L-蘇氨酸（Threonine，簡寫為Thr）是構成人類及動植物蛋白質的一種必須氨基酸。L-蘇氨酸主要用于醫藥、化學試劑、食品強化劑和飼料添加劑等領域。特別是在飼料添加劑領域的用量增長快速，常添加到未成年仔豬和家禽的飼料中，是豬飼料的第二限制氨基酸和家禽飼料的第三限制氨基酸，也是家禽飼料配方中的第三或第四大限制氨基酸。在飼料中添加L-蘇氨酸，不但可以平衡氨基酸組成，促進家禽生長，還可提高氮的利用率，降低飼養成本。

目前，我國的L-蘇氨酸生產以發酵法為主，傳統L-蘇氨酸生產過程中大部分是以玉米漿和糖蜜作為發酵氮源，通過L-蘇氨酸轉化菌株進行發酵，發酵液經陶瓷膜設備進行截留，將其中的菌體蛋白等雜質去除，再經濃縮結晶、離心分離、干燥、篩分和包裝等工藝操作，獲得L-蘇氨酸成品。此過程中L-蘇氨酸發酵液經陶瓷膜截留后的濃縮液中含有大量的L-蘇氨酸，若將此部分料液直接進行絮凝沉淀處理，會降低母液的利用價值，而排放到環境中會造成環境的污染和資源的浪費。臥螺離心機具有處理能力大、連續化作業和自動化程度高等優點，主要部件由轉鼓、螺旋推進器和差速系統等構成，分離過程是：物料在轉鼓內壁以設計速度高速旋轉，沿著轉鼓殼體形成一個同心液層，成為液環層；物料內所含的固體在離心力作用下沉積到轉鼓上，再通過螺旋的運轉將干物料推至轉鼓錐端，上清液則從轉鼓大端排出，實現固液分離。分離過程中不需要添加任何助濾劑，并能確保分離出的重相無外來添加的雜質。臥螺離心機已經在制藥、污泥脫水和化工等行業成功應用，在檸檬酸清液、色氨酸發酵及淀粉糖生產中的應用有少量報道，而在L-蘇氨酸生產中的應用比較少見，鮮有報道。

1 材料與方法

1.1 實驗設備

臥螺離心機，型號為LW230×700；臺式高速離心機，型號為KH19A；全自動電位滴定儀，型號為20J-3D；電熱鼓風干燥箱，型號為DHG-9075A。

1.2 濃縮液中L-蘇氨酸濃度分析

選取生產上不同批次的經陶瓷膜截留后濃縮液10mL，分別編號為SD1～5組。利用臺式高速離心機在轉速為11000r/min下離心10min，測量上清液體積y，各上清液吸取5mL，分別置于干燥的稱量瓶中（干燥的稱量瓶質量為m1），將其放置于真空干燥箱中105℃恒溫干燥180min。待干燥完成后進行稱量并記錄質量為m2，記錄干燥前后質量的差值，將每組干燥后的干物質用刮刀刮下，每組分別稱量＜0.1g于100mL干凈的玻璃燒杯中，加入3mL質量分數為98%的甲酸，50mL質量分數為99.5%的冰乙酸，混合均勻，開啟全自動電位滴定儀進行滴定。

2 結果與討論

2.1 實驗工藝流程

傳統L-蘇氨酸生產過程是通過L-蘇氨酸轉化菌株進行發酵，發酵液經陶瓷膜設備進行截留，將其中的菌體蛋白等雜質去除，再經濃縮結晶、離心分離、干燥、篩分和包裝等后提取工藝操作，獲得L-蘇氨酸成品，此過程中L-蘇氨酸發酵液經陶瓷膜截留后的濃縮液中含有大量的L-蘇氨酸，若將此部分料液直接進行絮凝沉淀處理，會降低母液的利用價值，而排放到環境中會造成環境的污染和資源的浪費。通過臥螺離心機進一步分離回收陶瓷膜過濾后濃縮液中的蘇氨酸，并且在分離過程中不需要添加任何助濾劑，確保分離出的重相無外來添加的雜質，達到提高蘇氨酸提取收率的目的。

2.2 濃縮液中L-蘇氨酸濃度分析

經全自動電位滴定儀測定的5組實驗數據中，濃縮液中L-蘇氨酸的質量濃度平均值為1.0g/dL，現確定發酵液經陶瓷膜截留后濃縮液中L-蘇氨酸的理論質量濃度為1.0g/dL。

2.3 小試確定工藝可行性

采用型號為LW230×700臥螺離心機進行小試實驗，利用臥螺離心機對發酵液經陶瓷膜截留后的濃縮液進行L-蘇氨酸的回收。

設置離心機進料流量為0.6m3/h，對離心機的轉速進行改變，對分離的液體體積、L-蘇氨酸濃度和L-蘇氨酸回收率進行考察。通過考察結果可知：臥螺離心機的轉速在4000r/min時，進料流量為0.6m3/h，運行1h后進料體積為0.6m3，上清液為0.372m3，蘇氨酸回收率為90.52%。

由小試結果可知：應用臥螺離心機完全可以實現蘇氨酸陶瓷膜濃縮液的菌體蛋白和清液的分離，提高L-蘇氨酸收率，初步判斷可利用臥螺離心機分離蘇氨酸陶瓷膜濃縮液。綜合考慮能耗與離心機轉鼓的壽命，把離心機轉速設為3500r/min比較適宜，此時蘇氨酸收率為90.03%。

2.4 臥螺離心L-蘇氨酸陶瓷膜濃縮液的生產運行

利用臥螺離心機對L-蘇氨酸陶瓷膜濃縮液進行離心分離，經過膜過濾濃縮的L-蘇氨酸陶瓷膜濃縮液連續進入離心單元，由于臥螺離心機在離心時設置輕相與重相卸料口，使菌體蛋白與離心清液進行分離，從而達到固液分離的目的。生產工藝是：測量濃縮液儲罐中菌體蛋白的體積V，查看清液卸料管道是否與清液儲罐相連接，檢查絞龍與重相卸料管是否連接。設置臥螺離心機轉速為3500r/min；進料流量為17.5m3/h；菌體蛋白L-蘇氨酸質量濃度為1.0g/dL左右；固形物含量為13%左右；pH為7.0左右。開啟離心機，料液自動泵入離心系統，連續運行5h。

5批次L-蘇氨酸陶瓷膜濃縮液在進料流量為17.5m3/h的情況下連續3500r/min離心5h后，到離心清液的體積占總進料體積的60.34%，菌體蛋白沉淀水分質量分數為36.96%，L-蘇氨酸回收率均值為87.97%。

3 結論

運用臥螺離心機將陶瓷膜濃縮液中的L-蘇氨酸進行回收，可以有效的將濃縮液中的液體與固體物質分開，根據實驗結果，利用臥螺離心機對L-蘇氨酸陶瓷膜濃縮液進行離心固液分離，可以回收蘇氨酸陶瓷膜濃縮液中87%的蘇氨酸，但目前該工藝對臥螺離心機轉速、進料量要求較高，工藝設備投資回報率較長，后續需要作進一步的設備選型及工藝優化、調整，以期獲得更大的利潤。