一种利用离子交换树脂制备发酵源丙酸钙的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用离子交换树脂制备发酵源丙酸钙的方法，属于生物食品防腐剂技术领域。该方法包括：1）利用丙酸菌发酵，获得含有15g/L~30g/L丙酸盐的发酵液；2）经过滤分离后，利用阳离子交换树脂去除丙酸盐中的阳离子，已获得高纯度丙酸；3）往收集的丙酸中加入氢氧化钙进行钙化。4）通过过液分离去除少量固体后，进行蒸发浓缩5

【技术实现步骤摘要】
一种利用离子交换树脂制备发酵源丙酸钙的方法


[0001]本专利技术属于生物食品防腐剂
，具体涉及一种利用离子交换树脂制备发酵源丙酸钙的方法。

技术介绍

[0002]丙酸钙在酸性条件下产生的游离丙酸对细菌、霉菌、酵母菌等维生素具有广泛的抗菌作用，但对人畜无害，无毒副作用。因此，丙酸钙在食品、饲料、酿造等方面是一种良好的防腐保鲜剂，市场应用广泛。中国作为饲料的生产大国，对丙酸及其盐需求量巨大，并呈现逐年递增的趋势。
[0003]目前，高纯度丙酸钙的主要制备工艺还是以丙酸和钙源化学合成为主，该工艺虽然纯度较高，但生产能耗较高，且易污染环境。以生物发酵法制备丙酸钙的制备工艺已有报道，但丙酸菌发酵过程往往需要添加氢氧化钠等碱来维持微生物最适合的pH环境，这样发酵液中的丙酸其实以丙酸钠的形式存在，希望得到丙酸钙时则需要将钠离子替换成钙离子，如专利CN103014077，在发酵40~60h时，流加钙源，最后用溶剂进行析晶和洗涤以获得丙酸钙。该方法中廉价的碳酸钙一般在水溶液中的溶解度有限，即使用氢氧化钙也同样面临溶解度小的问题，该发酵过程对设备要求较高，在后处理时采用易制爆溶剂，产业化操作繁琐，成本相对较高。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术设计的目的在于提供一种利用离子交换树脂制备发酵源丙酸钙的方法。该方法通过丙酸杆菌进行发酵得到还有丙酸盐的发酵液，在去除菌体等固体物质后，利用H型阳离子树脂和发酵液中的钠等阳离子进行交换，以获得非盐形式的丙酸。再通过钙化，将丙酸转化成丙酸钙，这样解决了产品因发酵夹带丙酸钠而纯度不高的问题。其次，树脂可以重复利用，不涉及有机溶剂，绿色环保。
[0005]本专利技术通过以下技术方案加以实现：所述的一种利用离子交换树脂制备发酵源丙酸钙的方法，其特征在于包括以下步骤：1）利用丙酸菌在间性厌氧条件下进行发酵，制得含有15g/L ~30g/L丙酸盐的发酵液；2）将步骤1）制得的发酵液进行过滤分离，收集液相；3）将步骤2）收集的液相用泵打入阳离子交换树脂预处理床，并从阳离子交换树脂预处理床底部通入空气进行曝气搅拌30min，以便于将产生的CO2从料液中排出；4）将步骤3）中的料液流经预处理好的阳离子交换树脂床，并用纯水进行顶洗，收集流出的丙酸液体；5）往步骤4）收集的丙酸液体中加入氢氧化钙进行钙化，调节PH=6.5
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7.5，并搅拌20min；
6）将步骤5）中的料液进行固液分离，收集液相得到丙酸钙清液；7）将步骤6）中的清液浓缩5
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8倍后，将物料进行喷雾干燥，得到丙酸钙产品。
[0006]进一步地，步骤1）中所述丙酸菌为产酸丙酸杆菌、费氏丙酸杆菌中的任一种。
[0007]进一步地，步骤2）中的过滤分离方法为陶瓷膜过滤、中空纤维膜过滤，板框压滤中的任一种。
[0008]进一步地，步骤3）中阳离子交换树脂预处理床为H型阳离子交换树脂，其树脂体积为0.2
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0.5倍料液体积，通入的空气速度为0.3~0.5VVM。
[0009]进一步地，步骤4）中阳离子交换树脂床为H型阳离子交换树脂，其树脂体积为0.8
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1.2倍料液体积，流速为0.2
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0.5BV/h树脂体积, 顶洗用水为0.2~0.4BV树脂体积。
[0010]进一步地，步骤5）中的固液分离方法为板框压滤、管式离心、卧螺离心中的任一种。
[0011]本专利技术方法通过丙酸杆菌进行发酵, 获得含有一定浓度的丙酸盐，再通过阳离子树脂交换，吸附丙酸盐中的金属离子，并获得纯度较高的丙酸。再通过钙化、浓缩、喷干即可获得纯度高的丙酸钙产品，大大提高了产品质量，提高了生产效率，降低了生产成本。
附图说明
[0012]图1为丙酸钙制备工艺流程图。
具体实施方式
[0013]以下结合说明书附图及具体实施例对本专利技术做进一步详细描述，以便更地理解本技术方案。
[0014]本专利技术一种利用离子交换树脂制备发酵源丙酸钙的方法，包括以下步骤： 1）利用丙酸菌在间性厌氧条件下进行发酵，制得含有15g/L ~30g/L丙酸盐的发酵液；2）将步骤1）制得的发酵液进行过滤分离，收集液相；3）将步骤2）收集的液相用泵打入阳离子交换树脂预处理床，并从树脂床底部通入空气进行曝气搅拌30min，以便于将产生的CO2从料液中排出；4）将步骤3）中的料液流经预处理好的阳离子交换树脂床，并用纯水进行顶洗，收集流出的丙酸液体；5）往步骤4）收集的丙酸中加入氢氧化钙进行钙化，调节PH=6.5
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7.5，并搅拌20min；6）将步骤5）中的料液进行固液分离，收集液相得到丙酸钙清液；7）将步骤6）中的清液蒸发浓缩5
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8倍后，将物料进行喷雾干燥，得到丙酸钙产品。
[0015]实施例1利用产丙酸丙酸杆菌在间性厌氧条件下进行发酵，取发酵液通过陶瓷膜分离获得含有22.58g/L丙酸钠清液2000ml，将清液通入装有600ml氢型阳离子交换树脂D001，并以200ml/min 速度通入空气进行曝气搅拌20min，放出的清液用蠕动泵按0.3BV/h树脂体积的流速打入装有2000ml氢型阳离子交换树脂床，并用240ml纯水顶洗。收集得到的丙酸液体2360ml。在上述丙酸中缓慢加入氢氧化钙31g调节pH至7.08，将料液用板框压滤得到滤液，该滤液于70℃、减压
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0.085Mpa下浓缩至470ml，并进行喷雾干燥得到丙酸钙粉89.6g，丙酸钙含量41.6%，总收率85.3%。
[0016]实施例2利用费氏丙酸杆菌在间性厌氧条件下进行发酵，取发酵液通过陶瓷膜分离获得含
有17.78g/L丙酸钠清液2000ml，将清液通入装有500ml氢型阳离子交换树脂D001，并以200ml/min 速度通入空气进行曝气搅拌20min，放出的清液用蠕动泵按0.5BV树脂体积的流速打入装有2000ml氢型阳离子交换树脂床，并用150ml纯水顶洗。收集得到的丙酸液体2205ml。在上述丙酸中缓慢加入氢氧化钙25g调节pH至7.01，将料液用板框压滤得到滤液，该滤液于70℃、减压
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0.085 Mpa下浓缩至300ml，并进行喷雾干燥得到丙酸钙粉69.1g，丙酸钙含量42.37%，总收率84.99%。
[0017]实施例3D001阳离子树脂的静态吸附容量实验取处理好的D001树脂500ml（抽干表面水分后重量=402g，缓慢加入一定量丙酸钠溶液，搅拌5min，取样检测Na+ 是否存在；没有Na+时表明丙酸钠溶液中的Na+已完全被树脂吸附，继续加入一定量丙酸钠溶液，同理进行Na+检测，直至出现Na+。此时，表明500ml树脂所能交换的丙酸钠数量作为该树脂的交换容量，最终确定该树脂的交换容量为20g丙酸钠/L树脂，见表1。
[0018]表1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用离子交换树脂制备发酵源丙酸钙的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）利用丙酸菌在间性厌氧条件下进行发酵，制得含有15g/L ~30g/L丙酸盐的发酵液；2）将步骤1）制得的发酵液进行过滤分离，收集液相；3）将步骤2）收集的液相用泵打入阳离子交换树脂预处理床，并从阳离子交换树脂预处理床底部通入空气进行曝气搅拌30min，以便于将产生的CO2从料液中排出；4）将步骤3）中的料液流经预处理好的阳离子交换树脂床，并用纯水进行顶洗，收集流出的丙酸液体；5）往步骤4）收集的丙酸液体中加入氢氧化钙进行钙化，调节PH=6.5
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7.5，并搅拌20min；6）将步骤5）中的料液进行固液分离，收集液相得到丙酸钙清液；7）将步骤6）中的丙酸钙清液浓缩5
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8倍后，将物料进行喷雾干燥，得到丙酸钙产品。2.如权利要求1所述的一种利用离子交换树脂制备发酵源丙酸钙的方法，其特征在于步骤1）中所述丙酸菌为产酸丙酸杆菌、费氏丙酸杆菌中的任一种。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐玉华，钱文乐，吴佳艳，黄亦存，
申请(专利权)人：浙江圣达生物研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：