[发明专利]一种在黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠过程中的节水方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种葡萄糖酸钠生产中的节水方法，尤其涉及一种在黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠过程中的节水方法。属于工业生物技术领域。

背景技术

葡萄糖酸钠又名五羟基己酸钠，分子式：C₆H₁₁O₇Na，分子量：218.14，性状为白色或淡黄色结晶颗粒或粉末。极易溶于水，略溶于酒精，不溶于乙醚。其在建筑缓凝剂、泵送剂、医药、电镀、食品添加剂、食品行业清洗剂、水质稳定剂等领域有着广泛应用。

目前葡萄糖酸钠生产方法主要有生物发酵法、催化氧化法以及均相化学氧化法、电解氧化法等四种方法，而工业生产中主要采用生物发酵法及催化氧化法。

催化氧化法是在葡萄糖溶液加入适量催化剂，恒温条件下通入足量空气，将葡萄糖氧化成葡萄糖酸，同时流加氢氧化钠溶液，将葡萄糖酸转化成葡糖糖酸钠，葡萄糖转化率在95%左右。反应结束后葡萄糖酸钠溶液经过滤回收催化剂，滤液经浓缩、结晶、离心分离、干燥得到葡萄糖酸钠成品。该法优点是工艺简单，反应条件温和，缺点是生产过程中采用的催化剂价格高，葡萄糖残留偏高，结晶收率偏低。

生物发酵生产方法有黑曲霉发酵和细菌发酵，另外还有固定细胞发酵工艺。目前工业生产中普遍采用的是黑曲霉发酵工艺，该工艺已成为葡萄糖酸钠生产的主流生产工艺。使用黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠，具有发酵速度快、发酵过程易于控制、生产过程稳定温和、容易工业放大等特点。

黑曲霉发酵工艺是以葡萄糖为原料并添加少量无机盐加水制成培养料液，料液经加热灭菌后接入黑曲霉菌种进行深层通风发酵，发酵过程中保持适当的温度和溶解氧，并通过流加液体氢氧化钠维持适当的pH。当料液中的葡萄糖完全消耗后结束发酵。发酵结束后，含葡萄糖酸钠的发酵液经过滤除菌丝体、活性炭脱色、蒸发浓缩、结晶、干燥等工序获得葡萄糖酸钠成品。采用黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠，发酵结束后料液中葡萄糖酸钠的浓度约在20-30%（w/v），需要通过蒸发浓缩使料液中葡萄糖酸钠浓度达到70%（w/w）以上之后结晶，离心分离出葡萄糖酸钠产品后剩余的发酵液还要再次蒸发浓缩结晶，直至浓缩分离不出结晶葡萄糖酸钠为止。一般100m³发酵液在浓缩蒸发过程中大约产生80-90m³的高温冷凝水（其中包括加热用蒸汽冷凝水，温度60-65℃），目前，这部分冷凝水，生产企业一般采用直接外排到城市污水管网或用于设备、地面清洗后进入污水处理站进行处理，既增加了水资源和能源（冷凝水带走的热量）的消耗，同时也造成了水资源浪费。

发明内容

针对现有黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠技术中存在的水资源消耗量较大的问题，本发明的目的是提供一种在黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠过程中，可以有效减少吨产品水资源消耗、降低生产成本的节水方法。

本发明所述在黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠过程中的节水方法，步骤是：在现有黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠工艺基础上，将发酵液蒸发浓缩工序产生的蒸发冷凝水集中收集，对其实施反渗透处理，处理后产生的净水（透过水）和浓水分别再利用，实现节水、节能；

其特征在于：所述蒸发冷凝水是指在葡萄糖酸钠生产过程中，发酵液经板框过滤去除菌丝体，料液用活性炭脱色，再经过滤除炭得发酵液清液，然后对其采用多效蒸发器浓缩蒸发过程中产生的蒸发冷凝水，其中含有料液浓缩产生的冷凝水和料液加热用蒸汽产生的冷凝水；所述实施反渗透处理的方法是：将收集的蒸发冷凝水泵送至耐高温反渗透膜系统，在操作压力17-20bar，温度低于70℃的条件下运行，通过反渗透去除冷凝水中含有的少量有机小分子和离子性杂质，并通过调节回流比控制反渗透浓水出水比例为20%～40%（v/v）；所述净水和浓水分别再利用的方法是：反渗透处理产生的净水输送至黑曲霉发酵配料工序或留存于储罐中用于发酵培养基配制，反渗透处理产生的浓水集中收集后用于生产设备的清洗和/或滤布洗涤。

上述在黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠过程中的节水方法：所述耐高温反渗透膜系统的耐高温膜组件优选美国GE公司生产的高温纳滤膜Duratherm STD系列（运行温度≤70，适合比较洁净的热水）。

上述在黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠过程中的节水方法：所述反渗透浓水出水比例优选控制在25%～30%（v/v）。

上述在黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠过程中的节水方法：所述反渗透处理产生的净水与自来水（新鲜水）或纯净水按任意体积比例混合，或独立用于黑曲霉发酵配料工序，即用于发酵培养基配制。