谷氨酸的等电点法提取
各种氨基酸的生产工艺
各种氨基酸的生产工艺1、谷氨酸(1)等电离交工艺方法——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。
(2)连续等电工艺——将谷氨酸发酵液适当浓缩后控制40℃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℃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-----浓缩（78.9kPa，0.15MPa 蒸汽）----盐酸水解（130℃，4h）----过滤-----滤液脱色-----浓缩-----中和，调pH 至 3.0-3.2（NaOH 或发酵液）-----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(5)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℃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(6)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。
6谷氨酸提取
6.1 概述
一、提取谷氨酸的方法：
⑴等电点法：利用谷氨酸是两性电解质，在等电点时 其溶解度最小的性质，将发酵液加硫酸或盐酸调pH 至谷氨酸的等电点，使谷氨酸沉淀析出的方法。
⑵离子交换法：先将谷氨酸稀释至一定浓度，用盐酸 将发酵液调至一定pH，采用阳离子交换树脂吸附谷 氨酸，然后用洗脱剂将谷氨酸从树脂上洗脱下来， 达到浓缩和提纯的目的。
6.3.2 谷氨酸的溶解度
①pH对谷氨酸溶解度的影响
谷氨酸在pH1附近或碱性情况下，溶解度很高，但在等电点 pH3.22和在30%以上高浓度盐酸下，溶解度便显著减少到最 低点。
②温度对谷氨酸溶解度的影响
图 6-1
表6-2 在等电点时，不同温度条件下谷氨酸的溶解度
温度/℃
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
缺点：整个过程酸性强，腐蚀性大，需要耐酸耐压的水 解和浓缩设备，耗用大量蒸汽和盐酸，操作也比较复 杂。
⑶低温等电点法 关掉冷却水
投晶种0.2%
图6-4 低温等电点法提取谷氨酸工艺流程
通过增加制冷能力，将等电点提取的终点温度，由原来 的15~20℃，降至0~5℃，这样可使母液中的谷氨酸含量由 1.5~2%降低到1.0~1.3%，从而增加等电点一次收率。 特点： 工艺操作简便，设备简单，废水量少，节约酸、碱用 量，成本较低，一次提取收率可达78%左右。
⑶金属盐法：金属盐法包括锌盐法和钙盐法，即利 用谷氨酸与Zn2+、Ca2+等金属离子作用，生成难 溶于水的谷氨酸金属盐，沉淀析出，在酸性环境 中谷氨酸金属盐被分解，重新以谷氨酸形式结晶 析出。
⑷离子交换膜电渗析法：根据渗透膜对各种离子物 质的选择透性不同而将谷氨酸分离，如电渗析和 反渗透法。
谷氨酸的发酵和提取工艺综述
⾕氨酸的发酵和提取⼯艺综述综述：⾕氨酸的发酵与提取⼯艺第⼀部分⾕氨酸概述⾕氨酸⾮⼈体所必需氨基酸，但它参与许多代谢过程，因⽽具有较⾼的营养价值，在⼈体内，⾕氨酸能与⾎氨结合⽣成⾕氨酰胺，解除组织代谢过程中所产⽣的氨毒害作⽤，可作为治疗肝病的辅助药物，⾕氨酸还参与脑蛋⽩代谢和糖代谢，对改进和维持脑功能有益。
另外，众所周知的⾕氨酸钠盐即味精有很强烈的鲜味，是重要的调味品。
1996、1997、1998年味精年产量分别为55.0万吨、56.64万吨、59.03万吨。
尽管如此，我国⼈均年消耗味精量还只有400g左右，⽽台湾省已达2000g。
因此，中国将是世界上最⼤的潜在味精消费市场，也就是说，味精⽣产会稳步发展。
这也意味着⾕氨酸的⽣产不断在扩⼤[1]。
⾕氨酸⽣产⾛到今天就⽣产技术⽽⾔已有了长⾜进步,⽆论是规模还是产能都今⾮昔⽐,与此同时各⼚家还在追求完美, 这是⾏业进步的动⼒,也是⽣存之所需。
实际上⽣产⼯艺是与时俱进的,没有瑕疵的⼯艺是不存在的。
如:配⽅及提取⽅法现在是多种多样,有单⼀⽤纯⽣物素的,也有⽤⽢蔗糖蜜加纯⽣物素的, 还有加⽟⽶浆⼲粉或麸⽪⽔解液及⾖粕⽔解液等等;提取⽅法有:等电-离交、等电-离交-转晶、连续等点-转晶等等[2]。
本综述简述⾕氨酸⽣产的流程及发酵机制，着重介绍⾕氨酸的提取⼯艺。
第⼆部分⾕氨酸⽣产原料及其处理⾕氨酸发酵的主要原料有淀粉、⽢蔗糖蜜、甜菜糖蜜、醋酸、⼄醇、正烷烃(液体⽯蜡)等。
国内多数⾕氨酸⽣产⼚家是以淀粉为原料⽣产⾕氨酸的，少数⼚家是以糖蜜为原料进⾏⾕氨酸⽣产的，这些原料在使⽤前⼀般需进⾏预处理。
(⼀)糖蜜的预处理⾕氨酸⽣产糖蜜预处理的⽬的是为了降低⽣物素的含量。
因为糖蜜中特别是⽢蔗糖蜜中含有过量的⽣物素，会影响⾕氨酸积累。
故在以糖蜜为原料进⾏⾕氨酸发酵时，常常采⽤⼀定的措施来降低⽣物素的含量，常⽤的⽅法有以下⼏种:(1)活性炭处理法; (2)⽔解活性炭处理法;（3）树脂处理法。
谷氨酸的提取1
（五）低温等电点-离子交换法提取 谷氨酸工艺
低温等电点-离子交换法提取谷氨酸是在发酵 液经等电点提取谷氨酸以后，将母液通过离子交 换柱（单柱或双柱）进行吸附，洗脱回收，使洗 脱所得的高流分与发酵液合并，进行等电点提取。 这样既可避免等电点收率低，又可减少树脂用量， 还可以获得较高的提取收率，回收率可达95%左右。 低温等电点-离子交换法提取谷氨酸工艺分两 步操作，第一步是将发酵液经等电点提取部分谷 氨酸；第二步是将母液进行离子交换提取。
•
（四）谷氨酸提取的常用方法
• ① 等电点法 • 将发酵液加盐酸调pH至谷氨酸的等电点，使谷 氨酸沉淀析出。（谷氨酸的等电点pH是3.22。） • 其缺点是结晶母液内仍残存部分谷氨酸未利用。 • ② 离子交换法 • 先将发酵液稀释到一定浓度，用盐酸将发酵液 调至一定pH，采用阳离子交换树脂吸附谷氨酸， 然后用洗脱剂将谷氨酸从树脂上洗脱下来，得到 浓缩与提纯。 • 其缺点是酸碱用量大，洗离子交换柱子的低浓 度废水排放量也大，造成环境污染。
谷氨酸的提取
谷氨酸提取
• 从发酵液中提取谷氨酸，必须要了解 谷氨酸理化特性和发酵液的成分及特 征，以利用谷氨酸和杂质之间物理、 化学性质的差异，采用适当的提取方 法，达到分离提纯的目的。
（一）谷氨酸发酵液的主要成分
谷氨酸发酵液中除了谷氨酸外，还有代 谢副产物、培养基配制成分的残留物质、 有机色素、菌体、蛋白和胶体物质等。 • 其含量随发酵菌种、工程装备、工艺控 制及操作不同而异。
• ③ 浓缩等电点法 • 将发酵液（含谷氨酸8%~10%）先分离菌 体，再在60℃以下减压浓缩，浓缩液含谷 氨酸为15%~20%，然后加浓硫酸调pH至3.2， 搅拌20~30h，多罐串联，连续冷却结晶， 连续分离出料，母液含谷氨酸3%~5%，浓缩 处理可做肥料。 • 低温等电点-离子交换法是国内厂家常 用的提取工艺。
连续等电法提取谷氨酸
连续等电法提取谷氨酸优点
四 有效提高设备利用率并降低精制成本。浓缩连续 等电工艺采用连续化操作，提取设备只有离交工艺的 1/3，精制使用转晶中和液，易脱色好过滤，同时缩 短了结晶周期，使精制各项耗大幅度降低。此外，对 于温敏菌株发酵而言，由于高菌体量，高生物素，高 风量等措施，发酵产酸迅速提高的同时，发酵液中的 副产物，培养基残留也迅速升高，尤其是浓缩糖中不 可发酵的糖类急剧增加，这些因素导致谷氨酸的溶解 度明显升高，介稳区明显变窄，给调酸结晶带来了新 的困难提取表现为收率降低且极易出现β 型晶体，甚 至糊罐。连续等电工艺避开了蛋白质的等电点，介稳 区最宽而且有大量的α 型晶种，因此是解 决此难题 的理想办法。
连续等电法提取谷氨酸工艺过程
连续等电法提取谷氨酸优点
一 低消耗，低污染。取消离交工艺使等电没有液氨 消耗，硫酸消耗也相应降低，同时高浓度废水减少 60% 以上，减轻了环保压力。 二 降低料液粘度不易糊罐，利于谷氨酸结晶。
三 提高谷氨酸纯度，从而为提高味精质量和精制收 率奠定基础。由于采用三级分离，经过水洗，有效除 去杂质，谷氨酸纯度达到98%以上。通过引进转晶工 艺和使用全转晶中和液，使得精制收率得以提高，同 时保证了味精质量。
连续等电法提取谷氨酸的控制要点
一 由于连续等电点是在大量晶种存在的情况下结晶， 因此选择起晶罐(池)内谷氨酸的晶种质量是非常重要的。 如果起晶罐(池)内谷氨酸晶体粒度均匀，为α 型结晶， 则连续等电点获得谷氨酸亦基本为α 型结晶。该工艺 操作中如果不重视这一点，将会导致整个过程的失败。 二 流量大小的控制与结晶质量有一定关系。如果流 量太大，使溶液浓度增加，导致β 型结晶析出。反之 控制合适流量(一般l0t罐每小时流量为5t左右)，使加入 溶质浓度与结晶生长速度相平衡，其溶液始终处于低 浓度，析出晶体大部分为α 型结晶。 三 要严格控制起晶罐(池)结晶点的pH3．0，不宜忽高 忽低。
谷氨酸生产工艺
生物工程专业综合实训（2016 年 11 月谷氨酸生产工艺摘要：谷氨酸做为一种人体所必须的氨基酸，在生命的生理活动周期中具有很大的作用。
不仅参与各种蛋白质的合成，组成人体结构，还做为味精可以给我们带来味蕾上的享受。
现代生产谷氨酸的工艺主要是利用微生物发酵提取而来.不同的发酵方法和不同的发酵条件会造成产量的很大不同.本次谷氨酸的生产工艺,主要是掌握发酵方法和发酵条件的控制,还有各种仪器的使用方法。
通过测得的数据来观察菌种的生长变化,同时谷氨酸发酵工艺各个工段的原理和使用方法. 关键词：谷氨酸；发酵；工艺；等电点。
引言谷氨酸是一种酸性氨基酸，是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义.不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。
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，味精是常用的仪器增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。
过去生产味精主要用小麦面筋(谷蛋白）水解法进行,现改用微生物发酵法来进行大规模生产.不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。
谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。
谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用,又能与其它氨基酸等并用。
用于食品内，有增香作用。
甘氨酸具有甜味，和味精协同作用能显着提高食品的风味。
谷氨酸作为风味增强剂可用于增强饮料和食品的味道，不仅能增强食品风味，对动物性食品有保鲜作用.一、谷氨酸简介谷氨酸一种酸性氨基酸。
分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸.谷氨酸是里索逊1856年发现的,为无色晶体，有鲜味,微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。
大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。
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。
第六章谷氨酸的提取
• （4）发酵液中尚有其它一些含量很少的发 酵副产物。
• 有机酸类有乳酸、酮戊二酸、琥珀酸等； 氨基酸类有天门冬氨酸、丙氨酸、缬氨酸、 脯氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、甘氨酸、组 氨酸和谷氨酰胺等。各种氨基酸含量小于1 ％。
• (5)谷氨酸发酵液中含有铵离子0.6-0.8％， 残糖1％以下。
• 一般地说，开始加酸中和至PH5左右，这 段时间加酸速度可以快一些，PH5以下，起 晶前后，加酸速度要慢，须倍加小心，发 现晶核时，应立即停止加酸，育晶2h，使 晶核成长壮大，继续缓慢加酸中和至 PH3．2，搅拌育晶。
• 目前工厂一般采用盐酸中和，若用硫酸中 和，要避免局部温度过高，防止形成β-型结 晶，更需缓慢加酸。同时要选用硫酸含量 高，含杂质少，减少溶解度，可提高收得 率。
• (1)从谷氨酸发酵液中提取腺嘌呤。腺嘌呤 是肌苷发酵的必要原料，同时它还可合成 ATP。腺嘌呤是发酵过程核酸降解产物， 利用其解离度不一，在732离子交换树脂中， 用氢氧化钠洗脱时出现两个峰，见图6-1。
可以分开收集。前者为谷氨酸，后者为腺 嘌呤。再精制就可制得腺嘌呤磷酸盐或腺 嘌呤盐酸盐。
(4)盐酸水解-等电点法
• 发酵液中除含有谷氨酸外，尚含有一定量 的谷氨酰胺，焦谷氨酸和菌体蛋白，这些 物质用等电点、离子交换、锌盐法提取是 无法回收的。
• 发酵液经浓缩后加盐酸水解，可回收部分 谷氨酸，从而使谷氨酸的提取收率和谷氨 酸质量得到提高。
(5)离子交换膜电渗析法提取谷氨酸
• 根据渗透膜对各种离子物质的选择透性不 同而将谷氨酸分离，如电渗析和反渗透法。
• 因而在等电点时，谷氨酸的溶解度最小。 工业生产中等电点法提取谷氨酸就是根据 这一特性，将发酵液PH调至3．2，使谷氨 酸处于过饱和状态而结晶析出。
完整版)各种氨基酸的生产工艺
完整版)各种氨基酸的生产工艺本文介绍了谷氨酸的生产工艺，其中包括等电离交工艺方法、连续等电工艺、发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺、水解等电点法、低温等电点法和直接常温等电点法。
等电离交工艺方法是从发酵液中提取谷氨酸的一种方法。
该方法的缺点是废水量大，治理成本高，酸碱用量大。
连续等电工艺方法将谷氨酸发酵液适当浓缩后进行结晶，虽然水量相对较少，但氨酸提取率及产品质量较差。
发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺是通过超滤膜进行超滤，然后进行结晶、分离、洗涤等步骤得到谷氨酸晶体。
该方法设备简单，废水量减少，生产成本低，酸碱用量省。
水解等电点法是将发酵液浓缩后进行盐酸水解，然后进行过滤、脱色、浓缩等步骤得到谷氨酸晶体。
该方法设备简单，废水量减少，生产成本低，酸碱用量省。
低温等电点法和直接常温等电点法也是从发酵液中提取谷氨酸的方法，它们的优点都是设备简单，废水量减少，生产成本低，酸碱用量省。
发酵法制备谷氨酸晶体的工艺流程如下：首先将发酵液加入硫酸中，调节pH值为4.0-4.5，进行育晶2-4小时，然后再加入硫酸，调节pH值为3.5-3.8，再进行育晶2小时，最后加入硫酸，调节pH值为3.0-3.2，进行育晶2小时。
冷却降温后，进行搅拌16-20小时，沉淀2-4小时即可获得谷氨酸晶体。
该工艺具有设备简单、操作容易、生产周期短、酸碱用量省等优点。
L-亮氨酸的制备过程分为6个步骤。
首先，在浓缩罐中通入一次母液，加入蒸汽进行浓缩，温度为120度，气压为-0.09Mpa，浓缩时间为6小时，得到结晶液。
然后将结晶液进入一次中和罐中，加入硫酸和纯水进行中和，温度为80度，中和时间为4小时，过滤后得到滤液和滤渣。
接着将滤渣进入氨解罐中，加入氨水、纯水和蒸汽进行氨解，温度为80度，氨解时间为3小时，过滤后得到滤液和滤渣。
将滤渣进入脱色罐中，加入蒸汽、纯水和活性炭进行脱色，温度为80度，脱色时间为2小时，过滤后得到滤液和滤渣。
将滤液进入二次中和罐中，加入氨水和蒸汽进行中和，温度为80度，中和时间为4小时，过滤后得到滤液和滤渣。
发酵液中谷氨酸的提取纯化
一、实验原理：谷氨酸，学名: 2-氨基-5-羧基戊酸，为酸性氨基酸，是构成蛋白质的20 种常见α-氨基酸之一。
谷氨酸又名“麸酸” 或写作“夫酸”，是制造味精的原料。
D-谷氨酸参与多种细菌细胞壁和某些细菌杆菌肽的组成。
发酵制造L-谷氨酸是以糖质为原料经微生物发酵，发酵液中存在菌体、蛋白质、残糖、色素、其它氨基酸、有机酸等杂质。
目前国内提取谷氨酸的主要方法：1.等电点法； 2.离子交换法；3.金属盐法；4.盐酸水解等电法；5.离子交换膜电渗析法。
国外大规模提取谷氨酸的方法：日本采用浓缩等电点工艺；美国采用旋转真空膜过滤。
谷氨酸等电点pI=3.22，在等电点时谷氨酸的溶解度最小，且谷氨酸的溶解度随温度降低而减小，所以调节pH以及降低温度可以令溶液中的谷氨酸析出沉淀即为等电点法提取谷氨酸。
氨基酸为两性电解质，等电点较低的谷氨酸在pH小于pI 3.2时，主要以GA+型式存在，故可用强酸性阳离子交换树脂提取，当发酵液流过交换柱时，发酵液中各成分依亲和力的不同进行交换，吸附GA的树脂再用洗脱液(5% NaOH)洗脱，收集富含GA的流分(高流液)。
二、材料与器材：（1）实验材料：谷氨酸发酵液（2）实验药品：NaOH、HCl、酸性离子交换树脂、壳聚糖醋酸溶液、硅藻土（3）实验仪器：圆底烧瓶、离心机、离心管、天平、玻璃棒、磁力搅拌器、一次性塑料滴管、pH计、铁架台配有十字夹、色谱柱、SBA、3mL离心管（用于柱层析接收样品）、烧杯（500mL1个；250mL1个；50mL1个）、量筒2个（10mL 和100mL，）。
三、实验步骤：（1）发酵液的预处理壳聚糖醋酸溶液：先配置2%体积比的醋酸溶液；然后加入壳聚糖配置成1%的壳聚糖醋酸溶液。
取100mL发酵液，再加入含量为1%的壳聚糖醋酸溶液，此时溶液pH值在5.52，谷氨酸含量为22mg/dl，加入量为发酵液体积的1.4%，轻轻搅拌加入1g硅藻土，静置2h。
（2）发酵液的固液分离取上清测谷氨酸含量，进行固液分离,采用离心(6000rpm 20min)方式进行固液分离，再次取上清测谷氨酸含量为30mg/dL。
谷氨酸的提取
• 出晶：加浓硫酸调PH 3．2，搅拌20-30h， 多罐串联，连续冷却结晶。连续分离出料。 母液含谷氨酸为3-5％，做肥料。
结晶洗涤三次，方法如下：
每个等电点罐容量为45-100t。
• (2)美国 • 美国圣何塞味精厂提取工艺，发酵液经
(2)离子交换法
• 先将发酵液稀释至一定浓度，用盐酸将发 酵液调至一定的PH值，采用阳离子交换树 脂吸附谷氨酸，然后用洗脱剂将谷氨酸从 树脂上洗脱下来，达到浓缩和提纯的目的。 收率可达85-90％左右。
• 但是酸碱用量大，废水排放量大。国内有 些味精厂采用等电点-离子交换法提取工艺 路线，总收率可达90％左右。
提炼：
• 将谷氨酸生产菌在发酵液中积累的L谷氦酸 提取出来，再进一步中和、除铁、脱色、 加工精制成谷氨酸单钠盐(俗称味精)这个过 程叫提炼。
• 目前生产上可分为谷氨酸提取与精制两个 阶段。
• 本章主要介绍以发酵液中提取谷氨酸的原 理、方法和生产上出现的异常问题及解决 的方法。
谷氨酸提取工艺的选择原则：
3．添加凝聚剂沉淀法
• 在发酵液中加入适量絮凝剂（如聚丙烯酰 胺)使菌体凝集一起，加助滤剂过滤除去。
三、发酵液的综合利用
• 发酵法生产味精的工厂，每天都有大量 废液和废菌体排放，造成环境污染，对发 酵废液的处理，是目前各味精厂急待解决 的问题。
发酵废液中含有一些量很小，价值很高的代 谢副产物。许多味精厂开展了综合利用，主 要有以下几个方面：
(4)盐酸水解-等电点法
• 发酵液中除含有谷氨酸外，尚含有一定量 的谷氨酰胺，焦谷氨酸和菌体蛋白，这些 物质用等电点、离子交换、锌盐法提取是 无法回收的。
等电点锌盐法提取谷氨酸的工艺流程
等电点锌盐法提取谷氨酸的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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各种氨基酸的生产工艺
各种氨基酸的生产工艺1、谷氨酸(1)等电离交工艺方法——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。
(2)连续等电工艺——将谷氨酸发酵液适当浓缩后控制40℃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℃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--- 浓缩(78.9kPa,0.15MPa蒸汽)——盐酸水解(130 ℃, 4h ) ——过滤 ---- 滤液脱色——浓缩——中和，调pH至3.0-3.2(NaOH或发酵液)——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(5)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 ℃ 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(6)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。
谷氨酸分离提取工艺进展
谷氨酸分离提取工艺进展一、本文概述谷氨酸，作为一种重要的氨基酸，在生物体内发挥着至关重要的作用，包括蛋白质合成、能量代谢、神经传导等多个方面。
近年来，随着生物技术的不断发展和人们对谷氨酸需求量的增加，谷氨酸的分离提取工艺受到了广泛关注。
本文旨在综述谷氨酸分离提取工艺的最新进展，包括传统的提取方法、新型的分离技术，以及工艺优化和经济效益分析等方面。
通过对这些内容的探讨，希望能够为谷氨酸的生产和应用提供有益的参考，推动相关产业的可持续发展。
二、谷氨酸的传统分离提取工艺谷氨酸作为一种重要的氨基酸，其分离提取工艺一直是生物化学领域的研究重点。
传统的谷氨酸分离提取工艺主要基于发酵液的预处理等电点沉淀、离子交换、结晶和精制等步骤。
发酵液预处理是关键的一步，旨在去除发酵液中的杂质，如蛋白质、糖类、无机盐等，以提高后续分离提取的效率。
这一步通常包括离心、过滤和调节pH值等操作。
接下来，等电点沉淀法是利用谷氨酸在特定pH值下溶解度降低的特性，通过调整溶液的pH值至谷氨酸的等电点，使其沉淀析出。
这一方法操作简便，但谷氨酸的纯度和收率往往受到等电点附近其他杂质的干扰。
离子交换法则是利用离子交换树脂对谷氨酸的选择性吸附能力，将谷氨酸从发酵液中分离出来。
此方法对谷氨酸的纯度提升效果显著，但设备投资和操作成本相对较高。
在结晶步骤中，通过控制温度、浓度和pH值等条件，使谷氨酸以晶体的形式析出，进一步提高其纯度。
然而，结晶过程中可能出现的杂质共结晶现象会影响谷氨酸的质量。
精制步骤通常包括重结晶、脱色、脱盐等操作，以进一步提高谷氨酸的纯度。
精制后的谷氨酸产品可以满足不同领域的应用需求。
尽管传统的谷氨酸分离提取工艺已经相对成熟，但在操作成本、产品纯度、环境友好性等方面仍有改进空间。
因此，研究者们一直在探索更加高效、环保的谷氨酸分离提取新工艺。
三、谷氨酸分离提取工艺的新进展近年来，随着科学技术的不断进步，谷氨酸的分离提取工艺也取得了显著的进展。
谷氨酸的等电点法提取
沉淀 罐底混合液 间歇离心分离 湿谷氨酸
母液
连续离心分离 母液 湿谷氨酸
母液
影响结晶的因素
温度与结晶的关系
α-型结晶 晶体类型
β-型结晶
α-型结晶的晶体是等电点提取的一种理想的 结晶。
表1
析出温度 10 20 30 40 50 60
析出温度对晶型的影响
含水率(％) 纯度(％) 13.80 15.03 18.32 30.80 38.00 37.20 95.0 94.8 93.5 92.3 90.8 90.7
自然起晶，pH中和至4.4～4.8时，可作为起晶中 和点，应停止加酸，养晶育晶2小时左右，使晶核成 长壮大。
加酸速度的影响
开始加酸调pH至5.0这段时间内，加酸 速度可稍快些 在pH5.0以下，加酸速度要缓慢 加酸步骤： 发现晶核时，应停酸育晶
然后再继续慢慢加酸直至pH缓慢降到 等电点为止 总结：
•适当控制pH值和接种量，尽量避免异常发酵。
THE AND
α-型和β-型的比较 主要是α-型 主要是α-型 多数α-型，少量β-型 α、β-型各一半 主要是β-型 主要是β-型
30℃以下形成α-型结晶
起晶与晶种的添加
（1）自然起晶：晶体大小不一，小晶体难于沉降， 收得率低
（2）晶种起晶：晶体大且均一，易于沉降，收得
率高
(3)投放晶种的时机： 过早投放：晶种容易溶化掉 过晚投放：形成更多细小晶核
将浓缩液和30％氢氧化钠溶 液同时流加到含有少量谷氨酸晶种、 pH3.2的溶液中，并始终保持 pH3.2左右，冷却到15℃以下，搅 拌20h，沉降分离得谷氨酸。二次 母液可直接制做有机肥料。
如何提高提取收率
•提高糖液质量，降低发酵液中残糖量
第五章谷氨酸的提取
备简单、操作简便、投资少等优点,谷氨酸发酵液不经除菌或 除菌、不经浓缩或浓缩处理、在常温或低温下加盐酸调至谷 氨酸的等电点pH3.22,使谷氨酸呈过饱和状态结晶析出。
谷氨酸分子中含有2个酸性的羧基和一个碱性的氨基,在不 同的pH值溶液中以GA+、GA± 、GA-、GA＝、表示。
III：谷氨酸等电点的性质： 在pI时，正负电荷相等，形成偶极离子，在直流电场中不流动。 谷氨酸的溶解度最小。 (2)谷氨酸溶解度 I:pH值对谷氨酸溶解度的影响： II: 温度对谷氨酸溶解度的影响：温度越低，溶解度越小 III:杂质对谷氨酸溶解度的影响：杂质含量越高，溶解度越大
第五章 谷氨酸的提取
pH2.4
(C5H8O4N)2Zn + 2H+
２C5H9O4N + Zn++
谷氨酸锌盐的溶解度受pH值影响较大，由于锌离 子的存在，使谷氨酸的等电点改变为pI2.4
1、一步锌盐法
工艺流程
发酵液
加ZnSO4、NaOH调 pH6.3,搅拌、沉淀
含锌废液
glu锌盐
加水蒸汽加热45℃， 调pH2.4,搅拌、沉淀
第五章 谷氨酸的提取 第二节 谷氨酸发酵液的性质和发酵废液的综合利用
二、菌体分离方法： 1、机械分离：离心分离机6500r/min——15000r /min 2、加热沉淀：加热至80℃以上，使蛋白质凝固沉淀 3、添加絮凝聚剂 三、发酵液的综合利用 1、作肥料 2、作饲料 3、提炼核苷酸 4、培养单细胞蛋白。
当pH＞3.2时，羧基离解带负 当pH＜3.2时，氨基离解带正 电荷，与阴离子树脂交换吸附 电荷，与阳离子树脂交换吸附
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5.离心分离：
• 将三级调酸罐中完成等电点育晶的料液 泵送至连续卸料离心机中，进行连续分 离。一般一次谷氨酸提取收率可达 85%~90%。
总结:
特点：1.低消耗、低污染。 2.降低料液粘度不易糊罐，利于谷氨酸结 晶。采用高温连续等电，降低了料液的 粘度，避开了蛋白质的结晶点，底料采 用周期长，保持pH3．2 的介稳区。提 高了谷氨酸的质量。
连续提取：
• 超滤液等电点连续提取谷氨酸工艺流程。 • 操作要点 1.蒸发浓缩 2.一级调酸罐的操作 3.二级调酸罐的操作 4.三级调酸罐的操作 5.离心分离 • 总结
工艺流程：
超滤液 四效真空蒸发器 浓缩液
三级调酸罐
二级调酸罐
湿谷氨酸
一级调酸罐
连续离心分离
母液
1.蒸发浓缩：
• 将清液浓缩2.5~3倍，使浓缩液的谷氨 酸浓度为300g/L左右。蒸发器出来的浓 缩液降温至400C左右，存放在贮藏罐内。 使用时，经过换热器与离心分离母液交 换热量，温度降低至28~300C，然后才 进入第一级加酸罐。
3.继续调酸与等电点育晶：
• 搅拌育晶2h后，继续缓慢加酸，并逐渐 降低温度，一直将pH调节至3.2，耗时 4~6h，此时温度可降至10~130C。停止 加酸后，继续用冷水缓慢降温，直至40C 左右，搅拌育晶8~12h。
4.沉淀与分离：
• 分离之前要停止搅拌，沉淀4h，排出上 清液，然后将等电点罐底部的固液混合 液泵入离心机进行分离，可得湿谷氨酸 产品。
3.二级调酸罐的操作：
• 一级调酸罐中的固液混合物料进入二级 调酸罐后，当体积达到一半时，即可加 酸调节pH，和用冷水调温，使操作条件 恒定为pH3.6和温度140C。
4.三级调酸罐的操作:
• 二级调酸罐中的固液混合物料进入三级 调酸罐后，当体积达到一半时，即可加 酸调节pH，和用冷水调温，使操作条件 恒定为pH3.2和温度80C。 • 加满后继续降温至4~60C，并不断搅拌， 在等电点育晶4~8h。
总结:
• 特点：设备简单、操作方便 • 原理:常温下加盐酸调至谷氨酸等电点 3.2，使谷氨酸呈过饱和状态析出。介稳 区时产生微细的晶核；然后进行养晶， 育晶，使晶粒不断增大，通过控制晶核 形成与晶体增长，获得满意的结晶。 • 工厂中一次收率一般可达75%~85%。
• 晶种加入量一般为发酵液加入量的 0.2%~0.3%. • 影响因素：谷氨酸含量；温度和降温速 度；加酸及终点pH；晶种与养晶时间； 搅拌；残糖；染菌。 • 加晶种：有助于结晶；控制晶形，易于 得到粗大的晶体。
二.等电点法提取谷氨酸的工艺流程
温度 加晶种 起晶
发酵液 硫酸 静置沉 降4h 离心分离
pH4.0-4.5 (起晶中和点) 等电点搅拌 20h 湿谷氨酸
晶种
停酸育晶 2h
缓慢 加酸
继续中和至 pH3.2
2.起晶与育晶：
• 在 23~250C、 pH4.4~4.8时，发酵液中的谷 氨酸浓度可达到过饱和状态，会有晶核析出。 • 当pH下降至5.0之后，要注意取样仔细观测 （可通过显微镜观察），一旦发现晶核出现， 应立即停止加酸，并停止继续降温。投入质量 良好的a-型晶种0.1%~0.3%，搅拌育晶2h。
• 3.提高了谷氨酸纯度。采用三级分离经 过水洗，有效除去杂质，谷氨酸纯度达 到了98％以上. • 5.能有效提高设备利用酸罐的操作：
• 在进行等电点连续提取之前，首先将超滤液放 入一级调酸罐中，按照分批等电点工艺的操作 步骤（如加酸、降温、投晶种、育晶等）进行 起晶。然后继续缓慢加酸，逐渐降低温度，使 pH降低至4.0左右，温度降低至200C左右，便 开始以一定流量将浓缩液泵送至一级调酸罐， 同时，以同样的流量从底部将一级调酸罐中的 固液混合物泵送至二级调酸罐。 • 流加过程中，要连续加酸、不断搅拌和不断降 温，使操作条件恒定为pH4.0和温度200C。
谷氨酸的等电点法提取
分批提取与连续提取
分批提取：
• 等电点法分批提取谷氨酸的工艺流程 • 操作要点： 1.起晶前的调酸。 2.起晶与育晶。 3.继续调酸与等电点结晶。 4.沉淀与分离。 • 总结
1.起晶前的调酸：
• 当发酵液放入等电点罐以后，启动搅拌，在等 电点罐的盘管或列管中通入冷水，将温度降至 280C左右，然后加入硫酸调节pH。为了缩短 提取周期，根据目前发酵液中谷氨酸含量情况， 在pH5.0之前的加酸速度可以加快，在1~2个 小时内完成。 • pH逐渐接近起晶点时，加酸速度应逐渐减慢。 在pH降低的过程中，用冷水缓慢降温，一般 控制起晶点时的温度为23~250C.