钠盐发酵电渗析提取乳酸新工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种钠盐发酵电渗析提取乳酸新工艺，它采用一种全新的中和剂进行发酵，在发酵的过程中可调节ＰＨ值，乳酸在自动控制系统作用下得到中和，生成乳酸钠，经膜过滤，除杂净化，再经双极膜电渗析装置产生乳酸和氢氧化钠，氢氧化钠返回发酵循环利用，利用淀粉质原料或其它含葡萄糖原料经粉碎、调浆，搅拌，浸泡，加淀粉酶后喷射液化，将喷射液化的液体糖化后立即过滤、调ＰＨ值，灭菌，调温度后糖化，搅拌均匀，进入发酵工序；灭菌后接入耐高渗Ｌ－乳酸菌种培养液，接种，发酵，搅拌均匀，发酵，超滤，过滤后的乳酸钠溶液进入下道工序，经过滤后的乳酸钠溶液，进入双析膜层进行电渗析，乳酸经浓缩制成所需浓度的产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种乳酸生产的新方法，尤其涉及一种有别于转盐法的中和剂 中和发酵过程产生乳酸的钠盐发酵电渗析提取乳酸新工艺，该方法采用一定浓 度的氢氧化钠作中和剂，并采用流加方式对发酵过程进行控制，根据发酵过程 对PH值进行精确控制，可以完全进行自动化操作的发酵新工艺。
技术介绍
目前乳酸发酵公开使用的发酵中和剂，主要是采用碳酸钙，也有一些研究 机构采用氢氧化钙作为中和剂，用这种生产方式生产乳酸具有劳动强度大，有 大量的粉尘污染，无法对发酵PH值进行精确控制，无法实现生产自动化、生产 成本高、发酵过程容易染菌及产品收率低、后提取过程产生大量的工业"三废" 的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述生产工艺的缺点，而提供一种钠盐发酵电渗析提 敢乳酸新工艺，该专利技术采用一种全新的中和剂进行发酵，在发酵的过程中可调 节PH值，乳酸在自动控制系统作用下得到中和，生成乳酸钠，经膜过滤，除杂 净化，再经双极膜电渗析装置产生乳酸和氢氧化钠，氢氧化钠返回发酵循环利 用；本专利技术不仅解决了困扰乳酸发酵行业多年的劳动强度大、粉尘污染严重、 无法精确控制发酵PH值的缺点，而且大大的提高了生产自动化水平，使原材料 的使用处于可操控水平，为工业上的精细化操作提供了可能。本专利技术是这样实现的第一步、利用淀粉质原料或其它含葡萄糖原料，粉碎、调桨(水料比1:4，控制PH值在5.5-6.5)，在充分搅拌的情况下，浸泡30分钟，加淀粉酶在温 度为105°C—110。C条件下喷射液化30分钟，碘试显本色、DE值为25yo—35。/。， 立即过滤、将滤液调PH值为4.0—4.5，调温度60。C糖化(也可以先液化，然后在发酵过程中边发酵，边糖化，调节发酵PH值为5—5.5)，时间为15—25个小 时，立即降温，配制糖水葡萄糖含量在13%—16%，添加1%—2%的玉米浆、0.5% 一1%的酵母膏、0. 02%—0. 05%乳酸镁、0.005%—0.01%磷酸氢二钠，制为发酵营 养液，发酵营养液灭菌在105'C—115'C温度下灭菌30分钟，急剧降温、调节料 液温库为55卩一65°C，搅拌均匀，进入发酵工序；第二步、发酵营养液接入耐高渗L一乳酸菌种培养液，接种量为8%—15%, 发酵温度为49'C—51°C，搅拌均匀，先静止培养7—9小时，然后利用配制好的 浓度在15%—25%之间的氢氧化钠，流加控制发酵液的PH值，维持发酵营养液的 PH值在5.2—6.3之间，制得乳酸钠溶液，发酵结束可以使发酵残留的还原糖在 0.1%视为发酵终点；第三步、发酵完成后的乳酸钠溶液，经过超滤分离出的菌体和大分子蛋白 及纳滤分离出残留的还原糖、色素、高价离子等，并返回到预发酵罐内，达到 营养综合利用、再利用的目的，精滤后的乳酸钠溶液进入下道工序； 一般运行3 天洗膜一次，用水量每吨乳酸0.3吨水，洗膜水外排(COD《600mg/L、 B0D《 400mg/L);第四步、经过滤后的乳酸钠溶液，进入电渗析装置，在电场推动下，使用 选择性透过的离子交换膜替代传统的钙盐法酸解工艺，乳酸钠中的钠离子可透 过阳离子交换膜运动，直到双极膜阴离子交换膜时被截留，反之，阴离子交换 膜可以让乳酸根阴离子进行交换和穿过，直到被双极膜的阳离子交换膜截留， 乳酸根离子、钠离子分别通过多级阴膜、阳膜组成的膜堆，其他离子相对截留， 再进入多级电渗析膜系统的双析膜层，双极膜阴阳复合膜位于电渗析膜的两侧， 双极膜靠电解提供氢氧根离子和氢离子，这样一个膜堆就形成三个料液通道， 乳酸钠料液从中间进入，在电场的作用下，使氢离子与乳酸根离子结合成乳酸; 氢氧根离子与钠离子结合成氢氧化钠，分别从左右两个通道流出，从而达到了 乳酸提取精制和氢氧化钠的回用，最后，乳酸经浓縮制成所需浓度的产品。本专利技术可以是这样实现的所述的淀粉质原料可以采用大米、玉米、小麦、 薯干、土豆、木薯或精制葡萄糖。本专利技术还可以是这样实现的淀粉质原料的粉碎粒度为80—100目。本专利技术还可以是这样实现的加淀粉酶在温度为108。C条件下喷射液化30 分钟，调节料液温度为6(TC 。本专利技术还可以是这样实现的发酵营养液的灭菌温度在iicrc。牢专利技术还可以是这样实现的发酵营养液接入耐高渗L一乳酸菌种培养液，接种量为10%，发酵营养液的发酵温度为50'C，接种后保持接种液静止放置8 小时，0D,至少为2。本专利技术还可以是这样实现的氢氧化钠的浓度为20%，流加控制发酵营养液的PH值，维持发酵营养液的PH值为6.0。本专利技术还可以是这样实现的发酵营养液残糖O. 1%为发酵终点。 本专利技术的积极效果是1、 本专利技术具有自动化程度高、污染小、生产成本低、不易染菌和可精确控制发酵PH值及设备利用率高的优点。2、 本专利技术大大降低了劳动强度，提高了劳动生产效率，减少环境污染。3、 本专利技术能提升乳酸生产技术水平，推动了发酵行业的技术革命。4、 氢氧化钠的回用补充了发酵过程中的中和剂，节约了成本，且整个提取 乳酸过程为闭路循环，基本达到了零排放，保护了环境。具体实施例方式以下结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述 实施例一第一步、利用淀粉质原料玉米，粉碎粒度为90目、调浆(水料比1: 4，控制PH值在5.5-6.5)，在充分搅拌的情况下，浸泡30分钟，加淀粉酶在温度 为108'C条件下喷射液化30分钟，碘试显本色、DE值为309&，立即过滤、将滤 液调PH值为4.5，调温度6(TC糖化(也可以先液化，然后在发酵过程中边发酵， 边糖化，调节发酵PH值为5.0)，时间为20个小时，立即降温，配制糖水葡萄糖 含量在16%，添加1.5%的玉米浆、0.5%的酵母膏、0.02%的乳酸镁、0.005%的磷 酸氢二钠，在11(TC温度下灭菌30分钟，急剧降温、调节料液温度为6(TC，搅拌均匀，进入发酵工序；第二步、发酵营养液接入耐高渗L一乳酸菌种培养液，接种量为10%，发酵温度为5(TC，搅拌均匀，先静止培养8小时，然后利用配制好的浓度在20%之 间的氢氧化钠，流加控制发酵液的PH值，维持发酵液的PH值在6.0，制得乳酸 钠溶艰，发酵结束可以使发酵残糖在O. 1%视为发酵终点；第三步、发酵完成后的乳酸钠溶液，经过超滤分离出的菌体和大分子蛋白 及纳滤分离出残留的还原糖、色素、高价离子等，并返回到预发酵罐内，达到 营养综合利用、再利用的目的；精滤后的乳酸钠溶液进入下道工序； 一般运行3 天洗膜一次，用水量每吨乳酸0.3吨水，洗膜水外排(COD《600mg/L、 B0D《 400mg/L);第四步、经过滤后的乳酸钠溶液，进入电渗析装置；在电场推动下，使用 选择性透过的离子交换膜替代传统的钙盐法酸解工艺，乳酸钠中的钠离子可透 过阳离子交换膜运动，直到双极膜阴离子交换膜时被截留；反之，阴离子交换 膜可以让乳酸根阴离子进行交换和穿过，直到被双极膜的阳离子交换膜截留； 乳酸根离子、钠离子分别通过多级阴膜、阳膜组成的膜堆，其他离子相对截留; 再进入多级电渗析膜系统的双析膜层，双极膜阴阳复合膜位于电渗析膜的两侧， 双极膜靠电解提供氢氧根离子和氢离子，这样一个膜堆就形成三个料液通道， 乳酸钠料液从中间进入，在电场的作用下，使氢离子与乳酸根离子结合成乳酸; 氢氧根离子与钠离子结合成氢氧化钠，分别从左右两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钠盐发酵电渗析提取乳酸新工艺，其特征在于：　　　　第一步、利用淀粉质原料或其它含葡萄糖原料，粉碎、调浆（水料比：１∶４，控制ＰＨ值在５．５－６．５），在充分搅拌的情况下，浸泡３０分钟，加淀粉酶在温度为１０５℃－１１０℃条件下喷射液化３０分钟，碘试显本色、ＤＥ值为２５％－３５％，立即过滤、将滤液调ＰＨ值为４．０－４．５，调温度６０℃糖化（也可以先液化，然后在发酵过程中边发酵，边糖化，调节发酵ＰＨ值为５－５．５），时间为１５－２５个小时，立即降温，配制糖水葡萄糖含量在１３％－１６％，添加１％－２％的玉米浆、０．５％－１％的酵母膏、０．０２％－０．０５％乳酸镁、０．００５％－０．０１％磷酸氢二钠，制为发酵营养液，发酵营养液灭菌在１０５℃－１１５℃温度下灭菌３０分钟，急剧降温、调节料液温度为５５℃－６５℃，搅拌均匀，进入发酵工序；　　　　第二步、发酵营养液接入耐高渗Ｌ－乳酸菌种培养液，接种量为８％－１５％，发酵温度为４９℃－５１℃，搅拌均匀，先静止培养７－９小时，然后利用配制好的浓度在１５％－２５％之间的氢氧化钠，流加控制发酵液的ＰＨ值，维持发酵液的ＰＨ值在５．２－６．３之间，制得乳酸钠溶液，发酵结束可以使发酵残留的还原糖在０．１％视为发酵终点；　　　　第三步、发酵完成后的乳酸钠溶液，经过超滤分离出的菌体和大分子蛋白及纳滤分离出残留的还原糖、色素、高价离子等，并返回到预发酵罐内，达到营养综合利用、再利用的目的，精滤后的乳酸钠溶液进入下道工序；一般运行３天洗膜一次，用水量每吨乳酸０．３吨水，洗膜水外排（ＣＯＤ≤６００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ≤４００ｍｇ／Ｌ）；　　　　第四步、经过滤后的乳酸钠溶液，进入电渗析装置，在电场推动下，使用选择性透过的离子交换膜替代传统的钙盐法酸解工艺，乳酸钠中的钠离子可透过阳离子交换膜运动，直到双极膜阴离子交换膜时被截留，反之，阴离子交换膜可以让乳酸根阴离子进行交换和穿过，直到被双极膜的阳离子交换膜截留，乳酸根离子、钠离子分别通过多级阴膜、阳膜组成的膜堆，其他离子相对截留，再进入多级电渗析膜系统的双析膜层，双极膜阴阳复合膜位于电渗析膜的两侧，双极膜靠电解提供氢氧根离子和氢离子，这样一个膜堆就形成三个料液通道，乳酸钠料液从中间进入，在电场的作用下，使氢离子与乳酸根离子结合成乳酸；氢氧根离子与钠离子结合成氢氧化钠，分别从左右两个通道流出，从而达到了乳酸提取精制和氢氧化钠的回用，最后，乳酸经浓缩制成所需浓...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王然明，于培星，李冰，王洪林，张国宣，郭廷，王静，张健，
申请(专利权)人：河南金丹乳酸有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]