色氨酸体系脱色处理

☆示范工程概况：

       宁夏伊品生物科技公司主要从事生产饲料添加剂、食品添加剂及肥料等相关产品。L-色氨酸被广泛应用于食品、饲料添加剂和医药等行业。在L-色氨酸精制过程中，需要进行脱色和去除无机离子。传统工艺有活性炭脱色后重结晶法和有机溶剂萃取后重结晶法两种，但两种工艺均会导致环境污染和资源浪费等问题。目前，有机纳滤膜技术已被应用于色氨酸脱色工艺。但在实际生产中，存在以下问题：(1) 运行过程中膜污染现象严重，通量较低；(2) 膜的清洗过程繁琐且膜通量较难恢复；(3) 膜的寿命较短，成本较高。

       我司于2014年7月在现场开始进行小试，主要采用我方完全自主知识产权（国家“863”项目，课题编号2012AA03A606）的陶瓷纳滤膜技术替代传统有机纳滤工艺段(见工艺段介绍图)。实验结果显示：色氨酸收率≥97 %，陶瓷纳滤膜清液透光率约为30%~40%，达到业主要求。在此基础上，我司于2015年7月，建立了约1.5吨/小时处理量的色氨酸体系脱色处理示范工程。

图一 宁夏伊品生物科技公司现场照片

☆示范工程工艺段介绍：

原有工艺（有机纳滤膜脱色）：

       发酵液进50nm陶瓷膜过滤→离子交换树脂脱盐→蒸发脱氨→有机纳滤膜脱色→蒸发结晶。该工艺主要存在有机纳滤膜使用周期短、通量低且不稳定，不易清洗等问题。

现有工艺（陶瓷纳滤膜脱色）：

       发酵液进50nm陶瓷膜过滤→离子交换树脂脱盐→蒸发脱氨→陶瓷纳滤膜脱色→蒸发结晶。该工艺主要特点为膜工艺段使用周期长、易清洗，通量高且工艺稳定。

☆示范工程现场概况及处理效果

       图二为1.5吨/小时的色氨酸脱色处理示范工程现场照片。图三为陶瓷纳滤膜和有机纳滤膜过滤效果光学照片。由图三可以看出两者透光率在30%~40%，脱色效果基本一致。图四为陶瓷纳滤膜示范工程过程平均通量与有机纳滤膜的对比。由图四可以看出，陶瓷纳滤膜工艺的过程通量较高，约为15~30 L.m^-2.h^-1，为有机膜(3~8 L.m^-2.h^-1)的5~7倍。表一为经陶瓷纳滤膜和有机纳滤膜处理后的色氨酸成品数据。由表一可以看出，经陶瓷纳滤膜处理后的色氨酸产品的各项指标均达到国家标准。与有机纳滤膜相比，产品部分质量指标还有所提高，且可节省生产成本约15%。更重要的是，陶瓷膜的使用寿命至少3年，其后期维护成本低。由于有机膜需要进行长期碱清洗，有机膜寿命约为1年。

图二 示范工程现场照片

图三 色氨酸原液（左）、经陶瓷纳滤膜过滤后的渗透液（中）

及经有机膜过滤后的渗透液（右）照片

图四  陶瓷纳滤膜示范工程过程平均通量与有机纳滤膜的对比

表1 经有机纳滤膜和陶瓷纳滤膜处理后的色氨酸成品数据