一种从发酵液中提取柠檬酸的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种从发酵液中提取柠檬酸的工艺，涉及柠檬酸发酵生产技术领域。工艺如下：S1、将柠檬酸发酵清液进入一级电渗析系统，从发酵清液中分离出柠檬酸和杂盐混合物；S2、将S1中分离出的柠檬酸和杂盐混合物进入二级电渗析系统，分离出除了柠檬酸根以外的阴离子和部分阳离子；S3、将经过S2处理的料液进入阳离子交换树脂，把其他阳离子都转化为H

【技术实现步骤摘要】
一种从发酵液中提取柠檬酸的工艺
本专利技术涉及柠檬酸发酵生产
，公开了一种从发酵液中提取柠檬酸的工艺。
技术介绍
目前从发酵液中提取柠檬酸主要还是采用钙盐法和氢钙法，通过往发酵清液中加入碳酸钙或氢氧化钙，生成柠檬酸氢钙或柠檬酸钙沉淀，固液分离之后用酸溶解得到柠檬酸，之后再经过离子交换进行提纯。该技术需要投加比较多的碳酸钙或氢氧化钙，不但成本比较高，而且最终废水中会有比较多的钙离子，对后续的废水处理造成比较大的压力。在申请号为CN201510830790.0的专利技术专利中公开了一种电渗析法制取柠檬酸的生产工艺，该工艺步骤为：第一步，制取柠檬酸发酵液；将薯干粉碎、打浆、液化，加入发酵罐中，发酵罐中加入麸曲菌种，并通入无菌空气；第二步，将柠檬酸发酵液过滤；第三步，柠檬酸发酵液在电渗析器中分离，并浓缩2倍；第四步，用活性炭和离子交换除去色素和杂质离子,得到淡黄色、高纯度柠檬酸水溶液；第五步，高纯度柠檬酸溶液经浓缩、结晶,制成产品。再如，申请号为CN201010140578.9的专利技术专利中公开了一种从柠檬酸发酵液中提取精制柠檬酸的方法，依次包括以下步骤：将柠檬酸发酵液经膜除菌、粉碳脱色、电渗析处理、颗碳脱色、离子交换和浓缩结晶步骤，得柠檬酸产品。这些工艺虽然采用电渗析进行分离，但是其依然需要用活性炭、离子交换、结晶、重结晶等方式除去色素和杂质离子，同时也会消耗大量其他的试剂，因此其提取成本和后处理成本依然较高。因此，如何在不增加额外药剂的情况下，从柠檬酸发酵液中以较低成本获取柠檬酸，是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供了从发酵液中提取柠檬酸的工艺，通过不同大小离子孔道的阴离子交换膜把柠檬酸从发酵液中分离出来并去除大部分的杂盐，然后通过阳离子交换树脂去除剩余的杂质阳离子，整个工艺不需要额外投加药剂，节约了成本，同时避免了含钙废水的产生，减轻了后续废水处理的压力，即经济又环保。为了实现本专利技术的专利技术目的，本专利技术具体提供如下技术方案：一种从发酵液中提取柠檬酸的工艺，包含以下步骤：S1、将柠檬酸发酵清液送入一级电渗析系统中，通过电渗析处理从发酵清液中分离出柠檬酸和杂盐混合物；所述一级电渗析系统中的阴离子交换膜允许柠檬酸根离子通过；S2、将S1中分离出的柠檬酸和杂盐混合物送入二级电渗析系统，通过电渗析处理从料液中去除柠檬酸根以外的阴离子和部分阳离子；所述二级电渗析系统中的阴离子交换膜能拦截柠檬酸根离子通过；S3、将经过S2处理后的料液送入阳离子交换树脂，把料液中的阳离子都转化为H+，得到柠檬酸料液。作为优选，所述S1中，一级电渗析系统采用的阴离子交换膜是非均相离子交换阴膜，膜孔径为200～500nm。作为优选，所述S2中，二级电渗析系统采用的阴离子交换膜是均相离子交换膜阴膜，膜孔径为20～30nm。作为优选，所述S3中，阳离子交换树脂为氢型阳离子交换树脂。作为优选，整个工艺无需额外投加药剂。本专利技术具备以下有益效果：本专利技术通过两级电渗析+阳离子交换的方式进行柠檬酸的提取，首先通过一级电渗析将发酵清液中的柠檬酸和杂盐分离出来，不需要投加药剂，剩余的发酵清液可以重复利用或者直接进入生化系统进行处理；再通过二级电渗析去除柠檬酸中的杂盐阴离子，通过阳离子交换树脂去除杂盐阳离子，从而得到柠檬酸料液。整个工艺不需要额外投加药剂，节约了成本，同时避免了含钙废水的产生，减轻了后续废水处理的压力，即经济又环保。附图说明图1为本专利技术从发酵液中提取柠檬酸的工艺流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，在本专利技术的一个较佳实施例中，提供了一种从发酵液中提取柠檬酸的工艺，包含以下操作步骤：S1、将柠檬酸发酵清液送入一级电渗析系统中，通过电渗析处理从发酵清液中分离出柠檬酸和杂盐混合物。在电场作用下，发酵清液中的带电离子分别透过阴阳离子交换膜，迁移到盐水侧。此处，一级电渗析系统是一个大离子通道电渗析系统，其中的阴离子交换膜应当允许柠檬酸根离子通过，主要通过膜孔径来调控。本实施例采用的阴离子交换膜是非均相离子交换阴膜，膜孔径为200～500nm，其离子孔道比均相离子交换阴膜要大一个数量级，更容易让柠檬酸根离子通过。S2、将S1中分离出的柠檬酸和杂盐混合物送入二级电渗析系统，通过电渗析处理从料液中去除柠檬酸根以外的阴离子和部分阳离子。此处，二级电渗析系统是一个选择型电渗析系统，系统中的阴离子交换膜应当能尽量拦截柠檬酸根离子通过，选择性主要通过膜孔径来调控。本实施例中，选用的均相离子交换阴膜的膜孔径为20～30nm。该二级电渗析系统选用的低渗透均相离子交换阴膜离子孔道只有普通均相离子交换阴膜的20～30％大小，只能通过尺寸比较小的阴离子，柠檬酸根离子由于尺寸比较大，会被拦截下来，只有杂质的阴离子会迁移到盐水侧，实现去除。S3、将经过S2处理后的料液送入阳离子交换树脂，把料液中的阳离子都转化为H+，得到柠檬酸料液。阳离子交换树脂可以采用任何能够有效地将阳离子都转化为H+的膜材料，本实施例中阳离子交换树脂为氢型阳离子交换树脂。本实施例中的上述S1～S3提供的两级电渗析+阳离子交换树脂工艺，整体不需要额外投加药剂，即可实现柠檬酸料液的纯化，进而提取柠檬酸。下面将该实施例中的工艺应用于不同批次柠檬酸发酵液的案例中，以展示其技术效果，具体步骤如上述S1～S3，不再赘述。应用例1：某批次柠檬酸发酵上清液中柠檬酸浓度100g/L，体积5m3，经过两级电渗析+阳离子交换树脂处理之后，得到的柠檬酸料液2.2m3，其中柠檬酸含量210g/L，计算柠檬酸收率92.40％，节约碳酸钙投加量200kg。应用例2：某批次柠檬酸发酵上清液中柠檬酸浓度105g/L，体积3.2m3，经过两级电渗析+阳离子交换树脂处理之后，得到的柠檬酸料液1.4m3，其中柠檬酸含量215g/L，计算柠檬酸收率89.58％，节约碳酸钙投加量128kg。应用例3：某批次柠檬酸发酵上清液中柠檬酸浓度90g/L，体积5.8m3，经过两级电渗析+阳离子交换树脂处理之后，得到的柠檬酸料液2.4m3，其中柠檬酸含量200g/L，计算柠檬酸收率91.95％，节约碳酸钙投加量232kg。需要说明的是，尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从发酵液中提取柠檬酸的工艺，其特征在于，包含以下步骤：/nS1、将柠檬酸发酵清液送入一级电渗析系统中，通过电渗析处理从发酵清液中分离出柠檬酸和杂盐混合物；所述一级电渗析系统中的阴离子交换膜允许柠檬酸根离子通过；/nS2、将S1中分离出的柠檬酸和杂盐混合物送入二级电渗析系统，通过电渗析处理从料液中去除柠檬酸根以外的阴离子和部分阳离子；所述二级电渗析系统中的阴离子交换膜能拦截柠檬酸根离子通过；/nS3、将经过S2处理后的料液送入阳离子交换树脂，把料液中的阳离子都转化为H

【技术特征摘要】
1.一种从发酵液中提取柠檬酸的工艺，其特征在于，包含以下步骤：
S1、将柠檬酸发酵清液送入一级电渗析系统中，通过电渗析处理从发酵清液中分离出柠檬酸和杂盐混合物；所述一级电渗析系统中的阴离子交换膜允许柠檬酸根离子通过；
S2、将S1中分离出的柠檬酸和杂盐混合物送入二级电渗析系统，通过电渗析处理从料液中去除柠檬酸根以外的阴离子和部分阳离子；所述二级电渗析系统中的阴离子交换膜能拦截柠檬酸根离子通过；
S3、将经过S2处理后的料液送入阳离子交换树脂，把料液中的阳离子都转化为H+，得到柠檬酸料液。


2.根据权利要求1所述的一种从发酵...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟伟，楼永通，张楠楠，于赵弟，岳军，
申请(专利权)人：杭州蓝然环境技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33