苏氨酸高产增效新工艺

技术领域

本发明涉及一种苏氨酸生产方法，即一种苏氨酸高产增效新工艺。

背景技术

苏氨酸，亦称：L-苏氨酸(L-Threonine)(β-羟基-α-氨基丁酸)简写：Thr，单字母符号：T，法定编号：CAS 72-19-5，结构式：CH3CH(OH)CH(NH2)COOH，分子式：C4H9NO3，分子量：119.12。苏氨酸是动物及人体内最普通的、不可缺乏的条件性氨基酸，对人和动物的生长、发育和新陈代谢具有重要作用。近年来，苏氨酸在医药、食品和鉰料等方面的市场需求量不断增加。可是，现有的苏氨酸提取工艺存在着许多弊端，急需得到改进。

现有苏氨酸工艺流程是：发酸液经陶瓷膜过滤，生成滤清液和截留液，菌体随截留液进入复合肥系统，苏氨酸随滤清液进入下道工序，滤清液经蒸发浓缩和离心分离，得到湿苏氨酸及一次母液，一次母液再蒸发浓缩得到湿苏氨酸及二次母液。湿品经烘干得到成品苏氨酸；二次母液排入复合肥系统。上述提取工艺存在的缺点是：废水废液量大，环境压力大，水资源浪费严重；废液中含有菌体蛋白以及大量的苏氨酸，都通过复合肥系统流失，有效成分浪费严重，提取收率只有70-75％。现有工艺只能提取含量98.5％的高纯度苏氨酸产品，而市场上需求量最大的是饲料用低含量苏氨酸产品，现有工艺不能满足市场的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种废水废液得到综合利用，产品收率显著提高，在保持高纯度产品产量的同时回收饲料级产品，满足市场需求，减轻环境压力，避免资源浪费，节能降耗，提高效益，且过程简单、成本低廉的苏氨酸生产工艺。

上述目的是由以下技术方案实现的：一种苏氨酸高产增效新工艺，包括发酵液经陶瓷膜过滤，生成滤清液和截留液，滤清液经蒸发浓缩和离心分离，得到湿苏氨酸及一次母液，一次母液再蒸发浓缩，得到湿苏氨酸及二次母液；湿品苏氨酸烘干后得到成品苏氨酸；其特点是：陶瓷膜过滤所得到的包括菌体的截留液与二次母液合并成混合液进入饲料级低含量成品生产线。

所述截留液与二次母液以2∶1的重量比合成混合液，混合液进行三效蒸发浓缩，所得浓缩液进行喷浆造粒，得到含量65％的苏氨酸。

所述混合液进行三效蒸发浓缩的真空度-0.85～-0.09MPa；一效温度：75～85℃，二效温度：45～50℃。

所述喷浆造粒的喷雾干燥器进风温度：145～155℃；喷雾干燥器出风温度：85～95℃，布袋压差：≤1MPa；雾化器变频：20～25HZ；造粒床床层压差：8～10KPa；冷却床床层压差：5～7KPa；流化床出风温度：60～65℃；产品水分：＜4.0％；产品粒径：12目～40目，合格率≥90％；成品温度：＜40℃。

所述截留液与二次母液的混合液加入草粉，其重量比＝混合液∶草粉＝100∶55-60，通过单效蒸发器在38-42℃下进行蒸发浓缩，浓缩至干物含量19-21％，将浓缩液通过喷雾干燥塔在68-72℃下喷雾干燥得到粉末状成品。

所述草粉的制造方法是：大豆秸秆粉20-30份，苜蓿草粉10-12份，苍术粉3-5份，栀子粉4-6份，蒲公英10-12份，肉豆蔻粉3-4份，柠条粉12-16份，甘草粉3-5份，板蓝根粉2-3份，沙棘粉5-8份，石菖蒲粉3-5份。

所述截留液与二次母液的混合液加入草粉和石粉，其重量配比＝截留液∶草粉∶石粉＝100∶55-60∶2-5；所述草粉是按重量份由以下原料制成：大豆秸秆粉20-30份，苜蓿草粉10-12份，苍术粉3-5份，栀子粉4-6份，蒲公英10-12份，肉豆蔻粉3-4份，柠条粉12-16份，甘草粉3-5份，板蓝根粉2-3份，沙棘粉5-8份，石菖蒲粉3-5份；所述石粉是按重量份由以下原料制成：沸石粉10-15份粉碎200-250目，重钙粉8-10份粉碎320-330目，麦饭石粉5-6份粉碎330-350目；混合后通过单效蒸发器在38-42℃下进行蒸发浓缩，浓缩至干物含量19-21％，将浓缩液通过喷雾干燥塔在68-72℃下喷雾干燥得到粉末状成品。

本发明的有益效果是：在正常生产含量98.5％的苏氨酸的同时，又产出含量65％的苏氨酸，苏氮酸的总提取收率由70-75％提升至85％以上，能够满足饲料市场对低端产品的需求，特别是把生产98.5％的苏氨酸之后的废液直接制成饲料，经济效益大幅提高，且实现了污液零排放，解决了现有技术的难题为氨基酸废液处理开辟了一条新的途径。

附图说明

图1是第一种实施例的工艺流程图；

图2是现有技术的工艺流程图。

具体实施方式

第一种实施例：图1介绍了一种苏氨酸高产增效新工艺，图中可见以下工艺步骤：

1、发酵液经陶瓷膜过滤，生成滤清液和截留液，菌体随截留液进入鉰料级低含量产品生产线，苏氨酸随滤清进入下道工序。膜过滤温度60-70℃，压力2.0-3.0MPa。

2、滤清液进入三效蒸发器进行蒸发浓缩，蒸发温度：一效70～73℃，二效66～70℃，三效48～52℃；真空度；-0.088～-0.089MPa；浓缩终点：固液比50％～56％；蒸汽压力：0.35～0.5MPa。

3、蒸发浓缩液进入离心分离，得到湿苏氨酸及一次母液，一次母液再进入单效蒸发浓缩；蒸发温度51～56℃真空度-0.085～-0.089MPa蒸汽压力0.3～0.45MPa；得到湿苏氨酸及二次母液。

4、湿品苏氨酸进入闪蒸烘干，烘干后得到成品苏氨酸；二次母液进入鉰料级低含量成品系统生产线。

5、将截留液与二次母液进行2∶1混合，混合液进行三效蒸发浓缩，浓缩液进行喷浆造粒。

6、三效蒸发器参数：真空度-0.85～-0.09MPa；一效温度：75～85℃，二效温度：45～50℃；

7、喷雾干燥器进风温度：145～155℃；喷雾干燥器出风温度：85～95℃；布袋压差：≤1MPa(根据出风温度制定)；雾化器变频：20～25HZ；造粒床床层压差：8～10KPa；冷却床床层压差：5～7KPa；流化床出风温度：60～65℃；

8、产品水分：＜4.0％；产品粒径：12目～40目(合格率≥90％)；成品温度：＜40℃。

结合图2可见原有工艺：

1、发酸液经陶瓷膜过滤，生成滤清液和截留液，菌体随截留液进入复合肥系统；苏氨酸随滤清液进入下道工序。

2、滤清液进入三效蒸发器进行蒸发浓缩，

3、蒸发浓缩进入离心分离，得到湿苏氨酸及一次母液，一次母液再进入单效蒸发浓缩：得到湿苏氨酸及二次母液。

4、湿品苏氨酸进入闪蒸烘干，烘干后得到成品苏氨酸；二次母液排入复合肥系统。

对比原有工艺可见，原工艺的截留液和二次母液均送入复合肥车间，生产复合肥。而新工艺则是送往低含量苏氨酸生产车间，进一步提取苏氨酸。在生产含量98.5％的苏氨酸以外，又产出含量65％的苏氨酸。苏氨酸收率由70-75％提升至85％以上。复合肥料每吨定价为800元/吨，65％苏氨酸定价6000元/吨，产品附加值大幅提高。65％苏氨酸折纯品价格9230元/吨；而98.5％苏氨酸市场价格11000元/吨，折纯品价格11168元/吨，低含量苏氨酸容易受到客户青睐，其市场前景必将更为广阔，可望增强企业的竞争力。在生产65％苏氨酸的过程中，通过蒸发浓缩工艺，蒸发产生的冷凝水提取自用或回用至其它工序，实现了零排放，节水效果和环境效益十分突出，对企业的发展非常有利。

第二种实施例：截留液与二次母液混合液当中加入草粉，其重量比为混合液∶草粉＝100∶55-60。

可以加入的草粉有多种，如农作物秸秆、牧草等均可。为了增加产品的营养价值和药用功能，采用以下草本材料：大豆秸秆粉20-30份，苜蓿草粉10-12份，苍术粉3-5份，栀子粉4-6份，蒲公英10-12份，肉豆蔻粉3-4份，柠条粉12-16份，甘草粉3-5份，板蓝根粉2-3份，沙棘粉5-8份，石菖蒲粉3-5份，粉碎至粒径0.6-1.5mm。

混合液加入草粉，再通过单效两段蒸发器在38-42℃下进行蒸发浓缩，浓缩至干物含量19-21％，将浓缩液通过喷雾干燥塔在68-72℃下喷雾干燥得到含水10％以下的粉末状成品。

据有关资料，大豆秸秆蛋白质含量为10％-12％，百斤秸秆可顶替3公斤粮食。苜蓿草属豆科草本植物，氨基酸含量是玉米的5.7倍，被称为牧草之王。苍术为菊科多年生草本植物茅苍术或北苍术的干燥根茎，属芳香化湿中药，经实验对畜禽具有健胃消食，增强免疫力的作用。栀子为双子叶植物茜草科药材，具有清热解毒之功效。蒲公英属菊科多年生草本植物，含有蒲公英醇、蒲公英素、胆碱、有机酸、菊糖、蛋白质、脂肪、碳水化合物、微量元素及维生素等多种健康营养成分，有利尿、缓泻、退黄疸、利胆等功效。肉豆蔻为常用中药材，具有止泻、祛湿、驱虫等功效。柠条为豆科锦鸡儿属落叶大灌木饲用植物，柠条是良好的饲用植物，营养价值很高，茎叶含粗蛋白质22.9％、粗脂肪4.9％、粗纤维27.8％；种子中含粗蛋白质27.4％、粗脂肪12.8％、无氮浸出物31.6％。甘草是一种清热解毒，脘腹补益的中草药。板蓝根是一种败火解毒，预防疾病中药材。沙棘是一种落叶性灌木，营养价值和药用价值很高，古有救活濒临死亡战马之说。石菖蒲Acorus tatarinowii Schott为天南星科植物的根茎，具有化湿开胃等作用。

2010年以来，多次进行废液处理实验和畜禽饲喂实验，实验结果表明，加入草粉之后蒸发干燥过程的时间和能耗明显缩短，甚至可以省去蒸发浓缩过程，直接进行喷雾干燥。此外，添加的草粉经浸泡升温等过程，产生了明显的熟化效果，所生产的饲料营养指标大幅增长，与常规饲料制成配合饲料，畜禽的增重加快，育肥期缩短，疫病减少，成本下降，深受实验用户的欢迎。

第三种实施例：截留液与二次母液混合液当中，再加入草粉和石粉，其重量配比＝截留液∶草粉∶石粉＝100∶55-60∶2-5。其草粉的制造方法是：大豆秸秆粉20-30份，苜蓿草粉10-12份，苍术粉3-5份，栀子粉4-6份，蒲公英10-12份，肉豆蔻粉3-4份，柠条粉12-16份，甘草粉3-5份，板蓝根粉2-3份，沙棘粉5-8份，石菖蒲粉3-5份，粉碎至粒径0.6-1.5mm。其石粉的制造方法是：沸石粉10-15份，粉碎至200-250目；重钙粉8-10份，320-330目，白度要求95％.碳酸钙含量99％，纯净无杂质；麦饭石粉5-6份，粉碎至330-350目。再通过单效两段蒸发器在38-42℃下进行蒸发浓缩，浓缩至干物含量19-21％，将浓缩液通过喷雾干燥塔在68-72℃下喷雾干燥得到含水10％以下的粉末状成品。

资料表明：沸石是一类含钙、钠为主的天然石料，一般化学式为AmBpO2p·nH2O，结构式为A(x/q)[(AlO2)x(SiO2)y]n(H2O)。沸石具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能，因此被广泛用作吸附剂、离子交换剂和催化剂，也可用于气体的干燥、净化和污水处理等方面。沸石还具有“营养”价值，在饲料中添加5％的沸石粉，能使禽畜生长加快，体壮肉鲜，产蛋率高。本例把沸石加入氨基酸生产废液中，即可为制取的饲料增加营养，也表现出良好的增稠和吸附氨基酸等干物质的作用，浓缩和干燥过程因而缩短。

重钙粉即重质碳酸钙，可增加饲料中钙含量，提升饲料品质。也具有良好的增稠和吸附氨基酸等干物质的作用，浓缩和干燥过程因而缩短。

麦饭石为天然药石，富含多种营养元素和微量元素，且具有较强的吸附作用，此前曾进行人的面食添加实验，口感及营养价值均有改善，据此加入氨基酸废液中，处理过程和产品均获得满意效果。

2015年以来的实验发现，加入草粉和石粉之后的废液蒸发干燥过程的时间和能耗明显缩短，甚至可以省去蒸发浓缩过程，直接进行喷雾干燥。也可以把物料加热浓缩到不滴水的程度，通过自然晾晒制成饲料添加料，特别适合厂区周边居民农户分散加工。所生产的饲料营养指标大幅增长，与常规饲料制成配合饲料，畜禽的增重加快，育肥期缩短，疫病减少，成本下降，深受实验用户的欢迎。