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。

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。

直接发酵法
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
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℃，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℃，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℃，中和时间12h，终点pH=5.0，过滤
终点产物：1、滤液（即母液Ⅱ，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℃，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℃，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
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）——菌种扩大培养（斜面培养——种子培养——最后发酵）——发酵培养——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）→水解液（经稀释）→活性炭吸附剂→苯丙氨酸洗脱液（经浓缩结晶）→粗品（经重结晶）→L-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FeSO4.7H2O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N2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。

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，0.1mol/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0.1mol/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。

2.组氨酸精品置于双锥旋转蒸发干燥器内干燥到水分达标，终点产物L-组氨酸成品。

12、ＤＬ—缬氨酸
Ｌ-缬氨酸酰化消旋浓缩水解浓缩
脱盐浓缩脱色浓缩结晶离心干燥ＤＬ—缬氨酸
13、蛋氨酸
海因法
（1）氨、天然气和空气催化反应生成氰化氢，氰化氢用氢氧化钠溶液吸收生成氰化钠；甲硫基代丙醛和氰化钠、碳酸氢氨缩合生成甲硫基乙基丙酰腺（海因）；（3）海因用碱水解成蛋氨酸钠盐，再用硫酸水解成蛋氨酸。

14、L-酪氨酸
一、碱溶段
原料：三次母液（L-胱氨酸生产中三次中和段产物）
辅料：液碱，纯水，活性炭
操作：将三次母液通入碱溶罐内，通（投）入液碱，纯水，活性炭，温度90，碱溶时间6h，过滤。

终点产物：1、滤渣(回收利用) 2、滤液（去一次中和段）
二、一次中和段
辅料：盐酸
操作：滤液进入一次中和罐，通入盐酸，温度80，中和时间6h，终点PH=8.5，过滤。

终点产物：1、滤液（回收利用）2、滤渣（去脱色段）
三、脱色段
辅料：盐酸，蒸汽，纯水，活性炭
操作：滤渣进入脱色罐，通（投）入盐酸，蒸汽，纯水，活性炭，温度80，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（去二次中和段）
四、二次中和段
辅料：氨水
操作：滤液进入二次中和罐，通入氨水，温度80，中和时间4h，终点pH=4.0，结晶，过滤
终点产物：1、滤液（回收利用）2、滤渣（即L-酪氨酸粗品，去精制段）
五、精制段
辅料：蒸馏水，蒸汽
操作：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，气压-0.09Mpa，烘干时间5h。

终点产物：L-酪氨酸成品
15、甘氨酸
Strecker工艺（即施特雷克法）。

传统的施特雷克法是以甲醛、氰化钠、氯化铵一起反应，再加入乙酸，析出得到亚甲基氨基乙腈，将亚甲基氨基乙腈在硫酸存在下加入乙醇分解，得到氨基乙腈硫酸盐，将此硫酸盐用氢氧化钡分解，得到甘氨酸钡盐，然后加入硫酸使钡沉淀、过滤，滤液浓缩、冷却得到甘氨酸结晶。

此工艺的优点：产品易精制，产品质量好，可制食品级甘氨酸。

缺点：使用剧毒化学原料，操作条件要求高，反应后脱盐操作复杂，工艺路线长，生产成本高和环境污染严重。

16、L-精氨酸
一．一次浓缩段
原料：Ⅰ母（胱氨酸生产中一次中和段产物）。

辅料：蒸汽。

操作：将Ⅰ母通入一次浓缩罐内，通入蒸汽。

温度120℃，气压-0.09Mpa，浓缩时间6h。

结晶，过滤。

终点产物：结晶液（去一次脱色段）。

二．一次脱色段。

辅料：活性炭、纯水、树脂。

操作：结晶液进入一次脱色罐，投入活性炭、纯水。

温度80℃，脱色时间2h。

过滤后，滤液经过树脂吸附。

终点产物：1、滤渣（回收利用）；2、容易（去二次浓缩段）。

三．二次浓缩段
辅料：蒸汽、酒精。

操作：滤渣进入一次浓缩罐内，通入蒸汽。

温度120℃，气压-0.09Mpa，浓缩时间6h，并用酒精浸泡结晶。

终点产物：1、结晶液（去二次浓缩段）。

四．二次脱色段
辅料：蒸汽、纯水、活性炭。

操作：滤液进入二次脱色罐，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（去三次浓缩段）。

五．三次浓缩段
辅料：蒸汽、酒精。

操作：滤渣进三次浓缩罐，通入蒸汽。

温度120℃气压-0.09Mpa，浓缩时间6h，并用酒精浸泡结晶，过滤。

终点产物：1、滤液（回收利用）；2、结晶体（即L-精氨酸粗品，去精制段）。

六．精制段
辅料：蒸馏水
操作：用蒸馏水冲洗上段工序产品并离心甩干，送入烘干房，烘干，包装、入库。

烘干温度100℃，烘干时间6h。

终点产物：L-精氨酸成品, 半胱氨酸盐酸盐一水物 .
17、色氨酸
1、3-吲哚乙腈与氨基脲缩合后，氰加成、水解得到外消旋色氨酸。

2、以3-吲哚甲醛与苯胺缩合，然后与a-硝基乙酸脂缩合，经氢化水解得到DL-色氨酸。

3、丙烯醛-苯肼法：丙烯醛与N-丙二酸基乙酸胺在乙醇钠存在下缩合，然后与苯肼缩合、环化，经水解脱羧得到外消旋产品（此方法是最常用、最具经济的生产方法）。