一种从糖蜜发酵醪液中回收甜菜碱的预处理方法与流程

本发明涉及甜菜碱提取方法，具体涉及一种从糖蜜发酵醪液中回收甜菜碱的预处理方法。

背景技术：

1、糖蜜是甘蔗、甜菜、葡萄糖或玉米等糖料提糖后所得的副产物，其中主要含有大量可发酵糖(主要是蔗糖)，是很好的发酵原料，通常用于发酵工业生产面包酵母、酒精、味精、柠檬酸、赖氨酸和抗生素等。发酵产品后所剩的醪液统称为糖蜜发酵醪液，通过蒸发进行浓缩得到的浓缩物通常称为发酵浓缩液。糖蜜发酵浓缩液中富含大量的营养成分和多种无机元素，可生产肥料和饲料，市场对这两种产品的需求有限，已出现供应过剩的情况。因此，人们越来越关注回收发酵浓缩液中高附加值成分，如甜菜碱、氨基酸、甘油和肌醇等，回收这些有价值的化合物可以实现发酵浓缩液资源化利用。

2、从糖蜜发酵浓缩液中回收甜菜碱的过程中，层析系统通常是首选的纯化步骤。该操作的关键步骤在于去除层析系统设备进料中的悬浮物，如生物细胞和其他钙镁等惰性矿物质，该过程称为澄清或预处理，常用物理澄清方法有自然沉降、离心、硅藻土过滤或微孔过滤等，然而现有的方法对解决糖蜜发酵浓缩液中的钙镁离子的澄清效果有限。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题：提供一种从糖蜜发酵醪液中回收甜菜碱的预处理方法，降低层析进料钙、镁离子含量。当溶液中的钙镁离子过高时，溶液中的有机物会与钙镁离子发生络合反应，进而影响层析系统中色谱峰的形成。加之在碱性条件下钙镁离子会与溶液中的氢氧根、碳酸根、硫酸根等阴离子形成沉淀，对下游层析系统树脂结垢和堵塞的影响，这些潜在的因素会缩短树脂的清洗周期和使用寿命，降低层析系统的生产效率，效率的降低通常意味着产品的纯度、生产能力降低以及工艺的能耗升高。因此，在澄清过程中降低层析进料钙、镁离子含量是有必要的。

2、针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种从糖蜜发酵醪液中回收甜菜碱的预处理方法，本发明的目的之二是提供一种从糖蜜发酵醪液中回收甜菜碱的方法。

3、本发明的技术方案：

4、本发明提供一种从糖蜜发酵浓缩液中回收甜菜碱的预处理方法，包括以下步骤：

5、(1)向糖蜜发酵醪液中加入碱金属氧化物或碱金属氢氧化物和碱金属碳酸盐进行沉淀反应，其中，所述碱金属碳酸盐与所述糖蜜发酵醪液中钙离子的摩尔比为0.8-2.2:1，所述沉淀反应的ph≥10.5；

6、(2)将步骤(1)的反应混合液进行分离去除固体杂质，得到过滤液。

7、优选的是，所述糖蜜发酵醪液为含甜菜碱的农作物或含甜菜碱农作物的水解物经生物发酵分离后得到的醪液。

8、优选的是，所述含甜菜碱的农作物包括但不限于甜菜、枸杞、大豆、玉米和小麦。

9、优选的是，所述碱金属碳酸盐与所述糖蜜发酵醪液中钙离子的摩尔比为1.2-1.5:1。

10、优选的是，所述碱金属碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾，优选为碳酸钠。

11、优选的是，所述碱金属氧化物选自氧化钙；优选地，所述碱金属氢氧化物选自氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种以上，优选为氢氧化钠。

12、优选的是，步骤(1)所述沉淀反应的ph≥11；优选地，所述沉淀反应的温度为40-90℃，优选70-80℃；进一步优选地，所述沉淀反应的时间为1-2h。

13、优选的是，步骤(2)所述所述分离方法选自过滤、倾析和离心的一种或两种以上，优选离心。

14、优选的是，上述预处理方法还包括对所述步骤(2)得到过滤液进行超滤的步骤。

15、优选的是，所述超滤用超滤膜的截留分子量为50-150kd；优选地，所述超滤膜为管式陶瓷膜或平板式陶瓷膜，优选为管式陶瓷膜。

16、优选的是，所述超滤的操作压力为0.3-0.5mpa；优选地，超滤温度为50-80℃；进一步优选地，通量为30-40l/m2/h。

17、优选的是，所述沉淀反应前还包括将糖蜜发酵醪液进行浓缩得到糖蜜发酵浓缩液，优选地，所述糖蜜发酵浓缩液的干物质为30-80wt％。

18、优选的是，所述浓缩过程在蒸发器中进行；优选地，所述蒸发器为单效或多效降膜式蒸发器，优选为多效降膜式蒸发器。

19、本发明还提供一种从糖蜜发酵醪液中回收甜菜碱的方法，包括采用上述预处理方法处理糖蜜发酵醪液后进行层析得到甜菜碱。

20、本发明的有益效果：

21、(1)本发明从糖蜜发酵醪液回收甜菜碱预处理方法采用碱金属氧化物或碱金属氢氧化物和碱金属无机酸盐作为沉淀剂，通过调控沉淀反应的工艺参数，快速的形成沉淀物，钙镁离子的去除率达到82％以上；

22、(2)本发明预处理方法简单高效，大幅降低了预处理设备的投资成本，预处理时长低于12小时；

23、(3)本方法使用的药剂方便易得，成本较低，所产生的的副产物如碳酸钙、碳酸镁和钙镁的氢氧化物等，无毒无害且易处理；

24、(4)采用本发明预处理方法得到的母液进行层析，层析系统所用树脂的压降、树脂容量和分离特性维持相对稳定时间可达4周以上。

技术特征：

1.一种从糖蜜发酵醪液中回收甜菜碱的预处理方法，其特征在于，包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述糖蜜发酵醪液为含甜菜碱的农作物或含甜菜碱的农作物的水解物经生物发酵分离后得到的醪液；优选地，所述含甜菜碱的农作物选自甜菜、枸杞、大豆、玉米和小麦中的一种或两种以上。

3.根据权利要求1或2所述的预处理方法，其特征在于，所述碱金属碳酸盐与所述糖蜜发酵醪液中钙离子的摩尔比为1.2-1.5:1。

4.根据权利要求1-3任一项所述的预处理方法，其特征在于，所述碱金属碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾，优选为碳酸钠。

5.根据权利要求1-4任一项所述的预处理方法，其特征在于，步骤(1)所述沉淀反应的ph≥11；优选地，所述沉淀反应的温度为40-90℃，优选70-80℃；进一步优选地，所述沉淀反应的时间为1-2h。

6.根据权利要求1-5任一项所述的预处理方法，其特征在于，步骤(2)所述分离方法选自过滤、倾析和离心中的一种或两种以上，优选为离心。

7.根据权利要求1-6任一项所述的预处理方法，其特征在于，还包括对步骤(2)得到的过滤液进行超滤的步骤。

8.根据权利要求7所述的预处理方法，其特征在于，所述超滤用超滤膜的截留分子量为50-150kd；优选地，所述超滤膜为管式陶瓷膜或平板式陶瓷膜，优选为管式陶瓷膜。

9.根据权利要求7或8所述的预处理方法，其特征在于，所述超滤的操作压力为0.3-0.5mpa；优选地，超滤温度为50-80℃；进一步优选地，通量为30-40l/m2/h。

10.根据权利要求1-9任一项所述的预处理方法，其特征在于，所述沉淀反应前还包括将糖蜜发酵醪液进行浓缩得到糖蜜发酵浓缩液，优选地，所述糖蜜发酵浓缩液的干物质为30-80wt％。

11.根据权利要求10所述的预处理方法，其特征在于，所述浓缩过程在蒸发器中进行；优选地，所述蒸发器为单效或多效降膜式蒸发器，优选为多效降膜式蒸发器。

12.一种从糖蜜发酵醪液中回收甜菜碱的方法，其特征在于，包括采用权利要求1-11任一项预处理方法处理糖蜜发酵醪液后进行层析得到甜菜碱。

技术总结
本发明涉及甜菜碱提取方法技术领域，具体涉及一种从糖蜜发酵醪液中回收甜菜碱的预处理方法。该方法包括下述步骤：(1)向糖蜜发酵醪液中加入碱金属氧化物或碱金属氢氧化物和碱金属碳酸盐进行沉淀反应，其中，所述碱金属碳酸盐与所述糖蜜发酵醪液中钙离子的摩尔比为0.8‑2.2:1，所述沉淀反应的pH≥10.5；(2)将步骤(1)的反应混合液进行分离去除固体杂质，得到过滤液。本发明预处理方法采用碱金属氧化物或碱金属氢氧化物和碱金属无机酸盐作为沉淀剂，钙镁离子的去除率达到82％以上；采用本发明预处理方法得到的母液进行层析，层析系统所用树脂的压降、树脂容量和分离特性维持相对稳定时间可达4周以上。

技术研发人员：熊涛,王浩,雍堃,李天乐,李庆,朱少华,陈宏权
受保护的技术使用者：可克达拉安琪酵母有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15