色氨酸體系脫色處理

☆示范工程概況：

       寧夏伊品生物科技公司主要從事生產飼料添加劑、食品添加劑及肥料等相關產品。L-色氨酸被廣泛應用于食品、飼料添加劑和醫藥等行業。在L-色氨酸精制過程中，需要進行脫色和去除無機離子。傳統工藝有活性炭脫色后重結晶法和有機溶劑萃取后重結晶法兩種，但兩種工藝均會導致環境污染和資源浪費等問題。目前，有機納濾膜技術已被應用于色氨酸脫色工藝。但在實際生產中，存在以下問題：(1) 運行過程中膜污染現象嚴重，通量較低；(2) 膜的清洗過程繁瑣且膜通量較難恢復；(3) 膜的壽命較短，成本較高。

       我司于2014年7月在現場開始進行小試，主要采用我方完全自主知識產權（國家“863”項目，課題編號2012AA03A606）的陶瓷納濾膜技術替代傳統有機納濾工藝段(見工藝段介紹圖)。實驗結果顯示：色氨酸收率≥97 %，陶瓷納濾膜清液透光率約為30%~40%，達到業主要求。在此基礎上，我司于2015年7月，建立了約1.5噸/小時處理量的色氨酸體系脫色處理示范工程。

圖一 寧夏伊品生物科技公司現場照片

☆示范工程工藝段介紹：

原有工藝（有機納濾膜脫色）：

       發酵液進50nm陶瓷膜過濾→離子交換樹脂脫鹽→蒸發脫氨→有機納濾膜脫色→蒸發結晶。該工藝主要存在有機納濾膜使用周期短、通量低且不穩定，不易清洗等問題。

現有工藝（陶瓷納濾膜脫色）：

       發酵液進50nm陶瓷膜過濾→離子交換樹脂脫鹽→蒸發脫氨→陶瓷納濾膜脫色→蒸發結晶。該工藝主要特點為膜工藝段使用周期長、易清洗，通量高且工藝穩定。

☆示范工程現場概況及處理效果

       圖二為1.5噸/小時的色氨酸脫色處理示范工程現場照片。圖三為陶瓷納濾膜和有機納濾膜過濾效果光學照片。由圖三可以看出兩者透光率在30%~40%，脫色效果基本一致。圖四為陶瓷納濾膜示范工程過程平均通量與有機納濾膜的對比。由圖四可以看出，陶瓷納濾膜工藝的過程通量較高，約為15~30 L.m^-2.h^-1，為有機膜(3~8 L.m^-2.h^-1)的5~7倍。表一為經陶瓷納濾膜和有機納濾膜處理后的色氨酸成品數據。由表一可以看出，經陶瓷納濾膜處理后的色氨酸產品的各項指標均達到國家標準。與有機納濾膜相比，產品部分質量指標還有所提高，且可節省生產成本約15%。更重要的是，陶瓷膜的使用壽命至少3年，其后期維護成本低。由于有機膜需要進行長期堿清洗，有機膜壽命約為1年。

圖二 示范工程現場照片

圖三 色氨酸原液（左）、經陶瓷納濾膜過濾后的滲透液（中）

及經有機膜過濾后的滲透液（右）照片

圖四  陶瓷納濾膜示范工程過程平均通量與有機納濾膜的對比

表1 經有機納濾膜和陶瓷納濾膜處理后的色氨酸成品數據