CN110407688A - 一种发酵液直接加工葡萄糖酸的方法 - Google Patents

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Abstract

一种发酵液直接加工葡萄糖酸的方法，包括以下步骤，步骤一：通过葡萄糖粉末制备发酵液原液；步骤二：采用陶瓷膜过滤和超滤的方法对取得的发酵液原液进行过滤，得到中间体发酵液；步骤三：通过分离的方式对取得的中间体发酵液进行处理，得到葡萄糖酸溶液。本发酵液直接加工葡萄糖酸的方法其原料易得，制造工艺简单，通过直接分离的方式进行加工，成本低，效率高。

Description

一种发酵液直接加工葡萄糖酸的方法
技术领域
本发明属于葡萄糖酸加工的领域，特别涉及一种发酵液直接加工葡萄糖酸的方法。
背景技术
葡萄糖酸可由葡萄糖1位醛基氧化为羧基后制得，是无色至淡黄色浆状液体，不易获得结晶，易溶于水，微溶于酒精，通常使用的为含量50％的葡萄糖酸溶液。葡萄糖酸水的酸味爽快，可用于清凉饮料、配制食醋的原料。葡萄糖酸常以内酯的形式存在，由于内酯的水解具有酸度缓释的特性，因此，葡萄糖酸还可作为内酯豆腐的凝固剂和饼干的膨胀剂；因而具有广泛的应用。
现有的葡萄糖酸在生产时大多采用将发酵液通过过滤、结晶及分离的方式制的葡萄糖酸，这种生产方式需要耗费大量的资源和能源；同时操作较为时间长，操作复杂。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种发酵液直接加工葡萄糖酸的方法。
所述方法包括以下步骤：
步骤一：通过葡萄糖粉末制备发酵液原液；
步骤二：采用陶瓷膜过滤和超滤的方法对取得的发酵液原液进行过滤，得到中间体发酵液；
步骤三：通过分离的方式对取得的中间体发酵液进行处理，得到葡萄糖酸溶液。
进一步的，所述步骤一包括：向葡萄糖粉末内添加氧化剂、过氧化氢、氢氧化钠以及水，且葡萄糖粉末、氧化剂、过氧化氢、氢氧化钠以及水内部之间相互反应制得到发酵液原液。
进一步的，所述步骤一的反应条件包括40℃下缓慢搅拌25-35h。
进一步的，所述葡萄糖粉末、氧化剂、过氧化氢、氢氧化钠以及水的重量比为：10000:30：30:5000:3500。
进一步的，所述氧化剂包括氧气。
进一步的，所述发酵液原液包括18-25％的葡萄糖酸钠、12-20％的葡萄糖酸、60-70％的水。
进一步的，所述陶瓷膜过滤采用的陶瓷膜载体孔隙率为35％，孔径为50nm，过滤温度为35℃，过滤压力为0.3MPa。
进一步的，所述超滤采用的温度为35°、压力为0.35MPa。
进一步的，所述通过分离的方式对取得的中间体发酵液进行处理包括通过双极膜电渗析装置对发酵液进行处理。
本发明的方法原料易得，制造工艺简单，通过直接分离的方式进行加工，成本低，效率高。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明中的加工葡萄糖酸的方法流程图。
具体实施方式
为为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开一种发酵液直接加工葡萄糖酸的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一：通过葡萄糖粉末制备发酵液原液；
具体的，将葡萄糖粉末内部添加氧化剂、过氧化氢、氢氧化钠以及水制备发酵液原液，其中，所述葡萄糖粉末、氧化剂、过氧化氢、氢氧化钠以及水的重量比为：10000:30：30:5000:3500；即所述氧化剂的添加量为所述葡萄糖粉末重量的千分之三；所述过氧化氢的添加量为所述葡萄糖粉末重量的千分之三；所述氢氧化钠的添加量为所述葡萄糖粉末重量的百分之五十；所述水的量为所述葡萄糖粉末重量的百分之三十五。
示例性的，取食品级的葡萄糖粉末10000kg置于发酵池内，而后加入氧化剂，所述氧化剂选用氧气，但不限于氧气，所述氧气的添加量为30kg；并加入过氧化氢30kg、加入氢氧化钠5000kg、加入水3500kg。而后缓慢搅拌，在40℃下，使之反应25-35h；使葡萄糖粉末溶解，并反应生成含葡萄糖酸钠的发酵液原液。在常温下通过HPLC检测发酵液原液中葡萄糖酸的含量，利用原子吸光光度计检测发酵液原液中钠含量，用库仑计卡尔费歇尔滴定法测定发酵液原液中水含量；检测的结果为发酵液原液内葡萄糖酸钠含量为18-25％，葡萄糖酸的含量为12-20％，水的含量的60-70％；本发明主要通过精过滤的手段在发酵液内分离出杂质，而后分离出所需的葡萄糖酸溶液。
步骤二：采用陶瓷膜过滤和超滤的方法对取得的发酵液原液进行过滤，得到中间体发酵液；
具体的，将发酵液原液通过陶瓷膜过滤设备，进行初级过滤；其中初级过滤的陶瓷膜过滤设备包括陶瓷膜载体，本发明中选用的陶瓷膜载体孔隙率为35％、孔径为50nm；初级过滤选用的温度为35℃、压力为0.3MPa；本发明通过试验证明采用上述条件，过滤效果最佳。
示例性的，将步骤一中生产的发酵液原液进行初级过滤，为了确定最佳的过滤温度，本发明将初级过滤分成七组实验进行，采用单一变量法；每组实验选取不同的温度：15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃，研究不同温度下初级过滤的效果；利用过滤液的透光度和葡萄糖酸的膜通量来评价过滤效果；实验中其他的变量采用的数值为：陶瓷膜载体孔隙率为35％，孔径为50nm；过滤压力为0.3MPa；实验结果如下表(1)所示：
表(1)不同温度下的初级过滤效果
上述表(1)有效的验证了温度对初级过滤的影响，且可以看出在30℃时，初级过滤效果最佳。下面来研究孔隙率对初级过滤的影响。
将发酵液原液进行初级过滤，为了确定最佳的孔隙率，本发明将初级过滤分成七组实验，采用单一变量法，每组实验选取不同的孔隙率：25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％，研究不同孔隙率下初级过滤的效果；利用过滤液的透光度和葡萄糖酸的膜通量来评价过滤效果；实验中其他的变量采用的数值为：过滤温度为30℃，孔径为50nm；过滤压力为0.3MPa；实验结果如下表(2)所示：
表(2)不同孔隙率下的初级过滤效果
上述表(2)有效的验证了孔隙率对初级过滤的影响，且可以看出在孔隙率越大，膜通量越大，但是透光率越小；下面来研究孔径对初级过滤的影响。
将发酵液原液进行初级过滤，为了验证孔径对初级过滤的影响，将初级过滤分成七组实验，采用单一变量法，每组实验选取不同的孔径：35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm，研究不同孔径下初级过滤的效果；利用过滤液的透光度和葡萄糖酸的膜通量来评价过滤效果；实验中其他的变量采用的数值为：过滤温度为30℃，孔隙率为35％；过滤压力为0.3MPa；实验结果如下表(3)所示：
表(3)不同孔径下的初级过滤效果
上述表(3)有效的验证了孔径对初级过滤的影响，且可以看出在孔径越大，初透光度越小、膜通量越小。下面来研究压力对初级过滤的影响。
将发酵液原液进行初级过滤，为了验证压力对初级过滤的影响，将初级过滤分成七组实验，采用单一变量法，每组实验选取不同的压力：0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa，研究不同压力下初级过滤的效果；利用过滤液的透光度和葡萄糖酸的膜通量来评价过滤效果；实验中其他的变量采用的数值为：过滤温度为30℃，孔隙率为35％；孔径为50nm；实验结果如下表(4)所示：
表(4)不同压力下的初级过滤效果
上述表(4)有效的验证了压力对初级过滤的影响，且可以看出在压力在0.25-0.3MPa时，初级过滤效果最佳。下面来进行正交实验研究最佳的初级过滤环境。
表(5)正交实验下的初级过滤效果
由表(5)可以看出陶瓷膜载体孔隙率为35％，孔径为50nm，过滤温度为35℃，过滤压力为0.3MPa时初级过滤效果最好。
在通过陶瓷膜初级过滤后，将初级过滤后溶液直接进行超滤；其中的超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化；超滤的效果与温度、压力有关，本发明的超滤选用的温度为35°、压力为0.35MPa。本发明通过试验验证，上述环境下，超滤的效果最佳。示例性的，将初级过滤生产的葡萄糖酸钠发酵液进行超滤，超滤时分成七组实验，每组实验选取不同的温度：15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃，研究不同温度下超滤的效果；利用过滤液的透光度和葡萄糖酸的膜通量来评价过滤效果；实验中其他的变量采用的数值为：过滤压力为0.35MPa；实验结果如下表(6)所示：
表(6)不同温度下的超滤效果
上述表(6)有效的验证了温度对超滤的影响，且可以看出温度在35℃时超滤效果最佳。下面来研究压力对超滤的影响。
将初级过滤的葡萄糖酸钠发酵液进行超滤，超滤时分成七组实验，每组实验选取不同的压力：0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5，研究不同压力下超滤的效果；利用过滤液的透光度和葡萄糖酸的膜通量来评价过滤效果；实验中其他的变量采用的数值为：过滤温度为35℃；实验结果如下表(7)所示：
表(7)不同压力的超滤效果
上述表(7)有效的验证了压力对超滤的影响，且可以看出压力在0.35Mpa时，效果最好。
步骤三：通过分离的方式对取得的中间体发酵液进行处理，得到葡萄糖酸溶液。
具体的，将步骤二中超滤后的中间体发酵液通入到双极膜电渗析装置内进行分离，循环三次进行分离，同时收集双极膜电渗析设备中碱室的氢氧化钠和酸室的葡萄糖酸，可以得到葡萄糖酸的收率为87.35％。
本发明的方法，原料易得，制造工艺简单，通过直接分离的方式进行加工，成本低，效率高。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种发酵液直接加工葡萄糖酸的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一：通过葡萄糖粉末制备发酵液原液；
步骤二：采用陶瓷膜过滤和超滤的方法对取得的发酵液原液进行过滤，得到中间体发酵液；
步骤三：通过分离的方式对取得的中间体发酵液进行处理，得到葡萄糖酸溶液。
2.根据权利要求1所述的发酵液直接加工葡萄糖酸的方法，其特征在于，所述步骤一包括：向葡萄糖粉末内添加氧化剂、过氧化氢、氢氧化钠以及水，且葡萄糖粉末、氧化剂、过氧化氢、氢氧化钠以及水内部之间相互反应制得到发酵液原液。
3.根据权利要求2所述的发酵液直接加工葡萄糖酸的方法，其特征在于，所述步骤一的反应条件包括40℃下缓慢搅拌25-35h。
4.根据权利要求2所述的发酵液直接加工葡萄糖酸的方法，其特征在于，所述葡萄糖粉末、氧化剂、过氧化氢、氢氧化钠以及水的重量比为：10000:30：30:5000:3500。
5.根据权利要求4所述的发酵液直接加工葡萄糖酸的方法，其特征在于，所述氧化剂包括氧气。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的发酵液直接加工葡萄糖酸的方法，其特征在于，所述发酵液原液包括18-25％的葡萄糖酸钠、12-20％的葡萄糖酸、60-70％的水。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的发酵液直接加工葡萄糖酸的方法，其特征在于，所述陶瓷膜过滤采用的陶瓷膜载体孔隙率为35％，孔径为50nm，过滤温度为35℃，过滤压力为0.3MPa。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的发酵液直接加工葡萄糖酸的方法，其特征在于，所述超滤采用的温度为35°、压力为0.35MPa。
9.根据权利要求1-5任意一项所述的发酵液直接加工葡萄糖酸的方法，其特征在于，所述通过分离的方式对取得的中间体发酵液进行处理包括通过双极膜电渗析装置对发酵液进行处理。
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