[发明专利]一种柠檬酸清洁生产工艺

说明书

本发明公开了一种柠檬酸清洁生产工艺。本发明所述清洁生产工艺为：将原料与冷凝水混合调pH得到混合液；进行两次加酶、两次喷射液化得到液化液；将部分液化液经板框过滤，得到糖液；另一部分液化液中加入冷凝水，配制成种子培养基，接入黑曲霉孢子制备种子液；将剩余液化液与上述糖液混合后，加冷凝水制备发酵培养基，加入种子液培养得到发酵液；发酵液经固液分离，提取，得到柠檬酸和提取废液；将提取废液加热后，调pH，蒸发得到浓缩液，同时收集冷凝水。本发明所述方法有效降低了浓缩过程产生冷凝水的挥发酸含量，避免冷凝水回用对黑曲霉产柠檬酸产生的抑制，在柠檬酸有机废水资源化制备的同时实现了水资源循环和热能的回收利用。

技术领域

本发明涉及微生物发酵的技术领域，尤其涉及一种柠檬酸清洁生产工艺。

背景技术

柠檬酸是全球最大的食用有机酸和新兴生物经济的关键化学品，具有广泛的用途。柠檬酸主要用于食品工业，如酸味剂、抗氧化剂、胶凝剂等，而且医药、饲料、化工、电子、纺织等工业领域都有十分广阔的应用，市场需求量逐年增加。

然而，在柠檬酸工业生产过程中，在柠檬酸提取工段会产生大量高浓度有机废水。该废水含丰富营养物质，包括氨基酸、蛋白质、多糖、单糖、有机酸、脂肪等，COD浓度高达15000～25000mg/L。为了避免对环境造成污染，通常采用厌氧、好氧生物法将柠檬酸废水处理达标后排放，需要较大规模的占地面积和设备投资，还造成大量水资源和营养物质的浪费。

目前，已陆续开发出了柠檬酸有机废水资源化利用的技术，如专利CN108947118A公开了一种柠檬酸发酵废水资源化利用的方法，利用氧化钙或氢氧化钙调节pH至碱性，流加絮凝剂，经过沉淀和过滤除去氮和磷，滤液经过浓缩后作为化工或市政废水生物脱氮除磷处理过程的补充碳源；专利CN110810635A介绍了一种用于畜禽养殖的柠檬酸有机营养液及其制备方法，将生产柠檬酸废弃的糟液进行回收浓缩处理，得到柠檬酸有机营养液。但上述文献只关注营养物质的资源化利用，忽视了浓缩过程产生冷凝水的循环利用或者忽视了冷凝水中挥发酸的影响。研究发现，浓缩过程产生的冷凝水含有较高浓度挥发酸，对黑曲霉产柠檬酸产生显著抑制，增加发酵延滞期，限制了冷凝水的循环利用，造成大量水资源和能量的浪费。因此，如何在柠檬酸有机废水资源化制备的同时，减少浓缩冷凝水中挥发酸含量，实现水资源循环利用是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种柠檬酸清洁生产工艺。本发明通过对柠檬酸生产工艺，特别是对提取废液进行加热、调pH及蒸发浓缩的处理及工艺条件限定，减少了冷凝水中挥发酸的含量，同时实现了冷凝水的循环使用，避免了挥发酸对黑曲霉产柠檬酸的抑制，同时避免了水资源和能量的浪费。

本发明的技术方案如下：

一种柠檬酸清洁生产工艺，包括如下步骤：

(1)将淀粉质原料与冷凝水混合后，加碱液调pH至5.0～6.5，得到混合液；

(2)对步骤(1)的混合液进行两次加酶、两次喷射液化处理，碘试，得到合格的液化液；将60～80％的液化液经过板框过滤，去掉滤渣，得到糖液；

(3)向步骤(2)制备的液化液中加入冷凝水，配制成种子培养基，调pH至6.0～7.0，灭菌冷却后，接入黑曲霉孢子培养得到种子液；

(4)取步骤(2)的制备的液化液，与糖液混合后，加入冷凝水，配制得到发酵培养基，灭菌冷却后加入步骤(3)得到的种子液中，调pH至4.5～5.5，培养得到发酵液；

(5)将步骤(4)的发酵液经固液分离去除菌体，再经氢钙法提取，得到柠檬酸，同时排出提取废液；

(6)将步骤(5)的提取废液加热至65～80℃在储罐中保温储存，加入碱性物质与挥发酸进行中和反应，将反应终点pH控制在6.0～7.0，再经过蒸发得到浓缩液，同时收集得到冷凝水；所述浓缩液作为有机肥基质或者污水处理碳源添加剂使用；所述冷凝水重新回到步骤(1)、(3)、(4)，进行循环利用。