一种高纯度谷氨酸及其制备方法 ( 一 ) 技术领域
本发明属于谷氨酸提纯技术领域，特别涉及一种高纯度谷氨酸及其制备方法。 ( 二 ) 背景技术
谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物 中的许多重要化学反应。 医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发 育。 食品工业上，味精是常用的增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。 食用味精的鲜味 能刺激味觉细胞和兴奋消化腺体，增加食欲，促进消化，提高人体对其他各种食物的吸 收能力，对人体有一定的滋补作用。 谷氨酸还能与血氨结合，形成对机体无害的谷氨酰 胺，解除组织代谢过程中所产生的氨的毒性作用，又能参与脑蛋白质代谢和糖代谢，促 进氧化过程，对中枢神经系统的正常活动起良好的作用。
过去生产味精主要用小麦面筋 ( 谷蛋白 ) 水解法进行，目前，国内外通常采用 发酵法生产谷氨酸，发酵液中含有大量的菌体、蛋白、多糖、有机色素和胶体物质等杂 质。 谷氨酸提纯的工艺很多，包括膜过滤、谷氨酸等电结晶、变晶、活性炭脱色、炭柱 树脂柱、水解、浓缩结晶等，但这些提纯方法得到的产品中的杂质多，废液中的有效物 流失多，产品收率低，另外大量的菌体蛋白随废液直接排放，造成了浪费的同时也形成 了环境污染。 ( 三 ) 发明内容
本发明的目的在于提供一种高纯度谷氨酸及其制备方法，克服现有方法制得的 谷氨酸杂质多，提纯方法产品收率低、有效成分流失以及排放废液造成环境污染的缺 陷。
本发明采用的技术方案如下 ：
一种高纯度谷氨酸，谷氨酸的百分含量不低于 99％。
本发明还提供了所述高纯度谷氨酸的制备方法，如以谷氨酸盐为原料，包括以 下步骤 ：
1) 溶解 ：将谷氨酸盐与水按 1 ∶ 1.3-1.8 的重量比加水溶解并过滤得到谷氨酸盐 的溶液 ；
2) 酸化 ：调整步骤 1) 的谷氨酸盐溶液的 pH 为 4-5，保持温度 25-30℃，有晶体 生成后育晶 2-3h，然后调 pH 至 3.0，温度降至 15-20℃ ；
3) 冷却 ：将步骤 2) 得到的溶液搅拌降温至 13-18℃ ；
4) 沉降分离 ：停搅拌，沉降 5-6h 后弃去上层清液，加入纯水进行洗晶，加入 纯水的量为原料谷氨酸盐以谷氨酸重量计的 30-70％，然后分离干燥即得所述高纯度谷氨 酸。
若以经过变晶的谷氨酸溶液代替谷氨酸盐为原料，则其不包含步骤 1) 但在步 骤 2) 之前包括以下脱色除铁步骤 ：将经过变晶的谷氨酸溶液依次流经活性炭 - 除铁树脂柱 - 活性炭柱。
也可以以谷氨酸发酵液代替经过变晶的谷氨酸溶液为原料，则在脱色除铁步骤 前还包括以下步骤 ：
a. 浓缩谷氨酸发酵液至其中谷氨酸浓度为 25-35mg/100ml ；
b. 连续等电提取谷氨酸 ：将步骤 a 得到的谷氨酸浓缩液与浓硫酸或步骤 e 得到的 经过硫酸水解的谷氨酸母液泵入连续等电罐中，控制等电罐的 pH 为 3.22，进行育晶，在 等电罐内液量体积达到该罐总体积的 2/3 时，将均匀混合的混合液泵入冷却系统，控制 等电罐体积为总体积的 2/3 ；
c. 冷却分离 ：将步骤 b 送来的混合液冷却至最终温度为 10-15℃，分离出晶型为 α 型的谷氨酸粗品，分离出的谷氨酸母液经过浓缩喷浆造粒制成复合肥 ；
d. 溶 解 变 晶 ：将 步 骤 c 得 到 的 谷 氨 酸 粗 品 用 步 骤 e 分 离 得 到 的 谷 氨 酸 洗 晶 水溶解，得到质量浓度为 35-60 ％的溶液，然后泵入谷氨酸变晶罐，控制变晶温度为 75-90℃，变晶时间 2-3h ；
e. 二次冷却分离 ：将从变晶罐自溢流出的谷氨酸变晶液导入二级串联的冷却罐 降温至 20℃，然后泵入带式分离机，分离出 β 型晶体谷氨酸，带式分离机前段分离出的 谷氨酸母液经过硫酸水解后返回步骤 b 作为等电用酸液，带式分离机后段分离的谷氨酸 洗晶水返回步骤 d 用于溶解 α 型的谷氨酸 ； f. 中和 ：将步骤 e 得到的 β 型晶体谷氨酸制成 pH6.99、浓度 35-60％的谷氨酸 钠溶液。
在上述步骤 b 中，最好在连续等电罐中预装有含有大量谷氨酸小晶体的谷氨酸 溶液作为底料，这样可以减少育晶的时间，加快等电提取的效率。
步骤 d 中，在将步骤 c 得到的谷氨酸粗品溶解得到质量浓度为 35-60 ％的溶液 时，可以根据需要加入水 ；若有谷氨酸钠生产过程中不用的味精母液，可于此处与洗晶 水混合进行充分利用。
本发明提供的方法可以谷氨酸盐或经过变晶的谷氨酸溶液 ( 也可以普通谷氨酸 为原料，将其先经过变晶得到变晶谷氨酸溶液 ) 或以谷氨酸发酵液为原料，根据不同的 原料，采用多次结晶、分离、洗晶完成了谷氨酸的提纯使谷氨酸含量达到 99 ％ ；且每 次结晶分离后也均可形成独立的产品 ；本发明的高纯度谷氨酸可用作医药级谷氨酸的前 体。
本发明根据不同的原料，提取过程有可能产生三种废液。 等电废液经过浓缩并 喷浆造粒后制成复合肥，变晶前段废液即带式分离机前段分离出的谷氨酸母液经过浓硫 酸水解后用于等电过程调整酸度，变晶后段洗晶水直接用于变晶前溶解谷氨酸晶体，在 沉降分离步骤得到的谷氨酸母液即弃去的上层清液可直接作为酸液用于等电过程或与谷 氨酸变晶液直接混合以生产味精或谷氨酸。
本发明相对于现有技术，有以下优点 ：
本发明提供的高纯度谷氨酸可以作为医药级谷氨酸前体 ；制备方法产品收率 高、产生的废液中的有效成分可充分利用，减少了废水的环保处理难度。
( 四 ) 具体实施方式 ：
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此 ：
实施例 1
以谷氨酸发酵液为原料制备谷氨酸含量不低于 99％的高纯度谷氨酸。
步骤如下 ：
1) 浓缩谷氨酸发酵液 ：开启五效降膜蒸发器真空泵，待第五效分离器的真 空度达到 -0.07MPa 后，泵入新鲜发酵液并开启循环泵，浓缩谷氨酸发酵液至浓度为 32mg/100ml ；
2) 连续等电提取谷氨酸 ：将步骤 1) 制备的谷氨酸浓缩液与经过硫酸水解的步骤 5) 得到的谷氨酸母液泵入含有底料的连续等电罐中，控制等电罐的酸度为 pH3.22，此处 的底料为含有大量谷氨酸小晶体的谷氨酸溶液，完成育晶后，在等电罐内液量体积达到 该罐总体积的 2/3 时，开启位于罐底的流体泵将均匀混合的混合液泵入冷却系统，控制 等电罐体积为总体积的 2/3 ；
3) 冷却分离 ：将步骤 2) 制备的混合液依次泵入多级串联的冷却罐中，控制各冷 却罐温度，使最终温度降至 15℃，当末级冷却罐液量达到总体积的 2/3 时，开启卧式分 离机，分离出晶型为 α 型的谷氨酸粗品，分离出的谷氨酸母液经过浓缩喷浆造粒制成复 合肥 ；
4) 溶解变晶 ：将步骤 3) 制备的谷氨酸粗品用步骤 5) 带式分离机分离的 β 型晶 体谷氨酸洗晶水混合部分味精厂来的味精母液溶解至质量浓度为 40％，从底部泵入谷氨 酸变晶罐，控制谷氨酸变晶温度 90℃，变晶时间 3 小时 ；
5) 二次冷却分离 ：将从变晶罐自溢流出的谷氨酸变晶液导入二级串联的冷却 罐，降低温度至 20℃，泵入带式分离机，分离出谷氨酸含量 97％左右的 β 型晶体谷氨 酸，带式分离机前段分离出的谷氨酸母液经过硫酸水解后返回步骤 2)，带式分离机后段 分离的谷氨酸洗晶水返回步骤 4) ；
6) 中和 ：将步骤 5) 制备的 β 型晶体谷氨酸加入一定浓度的 Na2CO3 溶液中完全 中和，制成 pH6.99、质量浓度 45％的谷氨酸钠溶液 ；
7) 脱色除铁 ：将步骤 6) 制备的谷氨酸钠溶液依次流经活性炭 - 除铁树脂柱 - 活 性炭柱，去除谷氨酸钠溶液中的杂质及色素 ；
8) 酸化 ：在步骤 7) 制备的精制谷氨酸钠溶液中加入盐酸，调整酸度为 pH4.5， 温度 29℃，有晶体生成后育晶 3 小时，再调至 pH3.0，温度 20℃，防止晶体沉淀。
9) 冷却 ：将步骤 8) 制备的谷氨酸液搅拌 10 小时冷却至温度 13℃ ；
10) 沉降分离 ：停搅拌，沉降 5 小时弃去上清液，加入步骤 8) 中谷氨酸钠以谷 氨酸计重量的 50％的纯水进行洗晶，用 100 目滤布在离心机分离，尽可能彻底分离，分 离过程中加入适量纯水再次洗晶提高谷氨酸含量 ；
11) 烘干 ：将步骤 10) 制备的谷氨酸经过烘干后即制得含量 99％以上的高纯度谷 氨酸。
实施例 2
以普通谷氨酸为原料制备高纯度谷氨酸，步骤如下 ：
1) 溶解变晶 ：将普通谷氨酸用步骤 2) 带式分离机分离的 β 型晶体谷氨酸洗晶水溶解至质量浓度 40％左右，从底部泵入谷氨酸变晶罐，控制谷氨酸变晶温度 75℃，变 晶时间 3 小时 ；
2) 冷却分离 ：将从变晶罐自溢流出的谷氨酸变晶液导入二级串联的冷却罐，降 低温度至 20℃，泵入带式分离机，分离出谷氨酸含量 97％左右的 β 型晶体谷氨酸，带式 分离机前段分离出的谷氨酸母液经过硫酸水解后作为等电用酸液，带式分离机后段分离 的谷氨酸洗晶水返回步骤 1) 用于溶解 α 型的谷氨酸 ；
3) 中和 ：将步骤 2) 制备的 β 型晶体谷氨酸加入 NaOH 溶液中完全中和，制成 pH6.99、浓度 45％的谷氨酸钠溶液 ；
4) 脱色除铁 ：将步骤 3) 制备的谷氨酸钠溶液依次流经活性炭 - 除铁树脂柱 - 活 性炭柱，去除谷氨酸钠溶液中的杂质及色素 ；
5) 酸化 ：在步骤 4) 制备的精制谷氨酸钠溶液中加入盐酸，调整酸度为 pH4.9， 温度 25℃，有晶体生成后育晶 3 小时，调至 pH3.0，温度 15℃，防止晶体沉淀。
6) 冷却 ：将步骤 5) 制备的谷氨酸液搅拌 10 小时冷却至温度 17℃ ；
7) 沉降分离 ：停搅拌，沉降 6 小时放出上清液，加入谷氨酸钠以谷氨酸计重量 70％的纯水进行洗晶，用 100 目滤布在离心机分离，尽可能彻底分离，分离过程中加入 适量纯水再次洗晶提高谷氨酸含量 ； 8) 烘干 ：将步骤 7) 制备的谷氨酸经过烘干后即制得含量 99％以上的高纯度谷氨酸。
实施例 3
以变晶谷氨酸或其溶液为原料制备高纯度谷氨酸，步骤如下 ：
1) 中和 ：将变晶谷氨酸或其溶液加入质量浓度 30％的 NaOH 溶液中完全中和， 制成 pH6.99、质量浓度 45％的谷氨酸钠溶液 ；
2) 脱色除铁 ：将步骤 1 制备的谷氨酸钠溶液依次流经活性炭 - 除铁树脂柱 - 活 性炭柱，去除谷氨酸钠溶液中的杂质及色素 ；
3) 酸化 ：在步骤 2) 制备的精制谷氨酸钠溶液中加入盐酸，调整酸度为 pH4.5， 温度 25℃，有晶体生成后育晶 2 小时，调酸至 pH3.0，温度 17℃，防止晶体沉淀。
4) 冷却 ：将步骤 3) 制备的谷氨酸液搅拌 10 小时冷却至温度 17℃ ；
5) 沉降分离、烘干 ：同实施例 1 中步骤 10-11，获得质量含量为 99％以上的高 纯度谷氨酸。
实施例 4
以晶体味精为原料制备高纯度谷氨酸，步骤如下 ： 。
1) 溶解 ：将味精按 1 ∶ 1.5 的质量比例加水溶解过滤 ；
2) 酸化 ：在味精溶液中加入盐酸，调整酸度为 pH4.2，温度 25℃，有晶体生成 后育晶 2 小时，调至 pH3.0，温度 20℃，防止晶体沉淀。
3) 冷却 ：将步骤 2) 制备的谷氨酸液搅拌 10 小时冷却至温度 17℃ ；
4) 沉降分离、烘干 ：同实施例 1 中步骤 10-11，获得质量含量为 99％以上的高 纯度谷氨酸。
实施例 5
以谷氨酸钙为原料制备高纯度谷氨酸，步骤如下 ：
1) 溶解 ：将谷氨酸钙按 1 ∶ 1.3 的质量比例加水溶解 ；
2) 酸化 ：在谷氨酸钙溶液中加入盐酸，调整酸度为 pH4.5，温度 28℃，有晶体 生成后育晶 2 小时，调至 pH3.0，温度 20℃，防止晶体沉淀。
3) 冷却 ：将步骤 2) 制备的谷氨酸液搅拌 10 小时冷却至温度 18℃ ；
4) 沉降分离、烘干 ：同实施例 1 中步骤 10-11，获得质量含量为 99％以上的高 纯度谷氨酸。7