膜技术在苏氨酸发酵工业中的应用

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膜技术在苏氨酸发酵工业中的应用 2019-04-12T21:38:16+00:00

Project Description

苏氨酸(主要是L-苏氨酸)是人与动物体内所必须的一种氨基酸,但人体自身不能合成,必须从食物中摄取。苏氨酸作为添加剂广泛应用于饲料工业、保健食品工业和医药工业,是哺乳动物必须外源补给的氨基酸,是饲料添加剂不可或缺的一部分。这些年来,随着生产成本的降低及生产技术的进步,苏氨酸需求市场的发展速度非常快。

但是,苏氨酸发酵液中存在着大量的菌体和杂蛋白,这些物质的存在使苏氨酸的收率和结晶质量下降。因此,在进行苏氨酸分离前,必须先将菌体和杂蛋白除去。目前,菌体分离的方法主要有絮凝法、离心法和膜过滤法

絮凝法主要使用絮凝剂使菌体沉淀,存在如下缺点:由于发酵液中菌体含量大,絮凝剂使用量大;絮凝剂有很强的吸附作用,在吸附沉降过程中,有部分氨基酸会被吸附;加入絮凝剂的同时,又引入了新的杂质。

超滤法因其具有能耗小,效率高,能在低温下操作,生物活性物质不易失活等特点,近几年在分离、浓缩和纯化生物活性物质方面,得到了广泛的应用。由于苏氨酸产品的发酵菌体细小,较谷氨酸与赖氨酸更难通过传统方法分离,只能通过膜过滤的方法进行菌体分离。同时,由于苏氨酸下游主要工艺中没有离子交换等除杂工艺,而是直接取滤液蒸发结晶,即制得产品,因此对膜的过滤精度比赖氨酸和谷氨酸都要高。所以,在苏氨酸的生产过程中通常选择截留分子量为150kDa(20nm)的无机超滤膜进行苏氨酸发酵液的过滤生产。

苏氨酸发酵液的分离提取工艺决定了该产品从20年前到现在,一直采用膜过滤的方式进行生产。目前,国内已投产或在建的苏氨酸生产企业,几乎全部采用了无机膜微滤或超滤膜分离提取工艺。经典的苏氨酸生产工艺流程如下图。、

苏氨酸生产工艺简化流程

苏氨酸的生产规模通常较谷氨酸与赖氨酸的要小一些,单厂的生产规模一般在1到3万吨之间,发酵规模相对也要小一些,因此在膜过滤系统的设计上,仍以间歇生产方式为主。

 

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