[发明专利]发酵与扩张床原位吸附耦合的乳酸生产工艺

权利要求书

1.一种发酵与分离耦合的乳酸生产装置，包括微生物发酵部分和分离部分，发酵部分由发酵罐构成，其特征在于分离部分由至少二个扩张床层析柱构成。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，发酵罐底部出料口与扩张床层析柱底部开口通过管路连接，在连接发酵罐底部出料口与扩张床层析柱底部开口的管路上设置有传输泵；扩张床层析柱底部开口处设置有截止阀；扩张床层析柱底部开口还通过管路与洗脱液储罐和再生液储罐连接，在连接扩张床层析柱底部开口与洗脱液储罐和再生液储罐的管路上设置有传输泵，洗脱液储罐和再生液储罐的开口处设置有截止阀；扩张床层析柱顶部开口通过四通阀与发酵罐顶部进料口和乳酸储罐相连。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在连接扩张床层析柱底部开口与发酵罐底部出料口和洗脱液储罐及再生液储罐的管路上设置有用以调节通路的四通阀门。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，发酵罐的顶部进料口与高位补料罐连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，扩张床层析柱中的吸附介质是大孔吸附树脂、弱碱性阴离子离子交换树脂或强碱性阴离子交换树脂。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，扩张床层析柱中的吸附介质是D301弱碱性阴离子离子交换树脂。

7.一种在线分离乳酸的发酵生产方法，其特征在于：微生物发酵和乳酸分离同时进行，实现乳酸在线分离，包括以下步骤： 

1)发酵罐接种：按常规方法准备培养基后，将乳酸菌接种到发酵罐中，进行发酵；

2)扩张床层析柱吸附：当发酵罐中的乳酸积累使发酵罐中pH低于乳酸菌发酵的耐受值后，调节与扩张床层析柱相连的阀门和传输泵，使得含有乳酸、残糖和乳酸菌菌体的发酵液直接进入到第一个扩张床层析柱中，其中乳酸被吸附介质分离，菌体、糖类及其他营养元素则回流入发酵罐中，此时发酵罐中pH回升，传输泵停止工作；当pH再次低于乳酸菌耐受值时，再次启动传输泵，如此循环；

3)扩张床层析柱更换：当第一个扩张床层析柱中吸附介质饱和后，调节阀门和传输泵，将第二扩张床层析柱与发酵罐相连，进行吸附乳酸；当第二层析柱吸附饱和后，可以再使用第三层析柱，依此类推；

4)扩张床层析柱再生：当扩张床层析柱中介质吸附饱和后，使用洗脱液、再生液依次对该扩张床层析柱进行洗脱和再生，当再生液经过扩张床层析柱后pH达到10.0以上时，再生完全，该扩张床层析柱进入待用状态，需要时再将发酵罐与该层析柱连通；乳酸被洗脱至产物储罐。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，发酵罐中的温度保持在30～60℃，pH保持在5.0～7.4。

9.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述的洗脱和再生的温度是10～100℃，所述的洗脱液是无机酸HCl、H₂SO₄或H₃PO₄。

10.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述的再生液为无机碱NaOH或KOH。