[发明专利]一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌系统及其灭菌方法

说明书

本发明公开了一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌系统，所述灭菌系统包括通过管道依次相连的石灰乳调配罐、过滤器、连消装置和石灰乳流加罐，所述灭菌系统还包括控制系统；所述连消装置设有用于石灰乳灭菌的连消空间，所述连消空间内设有用于喷射高温蒸汽的喷射板，所述喷射板通过管路与喷射器模块相连；所述连消空间的两端与进料空间和出料空间连通；所述连消装置还设有用于热交换的换热空间以及驱动石灰乳进出进料空间的驱动模块。该系统设备和管路简单，且连消装置灭菌过程中产生的热量能够得到回收利用，连消装置内的设计的喷射板安装方式保证了灭菌完全，使得整个系统投资成本降低，且能够达到灭菌完全的效果。

技术领域

本发明属于乳酸发酵技术领域，具体涉及一种用于乳酸发酵的石灰乳灭菌系统及其灭菌方法。

背景技术

乳酸是自然界中三大有机酸之一，广泛应用于食品、饮料、医药、日化、印染、皮革、农业、电子等行业，主要用作酸味剂、调味剂、防腐剂、鞣制剂、手性药物前体等。乳酸可通过生物发酵法和化学合成法生产制造得到，采用生物发酵法制得的L-乳酸是目前乳酸生产的重点，目前基本采用钙盐法发酵工艺，基本过程是：氮源、碳源、生产因子等按一定比例配置，经适当的处理，配成种子培养液和发酵培养液，然后经过连续灭菌、降温，分别进入种子罐和发酵罐，接入菌液，提供一定的净化压缩空气，通过氢氧化钙溶液流加，提供菌体生长代谢所需的pH环境及发酵产酸乳酸钙，后经过滤、酸解、脱色除杂以及浓缩结晶等工艺得到乳酸。

乳酸发酵生产中使用的氢氧化钙溶液是在石灰乳调配罐中投入熟石灰，并加一次水溶解到要求浓度，再通过石灰乳调配罐内的盘管加热石灰乳灭菌，后通过泵输送至流加罐或流加管线，通过流加管线流加种子罐和发酵罐使用，虽然氢氧化钙溶液呈强碱性，表现出了较强的抗菌性能，能杀死大多数细菌，但对于少部分球菌、霉菌的抑菌效果并不是很理想，对芽孢的消灭性更弱，流加的物料无法达到无菌要求，发酵过程存在隐性染菌隐患，增加了后工序水解、提纯的难度，严重时影响到乳酸发酵及整条工艺的平稳运行。

针对上述存在的问题点，现有技术采用了一些改进的方案，如专利CN 215103225U公开了一种微生物发酵连续灭菌装置，该装置采用培养基罐与连消塔、换热器、发酵罐依次相连，培养基罐与连消塔底部的培养液入口相连，换热器与连消塔上部的培养液出口相连；培养基罐与连消塔之间设有泵；连消塔内部设有蒸汽通道，换热器还与蒸汽通道相连；培养基罐上设有pH检测计。该专利中的连消塔摒弃了现有技术中的维持罐，改为直接与换热器相连，减轻了对培养基营养成分的破坏程度，同时起到了节能降耗的效果。

专利CN209751718U公开了一种发酵连消系统，该系统包括依次连接的物料存储装置、换热器、蒸汽喷射器和维持管，换热器内设有第一换热管和第二换热管，物料存储装置内的发酵液通过供料泵通入换热器的第一换热管内，第一换热管内的发酵液通入蒸汽喷射器内，所述维持管与第二换热管连通。该发酵连消系统通过蒸汽喷射器实现发酵液的高温杀菌，蒸汽喷射器的蒸汽进气管道的内侧壁设置为弯曲的导流曲面，蒸汽在导流曲面的导向下会以一定的弧度喷向蒸汽喷射器内，从而降低蒸汽进气的能量损耗，相对于现有技术90度转折喷射的方式，该蒸汽喷射器的蒸汽气流的流速更快。

专利CN103656698B提供了一种发酵液快速智能连续灭菌装置，包括连消泵、连消塔、维持罐、预热器和冷却器，发酵液通过自动控制阀进行流量控制，蒸汽流量通过连消塔出口温度的信号进行反馈调节，从而保证灭菌操作在智能控制条件下能够稳定持续进行。该装置设置的预热器能够大大节约能源，同时提高发酵液的灭菌速率，提高实际的产能。

从上述现有技术对发酵液连续灭菌装置的改进方案中可以发现，上述各方案均需要连消塔、换热器、维持单元、喷射器等多个单元的组合，投入的设备成本高，且生产占用的空间大，且多个单元之间需要管路连接较多，设备及管路清洗困难，增加了后续发酵液染菌的风险。

发明内容