L-苏氨酸（Threonine，简写为Thr）是构成人类及动植物蛋白质的一种必须氨基酸。L-苏氨酸主要用于医药、化学试剂、食品强化剂和饲料添加剂等领域。特别是在饲料添加剂领域的用量增长快速，常添加到未成年仔猪和家禽的饲料中，是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸，也是家禽饲料配方中的第三或第四大限制氨基酸。在饲料中添加L-苏氨酸，不但可以平衡氨基酸组成，促进家禽生长，还可提高氮的利用率，降低饲养成本。

目前，我国的L-苏氨酸生产以发酵法为主，传统L-苏氨酸生产过程中大部分是以玉米浆和糖蜜作为发酵氮源，通过L-苏氨酸转化菌株进行发酵，发酵液经陶瓷膜设备进行截留，将其中的菌体蛋白等杂质去除，再经浓缩结晶、离心分离、干燥、筛分和包装等工艺操作，获得L-苏氨酸成品。此过程中L-苏氨酸发酵液经陶瓷膜截留后的浓缩液中含有大量的L-苏氨酸，若将此部分料液直接进行絮凝沉淀处理，会降低母液的利用价值，而排放到环境中会造成环境的污染和资源的浪费。卧螺离心机具有处理能力大、连续化作业和自动化程度高等优点，主要部件由转鼓、螺旋推进器和差速系统等构成，分离过程是：物料在转鼓内壁以设计速度高速旋转，沿着转鼓壳体形成一个同心液层，成为液环层；物料内所含的固体在离心力作用下沉积到转鼓上，再通过螺旋的运转将干物料推至转鼓锥端，上清液则从转鼓大端排出，实现固液分离。分离过程中不需要添加任何助滤剂，并能确保分离出的重相无外来添加的杂质。卧螺离心机已经在制药、污泥脱水和化工等行业成功应用，在柠檬酸清液、色氨酸发酵及淀粉糖生产中的应用有少量报道，而在L-苏氨酸生产中的应用比较少见，鲜有报道。

1 材料与方法

1.1 实验设备

卧螺离心机，型号为LW230×700；台式高速离心机，型号为KH19A；全自动电位滴定仪，型号为20J-3D；电热鼓风干燥箱，型号为DHG-9075A。

1.2 浓缩液中L-苏氨酸浓度分析

选取生产上不同批次的经陶瓷膜截留后浓缩液10mL，分别编号为SD1～5组。利用台式高速离心机在转速为11000r/min下离心10min，测量上清液体积y，各上清液吸取5mL，分别置于干燥的称量瓶中（干燥的称量瓶质量为m1），将其放置于真空干燥箱中105℃恒温干燥180min。待干燥完成后进行称量并记录质量为m2，记录干燥前后质量的差值，将每组干燥后的干物质用刮刀刮下，每组分别称量＜0.1g于100mL干净的玻璃烧杯中，加入3mL质量分数为98%的甲酸，50mL质量分数为99.5%的冰乙酸，混合均匀，开启全自动电位滴定仪进行滴定。

2 结果与讨论

2.1 实验工艺流程

传统L-苏氨酸生产过程是通过L-苏氨酸转化菌株进行发酵，发酵液经陶瓷膜设备进行截留，将其中的菌体蛋白等杂质去除，再经浓缩结晶、离心分离、干燥、筛分和包装等后提取工艺操作，获得L-苏氨酸成品，此过程中L-苏氨酸发酵液经陶瓷膜截留后的浓缩液中含有大量的L-苏氨酸，若将此部分料液直接进行絮凝沉淀处理，会降低母液的利用价值，而排放到环境中会造成环境的污染和资源的浪费。通过卧螺离心机进一步分离回收陶瓷膜过滤后浓缩液中的苏氨酸，并且在分离过程中不需要添加任何助滤剂，确保分离出的重相无外来添加的杂质，达到提高苏氨酸提取收率的目的。

2.2 浓缩液中L-苏氨酸浓度分析

经全自动电位滴定仪测定的5组实验数据中，浓缩液中L-苏氨酸的质量浓度平均值为1.0g/dL，现确定发酵液经陶瓷膜截留后浓缩液中L-苏氨酸的理论质量浓度为1.0g/dL。

2.3 小试确定工艺可行性

采用型号为LW230×700卧螺离心机进行小试实验，利用卧螺离心机对发酵液经陶瓷膜截留后的浓缩液进行L-苏氨酸的回收。

设置离心机进料流量为0.6m³/h，对离心机的转速进行改变，对分离的液体体积、L-苏氨酸浓度和L-苏氨酸回收率进行考察。通过考察结果可知：卧螺离心机的转速在4000r/min时，进料流量为0.6m³/h，运行1h后进料体积为0.6m³，上清液为0.372m³，苏氨酸回收率为90.52%。

由小试结果可知：应用卧螺离心机完全可以实现苏氨酸陶瓷膜浓缩液的菌体蛋白和清液的分离，提高L-苏氨酸收率，初步判断可利用卧螺离心机分离苏氨酸陶瓷膜浓缩液。综合考虑能耗与离心机转鼓的寿命，把离心机转速设为3500r/min比较适宜，此时苏氨酸收率为90.03%。

2.4 卧螺离心L-苏氨酸陶瓷膜浓缩液的生产运行

利用卧螺离心机对L-苏氨酸陶瓷膜浓缩液进行离心分离，经过膜过滤浓缩的L-苏氨酸陶瓷膜浓缩液连续进入离心单元，由于卧螺离心机在离心时设置轻相与重相卸料口，使菌体蛋白与离心清液进行分离，从而达到固液分离的目的。生产工艺是：测量浓缩液储罐中菌体蛋白的体积V，查看清液卸料管道是否与清液储罐相连接，检查绞龙与重相卸料管是否连接。设置卧螺离心机转速为3500r/min；进料流量为17.5m³/h；菌体蛋白L-苏氨酸质量浓度为1.0g/dL左右；固形物含量为13%左右；pH为7.0左右。开启离心机，料液自动泵入离心系统，连续运行5h。

5批次L-苏氨酸陶瓷膜浓缩液在进料流量为17.5m³/h的情况下连续3500r/min离心5h后，到离心清液的体积占总进料体积的60.34%，菌体蛋白沉淀水分质量分数为36.96%，L-苏氨酸回收率均值为87.97%。

3 结论

运用卧螺离心机将陶瓷膜浓缩液中的L-苏氨酸进行回收，可以有效的将浓缩液中的液体与固体物质分开，根据实验结果，利用卧螺离心机对L-苏氨酸陶瓷膜浓缩液进行离心固液分离，可以回收苏氨酸陶瓷膜浓缩液中87%的苏氨酸，但目前该工艺对卧螺离心机转速、进料量要求较高，工艺设备投资回报率较长，后续需要作进一步的设备选型及工艺优化、调整，以期获得更大的利润。