[发明专利]一种谷氨酸发酵提取工艺

说明书

技术领域

本发明涉及生物发酵领域，具体涉及一种谷氨酸发酵提取工艺。

背景技术

谷氨酸是世界上第一大氨基酸产品，产量为氨基酸总生产量的53％，是日用调味品的主体，同时作为重要原料广泛应用于重要化学品、医药品、保健食品和其他氨基酸制品的生产中。

1964年，我国应用发酵法生产谷氨酸获得成功。迄今为止，国内已全部采用发酵法生产谷氨酸。近十年来，国内谷氨酸发酵行业不断应用新技术创新发酵工艺，使谷氨酸发酵水平大幅度提高。但国内采用温敏强制发酵工艺生产L-谷氨酸的生产水平与国际同行业尚有差距。

现有谷氨酸生产菌主要是棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属中的细菌。这四个属在细菌的分类系统中彼此比较接近。短杆菌属隶属于短杆菌科(Brevibacteriaceae)，而棒状杆菌属、小杆菌属及节杆菌属则都隶属于棒状杆菌科(Corynebacteriaceae)。短杆菌科和棒状杆菌科均属于真细菌目中的革兰氏染色阳性、无芽孢杆菌及有芽孢杆菌的一大类。

国内采用温敏强制发酵生产谷氨酸工艺行业平均产酸水平在140g/L，平均转化率为58％，单位消耗淀粉1.45吨/吨谷氨酸；国外温敏强制发酵工艺进行谷氨酸的强制发酵，产酸水平在180g/L左右，转化率65％以上，单位消耗淀粉1.25吨/吨谷氨酸。因此，急需开发新的温敏强制发酵生产谷氨酸工艺。

国内谷氨酸工业的谷氨酸提取工艺，经历了从“一步冷冻等电工艺”向“冷冻等电加离子交换工艺”，以及“浓缩等电加转晶工艺”演变的发展过程，目前，产业界谷氨酸提取工艺以冷冻等电加离子交换工艺为主，浓缩等电加转晶工艺次之。

冷冻等电加离子交换工艺与一步冷冻等电工艺比较，优点是提取收率高，达94-95％。缺点是物耗高，提取吨谷氨酸消耗液氨120Kg，硫酸850Kg；成品谷氨酸中硫酸根离子含量高易超标；高浓度废水排放量较发酵液体积增加60％左右，还额外产生30～40吨CODcr3000～4000mg/L的中浓度树脂洗涤水。

浓缩等电加转晶工艺未采用离子交换技术，优点是硫酸、液氨消耗低，排放高浓废水总量小。缺点是收率低，最高仅88％；其次，带菌浓缩后等电得到的结晶谷氨酸质量差，必须通过“转晶”步骤以提高纯度，增加了工艺步骤。

在谷氨酸发酵行业快速发展的同时，也带来了较大的环境污染问题，每年的CODcr排放总量110万吨，占全国总排放量的20％左右。因此，实现谷氨酸行业的清洁生产是发酵行业健康稳定发展的重中之重。

发明内容

本发明针对现有技术谷氨酸发酵提取工艺收率低、污染大的缺陷，提供一种谷氨酸发酵提取工艺，包含以下步骤：

步骤1：取谷氨酸生产菌的发酵液，用金属膜进行微滤，滤液备用；

步骤2：用浓硫酸调节滤液pH为3.2～5.0，加入活性炭进行脱色处理；

步骤3：加硫酸调节pH为5.4-5.6后进行浓缩得到发酵浓缩液；

步骤4：取步骤3所得发酵浓缩液降低温度和pH值至晶核形成，投放谷氨酸晶种后加硫酸，至pH为3.22-3.27、温度为45℃±0.5℃保持，使晶体析出；

步骤5：将步骤4所得谷氨酸晶液经拉冷降温进行分离。

作为优选，步骤1所述金属膜孔径为40nm～80nm，截留分子量为1500～4000道尔顿。

金属膜进行微滤，可除去菌体蛋白等杂质，澄清的滤液为谷氨酸发酵液；所述金属膜采用金属膜分离系统，其孔径为40nm～80nm，截留分子量1500～4000MW，pH范围0-14，操作温度为0-80℃，操作压差为0.1-1.0MPa。

在具体实施例中，本发明提供温度敏感型谷氨酸生产菌为菌株F-209，出发菌种为天津棒杆菌T613。

本发明所述温度敏感型谷氨酸生产菌的发酵条件为pH值7.0-7.2，培养基初糖浓度为80g/L，培养基残糖维持浓度为20～30g/L，发酵初温32℃-37℃。菌株CN1021的培养基配方为：葡萄糖80g/L，玉米浆40mL/L，K₂HPO₄4.5g/L，MgSO₄·7H₂O 1.5g/L，V_B1400μg/L，FeSO₄·7H₂O30mg/L，MnSO₄·H₂O30mg/L，尿素5.5g/L。