地区：上海市 宝山区
关键词：齐鲁工业大学;天津科技大学;菱花集团有限公司;江南大学;西藏金稞集团有限责任公司;扬州庆松化工设备有限公司
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004614
成果描述：
| 该项目为社会公益类项目。谷氨酸及其钠盐（味精）是生物发酵产业的主导产品，生产中多环节产污问题一直制约着行业的发展，其产污环节表现为：在排放末端发酵废液高温（500℃以上）喷浆造粒生产肥料过程中形成大量高浓度恶臭VOCs烟气，该烟气具有强腐蚀性，现有的VOCs治理技术无法实现有效的治理。在产品分离提取阶段采用等电离子交换工艺，离子交换过程消耗大量硫酸、液氨，且产生大量高浓度NH<,3>-N废水，处理难度大，处理成本难以承担。在生产发酵阶段底物转化率和产酸率低，副产物高，造成产品收率低，提取成本高。造成工艺中污染物的大量累积，最终以废水、废气形式排出，废水表现为高COD、高NH<,3>-N、高盐、低pH,废气为高浓度恶臭VOCs烟气，一度成为中国高重污染行业的象征，制约了行业健康的发展。针对这一重大问题，该项目申报单位通过系统的理论研究、中试、产业化和推广应用，解决了谷氨酸生产链中因产污较重而长期困扰发酵行业发展的重大技术难题。主要科学创新如下：揭示了谷氨酸发酵废液喷浆造粒恶臭烟气是一种由有机物分子与水分子嵌合形成的“油滴”状有机复合气溶胶结构，根据其结构特征独创了有机复合气溶胶烟气的静电分离技术，将原有技术VOCs去除效率从40%提高到95%以上。根据恶臭烟气具有温度高、腐蚀性强、捕集难度大等特点，发明了耐腐蚀非金属高压导电复合材料及其制造技术，突破了关键设备材质的技术瓶颈，在该基础上，发明了处理恶臭有机复合气溶胶的高密度电荷型静电分离设备，将设备使用寿命由不足1年提高到10年以上。发明了细晶消除型谷氨酸连续等电结晶技术,借助计算流体动力学(CFD)方法，开发了具有细晶自动分离和消除功能的谷氨酸新型结晶器，谷氨酸一步等电结晶提取收率由70%提高至81%以上，纯度由96%提高至98%以上。解决了发酵液中菌体高效分离回收以及高粘、高杂溶液中谷氨酸浓缩结晶等关键技术难题，构建了谷氨酸双结晶高效提取新工艺，淘汰了原有高消耗、高污染的“等电离子交换工艺”，硫酸消耗下降53%,液氨消耗降低39%，同时高浓度废水减少90%。定向选育获得了L-谷氨酸温度敏感型高产菌株，开发了梯度控温、底物指数流加发酵工艺，替代了传统的生物素亚适量工艺，L-谷氨酸产量由120g/L提升至210g/L以上，糖酸转化率由55%提升至69%以上。该项目通过原始创新和集成创新，形成发明专利27项，论文110多篇。2010年该项目技术被国家工信部确定为发酵行业清洁生产技术推行方案，建成4个清洁生产示范基地。在国家政策和资金的引导下，该项目技术在谷氨酸行业应用率达80%以上。实现年减少COD和NH<,3>-N45万吨以上，年节约工业硫酸103万吨、液氨29万吨，三年实现废液减排及资源化的累计效益65亿元以上，利税25亿元以上，该项目为中国生物发酵产业的科技进步提供了技术支撑。 |
