專利名稱：乳酸生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到用生物化工技術(shù)加工農(nóng)副產(chǎn)品成工業(yè)品有機(jī)酸的方法，更具體地說是涉及到用發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸的方法。
背景技術(shù)：
目前，工業(yè)應(yīng)用的乳酸生產(chǎn)方法大都采用淀粉含量較高的農(nóng)副產(chǎn)品，如大米、薯干、山芋、玉米和米糠等等為原料，通過糊化、糖化、接種、發(fā)酵、中和、沉淀、結(jié)晶、酸解、濃縮等工序生產(chǎn)出乳酸。在上述工序中，發(fā)酵是至關(guān)重要的重要的一環(huán)。根據(jù)接種類型的不同，可以生產(chǎn)不同乳酸，如D型乳酸和L型乳酸。在乳酸發(fā)酵工序中，在經(jīng)過糊化、糖化處理的淀粉含量較高農(nóng)副產(chǎn)品加入菌種，使其發(fā)酵，即發(fā)酵成乳酸。隨著乳酸的不斷增加，體系的PH值將隨之發(fā)生變化，乳酸在發(fā)酵平衡中趨于飽和，發(fā)酵過程就會(huì)變得緩慢，直至停止。通常，采用加入碳酸鈣等一類堿性物質(zhì)，使其與乳酸反應(yīng)生成乳酸鈣，從而降低發(fā)酵體系中的乳酸含量，使發(fā)酵過程繼續(xù)進(jìn)行。在發(fā)酵完成后(通常指發(fā)酵液中殘?zhí)切∮?g/L時(shí))，再將精制乳酸鈣與硫酸反應(yīng)，酸解出乳酸，同時(shí)形成硫酸鈣。采用這種方法生產(chǎn)得到的乳酸溶液濃度較高，約為100g/L。但由于其使用碳酸鈣、硫酸等工業(yè)原料，產(chǎn)生硫酸鈣等廢棄物，對(duì)環(huán)境不友好，并且工藝生產(chǎn)成本較高。這種生產(chǎn)方法是在發(fā)酵罐中一次性裝入各種原輔材料，然后發(fā)酵，直至發(fā)酵完成，然后再對(duì)乳酸鈣進(jìn)行處理，因此，常被稱為間歇式鈣鹽法。
近年來，用發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸的工藝技術(shù)得到不斷發(fā)展，其中一個(gè)值得注意的發(fā)酵方法就是所謂原位分離發(fā)酵技術(shù)，即采用電滲析、離子交換和膜分離等分離技術(shù)，在乳酸發(fā)酵過程中不斷移去新增乳酸而保持PH值穩(wěn)定，使發(fā)酵不受抑制地繼續(xù)進(jìn)行。然而，采用上述各種方法也存在不同程度的不足。如采用電滲析分離，可以移去乳酸而不需加堿控制PH值，但乳酸通過陽離子膜時(shí)有損耗，且阻塞嚴(yán)重。采用離子交換方式可以控制PH值，但樹脂容量有限。上述各種方法的一個(gè)共同特點(diǎn)是發(fā)酵過程可以連續(xù)進(jìn)行，隨著乳酸的生成，乳酸不斷被移去并被濃縮。因此，這些方法常被稱為連續(xù)式發(fā)酵法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用間歇式發(fā)酵法，采用淀粉含量較高的農(nóng)副產(chǎn)品，如大米、薯干、山芋、玉米米糠等等為原料，通過糊化、糖化、接種、發(fā)酵、過濾、濃縮等工序生產(chǎn)乳酸，其特征在于在發(fā)酵配料時(shí)控制各種原輔料的加入量，使發(fā)酵完成后的乳酸溶液濃度在9g/L-20g/L之間，發(fā)酵完成并經(jīng)常規(guī)處理后的乳酸溶液直接采用聚丙烯纖維棉和0.2μm微孔陶瓷棒微濾，然后再采用膜分離技術(shù)進(jìn)行濃縮。更具體的說就是將經(jīng)過糊化、糖化處理的淀粉含量較高的農(nóng)副產(chǎn)品按照一定的量加入到發(fā)酵罐中(或者將淀粉含量較高的農(nóng)副產(chǎn)品按照一定的量加入到發(fā)酵罐中，進(jìn)行糊化和糖化處理)，其加入量應(yīng)當(dāng)保證發(fā)酵完成后乳酸溶液的濃度在9g/L-20g/L之間。加入量太少，生產(chǎn)效率低；加入量太多，則可能發(fā)酵不完全，造成原材料浪費(fèi)。然后，根據(jù)生產(chǎn)的需要加入菌種(如需生產(chǎn)L型乳酸，則加入乳酸鏈球菌菌種)，按通常間歇式生產(chǎn)的方法控制發(fā)酵工藝技術(shù)條件，直至發(fā)酵完成。由于發(fā)酵完成后的乳酸濃度較低，因此，發(fā)酵的速度大于普通間歇式發(fā)酵方法。發(fā)酵完成后，將乳酸溶液通過離心機(jī)處理去除菌體，并對(duì)菌體進(jìn)行處理可以得到乳酸鏈球菌肽和菌體粉等副產(chǎn)品。再在經(jīng)過離心處理的乳酸溶液中加入絮凝劑經(jīng)離心或沉淀去除有機(jī)雜質(zhì)，再經(jīng)過活性炭吸附、聚丙烯纖維棉微濾、0.2μm微孔陶瓷微濾等，然后，采用高壓RO(反滲透)膜濃縮，并回收到可以直接用于發(fā)酵的純凈水。所謂高壓RO膜濃縮是指將經(jīng)過上述處理的乳酸溶液通過一定的壓力加入到裝有RO膜的分離系統(tǒng)中，通常壓力為1-4Mpa，經(jīng)RO膜分離后純水和濃縮后的乳酸溶液分別從分離系統(tǒng)不同的出口流出，達(dá)到濃縮乳酸的目的。經(jīng)過濃縮的乳酸溶液可以達(dá)到或超過采用現(xiàn)有的間歇式生產(chǎn)技術(shù)所要求的濃度。因此，可以采用現(xiàn)有技術(shù)對(duì)濃縮后的乳酸溶液進(jìn)行處理，最終得到合格的乳酸產(chǎn)品。
采用本方法即克服了現(xiàn)有間歇式生產(chǎn)方法中需要加入碳酸鈣等一類物質(zhì)進(jìn)行中和以及需要加入硫酸進(jìn)行酸解且生成硫酸鈣的弊端，又結(jié)合了膜分離技術(shù)，且克服了連續(xù)式生產(chǎn)方法中膜分離技術(shù)中的不足。另外，還可得到乳酸鏈球菌肽和菌體粉等副產(chǎn)品。從整體上來說，本方法減少了原輔材料的使用，簡化了工藝，減少了廢棄物的排放，回收利用了寶貴的水資源，其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益十分顯著。
下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本方法作進(jìn)一步的說明。
實(shí)例1按照含總糖濃度為15g/L的要求配制發(fā)酵料液5升，按照料液總量6％(重量比)的比例接種乳酸鏈球菌培養(yǎng)物，發(fā)酵4天后，無殘?zhí)?，PH值為3.5，即為發(fā)酵完成。此時(shí)，乳酸溶液的濃度約為9g/L。發(fā)酵完成后的乳酸溶液經(jīng)離心處理去掉絕大部分菌體，在0.05Mpa壓力下，過活性炭柱再去掉部分有機(jī)雜質(zhì)，接著過聚丙烯纖維棉和0.2μm微孔陶瓷棒微濾，得到預(yù)處理后的乳酸溶液。
采用陶氏TW30-1812-50低壓反滲透膜進(jìn)行濃縮分離。在0.8Mpa壓力下，預(yù)處理后的乳酸溶液以1升/1小時(shí)的速度流出，得到乳酸含量為21g/L的粗乳酸。
實(shí)例2、實(shí)例3與實(shí)例1的實(shí)驗(yàn)條件相同，僅是總糖濃度等參數(shù)有所變化。三個(gè)實(shí)例的結(jié)果如下表

權(quán)利要求
1.一種間歇式乳酸生產(chǎn)方法，采用淀粉含量較高的農(nóng)副產(chǎn)品，如大米、薯干、山芋、玉米米糠等等為原料，通過糊化、糖化、接種、發(fā)酵、過濾、濃縮等工序生產(chǎn)乳酸，其特征在于在發(fā)酵配料時(shí)控制各種原輔料的加入量，使發(fā)酵完成后的乳酸溶液濃度在9g/L-20g/L之間，發(fā)酵完成并經(jīng)常規(guī)處理后的乳酸溶液直接采用聚丙烯纖維棉和0.2μm微孔陶瓷棒微濾，然后再采用膜分離技術(shù)進(jìn)行濃縮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)方法，其特征在于所述膜分離技術(shù)采用的分離膜為RO膜，即反滲透膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)方法，其特征在于發(fā)酵完成后的乳酸溶液濃度在9g/L-20g/L之間。
全文摘要
本發(fā)明采用間歇式發(fā)酵法，采用淀粉含量較高的農(nóng)副產(chǎn)品，如大米、薯干、山芋、玉米和米糠等等為原料，通過糊化、糖化、接種、發(fā)酵、過濾和濃縮等工序生產(chǎn)乳酸，其特征在于在發(fā)酵配料時(shí)控制各種原輔料的加入量，使發(fā)酵完成后的乳酸溶液濃度在9g/L－20g/L之間，發(fā)酵完成并經(jīng)常規(guī)處理后的乳酸溶液直接采用膜分離技術(shù)進(jìn)行濃縮。本方法克服了現(xiàn)有間歇式生產(chǎn)方法中需要加入碳酸鈣等一類物質(zhì)以及需要加入硫酸分解且生成硫酸鈣的弊端，又結(jié)合了膜分離技術(shù)。另外，還可得到乳酸鏈球菌肽和菌體粉等副產(chǎn)品。本方法減少了原輔材料的使用，簡化了工藝，減少了廢棄物的排放，回收利用了寶貴的水資源，其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益十分顯著。
文檔編號(hào)C12P7/40GK1724679SQ200510057160
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2005年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日
發(fā)明者陳安俊 申請(qǐng)人:陳安俊