等电点法提取谷氨酸的工艺.PPT

一 谷氨酸提取的工艺原理 二 等电点法的工艺流程 三 影响结晶的因素 1.温度与结晶的关系 2.起晶与晶种的添加 3.加酸速度的影响 4.搅拌对结晶的影响 四 缺点与改进措施 一.提取谷氨酸的工艺原理 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。 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，工程设备，工艺控制及操作不同而异。 谷氨酸的分离提纯，通常应用他的两性电解质性质，谷氨酸的溶解度，分子量大小，吸附剂的作用以及谷氨酸的成盐作用等。我们在这主要介绍简单常用，回收率较高的（90%)等电点法。 基础知识： 1.等电点定义：两性电解质净电荷为零时的兼性离子状态下的 pH值，称为等电点。 2.等电点性质:处于等电点时,氨基酸的溶解度最小。 3.谷氨酸的等电点为pI=3.22（25℃的测定值）。 谷氨酸结构 二.等电点法提取谷氨酸的工艺流程 温度 加晶种起晶 等电点搅拌20h 静置沉降6h 离心分离 湿谷氨酸 缓慢加酸 发酵液 pH4.0-4.5 (起晶中和点) 停酸育晶2h 盐酸 继续中和至pH3.0-3.2 晶种 谷氨酸 三.影响结晶的因素 α-型结晶： 斜方型，晶体颗粒大，容易沉淀 析出，纯度较高。 β-型结晶：鳞片状，晶体比较轻，不易沉淀分 离，往往夹有杂质与胶体结合，成 为“浆子”或者轻质谷氨酸，浮于 液面和母液中，纯度低。 晶体类型 1.温度与结晶的关系 α-型结晶是等电点提取的一种理想的结晶。 表1 析出温度对晶型的影响 结论：30℃以下形成α-型结晶，而且温度越低，其溶解度越小，故将发酵液降温，低温等电点法能提高回收率。 (2)晶种起晶:晶体大且均一,易于沉降,收得率高。 2.起晶与晶种的添加 (3)投放晶种的时机: (1)自然起晶:晶体大小不一,小晶体难于沉降,收得率低. 自然起晶，pH中和至4.0～4.5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。 过早投放:晶种容易溶化掉 过晚投放:形成更多细小晶核 前期稍快 中期要缓 后期要慢 3.加酸速度的影响 加酸步骤: 开始加酸调pH至 5.0这段时间内，加酸速度可稍快些 在pH 5.0以下，加酸速度要缓慢 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 三部曲: (1)不搅拌的情况下起晶: 4.搅拌对结晶的影响 (2)搅拌的情况下起晶: 搅拌太慢:形成过多的微细晶核，甚至出现β-型结晶． 工厂多采用的搅拌转速一般为20～35r/min。 搅拌速度 搅拌太快:结晶细小 结晶的大小均匀，避免“晶簇”生成。 结晶的大小不均匀。 四 缺点与改进措施 1.不足：结晶母液内还残留部分谷氨酸未利用。 2.改进的措施: (1)浓缩等电点法 (2)等电点-离子交换法 (3)连续结晶 (4)去除发酵液的菌体 (1)浓缩等电点法 将发酵液（含谷氨酸8%-10%）先分离菌体，再在60摄氏度以下减压浓缩，浓缩液含谷氨酸为15%-20%，然后加浓硫酸调pH至3.2，搅拌20-30小时，多管串联，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。