CN116334155A - 一种低含量l-苏氨酸的清洁生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微生物生产技术领域，公开了一种低含量L‑苏氨酸的清洁生产方法，包括如下步骤：将苏氨酸生产菌接入培养基中发酵，结束后分别灭活、调酸和浓缩，将浓缩液与预混料按1:1‑1.5的比例混匀后烘干造粒，最后分别用8目和30目筛网筛分，小于8目和大于30目的产品返回造粒充当预混料，8‑30目的产品即为低含量L‑苏氨酸。本发明生产出来的产品中L‑苏氨酸含量为75‑80%，生产方法与98%含量L‑苏氨酸相比，培养基简单，发酵液粘度低，生产效率高，污染少，整个生产过程没有额外添加任何材料，彻底解决了苏氨酸发酵液无法直接造粒的弊端，社会效益和经济效益均得到提高，实现了L‑苏氨酸的清洁生产。
Description
技术领域
本发明属于微生物生产技术领域，具体涉及一种低含量L-苏氨酸的清洁生产方法。
背景技术
目前国内L-苏氨酸的生产方法一般是将L-苏氨酸发酵液通过陶瓷膜去除浓相中的菌体蛋白，然后将过滤后的清液经浓缩、结晶和烘干，得到含量98.5%的L-苏氨酸。但是该生产工艺发酵阶段会添加大量的玉米浆和糖蜜，使得发酵液的粘度大，颜色深，从而导致在膜过滤和结晶阶段会产生大量的截留液和母液，其中，截留液中含有大量的菌体蛋白，母液中含有大量的色素、铵盐以及其他一些杂质，而现有工艺一般不加处理将废液直接排放，对环境造成了严重污染。即使采取相应的环保工艺对废液加以处理，其效果也很一般，处理过程需要大量的蒸汽、电等能源，处理后的废水中氨氮和COD依然很高。而由于L-苏氨酸发酵液粘度非常高，不能像L-赖氨酸硫酸盐生产工艺一样直接浓缩烘干造粒，使得废液的处理成为制约L-苏氨酸生产的一大难题。
关于L-苏氨酸的研究主要集中在培养基的优化以及废液的处理。例如专利技术CN201811596556.6公开了一种用于苏氨酸发酵工艺的培养基，但未涉及提取工艺，专利技术CN201110456531.8，公开了一种低含量 L-苏氨酸的制备方法，以高含量 L-苏氨酸制备工艺中产生的截留液和母液为原料，辅助以玉米蛋白、玉米纤维以及轻钙等添加剂，制备成具有较高品质的低含量 L-苏氨酸。该工艺制备的产品中L-苏氨酸含量低，颜色深、同时产品有结块风险，专利技术CN201210451337.5，公开了一种从发酵液中分离提取 L-苏氨酸的工艺，该生产工艺复杂，移动模拟床色谱需要大量的水，蒸发残液需要大量的蒸汽、电等能源，同时生产出来的生物肥灰分铵盐高，使用后土地有结块风险。
发明内容
为了克服现有技术L-苏氨酸生产工艺复杂、发酵液粘度高不能直接造粒，污染严重等缺陷，本发明提供了一种低含量L-苏氨酸的清洁生产方法，该方法生产工艺简单，生产效率高、污染少，整个生产过程没有废液，避免了环境污染。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种低含量L-苏氨酸的清洁生产方法，其包括如下步骤：步骤1）发酵，步骤2）灭活和调酸，步骤3）浓缩和造粒，步骤4）筛分。
具体地，所述方法包括如下步骤：
步骤1）发酵，将苏氨酸生产菌种子液按照接种量10-15%接入到清液培养基中，35-37℃，pH6.8-7.0培养32-36小时；
步骤2）灭活和调酸，发酵结束后，发酵液首先加热到115-125℃进行灭活，然后用浓硫酸将pH调节到4.0-5.0；
步骤3）浓缩和造粒，将步骤2）得到的发酵液经过蒸发器浓缩3-5倍；然后与预混料按1:1-1.5的体积质量比混匀，进入混合造粒机进行造粒；
步骤4）筛分，将步骤3）所得产品通过筛网进行筛分，分别得到预混料和低含量L-苏氨酸。
优选地，所述苏氨酸生产菌为大肠杆菌，所述清液培养基为：葡萄糖20g/L、硫酸铵15g/L、七水硫酸镁0.7g/L、磷酸二氢钾0.9g/L、生物素0.008g/L、七水硫酸亚铁0.12g/L、一水硫酸锰0.12g/L、VB1 0.1g/L、VB3 0.2g/L、VB5 0.1g/L、玉米浆清液8g/L、柠檬酸钠2g/L和氯化钴0.03g/L。
优选地，所述浓硫酸的浓度为98%。
优选地，所述蒸发器为四效蒸发器。
优选地，所述筛网分别为8目和30目。
优选地，所述筛网为8目和30目。所述预混料为小于8目和大于30目的产品，需重新返回到造粒工序，所述低含量L-苏氨酸为8-30目的成品，其中L-苏氨酸含量为75-80%，水分4%。
优选地，所述玉米浆清液的生产方法，先使用液氨将玉米浆pH调到7.5-8.0，然后使用板框进行过滤，所得滤液再用浓硫酸将pH 调到4.0-4.5，即为玉米浆清液。
本发明有益效果
由以上技术方案可知，本发明开发了一种低含量L-苏氨酸的清洁生产工艺，通过优化培养基配方，不加玉米浆、糖蜜以及甜菜碱等，放罐后通过加热和调酸，降低了发酵液的粘度，提取过程无需额外添加任何材料即可造粒，整个生产过程废液零排放，实现了L-苏氨酸的清洁生产。
实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1。本发明中，苏氨酸生产菌大肠杆菌，为商业购买。840m³发酵罐中加入300m³的发酵培养基，将60m³的大肠杆菌种子液（OD600=25）接入到培养基中，35.6℃，pH6.8-7.0培养34小时。培养基具体组成为：葡萄糖6000kg、硫酸铵4500kg、七水硫酸镁210kg、磷酸二氢钾270kg、生物素2.4kg、七水硫酸亚铁36kg，一水硫酸锰36kg、VB1 30kg、VB3 60kg、VB5 30kg、玉米浆清液2400kg、柠檬酸钠600kg和氯化钴9kg；
取L-苏氨酸发酵液600m³，L-苏氨酸含量为12.0%，干物为16%，115℃加热灭活后，使用浓硫酸将pH调到4.0-4.5，然后通过四效蒸发器浓缩3倍，得到200m³的浓缩液。
把得到的200m³浓缩液和200吨的预混料混匀，然后进行烘干造粒，烘干温度为95-100℃，得到145吨的预混料以及145吨的L-苏氨酸，L-苏氨酸含量75%，水分4%，产品为棕黄色粉末。
实施例2。本发明中，苏氨酸生产菌大肠杆菌，为商业购买。840m³发酵罐中加入300m³的发酵培养基，将60m³的大肠杆菌种子（OD600=25）液接入到培养基中，35.6℃，pH6.8-7.0培养32小时。培养基具体组成为：葡萄糖6000kg、硫酸铵4500kg、七水硫酸镁210kg、磷酸二氢钾270kg、生物素2.4kg、七水硫酸亚铁36kg，一水硫酸锰36kg、VB1 30kg、VB3 60kg、VB5 30kg、玉米浆清液2400kg、柠檬酸钠600kg和氯化钴9kg；
取L-苏氨酸发酵液600m³，L-苏氨酸含量为11.7%，干物为15%，115℃加热灭活后，使用浓硫酸将pH调到4.0-4.5，然后通过四效蒸发器浓缩4倍，得到150m³的浓缩液。
把得到的150m³浓缩液和200吨的预混料混匀，然后进行烘干造粒，烘干温度为95-100℃，得到200吨的预混料以及90吨的L-苏氨酸，L-苏氨酸含量78%，水分4%，产品为棕黄色粉末。
实施例3。本发明中，苏氨酸生产菌大肠杆菌，为商业购买。840m³发酵罐中加入300m³的发酵培养基，将60m³的大肠杆菌种子（OD600=25）液接入到培养基中，35.6℃，pH6.8-7.0培养36小时。培养基具体组成为：葡萄糖6000kg、硫酸铵4500kg、七水硫酸镁210kg、磷酸二氢钾270kg、生物素2.4kg、七水硫酸亚铁36kg，一水硫酸锰36kg、VB1 30kg、VB3 60kg、VB5 30kg、玉米浆清液2400kg、柠檬酸钠600kg和氯化钴9kg；
取L-苏氨酸发酵液600m³，L-苏氨酸含量为12.0%，干物为15%，115℃加热灭活后，使用浓硫酸将pH调到4.0-4.5，然后通过四效蒸发器浓缩5倍，得到125m³的浓缩液。
把得到的125m³浓缩液和180吨的预混料混匀，然后进行烘干造粒，烘干温度为95-100℃，得到180吨的预混料以及110吨的L-苏氨酸，L-苏氨酸含量80%，水分4%，产品为棕黄色粉末。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种低含量L-苏氨酸的清洁生产方法，其包括如下步骤：步骤1）发酵，步骤2）灭活和调酸，步骤3）浓缩和造粒，步骤4）筛分。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1）发酵，将苏氨酸生产菌种子液按照接种量10-15%接入到清液培养基中，温度35-37℃，pH 6.8-7.0培养32-36小时；
步骤2）灭活和调酸，发酵结束后，发酵液首先加热到115-125℃进行灭活，然后用浓硫酸将pH调节到4.0-5.0；
步骤3）浓缩和造粒，将步骤2）得到的发酵液经过蒸发器浓缩3-5倍；然后与预混料按1:1-1.5的体积质量比混匀，进入造粒机进行烘干造粒；
步骤4）筛分，将步骤3）所得产品通过筛网进行筛分，分别得到预混料和低含量L-苏氨酸，预混料返回到造粒工序。
3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述苏氨酸生产菌为大肠杆菌，所述清液培养基为：葡萄糖20g/L、硫酸铵15g/L、七水硫酸镁0.7g/L、磷酸二氢钾0.9g/L、生物素0.008g/L、七水硫酸亚铁0.12g/L、一水硫酸锰0.12g/L、VB1 0.1g/L、VB3 0.2g/L、VB5 0.1g/L、玉米浆清液8g/L、柠檬酸钠2g/L和氯化钴0.03g/L。
4.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述浓硫酸的浓度为98%。
5.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述蒸发器为四效蒸发器。
6.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述筛网分别为8目和30目，所述预混料为小于8目和大于30目的产品，需重新返回到造粒工序，所述低含量L-苏氨酸为8-30目的产品，其中L-苏氨酸含量为75-80%，水分为4%。
7.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述玉米浆清液的生产方法为先使用液氨将玉米浆pH调到7.5-8.0，然后使用板框进行过滤，所得滤液再用浓硫酸将pH 调到4.0-4.5，即为玉米浆清液。
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