专利名称：乳酸电渗析提取工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于发酵工业中有机酸分离提取方法及设备技术领域。
乳酸是食品、医药、化学工业中常用的一种有机酸，其生产方法主要有化学合成和发酵两种方法，我国的乳酸生产主要采用发酵法。目前国内外发酵工业中乳酸的提取均采用钙盐法。这种方法，结晶条件难于掌握，乳酸钙的结晶率不稳定，故需较大场地，花费较多的时间，同时酸解工段要消耗大量的硫酸，产生大量硫酸钙废渣，工人劳动强度大，工作环境差，环境污染严重，乳酸得率低(国内50%左右)。1984年法国Y·PrigentetA·Franco发表了用电渗析一超滤法提取乳酸钠的方法。1986年日本MotoyoshiHongoetal发表了电渗析一发酵生产乳酸的新方法，但该方法从技术路线到电渗析器的结构在近期内均无法用于生产。
本发明的目的和任务是用电渗析法取代钙盐法中浓缩、结晶、酸解三道劳动强度最大、劳动条件最差、环境污染最严重的工序，并设计一种用于乳酸提取的电渗析器，为实现乳酸生产的自动控制奠定基础。
本发明的乳酸电渗析提取工艺如图1所示，发酵液〔1〕经预处理器〔2〕至电渗析器〔4〕得乳酸钙清液入浓缩器〔6〕浓缩，浓缩液通入阳离子交换柱〔7〕、阴离子交换柱〔8〕，得离子交换液，再经浓缩器〔11〕，真空浓缩得成品乳酸〔12〕。其中电渗析器〔Ⅱ〕号室残液〔5〕可回至〔1〕循环，离子交换液〔9〕〔10〕可回至〔6〕浓缩。具体步骤是发酵液加活性炭脱色，保温半小时，过滤得清液，用泵以一定的速度将清液通入图2所示的电渗析〔Ⅱ〕室，将蒸馏水(或无离子水)通入〔Ⅰ〕室，将自来水通入〔Ⅲ〕室，将一定浓度的无机酸通入〔Ⅳ〕室及两个电极室。其中〔Ⅰ〕〔Ⅱ〕〔Ⅳ〕和电极室的流出液仍返回原来的贮液槽，周而复始地循环，得到的电渗析液通过一根一定大小的H+式阳离子交换柱，所得离子交换液真空浓缩至乳酸浓度为50%左右，再通过一根一定大小的OH-式阴离子交换柱，离子交换液真空浓缩至成品乳酸。
本发明所采用的乳酸电渗析器如图2所示，由阳极板〔1〕、阴极板〔2〕、阳膜〔3〕、阴膜〔4〕、隔板构成。本电渗析器可以是一个膜堆，也可以是多个膜堆，每个膜堆中膜的对数可多可少，膜的尺寸可大可小，这些都视生产和试验的规模而定。电极所加电压大小，根据膜堆中膜的对数，膜的性能、膜堆的衔接方式而定。每个膜堆中有四种类型的室。
利用本发明所述工艺提取乳酸，取代了乳酸钙浓缩、结晶和酸解三步，不产生硫酸钙废渣，提取得率可达85%以上，电渗析液的乳酸浓度可达15%以上，产品质量符合英国药典(80版)标准。
本发明所述提取方法同样适用于苹果酸的分离提取。
下面是本发明的实施例。
取500ml发酵液(先滴定测出Ca2+波度并计算含量)加0.5%活性炭，60℃保温半小时，过滤得清液，然后用泵以8l/小时的速度通入图2所示的电渗析器〔Ⅱ〕号室，同时用泵以同样的速度将蒸馏水(或无离子水)、自来水分别通入〔Ⅰ〕、〔Ⅲ〕号室、将0.5N的HCl和0.5N的H2SO4通入〔Ⅳ〕号室和两个电极室。其中〔Ⅰ〕〔Ⅱ〕〔Ⅳ〕室和两个电极室的流出液仍返回原来的贮液槽，周而复始地循环，〔Ⅲ〕号室流出液排放弃去，〔Ⅰ〕〔Ⅱ〕二室每两次循环取样分别滴定酸度和Ca2+含量，〔Ⅳ〕室不断加入适量的盐酸，使贮液槽中盐酸的浓度保持0.5N，到〔Ⅱ〕室乳酸钙的浓度降到0.5%以下时停止电渗析。让〔Ⅰ〕室所得的电渗析液通过一根3×20cm的H+式阳离子交换柱，所得离子交换液真空浓缩至乳酸浓度为50%左右，再通过一根3×20cmOH-式阴离子交换柱，离子交换液真空浓缩得成品乳酸。
图1.乳酸电渗析提取工艺流程图〔1〕发酵液、〔2〕预处理器、〔3〕废渣、〔4〕电渗析器、〔5〕电渗析器〔Ⅱ〕室残液、〔6〕浓缩器、〔7〕阳离子交换柱〔8〕阴离子交换柱、〔9〕不合格阳离子交换柱流出液〔10〕不合格阴离子交换柱流出液〔11〕浓缩器、〔12〕乳酸合格产品。
图2.电渗析器流程图〔Ⅰ〕一号室、〔Ⅱ〕二号室、〔Ⅲ〕三号室、〔Ⅳ〕四号室、〔1〕阳极板、〔2〕阴极板、〔3〕阳膜、〔4〕阴膜、〔5〕电极液、〔6〕乳酸电渗析液、〔7〕乳酸发酵液、〔8〕自来水、〔9〕无机酸〔10〕泵、〔11〕溶液贮槽
权利要求
1.一种乳酸电渗析提取工艺，其特征是发酵液经电渗析器、阳离子交换柱、阴离子交换柱、浓缩等工序提取。
2.根据权利要求1所述的提取工艺，其特征是发酵液通入电渗析器的二号室、蒸馏水(或无离子水)通入一号室、自来水通入三号室、一定浓度的无机酸通入四号室及两个电极室。
3.根据权利要求1所述的提取方法，其特征是可用于苹果酸的分离提取。
4.一种用于提取乳酸的电渗析器，由电极、阴膜、阳膜、隔板组成，其特征是由一个或多个膜堆组成，每一个膜堆中有四种类型的室。
全文摘要
本发明属于发酵工业中有机酸分离提取方法及设备领域，其目的是用电渗析取代钙盐法中浓缩、结晶、酸解三道劳动强度最大、条件最差、污染最严重的工序，并设计用于乳酸提取的电渗析器。本发明提取工艺是发酵液经电渗析器、真空浓缩、离子交换柱等工序提取。本发明所用电渗析器由一个或多个膜堆构成，每个膜堆中有四种类型的室。本工艺也可用于苹果酸的分离提取。本工艺可使乳酸提取得率达85％以上，质量符合英国药典(80版)标准。
文档编号C07C59/08GK1031112SQ87104858
公开日1989年2月15日 申请日期1987年7月11日 优先权日1987年7月11日
发明者王传怀, 张国宝, 余宏, 丁益 申请人:南京大学