[发明专利]一种发酵生产L-苏氨酸的系统及其应用

说明书

本发明涉及一种发酵生产L‑苏氨酸的系统及其应用，属于L‑苏氨酸生产技术领域。所述补料罐与发酵罐连接，发酵罐与交替式切向流过滤装置连接，交替式切向流过滤装置与纳滤罐连接，纳滤罐与纳滤装置连接，纳滤装置与反渗透罐连接，反渗透罐与多效蒸发装置连接，多效蒸发装置与离心装置连接；所述反渗透装置与反渗透罐构成循环回路。本发明中L‑苏氨酸发酵采用灌流培养技术，降低了发酵液中不利于细胞生长和产酸的副产物，提高了单位活菌数，从而提高了产酸效率，同时延长了发酵时间，减少了多批次发酵时的接种、放料、清洗等次数，节约了成本，提高了生产效率；本发明中采用ATF装置过滤发酵液，系统不使用蠕动泵，对细胞的影响力更加温和，且交替流在过滤膜表面形成了反冲，有利于降低过滤器污染。

技术领域

本发明涉及一种发酵生产L-苏氨酸的系统及其应用，属于L-苏氨酸生产技术领域。

背景技术

L-苏氨酸(Threonine)是Rose在1935年于纤维蛋白水解物中分离并鉴定出来的。1936年Meger对它的空间结构进行了研究，因其结构类似苏糖，故将其命名为苏氨酸。L-苏氨酸是常见的十八种氨基酸中的一种，也是人体必需氨基酸之一，具有恢复疲劳、促进生长发育的效果，广泛应用于食品业、饲料业和医药行业等领域。

当前利用微生物直接发酵法生产L-氨基酸以其原料成本低，来源广泛，产品纯度高，反应条件温和等优点逐渐成为L-苏氨酸的主要工业化生产方法。该方法主要利用L-苏氨酸高产菌株以淀粉糖为原料进行发酵生产获得含有苏氨酸的发酵液，然后通过一定的技术手段从中提取L-苏氨酸。提取工艺方法路线的选择直接影响L-苏氨酸产品的质量优劣，经济成本的高低以及是否满足清洁环保的要求。

常用的细胞培养方法有批次培养、补料批次培养、灌流培养等。通常采用的分批发酵的方法培养时间短，放料、洗罐、灭菌等过程频繁，耗时耗力，且培养过程中副产物积累，影响产生菌的生长和发酵条件，导致产率下降。而灌流培养能使体系中的培养基不断被更新，及时满足细胞对营养物质的需求，同时移除有害代谢产物，给与细胞较优良和稳定的生长环境，这种方法有效地提高了细胞密度和活率，延长了细胞的培养时间，并使得发酵产量大幅上升。基于中空纤维柱截留原理而设计的交替式切向流（alternating tangentialflow，ATF）装置具有有效缓解滤膜堵塞，剪切力低等优点，采用ATF作为细胞截留设备的灌流培养系统，是目前较优良的系统。

在下游分离提取工艺中，通常采用离交、等电沉降等方法。传统的离子交换技术，在生产过程中工业排废较多，分离工艺复杂，需要更换流动相，而膜分离技术无需其它溶液，减少了配液工作，同时分离过程中无需改变流动相，易实现连续生产，并且其工艺简单，操作方面，过程易控制。膜分离过程作为一门新型的分离、浓缩、提纯技术，有着节能、高效、无相变等优点，近年来已在各个工业领域及科学研究中取得广泛的应用。随着膜材料、膜工艺、膜装置、膜过程和应用技术的不断涌现，膜技术已从单一膜过程的应用到膜集成过程，再到和其它化工分离过程连用。在解决一些复杂的分离问题时，为了获得最佳的效益，将几种膜分离过程组合起来用，或者将膜分离与其他分离方法结合起来用，将它们各自用在最合适的条件下，发挥其最大效率，是个最合理的工艺流程。

目前工业生产制造正向着自动化连续生产飞速发展，而随着上游灌流培养技术的日渐成熟，为实现发酵行业的上下游一体化连续生产，对能与上游灌流培养技术相结合的下游提取精制工艺需求也日益显著。因此开发出一种高度自动化、可连续的发酵生产L-苏氨酸系统对促进L-苏氨酸的连续生产显得十分迫切。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术苏氨酸提取工艺工业排放多，工艺繁琐等缺陷，提供一种发酵生产L-苏氨酸的系统及其应用，整合上下游技术，提供了一种发酵生产L-苏氨酸的系统，进一步实现高度自动化操作，节约人力。