一种制备鸟氨酸的生产工艺
阅读说明：本技术 一种制备鸟氨酸的生产工艺 (Production process for preparing ornithine ) 是由 王健 周旭波 方培新 王华萱 何亚章 王威 于 2020-12-28 设计创作，主要内容包括：一种制备鸟氨酸的生产工艺,包括通过管道连接的发酵罐、发酵液储罐、陶瓷膜装置、纳滤装置、脱色罐、活性炭过滤装置、蒸发浓缩结晶器、冷却结晶罐、离心装置、双锥真空干燥设备、板框过滤机、蒸发浓缩装置、配制罐和造粒干燥装置。本发明用纯物理的提取方法提取精制鸟氨酸,具有操作方便的优点。(A production process for preparing ornithine comprises a fermentation tank, a fermentation liquor storage tank, a ceramic membrane device, a nanofiltration device, a decoloration tank, an active carbon filtering device, an evaporation concentration crystallizer, a cooling crystallization tank, a centrifugal device, a double-cone vacuum drying device, a plate-frame filter, an evaporation concentration device, a preparation tank and a granulation drying device which are connected through pipelines. The invention uses a pure physical extraction method to extract and refine the ornithine, and has the advantage of convenient operation.)
技术领域
本发明属于氨基酸生产设备技术领域，特别涉及一种制备鸟氨酸的生产工艺。
背景技术
鸟氨酸(Ornithine，Orn)是一种不参与蛋白质生物合成的碱性氨基酸。1877 年杰弗在喂养安息香酸的鸟尿水解产物液中发现了鸟氨酸，因此而得名。鸟氨酸在医药和食品保健品领域中的产品开发主要集中在：(1)可以降低异常的氨态氮浓度，参与肝脏解毒过程，有效进行肝脏保护和肝脏疾病治疗，如鸟氨酸门冬氨酸复合盐和鸟氨酸苯乙酸盐。德国麦氏大药厂采用鸟氨酸为原料制备的天门冬氨酸鸟氨酸注射剂，以及武汉启瑞药业有限公司采用鸟氨酸为原料制备的天门冬氨酸鸟氨酸颗粒剂，在肝硬化、高血氨症和肝性脑病中得到临床肯定。(2)鸟氨酸是很好的临床营养剂，可用于外伤和烧伤的恢复，如鸟氨酸α-酮戊二酸盐。(3)促进生长激素和类胰岛素生长因子合成，促进能量代谢，在结合运动情况下摄食鸟氨酸可减少体内脂肪堆积，增强肌肉和体力，起到减肥保健的作用，如美国大众营养公司健安喜运动系列鸟氨酸鸟氨酸保健片。(4)是细胞成长因子聚胺合成的前体，有助于美肤作用，如鸟氨酸盐酸盐。(5)能抑制多胺合成，延缓肿瘤细胞生长，是颇具前景的新型抗癌药物，如采用鸟氨酸为原料制备的依氟鸟氨酸，主要用于治疗脑瘤，与亚硝脲类及干扰素合用可增强疗效。在欧洲，鸟氨酸液作为膳食药物来销售，日本将鸟氨酸与肉碱、谷氨酸等作为食品调料来看待。因此鸟氨酸作为医药原料和中间体，以及多功能的保健作用而引起世人的特别关注。随着鸟氨酸在食品工业和医药工业的应用日益广泛，产量远远不能满足市场的需求。无法大量生产和应用，而且自然界中鸟氨酸存在量少，从而市场竞争日益激烈，因此如何降低成本、提高产量成为很多研究者和生产者关注的焦点。
鸟氨酸的生产方法有化学合成法、酶(包括菌体)法和微生物发酵法。前两者都是以价格昂贵的鸟氨酸为原料，后者是以廉价碳源(葡萄糖)为原料。
发明内容
为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种制备鸟氨酸的生产工艺。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种制备鸟氨酸的生产工艺，其特征在于：包括一制备鸟氨酸的生产系统，该制备鸟氨酸的生产系统包括发酵罐、发酵液储罐、陶瓷膜装置、纳滤装置、脱色罐、活性炭过滤装置、蒸发浓缩结晶器、冷却结晶罐、离心装置、双锥真空干燥设备、板框过滤机、蒸发浓缩装置、配制罐和造粒干燥装置；所述发酵罐的出口通过管路与发酵液储罐的进料口连通，发酵液储罐的出口通过管路分别与陶瓷膜装置和蒸发浓缩装置连通；陶瓷膜装置的清液出口与纳滤装置连接，陶瓷膜装置的浓菌浆出口通过管路与板框过滤机连通；纳滤装置的清液出口通过管路与脱色罐连通，纳滤装置的浓液出口通过管路与配制罐连通，脱色罐的出口通过管路与活性炭过滤装置连通，活性炭过滤装置的清液出口通过管路与蒸发浓缩结晶器连通，蒸发浓缩结晶器的出口通过管路与冷却结晶罐连通，冷却结晶罐的出口通过管路与离心装置连通，离心装置的固体物料出口通过管路与双锥真空干燥设备连通，离心装置的母液出口通过管路与发酵液储罐连通，板框过滤机的清液出口通过管路与发酵液储罐连通，蒸发浓缩装置的出口通过管路与配制罐连通，配制罐的出口通过管路与造粒干燥装置连通；
生产工艺包括：
将无菌培养基注入发酵罐内，并接入鸟氨酸生产菌，进行发酵培养，培养结束后对鸟氨酸生产菌进行灭活处理，得到灭活处理的鸟氨酸发酵液；
将灭活处理的鸟氨酸发酵液输送至发酵液储罐，与板框过滤机过滤后的清液、离心装置的离心母液在发酵液储罐内混合均匀后，一部分发酵液输送至陶瓷膜装置，一部分发酵液输送至蒸发浓缩装置；
输送至陶瓷膜装置的发酵液经过陶瓷膜装置过滤后，过滤清液输送至纳滤装置，浓菌浆输送至板框过滤机，经过板框过滤机过滤后的清液回流至发酵液储罐，过滤的菌渣为菌体蛋白饲料；
输送至纳滤装置中的过滤清液经过纳滤装置的过滤后，纳滤清液输送至脱色罐，纳滤浓液输送至配制罐；
纳滤清液输送至脱色罐后，按照料液体积的1-5%向所述脱色罐内添加活性炭，加热至50-80℃，维持1-3小时以进行脱色，脱色结束将脱色液输送至活性炭过滤装置；
脱色液经过活性炭过滤装置过滤后，除去废活性炭，清液输送至蒸发浓缩结晶器，废活性炭进行再生处理；
通过蒸发浓缩结晶器对料液进行蒸发浓缩和预结晶，达到30-50%固含量后，将晶浆输送至冷却结晶罐；
在冷却结晶罐内对晶浆进行冷却结晶，控制冷却温度梯度降低至5-10℃，维持10-30小时后，将晶浆输送至离心装置；
在离心装置中对晶浆进行离心，离心过程中使用冷却水进行淋洗，离心得到的离心母液回流至发酵液储罐，离心得到的湿晶输送至双锥真空干燥设备进行干燥；
双锥真空干燥设备干燥处理5-20小时即得结晶鸟氨酸成品；
输送至蒸发浓缩装置的鸟氨酸发酵液通过蒸发浓缩装置进行蒸发浓缩，浓缩至固形物含量在30-60%后，将浓缩液输送至配制罐，与纳滤浓液进行混匀，调配后将料液输送至造粒干燥装置干燥得颗粒鸟氨酸产品。
优选的技术方案为：所述发酵罐内设有搅拌装置和冷却列管；所述发酵液储罐内设有搅拌装置；所述陶瓷膜装置的膜孔径为8-200nm；所述纳滤装置的截留分子量为800-5000道尔顿；所述脱色罐内设有搅拌装置，脱色罐罐体外设有夹层加热装置；所述活性炭过滤装置为板框过滤器或砂芯过滤器；所述蒸发浓缩结晶器为多效蒸发浓缩结晶器；所述冷却结晶罐内设有搅拌装置；所述离心装置为离心机；所述蒸发浓缩装置为双效蒸发浓缩器或多效蒸发浓缩器；所述配制罐内设有搅拌系统；所述造粒干燥装置为喷浆造粒干燥机。。
优选的技术方案为：管道上安装有阀门。
由于上述技术方案运用，本发明具有的有益效果为：
本发明采用生物发酵法生产鸟氨酸，并通过陶瓷膜、纳滤膜、脱色设备、过滤设备、浓缩设备、结晶设备、干燥设备等工艺的巧妙设置和搭配，用纯物理的提取方法提取精制鸟氨酸，并充分合理地再利用了陶瓷膜浓菌浆、纳滤浓液、离心母液等提取过程中的废液，使整个生产工艺流程中没有废液排放。本发明去除了鸟氨酸提取工艺中普遍采用的离子交换工艺，减少了大量的酸碱废水，大大减轻了生产企业环保处理的压力，减少企业环保支出。本发明生产的结晶鸟氨酸产品纯度较高，可以进一步加工为食品级或医药级产品，生产的低含量颗粒鸟氨酸产品可以进一步加工作为饲料添加剂使用，以及产出的副产品菌体蛋白，这些可以大大增加鸟氨酸生产企业的经济效益，提高企业的核心竞争力。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
以上附图中，1、发酵罐；2、发酵液储罐；3、陶瓷膜装置；4、纳滤装置；5、脱色罐；6、活性炭过滤装置；7、蒸发浓缩结晶器；8、冷却结晶罐；9、离心装置；10、双锥真空干燥设备；11、板框过滤机；12、蒸发浓缩装置；13、配制罐；14、造粒干燥装置。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：一种制备鸟氨酸的生产工艺
如图1所示，一种制备鸟氨酸的生产工艺及系统，包括发酵罐1、发酵液储罐2、陶瓷膜装置3、纳滤装置4、脱色罐5、活性炭过滤装置6、蒸发浓缩结晶器7、冷却结晶罐8、离心装置9、双锥真空干燥设备10、板框过滤机11、蒸发浓缩装置12、配制罐13及造粒干燥装置14；所述发酵罐1出口与发酵液储罐2连接，发酵液储罐2出口分别与陶瓷膜装置3、蒸发浓缩装置12相连接，陶瓷膜装置3清液出口与纳滤装置4连接，陶瓷膜装置3浓菌浆出口与板框过滤机11相连接，纳滤装置4清液出口与脱色罐5相连接，纳滤装置4浓液出口与配制罐13相连接，脱色罐5出口与活性炭过滤装置6相连接，活性炭过滤装置6清液出口与蒸发浓缩结晶器7相连接，蒸发浓缩结晶器7出口与冷却结晶罐8相连接，冷却结晶罐8出口与离心装置9相连接，离心装置9固体物料出口与双锥真空干燥设备10相连接，离心装置9母液出口与发酵液储罐2相连接，板框过滤机11清液出口与发酵液储罐2相连接，蒸发浓缩装置12出口与配制罐13相连接，配制罐13出口与造粒干燥装置14相连接。
所述发酵罐1具有搅拌装置和冷却列管；所述发酵液储罐2具有搅拌装置；所述陶瓷膜装置3的膜孔径为100nm；所述纳滤装置4的截留分子量为900Dalton；所述脱色罐5具有搅拌装置和加热装置；所述活性炭过滤装置6为板框过滤器或砂芯过滤器；所述蒸发浓缩结晶器7为多效蒸发浓缩结晶器；所述冷却结晶罐8具有搅拌装置和冷却装置；所述离心装置9为离心机；所述蒸发浓缩装置12为双效或多效蒸发浓缩器；所述配制罐13具有搅拌系统；所述造粒干燥装置14为喷浆造粒干燥机。
所述设备之间连接均由管道相连接，管道上安装阀门进行控制。
生产工艺如下：
（1）将无菌培养基注入发酵罐1内，并接入鸟氨酸生产菌，控制适宜条件进行发酵培养，培养结束后对发酵罐内的鸟氨酸生产菌灭活处理；鸟氨酸生产菌、发酵培养基以及培养条件可以采用授权公告号为102433288的技术方案。
（2）将灭活处理的鸟氨酸发酵液输送至发酵液储罐2，与板框过滤机11过滤后的清液、离心装置9的离心母液在发酵液储罐2混合均匀后，一部分发酵液输送至陶瓷膜装置3，一部分发酵液输送至蒸发浓缩装置12；
（3）输送至陶瓷膜装置3的发酵液经过陶瓷膜装置3过滤后，过滤清液输送至纳滤装置4，浓菌浆输送至板框过滤机11，经过板框过滤机11过滤后的清液回流至发酵液储罐2，过滤的菌渣可以作为菌体蛋白饲料；
（4）输送至纳滤装置4中的过滤清液经过纳滤装置4的过滤后，纳滤清液输送至脱色罐5，纳滤浓液输送至配制罐13；
（5）纳滤清液输送至脱色罐5后，按照料液体积的1-5%添加活性炭，加热至50-80℃，维持1-3小时，进行脱色，脱色结束将脱色液输送至活性炭过滤装置6；
（6）脱色液经过活性炭过滤装置6过滤后，除去废活性炭，清液输送至蒸发浓缩结晶器7，废活性炭进行再生处理；
（7）通过蒸发浓缩结晶器7对料液进行蒸发浓缩和预结晶，达到30-50%固含量后，将晶浆输送至冷却结晶罐8；
（8）在冷却结晶罐8内对晶浆进行冷却结晶，控制冷却温度梯度降低至5-10℃，维持10-30小时后，将晶浆输送至离心装置9；
（9）在离心装置9中对晶浆进行离心，离心过程中使用冷却水进行淋洗，离心母液回流至发酵液储罐2，离心得到的湿晶输送至双锥真空干燥设备10进行干燥；
（10）控制双锥真空干燥设备10的温度和真空度，干燥5-20小时即得结晶鸟氨酸成品；
（11）输送至蒸发浓缩装置12的鸟氨酸发酵液通过蒸发浓缩装置12进行蒸发浓缩，浓缩至固形物含量在30-60%后，将浓缩液输送至配制罐13，与纳滤浓液进行混匀，添加辅料调配，将料液输送至造粒干燥装置14干燥得颗粒鸟氨酸产品。
实施例2：一种制备鸟氨酸的生产工艺
一种制备鸟氨酸的生产工艺，包括一制备鸟氨酸的生产系统，该制备鸟氨酸的生产系统包括发酵罐、发酵液储罐、陶瓷膜装置、纳滤装置、脱色罐、活性炭过滤装置、蒸发浓缩结晶器、冷却结晶罐、离心装置、双锥真空干燥设备、板框过滤机、蒸发浓缩装置、配制罐和造粒干燥装置；所述发酵罐的出口通过管路与发酵液储罐的进料口连通，发酵液储罐的出口通过管路分别与陶瓷膜装置和蒸发浓缩装置连通；陶瓷膜装置的清液出口与纳滤装置连接，陶瓷膜装置的浓菌浆出口通过管路与板框过滤机连通；纳滤装置的清液出口通过管路与脱色罐连通，纳滤装置的浓液出口通过管路与配制罐连通，脱色罐的出口通过管路与活性炭过滤装置连通，活性炭过滤装置的清液出口通过管路与蒸发浓缩结晶器连通，蒸发浓缩结晶器的出口通过管路与冷却结晶罐连通，冷却结晶罐的出口通过管路与离心装置连通，离心装置的固体物料出口通过管路与双锥真空干燥设备连通，离心装置的母液出口通过管路与发酵液储罐连通，板框过滤机的清液出口通过管路与发酵液储罐连通，蒸发浓缩装置的出口通过管路与配制罐连通，配制罐的出口通过管路与造粒干燥装置连通；
生产工艺包括：
将无菌培养基注入发酵罐内，并接入鸟氨酸生产菌，进行发酵培养，培养结束后对鸟氨酸生产菌进行灭活处理，得到灭活处理的鸟氨酸发酵液；
将灭活处理的鸟氨酸发酵液输送至发酵液储罐，与板框过滤机过滤后的清液、离心装置的离心母液在发酵液储罐内混合均匀后，一部分发酵液输送至陶瓷膜装置，一部分发酵液输送至蒸发浓缩装置；
输送至陶瓷膜装置的发酵液经过陶瓷膜装置过滤后，过滤清液输送至纳滤装置，浓菌浆输送至板框过滤机，经过板框过滤机过滤后的清液回流至发酵液储罐，过滤的菌渣为菌体蛋白饲料；
输送至纳滤装置中的过滤清液经过纳滤装置的过滤后，纳滤清液输送至脱色罐，纳滤浓液输送至配制罐；
纳滤清液输送至脱色罐后，按照料液体积的3%向所述脱色罐内添加活性炭，加热至60℃，维持2小时以进行脱色，脱色结束将脱色液输送至活性炭过滤装置；
脱色液经过活性炭过滤装置过滤后，除去废活性炭，清液输送至蒸发浓缩结晶器，废活性炭进行再生处理；
通过蒸发浓缩结晶器对料液进行蒸发浓缩和预结晶，达到30-50%固含量后，将晶浆输送至冷却结晶罐；
在冷却结晶罐内对晶浆进行冷却结晶，控制冷却温度梯度降低至8℃，维持20小时后，将晶浆输送至离心装置；
在离心装置中对晶浆进行离心，离心过程中使用冷却水进行淋洗，离心得到的离心母液回流至发酵液储罐，离心得到的湿晶输送至双锥真空干燥设备进行干燥；
双锥真空干燥设备干燥处理15小时即得结晶鸟氨酸成品；
输送至蒸发浓缩装置的鸟氨酸发酵液通过蒸发浓缩装置进行蒸发浓缩，浓缩至固形物含量在40%后，将浓缩液输送至配制罐，与纳滤浓液进行混匀，调配后将料液输送至造粒干燥装置干燥得颗粒鸟氨酸产品。
优选的实施方式为：所述发酵罐内设有搅拌装置和冷却列管；所述发酵液储罐内设有搅拌装置；所述陶瓷膜装置的膜孔径为100nm；所述纳滤装置的截留分子量为2500道尔顿；所述脱色罐内设有搅拌装置，脱色罐罐体外设有夹层加热装置；所述活性炭过滤装置为板框过滤器或砂芯过滤器；所述蒸发浓缩结晶器为多效蒸发浓缩结晶器；所述冷却结晶罐内设有搅拌装置；所述离心装置为离心机；所述蒸发浓缩装置为双效蒸发浓缩器或多效蒸发浓缩器；所述配制罐内设有搅拌系统；所述造粒干燥装置为喷浆造粒干燥机。。
优选的实施方式为：管道上安装有阀门。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神和技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种2’-岩藻糖基乳糖的分批发酵方法