离子交换法回收谷氨酸的洗脱新工艺的制作方法

专利名称：离子交换法回收谷氨酸的洗脱新工艺的制作方法技术领域：本发明属于化学分离技术。味精生产工艺中，分离、提取谷氨酸的方法有多种盐酸盐法、锌盐法、离子交换法、等电点结晶法、等电点结晶-离子交换法。目前应用较多的是等电点结晶和等电点结晶-离子交换法。这些方法目前都存在一些缺点。主要是收率低，试剂消耗大，能耗大，生产成本较高。已经提出的“从等电点结晶母液中回收谷氨酸的新工艺”发明专利申请(专利申请号881068470)是等电点结晶-离子交换法工艺的创新，在技术上克服了原工艺的缺点。本发明是上述发明的进一步创新。其特征是在常温下采用调整过的模拟发酵液代替调整过的发酵液，在铵型强酸性阳离子交换树脂吸附饱和后，于本柱进行常温洗脱，使饱和树脂的洗脱、再生同时完成，克服了调整过的发酵液在生产停留时间内，由于菌体的作用，造成谷氨酸消减的问题。在20℃下，含谷氨酸0.374mol/l的新鲜发酵液，一昼夜谷氨酸消减0.027mol/l，而调整过的模拟发酵液在同样条件下谷氨酸含量几近不变。有利于谷氨酸收率的提高，在工业规模条件下，可使谷氨酸的液相收率达到90%以上。采用调整过的模拟发酵液洗脱，还解决了由于发酵不正常、发酵液质量不佳带来的工艺困难。用调整过的模拟发酵液进行洗脱的新工艺操作更方便、稳定、灵活。本发明已就相关内容进行了《世界专利文摘索引》(1963-至今)、《化学文摘》(1967-至今)、《生物学文摘》(1969-至今)的国际联机检索、未见类似报导和相同内容;其中有关离子交换提取谷氨酸的专利有以下五项①发酵液全部经过强酸性阳离子交换树脂回收谷氨酸。1)USP 3325539;2)JP 285537;②发酵液以弱酸性阳离子交换树脂脱铵，然后以强酸性阳离子交换树脂吸附谷氨酸。JP 419135;③以弱酸性阴离子交换树脂从发酵液中吸附谷氨酸。JP 257063;④离子交换法从等电点结晶母液中回收谷氨酸，用新鲜发酵液直接洗脱。谷氨酸的平均总收率为86.7%。B.P.1201823;⑤从等电点结晶母液中回收谷氨酸的新工艺。中国发明专利(申请号88106847.0)本发明工艺流程如图所示。调整pH值至1.0-2.0后的等电点结晶母液经泵1以反上柱的方式送入装有铵型强酸性阳离子交换树脂的吸附柱2(首柱)，再依次流入装有同样树脂的串联吸附柱，柱3、柱4及柱5(末柱)，尾液从吸附柱5顶部流出外排。首柱2饱和时，进行切换，将柱6与柱5串联，此时柱3为首柱，柱6为末柱。饱和柱2(原首柱)排净其中等电点结晶母液后，以反上柱的方式将槽8与槽9中调整过的模拟发酵液的前、后流液体分别加入柱2，在常温下进行流化洗脱，从柱2顶部溢出和底部流出的洗脱液，部分送入槽9或槽10，作为下次洗脱用的后流;部分送入槽11去进行等电点结晶。洗脱后柱2用0.6-0.9倍树脂体积的水从柱2的上方加入，进行正向洗涤，以回收树脂上残留的谷氨酸，从柱2下方将洗水排入槽8，并加氨水配制成调整过的模拟发酵液的前流，以备下次洗脱用。水洗后的柱2，从下方送入水反冲、洗净、疏松树脂层，反冲后的柱2可再串入下一循环的吸附过程。各柱均可如此循环操作。整个工艺过程除尾液排放外，成闭路循环，实现连续化操作。本发明的工艺过程参数分别为一、洗脱过程用于洗脱的调整过的模拟发酵液的前流为洗水加氨水，pH值为8-12;后流为用氨水调整pH值为6-8的洗脱液，氨水的添加总量按NH3量计为饱和树脂上吸附谷氨酸摩尔数的2.0-3.2倍。前流空塔速度为10-16m/h，前流用量为树脂体积的0.6-1.3倍;后流空塔速度为5-18m/h，后流用量为树脂体积的1.1-2.3倍;二、洗脱后水洗洗水量按饱和树脂体积的0.5-0.9倍加入，并以正上柱固定床方式进入洗脱柱，收集洗水留待下次配前流用;三、洗脱(再生)后的树脂反冲收集洗水后，将树脂柱用水反冲，进水空塔速度为5-10m/h，进水量为树脂体积的1-1.5倍。本发明的实施例如下例(一)将铵型强酸性阳离子交换树脂装于六个串联的φ1150×5000的衬胶碳钢吸附柱中，在7m/h的空塔速度下，从首柱送入等电点结晶母液，进行反上柱多级串联吸附。等电点结晶母液中谷氨酸浓度为0.101mol/l，pH值为1.7，〔NH+4〕＝0.544mol/h。吸附进行至等四柱贯穿，第四柱排出的尾液中谷氨酸的平均浓度为0.00136mol/l，pH值不低于2.5。切换首柱，再串联一个新末柱，首柱树脂体积为3.32m3，共吸附谷氨酸128.16kg，将首柱内母液排净，柱内树脂用调整过的模拟发酵液分前、后流洗脱。前流用上次的洗水加氨水调制，其中〔NH+4〕＝0.894mol/l，pH值为10.2，体积2.2m3，含谷氨酸22.22kg;后流为调pH值至7的上次洗脱液，其中〔NH+4〕＝0.556mol/l，体积4m3，共含谷氨酸224kg。前流以13.5m/h的空塔速度从首柱下方反上柱洗脱，前流进完后，后流以6.5m/h的空塔速度从柱下方送入，洗脱液先从柱上方溢流收集，后从下方连续收集，首柱排净后得洗脱液6.1m3，共含谷氨酸362.85kg，其pH值为6，〔NH+4〕＝0.533mol/l吸附-洗脱的液相收率为91%。洗脱后树脂以水从上方正洗，得洗水2m3，共含谷氨酸10kg。将洗脱液中4m3留作下次洗脱用，其余2.1m3去进行等电点结晶。例(二)所用树脂同(一)，设备为8个串联的φ1000×3000离子交换柱，每柱装树脂1.8m3。在5m/h的空塔速度下，从首柱送入等电点结晶母液反上柱串联吸附。等电点结晶母液中谷氨酸浓度为0.0884mol/l，pH值为1.65，〔NH+4〕＝0.533mol/l吸附进行至第四柱贯穿，第四柱排出尾液谷氨酸平均浓度为0.001mol/l，pH值不低于2.3。切换首柱，末端再串联一个新柱。吸附按上述操作循环进行。首柱吸附谷氨酸76kg，将首柱内等电点结晶母液排净后，柱内树脂用调整过的模拟发酵液分前后流洗脱。前流用上次洗脱的洗水加氨水调制，其中〔NH+4〕＝0.833mol/l，pH值为10，体积为1.17m3，含谷氨酸10.53kg，后流为调pH值至7.1的上次洗脱液，体积为3.6m3，含谷氨酸220.32kg。前流以14m/h的空塔速度从首柱下方反上柱洗脱，前流进完后，后流以6.7m/h的空塔速度从柱下方送入，洗脱液先从柱上方溢流收集，后从柱下方连续收集，柱排净共得洗脱液4.68m3，含谷氨酸298.1kg，pH值为5.8，〔NH+4〕＝0.561mol/l。吸附-洗脱谷氨酸的液相收率为88.49%。洗脱后的树脂用水从上方正洗，得洗水1.03m3，含谷氨酸8.03kg。洗脱液中3.6m3留待下次洗脱用，其余1.08m3去进行等电点结晶。权利要求1.一种在常温下，用调整过的模拟发酵液，从被等电点结晶母液饱和的铵型强酸性阳离子交换树脂上回收谷氨酸，并在本柱实现洗脱再生的洗脱新工艺，其特征在于a.调整过的模拟发酵液的组成为前流部分为洗水加氨水，PH值为8-12，后流部分为用氨水调整过的洗脱液，PH值为6-8，氨水总量(按氨量计)为饱和树脂上谷氨酸当量数的2.0-3.2倍，b.洗脱新工艺的工艺条件为前流空塔速度为10-16m/h，前流用量为树脂体积的0.6-1.3倍；后流空塔速度为5-8m/h，后流用量为树脂体积的1.1-2.3倍；水洗的洗水以正上柱固定床方式进入，洗水用量为树脂体积的0.5-0.9倍；反冲水的空塔速度为5-10m/h，反冲水的用量为树脂体积的1-1.5倍；吸附、洗脱、水洗和反冲均在本柱完成。c.洗脱新工艺回收谷氨酸的液相收率可达90%以上。全文摘要本发明提出了用调整过的模拟发酵液，在常温下洗脱被等电点结晶母液饱和的离子交换树脂以回收谷氨酸的洗脱新工艺。本发明采用调整过的模拟发酵液代替调整过的发酵液，在吸附饱和后，于本柱进行常温洗脱，使饱和树脂的洗脱、再生同时完成，克服了调整过的发酵液在生产停留时间内，由于菌体的作用造成谷氨酸消减的问题，利于谷氨酸收率的提高，在工业规模条件下，可使谷氨酸液相收率达到90％以上，且操作方便、稳定、灵活。文档编号C07C227/40GK1056490SQ9110435公开日1991年11月27日 申请日期1991年7月9日 优先权日1991年7月9日发明者谌竟清, 姜志新, 宋正孝, 牛文泰 申请人:天津大学