膜分离技术在赖氨酸发酵工业中的应用

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膜分离技术在赖氨酸发酵工业中的应用 2019-04-12T22:02:35+00:00

Project Description

赖氨酸是我国食品发酵行业中近年来发展最快的行业,仅2003年就有十几万吨赖氨酸扩产,2004年扩产势头更加猛烈。而新工艺的应用也成为生产企业的首选。赖氨酸由于细菌发酵,且选用的菌体细小,采用传统方式难以去除,以前常规的方法是直接将赖氨酸全发酵液放入离子交换柱,但该发对树脂污染很大,从而影响了整个提取工艺。从环保的角度看,由于树脂吸附了大量的杂质,需要在解析前采用大量的水对树脂进行反洗,以去掉树脂床层内的菌体及其他杂质,从而产生了大量的高浓度有机废水。这使得污水问题成为赖氨酸生产企业难以解决的问题。

赖氨酸传统生产工艺(如下图)的工业用水和相应产生的废水,主要包括发酵用水、上柱稀释用水、后续水洗用水等。尽管部分水洗水可以循环套用,但是由于没有除菌,必须加大量水进行稀释后,才能上树脂,这样树脂的吸附当量低,进料流速小,而为了满足生产需要,树脂的用量很大,生产效率较低,收率也较低,同时产生的吸附废液量大;吸附后的水洗量很大,水洗费水量和随水洗的产品损失也大;随着树脂被污染程度的加重,其收率不断下降,从而影响了整个提取工艺和产品收率。

赖氨酸传统生产工艺流程

膜分离技术在赖氨酸生产新工艺中扮演着重要的角色。新的赖氨酸生产工艺中,采用膜分离技术及连续离子交换技术已经成为新技术的核心。现在的赖氨酸生产,基本上都采用了陶瓷膜等无机膜生产工艺。采用无机膜过滤的工艺去除赖氨酸发酵液中的菌体时,应选用0.05-0.1μm过滤孔径的膜处理发酵液,将发酵液中所有菌体、不溶性蛋白质、多糖、胶体等不溶物截留,同时去除大部分大分子可溶性物质,使得进入离子交换系统的料液澄清透明,大大提高了树脂的利用率。

在某赖氨酸生产企业采用陶瓷膜技术澄清赖氨酸发酵液,使用水量降低30-40%,废水排放量减少60%。

将纳滤膜应用于离子交换液的预浓缩,可以大大减少蒸发浓缩的处理量,减少能耗。同时,由于纳滤过程脱除了大部分无机盐,从而使产品的灰分较少。

 微滤+连续离交+纳滤提取精制赖氨酸的工艺流程图

在以上该工艺中,发酵液放罐后,直接经无机微滤膜系统过滤,以去除蛋白质、菌丝、悬浮物、胶体、细菌及其他大分子有机物于滤渣中,通过加水进行透析,使真正的收率达到99%以上;滤渣中含有大量的蛋白质及菌丝等营养物质,烘干后作为饲料,可进行包装销售;滤液则经过连续式离子交换系统进行吸附;将离子交换工序所得的赖氨酸洗脱液导入纳滤膜浓缩系统预浓缩,然后对赖氨酸浓缩液进行活性炭脱色、薄膜蒸发再浓缩、结晶、分离后得精制成品,分离出的结晶母液再回收进行离子交换浓缩循环操作。其中,纳滤膜的透析液为氨水,可以回收利用。连续离子交换上柱废液经纳滤膜系统进行浓缩后,浓缩液为硫酸铵溶液,可回收;纳滤系统出水还可用于微滤过程的顶洗水再利用(套用)。整个工艺过程除了最终产品赖氨酸和副产品饲料、硫酸铵外,无多余废水排放。

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