本发明专利技术属于乳酸发酵技术领域，具体涉及一种乳酸发酵菌体渣预处理方法及其用于循环发酵生产乳酸的应用。本发明专利技术所述预处理方法包括将乳酸发酵液经过滤分离获取的菌体渣以复合介质进行预处理的步骤，经预处理后的菌体渣经过滤分离获得可溶营养物质及不可溶杂质；所述复合介质包括硫酸铵、乙二胺四乙酸二钠盐、十二烷基磺酸钠以及柠檬酸钠。本发明专利技术所述乳酸发酵菌体渣预处理方法，利用所述复合介质处理后的可溶营养物质(包含菌体和未消耗的营养)可以继续参与发酵，分离出的菌体作为营养氮源返回发酵工序循环使用，减少发酵培养基中的营养物质的用量，既解决了发酵废渣出路问题，又降低原辅材料消耗，而复合介质也可循环使用，实现了资源循环利用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于乳酸发酵
，具体涉及一种乳酸发酵菌体渣预处理方法及用于循环发酵生产乳酸的应用。
技术介绍
乳酸作为三大有机酸(包括乳酸、柠檬酸、醋酸)之一，是以淀粉质为原料，经微生物发酵精制而成的一种有机酸，在食品、医药和化学工业等领域都有广泛的应用。在食品工业领域中，由于乳酸的酸性柔和且稳定，在食品工业中广泛用作酸味剂、防腐剂之用，因此，食品领域中乳酸的消费量占世界乳酸总消费量的大约60％。由于人体内只具有代谢L-乳酸的酶，而D-乳酸则不能被人体吸收，并且过量使用会对人体有毒。因此，世界卫生组织提倡以L-乳酸作为食品添加剂和内服药品，取代目前普遍使用的DL-乳酸。同时，在啤酒生产领域中己禁止使用磷酸调节麦芽汁的pH值，而改用L-乳酸作为调节剂。据调查，世界上四分之一的乳酸用来生产硬脂酞乳酷乳酸，而其盐类则由于可以使面包的保存期变长被大量用于面包生产。另外，将乳酸添加于烟草中，能够保持烟草的湿度，提高卷烟的质量。在医药工业领域中，乳酸特别是L-乳酸，因具有很强的杀菌作用，甚至其杀菌作用高于柠檬酸、酒石酸、琥珀酸等常见消毒剂，可以用作手术室、病房、实验室、车间等场所的消毒剂。研究表明，L-乳酸、L-乳酸钠与葡萄糖、氨基酸等复合配制成输液，可治疗酸中毒及高钾血症，L-乳酸铁、L-乳酸钠、L-乳酸钙更是补充金属元素的良好药品。在化学工业等领域中，乳酸可用作制革工业中的脱灰剂，还可用来处理纺织纤维，使之易于着色，增加光泽，使触感柔软。乳酸乙酯作为“绿色溶剂”可以在电子学、航空和航天以及半导体工业中作为精细金属清洁剂。在化妆品中，乳酸、乳酸钠和乳酸钙可提供保湿方面的性能，而酞基乳酸锆是化妆品和保养用品中有效的乳化剂、物料填充和稳定剂，可改善皮肤结构，防止老化，起到保护皮肤的作用。随着全球气候变暖、环境污染逐渐加重，以及石油资源日益短缺，开发清洁能源与环境友好材料是国家当前十分紧迫的任务。在众多的可降解聚合物中，聚乳酸已成为21世纪最具有发展前景的绿色环保材料。聚乳酸的合成材料--L-乳酸的生产则直接影响到聚乳酸的合成。因此可以说L-乳酸技术和产业的发展是聚乳酸产业发展的重要前提。目前，国内外生产L-乳酸的工艺大多数以玉米淀粉为主要原料，通过适宜的乳酸菌发酵制得L-乳酸。我国乳酸发酵工业化生产过程中糖化和发酵工序多为分步进行，致使乳酸生产周期长，操作单元多，很难连续生产；在现有专利和文献中，也有一些提到了同步糖化发酵生产乳酸的技术，由于原料的不同，工艺也各不相同，而由于发酵所需pH值的限制，同步糖化发酵很不易控制，导致发酵液残糖高，糖利用率低，发酵液分离纯化困难，难以工业化实施。在此基础上，中国专利CN103789362A公开了一种预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，包括如下步骤：(1)原料制备：玉米经过除杂、粉碎、调浆、喷射液化和过滤；制得DE值为22％-28％的液化糖液，液化糖液中总糖含量为120-180g/L；(2)预糖化：将液化糖液加入经过消毒和灭菌的发酵罐内进行预糖化，得到发酵料液；(3)边糖化边发酵。该方法能够明显缩短糖化的时间，进而缩短乳酸生产周期，但是，该工艺在进行发酵分离产物后，发酵所得的菌体渣中除了含有菌体外，还含有未消耗完的营养以及钙等其它金属离子，一方面导致发酵培养基中的营养物质造成浪费，同时还存在发酵废渣污染的问题，造成资源浪费。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种乳酸发酵菌体渣预处理方法，以解决现有技术中发酵菌体分离时导致营养物质浪费及废渣污染的问题。为解决上述技术问题，本专利技术所述的乳酸发酵菌体渣预处理方法，包括将乳酸发酵液经过滤分离获取的菌体渣以复合介质进行预处理的步骤，经预处理后的菌体渣经过滤分离获得可溶营养物质及不可溶杂质；所述复合介质包括硫酸铵、乙二胺四乙酸二钠盐、十二烷基磺酸钠以及柠檬酸钠。所述硫酸铵、乙二胺四乙酸二钠盐、十二烷基磺酸钠以及柠檬酸钠的质量比为1-5：1-3：1-4：1-3。所述复合介质的用量占所述菌体渣质量的10-20wt％。所述预处理步骤于20-30℃下处理30-50min。所述预处理步骤后的过滤分离步骤为离心过滤，所述离心转速为1000-1200rpm。所述预处理步骤中，向菌体渣和复合介质的混合物加入水，将菌体渣和复合介质制成水溶液混匀，菌体渣和复合介质在水溶液中的总质量浓度为10-50wt％。本专利技术还公开了一种循环发酵生产乳酸的方法，包括如下步骤：(1)原料制备：取玉米经过除杂、粉碎、调浆、喷射液化步骤制得玉米浆液，经过滤分离后，得到液化糖液和玉米淀粉渣；(2)预糖化：将制得的液化糖液加入发酵罐内，加入糖化酶进行预糖化处理，得到发酵料液；(3)预糖化结束后，向发酵料液中加入酵母膏，并接种入乳酸菌液及糖化酶进行同步糖化发酵，同时检测乳酸的产量；(4)将所得发酵料液过滤，并将所得固体菌体渣按照上述乳酸发酵菌体渣预处理方法进行处理，同时将过滤分离后得到的可溶营养物质循环至发酵罐中进行下一循环的发酵之用；(5)经步骤(4)中固液分离后得到的乳酸料液经蒸发浓缩后得到含乳酸浓缩液。所述步骤(3)中，所述边糖化边发酵步骤具体包括：预糖化结束后，向发酵料液中加入酵母膏，并向发酵料液中加入氨水溶液调节发酵料液的pH为6.0±0.1，待发酵料液的温度达到50±2℃时添加占发酵料液总体积6％-12％的乳酸菌液，待乳酸菌液的OD620值达到9.5-12时，向发酵罐内通入无菌空气，并保持该温度下继续发酵；待发酵料液的OD620值达到10时，调节发酵料液pH为5.5±0.1，并继续按照液化糖液中每克总糖加入糖化酶50-100U/g加入糖化酶进行同步糖化发酵。所述步骤(2)中，所述预糖化步骤中，所述糖化酶的加入量为按照液化糖液中每克总糖加入400-600U/g计，并控制发酵液于50-70℃、pH4.5±0.1条件下进行预糖化处理。所述步骤(4)中，还包括将分离得到的不可溶杂质干燥并制备脱硫剂的步骤。所述不可溶杂质主要为金属杂质及其他。本专利技术所述乳酸发酵菌体渣预处理方法，利用硫酸铵、乙二胺四乙酸二钠盐、十二烷基磺酸钠以及柠檬酸钠为复合介质，对发酵后的菌体渣进行预处理，由于发酵菌体渣中除了含有菌体、未消耗完的营养外，还含有钙等影响前期发酵的其它金属离子，本专利技术所述复合介质可有效分离菌体渣中的可溶和不可溶物质(防止菌液中酸基丢失)，经过本专利技术所述复合介质处理后的可溶营养物质(包含菌体和未消耗的营养)可以继续参与发酵，而分离出的不可溶杂质主要为金属杂质，包括钙离子，经干燥可作为热电厂脱硫剂使用。而且，本专利技术采用离心分离的方法快速分离出菌体，分离出的菌体作为营养氮源返回发酵工序循环使用，减少发酵培养基中的营养物质的用量，既解决了发酵废渣出路问题，又降低原辅材料消耗，而复合介质也可循环使用，实现了资源循环利用。本专利技术所述循环发酵生产乳酸的方法，以现有边糖化边发酵的乳酸生产工艺为基础，结合所述乳酸发酵菌体渣预处理方法实现菌体的循环利用，利用单批次菌种即可实现多循环发酵，所述菌体渣经过预处理后，不仅其发酵乳酸的效率没有降低，反而因为携带了发酵液中的残余营养物质而有助于提升后续循环中的糖酸转化率，实现了乳酸发酵生产的最大化收益。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种乳酸发酵菌体渣预处理方法，其特征在于，包括将乳酸发酵液经过滤分离获取的菌体渣以复合介质进行预处理的步骤，经预处理后的菌体渣经过滤分离获得可溶营养物质及不可溶杂质；所述复合介质包括硫酸铵、乙二胺四乙酸二钠盐、十二烷基磺酸钠以及柠檬酸钠。
【技术特征摘要】
1.一种乳酸发酵菌体渣预处理方法，其特征在于，包括将乳酸发酵液经过滤分离获取的菌体渣以复合介质进行预处理的步骤，经预处理后的菌体渣经过滤分离获得可溶营养物质及不可溶杂质；所述复合介质包括硫酸铵、乙二胺四乙酸二钠盐、十二烷基磺酸钠以及柠檬酸钠。2.根据权利要求1所述的乳酸发酵菌体渣预处理方法，其特征在于，所述硫酸铵、乙二胺四乙酸二钠盐、十二烷基磺酸钠以及柠檬酸钠的质量比为1-5：1-3：1-4：1-3。3.根据权利要求1或2所述的乳酸发酵菌体渣预处理方法，其特征在于，所述复合介质的用量占所述菌体渣质量的10-20wt％。4.根据权利要求3所述的乳酸发酵菌体渣预处理方法，其特征在于，所述预处理步骤于20-30℃下处理30-50min。5.根据权利要求4所述的乳酸发酵菌体渣预处理方法，其特征在于，所述过滤分离步骤为离心过滤，所述离心转速为1000-1200rpm。6.根据权利要求1-5任一项所述的乳酸发酵菌体渣预处理方法，其特征在于，向菌体渣和复合介质的混合物加入水，将菌体渣和复合介质制成水溶液混匀，菌体渣和复合介质在水溶液中的总质量浓度为10-50wt％。7.一种循环发酵生产乳酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)原料制备：取玉米经过除杂、粉碎、调浆、喷射液化步骤制得玉米浆液，经过滤分离后，得到液化糖液和玉米淀粉渣；(2)预糖化：将制得的液化糖液加入发酵罐内，加入糖化酶进行预糖化处理，得到发酵料液；(3)预糖...
【专利技术属性】
技术研发人员：张国宣，穆鹏宇，师媛媛，崔洋，崔耀军，张树银，邢晓霞，顾永华，张亚辉，杨清翔，楚慧灵，范小辉，魏坤，罗智慧，
申请(专利权)人：河南金丹乳酸科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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