一種檸檬酸發(fā)酵液過(guò)濾澄清的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)酵液的過(guò)濾方法，尤其涉及一種檸檬酸發(fā)酵過(guò)濾澄清的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]檸檬酸，學(xué)名2-羥基丙烷-1，2，3-三羧酸，分子式C6Hs07 (無(wú)水物)，是一種廣泛地應(yīng)用于食品，醫(yī)藥和化工領(lǐng)域的有機(jī)酸。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)檸檬酸的需求量將穩(wěn)步上升，當(dāng)然各企業(yè)面對(duì)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇也越來(lái)越多。主要用于食品工業(yè)、醫(yī)藥業(yè)、化學(xué)工業(yè)，并且在電子、紡織、石油、皮革、建筑、攝影、塑料、鑄造和陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域中也有十分廣闊的應(yīng)用。
[0003]目前，檸檬酸工業(yè)生產(chǎn)主要采用以玉米、木薯、瓜干等為原料經(jīng)深層發(fā)酵獲得。發(fā)酵后會(huì)獲得的檸檬酸發(fā)酵醪中主要含有黑曲霉菌絲體、蛋白、膠體等雜質(zhì)，若不經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理，提取工段很難處理。現(xiàn)階段通用的方式是采用廂式壓濾機(jī)進(jìn)行初濾，再添加珍珠巖或硅藻土進(jìn)行復(fù)濾。在專(zhuān)利號(hào)為CN201010583693.3中雖然已經(jīng)公布了一種檸檬酸發(fā)酵液過(guò)濾澄清的方法，將發(fā)酵液中的菌體、蛋白等雜質(zhì)有效去除，獲得較好的濁度，但缺點(diǎn)是連續(xù)性差，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高，伴隨有大量的固體廢棄物。因此，需要尋求一種既能連續(xù)化生產(chǎn)又能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)達(dá)到發(fā)酵液過(guò)濾澄清的方法以獲得高透光度、低濁度和蛋白膠體類(lèi)物質(zhì)含量低發(fā)酵液，從而減少因使用硅藻土和珍珠巖產(chǎn)生的固體廢棄物排放，同時(shí)能提高玉米淀粉渣、玉米芯等附加值，既提高了經(jīng)濟(jì)效益又節(jié)約了生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種檸檬酸發(fā)酵液過(guò)濾澄清的的方法，采用玉米淀粉渣、玉米芯、玉米須等作為助濾劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)濾液的初步過(guò)濾；又利用涂覆有纖維素的密閉式板式過(guò)濾機(jī)對(duì)濾液進(jìn)行二次過(guò)濾；最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)酵液的過(guò)濾澄清。本申請(qǐng)將玉米淀粉渣等變廢為寶，增加了其附加值；另外，由于在發(fā)酵液中含有蛋白質(zhì)等，隨著過(guò)濾，蛋白質(zhì)能富集到淀粉渣上，使其可作為高蛋白的飼料。此外，該工藝簡(jiǎn)單，能降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)所采取的技術(shù)方案如下:
[0006]—種檸檬酸發(fā)酵液過(guò)濾澄清的的方法，具體步驟如下:
[0007](1)向梓檬酸發(fā)酵液中加入助濾劑，攪拌速度為20?30r/min，時(shí)間為15?30min ；
[0008](2)將步驟(1)中攪拌均勻的發(fā)酵液向離心機(jī)進(jìn)料，控制離心轉(zhuǎn)速約600?1000r/min，離心時(shí)間為6?15min，獲得發(fā)酵液濾液和固體廢渣；
[0009](3)向預(yù)涂罐中加入約2.0m3的60?70°C熱水，隨后加入0.4?1.2kg/ m2過(guò)濾面積的纖維素，粒度為50-200 μ m，攪拌轉(zhuǎn)速20?30r/min，攪拌時(shí)間15?30min，攪拌結(jié)束后，將混合物打入密閉式板式過(guò)濾機(jī)，至預(yù)涂罐中水清澈為止；
[0010]添加比例為0.2-1.2kg/ m2過(guò)濾面積；
[0011](4) 二次過(guò)濾:將步驟(2)中離心分離獲得的發(fā)酵液濾液打入到步驟(3)預(yù)涂好的密閉式板式過(guò)濾機(jī)中進(jìn)行二次過(guò)濾，即得最終濾液；控制過(guò)濾壓力為0.15?0.45MPa。
[0012]步驟(1)中所述的助濾劑選自玉米淀粉渣、玉米芯粉和玉米須粉中的一種或幾種，且用量為添加比例為0.5-2kg/m3發(fā)酵液；
[0013]一次過(guò)濾的發(fā)酵液主要為液體和菌絲體、蛋白、膠體等雜質(zhì)，這些發(fā)酵液中的雜質(zhì)具有可壓縮性強(qiáng)的特點(diǎn)，為利于發(fā)酵液過(guò)濾就需要改變這些雜質(zhì)的可壓縮性，而選擇的助濾劑就必須是一種可壓縮性差或不可壓縮的物質(zhì)，主要目的是改善濾餅結(jié)構(gòu)，增加濾餅的孔隙率，形成高度滲透性的濾餅，降低濾餅比阻和提高過(guò)濾的精密度，從而使得過(guò)濾速度加大，固液分離的效率提高。
[0014]二次過(guò)濾所選用的助濾劑是纖維素，我國(guó)檸檬酸的過(guò)濾主要是廂式壓濾機(jī)以硅藻土或珍珠巖為過(guò)濾介質(zhì)的濾餅過(guò)濾工藝，由于發(fā)酵液過(guò)濾阻力非常大，需要采用不同粒度大小的硅藻土或珍珠巖，存在密度大、濾餅容易脫落的問(wèn)題，為保證濾餅層穩(wěn)定，必須采用較高的過(guò)濾速度，強(qiáng)制預(yù)涂，產(chǎn)生的廢硅藻土或珍珠巖增加了企業(yè)固體廢棄物處理的難度。而纖維素是由木材、木肩經(jīng)機(jī)械打漿、降解、漂白處理精制而成的白色、無(wú)臭、無(wú)味粉絮狀物質(zhì)。化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水、稀酸和幾乎所有有機(jī)溶劑，微溶于氫氧化鈉和熱的干酪素鈉溶液，吸附性不強(qiáng)，親水親油，無(wú)毒。粒徑范圍為25?225 μ m，通過(guò)篩分，可以獲得不同粒徑的產(chǎn)品，滿(mǎn)足過(guò)濾澄清度的要求。纖維素吸水漲潤(rùn)，有自黏性，柔性顆粒，密度小，預(yù)涂速度快，不易坍塌，穿透率低，對(duì)設(shè)備損害性小。同時(shí)過(guò)濾結(jié)束卸下來(lái)的纖維素渣因含有大量的蛋白、膠體等物質(zhì)，經(jīng)烘干簡(jiǎn)單處理可做飼料，因此纖維素做助濾劑應(yīng)用于檸檬酸發(fā)酵液過(guò)濾前景廣闊。
[0015]步驟(1)中所加的助濾劑主要為玉米淀粉渣、玉米芯粉和玉米須等，主要是檸檬酸加工的產(chǎn)生的固體廢棄物，價(jià)值低廉，將其應(yīng)用在發(fā)酵液過(guò)濾能變廢為寶或提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值。玉米淀粉渣、玉米芯粉和玉米須粉的添加比例為0.5?2.0kg/m3發(fā)酵液，主要是因?yàn)樘砑恿窟^(guò)低起不到改善濾餅的結(jié)構(gòu)作用，效果較差，添加量過(guò)多則會(huì)增加離心機(jī)的離心負(fù)荷，同時(shí)消耗過(guò)量的助濾劑。粒度為200?500 μ m主要是因?yàn)榱６冗^(guò)小，離心分離效果差，濾餅形成的孔隙率小，濾液難以通過(guò)，粒度過(guò)大過(guò)濾的精度不夠，達(dá)不到發(fā)酵液分離的目的。攪拌轉(zhuǎn)速約20?30r/min，主要是因?yàn)閿嚢柁D(zhuǎn)速過(guò)低物料混合不均，造成固形物沉底，不利于離心分離，轉(zhuǎn)速過(guò)高則會(huì)增加電耗；攪拌時(shí)間約15?30min，主要是因?yàn)闀r(shí)間過(guò)短，物料混合不勻，離心形成的濾餅不均勻，離心受力不均，對(duì)設(shè)備易產(chǎn)生損傷，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)增加攪拌電耗。
[0016]步驟(2)中離心轉(zhuǎn)速控制為600?1000r/min，主要是因?yàn)殡x心轉(zhuǎn)速過(guò)低，固液分離效果差，最終殘留在濾渣中的檸檬酸較多，影響收率，離心轉(zhuǎn)速過(guò)高設(shè)備振動(dòng)厲害。離心時(shí)間為6?15min，主要是因?yàn)殡x心時(shí)間過(guò)短，固液分離效果差，最終殘留在濾渣中的檸檬酸較多，影響收率，離心時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，檸檬酸的收率沒(méi)有明顯增加，同時(shí)影響固液分離的效率。
[0017]步驟(3)中所加的纖維素比例為0.4?1.2kg/m2過(guò)濾面積，主要是因?yàn)樘砑颖壤^(guò)濾，形成的預(yù)涂層太薄，過(guò)濾精度較差，容易出現(xiàn)穿漏的現(xiàn)象，添加比例過(guò)大，形成的預(yù)涂層太厚，過(guò)濾效率降低，同時(shí)會(huì)額外增加助濾劑使用的成本。粒度為50?200 μπι主要是因?yàn)榱６冗^(guò)小，形成的濾餅孔隙率過(guò)低，過(guò)濾效率低，粒度過(guò)大，形成的濾餅孔隙率過(guò)大，過(guò)濾精度達(dá)不到。攪拌轉(zhuǎn)速約20?30r/min，主要是因?yàn)閿嚢柁D(zhuǎn)速過(guò)低物料混合不均，造成固形物沉底，不利于離心分離，轉(zhuǎn)速過(guò)高則會(huì)增加電耗；攪拌時(shí)間約15?30min，主要是因?yàn)闀r(shí)間過(guò)短，物料混合不勻，離心形成的濾餅不均勻，離心受力不均，對(duì)設(shè)備易產(chǎn)生損傷，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)增加攪拌電耗。
[0018]步驟(4)中控制過(guò)濾壓力為0.15?0.45MPa，主要是因?yàn)閴毫^(guò)低說(shuō)明預(yù)涂層可能有坍塌，造成過(guò)濾精度下降，壓力過(guò)高說(shuō)明預(yù)涂層可能被蛋白、膠體等物質(zhì)糊住，濾液難以穿透，過(guò)濾效率降低。
[0019]綜上所述，本申請(qǐng)所提供的檸檬酸發(fā)酵液過(guò)濾澄清方法，通過(guò)選用天然產(chǎn)物作為助濾劑，在達(dá)到澄清要求的同時(shí)，還減少了對(duì)環(huán)境的污染；另外，選用淀粉渣等為原料，成本較低，市場(chǎng)前景廣闊。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1
[0022](1)向檸檬酸發(fā)酵液中加入0.5kg/m3的玉米淀粉渣，粒度為200?250 μ m，攪拌均勾，攪拌轉(zhuǎn)速約20r/min,時(shí)間為30min ；
[0023](2)將步驟(1)中攪拌均勻的發(fā)酵液向離心機(jī)進(jìn)料，控制離心轉(zhuǎn)速約1000r/min，離心時(shí)間為6min，獲得一次過(guò)濾發(fā)酵液濾液，濾液濁度為12.5NTU ;
[0024](3)向預(yù)涂罐中加入約2.0m3的熱水，隨后加入0.6kg