谷氨酸萃取与沉淀分离研究

论文摘要

随着现在生物技术的不断发展,谷氨酸的产量在逐年的提高,是目前生产量最大的氨基酸品种之一。谷氨酸提取中的环保问题给味精行业带来极大的困扰,2007年味精行业被取消了参加“中国名牌”的资格,正是因为谷氨酸的“离子交换工艺”的污染。该提取工艺流程长、耗能多、产生大量的硫酸氨废水,产品成本高。乳液液膜是70年代起迅速崛起的一门分离技术,具有高效、快速、节能、选择性好、提取率高的显著优点。至今该技术已在工业废水处理,无机离子、稀土金属提取,发酵液产品等领域得到了很好利用。本文主要探讨了谷氨酸的测定、谷氨酸的乳液液膜法提取富集,以及对谷氨酸钙盐沉淀进行了研究。1.谷氨酸分析方法的建立:采用茚三酮比色法对谷氨酸的含量进行分析,通过最大波长扫描,确定λ=401nm和λ=568nm作为氨基酸的研究波长,并且探索茚三酮显色反应的影响因素。在这一条件下,建立谷氨酸的分析方法,谷氨酸线性浓度范围为0.02～0.07g/L,GA:401nm回归方程:Y=47X-0.45167,相关系数:R2=0.9983;GA:568nm回归方程:Y=38.86571X-0.60346,相关系数:R2=0.9997。通过样品含量测定,测得的结果与实际浓度相对误差都小于2%,说明茚三酮比色法具有较高的准确性。2.谷氨酸的乳液液膜提取富集:通过对乳液液膜和溶液中谷氨酸离子的研究,了解了谷氨酸被萃取的机理。通过谷氨酸的萃取实验,证明了煤油、TOMAC、表面活性剂和石蜡的油相体系适合于乳液液膜对谷氨酸的提取富集。谷氨酸的萃取与乳液液膜的溶胀有着直接关系:当渗透溶胀过大时,内相高浓度的NaCl/HCl溶液被稀释、内相pH被中和,萃取不易进行;当夹带溶胀过大时,乳液粘度增大,谷氨酸在乳液中的传递受阻。通过对乳液中的表面活性剂、萃取剂、膜添加剂等因素的研究,得到了较好的乳液萃取体系:油相体积比:4% T-154、4%TOMAC、5%石蜡以及87%煤油;内水相:pH为5的50g/L的NaCl/HCl溶液;油水比1:1;制乳转速:10000 r·min– 1;制乳时间:3min。3.谷氨酸钙盐沉淀研究:谷氨酸与钙反应,生成难溶于水的谷氨酸钙。通过正交实验,考察四种因素对谷氨酸钙合成的影响,他们的顺序为:反应温度>pH值>投料比>反应时间通过单因素分析,得到较好的配比为:谷氨酸:氯化钙= 1:1.4;pH值为13;反应时间为5h;反应温度为30℃。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 谷氨酸概述
• 1.1.1 结构特征
• 1.1.2 理化性质
• 1.1.3 应用领域
• 1.2 味精行业的污水问题
• 1.3 目前国内外提取谷氨酸的工艺
• 1.3.1 等电点结晶法
• 1.3.2 特殊沉淀法
• 1.3.3 离子交换法
• 1.3.4 溶剂萃取法
• 1.3.5 液膜萃取
• 1.4 乳液液膜
• 1.4.1 乳状液基础知识
• 1.4.2 乳状液的制备方法
• 1.4.3 乳状液破乳研究
• 1.5 乳液液膜的应用
• 1.5.1 液膜分离技术在处理废水中的应用
• 1.5.2 液膜法提取抗生素
• 1.5.3 液膜法提取氨基酸
• 1.6 立题依据与意义
• 1.7 主要研究内容
• 第二章 谷氨酸分析方法研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验原料、试剂和仪器
• 2.2.1 原料和试剂
• 2.2.2 仪器
• 2.3 谷氨酸紫外分光光度法测定
• 2.3.1 检测波长确定
• 2.3.2 标准曲线的测定
• 2.4 茚三酮法
• 2.4.1 试剂配制
• 2.4.2 溶液光谱扫描曲线
• 2.4.3 影响因素试验
• 2.4.4 谷氨酸溶液标准曲线
• 2.4.5 样品测定分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 乳液液膜原料体系研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验试剂
• 3.2.1 乳膜成形剂（表面活性剂）
• 3.2.2 流动裁体
• 3.2.3 其他化学试剂
• 3.2.4 实验仪器设备
• 3.3 萃取剂的选择
• 3.4 实验方案
• 3.5 实验结果与讨论
• 3.5.1 萃取剂+煤油萃取体系
• 3.5.2 萃取剂+煤油+表面活性剂体系
• 3.5.3 萃取剂+煤油+表面活性剂+石蜡体系
• 3.6 谷氨酸的反萃取
• 3.7 本章小结
• 第四章 乳液性能与谷氨酸的萃取研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验试剂
• 4.2.1 乳膜成形剂（表面活性剂）
• 4.2.2 流动裁体
• 4.2.3 其他化学试剂
• 4.2.4 实验仪器设备
• 4.3 液膜萃取分离机理
• 4.4 乳液性能与测定
• 4.4.1 溶胀率
• 4.4.2 破乳率
• 4.4.3 萃取率
• 4.5 SPAN-80 体系乳液液膜的制备
• 4.6 T-154 体系乳液性能及谷氨酸萃取研究
• 4.6.1 油水比的研究
• 4.6.2 TOMAC 浓度影响
• 4.6.3 T-154 浓度影响
• 4.6.4 石蜡浓度影响
• 4.6.5 内相pH 值的影响
• 4.6.6 外相pH 值的影响
• 4.6.7 萃取时间的影响
• 4.7 乳液破乳研究
• 4.7.1 超声波破乳原理
• 4.7.2 超声破乳及其检测
• 4.8 本章小结
• 第五章 谷氨酸钙沉淀研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验原料、试剂和仪器
• 5.2.1 原料和试剂
• 5.2.2 仪器
• 5.3 谷氨酸钙的制备
• 5.3.1 正交实验结果分析
• 5.3.2 谷氨酸钙溶解度
• 5.3.3 谷氨酸钙红外谱图分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 主要结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文