一種生產低含量賴氨酸產品的方法
【專利摘要】本發明公開了一種生產低含量賴氨酸產品的方法，其中，該方法包括：將賴氨酸發酵液的pH值調節至3.5以下，并進行固液分離，得到含有賴氨酸的液相和濃相；固液分離的條件使得到的濃相的體積為所分離的賴氨酸發酵液原體積的20-30%，其中，濃相中賴氨酸的含量為10-14重量%；將得到的濃相與賴氨酸發酵液混合得到賴氨酸發酵混合液；對所述賴氨酸發酵混合液進行濃縮及造粒，并對造粒產物進行干燥，得到含有賴氨酸的產品顆粒；所述濃相是將賴氨酸發酵液固液分離后得到的，相對于清液，含有發酵菌體較多的相。采用本發明的技術方案，提高了賴氨酸鹽產品的質量，降低了能耗和成本。
【專利說明】一種生產低含量賴氨酸產品的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種生產低含量賴氨酸產品的方法。

【背景技術】
[0002] 賴氨酸是一種人體和動物體的必需氨基酸，在人體和動物體內不能自行合成，在 生物機體的代謝中起著重要作用，但在大多數谷物中，賴氨酸是第一限制性氨基酸，其含量 很低，因此，在制備食品和飼料的過程中，賴氨酸是主要的添加劑，以改善食品和飼料中的 氨基酸平衡，從而促進生物體的生長。
[0003] 賴氨酸產品中，實際使用的主要形式包括：高含量的賴氨酸鹽產品以及低含量的 賴氨酸鹽產品等。
[0004] CN102442919A公開了一種生產低含量賴氨酸鹽產品的方法，該方法包括將賴氨酸 發酵后得到的發酵液進行固液分離，得到含有賴氨酸的液相和固體殘渣，并對液相進行結 晶得到結晶母液，將得到的固體殘渣和結晶母液、發酵液、膨潤土、玉米漿混合后進行造粒 并干燥制備賴氨酸鹽產品。
[0005] 但該方法在得到低含量的賴氨酸鹽產品的同時卻提高了產品的灰分，從而降低了 產品的質量，而且該制備方法能耗及成本較高。


【發明內容】

[0006] 本發明的目的在于克服采用現有技術生產的賴氨酸鹽產品質量低，以及在生產過 程中能耗和成本高的缺點，提供一種能夠提高賴氨酸產品質量，降低能耗和成本的生產低 含量賴氨酸鹽產品的方法。
[0007] 本發明的發明人發現，采用現有技術生產的低含量的賴氨酸產品的質量低，能耗 以及成本高的原因在于，現有技術為了生產低含量的賴氨酸鹽產品，在生產過程中引入了 膨潤土、玉米漿等物質，致使賴氨酸產品中的灰分提高，從而降低了產品的質量；同時，玉米 漿和結晶母液的加入，增加了水分，提高了蒸汽用量和烘干的能耗；另外，對發酵液進行固 液分離時，由于沒有根據發酵菌體的阻礙作用而優化出最佳的工藝條件，使得分離存在較 大的阻礙作用，也增加了能耗。
[0008] 本發明的發明人意外的發現，在將賴氨酸發酵液進行固液分離前將其pH值調節 至3. 5以下，使發酵液中的菌體變性，在分離過程中可有效地的降低菌體對發酵清液流出 的阻礙作用，從而能夠降低能耗；同時本發明的發明人還發現，當固液分離至濃相的體積達 到所分離的賴氨酸發酵液原體積的20-30%時，分離速度明顯降低，此時停止分離能耗相對 較低。并且將濃相與賴氨酸發酵液混合后直接進行低含量賴氨酸鹽產品的制備，由于沒有 膨潤土及玉米漿的引入，減少了灰分等雜質的引入，可有效地提高賴氨酸鹽產品的質量；同 時由于沒有額外液體的加入，減少了蒸汽消耗。
[0009] 基于以上發現，本發明提供了一種生產低含量賴氨酸產品的方法，其中，該方法包 括：
[0010] 將賴氨酸發酵液的pH值調節至3. 5以下，并進行固液分離，得到含有賴氨酸的 清液和濃相；固液分離的條件使得得到的濃相的體積為所分離的賴氨酸發酵液原體積的 20-30%，其中，濃相中賴氨酸的含量為10-14重量％ ;
[0011] 將得到的濃相與賴氨酸發酵液混合得到賴氨酸發酵混合液；對所述賴氨酸發酵混 合液進行濃縮及造粒，并對造粒后的產物進行干燥，得到含有賴氨酸的產品顆粒；
[0012] 所述濃相是將賴氨酸發酵液固液分離后得到的，相對于清液，含有發酵菌體較多 的相。
[0013] 優選地，將賴氨酸發酵液的pH值調節至2-3. 5。
[0014] 優選地，濃相和與濃相進行混合的賴氨酸發酵液進行混合的體積比為1:8-12。
[0015] 通過采用本發明的上述技術方案，由于生產低含量的賴氨酸產品時沒有引入多余 的水分和其它物質，從而提高了賴氨酸產品的質量；同時，由于在固液分離前將發酵液的 pH值調至本發明的范圍內使菌體變性，并且當濃相的體積為所分離的賴氨酸發酵液原體積 的20-30%時停止分離，有效避免了菌體的阻礙作用所帶來的能耗，因此，有效地降低了生 產過程中的能耗和成本。
[0016] 本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。

【具體實施方式】
[0017] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0018] 本發明提供了 一種低能耗生產低含量賴氨酸產品的方法，其中，該方法包括：
[0019] 將賴氨酸發酵液的pH值調節至3. 5以下，并進行固液分離，得到含有賴氨酸的 液相和濃相；固液分離的條件使得得到的濃相的體積為所分離的賴氨酸發酵液原體積的 20-30%，其中，濃相中賴氨酸的含量為10-14重量％ ;
[0020] 將得到的濃相與賴氨酸發酵液進行混合得到賴氨酸發酵混合液；對所述賴氨酸發 酵混合液進行濃縮及造粒，并對造粒產物進行干燥，得到含有賴氨酸的產品顆粒；
[0021] 所述濃相是將賴氨酸發酵液固液分離后得到的，相對于清液，含有發酵菌體較多 的相。
[0022] 通常情況下，賴氨酸發酵結束后發酵液的pH -般維持在6. 5-7. 1，此時賴氨酸發 酵菌種的活性仍較高，同時菌體之間存在相互作用，且菌體較為松散，在發酵液中占有的體 積較大，當直接將賴氨酸發酵結束后的發酵液進行固液分離時，其會對固液分離產生嚴重 的阻礙作用，致使固液分離難以進行。這種情況下，只能以增加分離時間和分離強度來達到 預期的分離目的，但這樣不僅降低了設備的利用率，同時也增加了耗能。本發明的發明人發 現，可以通過調節發酵液的pH值以使賴氨酸發酵液中的發酵菌體變性甚至失活，從而可以 有效降低菌體對分離的阻礙作用，進而可以達到較好的分離效果。因此，將賴氨酸發酵液的 PH值調節至3. 5以下；優選情況下，將賴氨酸發酵液的pH值調節至2-3. 5。
[0023] 根據本發明，對賴氨酸發酵液進行pH值調節時所用酸的種類沒有特別的限制。例 如，可以使用硫酸和/或鹽酸對賴氨酸發酵液的PH值進行調節。另外，對所述酸的濃度也 沒有特別的要求，只要保證使用所述酸后可將賴氨酸發酵液的PH值調節至上述優選的pH 值范圍內即可，優選情況下，為了不對賴氨酸發酵液造成稀釋而增加蒸發耗能，使用的硫酸 的濃度為85-98重量％ ;使用的鹽酸的濃度為30-32重量％。
[0024] 根據本發明，為了進一步使發酵菌體變性并失活，同時降低發酵液的黏度，優選 的，該方法還包括在固液分離之前對所述賴氨酸發酵液進行加熱。本發明的發明人發現， 賴氨酸在PH較低時其穩定性增加，并且在較低的pH值下對所述賴氨酸發酵液加熱，能夠 更好的使其中的發酵菌體變性并失活。因此，更優選地，在調節PH值之后，并在固液分離 之前，對所述賴氨酸發酵液進行加熱，加熱至所述賴氨酸發酵液的溫度為70-90°C，并維持 40-120min。所述加熱的方式不受特別的限制，例如，可以為板式換熱器換熱、蒸汽夾套加熱 等。
[0025] 通常情況下，隨著賴氨酸發酵液固液分離的進行，由于賴氨酸發酵液中的雜質以 及發酵菌種的阻礙作用，發酵清液的分離量及分離速度將越來越小。本發明的發明人發現， 當固液分尚至濃相的體積達到所分尚的發酵液原體積的20-30%時，發酵清液的分尚量明 顯降低，此時，如果繼續分離，一方面需要相對較長的時間，另一方面，電耗相對增加。因此， 根據本發明，當固液分離至濃相的體積達到所分離的發酵液原體積的20-30%時，停止分 離，此時消耗的時間和能耗相對較低。此時所得濃相中賴氨酸的含量為10-14重量％，菌體 含量為3-6重量％。
[0026] 根據本發明，將賴氨酸發酵后得到的發酵液進行固液分離的方法為本領域技術人 員所公知，例如，膜分離、碟片離心機分離等，從而得到上述含有賴氨酸的清液以及濃相。
[0027] 本領域中,低含量的賴氨酸鹽產品通常包括65重量％的賴氨酸產品(賴氨酸的含 量在52重量％以上)、70重量％的賴氨酸產品（賴氨酸的含量在56重量％以上)、75重量％ 的賴氨酸產品(賴氨酸的含量在60重量％以上)。
[0028] 根據本發明，將得到的濃相與賴氨酸發酵液進行混合得到賴氨酸發酵混合液，其 中，濃相和與濃相進行混合的賴氨酸發酵液進行混合的體積比可以在較寬范圍內選擇，只 要能夠保證得到如上所述的賴氨酸鹽產品，并符合表1中所述的標準即可。本發明中，與所 述濃相進行混合的賴氨酸發酵液是指賴氨酸發酵結束后未經PH值調節的賴氨酸發酵液。
[0029] 根據本發明，為提高最終所得賴氨酸鹽產品的穩定性，并降低其在儲藏過程中的 吸濕性，需要在對所述賴氨酸發酵混合液濃縮前調節其pH值為4-6。
[0030] 本發明的發明人意外的發現，根據本發明的一種優選的實施方式，將賴氨酸發酵 液的PH值調節至2-3. 5,并且將其固液分離直至濃相的體積為所分離的賴氨酸發酵液原體 積的20-30%，濃相和與濃相進行混合的賴氨酸發酵液的體積比為1:8-12時，所得的賴氨酸 發酵混合液的PH值恰好處于4-6,因此，省去了調節其pH值的步驟，而由此混合發酵液制備 的賴氨酸產品即為75重量％的賴氨酸產品。采用該優選的方案，一方面簡化了操作步驟， 另一方面，由于不再對混合發酵液的pH值進行調節，因此，進一步降低了額外水分的引入， 從而進一步降低了蒸發耗能。因此，濃相和與濃相進行混合的賴氨酸發酵液的體積優選為 1:8-12,也即，本申請中所述的低含量的賴氨酸鹽產品優選為75重量％的賴氨酸產品。
[0031] 根據本發明，用于固液分離的賴氨酸發酵液或是用于與濃相進行混合的賴氨酸發 酵液的制備方法為本領域技術人員所公知，是指通過發酵的方法制得的發酵后含有賴氨酸 的發酵液，其中，所述賴氨酸發酵液中賴氨酸的含量可以在很大范圍內改變，這可以根據具 體的發酵條件進行調整，也可以在發酵結束后通過濃縮或稀釋等方式進行調整，優選情況 下，所述賴氨酸發酵液中賴氨酸的含量可以為11-15重量％，更優選為12-14重量％。
[0032] 根據本發明，對賴氨酸發酵液中的賴氨酸的含量以及濃相中的賴氨酸的含量進行 測定的方法為本領域技術人員所公知，例如，可以使用茚三酮比色法。
[0033] 根據本發明，充分考慮濃縮后造粒及干燥的能耗，以及濃縮的時間及能耗，優選 地，濃縮后所得濃縮液中賴氨酸的含量為35-50重量％，菌體的含量為3-5重量％。
[0034] 其中，所述濃縮的方法和條件為本領域技術人員所公知，例如，濃縮可以為四效 濃縮，所述濃縮條件為：一效蒸汽溫度可以為85-95°C，分離室的真空度可以為0. 03至 0? 05MPa ;二效蒸汽溫度可以為75-90°C，分離室的真空度可以為0? 050至0? 065MPa ;三效 蒸汽溫度可以為65-85°C，分離室的真空度可以為0. 065至0. OSMPa ;四效蒸汽溫度可以為 50-75°C，分離室的真空度可以為0.08至0.092MPa。其中，所述真空度是表示出系統壓強實 際數值低于大氣壓強的數值，即：真空度=(大氣壓強一絕對壓強)。
[0035] 造粒可以為噴霧造粒法，所述造粒的條件可以包括：造粒的進風溫度為 140-190°C，進風的壓力為3000-4000帕，出風溫度為70-90°C，出風壓力為1500-2500帕。
[0036] 此外，對造粒產物進行干燥的條件，使得到的含有賴氨酸硫酸鹽的產品顆粒的含 水量< 3重量％ (賴氨酸硫酸鹽產品)。得到的賴氨酸硫酸鹽產品符合表1的要求。
[0037] 表 1
[0038]

【權利要求】
1. 一種生產低含量賴氨酸產品的方法，其特征在于，該方法包括： 將賴氨酸發酵液的pH值調節至3. 5以下，并進行固液分離，得到含有賴氨酸的清液和 濃相；固液分離的條件使得到的濃相的體積為所分離的賴氨酸發酵液原體積的20-30%，其 中，濃相中賴氨酸的含量為10-14重量％; 將得到的濃相與賴氨酸發酵液混合得到賴氨酸發酵混合液；對所述賴氨酸發酵混合液 進行濃縮及造粒，并對造粒后的產物進行干燥，得到含有賴氨酸的產品顆粒； 所述濃相是將賴氨酸發酵液固液分離后得到的，相對于清液，含有發酵菌體較多的相。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，將賴氨酸發酵液的pH值調節至2-3. 5。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中，該方法還包括，在調節所述賴氨酸發酵液的pH值 之后，進行固液分離之前，將所述賴氨酸發酵液在70-90°C下維持40-120min。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述濃相中菌體含量為3-6重量％。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述賴氨酸發酵液中賴氨酸的含量為11-15重 量％。
6. 根據權利要求1-5中任意一項所述的方法，其中，濃相和與濃相進行混合的賴氨酸 發酵液的體積比為1:8-12。
7. 根據權利要求1-5中任意一項所述的方法，其中，該方法還包括，在濃縮前調節所 述賴氨酸發酵混合液的pH值至4-6,所述濃縮的條件使得到的濃縮液中賴氨酸的含量為 35-50重量％，菌體的含量為3-5重量％。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述造粒的方法為噴霧造粒法，所述造粒的條件 包括：造粒的進風溫度為140-190°C，進風壓力為3000-4000帕，出風溫度為70-90°C，出風 壓力為1 5〇0_25〇0帕。
9. 根據權利要求1或8所述的方法，其中，對造粒后的產物進行干燥的條件，使得到的 含有賴氨酸的產品顆粒的含水量< 3重量％。
【文檔編號】A23K1/16GK104276967SQ201310273321
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月1日 優先權日:2013年7月1日
【發明者】周勇, 滿云, 王勇, 陳靜文 申請人:中糧生物化學（安徽）股份有限公司