一种从乳酸链球菌素废液中提取乳酸钠的方法
阅读说明：本技术 一种从乳酸链球菌素废液中提取乳酸钠的方法 (Method for extracting sodium lactate from nisin waste liquid ) 是由 徐洪利 李东平 张成伟 高敬尧 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及生化分离工程领域,尤其涉及一种从乳酸链球菌素废液中提取乳酸钠的方法。包括以下步骤：(1)使用纳滤膜对乳酸链球菌素废液进行过滤,获得透过液；(2)使用多效蒸发器对透过液进行浓缩,离心后即获得浓缩液；(3)使用活性炭对浓缩液进行脱色,过滤,即获得一次脱色液；(4)使用纯化水将一次浓缩液稀释,获得稀释液；(5)使用阴离子树脂富集稀释液中的乳酸钠,解析；(6)使用MVR蒸发器对洗脱液进行浓缩,获得二次浓缩液；(7)使用活性炭对二次浓缩液进行二次脱色,得到合格成品。本发明通过设计乳酸链球菌素废液的提纯工艺,从乳酸链球菌素废液中提取出了乳酸钠成品,实现废水二次利用的同时降低了环保的压力。(The invention relates to the field of biochemical separation engineering, in particular to a method for extracting sodium lactate from nisin waste liquid. The method comprises the following steps: (1) filtering the nisin waste liquid by using a nanofiltration membrane to obtain a permeate; (2) concentrating the permeate by using a multi-effect evaporator, and centrifuging to obtain a concentrated solution; (3) decolorizing the concentrated solution with active carbon, and filtering to obtain primary decolorized solution; (4) diluting the primary concentrated solution by using purified water to obtain a diluted solution; (5) using anion resin to enrich sodium lactate in the diluent, and analyzing; (6) concentrating the eluent by using an MVR evaporator to obtain a secondary concentrated solution; (7) and (5) carrying out secondary decolorization on the secondary concentrated solution by using activated carbon to obtain a qualified finished product. According to the invention, by designing the purification process of the nisin waste liquid, a sodium lactate finished product is extracted from the nisin waste liquid, so that the secondary utilization of the waste water is realized, and the pressure of environmental protection is reduced.)
技术领域
本发明涉及生化分离工程领域，尤其涉及一种从乳酸链球菌素废液中提取乳酸钠的方法。
背景技术
乳酸链球菌素是从乳酸乳球菌发酵产物中提取的一种多肽类抗菌物质，是一种世界公认的安全、天然生物食品防腐剂和抗菌剂。在乳酸乳球菌发酵产生乳酸链球菌素的过程中会产生3％-8％的乳酸，通过纯化可以获得乳酸钠，而乳酸钠在工业上用途广泛，广泛应用于食品的保鲜、保湿、增香及制药原料。
目前的处理方式是直接排入环保系统进行处理掉，这不仅仅是一种资源的浪费，还给环保系统带来了巨大的压力。本发明设计的工艺路线不仅取得了良好的环境效益，还为企业的发展带来了经济利益，增加了企业的产品类别和利润点。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种从乳酸链球菌素废液中提取乳酸钠的方法，通过设计乳酸链球菌素废液的提纯工艺，从乳酸链球菌素废液中提取出了乳酸钠成品，实现废水二次利用的同时降低了环保的压力。
本发明的技术方案如下：
一种从乳酸链球菌素废液中提取乳酸钠的方法，包括以下步骤：
(1)使用纳滤膜对乳酸链球菌素提取过程中产生的废液进行过滤，获得透过液；
(2)使用多效蒸发器对透过液进行浓缩，离心后即获得浓缩液；
(3)使用活性炭对浓缩液进行脱色，过滤，即获得一次脱色液；
(4)使用纯化水将一次浓缩液稀释，获得稀释液；
(5)使用阴离子树脂富集稀释液中的乳酸钠，解析，解析后获得洗脱液；
(6)使用MVR蒸发器对洗脱液进行浓缩，获得二次浓缩液；
(7)使用活性炭对二次浓缩液进行二次脱色，得到合格成品。
作为优选，所述步骤(1)中先使用液体氢氧化钠将废液pH值调整至 5.0-7.0，在过滤时使用的纳滤膜截留分子量为200Da-1000Da。纳滤膜能够很好地去除废液中的有机物和色度，去除部分溶解性盐等物质。
作为优选，所述步骤(2)使用的多效蒸发器包括二效蒸发器或者三效蒸发器或者四效蒸发器或者MVR蒸发器，蒸发器的蒸发温度为65℃-95℃，蒸发器浓缩倍数为5-15倍，浓缩完成后，使用离心机进行离心处理，将浓缩液中的固体氯化钠离心分离，分别获得固体氯化钠和上清浓缩液。
作为优选，所述步骤(3)活性炭的添加量为1％-5％(W/V)，温度为65℃ -85℃，脱色时间为60分钟，使用板框过滤即得一次脱色液。
作为优选，所述步骤(4)稀释倍数为1倍或2倍或3倍。
作为优选，所述步骤(5)使用的阴离子树脂为弱碱性阴离子交换树脂或者是大孔型的弱碱性阴离子交换树脂，使用的解析剂为0.1M-5M的氢氧化钠溶液。
作为优选，所述步骤(6)浓缩倍数为3-5倍，蒸发温度为65℃-95℃，至乳酸钠最终含量达到65％左右。
作为优选，所述步骤(7)活性炭的添加量为1％-5％(W/V)，温度为65℃ -85℃，脱色处理时间为60分钟。
作为优选，所述步骤(7)中脱色完成后使用板框过滤活性炭，过滤时温度控制在50℃-60℃，过滤后获得板清液，降温至常温后，使用食品级容器灌装即得成品。
本发明的有益效果
本发明通过优化废液提取工艺的流程，通过设计乳酸链球菌素废液的提纯工艺，从乳酸链球菌素废液中提取出了乳酸钠成品，达到了二次生产利用，又保护了环境的目的。
1)本发明将废液中的乳酸钠提取出来，降低了废液的COD，有效的保护了环境。
2)本发明在提取乳酸钠的过程中，同时副产固体氯化钠，可以循环利用，同时有效的降低了废液中氯化钠的含量，提高了废液的可处理性，进一步提高了环境效益。
3)本发明通过废物回收利用，变废为宝，获得了食品添加剂产品乳酸钠，取得了经济效益。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种从乳酸链球菌素废液中提取乳酸钠的方法，包括以下步骤：
(1)使用液体氢氧化钠将废液pH值调整至5.0-7.0，然后使用纳滤膜对乳酸链球菌素提取过程中产生的废液进行过滤，在过滤时使用的纳滤膜截留分子量为200Da-1000Da，随即获得透过液；
(2)使用多效蒸发器对透过液进行浓缩，使用的多效蒸发器为二效蒸发器，蒸发器的蒸发温度为65℃-95℃，蒸发器浓缩倍数为10倍，浓缩完成后，使用离心机对浓缩液进行离心处理，随后将浓缩液中的固体氯化钠离心分离，分别获得固体氯化钠和上清浓缩液；
(3)使用活性炭对浓缩液进行脱色，活性炭的添加量为1％(W/V)，温度为65℃-85℃，脱色处理60分钟后，使用板框过滤即得一次脱色液；
(4)使用纯化水将一次浓缩液稀释，获得稀释液；稀释倍数为2倍；
(5)使用阴离子树脂富集稀释液中的乳酸钠，阴离子树脂采用弱碱性阴离子交换树脂或者大孔型的弱碱性阴离子交换树脂；解析，使用的解析剂为0.1M 的氢氧化钠溶液，解析后获得洗脱液；
(6)使用MVR蒸发器对洗脱液进行浓缩，浓缩倍数为3-5倍，蒸发温度为 65℃-95℃，至乳酸钠最终含量达到65％左右，获得二次浓缩液；
(7)使用活性炭对二次浓缩液进行二次脱色，活性炭的添加量为3％(W/V)，脱色温度为65℃-85℃，脱色处理60分钟，脱色完成后使用板框过滤活性炭，过滤时温度控制在50℃-60℃，过滤后获得板清液，降温至常温后，使用食品级容器灌装即得成品。
本实施例提取乳酸钠的收率为75.5％，产品质量达到了乳酸钠国家食品安全标准。
实施例2
一种从乳酸链球菌素废液中提取乳酸钠的方法，包括以下步骤：
(1)使用液体氢氧化钠将废液pH值调整至5.0-7.0，然后使用纳滤膜对乳酸链球菌素提取过程中产生的废液进行过滤，在过滤时使用的纳滤膜截留分子量为200Da-1000Da，随即获得透过液；
(2)使用多效蒸发器对透过液进行浓缩，使用的多效蒸发器为三效蒸发器，蒸发器的蒸发温度为65℃-95℃，蒸发器浓缩倍数为15倍，浓缩完成后，使用离心机对浓缩液进行离心处理，随后将浓缩液中的固体氯化钠离心分离，分别获得固体氯化钠和上清浓缩液；
(3)使用活性炭对浓缩液进行脱色，活性炭的添加量为5％(W/V)，温度为65℃-85℃，脱色处理60分钟后，使用板框过滤即得一次脱色液；
(4)使用纯化水将一次浓缩液稀释，获得稀释液；稀释倍数为3倍；
(5)使用阴离子树脂富集稀释液中的乳酸钠，阴离子树脂采用弱碱性阴离子交换树脂或者大孔型的弱碱性阴离子交换树脂；解析，使用的解析剂为2M 的氢氧化钠溶液，解析后获得洗脱液；
(6)使用MVR蒸发器对洗脱液进行浓缩，浓缩倍数为3-5倍，蒸发温度为 65℃-95℃，至乳酸钠最终含量达到65％左右，获得二次浓缩液；
(7)使用活性炭对二次浓缩液进行二次脱色，活性炭的添加量为1％(W/V)，脱色温度为65℃-85℃，脱色处理60分钟，脱色完成后使用板框过滤活性炭，过滤时温度控制在50℃-60℃，过滤后获得板清液，降温至常温后，使用食品级容器灌装即得成品。
本实施例提取乳酸钠的收率为80.4％，产品质量达到了乳酸钠国家食品安全标准。
实施例3
一种从乳酸链球菌素废液中提取乳酸钠的方法，包括以下步骤：
(1)使用液体氢氧化钠将废液pH值调整至5.0-7.0，然后使用纳滤膜对乳酸链球菌素提取过程中产生的废液进行过滤，在过滤时使用的纳滤膜截留分子量为200Da-1000Da，随即获得透过液；
(2)使用多效蒸发器对透过液进行浓缩，使用的多效蒸发器为MVR蒸发器，蒸发器的蒸发温度为65℃-95℃，蒸发器浓缩倍数为8倍，浓缩完成后，使用离心机对浓缩液进行离心处理，随后将浓缩液中的固体氯化钠离心分离，分别获得固体氯化钠和上清浓缩液；
(3)使用活性炭对浓缩液进行脱色，活性炭的添加量为3％(W/V)，温度为65℃-85℃，脱色处理60分钟后，使用板框过滤即得一次脱色液；
(4)使用纯化水将一次浓缩液稀释，获得稀释液；稀释倍数为1倍；
(5)使用阴离子树脂富集稀释液中的乳酸钠，阴离子树脂采用弱碱性阴离子交换树脂或者大孔型的弱碱性阴离子交换树脂；解析，使用的解析剂为5M 的氢氧化钠溶液，解析后获得洗脱液；
(6)使用MVR蒸发器对洗脱液进行浓缩，浓缩倍数为3-5倍，蒸发温度为 65℃-95℃，至乳酸钠最终含量达到65％左右，获得二次浓缩液；
(7)使用活性炭对二次浓缩液进行二次脱色，活性炭的添加量为5％(W/V)，脱色温度为65℃-85℃，脱色处理60分钟，脱色完成后使用板框过滤活性炭，过滤时温度控制在50℃-60℃，过滤后获得板清液，降温至常温后，使用食品级容器灌装即得成品。
本实施例提取乳酸钠的收率为78.4％，产品质量达到了乳酸钠国家食品安全标准。
实施例4
一种从乳酸链球菌素废液中提取乳酸钠的方法，包括以下步骤：
(1)使用液体氢氧化钠将废液pH值调整至5.0-7.0，然后使用纳滤膜对乳酸链球菌素提取过程中产生的废液进行过滤，在过滤时使用的纳滤膜截留分子量为200Da-1000Da，随即获得透过液；
(2)使用多效蒸发器对透过液进行浓缩，使用的多效蒸发器为四效蒸发器，蒸发器的蒸发温度为65℃-95℃，蒸发器浓缩倍数为12倍，浓缩完成后，使用离心机对浓缩液进行离心处理，随后将浓缩液中的固体氯化钠离心分离，分别获得固体氯化钠和上清浓缩液；
(3)使用活性炭对浓缩液进行脱色，活性炭的添加量为4％(W/V)，温度为65℃-85℃，脱色处理60分钟后，使用板框过滤即得一次脱色液；
(4)使用纯化水将一次浓缩液稀释，获得稀释液；稀释倍数为3倍；
(5)使用阴离子树脂富集稀释液中的乳酸钠，阴离子树脂采用弱碱性阴离子交换树脂或者大孔型的弱碱性阴离子交换树脂；解析，使用的解析剂为3M 的氢氧化钠溶液，解析后获得洗脱液；
(6)使用MVR蒸发器对洗脱液进行浓缩，浓缩倍数为3-5倍，蒸发温度为 65℃-95℃，至乳酸钠最终含量达到65％左右，获得二次浓缩液；
(7)使用活性炭对二次浓缩液进行二次脱色，活性炭的添加量为3％(W/V)，脱色温度为65℃-85℃，脱色处理60分钟，脱色完成后使用板框过滤活性炭，过滤时温度控制在50℃-60℃，过滤后获得板清液，降温至常温后，使用食品级容器灌装即得成品。
本实施例提取乳酸钠的收率为83.5％，产品质量达到了乳酸钠国家食品安全标准。
对本申请实施例1-4中，部分变量参数提取整理，制得表1。
表1实施例1-4变量参数汇总
通过表1能够明显看出二次提取后得到的乳酸钠收率非常高，普遍超过 75％，且产品的质量符合《GB 25537-2010食品安全国家标准食品添加剂乳酸钠(溶液)》的标准要求。
实施例1-4四组乳酸链球菌素废液二次提取前COD为30000-40000mg/L，提取乳酸钠后COD为5000-8000mg/L，明显降低了废液的COD，有效的保护了环境。
尽管通过结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
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