[发明专利]钠盐发酵电渗析提取乳酸新工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及一种乳酸生产的新方法，尤其涉及一种有别于钙盐法的中和剂 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。

背景技术：

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。

发明内容：

本发明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 取乳酸新工艺，该发明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；本发明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。

本发明是这样实现的：

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、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度的产品。

本发明可以是这样实现的：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。

本发明还可以是这样实现的：淀粉质原料的粉碎粒度为80-100目。

本发明还可以是这样实现的：加淀粉酶在温度为108℃条件下喷射液化30 分钟，调节料液温度为60℃。

本发明还可以是这样实现的：发酵营养液的灭菌温度在110℃。