專利名稱：乳酸電滲析提取工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)酵工業(yè)中有機(jī)酸分離提取方法及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
乳酸是食品、醫(yī)藥、化學(xué)工業(yè)中常用的一種有機(jī)酸，其生產(chǎn)方法主要有化學(xué)合成和發(fā)酵兩種方法，我國(guó)的乳酸生產(chǎn)主要采用發(fā)酵法。目前國(guó)內(nèi)外發(fā)酵工業(yè)中乳酸的提取均采用鈣鹽法。這種方法，結(jié)晶條件難于掌握，乳酸鈣的結(jié)晶率不穩(wěn)定，故需較大場(chǎng)地，花費(fèi)較多的時(shí)間，同時(shí)酸解工段要消耗大量的硫酸，產(chǎn)生大量硫酸鈣廢渣，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境差，環(huán)境污染嚴(yán)重，乳酸得率低(國(guó)內(nèi)50%左右)。1984年法國(guó)Y·PrigentetA·Franco發(fā)表了用電滲析一超濾法提取乳酸鈉的方法。1986年日本MotoyoshiHongoetal發(fā)表了電滲析一發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的新方法，但該方法從技術(shù)路線到電滲析器的結(jié)構(gòu)在近期內(nèi)均無法用于生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的和任務(wù)是用電滲析法取代鈣鹽法中濃縮、結(jié)晶、酸解三道勞動(dòng)強(qiáng)度最大、勞動(dòng)條件最差、環(huán)境污染最嚴(yán)重的工序，并設(shè)計(jì)一種用于乳酸提取的電滲析器，為實(shí)現(xiàn)乳酸生產(chǎn)的自動(dòng)控制奠定基礎(chǔ)。
本發(fā)明的乳酸電滲析提取工藝如圖1所示，發(fā)酵液〔1〕經(jīng)預(yù)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(yáng)離子交換柱〔7〕、陰離子交換柱〔8〕，得離子交換液，再經(jīng)濃縮器〔11〕，真空濃縮得成品乳酸〔12〕。其中電滲析器〔Ⅱ〕號(hào)室殘液〔5〕可回至〔1〕循環(huán)，離子交換液〔9〕〔10〕可回至〔6〕濃縮。具體步驟是發(fā)酵液加活性炭脫色，保溫半小時(shí)，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(jī)酸通入〔Ⅳ〕室及兩個(gè)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(fù)始地循環(huán)，得到的電滲析液通過一根一定大小的H+式陽(yáng)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(fā)明所采用的乳酸電滲析器如圖2所示，由陽(yáng)極板〔1〕、陰極板〔2〕、陽(yáng)膜〔3〕、陰膜〔4〕、隔板構(gòu)成。本電滲析器可以是一個(gè)膜堆，也可以是多個(gè)膜堆，每個(gè)膜堆中膜的對(duì)數(shù)可多可少，膜的尺寸可大可小，這些都視生產(chǎn)和試驗(yàn)的規(guī)模而定。電極所加電壓大小，根據(jù)膜堆中膜的對(duì)數(shù)，膜的性能、膜堆的銜接方式而定。每個(gè)膜堆中有四種類型的室。
利用本發(fā)明所述工藝提取乳酸，取代了乳酸鈣濃縮、結(jié)晶和酸解三步，不產(chǎn)生硫酸鈣廢渣，提取得率可達(dá)85%以上，電滲析液的乳酸濃度可達(dá)15%以上，產(chǎn)品質(zhì)量符合英國(guó)藥典(80版)標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明所述提取方法同樣適用于蘋果酸的分離提取。
下面是本發(fā)明的實(shí)施例。
取500ml發(fā)酵液(先滴定測(cè)出Ca2+波度并計(jì)算含量)加0.5%活性炭，60℃保溫半小時(shí)，過濾得清液，然后用泵以8l/小時(shí)的速度通入圖2所示的電滲析器〔Ⅱ〕號(hào)室，同時(shí)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(hào)室、將0.5N的HCl和0.5N的H2SO4通入〔Ⅳ〕號(hào)室和兩個(gè)電極室。其中〔Ⅰ〕〔Ⅱ〕〔Ⅳ〕室和兩個(gè)電極室的流出液仍返回原來的貯液槽，周而復(fù)始地循環(huán)，〔Ⅲ〕號(hào)室流出液排放棄去，〔Ⅰ〕〔Ⅱ〕二室每?jī)纱窝h(huán)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(shí)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(yáng)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(fā)酵液、〔2〕預(yù)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(yáng)離子交換柱〔8〕陰離子交換柱、〔9〕不合格陽(yáng)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(chǎn)品。
圖2.電滲析器流程圖〔Ⅰ〕一號(hào)室、〔Ⅱ〕二號(hào)室、〔Ⅲ〕三號(hào)室、〔Ⅳ〕四號(hào)室、〔1〕陽(yáng)極板、〔2〕陰極板、〔3〕陽(yáng)膜、〔4〕陰膜、〔5〕電極液、〔6〕乳酸電滲析液、〔7〕乳酸發(fā)酵液、〔8〕自來水、〔9〕無機(jī)酸〔10〕泵、〔11〕溶液貯槽
權(quán)利要求
1.一種乳酸電滲析提取工藝，其特征是發(fā)酵液經(jīng)電滲析器、陽(yáng)離子交換柱、陰離子交換柱、濃縮等工序提取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取工藝，其特征是發(fā)酵液通入電滲析器的二號(hào)室、蒸餾水(或無離子水)通入一號(hào)室、自來水通入三號(hào)室、一定濃度的無機(jī)酸通入四號(hào)室及兩個(gè)電極室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取方法，其特征是可用于蘋果酸的分離提取。
4.一種用于提取乳酸的電滲析器，由電極、陰膜、陽(yáng)膜、隔板組成，其特征是由一個(gè)或多個(gè)膜堆組成，每一個(gè)膜堆中有四種類型的室。
全文摘要
本發(fā)明屬于發(fā)酵工業(yè)中有機(jī)酸分離提取方法及設(shè)備領(lǐng)域，其目的是用電滲析取代鈣鹽法中濃縮、結(jié)晶、酸解三道勞動(dòng)強(qiáng)度最大、條件最差、污染最嚴(yán)重的工序，并設(shè)計(jì)用于乳酸提取的電滲析器。本發(fā)明提取工藝是發(fā)酵液經(jīng)電滲析器、真空濃縮、離子交換柱等工序提取。本發(fā)明所用電滲析器由一個(gè)或多個(gè)膜堆構(gòu)成，每個(gè)膜堆中有四種類型的室。本工藝也可用于蘋果酸的分離提取。本工藝可使乳酸提取得率達(dá)85％以上，質(zhì)量符合英國(guó)藥典(80版)標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C07C59/08GK1031112SQ87104858
公開日1989年2月15日 申請(qǐng)日期1987年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月11日
發(fā)明者王傳懷, 張國(guó)寶, 余宏, 丁益 申請(qǐng)人:南京大學(xué)