宋小东，韩隽，白长胜，姬慧军
中粮生化能源（龙江）有限公司（齐齐哈尔161100）
摘要研究针对由于谷氨酸提取工艺由原先的等电离交工艺向连续等电工艺转变，如何更好利用原有离交高流的问题。将离交高流与发酵液混合后，用此混合液进行连续等电试验，与使用谷氨酸发酵液进行等电法提取试验对比，结果表明，此混合液适用于连续等电工艺。因此采用此方法能够将剩余离交高流最大程度的利用。
关键词 谷氨酸发酵液；高流；混合液：浓缩连续等电
谷氨酸发酵液目前常用的提取方法主要有两种：一种为等电离交转晶提取法，此工艺等电结晶分离后母液通过离子交换树脂回收谷氨酸，将等电离交法生产的谷氨酸在加水调浓度，之后经高温转晶，分离并洗涤后制成中和液。另一种为浓缩连续等电转晶工艺，此工艺下发酵液不经过除菌体直接浓缩之后加酸或水解液，在高温下始终使谷氨酸成饱和状态，然后一边添加发酵浓缩液，一边添加硫酸或水解液，在大量底料存在的情况下，使溶液始终处于饱和状态并不断析出晶体。
晶体经离心分离洗涤后转晶，最后制成中和液。现有“等电离交”工艺技术收率高，但存在辅料消耗大、废水多等缺陷； “浓缩等电转晶工艺”辅料消耗低、废水少且质量好，但存在谷氨酸收率低的缺点；“喷浆造粒工艺”消除了高浓废水的污染，但又造成严重的废气污染，环境问题随着味精制造规模的扩大而呈加重趋势。 “谷氨酸提取无废低耗工艺”在清洁生产思想指导下，吸收现有技术的优点，整体谋求经济、环境和质量的集成，通过开发关键技术，形成成本低、质量好、无污染且易于工程放大的谷氨酸提取新型工艺路线。目前生产厂家采用温敏菌种发酵，面对高产酸、高杂质的谷氨酸发酵液，再用等电离交转晶工艺中逐步起晶等电法很难提取谷氨酸。据调查显示目前厂家越来越趋向采用浓缩水解连续等电转晶工艺。但是在转型过渡期存在着离交工序产生的大量的高流如何利用的问题，因此试验主要叙述了解决该问题的试验方法。原等电离交工艺为稀释发酵液浓度，最大限度收集高流份，提高提取收率。由于高流是等电母液经离交柱中离子交换树脂吸附收集而来，虽然谷氨酸含量得到了提高，但是也含有大量胶体类杂质，不可独立的进行等电结晶，故而将高流少
量多次兑入浓缩发酵液中按照连续等电工艺调整，提高收率。
1 材料与方法
1.1仪器与设备
5L烧杯，酸式滴定管，蠕动泵，HH-S6恒温水浴锅：金坛市国旺实验仪器厂；JJ-1精密增力电动搅拌器：金坛市顺华仪器有限公司；FE20实验室pH计：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；722分光光度计：上海精密科学仪器有限公司；SBA-40E:山东省科学院生物研究所；SGW-3自动旋光仪：上海仪电物理光学仪器有限公司；RE-2000A旋转蒸发器：上海笠化仪器设备有限公司。
1.2材料与试剂
谷氨酸发酵液，高流，pH 3.0等电液，98%工业硫酸，40%的Na OH溶液。
1.3试验方法
取车间发酵液，将其浓缩至谷氨酸含量280～300g/L。此为试验1浓缩发酵液；取车间发酵液和高流按照比例(1：5)调pH至5.0～5.2，然后将此混合液浓缩至谷氨酸含量200～230 g/L，此为试验2浓缩发酵液；取提取车间等电罐pH 3.0等电料液1L，分做两等分。为试验1、试验2等电流加底料。
将浓缩液1 500 m L流加到500 m L底料中，用浓硫酸调pH，过程条件控制参数为：pH 3.9±0.1（pH计全程测量），温度35℃~40℃（pH计所带温度全程测量），流加量为400 m L/h。流加完毕后，用吸管吸出500 m L作为下批的底料。将剩余的1 500 L pH 4.0等电液继续用浓硫酸调pH至3.22。将调至终点的1 500 m L等电液梯度降温至10℃。将等电液静沉8h。将静沉后的等电液上清液用吸管吸出。吸出液为上清液，留在烧杯内的为a-谷氨酸1。将虹吸出的上清液加车间取的絮凝剂进行絮凝，温度调至55℃，搅拌10min。然后将絮凝液抽滤，除去蛋白后，将滤清浓缩至280Bé。将a-谷氨酸1加1倍体积的洗水，搅拌30min。再将谷氨酸溶液抽滤，得到a-谷氨酸2和母液2。将a-谷氨酸2加水调至180Bé，置于电炉上加热，保证烧杯内溶液温度维持在88℃。搅拌转速1200 r／min。转晶至完全变为β-谷氨酸，转晶结束并育晶，保证整个转晶时间2h，然后梯度降温至20℃。将β-谷氨酸溶液抽滤，得到β-谷氨酸1和母液3，再将β-谷氨酸1加30%的洗水，进行抽滤，得到β-谷氨酸2和母液4。将β-谷氨酸2加液碱调pH至6.0，加温至60℃，然后加1%的活性炭混匀，过滤后得到中和液。
通过对比过程指标和产品指标来比较两种方法的差异。
1.4检测方法
1.4.1母液中谷氨酸的含量采用SBA-40E型系列生物传感分析仪测定
1.4.2分离出的固体谷氨酸湿纯测定方法：
在20±2℃称量10 g样品于烧杯中，加入少量水，加浓盐酸16.5 m L，定容至100 m L，加入适量的活性炭过滤后用0.2 m测定管，测定其旋光度，记录温度，同时做空白。
1.4.3分离出的固体谷氨酸干纯测定方法
谷氨酸干纯=谷氨酸湿纯+水分 (2)
1.4.3.1 固体谷氨酸水分的测定方法
称量10 g样品，放入烘箱设置105℃，温度到后计时，2h后取出称重。烘干前后质量差即为水分。
1.4.3.2固体谷氨酸硫酸根的测定方法：
吸取5 m L样品，定容100 m L，摇匀。样品管：吸取滤液10 m L，5%氯化钡5 m L，10%盐酸2 m L定容至25 m L。标准管：配制硫酸根离子浓度每0.01%则需要依次吸取钾标液0.5 m L，5010氯化钡5 m L，10 010盐酸2m L，然后定容25 m L进行比色。
1.4.3.3 中和液滤速的测量方法
将样液加热到58℃~60℃，取100 m L样液过滤15min，测其体积，记录结果。
1.4.3.4中和液谷氨酸钠的测量方法：
旋光法：吸取（加热至58℃～60℃）样品10 m L于容量瓶中，加入少量水，加浓盐酸6.6 m L，定容至100 m L摇匀后过滤，用0.2 m测定管，测定其滤液旋光度，记录温度，同时做空白。
1.4.3.5 中和液透光的测量方法
先用料液冲洗比色皿2～3次（光程为1cm），注入适量料液，擦干净透光面放入分光光度计中，以蒸馏水作空白，在420 nm的波长下测定其透光率。
1.4.3.6中和液硫酸根的测量方法
吸取5 m L样品，定容100 m L，摇匀。样品管：吸取滤液10 m L，5%氯化钡5 m L，10%盐酸2 m L定容至25 m L。标准管配制方法：吸取0.01%钾标液0.5 m L，吸取0.02%钾标液1 m L……以此类推，再吸取5%氯化钡5 m L，10%盐酸2 m L，然后定容至25 m L进行比色。
2结果与讨论
2.1试验材料初处理
表1显示，发酵浓缩液和混合浓缩液波美值相同，谷氨酸含量和pH均相差不大。
2.2等电中和过程中谷氨酸结晶状况
在连续流加等点中和终点之后，静沉降温过程中上清液含量的变化反映了谷氨酸结晶情况，故而在静沉的不同时间段上清液中谷氨酸含量变化有着很重要的意义。等电液静沉过程中每隔2h测一次上清液中谷氨酸含量，结果见表2。
从表2可以看出试验2中混合浓缩液由于其内部杂质多，整个结晶过程都受到了不同程度的影响，致使上清液含量比试验1要高一些，但差距在2 g/L左右。
2.3上清液将蛋白去除后的料液质量对比
由于等电上清液含有大量的菌体蛋白，上清液中的谷氨酸无法用等电法提取，只能直排副产品车间做成复合肥，絮凝除蛋白后，滤清液质量对比见表3。
从表3可以看出两个试验中氮、磷、钾及有机质的含量差别很小，对喷浆造粒不会有大的影响。
2.4分离情况对比
经过静沉之后，分离得到的固体谷氨酸质量主要从谷氨酸纯度和硫酸盐含量来比较，结果见表4和表5。
从表4和表5可以看出试验2得到的谷氨酸干纯要比试验1的低1%左右，硫酸盐含量要高0.05%左右，母液含量试验2比试验1要高0.2%，没有明显区别。
2.5转晶情况对比
转晶后谷氨酸质量与三次、四次母液谷氨酸含量对比结果分别见表6和表7。
从表6和表7可以看出试验2得到的谷氨酸干纯要比试验1的低1%左右，硫酸盐含量要高0.05%左右，母液含量试验2比试验1要高0.3%，没有明显区别。
2.6中和液质量对比
中和液质量对比结果见表8。
从表8的试验数据可以看出试验1和2的数据接近，说明两种中和液质量没有明显区别。
由于离交高流本身含有杂质量大，将其与谷氨酸发酵液混合，发酵液本身杂质增加，质量下降，在等电过程中影响结晶效果，致使静沉后上清液含量比正常值高0.2%；上清液加絮凝剂将蛋白絮凝后过滤，所得滤液浓缩后指标差异很小，因此对复合肥喷浆造粒不会有大的影响；分离后的谷氨酸以及加水洗涤后的谷氨酸相比正常谷氨酸干纯要低1%左右，硫酸盐含量要高0.05%左右，分离后的母液谷氨酸含量也比正常高0.2%，经过转晶后，相比正常值干纯要低1%左右，硫酸盐含量要高0.05%左右，分离后的母液谷氨酸含量也比正常高0.2%，这也是因为发酵液中加入高流，导致本身杂质量增加，进而影响了谷氨酸结晶。最后将谷氨酸调制成中和液各项指标和正常值也很接近。
3结论
为了解决由等电离交转晶工艺向浓缩连续等电转晶工艺的转型过渡期所带来的离交高流如何利用的问题，试验将pH 3.0左右的高流和pH 6.2左右的发酵液混合调配至pH 5.0，调配比例为高流体积与发酵液体积比1:5，此混合发酵液采用浓缩连续等电转晶工艺，从过程指标到产品指标符合正常值。采用此方法可以在工艺转型过渡期很好的利用高流，为企业节约成本，提高收益。
