專利名稱：膜耦合清液單罐細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵的左旋－乳酸生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種(左旋)—乳酸生產(chǎn)的工藝技術(shù)，尤其是一種將膜分離技術(shù)與清液單罐細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵耦合起來生產(chǎn)L-乳酸的工藝。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外L-乳酸的生產(chǎn)，大都采用米根霉發(fā)酵法，在發(fā)酵過程中，由于乳酸的積累，嚴(yán)重地抑制了乳酸菌的生長和乳酸的形成。為了消除這種抑制作用，常加入一些中和劑，如CaCO3、NaOH、NH4OH。然而這些方法均有一些缺點(diǎn)，譬如加入過量CaCO3來控制發(fā)酵液的PH值，把大量的雜質(zhì)和雜菌帶入了發(fā)酵罐給發(fā)酵和后提取均帶來了很大的麻煩，此外，采用米根霉發(fā)酵，是好氧發(fā)酵，能耗高，使產(chǎn)品成本高等，均制約著L-乳酸推廣運(yùn)用和發(fā)展。尤其是當(dāng)前，為了保護(hù)我們生存的環(huán)境，國內(nèi)外正大力推廣聚乳酸新型可降解材料，如何實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)，低成本，無污染的乳酸生產(chǎn)已經(jīng)成為制約聚乳酸新型環(huán)保新材料能否順利實(shí)施的技術(shù)關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種原料綜合利用率高，糖酸轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)品純度高，生產(chǎn)工藝簡單，成本低，無廢物也無廢水排放的膜耦合清液單罐細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵的左旋—乳酸生產(chǎn)工藝。
2、技術(shù)方案本發(fā)明的膜耦合清液單罐細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵的左旋—乳酸生產(chǎn)工藝為a、將玉米進(jìn)行無酸浸漬，并破碎玉米，分離出胚芽；b、將剝離胚芽的玉米胚乳磨漿、液化、糖化、過濾分離出糖液；c、將過濾分離出的糖液濃縮后和乳酸發(fā)酵的其它營養(yǎng)源一起加入?yún)捬醢l(fā)酵罐，進(jìn)行細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵；d、上的發(fā)酵液進(jìn)行微濾膜過濾，之后再進(jìn)行納濾膜過濾，將經(jīng)過以上過濾的發(fā)酵液初步濃縮；e、將經(jīng)過初步濃縮的發(fā)酵液再經(jīng)熱濃縮，真空精餾得到左旋—乳酸。
采用旋流器將破碎后的玉米中的胚芽和胚乳分離出。
采用真空過濾的方法，將經(jīng)過液化、糖化的玉米胚乳漿分離出糖液。在厭氧發(fā)酵罐中進(jìn)行的細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵是膜耦合清液單罐連續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵細(xì)菌為乳酸菌。
經(jīng)過納濾膜過濾的發(fā)酵液經(jīng)反滲透膜進(jìn)行初步濃縮。
經(jīng)過初步濃縮的發(fā)酵液進(jìn)行濃縮時(shí)，采用帶熱泵的三效蒸發(fā)器進(jìn)行熱濃縮，精餾時(shí)采用高真空精餾機(jī)組制得藥用級左旋—乳酸。
3、技術(shù)效果本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明的原料玉米綜合利用率高，不但主要成分淀粉的葡萄糖轉(zhuǎn)化率可達(dá)到理論值的97％以上，而且非淀粉成分蛋白質(zhì)、脂肪和纖維均得到了最大程度的利用，副產(chǎn)品回收所創(chuàng)造的價(jià)值可抵銷乳酸原料成本的50％以上，大幅度的降低了L-乳酸的生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的原料前處理工藝，是將玉米中除淀粉以外的各有用成份在發(fā)酵以前即進(jìn)行分離、提取、加工、精制成各種高附加值產(chǎn)品，且將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖進(jìn)入發(fā)酵工段。提高發(fā)酵工段設(shè)備的利用率在此階段不采用亞硫酸浸漬工藝，避免了亞硫酸及其鹽類的廢水產(chǎn)生。本發(fā)明中酶解三相分離組合技術(shù)，不但提高了蛋白、脂肪和纖維回收率，而且顯著改善了蛋白質(zhì)的品質(zhì)，提高其營養(yǎng)效價(jià)，是一種高附加值的蛋白短肽制品。
(2)本發(fā)明采用清液單罐細(xì)菌厭氧連續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵生成的乳酸被納濾膜透了出去。有效地克服了乳酸菌產(chǎn)酸的抑制，使反應(yīng)產(chǎn)物減少了，其發(fā)酵的糖酸轉(zhuǎn)化率大幅度提高了，可達(dá)理論值的95％左右，而且發(fā)酵強(qiáng)度也較傳統(tǒng)的分批發(fā)酵高出5倍以上。對提高產(chǎn)品質(zhì)量降低生產(chǎn)成本，意義重大。
(3)本發(fā)明后提取工藝采用膜分離技術(shù)，高效蒸發(fā)濃縮技術(shù)及高真空精餾技術(shù)，可以說是現(xiàn)代物理提練工藝，不僅工藝流程短，提取率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，能耗低，而且大幅度地降低了酸、堿、活性碳、樹指等輔料的消耗。對降低產(chǎn)品的成本起到了舉足輕重的作用。
(4)本發(fā)明的工藝過程實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)生產(chǎn)，做到了廢水零排放，原乳酸生產(chǎn)工藝過程中不僅有廢水排放，而且還有大量的廢渣CaSO4排出，本發(fā)明革掉了鈣鹽法，因此亦沒有廢渣CaSO4排放。保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，節(jié)約了廢水、廢渣處理所需的大量投資和運(yùn)行費(fèi)用。對降低產(chǎn)品成本也起到一定的作用。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例為(1)將玉米進(jìn)行無酸浸漬，使胚芽充分吸水；(2)浸漬后采用旋流器將破碎后的玉米分離出胚芽，再將胚芽用酶解三相分離組合技術(shù)制成玉米油，食用蛋白短肽及纖維飼料；(3)將剝離胚芽后的胚乳磨漿、液化、糖化、真空過濾分離出糖液，濾餅經(jīng)干燥制成纖維蛋白飼料；(4)將真空過濾后獲得的糖液，經(jīng)濃縮后和乳酸發(fā)酵其它營養(yǎng)源一起流加到厭氧發(fā)酵罐，進(jìn)行膜耦合清液單罐連續(xù)細(xì)菌發(fā)酵，生產(chǎn)L-乳酸。
(5)將成熟的發(fā)酵液泵入微濾膜，由微濾膜分離出的細(xì)菌循環(huán)返回發(fā)酵罐再利用，由微濾膜透出的發(fā)酵液直接泵入納濾膜，由納濾膜分離出來的未能被利用的營養(yǎng)物質(zhì)也循環(huán)返回發(fā)酵罐再利用，經(jīng)納濾膜純化透出的稀乳酸被泵入反滲透膜進(jìn)行初步濃縮，反滲透膜透出的過程水，作為工藝水返回系統(tǒng)再利用。
(6)經(jīng)反滲透膜初步濃縮的乳酸由帶熱泵的三效降膜蒸發(fā)器進(jìn)行后濃縮，再經(jīng)高真空精餾機(jī)組制得無色透明藥用級L-乳酸。
精練過程中獲得的蛋白、多糖、色素等有機(jī)雜質(zhì)加到原料前處理工頌段纖維蛋白飼料中進(jìn)行利用。
其中流加糖的濃度大于60％，發(fā)酵溫度50～60℃發(fā)酵液PH值為2.0～4.0，產(chǎn)酸≥9.0％，轉(zhuǎn)化率90～95％，發(fā)酵醪液中殘?zhí)切∮?.3％，提取總收率大于85％將玉米胚乳磨漿，液化、糖化、分離葡萄糖后，將濾餅制成蛋白飼料和纖維飼料的方法是將濾餅調(diào)漿，進(jìn)行分離、脫水和干燥后即得蛋白飼料和纖維飼料。
由剝離后的胚芽生產(chǎn)纖維飼料，玉米油、食用蛋白短肽付產(chǎn)品的方法是先將胚芽冷凍，然后磨漿、酶解，再經(jīng)三相分離和濃縮干燥后獲得纖維飼料，食用蛋白短肽和玉米油。
其中冷凍溫度為-5℃～-25℃，冷凍時(shí)間為20～200分鐘，酶解溫度為50℃～60℃，酶解時(shí)間為10～20小時(shí)。玉米油的收率達(dá)85％左右。
以年生產(chǎn)1萬藥用級L-乳酸計(jì)算消耗玉米18000噸，產(chǎn)藥用級L-乳酸1萬噸，食用蛋白短肽粉300噸，玉米油450噸，蛋白飼料700噸，纖維飼料2000噸。每噸乳酸成本可降到1萬元以下。
權(quán)利要求
1.一種膜耦合清液單罐細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵的左旋—乳酸生產(chǎn)工藝，其特征在于生產(chǎn)工藝為a、將玉米進(jìn)行無酸浸漬，并破碎玉米，分離出胚芽；b、將剝離胚芽的玉米胚乳磨漿、液化、糖化、過濾分離出糖液；c、將過濾分離出的糖液濃縮后和乳酸發(fā)酵的其它營養(yǎng)源一起加入?yún)捬醢l(fā)酵罐，進(jìn)行細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵；d、將以上的發(fā)酵液進(jìn)行微濾膜過濾，之后再進(jìn)行納濾膜過濾，將經(jīng)過以上過濾的發(fā)酵液初步濃縮；e、將經(jīng)過初步濃縮的發(fā)酵液再經(jīng)熱濃縮，真空精餾得到左旋—乳酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜耦合清液單罐細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵的左旋—乳酸生產(chǎn)工藝，其特征在于采用旋流器將破碎后的玉米中的胚芽和胚乳分離出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膜耦合清液單罐細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵的左旋—乳酸生產(chǎn)工藝，其特征在于采用真空過濾的方法，將經(jīng)過液化、糖化的玉米胚乳漿分離出糖液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜耦合清液單罐細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵的左旋—乳酸生產(chǎn)工藝，其特征在于在厭氧發(fā)酵罐中進(jìn)行的細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵是膜耦合清液單罐連續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵細(xì)菌為乳酸菌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜耦合清液單罐細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵的左旋—乳酸生產(chǎn)工藝，其特征在于經(jīng)過納濾膜過濾的發(fā)酵液經(jīng)反滲透膜進(jìn)行初步濃縮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜耦合清液單罐細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵的左旋—乳酸生產(chǎn)工藝，其特征在于經(jīng)過初步濃縮的發(fā)酵液進(jìn)行濃縮時(shí)，采用帶熱泵的三效蒸發(fā)器進(jìn)行熱濃縮，精餾時(shí)采用高真空精餾機(jī)組制得藥用級左旋—乳酸。
全文摘要
膜耦合清液單罐細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵的左旋—乳酸生產(chǎn)工藝,是一種將膜分離技術(shù)與清液單罐細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵耦合起來生產(chǎn)左旋—乳酸的工藝,該工藝方法為:a.將玉米進(jìn)行無酸浸漬,并破碎玉米,分離出胚芽;b.將剝離胚芽的玉米胚乳磨漿、液化、糖化、過濾分離出糖液;c.將過濾分離出的糖液濃縮后和乳酸發(fā)酵的其它營養(yǎng)源一起加入?yún)捬醢l(fā)酵罐,進(jìn)行細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵;d.將以上的發(fā)酵液進(jìn)行微濾膜過濾,之后再進(jìn)行納濾膜過濾,將經(jīng)過以上過濾的發(fā)酵液初步濃縮;e.將經(jīng)過初步濃縮的發(fā)酵液再經(jīng)熱濃縮,真空精餾得到左旋—乳酸。
文檔編號C12P7/56GK1348992SQ0113413
公開日2002年5月15日 申請日期2001年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月31日
發(fā)明者徐昌洪, 薛齊重, 彭濤, 伍駿, 王蘇霞 申請人:徐昌洪