第六章谷氨酸的提取.ppt

第六章 谷氨酸的提取 第一节 概 述 提炼： 将谷氨酸生产菌在发酵液中积累的L谷氦酸提取出来，再进一步中和、除铁、脱色、加工精制成谷氨酸单钠盐(俗称味精)这个过程叫提炼。 目前生产上可分为谷氨酸提取与精制两个阶段。 本章主要介绍以发酵液中提取谷氨酸的原理、方法和生产上出现的异常问题及解决的方法。 谷氨酸提取工艺的选择原则： 应当是工艺简单，操作方便，提取收率高，产品纯度高，劳动强度小，设备简单，造价低，使用的原材料，药品价廉，来源容易。同时还要从减少环境污染等方面综合考虑。 目前国内各味精厂主要采用以下几种方法提取谷氨酸： （1）等电点法 将发酵液加盐酸调PH至谷氨酸的等电点，使谷氨酸沉淀析出，其收率可达60-70％。如果采用冷冻低温等电点法，液温冷却至5℃以下，收率可达78％左右。 (2)离子交换法 先将发酵液稀释至一定浓度，用盐酸将发酵液调至一定的PH值，采用阳离子交换树脂吸附谷氨酸，然后用洗脱剂将谷氨酸从树脂上洗脱下来，达到浓缩和提纯的目的。收率可达85-90％左右。 但是酸碱用量大，废水排放量大。国内有些味精厂采用等电点-离子交换法提取工艺路线，总收率可达90％左右。 (3)金属盐法 金属盐法包括锌盐法和钙盐法，即利用谷氨酸与Zn、Ca、Co等金属离子作用，生成难溶于水的谷氨酸金属盐，沉淀析出，在酸性环境中谷氨酸金属盐被分解，在PH2．4时，谷氨酸溶解度最小，重新以谷氨酸形式结晶析出。 一般锌盐法提取收率在85％左右，有的厂采用等电点-锌盐法提取谷氨酸收率较稳定。 (4)盐酸水解-等电点法 发酵液中除含有谷氨酸外，尚含有一定量的谷氨酰胺，焦谷氨酸和菌体蛋白，这些物质用等电点、离子交换、锌盐法提取是无法回收的。 发酵液经浓缩后加盐酸水解，可回收部分谷氨酸，从而使谷氨酸的提取收率和谷氨酸质量得到提高。 (5)离子交换膜电渗析法提取谷氨酸 根据渗透膜对各种离子物质的选择透性不同而将谷氨酸分离，如电渗析和反渗透法。 国外提取谷氨酸工艺如下： (1)日本 目前(1978年)日本协和发酵采用浓缩等电点工艺。发酵液先分离出菌体，加硫酸结晶。菌体做饲料，母液做肥料。回收率85-90％。 发酵液：谷氨酸含量为8-10％。 菌体分离：碟片式自动分离机，处理量为70t／h，菌渣为14-15％，含谷氨酸2-3％。 浓缩：60℃以下减压浓缩，浓缩液含谷氨酸为15-20%。 出晶：加浓硫酸调PH 3．2，搅拌20-30h，多罐串联，连续冷却结晶。连续分离出料。母液含谷氨酸为3-5％，做肥料。 (2)美国 美国圣何塞味精厂提取工艺，发酵液经两次4650 r／min高速离心机分离菌体和消液，菌体经干燥制成鸡、奶牛饲料。 清液经90-95℃加热，使蛋白质等有机物凝聚沉淀，并加入一定比例硅藻土助滤剂，经旋转真空膜过滤机过滤，除去杂质。 第二节 谷氨酸发酵液的性质和 发酵废液的综合利用 一、谷氨酸发酵液的主要性质 (2)发酵液含有无机盐，有K、Na、NH4、Mg、Ca、Fe、Po4等、还有残糖、色素、尿素等。此外，也有消泡用的花生油、豆油或合成消泡剂等留在发酵液中。 （3）大量菌体、蛋白质等固形物质悬浮在发酵液中，湿菌体约占发酵液的5-8％。 （4）发酵液中尚有其它一些含量很少的发酵副产物。 有机酸类有乳酸、酮戊二酸、琥珀酸等；氨基酸类有天门冬氨酸、丙氨酸、缬氨酸、脯氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、甘氨酸、组氨酸和谷氨酰胺等。各种氨基酸含量小于1％。 (5)谷氨酸发酵液中含有铵离子0.6-0.8％，残糖1％以下。 二、菌体分离方法 国内味精厂从发酵液中提取谷氨酸时，一般受设备条件限制，并不先分离菌体，而直接从含有菌体和蛋白质的发酵液及其浓缩物中提取谷氨酸。 但菌体存在于发酵液中不利于谷氨酸的结晶分离。有条件的工厂如能将发酵液中菌体预先分离，就会降低发酵液的粘度和杂质含量，有利于谷氨酸发酵液的浓缩纯化和结晶分离，提高产品收率和纯度。 1．机械分离法 一般采用高速离心分离机分离菌体。如用国内生产的DP-400型和D-350型酵母高速离心机，转速6500r／min，和GF-150型高速管式离心机，转速13500-1500r／min。 2．加热沉淀法 将发酵液加热至80℃以上，静置使菌体和蛋白质凝固沉淀而除去。 此法特别适用于发酵感染杂菌，噬菌体的发酵液，经过加热既可杀死杂菌又可使大量杂质凝固沉淀，有利于提取。但需消耗较大能量。 3．添加凝聚剂沉淀法 在发酵液中加入适量絮凝剂（如聚丙烯酰胺)使菌体凝集一起，加助滤剂过滤除去。 三、发酵液的综合利用 发酵法生产味精的工厂，每天都有大量废液和废菌体排放，造成环境污染，对发酵废液的处理，是目