各种氨基酸的生产工艺1、谷氨酸(1)等电离交工艺方法一一从发酵液中提取谷氨酸,即将谷氨酸发酵液降温并用硫酸调PH值至谷氨酸等电点(pH3.0- 3.2),温度降到10 以下沉淀,离心分离谷氨酸,再将上清液用硫酸调pH至1.5上732强酸性阳离子交换树脂,用氨水调上清液pH10进行洗脱,洗脱下来的高流分再用硫酸调pH1.0返回等电车间加入发酵液进行等电提取,离交车间的上柱后的上清液及洗柱水送去环保车间进行废水处理。
该工艺方法的缺点是:废水量大,治理成本高,酸碱用量大。
⑵连续等电工艺一一将谷氨酸发酵液适当浓缩后控制40 C左右,连续加入有晶种的等电罐中,同时加入硫酸,控制等电罐中PH值维持在3.2左右,温度40 C进行结晶。
该工艺方法废的优点是:水量相对较少;缺点是:氨酸提取率及产品质量较差。
(3) 发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺——谷氨酸发酵液经灭菌后进入超滤膜进行超滤,澄清的谷氨酸发酵液在第一调酸罐中被调整pH值为3.20〜3.25,然后进入常温的等电点连续蒸发降温结晶装置进行结晶,分离、洗涤,得到谷氨酸晶体和母液,将一部分母液进入脱盐装置,脱盐后的谷氨酸母液一部分与超滤后澄清的谷氨酸发酵液合并;另一部分在第二调酸罐中被调整pH值至4.5〜7,蒸发、浓缩、再在第三调酸罐中调pH值至3.20〜3.25后,进入低温的等电点连续蒸发降温结晶装置,使母液中的谷氨酸充分结晶出来,低温的等电点连续蒸发降温结晶装置排出的晶浆被分离、洗涤,得到谷氨酸晶体和二次母液。
(4) 水解等电点法发酵液-一浓缩(78.9kPa , 0.15MPa 蒸汽)----盐酸水解(130 C, 4h ) 一过滤-- ---滤液脱色-----浓缩-----中和,调pH至3.0-3.2 ( NaOH或发酵液) 一-低温放置,析晶---- 谷氨酸晶体此工艺的优点:设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省⑸低温等电点法发酵液-----边冷却边加硫酸调节PH4.0-4.5----- 加晶种,育晶2h-----边冷却边加硫酸调至pH3.0-3.2——冷却降温——搅拌16h——4 C 静置4h——离心分离——--谷氨酸晶体此工艺的优点:设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省⑹直接常温等电点法发酵液-----加硫酸调节PH4.0-4.5----- 育晶2-4h----- 加硫酸调至pH3.5-3.8------ 育晶2h------加硫酸调至pH3.0-3.2------ 育晶2h------冷却降温------搅拌16-20h------沉淀2-4h ------- 谷氨酸晶体此工艺的优点:设备简单、操作容易、生产周期短、酸碱用量省。
2、L-亮氨酸(1) 浓缩段原料:蒸汽将一次母液通入浓缩罐内,通入蒸汽,温度120度,气压-0.09Mpa ,浓缩时间6h,结晶。
终点产物:结晶液(去一次中和段)(2 ) 一次中和段辅料:硫酸,纯水结晶液进入一次中和罐,通入硫酸,纯水,温度80,中和时间4h,过滤终点产物:1,滤液(回收利用)2,滤渣(去氨解段) (3) 氨解段辅料:氨水,纯水,蒸汽滤渣进入氨解罐,通入氨水,纯水,蒸汽,温度 80,氨解时间3h ,过滤终点产物,1,滤液(回收利用)2,滤渣(去脱色段)(胱氨酸)(4 )脱色段。
辅料:蒸汽,纯水,活性炭滤渣进入脱色罐,通(投)入蒸汽,纯水,活性炭,温度 80 ,脱色时间2h ,过滤,终点产物:1,滤渣(回收利用)2,滤液(去二次中和段) (5 )二次中和段 辅料:氨水,蒸汽滤液进入二次中和罐,通入氨水,蒸汽,温度 80 ,中和时间4h ,过滤, 终点产物,1,滤液(回收利用)2,滤渣(即L-亮氨酸粗品,去精制段) (6)精制段辅料:蒸馏水,蒸汽(组氨酸盐酸盐)用蒸馏水冲洗上段工序产品并离心甩干,送入烘干机,通入蒸汽烘干,包装,入库,烘干 温度100,烘干时间3H 。
终点产物:L-亮氨酸成品3、赖氨酸二步发酵法——又称前体添加法,50年代初开发的二步发酵法以赖氨酸的前体二氨基 庚二酸为原料,借助微生物生产的酶(二氨基庚二酸脱羧酶), 使其脱羧后转变为赖氨酸。
70年代后,日本采用固定化二氨基庚二酸脱羧酶或含此酶的菌体 ,使内消旋2,6-二氨基庚二酸脱羧连续生产赖氨酸,改进了这一工艺。
—|二级种子培养卜[[症粉质康料—晤养基福f 发酵十过滤一>离子交换—眞議缩—却 •廡发结晶f 評f 饲料级赖氨厮卄容解脱色E药品、食品.试剂級赖氨酸4、L-胱氨酸(1) 水解段 原料:毛发 辅料:盐酸,蒸汽。
将毛发投入水解罐内密封,通入盐酸(浓度〉 30% ),蒸汽。
温度120 ,酸解时间7H 。
终点产物:水解液(去一次中和段) (2 ) 一次中和段直接发酵法1■•赖氨酸菌种一►级种子培养GtCrZC ) *辅料:液氨(或液碱)水解液进入一次中和罐,通入液氨(或液碱) ,温度80 C,中和时间20h ,终点pH=5.0 ,过滤。
终点产物:1,滤液(即母液I,送 L-精氨酸车间做原料 )2、滤渣(去一次脱色段)。
(3) 一次脱色段。
辅料:盐酸,蒸汽,纯水,活性炭滤渣进入脱色罐,投(通)入盐酸,蒸汽,纯水,活性炭。
温度 80 C,脱色时间2H ,终点pH=0.5,过滤终点产物:1、滤渣(燃烧)2、滤液(去二次中和段) (4 )二次中和段 辅料:碳酸氢铵滤液进入二次中和罐,投入碳酸氢铵。
温度 80 C,中和时间12h ,终点pH=5.0,过滤 终点产物:1、滤液(即母液H,送 L-亮氨酸车间做原料)2、滤渣(去二次脱色段 (5 )二次脱色段辅料:盐酸,蒸汽,纯水,活性炭滤渣进入脱色罐,投(通)入盐酸,蒸汽,纯水,活性炭,温度 80 C,脱色时间2h ,终点 pH=0.5,过滤终点产物:1、滤渣(回收利用)2、滤液(去三次中和段) (6) 三次中和段 辅料:氨水滤液进入三次中和罐,通入氨水,温度80 C,中和时间3h ,终点pH=4.0 ,过滤终点产物:1、滤液(即三次母液,送 L-酪氨酸车间做原料) 2、滤渣(即L-胱氨酸粗品,去精制段) (7) 精制段 辅料:蒸馏水,蒸汽用蒸馏水冲洗上段工序产品并离心甩干,送入烘干机,通入蒸汽烘干,包装,入库,烘干 温度100,烘干时间3h硫酸 KBH 4L —谷氨酸+乙薛 三乙胺"L —谷氨酸一丫一乙醋 还原二宀百氯酚 氨水解析 活性炭反应液 ------ *沉淀 ----------- 滤液上叱乙瞇 稱制滤液 ------- 固形物 ------ * L —脯氨愷成品终点产物:L-胱氨酸成品5、L-脯氨酸6、L-异亮氨酸发酵法7、 苏氨酸 直接发酵法淀粉水解糖的制备(利用双酶发把淀粉水解为葡萄糖)一一菌种扩大培养(斜面培养一 —种子培养一一最后发酵)一一发酵培养一一分离纯化(先将发酵液稀释到一定浓度,然 后用盐酸调发酵液 PH ,采用离子交换树脂吸附苏氨酸,最后用洗脱剂将苏氨酸从树脂上洗 脱下来,再结晶,溶解脱色,重结晶干燥)8、 L-苯丙氨酸蛋白质水解提取法蛋白质(经水解)7水解液(经稀释)7活性炭吸附剂T 苯丙氨酸洗脱液(经浓缩结 晶)T 粗品(经重结晶)7L -苯丙氨酸精品此工艺的缺点:原料来源受限制,工艺过程复杂,分离提纯困难,产酸率低,成本高, 经济效益差。
9、 L-半胱氨酸微生物酶法(1)细胞的培养。
DL-ATC 转化酶位于细胞内,可以将完整的细胞用于转化,也可以破 碎细胞提取粗酶制品用于转化。
(2)前体的转化。
收集菌体并悬浮于PH8.0的反应液中,同时添加0.14 %盐酸羟胺以防止生成的 L-半胱氨酸被L-半胱氨酸脱硫酶分解。
(3 )产物 的提取。
转化结束后加入 6mol/L 的盐酸溶解沉淀,收集上清液中和,并加入少量 FeSO 4.7H 20作为催化剂,振荡过夜使 L-半胱氨酸完全氧化为 L-胱氨酸,浓缩得到较纯的 L-半胱氨酸结晶。
此工艺的优点:工艺简单、周期短、产率高、消耗低。
10、 聚天冬氨酸力化学法(1)马来酸酐的水解反应。
在较高温度下马来酸酐水解生成马来酸,高温和搅拌可以提 高反应的速度。
考虑氨水的挥发性,马来酸与氨水的物质的量比约为10:11,为控制放热反应的速度,投料采用滴加法。
氨水滴加完毕后,加热蒸去水分,发生分子内缩合反应, 得到白色晶体马来酰亚胺。
该物质吸湿性强,熔点低,反应温度过高则引起双键断裂,转 变为红棕色晶体琥珀酰亚胺。
(2)单体聚合反应。
在 N 2保护条件下,采用机械力化学方法 替代引发剂引发单体聚合,聚合最终产物为红棕色、不溶于水的聚琥珀酰亚胺。
(3 )在碱性条件下水解,即可得到聚天冬氨酸。
L 一异亮姒酸的制备菌种培养灭詁囂竺发酵液—灭菌培养液 ------酸化上层液 ------ 滤液蹙込洗脱液减皿甲浓缩液活性炭叫减压浓缩 氨水中和滤液 ---------- 浓缩液--------- , 沉淀—一结品干燥—L ■一界亮宓酸成品此方法的优点:原料价格较低,合成步骤简单,产品收率高;缺点:设备难控制。
11、组氨酸一、一次浓缩段原料:一次母液(胱氨酸生产中一次中和段产物)辅料:蒸汽操作:将一次母液通入一次浓缩罐内,通入蒸汽,温度120,气压-0.09 M pa,浓缩时间6h,结晶,过滤。
终点产物:结晶液(去一次脱色段),结晶体,(NH4CL )回收利用。
二、一次脱色段辅料:活性炭,纯水操作:结晶液进入一次脱色罐,投(通)入活性炭,纯水,温度70,脱色时间2h,过滤。
终点产物:1.滤渣(回收利用) 2.溶液(去上柱段)三、上柱段辅料:阳离子交换树脂,纯水,O.1mol/L 氨水操作:溶液进入阳离子交换柱内(流速500L/h ),上柱量:100kg/2 柱,上柱毕,定量水洗,纯水用量是柱体积的一倍,水洗过后溶液用O.1mol/L 氨水洗脱并收集至第二柱流出液有组氨酸的Paul y反应时止。
终点产物:组氨酸收集液(去浓缩赶氨段)四、浓缩赶氨段辅料:纯水操作:组氨酸收集液勇高效薄膜浓缩到粘稠状,加纯水适当稀释,出料。
终点产物:浓缩稀释液(去脱色段)五、脱色段辅料:6mol/L 的HCL操作:浓缩稀释液用6mol/L HCL调PH7.5,加活性炭脱色,板框压滤,滤液用泵泵入浓。
缩锅终点产物:脱色滤液(去浓缩结晶段)六、浓缩结晶段操作:浓缩液在浓缩锅,在80-90度下,真空浓缩到有大量结晶出现,放料,冷析,离心收集组氨酸,即得组氨酸的粗品,母液回收,再利用。
七、精制段操作:1.组氨酸粗品加水,升温到70度,校正Ph值,加活性炭脱色,保温搅拌1H,脱色的透光率要达到99%以上,板框过滤,滤液经超滤后,用泵泵入浓缩锅,在高真空,80-90度以下,浓缩到有大量结晶出现,放料,冷析,离心收集组氨酸,即得组氨酸精品,母液回收,再利用。