【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物发酵的，具体涉及一种将功能化离子液体运用于发酵制乳酸的方法。
技术介绍
1、乳酸(lactic acid)，iupac学名为2-羟基丙酸(2-hydroxypropanoic acid)，分子式为c3h6o3，分子量为90.08，广泛存在于人体、动物、植物和微生物中，乳酸天然存在两种光学异构体d型异构体和l型异构体，由于d型异构体对人体有害，基本使用l型异构体。l-乳酸作为重要的有机酸，自1780年首次发现至今，乳酸、乳酸盐及其衍生物，已广泛的应用于食品、医药卫生、化妆品、化工等领域，尤其目前以乳酸为原料经过聚合生成直链的或环状的聚乳酸。由于聚乳酸的可降解性和生物相容性，是生物可降解材料的应用是热门话题。
2、目前，乳酸的生产主要有化学法、酶转化法、生物合成法，使用可再生资源代替石化产品已经是当前的主要趋势，使得生物技术发酵过程具有重要意义。在工业化生产上除日本外其他国家基本采用生物发酵的方法，其全部制备的为l-乳酸。
3、生物发酵法生产乳酸是一条绿色环保的工艺路线，且其生产工艺的经济性是由乳酸的回收成本决定，据统计乳酸从发酵液中分离和纯化成本占到整个生产成本的一半以上。
4、乳酸发酵的ph水平一般控制在5-7，随着乳酸的积累，目前乳酸发酵用的最多的中和剂是氢氧化钙，传统乳酸精制采用的钙盐沉淀法技术成熟且简单可靠，但其成本较高且环境并不友好。因此，研究开发高效、经济、低废渣的精制工艺对于乳酸的生产具有重要意义。
5、离子液体具有蒸汽压低，良好的热稳定性和化学稳定性
6、专利cn111378697a公开了一种发酵制备乳酸的方法，以水溶性柠檬酸盐为中和剂提高了乳酸发酵糖酸的转化率，但是在实际工业化生产中依然会加入强碱，同时会引入大量的柠檬酸盐，为后续分离增加了成本，同时乳酸收率和产率较低，得到的乳酸纯度并不高。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供了一种将功能化离子液体作为萃取剂以及与之配套的方法实现了乳酸的连续发酵，解决目前生物发酵制乳酸成本高且环境不友好问题。
2、为了实现本专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
3、本专利技术提供了一种发酵制备乳酸的方法，包括以下步骤：
4、(1)将乳酸菌种子液和培养基水溶液一次性加入到发酵罐，并向所述发酵罐内通入含氧气体进行好氧发酵，至发酵液的od600值为20～40时发酵结束；
5、(2)将离子液体和所述发酵液分别由塔顶和塔底进入萃取筛板塔内进行萃取传质，并且所述萃取筛板塔的塔底侧线向所述塔底进入的发酵液中补加培养基水溶液；
6、所述萃取传质后得到的轻质组分中的一部分由所述萃取筛板塔的塔顶采出，另一部分循环至由所述萃取筛板塔的塔底进入的发酵液中；所述萃取传质后得到的重质组分中的一部分由所述萃取筛板塔的塔底采出，另一部分循环至由所述萃取筛板塔的塔顶进入的离子液体中；
7、(3)由所述萃取筛板塔的塔底采出的重质组分转入到缓冲罐内进行静置分离，所述静置分离所得的轻相为乳酸，所述静置分离所得的重相中的一部分循环至由所述萃取筛板塔的塔顶进入的离子液体中，另一部分外排；
8、其中，步骤(2)中所述离子液体选自铵类离子液体，在一些优选的实施方式中，所述离子液体选自甲基三辛基碳酸氢铵、甲基三辛基氯化铵，甲基三辛基碳酸铵的水溶液，具体为10～30％的水溶液，比如，15％的甲基三辛基碳酸氢铵水溶液，20％的甲基三辛基氯化铵水溶液。
9、本专利技术提供的方法分为发酵阶段和产酸阶段，发酵阶段在发酵罐中进行，比如，搅拌釜，并通入一定量含氧气体实现好氧发酵，当发酵过程从发酵阶段进入产酸阶段时将发酵液转入至萃取筛板塔内，在产酸阶段属于完全厌氧过程，无需再通入含氧气体，也不再需要补加氢氧化钙溶液，维持萃取筛板塔内的温度为32～38℃，大幅节约了产酸过程中物料的能耗，通过这样的方法使得发酵动力学过程由生长部分偶联型转变为非生长关联型，从而实现了乳酸由传统的分批发酵转变为连续发酵，使发酵过程单位时间产量大幅度提升。
10、在本专利技术方法步骤(1)的具体实施方式中，所述好氧发酵的条件为：ph值为6.0～7.0，时间为5～10h，温度为35～40℃；所述含氧气体为空气，所述空气的通入量为5～15vvm，优选为8～12vvm，更优选为10vvm。
11、在本专利技术方法的步骤(1)中，所述发酵罐内维持发酵液的溶氧量do值为20～60％，优选为40～50％；所述发酵液的od600值为30～35。
12、在本专利技术方法的步骤(2)中，发酵液转入萃取筛板塔由塔底进入，由于密度差的作用，塔底的发酵液经筛孔分散后，在离子液体中上升，分散过程即为萃取传质过程。萃取传质后，生成的乳酸通过离子液体直接从发酵液中萃取出来，离子液体的催化加速了发酵过程中乳酸产物向正向进行，萃取率可达到90％以上，由于乳酸萃取速率的加快从而正向加快了产酸速率，大幅缩短了产酸的周期，带有乳酸的离子液体从塔底部连续排出后进入到下游的缓冲罐内进一步进行精制。
13、在一些具体实施方式中，由塔顶进入的离子液体的进料流量小于塔底进入的发酵液的流量，能够维持塔底部的离子液体中乳酸含量累积较低，在一些具体的实施方式中，步骤(2)中进入萃取筛板塔的所述离子液体的流量是进入萃取筛板塔的发酵液流量的5～10％，从而使得发酵液的ph值维持在弱酸性环境，优选地ph值为5～7之间，更优选为6.8；发酵液从萃取筛板塔内的下部到上部的停留时间为4～8h，使得糖酸转化率能达到98％以上。
14、在本专利技术步骤(2)的萃取传质过程中，萃取筛板塔内较多的塔板数一方面能够增强液-液萃取过程起到传质作用，同时为产酸过程中起到增大停留时间的作用，增加糖酸转化率的效果；在一些具体的实施方式中，采用的萃取筛板塔的塔板数为50～80块，更优选为60块。
15、在本专利技术步骤(2)中进行萃取传质过程中，萃取筛板塔内的温度为32～38℃，优选为33～37℃，更优选为35℃；萃取筛板塔内的操作压力为微正压即可，比如，0.09～0.11mpa，优选为常压。
16、在一些具体的实施方式中，步骤(2)中由所述萃取筛板塔的塔底侧线补加的培养基水溶液与由塔底引入的发酵液比例控制为1:10～1:15，比如，1:14，优选为1:11～1:13，更优选为1:12，以避免过高的碳源浓度造成后期残糖浓度过高，过低的葡萄糖浓度导致菌体生长代谢缓慢，副产其他杂酸。
17、在本专利技术提供的方法中，在步骤(1)中，将乳酸菌种子液和培养基水溶液从进料管一次性加入发酵罐内，所述培养基水溶液的碳源为葡萄糖、乳糖或木糖，优选为葡萄糖，其碳源的浓度为10～60g/l，比如，20g/l，25g/l；优选为30～5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种发酵制备乳酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述好氧发酵的条件为：pH值为6.0～7.0，时间为5～10h，温度为35～40℃；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发酵罐内维持发酵液的溶氧量DO值为20～60％，优选为40～50％；
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，进入萃取筛板塔的离子液体的流量是进入萃取筛板塔的发酵液流量的5～10％；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述萃取筛板塔内的温度为32～38℃，优选为33～37℃，更优选为35℃；
6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，由所述萃取筛板塔的塔底侧线补加的培养基水溶液与所述发酵液的质量比为1:10～1:15，优选为1:11～1:13，更优选为1:12。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中所述培养基水溶液中的碳源为葡萄糖、乳糖或木糖，优选为葡萄糖；
8.根
9.根据权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，所述萃取筛板塔的中部侧线向塔内补加培养基水溶液；
10.根据权利要求1～9中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述静置分离的温度为60～100℃，时间为3～7h；
...【技术特征摘要】
1.一种发酵制备乳酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述好氧发酵的条件为：ph值为6.0～7.0，时间为5～10h，温度为35～40℃；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发酵罐内维持发酵液的溶氧量do值为20～60％，优选为40～50％；
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，进入萃取筛板塔的离子液体的流量是进入萃取筛板塔的发酵液流量的5～10％；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述萃取筛板塔内的温度为32～38℃，优选为33～37℃，更优选为35℃；
6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，由所述萃取筛板塔的塔...
【专利技术属性】
技术研发人员：晏博，杨颖，于丽君，宋明焱，乔小飞，隋东武，
申请(专利权)人：万华化学四川有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。