超滤膜在谷氨酸发酵生产中的应用

摘要

谷氨酸产量处于逐年递增的态势，各项技术指标在近几年来也得到了较大的提高。但该行业的发展却隐藏着一些比较棘手的问题，一是技术指标的进一步提升，二是产品的质量，三是该行业的环保达标。这些问题如果不能得到有效的解决，将会从一定程度上造成资源浪费，并会制约该行业的进一步发展。 超滤膜技术近几年在食品和生物行业得到了广泛的应用，它具有常温、低压、无相变、低能耗、快速简便等特点。它可以改变传统的工艺，提高产品的质量，降低整个生产消耗。 将超滤膜运用在谷氨酸发酵液除菌生产上，不仅可以大幅提高产品的质量和收率，更重要的是有效的解决了环保难题，真正实现污水零排放，提取废液也得到了综合利用，变废为宝，衍生出蛋白饲料粉、硫酸铵固体肥料和液体复合肥等三种副产品，并创造了可观的经济效益。在该行业有较强的推广价值。 本文重点研究了不同截留量的超滤膜对谷氨酸发酵液菌体的去除效果的比较；谷氨酸发酵液经过超滤膜除菌后的料液质量、提取收率、所能解决的环保问题等方面的变化。以及超滤膜通量与谷氨酸发酵液本身性质、料液的预处理、工艺操作条件的变化等的关系。同时还重点研究了运行条件对超滤膜污染的影响和超滤膜通量恢复的有效措施如清洗方法的改进和比较，反冲洗工艺的选择等。 在本试验条件下，150KD(15万道尔顿)孔径的超滤膜最适合谷氨酸发酵液的除菌，谷氨酸发酵液经过超滤后，COD(化学好氧量)去除率可以达到49﹪，氨氮去除率可以达到17﹪，经过超滤膜后的谷氨酸结晶收率可以达到89.9﹪。在运行条件的试验中，得出超滤膜在谷氨酸发酵液除菌工艺中最佳工艺为：温度70℃、PH5.6-6.0，表面流速控制5m/s、操作压力为3.0bar。而超滤清洗的最佳工艺选择是：碱洗浓度为20g/l，氧化清洗浓度为烧碱20g/l+漂白水30g/l+2.5g/l乙基脂肪醇，酸洗浓度为15g/l。G/K

目录

文摘

英文文摘

华南理工大学学位论文原创性声明及版权使用授权书

第一章绪论

1.1引言

1.2膜分离技术

1.2.1膜分离技术的发展历史

1.2.2膜分离技术的分类

1.2.3膜的分离技术特点

1.3超滤理论

1.3.1超滤原理

1.3.2超滤膜的截留性能

1.3.3超滤的分离机理

1.3.4超滤膜表面的吸附机理

1.4超滤的传质理论

1.4.1颗粒在膜面的传输机理

1.4.2流体在超滤膜表面的传输机理

1.5影响超滤过程的因素

1.5.1超滤膜本身的性质

1.5.2物料的性质

1.5.3膜分离的操作条件

1.6课题目的和主要内容

1.6.1课题目的

1.6.2课题研究内容

第二章超滤膜对谷氨酸发酵液的过滤效果

2.1引言

2.2试验装置和工艺流程

2.2.1试验装置和工艺流程

2.2.2试验材料和试剂

2.3分析方法与检测仪器

2.4超滤膜对谷氨酸菌体过滤的效果

2.5不同截留分子量的超滤膜对过滤性能的比较

2.5.1不同截留分子量超滤膜对过滤质量的影响

2.5.2不同截留分子量膜的过滤情况

2.5.3两种膜CIP清洗后的通量恢复对比

2.6本章小结

第三章超滤膜对谷氨酸提取收率的影响和不同运行条件对超滤膜通量及污染的影响

3.1引言

3.2实验材料和方法

3.3超滤膜工艺对提取收率影响

3.3.1两种谷氨酸发酵液提取的工艺

3.3.2两种工艺提取谷氨酸收率的对比[14-15]

3.4运行条件对超滤膜通量和污染的影响

3.4.1膜通量随膜过滤时间的变化关系

3.4.2操作压力对通量的影响

3.4.3料液pH值对膜通量的影响

3.4.4温度对膜通量的影响

3.4.5表面流速对膜通量的影响

3.4.6浓缩比对通量的影响

3.4.7周期反冲洗对膜通量的影响

3.5菌体洗水倍数和收率的关系

3.6本章小结

第四章谷氨酸发酵液超滤膜污染控制及清洗方法

4.1引言

4.2超滤膜的污染

4.3减轻膜污染的控制方法

4.3.1料液的预处理

4.3.2改善膜的性质

4.3.3改变操作条件

4.3.4及时的反冲洗

4.4超滤膜谷氨酸液污染物分析和过滤特性的表述

4.4.1超滤膜过滤特性的表述

4.4.2超滤膜污染机理

4.4.3超滤膜污染过程

4.5超滤膜污染的控制

4.5.1污染物质的控制

4.5.2超滤膜的清洗

4.6本章小结

第五章超滤膜除菌工艺对谷氨酸发酵行业环保的影响

5.1引言

5.2两种工艺在环保方面的特点

5.3超滤膜法后高浓度液体的处理

5.4超滤后低浓度废水的处理

5.4.1两种工艺的废水指标比较

5.4.2超滤膜过滤工艺废水处理工艺

5.4.3经过SBR法后的污水处理效果

5.5超滤工艺所产生的经济效益

5.6本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢