[发明专利]一种含赖氨酸溶液的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含赖氨酸溶液的处理方法。

背景技术

赖氨酸是人体必需的八种基本氨基酸（又称必需氨基酸，它们是赖氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸及色氨酸）之一。赖氨酸在水中的溶解度很大，且易吸收空气中的二氧化碳，很难得到其结晶。因此作为商品它常以单盐酸盐的形式出现。赖氨酸用途广泛，主要应用于以下行业：食品工业，制备营养强化剂、鲜味剂、甜味剂；饲料工业，制备营养强化剂；医药工业，制备氨基酸输液、氨基酸衍生物、氨基酸盐；化学工业，制备洗涤剂、护肤品、人造革；农业，制备无公害农药等。目前，90％以上的赖氨酸产品用于饲料工业，如饲料中添加适量的赖氨酸，可以增加动物机体内蛋白质的合成，促进动物生长发育。

赖氨酸盐酸盐一般采用如下方法制备：菌种发酵得到发酵液，发酵液中加入大量的浓硫酸进行酸化，酸化后经过金属膜或陶瓷膜过滤除去菌体，得到赖氨酸膜滤液即含赖氨酸溶液，含赖氨酸溶液采用强酸型阳离子交换树脂进行吸附交换，树脂吸附饱和后用稀氨水进行洗脱，洗脱下来的赖氨酸经浓缩、盐酸调节pH值、结晶、固液分离、烘干，得到赖氨酸盐酸盐成品。

随着现代化水平的提高，目前普遍采用大型化工设备ISEP系统进行含赖氨酸溶液的离子交换提纯赖氨酸，原理为：使含赖氨酸溶液与多组阳离子交换树脂柱组接触进行离子交换色谱分离，每组阳离子交换树脂柱组包括一个或多个并联的阳离子交换树脂柱，每组阳离子交换树脂柱组依次且循环地经过吸附区、回填区、碱导区和再生区，以使阳离子交换树脂柱组依次且循环地进行交换吸附、净化和再次吸附、解吸及再生，解吸后得到洗脱液。赖氨酸主要以一价阳离子形式存在，吸附与解吸的离子交换反应式如下：

R-H＋HLysH⁺→R-HLysH＋H⁺

R-HLysH＋NH₄⁺＋OH-→R-NH₄＋HLys＋H₂O

如图1所示，目前使用的工艺一般包括：在吸附区，阳离子交换树脂柱组依次串联连接，含赖氨酸溶液从处于吸附区首位的阳离子交换树脂柱组的上端引入，依次流经该吸附区内的各组阳离子交换树脂柱组，并从处于吸附区末位的阳离子交换树脂柱组的下端流出得到废液，使所述含赖氨酸溶液中的至少部分赖氨酸吸附到阳离子交换树脂上；在回填区，用得到的部分洗脱液回填阳离子交换树脂柱，使阳离子交换树脂柱净化和并趋于吸附饱和；在碱导区，使碱性溶液流经阳离子交换树脂柱，使吸附到阳离子交换树脂上的赖氨酸解吸得到洗脱液；在再生区，先用热水洗涤阳离子交换树脂柱，再用空气压柱将阳离子交换树脂柱中的水排出，然后向吸附区得到的废液中加硫酸调pH值至1.0-1.4，用调pH值后的废液回填阳离子交换树脂柱，使阳离子交换树脂柱进行转型，然后阳离子交换树脂柱再返回吸附区进行吸附，完成一次循环。

为了提高赖氨酸的收率，目前研发出使含赖氨酸溶液在pH值为1.0-2.0的条件下或者在赖氨酸浓度不低于1.0g/dL的条件下通过阳离子交换树脂柱组的方法。但该方法所得废液的pH值为3.0-3.5。目前使用的工艺所得废液通常有两种用途，一小部分如上所述加硫酸调pH值至1.0-1.4，回填阳离子交换树脂柱，使阳离子交换树脂柱进行转型，绝大部分进入硫酸铵厂，调pH值4.0-5.0后用于制备硫酸铵。该方法所得废液制备硫酸铵需要消耗大量的碱调节pH值。

而且，采用上述方法得到的洗脱液中钙镁离子含量高，赖氨酸纯度低，且阳离子交换树脂柱长期运行过程中，钙镁离子盐类易沉积出现白色沉淀及垢，堵塞色谱柱，因此，长期运行也会导致赖氨酸收率下降。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有工艺中赖氨酸纯度低、收率低，阳离子交换树脂柱中钙镁离子残留量高，所得废液制备硫酸铵需要消耗大量碱，成本较高的缺陷，提供一种新的含赖氨酸溶液的处理方法。

本发明的发明人在研究中意外发现，使含赖氨酸溶液在pH值为3.0-3.5的条件下从处于吸附区首位的阳离子交换树脂柱组的上端引入，在pH值为2.2-2.6的条件下或者在赖氨酸浓度不低于1.0g/dL的条件下依次流经该吸附区内的其余各组阳离子交换树脂柱组，可以提高赖氨酸的纯度、收率，降低阳离子交换树脂柱中钙镁离子残留量，且所得废液的pH值为4.0-5.0，可直接用于制备硫酸铵，大大降低生产成本。