本發(fā)明涉及一種玉米深加工方法，即一種異亮氨酸提取工藝。
背景技術(shù)：
：異亮氨酸又稱“異白氨酸”，系統(tǒng)命名為“α-氨基-β-甲基戊酸”。是人體必需氨基酸之一，化學(xué)式：ch3ch2ch(ch3)ch(nh2)cooh。分子量：131.17。l-異亮氨酸是人體必需氨基酸，同時又是三種支鏈氨基酸之一，因其特殊的結(jié)構(gòu)和功能在人類生命代謝中占有特別重要的地位。l-異亮氨酸主要用于配制復(fù)合氨基酸制劑，特別是應(yīng)用于高支鏈氨基酸輸液(如3h輸液等)及口服液(肝安干糖漿等)。目前，異亮氨酸提取工藝采用陽離子交換柱去除雜酸與雜質(zhì)，它可以去除nh4+、ca2+、mg2+等雜質(zhì)離子及一部分酸性氨基酸，但高流中的硫酸根離子與一大部分雜質(zhì)氨基酸沒有去除，導(dǎo)致高流液的質(zhì)量不高，雜質(zhì)量偏大，同時高流中還有大量的色素，使最終得到的產(chǎn)品等級低，只能生產(chǎn)usp24級別的異亮氨酸產(chǎn)品，異亮氨酸的品質(zhì)很難得到提高?，F(xiàn)有工藝采用二次結(jié)晶、二次脫色，去除異亮氨酸中的雜質(zhì)，得到異亮氨酸成品。但是二次結(jié)晶、二次分離得到異亮氨酸成品過程中，產(chǎn)生大量的異亮氨酸母液，母液再一次上離交柱，使得母液的損失量變大，異亮氨酸的提取精制收率不高，僅達到60％，收率低，浪費嚴(yán)重。由于采用二次結(jié)晶工藝，使得工藝路線較長，提取異亮氨酸過程能源消耗較大，最終產(chǎn)品成本較高。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種產(chǎn)品收率及質(zhì)量顯著提高，成本大幅降低的異亮氨酸的提取方法。上述目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種異亮氨酸的提取工藝，其特點是：所述工藝是：發(fā)酵液經(jīng)陶瓷膜過濾，得濾清液經(jīng)陽離子柱去除雜質(zhì)，洗脫收集得到異亮氨酸高流液，再進入陰離子柱進行除雜，再經(jīng)過超濾除去大部分的色素、多糖及大分子量的可溶性蛋白，得到超濾清液，再經(jīng)活性炭脫色，經(jīng)過脫碳機進入蒸發(fā)器進行濃縮結(jié)晶，得到異亮氨酸的粗品，濕成品進入淘洗罐，加入純化水混合攪拌得淘洗液，打入冷卻潔凈罐內(nèi)降溫，分離，濕成品進行烘干。所述工藝的優(yōu)化步驟如下：(1)發(fā)酵液ph調(diào)為3.0，經(jīng)陶瓷膜在溫度60℃，壓力0.2-0.25mpa過濾，料液中的菌體蛋白被截留下來為截留液，異亮氨酸隨濾清液進入下道工序；(2)濾清液經(jīng)陽離子柱，洗脫收集后，去除雜質(zhì)離子nh4+、ca2+、mg2+及部分酸性氨基酸，得到異亮氨酸高流液；(3)異亮氨酸高流液進入陰離子柱，流量為9m3/h，除去大部分硫酸根及一部分雜酸及大量的色素；(4)進入超濾，壓力0.58-0.62mpa，超濾溫度40-45℃，除去大部分色素、多糖及大分子量的可溶性蛋白，得到透光50％以上的超濾清液；(5)超濾清液經(jīng)過活性炭脫色，控制溫度60℃，攪拌30min以上，清液經(jīng)過脫碳機進入蒸發(fā)器進行濃縮結(jié)晶，得到異亮氨酸的粗品。雙效濃縮一效溫度60-65℃，濃縮液含量4.5-5.5％；單效結(jié)晶溫度51-53℃，濃縮3.9-4.1倍；(6)單效結(jié)晶濃縮液進入冷卻結(jié)晶罐，降溫到5℃，進行分離，母液回到陽離子交換柱進入下一批產(chǎn)品，分離的濕成品進入淘洗罐；(7)在淘洗罐內(nèi)加入純化水，與分離濕成品進行混合，開啟攪拌，攪拌均勻后將淘洗液打入冷卻潔凈罐內(nèi)降溫，降溫到5℃，進行分離得濕成品，母液回到陽離子交換柱進入下一批產(chǎn)品；(8)將濕成品裝入雙錐烘干機內(nèi)，對濕成品進行烘干，控制溫度70℃，烘干時間為4h。本發(fā)明的有益效果是：增加陰離子交換柱，產(chǎn)品的等級由usp24提升到usp31，采用一次淘洗工藝替代二次脫色，物料損失及能耗和成本大幅降低，異亮氨酸的收率由60％提升到65％以上。附圖說明圖1是第一種實施例的工藝流程圖；圖2是第一種實施例的陰柱過流小試成品雜酸均值圖；圖3是第二種實施例的工藝流程圖；圖4是第二種實施例的濕品淘洗實驗收率均值圖。具體實施方式第一種實施例：圖1介紹了一種異亮氨酸的提取工藝，其核心技術(shù)是在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上，增加了陰離子交換過程。圍繞上述工藝路線，介紹一種優(yōu)化的工藝步驟如下：(1)發(fā)酵液先調(diào)酸ph為3.0，經(jīng)陶瓷膜過濾，料液中的菌體蛋白被截留下來，稱為截留液。異亮氨酸隨濾清液進入下道工序。膜過濾溫度60℃，壓力0.2-0.25mpa。(2)濾清液經(jīng)陽離子柱，洗脫收集后，去除nh4+、ca2+、mg2+等雜質(zhì)離子及一部分酸性氨基酸，得到異亮氨酸高流綜合液。高流液中的雜質(zhì)主要是雜酸及硫酸根。(3)異亮氨酸陽柱高流液，進入陰柱進行過流工藝進行除雜，可以除去大部分硫酸根及一部分雜酸，同時可以除去大量的色素；過流工藝的流量為9m3/h。(4)異亮氨酸經(jīng)過超濾進行過濾，除去大部分的色素及大分子量的可溶性蛋白，得到超濾清液，透光在50％以上；超濾壓力控制在0.6mpa，超濾溫度40-45℃。(5)超濾清液經(jīng)過活性炭脫色，控制溫度60℃，攪拌30min以上，清液經(jīng)過脫碳機進入蒸發(fā)器進行濃縮結(jié)晶，從而得到異亮氨酸的粗品。雙效濃縮一效溫度60-65℃，濃縮液含量5％左右；單效結(jié)晶溫度52℃，濃縮4倍左右。(6)單效結(jié)晶濃縮液進入冷卻結(jié)晶罐，降溫到5℃，進行分離，母液回到陽離子交換柱進入下一批產(chǎn)品，分離的一次濕成品再一次溶解，進入脫色系統(tǒng)，進行脫色。脫色控制溫度為60℃，攪拌30min以上，清液要求透光99.5％以上。(7)二次脫色清液經(jīng)濃縮、冷卻結(jié)晶、離心分離得到濕異亮氨酸，烘干后得到usp31的成品異亮氨酸；離心精母液進入下一批次陽離子交換柱，進行回用。濃縮溫度50-52℃，育晶及分離溫度5℃以下，烘干溫度65℃。實驗情況簡述1.小型實驗：試驗方案設(shè)計：由于影響試驗最后成品雜酸含量的因素有料液透光、雜酸含量、、硫酸根含量等，故在實驗設(shè)計時，根據(jù)陰離子交換柱去除特性，將陽離子交換柱高流液ph、上柱流量、溫度三個因素，按照三水平模式設(shè)計了正交試驗。表1陰柱過流小試正交因素水平表因素高流液ph上柱流量l/h溫度℃水平13.512030水平24.014035水平34.516040實驗步驟：(1)按照小試實驗計劃表設(shè)計參數(shù)進行試驗。(2)取1m3異亮氨酸陽離子交換柱高流液，先取樣檢測料液指標(biāo)，其中包括異亮氨酸含量、雜酸含量、硫酸根含量、透光等。(3)按實驗計劃表參數(shù)，調(diào)整好ph后，采用恒溫調(diào)節(jié)保持料液溫度的前提下，采用陰離子交換柱進行過流實驗。(4)陰離子交換柱產(chǎn)出液收集后，取樣檢測料液指標(biāo)，其中包括異亮氨酸含量、雜酸含量、硫酸根含量、透光等。計算陰離子交換柱雜酸去除率等。(5)陰柱液經(jīng)過超濾進行過濾，除去大部分的色素及大分子量的可溶性蛋白，得到超濾清液；超濾壓力控制在0.6mpa，超濾溫度40-45℃。(6)超濾清液經(jīng)過活性炭脫色，控制溫度60℃，攪拌30min以上，清液經(jīng)過脫碳后，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，蒸發(fā)溫度60-65℃。(7)濃縮液經(jīng)過分離出的一次濕成品再一次溶解，進行脫色。脫色控制溫度為60℃，攪拌30min以上。(8)二次脫色清液再經(jīng)過濃縮冷卻結(jié)晶、離心分離得到濕異亮氨酸，烘干后得到成品異亮氨酸；(9)稱量產(chǎn)品并化驗含量，雜酸量等，并記錄。表2實驗批陽離子高流液指標(biāo)檢測數(shù)據(jù)表從表2數(shù)據(jù)來看，各批實驗上液ph基本符合實驗設(shè)計要求，不同實驗批異亮氨酸、雜酸、硫酸根含量及透光基本穩(wěn)定。表3：實驗批陰柱液指標(biāo)檢測數(shù)據(jù)表表4：實驗批異亮氨酸成品指標(biāo)檢測數(shù)據(jù)表表5：小試實驗結(jié)果表另由圖2《陰柱過流小試成品雜酸均值圖》可見，通過多組小試實驗平均結(jié)果顯示，陽柱高流液ph為4.0，上柱流量為140l/h、溫度在40℃時，異亮氨酸成品中雜酸含量最低，可以保證產(chǎn)品質(zhì)量達到usp31的標(biāo)準(zhǔn)。表6：試驗結(jié)果直觀分析表所在列123因素高流液ph上柱流量l/h溫度℃實驗1111實驗2122實驗3133實驗4212實驗5223實驗6231實驗7313實驗8321實驗9332均值10.4870.470.48均值20.4270.4430.473均值30.4770.4770.437極差0.060.0340.043表7：試驗結(jié)果方差分析表通過對試驗結(jié)果的因素分析，對最終產(chǎn)品雜酸含量影響大小排序為高流液ph＞溫度＞上柱流量。從方差分析結(jié)果看，各因素不同水平對雜酸結(jié)果均有顯著影響。通過實驗過程中三項因素之間的不同影響，進行了兩兩交互分析，具體分析結(jié)果見附表10、附表11、附表12。表8：溫度與ph交互作用表表9：上柱流量與ph交互作用表表10：上柱流量與溫度交互作用表從交互作用結(jié)果看，上柱流量與溫度之間存在交互作用。根據(jù)正交助手直觀分析結(jié)果，得出異亮氨酸陽柱離交高流液在ph在4.0、上柱流量140l/h、溫度40℃時產(chǎn)出的異亮氨酸成品雜酸含量最低，達到usp31的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)試驗結(jié)果、再次設(shè)計單因素試驗，固定上柱流量為140l/h、溫度在40℃，調(diào)整ph值進行試驗，試驗步驟同上，通過反復(fù)多次實驗驗證后，實驗數(shù)據(jù)如下：表11：調(diào)整陽柱離交高流液ph值實驗數(shù)據(jù)表由實驗結(jié)果可知，將陽柱高流液上陰柱的上柱流量固定為140l/h、溫度40℃，ph在3.8-4.2之間時，最終得到異亮氨酸產(chǎn)品的雜酸含量均能低于0.45％，滿足異亮氨酸usp31的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，極大的提高了異亮氨酸的成品質(zhì)量，有力的保證了產(chǎn)品的市場競爭力。2.放大實驗根據(jù)小試情況，車間將異亮氨酸老工藝陽離子交換柱產(chǎn)生的高流液調(diào)整ph及保證料液溫度的前提下，按小試實驗的上柱流量進行陰離子交換柱過流實驗處理，處理后的料液再按照老工藝流程進行脫色分離、蒸發(fā)結(jié)晶等得到異亮氨酸成品。按此工藝流程進行了5批大生產(chǎn)實驗，最終實驗結(jié)果如下：表12：異亮氨酸提取放大實驗結(jié)果匯總表批次異亮氨酸含量％雜酸含量％產(chǎn)品等級收率％199.50.42usp3159.8299.40.41usp3160.2399.20.39usp3160.5499.30.42usp3159.9599.50.43usp3160.1平均99.380.41460.1通過放大實驗，新工藝最終使異亮氨酸成品的雜酸含量達到0.414％，比原來的0.53％雜酸含量降低了0.116％，達到了usp31的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且產(chǎn)品收率未降低，達到了實驗?zāi)康摹５诙N實施例：圖3介紹了一種工藝設(shè)計，其核心技術(shù)是：在第一種實施例的基礎(chǔ)上去除耗能及收率損失較大的二次結(jié)晶和二次脫色，在一次結(jié)晶的基礎(chǔ)上采用淘洗工藝。圖中可見以下工藝步驟：(1)發(fā)酵液先調(diào)酸ph為3.0，經(jīng)陶瓷膜過濾，料液中的菌體蛋白被截留下來，稱為截留液。異亮氨酸隨濾清液進入下道工序。膜過濾溫度60℃，壓力0.2-0.25mpa。(2)濾清液經(jīng)陽離子柱，洗脫收集后，以去除nh4+、ca2+、mg2+等雜質(zhì)離子及一部分酸性氨基酸，得到異亮氨酸高流綜合液溶液。高流液中的雜質(zhì)主要是雜酸及硫酸根。(3)異亮氨酸陽柱高流液，進入陰柱進行過流工藝進行除雜，可以除去大部分硫酸根及一部分雜酸，同時可以除去大量的色素；過流工藝的流量為9m3/h。(4)異亮氨酸經(jīng)過超濾進行過濾，除去大部分的色素、多糖及大分子量的可溶性蛋白，得到超濾清液，透光在50％以上；超濾壓力控制在0.6mpa，超濾溫度40-45℃。(5)超濾清液經(jīng)過活性炭脫色，控制溫度60℃，攪拌30min以上，清液經(jīng)過脫碳機進入蒸發(fā)器進行濃縮結(jié)晶，從而得到異亮氨酸的粗品。雙效濃縮一效溫度60-65℃，濃縮液含量5％左右；單效結(jié)晶溫度52℃，濃縮4倍左右。(6)單效結(jié)晶濃縮液進入冷卻結(jié)晶罐，降溫到5℃，進行分離，母液回到陽離子交換柱進入下一批產(chǎn)品，分離的濕成品進入淘洗罐。(7)在淘洗罐內(nèi)加入純化水，與分離濕成品進行混合，開啟攪拌，攪拌均勻后將淘洗液打入冷卻潔凈罐內(nèi)降溫，降溫到5℃，進行分離，母液回到陽離子交換柱進入下一批產(chǎn)品，濕成品進行烘干。(8)將濕成品裝入雙錐烘干機內(nèi)，對濕成品進行烘干，控制溫度70℃，烘干時間為4h。1.小試情況簡述試驗方案設(shè)計：由于影響試驗最后成品收率的因素有淘洗水量、淘洗水溫度、淘洗時間等，故在實驗設(shè)計時，根據(jù)淘洗工藝特點，將純水與一次結(jié)晶后濕品的比例、淘洗溫度、淘洗時間三個因素，按照三水平模式設(shè)計了正交試驗。表13：小試實驗計劃表實驗步驟：(1)按照小試實驗計劃表設(shè)計參數(shù)進行試驗。(2)取50kg一次結(jié)晶分離濕品異亮氨酸，檢測濕品水分、異亮氨酸含量、雜酸含量等。(3)按實驗計劃表參數(shù)，比例添加純水后，采用恒溫調(diào)節(jié)保持料液溫度的前提下開啟攪拌進行淘洗。(4)將淘洗晶漿液冷卻到5℃左右，離心分離，得到一次母液與精品異亮氨酸；記錄一次母液體積含量，母液回到陽離子交換柱進入下一批產(chǎn)品。(5)將濕成品異亮氨酸放入烘箱進行混干，溫度70℃，烘干時間4h。(6)稱量產(chǎn)品并化驗含量，雜酸量等，并記錄。表14：實驗批一次結(jié)晶濕品指標(biāo)檢測數(shù)據(jù)表表15：實驗批異亮氨酸成品指標(biāo)檢測數(shù)據(jù)表表16：小試實驗結(jié)果表濕品淘洗實驗收率見圖4，通過多組小試實驗平均結(jié)果顯示，淘洗水與濕品比例為20％，淘洗溫度為50℃、淘洗時間在50min時，淘洗收率最高，且異亮氨酸成品中雜酸含量可以保證產(chǎn)品質(zhì)量達到usp31的標(biāo)準(zhǔn)。表17：試驗結(jié)果直觀分析表所在列123因素淘洗水與濕品比例％淘洗溫度℃淘洗時間min實驗1111實驗2122實驗3133實驗4213實驗5221實驗6232實驗7312實驗8323實驗9331均值192.4392.1091.40均值291.9793.1792.33均值389.3388.4790.00極差3.104.702.33表18：試驗結(jié)果方差分析表通過對試驗結(jié)果的因素分析，影響淘洗收率的顯著性因素為淘洗溫度，其次是淘洗水與濕品比例、最后是淘洗時間。通過實驗過程中三項因素之間的不同影響，進行了兩兩交互分析，具體分析結(jié)果見附表19、附表20、附表21。表19：淘洗溫度與淘洗水比例交互作用表表20：淘洗時間與淘洗水比例交互作用表表21：淘洗時間與淘洗溫度交互作用表通過交互作用分析，可至洗水比例，淘洗溫度，淘洗時間三個因素兩兩之間均存在交互作用。根據(jù)直觀分析結(jié)果，得出異亮氨酸淘洗水與一次分離濕品比例在20％、淘洗溫度在50℃、淘洗時間為50min時產(chǎn)出的異亮氨酸成品收率最高，且能達到usp31的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)試驗結(jié)果、再次設(shè)計單因素試驗，固定淘洗水比例為20％、淘洗時間在50min，調(diào)整淘洗溫度進行試驗，試驗步驟同上，通過反復(fù)多次實驗驗證后，實驗數(shù)據(jù)如下：表22：調(diào)整淘洗溫度后實驗數(shù)據(jù)表由實驗結(jié)果可知，將淘洗水比例固定為20％、淘洗時間固定在50min，淘洗溫度在48-52℃之間時，最終得到異亮氨酸產(chǎn)品質(zhì)量能達到usp31的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且淘洗收率最高，極大的提高了異亮氨酸的收率，有力的保證了產(chǎn)品的市場競爭力。2.放大實驗根據(jù)小試情況，車間按照新工藝運行實驗，采取陰離子交換柱過流處理后的離交液，通過膜過濾、脫色、結(jié)晶分離產(chǎn)生的濕品異亮氨酸，通過淘洗工藝取代原來的二次結(jié)晶，按照小試的實驗步驟進行實驗，得出以下實驗數(shù)據(jù)。表23：異亮氨酸提取放大實驗結(jié)果匯總表批次異亮氨酸含量％雜酸含量％產(chǎn)品等級收率％199.20.44usp3165.3299.50.40usp3166.2398.90.41usp3164.6499.40.38usp3165.8599.60.45usp3165.7平均99.320.41665.52通過放大實驗，新工藝最終使異亮氨酸的收率可達到65.5％，比原來的60％的收率提高5.5％個百分點，但產(chǎn)品的質(zhì)量依然可以做到usp31，證明淘洗工藝可以有效的替代傳統(tǒng)的二次結(jié)晶工藝，顯著提升異亮氨酸的收率，同時由于采用淘洗工藝，減少了大量蒸汽與電耗，實現(xiàn)了節(jié)能減排的目的。當(dāng)前第1頁12