CN113773189A - 膜工艺在乳酸生产中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于乳酸生产技术领域，具体公开了膜工艺在乳酸生产中的应用，本发明整个流程中未加入大量的变性剂和助滤剂，使得处理后的乳酸浓缩液中不含有其他杂质，在过滤过程中，通过超滤膜进行过滤以及通过纳滤膜脱色提纯，能够去除原液中所有不溶性颗粒、可溶性大分子蛋白、菌丝体等，以及去除粗滤液中小分子蛋白、色素等杂质，使得制成的最终产品质量提高，相较于通过板框过滤，且整个运行成本降低，发酵液经过过滤器过滤后，然后通过超滤膜进行粗过滤，过滤器能够降低异物进入的可能性，过滤器采用双相不锈钢材料制成，双相不锈钢具有优良的耐腐蚀性能，防止溶液对过滤器的腐蚀，通过脱色膜进行多次重复的精过滤，提高过滤的效率。

Description

膜工艺在乳酸生产中的应用
技术领域
本发明涉及乳酸生产技术领域，具体为膜工艺在乳酸生产中的应用。
背景技术
乳酸是一种羧酸，分子式是C3H6O3，含有羟基，属于α-羟酸(AHA)。在水溶液中，其羧基释放出一个质子而产生乳酸根离子CH3CHOHCOO-。
乳酸是是世界上应用广泛的三大有机酸之一，乳酸用途广泛，主要应用于食品、医药、轻工、化工等行业，以乳酸为原料可以得到一系列具有重要用途的的乳酸衍生物。
现有的传统生产工艺：玉米粉-发酵-中和-板框过滤-酸解-板框过滤-酯化水解-浓缩-成品，板框是典型的死端过滤过程，主要是靠滤布上形成的滤饼层进行过滤，只能部分去除料液中的不溶性固形物(菌丝体、原材料等)，不能去除可溶性的蛋白、色素及部分微小的不溶物，这部分不能去除的杂质会造成最终产品质量下降，且板框过滤需要加入大量变性剂和助滤剂，造成滤渣不好处理、运行成本提高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供膜工艺在乳酸生产中的应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
膜工艺在乳酸生产中的应用，包括如下步骤：
S1、发酵：选取消毒剂对发酵罐进行消毒，将玉米粉放入发酵罐中，进行自然发酵，控制发酵温度为40-60℃，发酵时间为36-72h，发酵终止后的pH值为6-7；
S2、超滤膜处理:在常温状态下，且在超滤膜的一侧施加一定压力，在压力的作用下，发酵液流过膜表面，超滤膜去除发酵液中所有不溶性颗粒、可溶性大分子蛋白、菌丝体等，获得粗滤液；
S3、酸解:对获得的粗滤液进行酸解过滤，获得酸解后的滤液；
S4、纳滤膜脱色提纯:选取150-500Dal分子量的脱色膜对上述获得的酸解后溶液进行精滤处理，循环罐内温度控制在10-50℃，膜压控制在10-30bar，过滤酸解后溶液中小分子蛋白、色素等杂质，获得精滤液，然后将经过过滤后的精滤液多次重复上述过程，重新通过脱色膜进行过滤；
S5、浓缩：浓缩采用真空蒸发浓缩，控制浓缩的真空度为0.5-1bar，温度值为45-65℃；
S6、包装：将浓缩处理的液体进行罐装存储。
优选的，步骤S1中发酵全程控制空气流速为空气流速为400-1000ml/min，消毒剂为亚硫酸氢钠、次氯酸钠和质量分数比为75％乙醇中的一种。
优选的，步骤S2中超滤膜为陶瓷膜、耐酸管式膜和耐酸卷式膜中的一种，且超滤膜的过滤孔径为5-200nm，在超滤膜一侧施加的压力值为3-5bar。
优选的，步骤S2中在超滤膜前设置过滤器，发酵液经过过滤器过滤后，通过超滤膜进行粗过滤，过滤器采用双相不锈钢材料制成。
优选的，步骤S3中酸解时控制温度为65-95℃，压力控制在0.01-0.5bar，酸解至溶液的pH值为1-2时为止，然后对酸解液进行进一步过滤处理。
优选的，步骤S3中向粗滤液中加入硫酸酸解，硫酸的质量分数为30％-50％。
优选的，步骤S4中脱色膜采用卷式纳滤膜，膜管型号为CMN-10。
优选的，步骤S5蒸发浓缩脱水后获得乳酸含量为90％-98％的乳酸浓缩液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：整个流程中未向其内部加入大量的变性剂和助滤剂，使得处理后的乳酸浓缩液中不含有其他杂质，能够避免变性剂和助滤剂对乳酸造成一定的损害，在过滤过程中，通过超滤膜进行过滤以及通过纳滤膜脱色提纯，能够去除原液中所有不溶性颗粒、可溶性大分子蛋白、菌丝体等，以及去除粗滤液中小分子蛋白、色素等杂质，使得制成的最终产品质量提高，相较于通过板框过滤，且整个运行成本降低，发酵液经过过滤器过滤后，然后通过超滤膜进行粗过滤，过滤器能够降低异物进入的可能性，过滤器采用双相不锈钢材料制成，双相不锈钢具有优良的耐腐蚀性能，防止溶液对过滤器的腐蚀，通过脱色膜进行多次重复的精过滤，提高过滤的效率，进而提高产品的质量。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明提供一种技术方案：膜工艺在乳酸生产中的应用，包括如下步骤：
S1、发酵：选取消毒剂对发酵罐进行消毒，将玉米粉放入发酵罐中，进行自然发酵，控制发酵温度为40-60℃，发酵时间为36-72h，发酵终止后的pH值为6-7；
S2、超滤膜处理:在常温状态下，且在超滤膜的一侧施加一定压力，在压力的作用下，发酵液流过膜表面，超滤膜去除发酵液中所有不溶性颗粒、可溶性大分子蛋白、菌丝体等，获得粗滤液；
S3、酸解:对获得的粗滤液进行酸解过滤，获得酸解后的滤液；
S4、纳滤膜脱色提纯:选取150-500Dal分子量的脱色膜对上述获得的酸解后溶液进行精滤处理，循环罐内温度控制在10-50℃，膜压控制在10-30bar，过滤酸解后溶液中小分子蛋白、色素等杂质，获得精滤液，然后将经过过滤后的精滤液多次重复上述过程，重新通过脱色膜进行过滤；
S5、浓缩：浓缩采用真空蒸发浓缩，控制浓缩的真空度为0.5-1bar，温度值为45-65℃；
S6、包装：将浓缩处理的液体进行罐装存储。
进一步的，步骤S1中发酵全程控制空气流速为空气流速为400-1000ml/min，消毒剂为亚硫酸氢钠、次氯酸钠和质量分数比为75％乙醇中的一种。
进一步的，步骤S2中超滤膜为陶瓷膜、耐酸管式膜和耐酸卷式膜中的一种，且超滤膜的过滤孔径为5-200nm，在超滤膜一侧施加的压力值为3-5bar。
进一步的，步骤S2中在超滤膜前设置过滤器，发酵液经过过滤器过滤后，通过超滤膜进行粗过滤，过滤器采用双相不锈钢材料制成。
进一步的，步骤S3中酸解时控制温度为65-95℃，压力控制在0.01-0.5bar，酸解至溶液的pH值为1-2时为止，然后对酸解液进行进一步过滤处理。
进一步的，步骤S3中向粗滤液中加入硫酸酸解，硫酸的质量分数为30％-50％。
进一步的，步骤S4中脱色膜采用卷式纳滤膜，膜管型号为CMN-10。
进一步的，步骤S5蒸发浓缩脱水后获得乳酸含量为90％-98％的乳酸浓缩液。
通过该流程：发酵-超滤膜处理-酸解-纳滤膜脱色提纯-浓缩-包装，整个流程中未向其内部加入大量的变性剂和助滤剂，使得处理后的乳酸浓缩液中不含有其他杂质，能够避免变性剂和助滤剂对乳酸造成一定的损害，在过滤过程中，通过超滤膜进行过滤以及通过纳滤膜脱色提纯，能够去除原液中所有不溶性颗粒、可溶性大分子蛋白、菌丝体等，以及去除粗滤液中小分子蛋白、色素等杂质，使得制成的最终产品质量提高，相较于通过板框过滤，且整个运行成本降低，发酵液经过过滤器过滤后，然后通过超滤膜进行粗过滤，过滤器能够降低异物进入的可能性，过滤器采用双相不锈钢材料制成，双相不锈钢具有优良的耐腐蚀性能，防止溶液对过滤器的腐蚀，通过脱色膜进行多次重复的精过滤，提高过滤的效率，进而提高产品的质量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.膜工艺在乳酸生产中的应用，其特征在于：包括如下步骤：
S1、发酵：选取消毒剂对发酵罐进行消毒，将玉米粉放入发酵罐中，进行自然发酵，控制发酵温度为40-60℃，发酵时间为36-72h，发酵终止后的pH值为6-7；
S2、超滤膜处理:在常温状态下，且在超滤膜的一侧施加一定压力，在压力的作用下，发酵液流过膜表面，超滤膜去除发酵液中所有不溶性颗粒、可溶性大分子蛋白、菌丝体等，获得粗滤液；
S3、酸解:对获得的粗滤液进行酸解过滤，获得酸解后的滤液；
S4、纳滤膜脱色提纯:选取150-500Dal分子量的脱色膜对上述获得的酸解后溶液进行精滤处理，循环罐内温度控制在10-50℃，膜压控制在10-30bar，过滤酸解后溶液中小分子蛋白、色素等杂质，获得精滤液，然后将经过过滤后的精滤液多次重复上述过程，重新通过脱色膜进行过滤；
S5、浓缩：浓缩采用真空蒸发浓缩，控制浓缩的真空度为0.5-1bar，温度值为45-65℃；
S6、包装：将浓缩处理的液体进行罐装存储。
2.根据权利要求1所述的膜工艺在乳酸生产中的应用，其特征在于：步骤S1中发酵全程控制空气流速为空气流速为400-1000ml/min，消毒剂为亚硫酸氢钠、次氯酸钠和质量分数比为75％乙醇中的一种。
3.根据权利要求1所述的膜工艺在乳酸生产中的应用，其特征在于：步骤S2中超滤膜为陶瓷超滤膜、耐酸管式超滤膜和耐酸卷式超滤膜中的一种，且超滤膜的过滤孔径为5-200nm，在超滤膜一侧施加的压力值为3-5bar。
4.根据权利要求1所述的膜工艺在乳酸生产中的应用，其特征在于：步骤S2中在超滤膜前设置过滤器，发酵液经过过滤器过滤后，通过超滤膜进行粗过滤，过滤器采用双相不锈钢材料制成。
5.根据权利要求1所述的膜工艺在乳酸生产中的应用，其特征在于：步骤S3中酸解时控制温度为65-95℃，压力控制在0.01-0.5bar，酸解至溶液的pH值为1-2时为止，然后对酸解液进行进一步过滤处理。
6.根据权利要求1所述的膜工艺在乳酸生产中的应用，其特征在于：步骤S3中向粗滤液中加入硫酸酸解，硫酸的质量分数为30％-50％。
7.根据权利要求1所述的膜工艺在乳酸生产中的应用，其特征在于：步骤S4中脱色膜采用卷式纳滤膜，膜管型号为CMN-10。
8.根据权利要求1所述的膜工艺在乳酸生产中的应用，其特征在于：步骤S5蒸发浓缩脱水后获得乳酸含量为90％-98％的乳酸浓缩液。
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