乳酸電滲析提取工藝及設備的製作方法

2023-05-26 10:43:56 1

專利名稱：乳酸電滲析提取工藝及設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於發酵工業中有機酸分離提取方法及設備技術領域。
乳酸是食品、醫藥、化學工業中常用的一種有機酸，其生產方法主要有化學合成和發酵兩種方法，我國的乳酸生產主要採用發酵法。目前國內外發酵工業中乳酸的提取均採用鈣鹽法。這種方法，結晶條件難於掌握，乳酸鈣的結晶率不穩定，故需較大場地，花費較多的時間，同時酸解工段要消耗大量的硫酸，產生大量硫酸鈣廢渣，工人勞動強度大，工作環境差，環境汙染嚴重，乳酸得率低(國內50%左右)。1984年法國Y·PrigentetA·Franco發表了用電滲析一超濾法提取乳酸鈉的方法。1986年日本MotoyoshiHongoetal發表了電滲析一發酵生產乳酸的新方法，但該方法從技術路線到電滲析器的結構在近期內均無法用於生產。
本發明的目的和任務是用電滲析法取代鈣鹽法中濃縮、結晶、酸解三道勞動強度最大、勞動條件最差、環境汙染最嚴重的工序，並設計一種用於乳酸提取的電滲析器，為實現乳酸生產的自動控制奠定基礎。
本發明的乳酸電滲析提取工藝如圖1所示，發酵液〔1〕經預處理器〔2〕至電滲析器〔4〕得乳酸鈣清液入濃縮器〔6〕濃縮，濃縮液通入陽離子交換柱〔7〕、陰離子交換柱〔8〕，得離子交換液，再經濃縮器〔11〕，真空濃縮得成品乳酸〔12〕。其中電滲析器〔Ⅱ〕號室殘液〔5〕可回至〔1〕循環，離子交換液〔9〕〔10〕可回至〔6〕濃縮。具體步驟是發酵液加活性炭脫色，保溫半小時，過濾得清液，用泵以一定的速度將清液通入圖2所示的電滲析〔Ⅱ〕室，將蒸餾水(或無離子水)通入〔Ⅰ〕室，將自來水通入〔Ⅲ〕室，將一定濃度的無機酸通入〔Ⅳ〕室及兩個電極室。其中〔Ⅰ〕〔Ⅱ〕〔Ⅳ〕和電極室的流出液仍返回原來的貯液槽，周而復始地循環，得到的電滲析液通過一根一定大小的H+式陽離子交換柱，所得離子交換液真空濃縮至乳酸濃度為50%左右，再通過一根一定大小的OH-式陰離子交換柱，離子交換液真空濃縮至成品乳酸。
本發明所採用的乳酸電滲析器如圖2所示，由陽極板〔1〕、陰極板〔2〕、陽膜〔3〕、陰膜〔4〕、隔板構成。本電滲析器可以是一個膜堆，也可以是多個膜堆，每個膜堆中膜的對數可多可少，膜的尺寸可大可小，這些都視生產和試驗的規模而定。電極所加電壓大小，根據膜堆中膜的對數，膜的性能、膜堆的銜接方式而定。每個膜堆中有四種類型的室。
利用本發明所述工藝提取乳酸，取代了乳酸鈣濃縮、結晶和酸解三步，不產生硫酸鈣廢渣，提取得率可達85%以上，電滲析液的乳酸濃度可達15%以上，產品質量符合英國藥典(80版)標準。
本發明所述提取方法同樣適用於蘋果酸的分離提取。
下面是本發明的實施例。
取500ml發酵液(先滴定測出Ca2+波度並計算含量)加0.5%活性炭，60℃保溫半小時，過濾得清液，然後用泵以8l/小時的速度通入圖2所示的電滲析器〔Ⅱ〕號室，同時用泵以同樣的速度將蒸餾水(或無離子水)、自來水分別通入〔Ⅰ〕、〔Ⅲ〕號室、將0.5N的HCl和0.5N的H2SO4通入〔Ⅳ〕號室和兩個電極室。其中〔Ⅰ〕〔Ⅱ〕〔Ⅳ〕室和兩個電極室的流出液仍返回原來的貯液槽，周而復始地循環，〔Ⅲ〕號室流出液排放棄去，〔Ⅰ〕〔Ⅱ〕二室每兩次循環取樣分別滴定酸度和Ca2+含量，〔Ⅳ〕室不斷加入適量的鹽酸，使貯液槽中鹽酸的濃度保持0.5N，到〔Ⅱ〕室乳酸鈣的濃度降到0.5%以下時停止電滲析。讓〔Ⅰ〕室所得的電滲析液通過一根3×20cm的H+式陽離子交換柱，所得離子交換液真空濃縮至乳酸濃度為50%左右，再通過一根3×20cmOH-式陰離子交換柱，離子交換液真空濃縮得成品乳酸。


圖1.乳酸電滲析提取工藝流程圖〔1〕發酵液、〔2〕預處理器、〔3〕廢渣、〔4〕電滲析器、〔5〕電滲析器〔Ⅱ〕室殘液、〔6〕濃縮器、〔7〕陽離子交換柱〔8〕陰離子交換柱、〔9〕不合格陽離子交換柱流出液〔10〕不合格陰離子交換柱流出液〔11〕濃縮器、〔12〕乳酸合格產品。
圖2.電滲析器流程圖〔Ⅰ〕一號室、〔Ⅱ〕二號室、〔Ⅲ〕三號室、〔Ⅳ〕四號室、〔1〕陽極板、〔2〕陰極板、〔3〕陽膜、〔4〕陰膜、〔5〕電極液、〔6〕乳酸電滲析液、〔7〕乳酸發酵液、〔8〕自來水、〔9〕無機酸〔10〕泵、〔11〕溶液貯槽
權利要求
1.一種乳酸電滲析提取工藝，其特徵是發酵液經電滲析器、陽離子交換柱、陰離子交換柱、濃縮等工序提取。
2.根據權利要求1所述的提取工藝，其特徵是發酵液通入電滲析器的二號室、蒸餾水(或無離子水)通入一號室、自來水通入三號室、一定濃度的無機酸通入四號室及兩個電極室。
3.根據權利要求1所述的提取方法，其特徵是可用於蘋果酸的分離提取。
4.一種用於提取乳酸的電滲析器，由電極、陰膜、陽膜、隔板組成，其特徵是由一個或多個膜堆組成，每一個膜堆中有四種類型的室。
全文摘要
本發明屬於發酵工業中有機酸分離提取方法及設備領域，其目的是用電滲析取代鈣鹽法中濃縮、結晶、酸解三道勞動強度最大、條件最差、汙染最嚴重的工序，並設計用於乳酸提取的電滲析器。本發明提取工藝是發酵液經電滲析器、真空濃縮、離子交換柱等工序提取。本發明所用電滲析器由一個或多個膜堆構成，每個膜堆中有四種類型的室。本工藝也可用於蘋果酸的分離提取。本工藝可使乳酸提取得率達85％以上，質量符合英國藥典(80版)標準。
文檔編號C07C59/08GK1031112SQ87104858
公開日1989年2月15日 申請日期1987年7月11日 優先權日1987年7月11日
發明者王傳懷, 張國寶, 餘宏, 丁益 申請人:南京大學