CN1219068C - 膜耦合清液单罐细菌连续发酵的左旋－乳酸生产工艺 - Google Patents

Abstract

膜耦合清液单罐细菌连续发酵的左旋-乳酸生产工艺，是一种将膜分离技术与清液单罐细菌连续发酵耦合起来生产左旋-乳酸的工艺，该工艺方法为：a.将玉米进行无酸浸渍，并破碎玉米，分离出胚芽；b.将剥离胚芽的玉米胚乳磨浆、液化、糖化、过滤分离出糖液：c.将过滤分离出的糖液浓缩后和乳酸发酵的其它营养源一起加入厌氧发酵罐，进行细菌连续发酵；d.将以上的发酵液进行微滤膜过滤，之后再进行纳滤膜过滤，将经过以上过滤的发酵液初步浓缩；e.将经过初步浓缩的发酵液再经热浓缩，真空精馏得到左旋-乳酸。

Description

膜耦合清液单罐细菌连续发酵的左旋-乳酸生产工艺

一、技术领域

本发明是一种(左旋)-乳酸生产的工艺技术，尤其是一种将膜分离技术与清液单罐细菌连续发酵耦合起来生产L-乳酸的工艺。

二、背景技术

目前国内外L-乳酸的生产，大都采用米根霉发酵法，在发酵过程中，由于乳酸的积累，严重地抑制了乳酸菌的生长和乳酸的形成。为了消除这种抑制作用，常加入一些中和剂，如CaCO₃、NaOH、NH₄OH。然而这些方法均有一些缺点，譬如加入过量CaCO₃来控制发酵液的PH值，把大量的杂质和杂菌带入了发酵罐给发酵和后提取均带来了很大的麻烦，此外，采用米根霉发酵，是好氧发酵，能耗高，使产品成本高等，均制约着L-乳酸推广运用和发展。尤其是当前，为了保护我们生存的环境，国内外正大力推广聚乳酸新型可降解材料，如何实现高品质，低成本，无污染的乳酸生产已经成为制约聚乳酸新型环保新材料能否顺利实施的技术关键。

三、发明内容：

1、发明目的：本发明的目的是提供一种原料综合利用率高，糖酸转化率高，产品纯度高，生产工艺简单，成本低，无废物也无废水排放的膜耦合清液单罐细菌连续发酵的左旋-乳酸生产工艺。

2、技术方案：本发明的膜耦合清液单罐细菌连续发酵的左旋-乳酸生产工艺为：

a、将玉米进行无酸浸渍，并破碎玉米，分离出胚芽；

b、将剥离胚芽的玉米胚乳磨浆、液化、糖化、过滤分离出糖液；

c、将过滤分离出的糖液浓缩后和乳酸发酵的其它营养源一起加入厌氧发酵罐，进行细菌连续发酵；

d、上述发酵液进行微滤膜过滤，之后再进行纳滤膜过滤，将经过以上过滤的发酵液初步浓缩；

e、将经过初步浓缩的发酵液再经热浓缩，真空精馏得到左旋-乳酸。

采用旋流器将破碎后的玉米中的胚芽和胚乳分离出。

采用真空过滤的方法，将经过液化、糖化的玉米胚乳浆分离出糖液。

在厌氧发酵罐中进行的细菌连续发酵是膜耦合清液单罐连续发酵，发酵细菌为乳酸菌。

经过纳滤膜过滤的发酵液经反渗透膜进行初步浓缩。

经过初步浓缩的发酵液进行浓缩时，采用带热泵的三效蒸发器进行热浓缩，精馏时采用高真空精馏机组制得药用级左旋-乳酸。

3、技术效果：

本发明的优点在于

(1)本发明的原料玉米综合利用率高，不但主要成分淀粉的葡萄糖转化率可达到理论值的97％以上，而且非淀粉成分蛋白质、脂肪和纤维均得到了最大程度的利用，副产品回收所创造的价值可抵销乳酸原料成本的50％以上，大幅度的降低了L-乳酸的生产成本。

本发明的原料前处理工艺，是将玉米中除淀粉以外的各有用成份在发酵以前即进行分离、提取、加工、精制成各种高附加值产品，且将淀粉转化为葡萄糖进入发酵工段。提高发酵工段设备的利用率在此阶段不采用亚硫酸浸渍工艺，避免了亚硫酸及其盐类的废水产生。本发明中酶解三相分离组合技术，不但提高了蛋白、脂肪和纤维回收率，而且显著改善了蛋白质的品质，提高其营养效价，是一种高附加值的蛋白短肽制品。

(2)本发明采用清液单罐细菌厌氧连续发酵，发酵生成的乳酸被纳滤膜透了出去。有效地克服了乳酸菌产酸的抑制，使反应产物减少了，其发酵的糖酸转化率大幅度提高了，可达理论值的95％左右，而且发酵强度也较传统的分批发酵高出5倍以上。对提高产品质量降低生产成本，意义重大。

(3)本发明后提取工艺采用膜分离技术，高效蒸发浓缩技术及高真空精馏技术，可以说是现代物理提练工艺，不仅工艺流程短，提取率高，产品质量好，能耗低，而且大幅度地降低了酸、碱、活性碳、树脂等辅料的消耗。对降低产品的成本起到了举足轻重的作用。

(4)本发明的工艺过程实现了闭环生产，做到了废水零排放，原乳酸生产工艺过程中不仅有废水排放，而且还有大量的废渣CaSO₄排出，本发明革掉了钙盐法，因此亦没有废渣CaSO₄排放。保护了生态环境，节约了废水、废渣处理所需的大量投资和运行费用。对降低产品成本也起到一定的作用。

四、具体实施方式：

本发明实施例为：

(1)将玉米进行无酸浸渍，使胚芽充分吸水；

(2)浸渍后采用旋流器将破碎后的玉米分离出胚芽，再将胚芽用酶解三相分离组合技术制成玉米油，食用蛋白短肽及纤维饲料；

(3)将剥离胚芽后的胚乳磨浆、液化、糖化、真空过滤分离出糖液，滤饼经干燥制成纤维蛋白饲料；

(4)将真空过滤后获得的糖液，经浓缩后和乳酸发酵其它营养源一起流加到厌氧发酵罐，进行膜耦合清液单罐连续细菌发酵，生产L-乳酸。

(5)将成熟的发酵液泵入微滤膜，由微滤膜分离出的细菌循环返回发酵罐再利用，由微滤膜透出的发酵液直接泵入纳滤膜，由纳滤膜分离出来的未能被利用的营养物质也循环返回发酵罐再利用，经纳滤膜纯化透出的稀乳酸被泵入反渗透膜进行初步浓缩，反渗透膜透出的过程水，作为工艺水返回***再利用。

(6)经反渗透膜初步浓缩的乳酸由带热泵的三效降膜蒸发器进行后浓缩，再经高真空精馏机组制得无色透明药用级L-乳酸。

精练过程中获得的蛋白、多糖、色素等有机杂质加到原料前处理工颂段纤维蛋白饲料中进行利用。

其中流加糖的浓度大于60％，发酵温度50～60℃发酵液PH值为2.0～4.0，产酸≥9.0％，转化率90～95％，发酵醪液中残糖小于0.3％，提取总收率大于85％将玉米胚乳磨浆，液化、糖化、分离葡萄糖后，将滤饼制成蛋白饲料和纤维饲料的方法是将滤饼调浆，进行分离、脱水和干燥后即得蛋白饲料和纤维饲料。

由剥离后的胚芽生产纤维饲料，玉米油、食用蛋白短肽付产品的方法是先将胚芽冷冻，然后磨浆、酶解，再经三相分离和浓缩干燥后获得纤维饲料，食用蛋白短肽和玉米油。

其中冷冻温度为-5℃～-25℃，冷冻时间为20～200分钟，酶解温度为50℃～60℃，酶解时间为10～20小时。玉米油的收率达85％左右。

以年生产1万药用级L-乳酸计算：

消耗玉米18000吨，产药用级L-乳酸1万吨，食用蛋白短肽粉300吨，玉米油450吨，蛋白饲料700吨，纤维饲料2000吨。每吨乳酸成本可降到1万元以下。

Claims (6)

1、一种膜耦合清液单罐细菌连续发酵的左旋—乳酸生产工艺，其特征在于生产工艺为：

a、将玉米进行无酸浸渍，并破碎玉米，分离出胚芽；

b、将剥离胚芽的玉米胚乳磨浆、液化、糖化、过滤分离出糖液；

c、将过滤分离出的糖液浓缩后和乳酸发酵的其它营养源一起加入厌氧发酵罐，进行细菌连续发酵；

d、将以上的发酵液进行微滤膜过滤，之后再进行纳滤膜过滤，将经过以上过滤的发酵液初步浓缩；

e、将经过初步浓缩的发酵液再经热浓缩，真空精馏得到左旋—乳酸。

2、根据权利要求1所述的膜耦合清液单罐细菌连续发酵的左旋—乳酸生产工艺，其特征在于采用旋流器将破碎后的玉米中的胚芽和胚乳分离出。

3、根据权利要求1或2所述的膜耦合清液单罐细菌连续发酵的左旋—乳酸生产工艺，其特征在于采用真空过滤的方法，将经过液化、糖化的玉米胚乳浆分离出糖液。

4、根据权利要求1所述的膜耦合清液单罐细菌连续发酵的左旋—乳酸生产工艺，其特征在于在厌氧发酵罐中进行的细菌连续发酵是膜耦合清液单罐连续发酵，发酵细菌为乳酸菌。

5、根据权利要求1所述的膜耦合清液单罐细菌连续发酵的左旋—乳酸生产工艺，其特征在于经过纳滤膜过滤的发酵液经反渗透膜进行初步浓缩。

6、根据权利要求1所述的膜耦合清液单罐细菌连续发酵的左旋—乳酸生产工艺，其特征在于经过初步浓缩的发酵液进行浓缩时，采用带热泵的三效蒸发器进行热浓缩，精馏时采用高真空精馏机组制得药用级左旋—乳酸。