CN102249894B - 一种柠檬酸发酵液过滤澄清方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种柠檬酸发酵液过滤澄清方法，其特点是柠檬酸发酵液在处理前于料液中分别添加不同种类的絮凝剂和助滤剂，然后再进行过滤，可获得浊度＜5的澄清发酵液。实施本发明后，发酵液自身的质量得到明显提升，不仅发酵液的浊度明显下降，而且其内在的胶体、蛋白及其它杂质含量也明显减少，大大减轻了后提取的负担。

Description

一种柠檬酸发酵液过滤澄清方法
技术领域
本发明涉及生物化工领域，具体涉及一种柠檬酸发酵液过滤澄清方法。
背景技术
柠檬酸是有机酸中第一大酸，由于物理性能、化学性能、衍生物的性能，被广泛应用于食品、医药、日化等行业。工业化生产中，柠檬酸主要是以玉米、木薯等淀粉类物质为原料经深层发酵制得。发酵结束后会获得大量的柠檬酸发酵醪，其中含有诸多杂质，如菌丝体、蛋白、胶体、色素等，如不经过净化和过滤处理，将很难直接进入后提取工段。目前，通用的做法是将发酵醪进行初滤和复滤处理，获得的清液再输送到后提取工段。此工艺的缺点是过滤清液质量差、不稳定，其浊度通常在10以上，且对后提取影响较大的蛋白、胶体等物质未得到有效去除，造成后提取被动，各项单耗指标明显偏高，获得的副产物硫酸钙颜色较差，不利于后续综合再利用。
在专利号为200710113693.5的专利中虽然公开了一种柠檬酸母液的处理工艺，将其中的胶体等杂质得到了有效去除，获得了较好的浊度，但是与本发明有着本质不同，无法应用于柠檬酸发酵液的处理。与柠檬酸母液相比，柠檬酸发酵液成分更加复杂、量大，处理更加困难，处理成本高，因此，需要寻找一种切实有效的发酵液过滤澄清方法，从料液源头做起，以改善发酵液浊度差、蛋白胶体含量高的缺点，从而极大减轻后续处理的设备负担，大幅降低生产运行成本。
发明内容
针对以上存在问题，本发明提出了一种柠檬酸发酵液的过滤澄清方法，采用本方法，可以切实有效的改善发酵液浊度差、蛋白胶体含量高的缺点，得到高质量的柠檬酸发酵液。
主要步骤如下：
1)一级处理
首先向柠檬酸发酵液中加入絮凝剂搅拌均匀，然后加入助滤剂搅拌均匀，进行固液分离；
2)二级处理
向上述滤液中加入絮凝剂搅拌均匀，然后加入助滤剂搅拌均匀，进行固液分离；
所述一级处理中所加入的絮凝剂和助滤剂与二级处理中加入的絮凝剂和助滤剂不同，其具体工艺步骤如下：
(1)、向柠檬酸发酵液中加入絮凝剂并搅拌均匀，添加比例为0.1-2g/m3；
(2)、向柠檬酸发酵液加入助滤剂并搅拌均匀，添加比例为0.1-2kg/m3；
(3)、将上述混合液用板框压滤机进行一级固液分离；
(4)、向过滤后的滤液中再次加入絮凝剂并搅拌均匀，添加比例为0.1-1g/m3；
(5)、向过滤后的滤液中再次加入助滤剂并搅拌均匀，添加比例为0.1-2kg/m3；
(6)、将上述混合液用板框压滤机进行二级固液分离。
在步骤(1)中，通过多次试验证明聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠的絮凝效果最好，它们可以与发酵液中的可溶性蛋白、胶体发生絮凝，从而使其沉淀出来。表1为絮凝剂种类及其添加比例对胶体蛋白含量的影响。由表1得出，当聚丙烯酰胺/聚丙烯酸钠的添加比例为0.1-2g/m3时，絮凝效果较好，既可以使蛋白和胶体充分絮凝又可以保证絮凝剂不会残留在发酵液中，对柠檬酸发酵液的质量产生影响。
表1絮凝剂种类及其添加比例与胶体蛋白含量关系
Figure BSA00000381964600021
在步骤(2)中，添加助滤剂是为了在步骤(1)中产生的絮凝体表面形成助滤涂层，将絮凝体分散，易于过滤。由于此过滤为一级过滤，对滤液浊度要求相对较低，所以选用价格相对低廉的助滤剂即可。表2为助滤剂种类及其添加比例对浊度的影响。通过多次试验确定采用磷矿粉或硫酸钙为助滤剂，添加比例为0.1-2kg/m3时，可以得到较理想的效果。将上述混合液用板框压滤机进行一级固液分离时，助滤剂和絮凝体都被过滤掉，不会进入滤液中对其质量造成影响，一级固液分离后滤液的浊度为6-10。
表2助滤剂种类及其添加比例对浊度的影响
经过上述一级处理后，滤液中仍然存在少量的蛋白和胶体，因此需要进行二级精处理，经过表3中多次试验验证发现无机絮凝剂的结果较理想，所以步骤(4)中采用聚合氯化铝或聚合硫酸铝为絮凝剂，添加比例为0.1-1g/m3，而且由于他们为食品级，不会对发酵液质量产生影响。
表3絮凝剂种类及其添加比例与胶体蛋白含量关系
同样，为了易于过滤，步骤(5)中仍然需要添加助滤剂，经表4中多次试验证明，硅藻土和珍珠岩较理想，添加的比例为0.1-2kg/m3，其中珍珠岩的成本更低，由于其不会进入到滤液中，故对发酵液质量不会有影响。助滤剂在絮凝体表面形成涂层，将其分散。由于过滤料液为柠檬酸发酵液，要尽可能降低滤饼中的残酸，因此使用具有压榨功能的隔膜板框压滤机进行二级固液分离，得到浊度＜5的澄清发酵液，而且其自动化程度高，运行成本较低。
表4助滤剂种类及其添加比例对浊度的影响
Figure BSA00000381964600041
在上述所述一级处理和二级处理中，加入絮凝剂或助滤剂以后，为了混合均匀，搅拌时间为20-30min。在过滤过程中，为了防止生成的絮体沉降影响过滤且降低电耗，搅拌速度可以稍慢一些，20-30rpm即可。如果搅拌时间过短，过滤的效果较差，搅拌时间过长则影响不大。
在实际操作中包括至少两级处理，一级处理与二级处理中加入的絮凝剂和助滤剂是不同的，操作顺序不可以颠倒，以保证絮凝和助滤都能达到最佳效果。如果经过两级处理后，达不到所要求的标准，可以继续进行多级处理。
综上所述，本发明工艺流程简洁，可连续稳定操作，本发明从料液源头做起，极大地减轻了后续处理的设备负担，大幅降低了生产运行成本，获得的发酵液澄清度好，胶体、蛋白等杂质含量低，从而保证在后期结晶时获得更好的收率和产品质量。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种柠檬酸发酵液过滤澄清方法，包括以下步骤：
1、向柠檬酸发酵液中加入絮凝剂聚丙烯酰胺并搅拌均匀，添加比例为0.1g/m3；
2、向柠檬酸发酵液中加入助滤剂磷矿粉并搅拌均匀，添加比例为1.0kg/m3；
3、将上述混合液用板框压滤机进行一级固液分离；
4、向过滤后的滤液中再次加入絮凝剂聚合氯化铝并搅拌均匀，添加比例为0.3g/m3；
5、向过滤后的滤液中再次加入助滤剂硅藻土并搅拌均匀，添加比例为0.5kg/m3；
6、将上述混合液用板框压滤机进行二级固液分离，获得的发酵滤液浊度为3.27。
实施例2：
一种柠檬酸发酵液过滤澄清方法，包括以下步骤：
1、向柠檬酸发酵液中加入絮凝剂聚丙烯酸钠并搅拌均匀，添加比例为2.0g/m3；
2、向柠檬酸发酵液中加入助滤剂硫酸钙并搅拌均匀，添加比例为0.5kg/m3；
3、将上述混合液用板框压滤机进行一级固液分离；
4、向过滤后的滤液中再次加入絮凝剂聚合硫酸铝并搅拌均匀，添加比例为0.1g/m3；
5、向过滤后的滤液中再次加入助滤剂珍珠岩并搅拌均匀，添加比例为1.0kg/m3；
6、将上述混合液用板框压滤机进行二级固液分离，获得的发酵滤液浊度为3.52。
实施例3：
一种柠檬酸发酵液过滤澄清方法，包括以下步骤：
1、向柠檬酸发酵液中加入絮凝剂聚丙烯酰胺并搅拌均匀，添加比例为1.0g/m3；
2、向柠檬酸发酵液中加入助滤剂磷矿粉并搅拌均匀，添加比例为0.1kg/m3；
3、将上述混合液用板框压滤机进行一级固液分离；
4、向过滤后的滤液中再次加入絮凝剂聚合氯化铝并搅拌均匀，添加比例为0.7g/m3；
5、向过滤后的滤液中再次加入助滤剂硅藻土并搅拌均匀，添加比例为2.0kg/m3；
6、将上述混合液用板框压滤机进行二级固液分离，获得的发酵滤液浊度为4.45。
实施例4：
一种柠檬酸发酵液过滤澄清方法，包括以下步骤：
1、向柠檬酸发酵液中加入絮凝剂聚丙烯酰胺并搅拌均匀，添加比例为1.5g/m3；
2、向柠檬酸发酵液中加入助滤剂硫酸钙并搅拌均匀，添加比例为2.0kg/m3；
3、将上述混合液用板框压滤机进行一级固液分离；
4、向过滤后的滤液中再次加入絮凝剂聚合氯化铝并搅拌均匀，添加比例为1.0g/m3；
5、向过滤后的滤液中再次加入助滤剂珍珠岩并搅拌均匀，添加比例为0.1kg/m3；
6、将上述混合液用板框压滤机进行二级固液分离，获得的发酵滤液浊度为3.56。
实施例5：
一种柠檬酸发酵液过滤澄清方法，包括以下步骤：
1、向柠檬酸发酵液中加入絮凝剂聚丙烯酸钠并搅拌均匀，添加比例为0.5g/m3；
2、向柠檬酸发酵液中加入助滤剂磷矿粉并搅拌均匀，添加比例为1.5kg/m3；
3、将上述混合液用板框压滤机进行一级固液分离；
4、向过滤后的滤液中再次加入絮凝剂聚合硫酸铝并搅拌均匀，添加比例为0.5g/m3；
5、向过滤后的滤液中再次加入助滤剂硅藻土并搅拌均匀，添加比例为1.5kg/m3；
6、将上述混合液用板框压滤机进行二级固液分离，获得的发酵滤液浊度为2.98。
以上实施例为实际生产过程中随机选取，指标对比仅为有代表性的，具体来讲涉及许多检测指标，在此不作详细说明
比较例
取同等浓度的柠檬酸发酵液，分别采用传统工艺和本发明工艺进行处理。
原始工艺中，发酵醪进行初滤和复滤处理，表5为发酵过滤液指标对比表，其中色度按吸光度取值，此值越大，发酵液颜色越深；胶体蛋白含量为占发酵液的质量比。从其中可以看出，采用本发明，其浊度明显降低，透明度更好，色度降低，胶体蛋白含量由0.1-0.2％降低为0.01-0.03％。
表5发酵过滤液指标对比表
  平均浊度   色度   胶体蛋白含量
  原始   11.50   82-88％   0.1-0.2％
  本发明   3.48   70-75％   0.01-0.03％

Claims (2)

1.一种柠檬酸发酵液过滤澄清方法，包括至少两级处理，其特征在于：
1)一级处理首先向柠檬酸发酵液中加入絮凝剂搅拌均匀，然后加入助滤剂搅拌均匀，进行固液分离；
2)二级处理向上述滤液中加入絮凝剂搅拌均匀，然后加入助滤剂搅拌均匀，进行固液分离；
所述一级处理中所加入的絮凝剂和助滤剂与二级处理中加入的絮凝剂和助滤剂不同；
所述一级处理前所加的絮凝剂为聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠，添加比例为0.1-2g／m3；
所述一级处理前所加的助滤剂为磷矿粉或硫酸钙，添加比例为0.1-2kg／m3；
所述二级处理前所加的絮凝剂为聚合氯化铝或聚合硫酸铝，添加比例为0.1-lg／m3；
所述二级处理前所加的助滤剂为硅藻土或珍珠岩，添加比例为0.1-2kg／m3。
2.根据权利要求1所述的柠檬酸发酵液过滤澄清方法，其特征在于：一级处理和二级处理中所述的固液分离设备为板框压滤机。
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