專利名稱：一種提取谷氨酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提取谷氨酸的方法，它包括去除發(fā)酵液膠體、蛋白質(zhì)、菌體步驟，等電點提取谷氨酸和獲得最終濃縮物的步驟。
日常生活中用作調(diào)味品的味精是L-谷氨酸-鈉鹽，谷氨酸可以由淀粉、糖蜜為原料，用生物培養(yǎng)方法進行工業(yè)性生產(chǎn)獲得。
目前從發(fā)酵液中提取谷氨酸的方法有等電點法、鹽酸鹽法、鋅鹽法、離子交換樹脂法、直接濃縮法。谷氨酸在等電點pH時，在溶液中溶解度最低。但在發(fā)酵液中，由于受殘?zhí)?、蛋白質(zhì)、色素等雜質(zhì)影響，妨礙了谷氨酸結(jié)晶，所以等電點法從發(fā)酵液中提取的谷氨酸結(jié)晶純度受到限制，而其收率也只有60%，若配合冷凍可以提高到70%，再進行離子交換樹脂吸附，則可達80%。作為廢水排放的谷氨酸結(jié)晶母液，其谷氨酸含量仍達1.3克/100毫升以上。
在包含有去除發(fā)酵液膠體、蛋白質(zhì)、菌體和濃縮發(fā)酵液這兩個步驟的幾種提取谷氨酸的方法中，對濃縮發(fā)酵液時減少泡沫的干擾和等電點沉降谷氨酸結(jié)晶時減少伴隨雜質(zhì)的析出、提高谷氨酸結(jié)晶純度來說，首先除去發(fā)酵液中的膠體、蛋白質(zhì)、菌體是至關(guān)重要的。
中國專利申請?zhí)?5109246中敘述了一種工藝是采用市售的無機膜進行超級過濾，但其過濾時間長，無機膜價格昂貴，超級過濾的操作也很麻煩。上海味精廠編著，1982年由輕工業(yè)出版社出版的《味精生產(chǎn)》一書中介紹的直接濃縮法是采用轉(zhuǎn)速達6000～15000轉(zhuǎn)/分的高速離心機分離發(fā)酵液膠體、蛋白質(zhì)、菌體，其設(shè)備價格昂貴、能耗大。
由于谷氨酸菌體小，通常工業(yè)上經(jīng)濟的方法去除膠體、蛋白質(zhì)、菌體將有很大的困難。
現(xiàn)有的一些谷氨酸提取方法，如等電點法、離子交換法、鋅鹽法、離子交換膜電滲析法，都沒有去除發(fā)酵液中的膠體、蛋白質(zhì)、菌體的工藝步驟。
中國專利申請?zhí)?5109246里敘述到，被濃縮的發(fā)酵液中含谷氨酸11克/100毫升，其濃縮比為2.4∶1。
《味精生產(chǎn)》一書介紹的直接濃縮法中，被濃縮的發(fā)酵液谷氨酸含量在7～10克/100毫升，其濃縮比選在4～5∶1。
應(yīng)該指出，上述發(fā)酵液的谷氨酸含量在7克/100毫升以上，若選取高的濃縮比，使?jié)饪s液的谷氨酸含量偏高，則在濃縮后會產(chǎn)生β-型谷氨酸結(jié)晶以及沉淀出膠體、蛋白質(zhì)、菌體，直接影響了等電點提取谷氨酸結(jié)晶的純度。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提出一種操作過程簡單、只需一般設(shè)備、可以進行工業(yè)化生產(chǎn)、無廢液排放污染環(huán)境的提取純度高的谷氨酸結(jié)晶的方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下步驟來達到，從谷氨酸培養(yǎng)成熟的發(fā)酵液中去除膠體、蛋白質(zhì)、菌體的步驟、等電點提取谷氨酸步驟和結(jié)晶母液濃縮步驟，其特征在于該方法由如下步驟組成a)用脫乙酰甲殼素溶解在0.2～2%濃度的羧酸(甲酸、乙酸、乳酸中的任一種)制備成0.5～3克/100毫升濃度的具有陽離子特性的絮凝劑;
b)在發(fā)酵液中加入0.02～1克/升(相對于發(fā)酵液容積)脫乙酰甲殼素，在常溫、pH7～6.5時，膠體、蛋白質(zhì)、菌體凝聚，凝聚物經(jīng)1～2小時沉降在容載器下部，獲得第一次清液和第一次下濁液;
c)將第一次下濁液調(diào)pH7～7.5，膠體、蛋白質(zhì)、菌體凝聚，凝聚物經(jīng)1～2小時沉降在容載器下部，獲得第二次清液和第二次下濁液;
d)將第二次下濁液加熱至60～90℃，投入活性碳2～30克/升，調(diào)整pH5～3，經(jīng)過濾獲得第三次清液;
e)將獲得的三次清液合并調(diào)等電點分離出結(jié)晶谷氨酸和等電點結(jié)晶母液;
f)濃縮等電點結(jié)晶母液，濃縮比為1.5～5∶1，將濃縮液加熱至60～90℃，投入2～30克/升活性碳過濾，等電點分離出結(jié)晶谷氨酸和二次等電點結(jié)晶母液;
g)濃縮二次等電點結(jié)晶母液，濃縮比為1.5～4∶1，將濃縮液加熱至60～90℃，投入2～30克/升活性碳過濾，等電點分離出結(jié)晶谷氨酸和最終濃縮物。
絮凝劑濃度最好為1～2克/100毫升。脫乙酰甲殼素在發(fā)酵液中加入量最好為0.03～0.5克/升。
濃縮等電點結(jié)晶母液最好在濃縮比為2.7～3.3∶1、60～80℃溫度抽真空蒸發(fā)濃縮。濃縮二次等電點結(jié)晶母液最好在濃縮比為1.85～2.1∶1、60～80℃溫度抽真空蒸發(fā)濃縮。
最終濃縮物用濃氨水中和至pH6.2～6.8獲得農(nóng)肥。
本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明采用以脫乙酰甲殼素為主的具有陽離子特性的絮凝劑去除發(fā)酵液中的膠體、蛋白質(zhì)、菌體，其操作步驟簡單、只需一般設(shè)備、能實行工業(yè)化大生產(chǎn)。上述雜質(zhì)從發(fā)酵液中去除后，能使?jié)饪s母液過程中不會產(chǎn)生大量的泡沫，且蛋白質(zhì)受熱析出凝結(jié)物也大大減少。由于等電點結(jié)晶母液呈微酸性，用活性碳去除濃縮液的雜質(zhì)時容易過濾，所獲得的谷氨酸結(jié)晶純度高。
本發(fā)明采用二次濃縮等電點結(jié)晶母液，每次濃縮比小，但總濃縮比大，這樣，既避免在高濃度收集谷氨酸時產(chǎn)生β-型結(jié)晶，又能提高谷氨酸收率。
本發(fā)明最后步驟所獲得的最終濃縮物中仍含有殘?zhí)?、殘尿素、谷氨酸、無機離子，其水份比本步驟濃縮前減少了80-90%，加入濃氨水中和后就變成有實用價值的農(nóng)肥。與此同時，亦解決了將谷氨酸結(jié)晶母液作為廢水排放污染環(huán)境的問題。
本發(fā)明的方法與等電點冷凍離交二步法相比較，其谷氨酸收率高10%，噸淀粉產(chǎn)谷氨酸增加10%，而產(chǎn)品成本降低10～20%。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
通過下面將要敘述的非限定實施例對本發(fā)明作進一步詳細闡述。
實施例一取1100升以淀粉為原料的谷氨酸培養(yǎng)成熟的發(fā)酵液，其谷氨酸含量為6.28克/100毫升、pH7.5、OD1.2。
將4.4升用脫乙酰甲殼素溶解在1%濃度的醋酸中制備成濃度為1克/100毫升的絮凝劑投入上述發(fā)酵液中，酸調(diào)pH6.5～6.9，經(jīng)過5分鐘，可見凝聚現(xiàn)象發(fā)生。經(jīng)過2小時，1100升的發(fā)酵液沉降分離得到660升清液和440升下濁液。
將第一次下濁液440升攪拌，用堿調(diào)pH7.1～7.5，可見凝聚現(xiàn)象再次發(fā)生，經(jīng)2小時沉降分離得到220升清液和220升下濁液。
將所獲得的220升下濁液加熱至90℃，使蛋白質(zhì)凝結(jié)，然后，降溫至60℃，酸調(diào)pH4，投入2.2公斤活性碳，用壓濾機過濾得清液210升。
合并上述三個步驟所獲得的清液共1090升，等電點提取谷氨酸。檢驗等電點結(jié)晶母液的谷氨酸含量為2.5克/100毫升，OD0.1，谷氨酸收率為60%，得粗谷氨酸45.7公斤。
取1000升等電點結(jié)晶母液進行濃縮，在60℃溫度下用真空連續(xù)濃縮鍋蒸發(fā)水份，濃縮比為2.7∶1，得到其濃縮液370升，然后加熱至80℃，投入1.1公斤活性碳，用壓濾機過濾，經(jīng)等電點后分離出谷氨酸和二次等電點結(jié)晶母液。檢驗二次等電點結(jié)晶母液的谷氨酸含量為2.5克/100毫升，此時谷氨酸收率為25.5%，得粗谷氨酸17公斤。
取300升二次等電點結(jié)晶母液進行濃縮，在60℃溫度下用真空連續(xù)濃縮鍋蒸發(fā)水份，濃縮比為1.85∶1，得到其濃縮液135升，然后加熱至80℃，投入0.76公斤活性碳，用壓濾機過濾，經(jīng)等電點后分離出谷氨酸和最終濃縮物。檢驗最終濃縮物谷氨酸含量為3.5克/100毫升，此時，谷氨酸收率為3.5%，得粗谷氨酸2公斤。經(jīng)過上述步驟，其谷氨酸總收率為89%。
將最終濃縮物用濃氨水中和調(diào)pH6.2后，得到罐裝農(nóng)肥。
實施例二取1100升以淀粉為原料的谷氨酸培養(yǎng)成熟的發(fā)酵液，其谷氨酸含量為6.28克/100毫升，pH7.5、OD1.2。
將22升用脫乙酰甲殼素溶解在2%濃度的乳酸中制備成濃度為2克/100毫升的絮凝劑投入上述發(fā)酵液中，酸調(diào)pH6.5～6.9，經(jīng)過5分鐘，可見凝聚現(xiàn)象發(fā)生。經(jīng)過1小時，1100升的發(fā)酵液沉降分離得到770升清液和330升下濁液。
將第一次下濁液330升攪拌，用堿調(diào)pH7.1～7.4，經(jīng)1小時沉降分離得到220升清液和110升下濁液。
將所獲得的110升下濁液加熱至60℃，投入0.22公斤活性碳，酸調(diào)pH4，用壓濾機過濾得清液105升。
合并上述三個步驟所獲得的清液共1095升。等電點提取谷氨酸。檢驗等電點結(jié)晶母液的谷氨酸含量為2.5克/100毫升，OD0.08，谷氨酸收率為60%，得粗谷氨酸46公斤。
取1000升等電點結(jié)晶母液進行濃縮，在60℃溫度下用真空連續(xù)濃縮鍋蒸發(fā)水份，取濃縮比為3.3∶1，得到其濃縮液300升，然后加熱至70℃，投入6公斤活性碳過濾，經(jīng)等電點后分離出谷氨酸和二次等電點結(jié)晶母液。檢驗二次等電點結(jié)晶母液的谷氨酸含量為2.5克/100毫升，此時，谷氨酸收率為27.8%，得粗谷氨酸19公斤。
取300升二次等電點結(jié)晶母液進行濃縮，在60℃溫度下用真空連續(xù)濃縮鍋蒸發(fā)水份，取濃縮比為2.1∶1，得到其濃縮液142升，然后加熱至70℃，投入3.5公斤活性碳過濾，經(jīng)等電點后分離出谷氨酸和最終濃縮物。檢驗最終濃縮物的谷氨酸含量為3.5克/100毫升，此時，谷氨酸收率為3.9%，得粗谷氨酸2.8公斤。經(jīng)上述步驟，其谷氨酸總收率為91.7%。
將最終濃縮物用濃氨水中和調(diào)pH6.5后，得到罐裝農(nóng)肥。
可以看出，本發(fā)明的方法有顯著的技術(shù)進步，與以前的工藝方法相比是十分明顯的。
權(quán)利要求
1.由谷氨酸培養(yǎng)成熟的發(fā)酵液提取結(jié)晶谷氨酸的方法，包括去除發(fā)酵液膠體、蛋白質(zhì)、菌體的步驟、等電點提取谷氨酸步驟和結(jié)晶母液濃縮步驟，其特征在于a)用脫乙酰甲殼素溶解在0.2～2%濃度的羧酸(甲酸、乙酸、乳酸中的任一種)制備成濃度為0.5～3克/100毫升具有陽離子特性的絮凝劑；b)在發(fā)酵液中加入0.02～1克/升(相對于發(fā)酵液容積)脫乙酰甲殼素，在常溫、PH值為7～6.5時，膠體、蛋白質(zhì)、菌體凝聚，凝聚物經(jīng)1～2小時沉降在容載器下部，獲得第一次清液和第一次下濁液；c)將第一次下濁液調(diào)pH值為7～7.5，膠體、蛋白質(zhì)、菌體凝聚，凝聚物經(jīng)1～2小時沉降在容載器下部，獲得第二次清液和第二次下濁液；d)將第二次下濁液加熱至60～90℃，投入活性碳2～30克/升，調(diào)整PH5～3，經(jīng)過濾獲得第三次清液；e)將獲得的三次清液合并調(diào)等電點分離出結(jié)晶谷氨酸和等電點結(jié)晶母液；f)濃縮等電點結(jié)晶母液，濃縮比為1.5～5∶1，將濃縮液加熱至60～90℃，投入2～30克/升活性碳過濾，等電點分離出結(jié)晶谷氨酸和二次等電點結(jié)晶母液；g)濃縮二次等電點結(jié)晶母液，濃縮比為1.5～4∶1，將濃縮液加熱至60～90℃，投入2～30克/升活性碳過濾，等電點分離出結(jié)晶谷氨酸和最終濃縮物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說的絮凝劑濃度最好為1～2克/100毫升。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于脫乙酰甲殼素在發(fā)酵液中加入量最好為0.03～0.5克/升。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于濃縮等電點結(jié)晶母液最好在濃縮比為2.7～3.3∶1、60～80℃溫度抽真空蒸發(fā)濃縮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于濃縮二次等電點結(jié)晶母液最好在濃縮比為1.85～2.1∶1、60～80℃溫度抽真空蒸發(fā)濃縮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于最終濃縮物用濃氨水中和至pH值6.2～6.8獲得農(nóng)肥。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提取谷氨酸的方法。本發(fā)明方法由如下步驟組成，采用具有陽離子特性的絮凝劑去除發(fā)酵液膠體，等電點分離出結(jié)晶谷氨酸和等電點結(jié)晶母液，分兩次濃縮等電點結(jié)晶母液，等電點分離出結(jié)晶谷氨酸和最終濃縮物。本發(fā)明方法可以獲得純度高的谷氨酸結(jié)果，其谷氨酸總收率可以達到90％，最終濃縮物用氨水中和后直接成為具有商品價值的農(nóng)肥，實現(xiàn)無廢液排放，解決了污染環(huán)境問題。
文檔編號C07C229/24GK1048702SQ90102179
公開日1991年1月23日 申請日期1990年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月13日
發(fā)明者陳雪貞 申請人:陳雪貞