一種檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)酵法生產(chǎn)有機(jī)酸的處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處 理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 檸檬酸是一種重要的有機(jī)酸，在工業(yè)、食品業(yè)、化妝業(yè)等具有極廣泛的用途?，F(xiàn)階 段我國檸檬酸生產(chǎn)工藝一般以黑曲霉為菌種采用深層發(fā)酵法生產(chǎn)檸檬酸并用鈣鹽提取法 提純。發(fā)酵完成后，迅速進(jìn)行高溫加熱殺菌處理，殺滅黑曲霉，然后通過板框過濾，去除黑 曲霉菌絲體及其他固體殘?jiān)?，得到的澄清發(fā)酵液用于一次中和反應(yīng)，采用鈣鹽法（氫鈣工 藝）進(jìn)一步提取檸檬酸。對(duì)發(fā)酵結(jié)束后的發(fā)酵液進(jìn)行加熱殺菌處理，有幾方面原因：發(fā)酵完 成后，檸檬酸含量已經(jīng)達(dá)到最高，迅速殺滅黑曲霉，能夠防止黑曲霉繼續(xù)利用檸檬酸進(jìn)行新 陳代謝；使黑曲霉細(xì)胞破裂，釋放細(xì)胞內(nèi)的少量檸檬酸；通過高溫使發(fā)酵液中的蛋白質(zhì)變 性凝固，黏度降低，提高板框過濾速度；鈣鹽法一次中和反應(yīng)也需要較高的反應(yīng)溫度，約為 55°C~60°C。該工藝過程的缺陷在于檸檬酸發(fā)酵過程溫度在35°C~40°C之間，發(fā)酵結(jié)束后 采用熱殺菌處理發(fā)酵液并采用鈣鹽法提取檸檬酸，需要首先將發(fā)酵液溫度升高至約70°C， 消耗大量的熱能，雖然可以通過換熱對(duì)這部分熱量進(jìn)行回收，但是回收換熱效率不可能達(dá) 至IJ100%，必然會(huì)造成一部分能量損失；而且板框過濾需要拆卸清洗濾布等人工操作，運(yùn)行 效率相對(duì)較低。
[0003] 綜上可知，現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處理方法，通過處 理對(duì)檸檬酸發(fā)酵液起到殺菌和過濾的作用，其能夠截留黑曲霉細(xì)胞菌絲體和懸浮的固體雜 質(zhì)以及其他大分子物質(zhì)，能夠使得凈化后的檸檬酸發(fā)酵液酸度高于16 %，濁度低于8NTU， 使最終菌體死亡率達(dá)到99. 5%以上陶瓷膜微濾在高壓脈沖單向直流電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)化作用 下，膜的過濾性能有所改善，抗污染性能增加，同時(shí)滲透通量大大增加。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處理方法，其包括以下步驟： 步驟a:將發(fā)酵后的檸檬酸發(fā)酵液進(jìn)行低溫?zé)崽幚恚箼幟仕岚l(fā)酵液達(dá)到預(yù)定溫度。步驟b: 將低溫?zé)崽幚砗蟮臋幟仕岚l(fā)酵液通過電場(chǎng)錯(cuò)流膜過濾裝置過濾殺菌處理，所述電場(chǎng)錯(cuò)流膜 過濾裝置由高壓脈沖電場(chǎng)與陶瓷膜結(jié)合組成。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處理方法，所述步驟a中，所述低溫?zé)崽幚碛酶咝?換熱器實(shí)現(xiàn)，所述高效換熱器為螺旋板式換熱器、螺旋扁管換熱器或兩相流噴射式熱交換 器中的任一種。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處理方法，所述步驟a中，所述預(yù)定溫度為55°C~ 65。。。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處理方法，所述步驟a中，所述預(yù)定溫度60°C。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處理方法，所述步驟b中，所述高壓脈沖電場(chǎng)為單 向直流電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度在80kv/cm~120kv/cm之間，脈沖頻率在90Hz~130Hz之間，脈 沖寬度在2ys~20ys之間，處理時(shí)間在10s~60s之間。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處理方法，所述高壓脈沖電場(chǎng)為單向直流電場(chǎng)，其 電場(chǎng)強(qiáng)度在90kv/cm~110kv/cm之間，脈沖頻率為110Hz，脈沖寬度在5ys~20ys之間， 處理時(shí)間在15s~55s之間。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處理方法，所述高壓脈沖電場(chǎng)為單向直流電場(chǎng)，其 電場(chǎng)強(qiáng)度為100kV/cm，脈沖頻率為115Hz，脈沖寬度為11yS，處理時(shí)間為40s。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處理方法，所述步驟b中，所述陶瓷膜為微濾膜。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處理方法，所述步驟b中，所述陶瓷膜過濾的構(gòu)造 為板框式過濾、管式過濾或多通道式過濾中的任一種。
[0014] 本發(fā)明通過該檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處理方法，其包括以下步驟：將發(fā)酵后的檸檬酸發(fā) 酵液進(jìn)行低溫?zé)崽幚?，使檸檬酸發(fā)酵液達(dá)到預(yù)定溫度。再將達(dá)到預(yù)定溫度的檸檬酸發(fā)酵液 通過電場(chǎng)錯(cuò)流膜過濾裝置過濾殺菌處理，電場(chǎng)錯(cuò)流膜過濾裝置由高壓脈沖電場(chǎng)與陶瓷膜結(jié) 合組成，陶瓷膜微濾膜在高壓脈沖單向直流電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)化作用下，膜的過濾性能有所改 善，抗污染性能增加，同時(shí)滲透通量大大增加，通過處理能夠截留黑曲霉細(xì)胞菌絲體和懸 浮的固體雜質(zhì)以及其他大分子物質(zhì)，使最終菌體死亡率達(dá)到99. 5%以上，使得凈化后的檸 檬酸發(fā)酵液酸度高于16 %，濁度低于8NTU。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0016] 實(shí)施例1
[0017] -種檸檬酸發(fā)酵液預(yù)處理方法，包括以下步驟：
[0018] 步驟a:將發(fā)酵后的檸檬酸發(fā)酵液進(jìn)行低溫?zé)崽幚恚箼幟仕岚l(fā)酵液達(dá)到預(yù)定溫 度；
[0019] 步驟b:將低溫?zé)崽幚砗蟮臋幟仕岚l(fā)酵液通過電場(chǎng)錯(cuò)流膜過濾裝置過濾殺菌處 理，所述電場(chǎng)錯(cuò)流膜過濾裝置由高壓脈沖電場(chǎng)與陶瓷膜結(jié)合組成。
[0020] 具體地，步驟a中，所述低溫?zé)崽幚碛酶咝Q熱器實(shí)現(xiàn)，所述高效換熱器為螺旋板 式換熱器、螺旋扁管換熱器或兩相流噴射式熱交換器中的任一種。
[0021] 具體地，所述步驟a中，所述預(yù)定溫度為55°C~65°C。
[0022] 具體地，所述步驟b中，所述高壓脈沖電場(chǎng)為單向直流電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度在80kv/ cm~120kv/cm之間，脈沖頻率在90Hz~130Hz之間，脈沖寬度在2ys~20ys之間，處理 時(shí)間在10s~60s之間。
[0023] 具體地，所述步驟b中，所述高壓脈沖電場(chǎng)為單向直流電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度在90kv/ cm~110kv/cm之間，脈沖頻率為110Hz，脈沖寬度在5ys~20ys之間，處理時(shí)間在15s~ 55s之間。
[0024] 具體地，所述步驟b中，陶瓷膜為微濾膜，其構(gòu)造為板框式過濾、管式過濾或多通 道式過濾中的任一種。
[0025] 比如，在本實(shí)施例中，選用螺旋板式高效換熱器將發(fā)酵后的檸檬酸發(fā)酵液進(jìn)行低 溫?zé)崽幚?，使檸檬酸發(fā)酵液溫度達(dá)到55°C，通過的單向直流電場(chǎng)高壓脈沖電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度 為80kv/cm，脈沖頻率為90Hz，脈沖寬度為2ys，處理時(shí)間為10s;陶瓷膜為微濾膜，其構(gòu)造 優(yōu)選為板框式。
[0026] 實(shí)施例2
[0027]與實(shí)施例1不同的是，在本實(shí)施例中，選用螺旋板式高效換熱器將發(fā)酵后的檸檬 酸發(fā)酵液進(jìn)行低溫?zé)崽幚?，使檸檬酸發(fā)酵液溫度達(dá)到65°C，通過的單向直流電場(chǎng)高壓脈沖 電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為120kv/cm，脈沖頻率為130Hz，脈沖寬度為20ys，處理時(shí)間為60s，陶瓷 膜為微濾膜，其構(gòu)造優(yōu)選為板框式。
[0028] 實(shí)施例3
[0029]與以上實(shí)施例不同的是，在本實(shí)施例中，選用螺旋板式高效換熱器將發(fā)酵后的檸 檬酸發(fā)酵液進(jìn)行低溫?zé)崽幚恚箼幟仕岚l(fā)酵液溫度達(dá)到57°C，通過的單向直流電場(chǎng)高壓脈 沖電