等电点法提取谷氨酸的工艺-

组员：段守富（组长），黄有贵（主讲），邓崇飞，刘玉，王珏慧一谷氨酸提取的工艺原理二等电点法的工艺流程三影响结晶的因素1.温度与结晶的关系2.起晶与晶种的添加3.加酸速度的影响4.搅拌对结晶的影响四缺点与改进措施一.提取谷氨酸的工艺原理从发酵液中提取谷氨酸，必须要了解谷氨酸理化特性和发酵液的成分及特征，以利用谷氨酸和杂质之间物理，化学性质的差异，采用适当的提取方法，达到分离提纯的目的。谷氨酸发酵液的主要成分：谷氨酸发酵液中除了谷氨酸外，还有代谢副产物，培养基配制成分的残留物质，有机色素，菌体，蛋白和胶体物质等。其含量随发酵菌种，工程设备，工艺控制及操作不同而异。谷氨酸的分离提纯，通常应用他的两性电解质性质，谷氨酸的溶解度，分子量大小，吸附剂的作用以及谷氨酸的成盐作用等。我们在这主要介绍简单常用，回收率较高的（90%)等电点法。基础知识：1.等电点定义：两性电解质净电荷为零时的兼性离子状态下的pH值，称为等电点。2.等电点性质:处于等电点时,氨基酸的溶解度最小。3.谷氨酸的等电点为pI=3.22（25℃的测定值）。谷氨酸结构二.等电点法提取谷氨酸的工艺流程温度加晶种起晶等电点搅拌20h静置沉降6h离心分离湿谷氨酸缓慢加酸发酵液pH4.0-4.5(起晶中和点)停酸育晶2h盐酸继续中和至pH3.0-3.2晶种谷氨酸三.影响结晶的因素α-型结晶：斜方型，晶体颗粒大，容易沉淀析出，纯度较高。β-型结晶：鳞片状，晶体比较轻，不易沉淀分离，往往夹有杂质与胶体结合，成为“浆子”或者轻质谷氨酸，浮于液面和母液中，纯度低。晶体类型1.温度与结晶的关系α-型结晶是等电点提取的一种理想的结晶。析出温度(℃)α-型与β-型的比较含水分(%)纯度(%)10主要是α-型13.8095.020主要是α-型15.0394.830多数α-型,少量β-型18.3293.540α,β-型各半30.8092.350主要是β-型38.0090.860主要是β-型37.2090.7表1析出温度对晶型的影响结论：30℃以下形成α-型结晶，而且温度越低，其溶解度越小，故将发酵液降温，低温等电点法能提高回收率。(2)晶种起晶:晶体大且均一,易于沉降,收得率高。2.起晶与晶种的添加(3)投放晶种的时机:(1)自然起晶:晶体大小不一,小晶体难于沉降,收得率低.自然起晶，pH中和至4.0～4.5时，可作为起晶中和点，应停止加酸，养晶育晶2小时左右，使晶核成长壮大。过早投放:晶种容易溶化掉过晚投放:形成更多细小晶核前期稍快中期要缓后期要慢3.加酸速度的影响加酸步骤:开始加酸调pH至5.0这段时间内，加酸速度可稍快些在pH5.0以下，加酸速度要缓慢发现晶核时，应停酸育晶然后再继续慢慢加酸直至pH缓慢降到等电点为止三部曲:(1)不搅拌的情况下起晶:4.搅拌对结晶的影响(2)搅拌的情况下起晶:搅拌太慢:形成过多的微细晶核，甚至出现β-型结晶．工厂多采用的搅拌转速一般为20～35r/min。搅拌速度搅拌太快:结晶细小结晶的大小均匀，避免“晶簇”生成。结晶的大小不均匀。四缺点与改进措施1.不足：结晶母液内还残留部分谷氨酸未利用。2.改进的措施:(1)浓缩等电点法(2)等电点-离子交换法(3)连续结晶(4)去除发酵液的菌体(1)浓缩等电点法将发酵液（含谷氨酸8%-10%）先分离菌体，再在60摄氏度以下减压浓缩，浓缩液含谷氨酸为15%-20%，然后加浓硫酸调pH至3.2，搅拌20-30小时，多管串联，连续冷却结晶，连续分离出料，母液含谷氨酸3%-5%，浓缩处理可做肥料。（2）等电点-离子交换法低温等电点-离子交换法提取谷氨酸是在发酵液经等电点提取谷氨酸以后，将母液经过离子交换柱（单柱或双柱）进行吸附，洗脱回收，使洗脱液所得到的高分流与发酵液合并，进行等电点提取。这样即可避免等电点收率低，又可减少树脂的用量，还可以获得较高的收率，回收率可达95%左右。所以低温等电点-离子交换法是国内厂家常用的提取工艺。（3）连续结晶：将多管串联，连续冷却，结晶。（4）去除发酵液的菌体：利用离心分离法，絮凝法或结晶分离法预先去除发酵液中的菌体，然后进行提取谷氨酸。