DE19718608A1 - Verfahren zur Herstellung von Milchsäure - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Milchsäure.

Es ist bekannt, Kohlenhydrate zu verzuckern und den entstandenen Zucker von Milchsäurebakterien anaerob zu Milchsäure zu vergären. Durch die hierbei entstehende Milchsäure sinkt der pH-Wert des Gäransatzes. Bereits bei geringen Milchsäurekonzentrationen werden daher die Milchsäurebak­ terien abgetötet bzw. inaktiviert. Aus diesem Grunde wird die Milchsäure, z. B. mit Calciumcarbonat abgepuffert. Aus dem erhaltenen Calciumlactat wird Milchsäure durch Zugabe von einer starken Säure, z. B. Schwefelsäu­ re, freigesetzt. Der entstehende Gips fällt als Niederschlag aus, wird abfil­ triert und entweder entsorgt oder an die Bauindustrie verkauft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Milchsäure zu schaffen, das zum einen ohne den Einsatz von Puffern, aus welchen die Milchsäure später mit starken Säuren ausgetrieben werden muß, auskommt, und das zum anderen kontinuierlich durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist der kontinu­ ierliche Ablauf des Prozesses, d. h. der Ausgangsrohstoff verzuckertes Kohlenhydrat wird dem Fermentationsprozeß kontinuierlich zugeführt, während das Reaktionsprodukt Milchsäure diesem Fermentationsprozeß bzw. Fermentationsansatz kontinuierlich entzogen wird. Dadurch wird im Fermentations-Gefäß ein quasi-stationärer Zustand erreicht, bei dem opti­ male Fermentationsbedingungen einstellbar sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand einer schematischen Dar­ stellung einer Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Milchsäure.

In einem Vorprozeß wird chargenweise oder kontinuierlich ein zuckerhalti­ ges Gärsubstrat hergestellt. Der in diesem Gärsubstrat enthaltene Zucker kann sowohl aus dem enzymatischen Abbau von pflanzlichen Stärken, als auch aus anderen pflanzlichen Rohstoffen, z. B. Zuckerrüben, stammen. Dieses Gärsubstrat wird aus einem Gärsubstrat-Behälter 1 kontinuierlich einem Beimpfungs-Gefäß 2 zugeführt, in dem das Gärsubstrat mit aus ei­ nem Milchsäurekultur-Tank 3 kontinuierlich zugeführten Milchsäurekultu­ ren beimpft wird. Aus dem Beimpfungs-Gefäß 2 wird das mit Milchsäure­ kulturen beimpfte Gärsubstrat kontinuierlich einem Fermentations-Gefäß 4 zugeführt, wo in einem quasi-stationären Zustand eine Fermentation des Gärsubstrates stattfindet, wobei als Reaktionsprodukt Milchsäure gebildet wird.

Aus dem Fermentations-Gefäß 4 wird das Milchsäure enthaltende Fermen­ tationserzeugnis kontinuierlich über einen Vorfilter 5 geführt, in dem eine Fest-/Flüssig-Trennung, beispielsweise in einem Spaltfilter, Gewebefilter oder durch Zentrifugieren, also eine mechanische Trennung, stattfindet. Das Retentat wird durch eine Rückführ-Leitung 6 dem Fermentations- Gefäß 4 wieder zugeführt, oder mittels einer Abführ-Leitung 7 abgeführt und gegebenenfalls verworfen. Das hinsichtlich seines Milchsäure-Anteils angereicherte Fermentationserzeugnis wird aus dem Vorfilter 5 einer mehr­ stufigen Trennanlage 8 zugeführt. In dieser Trennanlage sind mehrere hin­ tereinander geschaltete Trennstufen 9, 10, 11, 12, 13 vorgesehen, aus denen jeweils Rückführ-Leitungen 14, 15, 16, 17, 18 ausmünden, die zum Fer­ mentations-Gefäß 4 zurückgeführt sind. Weiterhin führen aus den jeweili­ gen Trennstufen 9 bis 13 Abführ-Leitungen 19, 20, 21, 22, 23 heraus. Die einzelnen Trennstufen 9 bis 13 können nach dem Prinzip der Elektrodialy­ se, der Umkehrosmose, der Ultrafiltration bzw. der Nanofiltration arbeiten. In der Regel handelt es sich um Membran-Trenneinrichtungen in den ein­ zelnen Trennstufen 9 bis 13. Die Auswahl der einzelnen Trennstufen 9 bis 13 ergibt sich aus Art und Umfang der Gärungs-Nebenprodukte und Substratreste. Diese Parameter sind auch entscheidend dafür, in welchem Umfang die Retentate über die Rückführ-Leitungen 14 bis 18 in das Fer­ mentations-Gefäß 4 und damit in den Fermentationsprozeß zurückgeführt werden, und in welchem Umfang sie über die Abführ-Leitungen 19 bis 23 abgeführt und verworfen werden. Bei den Retentaten handelt es sich bei­ spielsweise um die noch vorhandenen Mikroorganismen, Proteine, Stärke, Stärkeabbauprodukte u. dgl.

Die einzelnen Trennstufen 9 bis 13, die als Membran-Trenneinrichtungen ausgestaltet sind, können in bekannter Weise durch Queranströmung wie­ der gereinigt werden.

Die in der mehrstufigen Trennanlage 8 abgetrennte Milchsäure kann zur weiteren Konzentration einer Eindampf-Anlage 24 zugeführt werden, wo der aus der Trennanlage 8 abgeführten Milchsäure enthaltenden Flüssigkeit Wasser entzogen wird. Der Eindampf-Anlage 24 kann wiederum das kon­ zentrierte Endprodukt Milchsäure entnommen und beispielsweise in einen Lagerbehälter 25 gegeben werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Milchsäure mit folgenden kontinuierli­ chen Verfahrensschritten:

• - Zuführen eines vergärbare Zucker enthaltenden Gärsubstrates
• - Beimpfen des Gärsubstrates mit Milchsäurekulturen
• - Fermentieren des beimpften Gärsubstrates unter Bildung von Milchsäure
• - Abtrennung der Milchsäure von den übrigen Bestandteilen des Fermen­ tationserzeugnisses
• - Konzentration der Milchsäure.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abtrennung mehrstufig erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei nacheinander eine Vor-Abtrennung und eine Fein-Abtrennung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Vor-Abtrennung durch eine me­ chanische Abtrennung erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Fein-Abtrennung durch eine Membran-Abtrennung erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Fein-Abtrennung durch Dialyse, Elektrodialyse, Umkehrosmose, Ultrafiltration oder Nanofiltration erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die abgetrennten übrigen Bestandteile des Fermentationserzeugnisses der Fermentation wie­ der zugeführt werden.