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5谷氨酸的提取谷氨酸的提取发酵液中不仅有目的产物谷氨酸，还有菌发酵液中不仅有目的产物谷氨酸，还有菌体、残糖、色素、胶体物质及其他副产物体、残糖、色素、胶体物质及其他副产物工艺选择原则：简洁、操作便利、原料价工艺选择原则：简洁、操作便利、原料价格低廉、来源丰富、产品纯度高、劳动强格低廉、来源丰富、产品纯度高、劳动强度小、设备简洁、造价低、尽量不造成或度小、设备简洁、造价低、尽量不造成或削减对环境的污染削减对环境的污染其次节谷氨酸发酵液的性质其次节谷氨酸发酵液的性质发酵液呈浅黄色浆体、表面浮有少许泡沫、发酵发酵液呈浅黄色浆体、表面浮有少许泡沫、发酵温度一般为温度一般为34-36,pH为为6.57.5，近中性。，近中性。成分与含量成分与含量谷氨酸含量一般为谷氨酸含量一般为10%无机盐、残糖、色素。氨离子无机盐、残糖、色素。氨离子0.6-0.8%,残糖残糖1%菌体和培育基残留物菌体和培育基残留物湿菌体占湿菌体占8%发酵副产物乳酸、发酵副产物乳酸、-酮戊二酸、琥珀酸、其他氨酮戊二酸、琥珀酸、其他氨基酸等基酸等,各种氨基酸含量均小于各种氨基酸含量均小于1%核苷酸类物质及其降解产物腺嘌呤（核苷酸类物质及其降解产物腺嘌呤（0.02%0.05%），尿嘧啶），尿嘧啶0.01%0.03%提取谷氨酸的方法提取谷氨酸的方法等电点法等电点法离子交换法离子交换法金属盐法金属盐法盐酸水解等电点法盐酸水解等电点法离子交换膜电渗析法离子交换膜电渗析法干脆常温等电点法干脆常温等电点法常温下等电点母液含谷氨酸常温下等电点母液含谷氨酸1.52%，一次提取，一次提取收率仅收率仅6070%。（发醇醪中谷氨酸含量为。（发醇醪中谷氨酸含量为5%左左右）右）水解等电点法水解等电点法低温等电点法低温等电点法一次冷冻等电点法提取工艺，收率达一次冷冻等电点法提取工艺，收率达7882%母母液谷氨酸含量为液谷氨酸含量为1.2%左右。低温提取谷氨酸）左右。低温提取谷氨酸）等电离交法等电离交法等电点离子交换、等电点锌盐法总回收率可等电点离子交换、等电点锌盐法总回收率可达达85%。浓缩连续等电点法浓缩连续等电点法第三节等电点法提取谷氨酸特点：设备简洁、操作便利特点：设备简洁、操作便利分类：除菌或不除菌、浓缩或不浓缩、常分类：除菌或不除菌、浓缩或不浓缩、常温或低温下加盐酸调至谷氨酸等电点温或低温下加盐酸调至谷氨酸等电点3.22，使谷氨酸呈过饱和状态析出。，使谷氨酸呈过饱和状态析出。工艺特点工艺特点一、等电点提取谷氨酸的原理一、等电点提取谷氨酸的原理谷氨酸的两性解离与等电点谷氨酸的两性解离与等电点谷氨酸在等电点时，正负电荷相等，总静电荷等于谷氨酸在等电点时，正负电荷相等，总静电荷等于0，形成偶极离，形成偶极离子，在直流电场中即不向阳极移动，也不向阴极移动，易聚集沉子，在直流电场中即不向阳极移动，也不向阴极移动，易聚集沉淀。即在等电点时，谷氨酸的溶解度最小。淀。即在等电点时，谷氨酸的溶解度最小。酸性酸性AA等电点为最小两个等电点为最小两个pk值平均值，碱性值平均值，碱性AA等电点为最大的等电点为最大的两个两个pK值平均值。值平均值。谷氨酸的溶解度谷氨酸的溶解度pH对对Glu溶解度的影响溶解度的影响温度对温度对Glu溶解度的影响溶解度的影响其他杂质的影响：有其他氨基酸会导致谷氨酸溶解度增加其他杂质的影响：有其他氨基酸会导致谷氨酸溶解度增加杂质对杂质对Glu溶解度的影响溶解度的影响第三节等电点法提取谷氨酸温度温度有无杂质有无杂质溶解度溶解度23.5 纯谷氨酸纯谷氨酸0.818%23.5 有其他氨基酸存在有其他氨基酸存在1.412%23.5 碳水化合物水解液存在碳水化合物水解液存在 导致导致Glu溶解度增加溶解度增加二、谷氨酸的结晶二、谷氨酸的结晶在等电点操作过程中，溶液中在等电点操作过程中，溶液中glu渐渐转变渐渐转变为过饱和状态，过量的溶质便结晶析出。为过饱和状态，过量的溶质便结晶析出。介稳区时产生微细的晶核；然后进行养晶，介稳区时产生微细的晶核；然后进行养晶，育晶，使晶粒不断增大，通过限制晶核形育晶，使晶粒不断增大，通过限制晶核形成与晶体增长，获得满足的结晶成与晶体增长，获得满足的结晶1、谷氨酸的晶型及其性质、谷氨酸的晶型及其性质晶型：斜六方晶体，晶型：斜六方晶体，特点：特点：纯纯度高、度高、颗颗粒大、粒大、质质量重，易沉降，易与量重，易沉降，易与母液分母液分别别。晶型：粉状或晶型：粉状或针针状、状、鳞鳞片状，晶粒微片状，晶粒微细细，纯纯度度低，晶体无光低，晶体无光泽泽，质质量量轻轻，难难沉降，沉降，结结晶晶时时常与常与发发酵液中胶体特酵液中胶体特质质粘粘结结，形成，形成鱼鱼子状，子状，悬悬浮在母浮在母液中或液中或搅搅拌拌轴轴四周，不易沉淀分四周，不易沉淀分别别，常称，常称为轻质为轻质氨基酸。氨基酸。影响谷氨酸晶型的主要因素影响谷氨酸晶型的主要因素1.谷氨酸含量（谷氨酸含量（48%）2.室温自然冷却条件下，随溶液谷氨酸室温自然冷却条件下，随溶液谷氨酸含量上升，含量上升，晶型增多，水分增加，晶型增多，水分增加，母液难分别。母液难分别。3.在在4%以上，等电提取简洁，收率高；以上，等电提取简洁，收率高；若含量在若含量在1.53.5%常温下不易达过常温下不易达过饱和状态，结晶生成速度慢，难形成饱和状态，结晶生成速度慢，难形成晶核或晶核数量极少。（加高流分、晶核或晶核数量极少。（加高流分、投晶种）投晶种）影响谷氨酸晶型的主要因素影响谷氨酸晶型的主要因素1.温度与降温速度（超过温度与降温速度（超过30晶型明晶型明显增加）为避开形成显增加）为避开形成晶型，在等电晶型，在等电点法提取谷氨酸时必需把发酵液温降点法提取谷氨酸时必需把发酵液温降到到30以下再进行晶体析出。以下再进行晶体析出。影响谷氨酸晶型的主要因素影响谷氨酸晶型的主要因素3.加酸速度（加酸中和到加酸速度（加酸中和到pH5左右可快些，左右可快些，pH5以下，起晶前后，加酸要慢，发觉晶以下，起晶前后，加酸要慢，发觉晶核应立刻停止加酸，育晶核应立刻停止加酸，育晶2h，使晶核成长，使晶核成长，缓慢加酸中和到缓慢加酸中和到pH3.2，搅拌育晶），搅拌育晶）常用硫酸而不用盐酸中和，常用硫酸而不用盐酸中和，终终pH要准，常调整终点到要准，常调整终点到3.03.2，停，停酸半小时，取样复测酸半小时，取样复测pH。加酸速度对晶型的影响加酸速度对晶型的影响影响谷氨酸晶型的主要因素影响谷氨酸晶型的主要因素4.投晶种与育晶投晶种与育晶结晶理论表明，溶液为过饱和时，阅历介稳区和不结晶理论表明，溶液为过饱和时，阅历介稳区和不稳区两个区域。介稳区确定晶核的成长，不稳稳区两个区域。介稳区确定晶核的成长，不稳区确定晶核的形成，故投种要留意时间。区确定晶核的形成，故投种要留意时间。育晶：育晶：pH中和至中和至4.5时，要细致视察晶核生成状况，时，要细致视察晶核生成状况，当能目视晶核时，说明晶核不少，可作为第一当能目视晶核时，说明晶核不少，可作为第一步步pH终点值，停酸育晶，过终点值，停酸育晶，过2h后，逐步把后，逐步把pH调调到结晶点，使晶核成长，形成结晶颗粒。到结晶点，使晶核成长，形成结晶颗粒。自然起晶自然起晶自然起晶自然起晶加晶种起晶加晶种起晶起晶方式起晶方式影响谷氨酸晶型的主要因素影响谷氨酸晶型的主要因素5.搅拌的影响（搅拌的影响（25rpm）6.搅拌有利于晶体成长，避开晶簇生成，但搅拌有利于晶体成长，避开晶簇生成，但搅拌太快，液体翻动猛烈，会引起晶体磨搅拌太快，液体翻动猛烈，会引起晶体磨损，对晶体成长不利，结晶细小损，对晶体成长不利，结晶细小7.搅拌太慢，液体翻动不大，晶体易下沉，搅拌太慢，液体翻动不大，晶体易下沉，pH和温度不匀整，引起局部和温度不匀整，引起局部pH过低，形过低，形成过多微细晶核，结晶颗料大小不一，不成过多微细晶核，结晶颗料大小不一，不易与菌体分别，影响收率。易与菌体分别，影响收率。影响谷氨酸晶型的主要因素影响谷氨酸晶型的主要因素6.菌体菌体7.残糖残糖8.L谷氨酰胺谷氨酰胺9.杂菌和噬菌体杂菌和噬菌体10.水解糖液质量水解糖液质量11.不同谷氨酸产生菌种对谷氨酸结晶晶型的影响不同谷氨酸产生菌种对谷氨酸结晶晶型的影响12.玉米浆胶体过多时对结晶的影响玉米浆胶体过多时对结晶的影响13.某些氨基酸、多肽类物质及杂质的影响：某些氨基酸、多肽类物质及杂质的影响：天冬氨酸、苯丙氨酸，酪氨酸，天冬氨酸、苯丙氨酸，酪氨酸，亮氨酸及胱氨酸能促进亮氨酸及胱氨酸能促进晶型的生成。晶型的生成。残糖对晶型的影响残糖对晶型的影响在相同条件下，影响谷氨酸晶型的在相同条件下，影响谷氨酸晶型的关键因素是加酸速度关键因素是加酸速度三、等电点工艺类型三、等电点工艺类型带菌体干脆常温等电点法带菌体干脆常温等电点法带菌体冷冻低温一次等电点法带菌体冷冻低温一次等电点法除菌体常温等电点法除菌体常温等电点法浓缩水解等电点法浓缩水解等电点法低温浓缩等电点法低温浓缩等电点法从结晶方法分类：逐步起晶法和连续结晶从结晶方法分类：逐步起晶法和连续结晶法（即当量中和法）法（即当量中和法）1.干脆常温等电点法干脆常温等电点法操作要点操作要点放罐后测定体积放罐后测定体积,pH,谷氨酸含量和温度，开搅拌。冷却至谷氨酸含量和温度，开搅拌。冷却至2530、消退泡沫后调、消退泡沫后调pH用盐酸较快地调到用盐酸较快地调到pH5.0，达达4.5后，放慢速度，调整后，放慢速度，调整pH至有晶核形成，搅拌育晶至有晶核形成，搅拌育晶24h。当产酸低于。当产酸低于4%时，将时，将pH调至调至3.53.8。搅拌育晶搅拌育晶2h，缓慢加酸，耗时，缓慢加酸，耗时6h调到调到pH3.0-3.2,停酸复查停酸复查pH，搅拌，搅拌2h后，开大冷却水降温，使温度尽可能低。后，开大冷却水降温，使温度尽可能低。至等电点后，接着搅拌至等电点后，接着搅拌1620h，停搅拌静置沉淀，停搅拌静置沉淀4h，关，关闭冷却水，将上层菌体液放到近谷氨酸层面时用真空将谷闭冷却水，将上层菌体液放到近谷氨酸层面时用真空将谷氨酸抽到另一容器里回收。取出底部谷氨酸，离心甩干，氨酸抽到另一容器里回收。取出底部谷氨酸，离心甩干，水洗谷氨酸，改善谷氨酸质量和色泽。水洗谷氨酸，改善谷氨酸质量和色泽。2带菌体冷冻低温一次等电点法带菌体冷冻低温一次等电点法将等电点温度由将等电点温度由1520降至降至05，降，降低母液中谷氨酸含量。低母液中谷氨酸含量。与方法与方法1的区分的区分终点温度为终点温度为05，在较低温度下形成的，在较低温度下形成的晶体假如操作不当往往较小。晶体假如操作不当往往较小。发酵醪降至25 投入0.2%晶种育晶23h边降温边加盐酸调至pH3.820 时关冷却水育晶时关冷却水育晶2h2h缓慢降和顺调缓慢降和顺调pHpH至至3.53.5131315 15 时育晶时育晶2h2h育晶育晶2h2h开大冷却水降温至开大冷却水降温至0-5 0-5 育晶育晶10h,10h,停搅拌沉淀停搅拌沉淀4h4h除菌体常温等电点法除菌体常温等电点法先通过超速离心机分别发酵液中的菌先通过超速离心机分别发酵液中的菌体，等电法法分别清液中的谷氨酸体，等电法法分别清液中的谷氨酸4.浓缩水解等电点法浓缩水解等电点法将发酵液浓缩后加入盐酸，加压水解，使将发酵液浓缩后加入盐酸，加压水解，使菌体的蛋白质、残糖等有机物质，得到破菌体的蛋白质、残糖等有机物质，得到破坏，经过滤除去，然后脱色，浓缩后用碱坏，经过滤除去，然后脱色，浓缩后用碱或发酵液中和到谷氨酸等电点结晶析出。或发酵液中和到谷氨酸等电点结晶析出。化学变更（谷氨酸、菌体、焦谷氨酸、谷化学变更（谷氨酸、菌体、焦谷氨酸、谷氨酰胺、残糖）氨酰胺、残糖）此方法消退了影响谷氨酸结晶的因子，增此方法消退了影响谷氨酸结晶的因子，增加了谷氨酸结晶的形成加了谷氨酸结晶的形成需耐酸耐压的水解和浓缩设备需耐酸耐压的水解和浓缩设备操作要点操作要点发酵液的浓缩：真空浓缩至原来的三分之一左右发酵液的浓缩：真空浓缩至原来的三分之一左右分解：将浓缩液转入分解缸中，加入工业盐酸，分解：将浓缩液转入分解缸中，加入工业盐酸，通入蒸汽，以通入蒸汽，以0.2Mpa水解水解4h，降温至，降温至70过滤，过滤，滤液脱色后再经滤液脱色后再经2次减压浓缩，加水，反复浓缩，次减压浓缩，加水，反复浓缩，调整调整pH1-1.5，d=1.25/70 浓缩液中和、结晶：用浓缩液中和、结晶：用NaOH中和至中和至pH3.2，结晶，结晶析出。搅拌育晶析出。搅拌育晶48h，离心分别得粗谷氨酸。，离心分别得粗谷氨酸。低温浓缩等电点法低温浓缩等电点法真空浓缩至真空浓缩至12%14%，接受一步低，接受一步低温干脆等电点法提取温干脆等电点法提取发酵液发酵液浓缩育晶沉淀搅拌降温4h母液分别6.谷氨酸发酵液连续等电点工艺谷氨酸发酵液连续等电点工艺管道连续等电点法：发酵液通过管道管道连续等电点法：发酵液通过管道边加盐酸边加盐酸等电点罐（池）连续流加等电点罐（池）连续流加第四节离子交换法提取谷氨酸第四节离子交换法提取谷氨酸离子交换法离子交换法从困难的混合物中，分别性质相像大分子的方法之一，依从困难的混合物中，分别性质相像大分子的方法之一，依据的原理是物质的酸碱性、极性，也就是所带阴阳离子的据的原理是物质的酸碱性、极性，也就是所带阴阳离子的不同。电荷不同的物质，对管柱上的离子交换剂有不同的不同。电荷不同的物质，对管柱上的离子交换剂有不同的亲和力，变更沖洗液的离子強度和亲和力，变更沖洗液的离子強度和pHpH值，物质就能依次从值，物质就能依次从层析柱中分别出來。层析柱中分别出來。离子交换树脂的结构与功能离子交换树脂的结构与功能(以以732732树脂为例树脂为例)离子交换树脂是由本体离子交换树脂是由本体(由高分子化合物由高分子化合物(苯乙烯苯乙烯)和交联和交联剂（二乙烯苯）组成的高分子共聚物母体及磺酸基、羧基、剂（二乙烯苯）组成的高分子共聚物母体及磺酸基、羧基、胺基等胺基等 活性基团两部分组成。活性基团两部分组成。交换基团交换基团(由能起交换作用的阳由能起交换作用的阳(阴阴)离子（）和与交离子（）和与交换树脂本体联结在一起的阴换树脂本体联结在一起的阴(阳阳)离子（离子（-SO3-SO3）两部分组成）两部分组成（磺酸基）。（磺酸基）。二、离子交换树脂的性能二、离子交换树脂的性能交联度：交联剂的百分含量。交联度：交联剂的百分含量。732732树脂交联度通常按树脂母体中二乙烯苯的总树脂交联度通常按树脂母体中二乙烯苯的总量所占重量百分数计。量所占重量百分数计。粒度：颗粒在水中充分膨胀后的直径，粒度：颗粒在水中充分膨胀后的直径，732732树脂粒度为树脂粒度为16-6016-60目（碎米大小）目（碎米大小）形态：不定形颗粒与球状两种形态：不定形颗粒与球状两种含水量：在指定活性基团形式下，树脂充分膨胀后树脂内部水分占树脂的百含水量：在指定活性基团形式下，树脂充分膨胀后树脂内部水分占树脂的百分比。交联度小内部容量大，含水量高。一般树脂含水量分比。交联度小内部容量大，含水量高。一般树脂含水量40%40%60%60%相对密度：相对密度：湿真密度：树脂经水充分膨胀后的湿树脂质量与湿树脂体积之比，一般为湿真密度：树脂经水充分膨胀后的湿树脂质量与湿树脂体积之比，一般为1.041.041.31.3视密度：经充分膨胀后的湿树脂质量与湿树脂在离子交换柱中所占体积比。视密度：经充分膨胀后的湿树脂质量与湿树脂在离子交换柱中所占体积比。一般为一般为0.60.60.850.85，依据视密度大小估计出离子交换柱所承受的压力，从而确，依据视密度大小估计出离子交换柱所承受的压力，从而确定离子交换柱树脂的最大装填量。定离子交换柱树脂的最大装填量。二、离子交换树脂的性能二、离子交换树脂的性能膨胀性：树脂在水中由于活性基团的解离和形成水合离子的缘由，树脂的交膨胀性：树脂在水中由于活性基团的解离和形成水合离子的缘由，树脂的交联网孔增大，树脂发生膨胀。交联度小的树脂膨胀性大；活性基团解离实力联网孔增大，树脂发生膨胀。交联度小的树脂膨胀性大；活性基团解离实力高的树脂，膨胀性大。离子交换树脂上活性基团的形式的变更，会影响树脂高的树脂，膨胀性大。离子交换树脂上活性基团的形式的变更，会影响树脂的膨胀度。因此树脂再生和转型过程中会发生胀缩，如此反复多次，易造成的膨胀度。因此树脂再生和转型过程中会发生胀缩，如此反复多次，易造成树脂裂开，引起树脂老化。一般阳离子交换树脂比阴离子树脂抗老化，交联树脂裂开，引起树脂老化。一般阳离子交换树脂比阴离子树脂抗老化，交联度高的树脂比交联度低的树脂不易老化。度高的树脂比交联度低的树脂不易老化。耐热性：温度高活性基团发生分解，从而影响交换容量和树脂运用寿命，温耐热性：温度高活性基团发生分解，从而影响交换容量和树脂运用寿命，温度过低，树脂的机械强度变弱，当温度低于度过低，树脂的机械强度变弱，当温度低于0 0时水分冻结，树脂易裂开。时水分冻结，树脂易裂开。树脂交换容量：树脂交换容量：理论交换容量：树脂交换基团中全部可交换离子全部被交换时的交换容量，理论交换容量：树脂交换基团中全部可交换离子全部被交换时的交换容量，也是树脂全部可交离子的当量数。也是树脂全部可交离子的当量数。工作交换量：确定操作条件下，离子交换树脂能利用的交换容量，受操作条工作交换量：确定操作条件下，离子交换树脂能利用的交换容量，受操作条件（柱长度）、树脂粒度、离子性质及浓度、流速、交换基团等因素影响。件（柱长度）、树脂粒度、离子性质及浓度、流速、交换基团等因素影响。三、离子交换法提取谷氨酸的基本理论三、离子交换法提取谷氨酸的基本理论目前味精厂均接受目前味精厂均接受732强酸性阳离子交换树强酸性阳离子交换树脂，利用阳离子交换树脂对谷氨酸阳离子脂，利用阳离子交换树脂对谷氨酸阳离子的选择性吸附，使发酵液中阻碍谷氨酸结的选择性吸附，使发酵液中阻碍谷氨酸结晶的残糖及糖的聚合物，蛋白质、色素等晶的残糖及糖的聚合物，蛋白质、色素等非离子性杂质得以分别，后经洗脱达到浓非离子性杂质得以分别，后经洗脱达到浓缩提取谷氨酸的目的。缩提取谷氨酸的目的。.亲和力亲和力全部阳离子与阳离子交换树脂交换，阴离子与阴全部阳离子与阳离子交换树脂交换，阴离子与阴离子交换树脂交换。离子交换树脂交换。强酸性阳离子交换树脂的亲和力随着离子价数和强酸性阳离子交换树脂的亲和力随着离子价数和原子序数的增加而增加，而随水合离子半径的增原子序数的增加而增加，而随水合离子半径的增加而削减。加而削减。氢离子的亲和力随树脂交换基团性质而异，取决氢离子的亲和力随树脂交换基团性质而异，取决于树脂交换基团与于树脂交换基团与H+所形成的酸的酸性强弱所形成的酸的酸性强弱在高浓度时，不同离子的亲和力差异显著削减在高浓度时，不同离子的亲和力差异显著削减氨基酸与酸碱两种树脂都能发生交换氨基酸与酸碱两种树脂都能发生交换离子交换反应过程离子交换反应过程溶液中的谷氨酸离子经溶液扩散到树脂表溶液中的谷氨酸离子经溶液扩散到树脂表面（外扩散）面（外扩散）穿过树脂表面对树脂内部扩散穿过树脂表面对树脂内部扩散谷氨酸离子与树脂中氢离子进行离子交换谷氨酸离子与树脂中氢离子进行离子交换交换出来的氢离子从树脂内部向表面扩散交换出来的氢离子从树脂内部向表面扩散氢离子扩散到溶液中（外扩散）氢离子扩散到溶液中（外扩散）谷氨酸发酵液交换层次剖析谷氨酸发酵液交换层次剖析732离子交换树脂对各成分的亲和力离子交换树脂对各成分的亲和力石英砂、石石英砂、石块、孔板块、孔板GA中性氨基酸中性氨基酸NH4+NH4+发酵液进口发酵液进口排气排气.732树脂提取谷氨酸的化学反应树脂提取谷氨酸的化学反应再生再生吸附吸附洗脱洗脱四、离子交换柱装置四、离子交换柱装置耐腐性能耐腐性能径高比（径高比（4-5:1）,树脂层高度为柱有效高度树脂层高度为柱有效高度的的1/2-2/3，正上柱有效树脂体积约为柱的，正上柱有效树脂体积约为柱的70%,倒上柱约为倒上柱约为60%,以备反冲树脂扩展之以备反冲树脂扩展之用。用。树脂支持层：树脂支持层：五、工艺流程五、工艺流程单柱法工艺单柱法工艺干脆等电点提取谷氨酸或发酵液等电点提取时高流分调pH1.5缓慢加入双柱串联工艺流程双柱串联工艺流程等电点母液一次交换倒冲放氨放氨再生过流分二次交换水洗疏松树脂热水预热热水预热604%氢氧化钠洗脱得不同流分水洗树脂再生水洗树脂及疏松弱酸性阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂六操作要点六操作要点树脂预处理树脂预处理上柱交换的限制上柱交换的限制上柱发酵液上柱发酵液pH限制（发酵液在限制（发酵液在pH55.5上柱）上柱）上柱量的限制上柱量的限制上柱流速的限制上柱流速的限制洗脱剂的选择（氢氧化钠、氯化钠、发酵液）洗脱剂的选择（氢氧化钠、氯化钠、发酵液）树脂再生树脂再生“结柱结柱”和上柱和上柱“漏吸漏吸”缘由缘由结柱：谷氨酸以结晶形式析出，把树脂粘结成团，结柱：谷氨酸以结晶形式析出，把树脂粘结成团，把树粘结成团，使流速困难、走短路洗脱峰拖把树粘结成团，使流速困难、走短路洗脱峰拖长等。长等。漏吸缘由漏吸缘由第五节等电点离子交换法提取谷酸第五节等电点离子交换法提取谷酸发酵液育晶2h(pH4-5)育晶2h(pH3.5-3.8)搅拌育晶2016h育晶2h(pH3.0-3.2)离交分别细GluGlu洗脱高流分（用盐酸pH至1.5）初流分后流分1.配碱时当水用或碱洗脱配碱时当水用或碱洗脱之前当上柱液用之前当上柱液用2.采用离交法回收采用离交法回收第六节第六节 锌盐法提取谷氨酸锌盐法提取谷氨酸一步锌盐法一步锌盐法在发酵液中干脆投入硫酸锌在发酵液中干脆投入硫酸锌,使之成为谷氨使之成为谷氨酸锌酸锌,然后转化为谷氨酸然后转化为谷氨酸方法二方法二:用等电点法提取谷氨酸用等电点法提取谷氨酸,对母液用对母液用硫酸锌使之成为谷氨酸锌硫酸锌使之成为谷氨酸锌,谷氨酸锌可干脆谷氨酸锌可干脆做谷氨酸或与发酵液混合做等电点做谷氨酸或与发酵液混合做等电点,提取谷提取谷氨酸氨酸.工艺流程工艺流程一步锌盐法一步锌盐法(1)制备谷氨酸锌制备谷氨酸锌(2)制谷氨酸制谷氨酸逐步起晶法逐步起晶法:将谷氨酸锌泵入等电点缸将谷氨酸锌泵入等电点缸,开动搅拌开动搅拌,用水调用水调整浓度为整浓度为20-24波美度波美度,升温升温45，调，调pH3.23.5，使谷，使谷氨酸溶解，依据浓度凹凸，用盐酸调到谷氨酸的起晶点的氨酸溶解，依据浓度凹凸，用盐酸调到谷氨酸的起晶点的pH值，育晶值，育晶23h，接着加酸，接着加酸pH2.8，育晶，育晶2h,最终调到最终调到2.4，搅拌后，开冷却水，接着搅拌，搅拌后，开冷却水，接着搅拌16小时以上，然后沉小时以上，然后沉淀淀4h，把上清液泵入贮存缸内，经两次加水清洗残锌和杂，把上清液泵入贮存缸内，经两次加水清洗残锌和杂质，最终进行离心分别。质，最终进行离心分别。连续等电点法：连续等电点法：工艺流程工艺流程等电点锌盐法等电点锌盐法先将发酵液放入等电点缸内，起先搅拌，加入谷先将发酵液放入等电点缸内，起先搅拌，加入谷氨酸锌盐或将发酵液放入有谷氨酸锌盐的等电点氨酸锌盐或将发酵液放入有谷氨酸锌盐的等电点缸内，用盐酸逐步调到缸内，用盐酸逐步调到pH4.5，出现晶核时，停，出现晶核时，停止加酸，充育晶止加酸，充育晶2h，逐步调到，逐步调到pH2.8,搅拌搅拌3h后，后，开冷却水，接着搅拌开冷却水，接着搅拌16h以上，沉淀以上，沉淀4h，离心分，离心分别谷氨酸。等电点母液中的谷氨酸接受锌盐法提别谷氨酸。等电点母液中的谷氨酸接受锌盐法提取。取。第七章第七章 谷氨酸制味精谷氨酸制味精味精是味精是L-谷氨酸一钠谷氨酸一钠,带有一分子结晶水带有一分子结晶水.谷氨酸盐与适量的碱中和谷氨酸盐与适量的碱中和,生成谷氨酸一钠生成谷氨酸一钠,经脱色经脱色除铁除铁除杂最终通过减压浓缩除杂最终通过减压浓缩,结晶结晶分别得到较纯的谷氨酸一钠晶体分别得到较纯的谷氨酸一钠晶体,酸味消逝酸味消逝,有很强鲜味有很强鲜味.1 1 味精的性质味精的性质性状性状分子式分子式结晶系结晶系 斜方晶系斜方晶系密度密度 旋光性及其比旋比度旋光性及其比旋比度溶解度溶解度PH全氮全氮熔点熔点吸湿性吸湿性热稳定性热稳定性1.2 1.2 味精的化学性质味精的化学性质与盐酸作用与盐酸作用与碱作用与碱作用在水溶液中长时间加热脱水在水溶液中长时间加热脱水在水溶液中解离在水溶液中解离1.3 1.3 味精的生理作用及平安性味精的生理作用及平安性在自然界中普遍存在在自然界中普遍存在构成蛋白质构成蛋白质,有较高养分价值有较高养分价值平安性平安性2 2 谷氨酸制味精的基本工艺流程谷氨酸制味精的基本工艺流程谷氨酸加水溶解谷氨酸加水溶解,用碳酸钠或氢氧化钠用碳酸钠或氢氧化钠中和中和,经脱色经脱色,除铁钙镁等离子除铁钙镁等离子,再经蒸再经蒸发浓缩发浓缩结晶分别干燥筛选得到高纯度结晶分别干燥筛选得到高纯度的晶体或粉体会精的晶体或粉体会精,这个生产过程统称这个生产过程统称为精制为精制.3 3 谷氨酸的中和与除铁谷氨酸的中和与除铁一一.谷氨酸的中和谷氨酸的中和(一一)原理原理 先把谷氨酸加入水中先把谷氨酸加入水中,成为饱和溶液成为饱和溶液,然后加碱然后加碱中和中和,从从3.2起先到谷氨酸的其次等电点起先到谷氨酸的其次等电点6.96,谷氨谷氨酸一钠离子在溶液中约占总离子浓度的酸一钠离子在溶液中约占总离子浓度的99.59%.当当pH超过超过7以后以后,随着随着pH的上升的上升,溶液中的溶液中的GA2-增多增多,生成谷氨酸二钠生成谷氨酸二钠,3 3 谷氨酸的中和与除铁谷氨酸的中和与除铁一一.谷氨酸的中和谷氨酸的中和(二二)工艺条件工艺条件1.中和剂选择及用量中和剂选择及用量:运用含盐分少的碳酸钠或固体氢氧化钠运用含盐分少的碳酸钠或固体氢氧化钠进行中和而不用工业液碱进行中和而不用工业液碱.但离子膜法所制的液碱也可用但离子膜法所制的液碱也可用于味精的生产于味精的生产.后者具有便利快捷的优点后者具有便利快捷的优点.2.浓度浓度:中和液的浓度选择中和液的浓度选择21-23波美度波美度3.温度温度:为保证工艺要求的浓度为保证工艺要求的浓度,一般都在加热条件下进行中一般都在加热条件下进行中和和.60-70,温度过高谷氨酸钠脱水环化温度过高谷氨酸钠脱水环化,生成焦谷氨酸钠生成焦谷氨酸钠.谷氨酸一钠溶解度较大谷氨酸一钠溶解度较大,谷氨酸的溶解度常温下很低谷氨酸的溶解度常温下很低.为保为保证获得要求的一钠盐浓度需加热证获得要求的一钠盐浓度需加热3 3 谷氨酸的中和与除铁谷氨酸的中和与除铁一一.谷氨酸的中和谷氨酸的中和(二二)工艺条件工艺条件4.中和液中和液pH 限制在限制在6.0-6.6:谷氨酸是两性电谷氨酸是两性电解质解质,在在6.96时生成一钠最多时生成一钠最多,但生产上国产但生产上国产PH试纸有确定误差试纸有确定误差,宜限制在宜限制在6.4左右左右中和液超过中和液超过7时还会发生消旋化反应时还会发生消旋化反应.3 3 谷氨酸的中和与除铁谷氨酸的中和与除铁5.中和操作要点中和操作要点A.先在不銹钢桶内按确定配比加入渣水或蒸馏水和活性炭先在不銹钢桶内按确定配比加入渣水或蒸馏水和活性炭,加加热热,开动搅拌器开动搅拌器(60r/min),然后按定量投入谷氨酸然后按定量投入谷氨酸,缓慢加缓慢加入液再加热至入液再加热至6.5-7.0,使碱块溶解使碱块溶解,接着搅拌接着搅拌,使反应完全使反应完全,同时也起到降温作用同时也起到降温作用B.接受当量中接受当量中 和和,即按上述方法先将底水升温到即按上述方法先将底水升温到65度度,开动搅开动搅拌器拌器,然后按当量中和法将谷氨酸与纯碱缓慢加入然后按当量中和法将谷氨酸与纯碱缓慢加入,使中和使中和液保持液保持6.4,温度温度60-65,直至中和结束直至中和结束.注注:中和时先将水加热到中和时先将水加热到65;操作时中和速度要缓慢操作时中和速度要缓慢,防止产生防止产生大量二氧化碳大量二氧化碳,防止加碱速度过快防止加碱速度过快,搅拌不匀整等搅拌不匀整等.3 3 谷氨酸的中和与除铁谷氨酸的中和与除铁二二.中和液除铁中和液除铁来源来源:原辅材料原辅材料设备设备,含铁含铁10mg/L以上影响品质以上影响品质存在形式存在形式:与谷氨酸形成络合物与谷氨酸形成络合物,硫化钠用量须要增加硫化钠用量须要增加,才能将铁离子从络合物中才能将铁离子从络合物中沉淀析出沉淀析出.除铁方法除铁方法:A.硫化钠除铁硫化钠除铁工艺限制工艺限制:方法一方法一:在中性或碱性条件下除铁效果较好在中性或碱性条件下除铁效果较好,限制限制 Ph7.0-7.3,加入硫化钠经沉淀加入硫化钠经沉淀后后,抽取上清液抽取上清液,加入谷氨酸回调至加入谷氨酸回调至6.5-6,8,再加入粉体活性炭脱色再加入粉体活性炭脱色.方法二方法二:调中和液至调中和液至6.3-6.5,加入硫化钠加入硫化钠,升至升至6.6-6.8,沉淀后抽取上清液加入粉沉淀后抽取上清液加入粉体活性炭进生脱体活性炭进生脱 色操作色操作.3 3 谷氨酸的中和与除铁谷氨酸的中和与除铁B.树脂除铁树脂除铁 通用通用1号号122弱酸性阳离子树脂弱酸性阳离子树脂.此法污染小此法污染小.利用带有酚氧基团的树脂使络合铁与树脂螯合成新的更稳定的利用带有酚氧基团的树脂使络合铁与树脂螯合成新的更稳定的络合物除铁络合物除铁.操作操作:树脂预热树脂预热,避开谷氨酸钠避开谷氨酸钠交换交换:进料流量为树脂体积的进料流量为树脂体积的1-2倍倍,一般顺流交换一般顺流交换流出液收集流出液收集:当流出液浓度高于当流出液浓度高于12波美度并检查无铁时收集波美度并检查无铁时收集,颗颗粒活性炭脱色粒活性炭脱色,当检查出现铁时停止进样当检查出现铁时停止进样,改进凝合水至流出改进凝合水至流出液为液为0波美度波美度.再生再生:正反水洗正反水洗,酸洗酸洗,正水洗正水洗,碱洗碱洗,正反水洗正反水洗,备用备用注注:交换及再生过程中保持适宜的液面高度交换及再生过程中保持适宜的液面高度,不得干柱不得干柱.3 3 谷氨酸的中和与除铁谷氨酸的中和与除铁树脂除铁影响因素树脂除铁影响因素树脂的离子形式树脂的离子形式中和液的铁含量越高中和液的铁含量越高,树脂吸附容量越大树脂吸附容量越大树脂层高度对吸附效果并无明显影响树脂层高度对吸附效果并无明显影响吸附流量需优化吸附流量需优化树脂洗脱剂浓度与树脂再生树脂洗脱剂浓度与树脂再生:选用盐酸时以选用盐酸时以1.5%-2%为宜为宜,洗脱流量以慢些为好洗脱流量以慢些为好,用用2%-3%的的NaOH溶液作再生剂较好溶液作再生剂较好3 3 谷氨酸中和液的脱色谷氨酸中和液的脱色一一.色素来源色素来源在淀粉制糖在淀粉制糖培育基灭菌培育基灭菌发酵液浓缩等生产发酵液浓缩等生产过程中各种成分的化学变更产生有色物质过程中各种成分的化学变更产生有色物质.二二.脱色方法脱色方法活性炭脱色活性炭脱色树脂脱色树脂脱色(弱酸性阳离子交换树脂弱酸性阳离子交换树脂122或通用或通用1号号),也可用弱碱性阴离子交换树脂也可用弱碱性阴离子交换树脂701或或705.由于树脂的脱色力较活性炭差由于树脂的脱色力较活性炭差,不能单不能单独运用独运用,所以生产上均以活性炭脱色为主所以生产上均以活性炭脱色为主3 3 谷氨酸中和液的脱色谷氨酸中和液的脱色(一一)活性炭脱色活性炭脱色粉末活炭脱色工艺要求粉末活炭脱色工艺要求温度一般以温度一般以50-60为宜为宜,中和液中和液pH 在在6以上为宜以上为宜用量用量:2-5g/L脱色时间脱色时间:加炭后搅拌加炭后搅拌30min即可即可操作操作:全中和过程中加炭脱色后除铁全中和过程中加炭脱色后除铁,或先除铁再脱色或先除铁再脱色颗粒活性炭脱色要求颗粒活性炭脱色要求预处理预处理:酸碱处理水洗酸碱处理水洗上柱吸附条件上柱吸附条件:吸附与流速的关系吸附与流速的关系,上上柱量柱量,上柱温度上柱温度洗脱再生条件洗脱再生条件:用氢氧化钠解吸吸附在用氢氧化钠解吸吸附在炭中的色素炭中的色素,利用盐酸脱铁离子利用盐酸脱铁离子3 3 谷氨酸中和液的浓缩与结晶谷氨酸中和液的浓缩与结晶晶体形成包括晶体形成包括:形成过饱和溶液形成过饱和溶液,晶核晶核形成形成,晶体成长晶体成长 常压蒸发时易形成焦谷氨酸钠常压蒸发时易形成焦谷氨酸钠,常用减常用减压结晶压结晶亚稳区包括刺激起晶区亚稳区包括刺激起晶区(饱和系数饱和系数1.2-1.3)及养晶区及养晶区(饱和系数饱和系数1.0-1.2)思索题思索题列举列举5种等电点法提取谷氨酸的方法。种等电点法提取谷氨酸的方法。用于谷氨酸提取的树脂应当具备哪些用于谷氨酸提取的树脂应当具备哪些条件？树脂运用应当留意哪些问题？条件？树脂运用应当留意哪些问题？离子交换法提取谷氨酸有哪些留意事离子交换法提取谷氨酸有哪些留意事项？项？