一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺

摘要

一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，属于乳酸链球菌素发酵废液回收利用的技术领域，以乳酸链球菌素盐析废水为原料，包括以下步骤：A、乳酸链球菌素盐析废水的预处理；B、钙盐沉淀；C、乳酸钙的制备。本发明所提供的回收乳酸的工艺，不仅能够副产大量乳酸钙，而且能够处理盐析废水，操作简单，整个过程无需使用有机溶剂，不会对操作人员的身体健康造成损害，也不会对环境造成污染，能够减轻生产企业的环保压力，同时可以降低生产成本，带来较高的经济效益，适于推广应用。

权利要求

1.一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，以乳酸链球菌素的盐析废水为原料，其特征在于，包括以下步骤：A、乳酸链球菌素盐析废水的预处理：将乳酸链球菌素盐析废水进行浓缩，使乳酸链球菌素盐析废水中的无机盐结晶析出，得到预处理液；

B、钙盐沉淀：将步骤A得到的预处理液加水稀释后，加入含Ca2+碱液进行碱化，形成沉淀；

C、乳酸钙的制备：将步骤B得到的沉淀过滤，滤液经脱色后浓缩，冷却析出乳酸钙粗品，过滤后将乳酸钙粗品加水溶解后，再次经过脱色、浓缩、冷却、过滤、干燥处理，得到乳酸钙成品。

2.根据权利要求1所述的一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，其特征在于，步骤A、C中所述的浓缩均为真空蒸发浓缩，真空度为0.07-0.09MPa，浓缩温度≤70℃。

3.根据权利要求1所述的一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，其特征在于，步骤B中预处理液加水稀释时，预处理液稀释后的体积是浓缩前乳酸链球菌素盐析废水体积的95-110％。

4.根据权利要求1所述的一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，其特征在于，步骤B中所述含Ca2+碱液为石灰乳。

5.根据权利要求1所述的一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，其特征在于，步骤B中碱化时，滤液稀释，然后用石灰乳进行碱化，将pH调至9.5-10，加热至90-100℃，然后降温至50-60℃保温静置4-5h。

6.根据权利要求1所述的一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，其特征在于，步骤C中所述的过滤均采用板框过滤或离心过滤。

7.根据权利要求1所述的一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，其特征在于，步骤C中脱色采用活性碳脱色，脱色温度40-50℃，脱色时间1-1.5h。

8.根据权利要求1所述的一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，其特征在于，步骤C中，冷却的温度为20-25℃。

说明书

一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺

技术领域

[0001] 本发明属于乳酸链球菌素发酵废液回收利用的技术领域，涉及一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺。本工艺操作简单，绿色环保，对乳酸链球菌素发酵废液进行回收利用，环保节能，回收的乳酸钙附加值高。

背景技术

[0002] 乳酸链球菌素，英文名称Nisin，是由乳酸链球菌发酵产生的多肽类物质，含34个氨基酸残基。Nisin是一种天然食品抑菌剂和保鲜剂，它对葡萄球菌属、链球菌属、乳杆菌属等多种革兰氏阳性菌均有抑制作用。它还能强烈地抑制大部分梭菌属和芽孢杆菌属的芽孢。另外，最近的研究发现，一些对Nisin不敏感的革兰氏阴性，包括沙门氏菌、大肠杆菌、假单胞菌等，经过加热或冷冻以及EDTA等螯合剂处理后对Nisin敏感。

[0003] 在乳酸链球菌素的发酵过程中，会产生大量的乳酸。为了降低生产成本，考虑将发酵液中的乳酸进行回收。乳酸钙是新发展的食品强化剂，是经美国食品药品管理局(FDA)批准作为食品使用的一种钙制剂，因其钙含量高、溶解度大、安全性高、价格合理等优点而备受重视。乳酸钙是乳酸盐中具有广泛用途的一个，它是一种极好的、公认无毒的补钙剂。乳酸钙的用途非常广泛，在医药行业用作人和动物的主要补钙剂；在轻工行业作为除垢剂用于牙膏中；在食品工业，乳酸钙是一种安全的食品添加剂、稳定剂及增稠剂等；作为药品其参与骨骼的形成与骨折后骨组织的再建，参与肌肉收缩、神经传递、腺体分泌、视觉生理和凝血机制等。国内外乳酸钙的生产工艺主要有化学合成法和生物发酵生产法，后者更为常见和重要。在我国，西安试剂厂于1985年开始生产乳酸钙食品添加剂，到目前为止，国内生产乳酸钙的厂家已经百家，生产的工艺一般都采用发酵糊化法。

发明内容

[0004] 本发明为解决现有技术中乳酸链球菌素发酵后发酵废液排放不仅会造成环境污染，而且发酵液的排放会在成资源浪费的问题，提供了一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺。

[0005] 本发明为实现其目的采用的技术方案是：

[0006] 一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，以乳酸链球菌素发盐析废水为原料，包括以下步骤：

[0007] A、乳酸链球菌素盐析废水的预处理：将乳酸链球菌素盐析废水进行浓缩，使乳酸链球菌素盐析废水中的无机盐结晶析出，得到预处理液；

[0008] B、钙盐沉淀：将步骤A得到的预处理液加水稀释后，加入含Ca2+碱液进行碱化，形成沉淀；

[0009] C、乳酸钙的制备：将步骤B得到的沉淀过滤，滤液经脱色后浓缩，冷却析出乳酸钙粗品，过滤后将乳酸钙粗品加水溶解后，再次经过脱色、浓缩、冷却、过滤、干燥处理，得到乳酸钙成品。

[0010] 步骤A、C中所述的浓缩均为真空蒸发浓缩，真空度为0.07-0.09MPa，浓缩温度≤70℃。

[0011] 步骤B中预处理液加水稀释时，预处理液稀释后的体积是浓缩前乳酸链球菌素盐析废水体积的95-110％。

[0012] 步骤B中所述含Ca2+碱液为石灰乳。

[0013] 步骤B中碱化时，控制稀释后预处理液的pH为9.5-10，然后加热至90-100℃进行碱化，然后降温至50-60℃保温静置4-5h。

[0014] 步骤C中沉淀过滤采用板框过滤或离心过滤。

[0015] 步骤C中脱色采用活性碳脱色，脱色温度40-50℃，脱色时间1-1.5h。

[0016] 步骤C中，冷却的温度为20-25℃。

[0017] 本发明的有益效果是：本发明所述盐析废水是在乳酸链球菌素提取过程中产生的废水，含大量乳酸和无机盐。本发明所提供的回收乳酸的工艺，不仅能够副产大量乳酸钙，而且能够处理盐析废水，操作简单，整个过程无需使用有机溶剂，不会对操作人员的身体健康造成损害，也不会对环境造成污染，能够减轻生产企业的环保压力，同时可以降低生产成本，带来较高的经济效益，适于推广应用。本工艺回收乳酸的收率75％以上，获得的乳酸钙纯度≥96％。

具体实施方式

[0018] 本发明回收乳酸钙的工艺，采用钙盐沉淀法，先对盐析废液进行浓缩、过滤，目的：除去盐析废液中的大部分盐类。

[0019] 滤液稀释，然后用石灰乳进行碱化，将pH调至9.5-10，加热至90-100℃，50-60℃下保温静置4-5h，在这个过程中发生如下反应：

[0020] 2C3H6O3+Ca(OH)2→Ca(C3H5O3)2+2H2O

[0021] 同时金属离子和废弃蛋白质也在碱性条件下生成沉淀，随后趁热过滤。

[0022] 然后将滤液在小于70℃下真空浓缩，冷却至20-25℃，将浓缩液冷却使乳酸钙结晶析出，过滤。过滤的晶体加入原滤液体积的水溶解，加入的活性炭脱色，温度40-50℃，搅拌1-1.5h，趁热过滤。

[0023] 将滤液在小于70℃真空浓缩，冷却至20-25℃，将浓缩液冷却使乳酸钙结晶析出，过滤干燥得到成品。下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

[0024] 实施例1

[0025] 一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，以乳酸链球菌素盐析废水为原料，包括以下步骤：

[0026] A、乳酸链球菌素盐析废水的预处理：将乳酸链球菌素盐析废水于真空度为0.07MPa，浓缩温度65℃下进行真空蒸发浓缩，使乳酸链球菌素盐析废水中的无机盐结晶析出，得到预处理液；本工艺步骤A先对盐析废液进行浓缩、过滤，目的：除去盐析废液中的大部分盐类。

[0027] B、钙盐沉淀：将步骤A得到的预处理液加水稀释至与浓缩前乳酸链球菌素盐析废水体积相同，加入石灰乳进行碱化，调节pH为9.5，然后加热至90℃，于5℃下保温静置4h，形成沉淀；步骤B用石灰乳将pH调至9.5-10.0，原因：①用石灰乳与乳酸反应形成乳酸钙，2C3H6O3+Ca(OH)2→Ca(C3H5O3)2+2H2O，为可溶性物质；②金属离子和废弃蛋白质在碱性条件下生成沉淀。杂质与乳酸钙在步骤C经过固液分离进行初步分离，得到乳酸钙粗品。

[0028] C、乳酸钙的制备：将步骤B得到的沉淀经过板框过滤，滤液经活性碳脱色，脱色温度40℃，脱色时间1h，脱色后于真空度为0.07MPa，浓缩温度65℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至20℃析出乳酸钙粗品，离心过滤后将乳酸钙粗品加水溶解后，再次经活性碳脱色，脱色温度40℃，脱色时间1h，脱色后于真空度为0.07MPa，浓缩温度65℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至20-25℃，得到乳酸钙成品。乳酸钙粗品在步骤C经过两次浓缩结晶，得到乳酸钙精品。浓缩过程中温度小于70℃，原因：乳酸钙高温溶解度较高，低温溶解度较低，浓缩时高温，浓缩后低温有利于提高结晶收率，同时浓缩温度过高耗能较高，因此控制温度小于70℃，优选65-70℃。

[0029] 本工艺回收乳酸的收率80％，获得的乳酸钙纯度97％。

[0030] 实施例2

[0031] 一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，以乳酸链球菌素盐析废水为原料，包括以下步骤：

[0032] A、乳酸链球菌素盐析废水的预处理：将乳酸链球菌素盐析废水于真空度为0.08MPa，浓缩温度69℃下进行真空蒸发浓缩，使乳酸链球菌素盐析废水中的无机盐结晶析出，得到预处理液；

[0033] B、钙盐沉淀：将步骤A得到的预处理液加水稀释至与浓缩前乳酸链球菌素盐析废水体积相同，加入石灰乳进行碱化，调节pH为10，然后加热至100℃，于60℃下保温静置5h，形成沉淀；

[0034] C、乳酸钙的制备：将步骤B得到的沉淀经过板框过滤，滤液经活性碳脱色，脱色温度50℃，脱色时间1.5h，脱色后于真空度为0.08MPa，浓缩温度69℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至25℃析出乳酸钙粗品，离心过滤后将乳酸钙粗品加水溶解后，再次经活性碳脱色，脱色温度50℃，脱色时间1.5h，脱色后于真空度为0.08MPa，浓缩温度69℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至25℃，得到乳酸钙成品。

[0035] 本工艺回收乳酸的收率79％，获得的乳酸钙纯度98％。

[0036] 实施例3

[0037] 一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，以乳酸链球菌素盐析废水为原料，包括以下步骤：

[0038] A、乳酸链球菌素盐析废水的预处理：将乳酸链球菌素盐析废水于真空度为0.09MPa，浓缩温度67℃下进行真空蒸发浓缩，使乳酸链球菌素盐析废水中的无机盐结晶析出，得到预处理液；

[0039] B、钙盐沉淀：将步骤A得到的预处理液加水稀释至与浓缩前乳酸链球菌素盐析废水体积相同，加入石灰乳进行碱化，调节pH为9.9，然后加热至95℃，于55℃下保温静置4.5h，形成沉淀；

[0040] C、乳酸钙的制备：将步骤B得到的沉淀经过板框过滤，滤液经活性碳脱色，脱色温度44℃，脱色时间1h，脱色后于真空度为0.09MPa，浓缩温度68℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至23℃析出乳酸钙粗品，离心过滤后将乳酸钙粗品加水溶解后，再次经活性碳脱色，脱色温度44℃，脱色时间1h，脱色后于真空度为0.09MPa，浓缩温度67℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至22℃，得到乳酸钙成品。

[0041] 本工艺回收乳酸的收率78.8％，获得的乳酸钙纯度99％。

[0042] 实施例4

[0043] 一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，以乳酸链球菌素盐析废水为原料，包括以下步骤：

[0044] A、乳酸链球菌素盐析废水的预处理：将乳酸链球菌素盐析废水于真空度为0.07MPa，浓缩温度70℃下进行真空蒸发浓缩，使乳酸链球菌素盐析废水中的无机盐结晶析出，得到预处理液；

[0045] B、钙盐沉淀：将步骤A得到的预处理液加水稀释至与浓缩前乳酸链球菌素盐析废水体积相同，加入石灰乳进行碱化，调节pH为9.5，然后加热至90℃，于50℃下保温静置4h，形成沉淀；

[0046] C、乳酸钙的制备：将步骤B得到的沉淀经过板框过滤，滤液经活性碳脱色，脱色温度40℃，脱色时间1.5h，脱色后于真空度为0.07MPa，浓缩温度70℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至20℃析出乳酸钙粗品，离心过滤后将乳酸钙粗品加水溶解后，再次经活性碳脱色，脱色温度40℃，脱色时间1.5h，脱色后于真空度为0.07MPa，浓缩温度70℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至20℃，得到乳酸钙成品。

[0047] 本工艺回收乳酸的收率79.2％，获得的乳酸钙纯度98.5％。

[0048] 实施例5

[0049] 一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，以乳酸链球菌素盐析废水为原料，包括以下步骤：

[0050] A、乳酸链球菌素盐析废水的预处理：将乳酸链球菌素盐析废水于真空度为0.08MPa，浓缩温度65℃下进行真空蒸发浓缩，使乳酸链球菌素盐析废水中的无机盐结晶析出，得到预处理液；

[0051] B、钙盐沉淀：将步骤A得到的预处理液加水稀释至与浓缩前乳酸链球菌素盐析废水体积相同，加入石灰乳进行碱化，调节pH为9.8，然后加热至100℃，于60℃下保温静置5h，形成沉淀；

[0052] C、乳酸钙的制备：将步骤B得到的沉淀经过板框过滤，滤液经活性碳脱色，脱色温度50℃，脱色时间1h，脱色后于真空度为0.08MPa，浓缩温度65℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至25℃析出乳酸钙粗品，离心过滤后将乳酸钙粗品加水溶解后，再次经活性碳脱色，脱色温度50℃，脱色时间1h，脱色后于真空度为0.08MPa，浓缩温度65℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至25℃，得到乳酸钙成品。

[0053] 本工艺回收乳酸的收率79％，获得的乳酸钙纯度97.5％。

[0054] 实施例6

[0055] 一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，以乳酸链球菌素盐析废水为原料，包括以下步骤：

[0056] A、乳酸链球菌素盐析废水的预处理：将乳酸链球菌素盐析废水于真空度为0.09MPa，浓缩温度60℃下进行真空蒸发浓缩，使乳酸链球菌素盐析废水中的无机盐结晶析出，得到预处理液；

[0057] B、钙盐沉淀：将步骤A得到的预处理液加水稀释至与浓缩前乳酸链球菌素盐析废水体积相同，加入石灰乳进行碱化，调节pH为10，然后加热至95℃，于55℃下保温静置4.5h，形成沉淀；

[0058] C、乳酸钙的制备：将步骤B得到的沉淀经过板框过滤，滤液经活性碳脱色，脱色温度45℃，脱色时间1.2h，脱色后于真空度为0.09MPa，浓缩温度60℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至21℃析出乳酸钙粗品，离心过滤后将乳酸钙粗品加水溶解后，再次经活性碳脱色，脱色温度45℃，脱色时间1.2h，脱色后于真空度为0.09MPa，浓缩温度60℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至21℃，得到乳酸钙成品。

[0059] 本工艺回收乳酸的收率77.5％，获得的乳酸钙纯度98.5％。

[0060] 实施例7

[0061] 一种采用乳酸链球菌素废水生产乳酸钙的工艺，以乳酸链球菌素盐析废水为原料，包括以下步骤：

[0062] A、乳酸链球菌素盐析废水的预处理：将乳酸链球菌素盐析废水于真空度为0.07MPa，浓缩温度55℃下进行真空蒸发浓缩，使乳酸链球菌素盐析废水中的无机盐结晶析出，得到预处理液；

[0063] B、钙盐沉淀：将步骤A得到的预处理液加水稀释至与浓缩前乳酸链球菌素盐析废水体积相同，加入石灰乳进行碱化，调节pH为9.6，然后加热至93℃，于53℃下保温静置4.3h，形成沉淀；

[0064] C、乳酸钙的制备：将步骤B得到的沉淀经过板框过滤，滤液经活性碳脱色，脱色温度43℃，脱色时间1.4h，脱色后于真空度为0.07MPa，浓缩温度55℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至24℃析出乳酸钙粗品，离心过滤后将乳酸钙粗品加水溶解后，再次经活性碳脱色，脱色温度43℃，脱色时间1.4h，脱色后于真空度为0.07MPa，浓缩温度55℃下进行真空蒸发浓缩，冷却至24℃，得到乳酸钙成品。

[0065] 本工艺回收乳酸的收率76％，获得的乳酸钙纯度99％。