一种生产缬氨酸的新工艺.pdf

本发明公开了一种生产缬氨酸的新工艺，其过程包括：微生物发酵法获得缬氨酸发酵液，超滤膜去除菌体等杂质，浓缩结晶得到缬氨酸粗品，母液喷雾干燥制作饲料级产品；缬氨酸粗品酸溶重结晶、10-15倍水溶解后经离子交换处理，洗脱液脱色、结晶制作医药级产品，母液再经离子交换处理循环使用；粗品重结晶母液稀释后经离子交换制作食品级产品，其母液再经离子交换处理循环使用。该工艺极大的提高了产品的总提取收率，制作出不同级别产品满足了市场不同需求，离子交换过程部分废水回收利用减少环境污染。

1、  一种生产缬氨酸的新工艺，其特征在于：利用缬氨酸在无机酸中的溶解特性结合离子交换技术进行提取，具体操作步骤如下：
a.缬氨酸发酵液经超滤膜过滤除去菌体等杂质，活性炭脱色，减压浓缩结晶制得缬氨酸粗品及粗品母液；
b.粗品在盐酸、硫酸或硝酸无机酸溶液中加热到60-70℃溶解，降温后离心制得缬氨酸无机酸盐及其母液；
c.缬氨酸无机酸盐加水溶解，进行离子交换处理，洗脱液脱氨后脱色处理，料液精滤除炭、减压浓缩结晶制得医药级缬氨酸及其母液；
d.步骤a中粗品母液喷雾干燥后制作饲料级缬氨酸；
e.步骤b中缬氨酸无机酸盐母液稀释1-3倍后，进行离子交换处理，洗脱液脱氨后脱色处理，料液精滤除炭、减压浓缩结晶制得食品级缬氨酸及其母液；
f.步骤c、e中母液均返回各自离子交换工序，循环利用；
g.离子交换吸附过程废水为稀酸或无机盐溶液，回收供树脂再生利用。

2.  根据权利要求1所述的一种生产缬氨酸的新工艺，其特征在于所说脱色用活性炭为药用粉状活性炭；所用的盐酸、硫酸或硝酸的浓度为1mol/L-10mol/L，酸溶次数1-3次；所用的离子交换树脂为H型和Na型的WA-2强酸性阳离子交换树脂、732强酸性阳离子交换树脂。

一种生产缬氨酸的新工艺
技术领域
本发明属于氨基酸生产技术领域，涉及一种生产缬氨酸的新工艺。
背景技术
L-缬氨酸作为支链氨基酸之一，主要用于配制复合氨基酸输液、合成多肽药物和食品抗氧化剂等，尤其是在医学研究和治疗中的作用日益受到重视，随着对缬氨酸研究的不断深入，其在食品和饲料工业中的应用范围也将进一步扩大。目前，缬氨酸基本采用微生物发酵法生产，提取方法：国外以味之素为代表采用沉淀法提取，根据沉淀剂与缬氨酸的特异性结合形成沉淀，然后分离提取，该方法具有提取收率高、操作简便等优点，但是，存在环境污染的技术问题；国内主要采用离子交换法进行缬氨酸的提取，除菌体后的发酵液下调pH值，用732阳离子交换树脂分离缬氨酸和伴生杂酸，由于伴生杂酸与缬氨酸性质相近，一般都采用3-5级离子交换柱串联提取，这就导致了生产过程产生大量废水，且产品收率较低，一般在60％左右，操作不当极易引起产品质量波动，生产过程中往往以成品的质量来定位其级别及价格，使得生产处于被动地位。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产过程简单、提取收率高、环境污染少、由工艺定位产品级别的生产缬氨酸的新工艺。
本发明生产缬氨酸的新工艺按下述步骤进行：
a.发酵完毕的缬氨酸发酵液经超滤膜过滤除菌体等杂质，活性炭脱色，减压浓缩结晶制得缬氨酸粗品及粗品母液；
b.粗品采用盐酸、硫酸或硝酸加热到60-70℃溶解，降温后离心制得缬氨酸无机酸盐及其母液；
c.缬氨酸无机酸盐加水溶解，进行离子交换处理，洗脱液脱氨后脱色处理，脱色液精滤、减压浓缩结晶制得医药级缬氨酸及其母液；
d.步骤a中的粗品母液喷雾干燥后制作饲料级缬氨酸；
e.步骤b中缬氨酸无机酸盐母液稀释1-3倍后，进行离子交换处理，洗脱液脱氨后脱色处理，脱色液精滤、减压浓缩结晶制得食品级缬氨酸及其母液；
f.步骤c、e中母液均返回各自离子交换工序，循环利用；
g.离子交换吸附过程废水为稀酸或无机盐溶液，回收供树脂再生利用。
上述方法中脱色用活性炭为药用粉状活性炭；所用的盐酸、硫酸或硝酸的浓度为1mol/L-10mol/L，酸溶次数1-3次；所用的离子交换树脂为H型和Na型的WA-2强酸性阳离子交换树脂、732强酸性阳离子交换树脂。
本发明中，缬氨酸无机酸盐经过离子交换得到符合《中国药典，2005》的医药级产品；缬氨酸无机酸盐母液含有其他氨基酸，经过离子交换得到符合FCCIV、USP24(美国药典24版)的食品级产品；缬氨酸粗品母液喷雾干燥后得到含量70％以上的饲料级产品。采用本发明，发酵液中的缬氨酸总提取收率达95％以上，减少损失，从而降低了生产成本。本发明所涉及到的三种不同级别的产品均有固定的生产工艺路线，摆脱了以产品质量定位产品级别的被动生产模式，既优化了产品结构又规范了生产流程。虽然本发明没有淘汰离子交换工序，但是其作用完全不同于传统离子交换：由于采用酸溶工艺，得到的缬氨酸无机酸盐中不含其它氨基酸，故本发明离子交换主要用来去除无机酸而非分离杂酸，单柱操作即可。吸附过程产生的废水为稀酸或无机盐溶液，回收供树脂再生时使用，极大的减少了树脂再生对无机酸或无机盐的消耗。且本发明离子交换过程废水产生总量不及传统工艺三分之一，降低了企业的环保压力。
附图说明
附图是本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
1)、缬氨酸粗品及饲料级缬氨酸制备：缬氨酸发酵液70L，含量3.9％，经过超滤去除菌体等大分子杂质，用针剂活性炭脱色，然后减压浓缩结晶，降温后离心，得到缬氨酸粗品，折纯度为100％的缬氨酸2.05kg，母液7.15L，含量9.5％，粗品母液喷雾干燥得到含量74％的饲料级缬氨酸0.92kg；
2)、缬氨酸盐酸盐制备：粗品缓慢加入到体积为35L、浓度为6mol/L的稀盐酸中，在65℃搅拌至完全溶解，然后降温结晶，离心得到缬氨酸盐酸盐和缬氨酸盐酸盐母液。薄板层析检测缬氨酸盐酸盐纯度，若有杂酸斑点，需再次用0.5倍的2mol/L的稀盐酸溶解，重复上述操作；
3)、医药级缬氨酸的制备
3.1)、离子交换：缬氨酸盐酸盐用10倍体积比的去离子水溶解，进行离子交换处理，树脂采用H型WA-2阳离子氨基酸专用树脂，上柱过程中缬氨酸与树脂上H⁺交换被吸附，H⁺进入吸附废水，吸附废水中存在H⁺和Cl^-形成稀盐酸溶液，收集用来树脂再生，吸附完成后用稀氨水洗脱，收集洗脱液，浓缩脱氨；
3.2)、脱色、结晶：脱氨后的料液调节pH6.0，采用0.5％针剂活性炭脱色，脱色后料液透光T₄₃₀＞99％，精滤除碳后修正料液pH6.0，浓缩至含量为30％，降温结晶、离心，得到含量8.5％为离心母液2.35L，因其Cl^-含量较高返回离子交换进行再处理，离心结晶真空干燥得到医药级缬氨酸1.02kg，经检测符合《中国药典，2005》标准要求；
4)、食品级缬氨酸制备
4.1)、离子交换：缬氨酸盐酸盐母液用2倍体积比的去离子水稀释，进行离子交换处理，树脂采用H型WA-2阳离子氨基酸专用树脂，上柱过程中缬氨酸与树脂上H⁺交换被吸附，H⁺进入吸附废水。吸附废水中存在H⁺和Cl^-形成稀盐酸溶液，收集用来树脂再生，吸附完成后稀氨水洗脱，收集洗脱液，浓缩脱氨；
4.2)、脱色、结晶：脱氨后的料液调节pH6.0-6.5，采用0.5％针剂活性炭脱色，确保脱色后料液透光T₄₃₀＞99％。精滤除碳，料液浓缩至含量为25％-35％，降温结晶、离心，得到含量为8.7％离心母液1.5L，因其Cl^-含量较高返回离子交换进行再处理，离心结晶真空干燥得到食品级缬氨酸0.57kg，经检测符合FCCIV、USP24(美国药典24版)标准要求。
因母液回到离子交换工序循环使用，故将其视为非损失部分，计算得总提取收率为95.27％。
实施例2
1)、缬氨酸粗品及饲料级缬氨酸的制备
缬氨酸发酵液6.5L，含量4.2％。经过超滤去除菌体等大分子杂质，针剂活性炭脱色，然后减压浓缩结晶，降温后离心，得到缬氨酸粗品，折纯度为100％的缬氨酸213g，母液0.645L，含量9.3％，粗品母液喷雾干燥得到含量73.7％的饲料级缬氨酸78.7g；
2)、缬氨酸盐酸盐制备
粗品缓慢加入到体积为3.4L、浓度为6mol/L的稀盐酸中，在70℃搅拌至完全溶解，然后降温结晶，离心得到缬氨酸盐酸盐和缬氨酸盐酸盐母液，薄板层析检测缬氨酸盐酸盐纯度，若有杂酸斑点，需再次用0.5倍的2mol/L的稀盐酸溶解，重复上述操作；
3)、医药级缬氨酸制备
3.1)、离子交换：缬氨酸盐酸盐用12倍体积比的去离子水溶解，进行离子交换处理，树脂采用Na型WA-2阳离子氨基酸专用树脂，上柱过程中缬氨酸被吸附，树脂上的Na⁺被交换下来，吸附废水中存在Na⁺和Cl^-形成NaCl溶液，收集用来树脂再生，吸附完成后稀氨水洗脱，收集洗脱液，浓缩脱氨；
3.2)、脱色、结晶：脱氨后的料液调节pH6.1，采用0.5％针剂活性炭脱色，确保脱色后料液透光T₄₃₀＞99％，精滤除碳后修正料液pH6.1，浓缩至含量为32％，降温结晶、离心，得到含量为8.1％离心母液430ml，因其Cl^-含量较高返回离子交换进行再处理，离心结晶真空干燥得到医药级缬氨酸116g，经检测符合《中国药典，2005》标准要求；
4)、食品级缬氨酸制备
4.1)、离子交换：氨酸盐酸盐母液用2倍体积比的去离子水稀释，进行离子交换处理，树脂采用Na型WA-2阳离子氨基酸专用树脂，上柱过程中缬氨酸被吸附，树脂上的Na⁺被交换下来，吸附废水中存在Na⁺和Cl^-形成NaCl溶液，收集用来树脂再生，吸附完成后稀氨水洗脱，收集洗脱液，浓缩脱氨；
4.2)、脱色、结晶：脱氨后的料液调节pH6.0-6.5，采用0.5％针剂活性炭脱色，确保脱色后料液透光T₄₃₀＞99％。精滤除碳，料液浓缩至含量为30％，降温结晶、离心，得到含量为7.7％离心母液162ml，Cl^-含量较高返回离子交换进行再处理，离心结晶真空干燥得到食品级缬氨酸40.5g，经检测符合FCC IV、USP24(美国药典24版)标准要求。
因母液回到离子交换工序循环使用，故将其视为非损失部分，计算得总提取收率为95.9％。