后，進行降溫結晶，降溫速率為3°C /小時，終點溫度為30°C，用離心機進行固液分離，液相用于生產飼料，固相采用烘箱烘干，得到賴氨酸的鹽酸鹽，經檢測符合GB8245-1987飼料級L-賴氨酸鹽酸鹽的要求。實施例31)取500升賴氨酸發酵液(賴氨酸含有量0. 17g/ml)，加入濃度為37重量％的濃鹽酸調節PH值至4，賴氨酸發酵液與濃鹽酸的接觸溫度為20°C。用陶瓷膜過濾除去pH值為4的賴氨酸發酵液中菌體后，在溫度為90°C下，向除去菌體的賴氨酸清液中緩慢加入氧化鈣，使PH值至11后，靜止120分鐘，通過過濾進行固液分離，得到固相用于生產化肥，將得到的液相進行濃縮，使賴氨酸的濃度為0. 7g/ml，再經過過濾得到賴氨酸溶液，該溶液中賴氨酸的純度90.4%。2)在上述賴氨酸溶液中加入鹽酸調pH值至5. 2后，在溫度為55°C下進行濃縮，濃縮至出現賴氨酸鹽酸鹽晶體后，進行降溫結晶，降溫速率為2°C /小時，終點溫度為25°C，用離心機進行固液分離，液相用于生產飼料，固相采用干燥儀烘干，得到賴氨酸的鹽酸鹽，符合GB8245-1987飼料級L-賴氨酸鹽酸鹽的要求。實施例4采用與實驗實施例1相同的方法進行賴氨酸發酵液的處理，不同的是在實施例的步驟1)中過濾后，不經過濃縮直接進行步驟幻的處理。具體操作如下1)取500升賴氨酸發酵液(賴氨酸含量為0. 15g/ml)，加入濃度為98重量％的濃硫酸調節PH值至1.8，賴氨酸發酵液與濃硫酸的接觸溫度為50°C。用陶瓷膜過濾除去pH 值為1.8的賴氨酸發酵液中菌體后，在溫度為50°C，攪拌開啟的條件下向除去菌體的賴氨酸清液中緩慢加入氫氧化鈣，使PH值至9后，靜置60分鐘，通過過濾進行固液分離，得到的固相用于生產化肥，將得到的液相直接用于步驟幻，該液相中賴氨酸的純度為90. 9%。2)在上述液相中加入濃度為33重量％的鹽酸調pH值至4. 6后，在溫度為45°C 下進行濃縮結晶，濃縮結晶的終點為IOOml溶液中含有30克賴氨酸鹽酸鹽晶體，用離心機進行固液分離，液相用于生產飼料，固相烘干，得到賴氨酸的鹽酸鹽成品，經檢測符合 GB8245-1987飼料級L-賴氨酸鹽酸鹽的要求。
權利要求
1.一種賴氨酸發酵液的處理方法，該方法包括在賴氨酸發酵液中加入酸，使賴氨酸發酵液酸化，除去菌體，得到賴氨酸清液，其特征在于，該方法還包括將賴氨酸清液與沉淀劑接觸，所述沉淀劑為能夠使賴氨酸發酵液中的膠體和/或蛋白質形成沉淀的金屬氫氧化物和/或金屬氧化物中的一種或多種。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述賴氨酸發酵液為以硫酸銨為氮源得到的發酵液，所述酸為硫酸，所述沉淀劑為堿土金屬氫氧化物和/或與水反應生成堿土金屬氫氧化物的堿土金屬氧化物。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述沉淀劑為氫氧化鈣和/或氧化鈣。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，該方法還包括將賴氨酸清液與沉淀劑接觸之前， 使賴氨酸清液與碳酸鈣和/或碳酸氫鈣接觸。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，碳酸鈣和/或碳酸氫鈣的用量為賴氨酸清液中硫酸根離子的0. 1-0. 6倍摩爾。
6.根據權利要求1-5中任意一項所述的方法，其中，所述沉淀劑的用量使得賴氨酸清液的PH值為8-11.5。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述沉淀劑的用量使得賴氨酸清液的pH值為為 9-10. 5。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述賴氨酸清液與沉淀劑接觸的溫度為 20-90°C，時間為10-180分鐘。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，所述酸的用量使得賴氨酸發酵液的pH值為 1. 8-4，所述酸化的溫度為20-90°C。
10.根據權利要求1-9中任意一項所述的方法，其中，該方法還包括除去賴氨酸清液與沉淀劑接觸后生成的不溶物。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，該方法還包括將除去其中的不溶物所得的賴氨酸溶液濃縮至賴氨酸的濃度為0. 6-0. 8g/ml，除去生成的沉淀。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，該方法還包括將除去生成的沉淀的賴氨酸溶液與鹽酸接觸，使賴氨酸溶液的PH值為4. 6-5. 2，并將pH值為4. 6-5. 2的賴氨酸溶液進行濃縮和/或降溫結晶后，進行固液分離。
13.根據權利要求1所述的方法，其中，所述賴氨酸發酵液中賴氨酸的含量為 0.15-0. 2g/ml。
全文摘要
本發明提供一種賴氨酸發酵液的處理方法，該方法包括在賴氨酸發酵液中加入酸，使賴氨酸發酵液酸化，除去菌體，得到賴氨酸清液，其特征在于，該方法還包括將賴氨酸清液與沉淀劑接觸，所述沉淀劑為能夠使賴氨酸發酵液中的膠體和/或蛋白質形成沉淀的金屬氫氧化物和/或金屬氧化物中的一種或多種。該方法是一種步驟簡單、生產成本低、能夠降低能源消耗的賴氨酸發酵液的處理方法。
文檔編號C05F5/00GK102442920SQ20101051190
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月13日 優先權日2010年10月13日
發明者周勇, 熊結青, 王勇, 王浩, 陳靜文 申請人:中糧生物化學(安徽)股份有限公司