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乳酸是一种重要的有机酸,广泛应用于食品、医药、生物降解材料、日化等生产领域。发酵法是目前工业乳酸最主要的生产方法,将淀粉糖化钙盐发酵加入硫酸酸解、过滤、蒸发得到粗品乳酸,该工艺存在纯化路线长、产品品质低、收率低等问题,同时粗品乳酸中还含有残糖,菌体,蛋白,有机色素,胶体以及部分无机盐等,因此必须选择合适的纯化工艺路线,进一步提高乳酸产品的品质及收率。本文采用陶瓷滤膜和双极膜电渗析集成技术进行乳酸的纯化,获得了合适的操作条件。
采用陶瓷滤膜和活性炭结合处理乳酸发酵液,考察了膜孔径、操作压差、膜面流速、料液温度、料液浓度、浓缩倍数、pH值等条件对膜通量及渗透液品质的影响规律,确定了合适的操作条件。实验表明:活性炭最适用量为2%,四种孔径的陶瓷膜通量均在0.075MPa时达到最大值,且孔径200nm的陶瓷膜膜通量最大为412L·m-2·h-1;膜面流速的提高,在一定范围内渗透通量有增大趋势,考虑操作能耗影响,膜面流速不宜过大。从过滤效果来看,加入活性炭以后,陶瓷膜对色度的去除率均达到99%以上。
对陶瓷膜的污染机理及清洗方法进行了研究,得出在乳酸钠发酵液体系中的膜污染主要归结为菌丝体,蛋白,糖以及易炭化物在膜表面的凝胶极化污染。针对以上污染机理,确定了采用0.5%HNO3和0.5%NaOH相互交替的膜清洗程序,膜的纯水通量均能恢复到90%以上。
对电渗析操作方式进行探讨,考察了电压电流变化、酸碱浓度关系以及盐室溶液浓度对双极膜电渗析制备乳酸的影响,针对乳酸钠体系,双极膜电渗析的最佳操作参数为:电压40V,电流8A,乳酸钠含量10%以下,在此操作条件下,乳酸钠的转化率可以达到99%以上,收率为95%左右,电流效率65%。