CN111172205A - 一种使用双极膜电渗析装置生产葡萄糖内脂的方法 - Google Patents
一种使用双极膜电渗析装置生产葡萄糖内脂的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111172205A CN111172205A CN201911414114.XA CN201911414114A CN111172205A CN 111172205 A CN111172205 A CN 111172205A CN 201911414114 A CN201911414114 A CN 201911414114A CN 111172205 A CN111172205 A CN 111172205A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- membrane
- treatment
- fermentation
- liquor
- electrodialysis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 title claims abstract description 35
- PHOQVHQSTUBQQK-SQOUGZDYSA-N D-glucono-1,5-lactone Chemical compound OC[C@H]1OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O PHOQVHQSTUBQQK-SQOUGZDYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 235000012209 glucono delta-lactone Nutrition 0.000 title claims description 17
- 229960003681 gluconolactone Drugs 0.000 title claims description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 39
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 36
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 19
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N Gluconic acid Natural products OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N D-gluconic acid Natural products OCC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000174 gluconic acid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 235000012208 gluconic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 16
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims abstract description 14
- AEQDJSLRWYMAQI-UHFFFAOYSA-N 2,3,9,10-tetramethoxy-6,8,13,13a-tetrahydro-5H-isoquinolino[2,1-b]isoquinoline Chemical compound C1CN2CC(C(=C(OC)C=C3)OC)=C3CC2C2=C1C=C(OC)C(OC)=C2 AEQDJSLRWYMAQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000000176 sodium gluconate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 235000012207 sodium gluconate Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 229940005574 sodium gluconate Drugs 0.000 claims abstract description 13
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 108010015776 Glucose oxidase Proteins 0.000 claims abstract description 10
- 239000004366 Glucose oxidase Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229940116332 glucose oxidase Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 235000019420 glucose oxidase Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 claims abstract description 9
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 claims abstract description 9
- 229920001429 chelating resin Polymers 0.000 claims abstract description 9
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 5
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 4
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 4
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 3
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- -1 Ca)2+ Chemical class 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101000972449 Homo sapiens Sperm-egg fusion protein LLCFC1 Proteins 0.000 description 2
- 102100022736 Sperm-egg fusion protein LLCFC1 Human genes 0.000 description 2
- 235000013527 bean curd Nutrition 0.000 description 2
- UKLJMHXGZUJRTL-UHFFFAOYSA-L calcium;n-cyclohexylsulfamate Chemical compound [Ca+2].[O-]S(=O)(=O)NC1CCCCC1.[O-]S(=O)(=O)NC1CCCCC1 UKLJMHXGZUJRTL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 2
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
- C12P7/58—Aldonic, ketoaldonic or saccharic acids
Landscapes
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种使用双极膜电渗析装置生产葡萄糖内脂的方法，所述方法为：(1)在发酵罐中加入葡萄糖溶液、葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶进行发酵，得到含有葡萄糖酸钠的发酵液；(2)将发酵液进行预处理，所述预处理依次包括微孔过滤、陶瓷膜处理或超滤处理以及螯合树脂处理；(3)经步骤(2)预处理后的料液用装配有双极膜和阳离子交换膜的两隔室双极膜电渗析装置进行电渗析处理，分别在料液室和碱液室得到葡萄糖酸溶液和氢氧化钠溶液；(4)将步骤(3)得到的葡萄糖酸溶液用阳离子交换树脂进行处理；(5)将步骤(4)处理后的葡萄糖酸溶液进行蒸发结晶，得到葡萄糖内酯。本发明能缩短工艺路线，降低能耗和废水排放，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种葡萄糖内酯的生产方法。
背景技术
葡萄糖内脂主要用作豆腐凝固剂生产豆腐，也可作为奶类凝固剂、品质改良剂和酸化剂等领域。传统工艺生产方法主要由微生物发酵而来，通过压滤机压滤、活性炭脱色、蒸发浓缩成葡萄糖酸钠固体，再配成溶液用离子交换树脂处理，再浓缩结晶得到内脂。传统工艺流程长，需要用活性炭进行脱色，将葡萄糖酸钠蒸发浓缩成葡萄糖酸钠晶体，再进行溶解，用阳离子交换树脂转化成葡萄糖酸，再浓缩结晶成葡萄糖内酯，需要两次蒸发浓缩，蒸发能耗大，同时在离子交换树脂转化成葡萄糖酸步骤，需要用酸进行再生，用水冲洗，将产生大量酸性废水，用碱中和后，产生含COD超标的盐水，很难处理，造成环境污染。
发明内容
针对传统工艺生产葡萄糖内脂工艺存在的不足，本发明的目的是提供一种葡萄糖内酯的生产方法，以缩短工艺路线，降低能耗和废水排放，降低生产成本。
本发明采用的技术方案为：
一种葡萄糖内脂的清洁生产工艺，所述工艺按照如下步骤进行：
(1)在发酵罐中加入葡萄糖溶液、葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶，并不断加入氢氧化钠溶液调节体系pH值在3.5-4.5之间，控制温度在30-40℃之间进行充分发酵，得到含有葡萄糖酸钠的发酵液；
(2)将步骤(1)得到的发酵液进行预处理，所述预处理依次包括微孔过滤、陶瓷膜处理或超滤处理以及螯合树脂处理；
(3)经步骤(2)预处理后的料液用装配有双极膜和阳离子交换膜的两隔室(碱液室/料液室)双极膜电渗析装置进行电渗析处理，分别在料液室和碱液室得到葡萄糖酸溶液和氢氧化钠溶液，其中氢氧化钠溶液用于步骤(1)调节发酵体系pH值；
(4)将步骤(3)得到的葡萄糖酸溶液用阳离子交换树脂进行处理，以去除钠离子；
(5)将步骤(4)处理后的葡萄糖酸溶液进行蒸发结晶，得到葡萄糖内酯。
本发明步骤(1)中，采用葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖，在过程中产生过氧化氢，过氧化氢对葡萄糖氧化酶有一定的毒害，加入过氧化氢酶将过氧化氢分解成水和氧气，使得氧化反应继续进行，同时缓慢加入一定浓度的氢氧化钠溶液，维持环境的pH值，保护酶的活性。作为优选，葡萄糖溶液的浓度为25wt％～60wt％。作为优选，使葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶在发酵体系中的浓度分别为0.3～0.5wt％和0.2～0.5wt％。作为优选，控制体系pH在3.5-4.5之间、温度在30-40℃之间进行发酵20-40小时，得到发酵液。所述葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶可采用分批加入的方式。
本发明步骤(2)中，优选所述的微孔过滤采用的微孔过滤器的滤芯孔径为1-5μm。
本发明步骤(2)中，所述的陶瓷膜处理或超滤处理的目的是过滤掉溶液中的蛋白物。作为优选，所述的陶瓷膜处理采用20-100nm的陶瓷膜，操作压力在0.1-0.4Mpa。作为优选，所述的超滤处理采用的超滤膜为中空纤维膜或卷式超滤膜，所采用的超滤膜的截留分子量为1000～50000，该类膜抗污染性和污堵性好，超滤处理的操作压力为0.1-0.4Mpa。
本发明步骤(2)中，所述螯合树脂处理的目的是去除发酵液中的多价金属离子，故优选使用多价阳离子螯合树脂，如：CH-93、LSC-500等，该类螯合树脂对多价阳离子(如Ca2+，Mg2+,Fe2+,Fe3+等)吸附能力强。
本发明步骤(3)中，所述装配有双极膜和阳离子交换膜的双极膜电渗析装置包括直流电源、与所述电源正极连接的阳极板、与所述直流电源负极连接的阴极板和置于所述阳极板与所述阴极板之间的膜堆，所述膜堆由双极膜、阳离子交换膜依次间隔排列组装而成，且最外层的膜均为双极膜，相邻两张膜之间由一张隔板隔开，相邻的一组双极膜、阳离子交换膜、双极膜构成一个两隔室(碱液室/料液室)的电渗析单元，所述膜堆中的电渗析单元至少为一个；所述的阳极板、阴极板分别与相邻的双极膜之间形成极液室；所述碱液室外接碱液罐并通过循环泵形成回路；所述料液室外接料液罐并通过循环泵形成回路；所述的极液室分别外接极液罐并通过循环泵形成回路。
本发明所述步骤(3)具体按照如下实施：双极膜电渗析装置的料液室通入经预处理的发酵液，碱液室通入纯水，极液室通入硫酸钠溶液，开启循环泵使膜堆内充满液体并循环，打开电源进行电渗析处理，在碱液室生成氢氧化钠，在料液室生成葡萄糖酸。本领域技术人员可以根据实际情况对膜进行筛选并设置合适的电渗析操作条件。一般来说，电渗析装置的膜的筛选是根据膜堆电阻和电流效率，以较低的电阻和较高的电流效率为宜，这意味着较低的工艺成本；而电渗析条件根据料液性质和膜电阻决定，在极限电流密度内选择相应的电压电流。作为优选，所述的双极膜选自德国fumatech生产的双极膜，所述的阳离子交换膜选自浙江赛蓝膜技术股份有限公司生产的阳离子交换膜，所述膜堆由50-200组电渗析单元组成。作为优选，所述电渗析条件为：控制直流电场的电流密度100-600A/m2，控制温度在5-40℃，当料液室中的液体电导率降低至3～5ms/cm，pH降低至2～2.3，停止操作，此时料液室得到葡萄糖酸和葡萄糖酸钠混合液，葡萄糖酸钠转化率达到85-95％以上，电流效率达到70％左右，碱液室得到6-10％的氢氧化钠溶液。
本发明步骤(4)中，所述的阳离子交换树脂优选强酸型阳离子交换树脂，如001×2.5,001×4，001×7,001×8,001×10等，通过树脂吸附将剩余的钠离子去除，将钠离子脱除达到结晶要求。
本发明步骤(5)中，所述的蒸发结晶优选在MVR蒸发器中进行。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明缩短工艺路线，实现清洁生产、能耗降低，同时降低废水排放，同时还可以将副产品碱回收利用，达到降低生产成本的目的。
附图说明
附图1为本发明葡萄糖内酯的一个工艺生产流程图；
附图2为双极膜电渗析生产葡萄糖酸的一种原理示意图；
附图3为双极膜电渗析转化葡萄糖酸钠的流程示意图。
具体实施方法
下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
本发明实施例使用的双极膜电渗析装置的示意图如2和3所示，所述的双极膜电渗析装置包括直流电源、与所述电源正极连接的阳极板、与所述直流电源负极连接的阴极板和置于所述阳极板与所述阴极板之间的膜堆，所述膜堆由双极膜、阳离子交换膜依次间隔排列组装而成，且最外层的膜均为双极膜，相邻两张膜之间由一张隔板隔开，相邻的一组双极膜、阳离子交换膜、双极膜构成一个两隔室(碱液室/料液室)的电渗析单元，所述膜堆中的电渗析单元至少为一个；所述的阳极板、阴极板分别与相邻的双极膜之间形成极液室；所述碱液室外接碱液罐并通过循环泵形成回路；所述料液室外接料液罐并通过循环泵形成回路；所述的极液室分别外接极液罐并通过循环泵形成回路。
实施例1
将5t的50wt％的葡萄糖溶液缓慢加入到10m3的发酵罐中，同时缓慢将20kg葡萄糖氧化酶和15kg过氧化氢酶缓慢加入到发酵罐中，所加入的酶都来自天津诺维信酶制剂公司，并不断加入25％-32％氢氧化钠溶液调节pH值，将pH控制在5，温度控制在40℃。经过24h发酵后，用泵将发酵液经过1微米的微孔过滤器后打入到5m3超滤循环水箱。超滤设备为一套中式设备，所选的膜为截留分子量5万尺寸的聚砜中空纤维膜，操作压力为0.3MPa，通量为0.5m3/h，超滤回收率达到98％。超滤的透过液经过CH-93型号螯合树脂罐后打入到双极膜电渗析***的料液室中，在碱液室中加入纯水，极液室加入3％硫酸钠溶液，双极膜电渗析***的膜堆为一个宽400*长800mm*高800mm的两隔室膜堆(有效面积为15m2)，所述膜堆由50组电渗析单元组成。所采用的双极膜是德国fumatech进口的双极膜，所述的阳离子交换膜选自赛蓝膜公司生产的阳离子交换膜CTM-1。将各个隔室的循环泵打开，流量控制在3-5m3/h，2min后，将直流电源打开，控制电流密度为300A/m2，当料液电导降低至5ms/cm，pH＝2.3时停止，共反应8h，葡萄糖酸钠的转化率达到95.5％。再将料液室的溶液打到001*7强酸型离子交换树脂罐后，打入到MVR浓缩结晶罐，控制温度在60-80℃经过48h结晶后得到1.5t产品，纯度99％以上。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上所述的发酵中pH控制在4.5。后续步骤与实施例1相同，最终得到1.55t产品，纯度在99％以上。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上所述的发酵中温度控制在35℃。后续步骤与实施例1相同，最终得到1.5t产品，纯度>99％。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上所述超滤***所采用的膜为中孔超滤膜，截留分子量为10000。后续步骤与实施例1相同，最终得到1.5t产品，纯度>99％。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上所述超滤***所采用的膜为卷式超滤膜，截留分子量为30000。后续步骤与实施例1相同，最终得到1.54t产品，纯度>99％。
实施例6
本实施例与实施例2基本相同，在此基础上所述超滤***所采用的膜为卷式超滤膜，截留分子量为10000。
实施例7
将30t的50％的葡萄糖溶液缓慢加入到50m3的发酵罐中，同时将120kg葡萄糖氧化酶和120kg过氧化氢酶加入到发酵罐中，并不断加入氢氧化钠溶液调节pH值，将pH控制在4.5，温度控制在40℃。经过24h发酵后，用泵将发酵液经过1微米的微孔过滤器后打入到超滤循环水箱。超滤设备为8040的工业化设备，所选的膜为截留分子量3万的卷式超滤膜，操作压力为0.4MPa，通量为2m3/h，超滤回收率达到97.5％。超滤的透过液经过CH-93型号螯合树脂罐后打入到双极膜电渗析***的料液水箱中，在碱室中加入纯水，极液室加入3％硫酸钠溶液，双极膜电渗析***的膜堆为500*1100mm*400的两隔室膜堆(有效面积为25m2)。所述膜堆由50组电渗析单元组成。所采用的双极膜是德国fumatech进口的双极膜，所述的阳离子交换膜选自赛蓝膜公司生产的阳离子交换膜CTM-1。将各个隔室的循环泵打开，流量控制在3-5m3/h，2min后，将直流电源打开，控制电流密度为300A/m2，当料液电导降低至3ms/cm、pH＝2时停止，共反应20h，葡萄糖酸钠的转化率达到95.2％。再将料液室的溶液打到001*7强酸型离子交换树脂罐后，打入到MVR浓缩结晶罐，控制温度在60-80℃经过48h结晶后得到10t产品，纯度>99％。
以本发明实施例1为例，生产一吨葡萄糖内酯的能耗和成本与传统工艺进行比较，结果如下表所示：
表1
| 名称 | 传统工艺 | 本工艺 |
| 吨能耗成本 | 1000元 | 750元 |
| 吨废水 | 13吨 | 1吨 |
| 吨成本 | 6300元 | 5200 |
可见，本发明所述的清洁生产工艺，能够降低能耗成本20％以上，同时降低废水排放90％以上，生产成本降低15％以上，具有显著进步。
Claims (10)
1.一种葡萄糖内脂的生产方法，所述工艺按照如下步骤进行：
(1)在发酵罐中加入葡萄糖溶液、葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶，并不断加入氢氧化钠溶液调节体系pH值在3.5-4.5之间，控制温度在30-40℃之间进行充分发酵，得到含有葡萄糖酸钠的发酵液；
(2)将步骤(1)得到的发酵液进行预处理，所述预处理依次包括微孔过滤、陶瓷膜处理或超滤处理以及螯合树脂处理；
(3)经步骤(2)预处理后的料液用装配有双极膜和阳离子交换膜的两隔室双极膜电渗析装置进行电渗析处理，分别在料液室和碱液室得到葡萄糖酸溶液和氢氧化钠溶液，其中氢氧化钠溶液用于步骤(1)调节发酵体系pH值；
(4)将步骤(3)得到的葡萄糖酸溶液用阳离子交换树脂进行处理，以去除钠离子；
(5)将步骤(4)处理后的葡萄糖酸溶液进行蒸发结晶，得到葡萄糖内酯。
2.如权利要求1所述的葡萄糖内脂的生产方法，其特征在于：步骤(1)中，葡萄糖溶液的浓度为25wt％～60wt％，使葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶在发酵体系中的浓度分别为0.3～0.5wt％和0.2～0.5wt％，控制体系pH在3.5-4.5之间、温度在30-40℃之间进行发酵20-40小时，得到发酵液。
3.如权利要求1所述的葡萄糖内脂的生产方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的微孔过滤采用的微孔过滤器的滤芯孔径为1-5μm。
4.如权利要求1所述的葡萄糖内脂的生产方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的陶瓷膜处理采用20-100nm的陶瓷膜，操作压力在0.1-0.4Mpa。
5.如权利要求1所述的葡萄糖内脂的生产方法，其特征在于：所述的超滤处理采用的超滤膜为中空纤维膜或卷式超滤膜，所采用的超滤膜的截留分子量为1000～50000，超滤处理的操作压力为0.1-0.4Mpa。
6.如权利要求1所述的葡萄糖内脂的生产方法，其特征在于：步骤(2)中，所述螯合树脂处理使用多价阳离子螯合树脂。
7.如权利要求1所述的葡萄糖内脂的生产方法，其特征在于：步骤(2)中，所述多价阳离子螯合树脂为CH-93或LSC-500。
8.如权利要求1所述的葡萄糖内脂的生产方法，其特征在于：所述步骤(3)具体按照如下实施：双极膜电渗析装置的料液室通入经预处理的发酵液，碱液室通入纯水，极液室通入硫酸钠溶液，开启循环泵使膜堆内充满液体并循环，打开电源进行电渗析处理，在碱液室生成氢氧化钠，在料液室生成葡萄糖酸。
9.如权利要求1所述的葡萄糖内脂的生产方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述双极膜电渗析装置的膜堆由50-200组电渗析单元组成，所述电渗析条件为：控制直流电场的电流密度100-600A/m2，控制温度在5-40℃，当料液室中的液体电导率降低至3～5ms/cm，pH降低至2～2.3，停止操作。
10.如权利要求1所述的葡萄糖内脂的生产方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的阳离子交换树脂为强酸型阳离子交换树脂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911414114.XA CN111172205B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种使用双极膜电渗析装置生产葡萄糖内脂的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911414114.XA CN111172205B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种使用双极膜电渗析装置生产葡萄糖内脂的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111172205A true CN111172205A (zh) | 2020-05-19 |
| CN111172205B CN111172205B (zh) | 2023-11-21 |
Family
ID=70652333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911414114.XA Active CN111172205B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种使用双极膜电渗析装置生产葡萄糖内脂的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111172205B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111778294A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-10-16 | 山东欣宏药业有限公司 | 一种制备葡萄糖酸方法以及利用葡萄糖酸制备葡萄酸锌的方法 |
| CN114452821A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-10 | 中国科学技术大学 | 一种双极膜电渗析装置及利用其制备再生碱的方法和应用 |
| CN115448900A (zh) * | 2021-06-09 | 2022-12-09 | 安徽省兴宙医药食品有限公司 | 一种葡萄糖酸-δ-内酯生产工艺 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102321688A (zh) * | 2011-06-20 | 2012-01-18 | 华东理工大学 | 一种分离葡萄糖的方法 |
| US20130245320A1 (en) * | 2010-08-19 | 2013-09-19 | Companhia Refinadora Da Amazonia | Method for obtaining lactic acid with a high degree of purity from fermentative liquor |
| CN104328452A (zh) * | 2014-07-22 | 2015-02-04 | 宜宾丝丽雅集团有限公司 | 一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产工艺 |
| CN204151425U (zh) * | 2014-07-22 | 2015-02-11 | 宜宾丝丽雅集团有限公司 | 一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产*** |
-
2019
- 2019-12-31 CN CN201911414114.XA patent/CN111172205B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130245320A1 (en) * | 2010-08-19 | 2013-09-19 | Companhia Refinadora Da Amazonia | Method for obtaining lactic acid with a high degree of purity from fermentative liquor |
| CN102321688A (zh) * | 2011-06-20 | 2012-01-18 | 华东理工大学 | 一种分离葡萄糖的方法 |
| CN104328452A (zh) * | 2014-07-22 | 2015-02-04 | 宜宾丝丽雅集团有限公司 | 一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产工艺 |
| CN204151425U (zh) * | 2014-07-22 | 2015-02-11 | 宜宾丝丽雅集团有限公司 | 一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产*** |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111778294A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-10-16 | 山东欣宏药业有限公司 | 一种制备葡萄糖酸方法以及利用葡萄糖酸制备葡萄酸锌的方法 |
| CN115448900A (zh) * | 2021-06-09 | 2022-12-09 | 安徽省兴宙医药食品有限公司 | 一种葡萄糖酸-δ-内酯生产工艺 |
| CN114452821A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-10 | 中国科学技术大学 | 一种双极膜电渗析装置及利用其制备再生碱的方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111172205B (zh) | 2023-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111172205B (zh) | 一种使用双极膜电渗析装置生产葡萄糖内脂的方法 | |
| US4882277A (en) | Continuous process for preparing organic acids by fermentation | |
| CN110065958B (zh) | 一种集成选择性电渗析和选择性双极膜电渗析处理盐湖卤水制备氢氧化锂的方法 | |
| CN109097408A (zh) | 一种尼龙56盐的制备方法 | |
| CN104803448A (zh) | 高盐度高有机物浓度废水的正渗透处理方法 | |
| CN107265734B (zh) | 一种反渗透浓海水处理***和方法 | |
| CN101117258A (zh) | 高碱性、高盐、高有机物含量的环氧树脂废水的处理方法 | |
| US6541228B1 (en) | Electrodialysis methods for purification and recovery of gluconic acid derivatives | |
| CN105771663B (zh) | 一种用于淀粉糖水解液脱盐的电渗析装置及方法 | |
| CN113813792A (zh) | 一种双极膜电渗析生产次磷酸的工艺 | |
| JPS6178392A (ja) | Ｌ−リンゴ酸の製造方法 | |
| CN115124118B (zh) | 一种噻二唑生产废水处理方法 | |
| CN113830740B (zh) | 一种基于电渗析技术的双极膜制备酸碱的方法 | |
| CN110590074A (zh) | 一种高浓度泡菜废水处理工艺 | |
| CN113336379B (zh) | 一种高矿化度含氯污水的处理方法 | |
| CN112811687B (zh) | 一种含盐废水的处理方法及处理*** | |
| CN210122533U (zh) | 含盐废水的处理*** | |
| CN113233662A (zh) | 一种海水淡化浓海水的集成膜过程处理***及其方法 | |
| CN219326685U (zh) | 一种双极膜电渗析资源化处理反渗透浓盐水*** | |
| CN114735887B (zh) | 一种工业废水浓缩液中有机物与盐的处理方法 | |
| CN219079281U (zh) | 一种利用海水制备高纯盐的膜耦合*** | |
| CN210193593U (zh) | 一种利用双极膜副产盐酸制备二水氯化钙的装置 | |
| CN219043164U (zh) | 一种纯化再利用*** | |
| CN115465987B (zh) | 含有混盐的废水的分盐方法、***及其应用 | |
| CN217947886U (zh) | 一种TOC≤150mg/L脱硫废水的循环利用装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |