Aplicación de la tecnología de separación de membrana cerámica en la producción de ácido láctico

El ácido láctico es un ácido orgánico natural de gran importancia. Como uno de los tres ácidos orgánicos tradicionales, está ampliamente presente en animales, plantas y microorganismos. De acuerdo con su rotación óptica, se puede dividir en tipo L y tipo D, en el que el ácido L-láctico puede ser descompuesto y absorbido por el cuerpo humano, por lo que su demanda en el mercado es mucho mayor y tiene aplicaciones importantes en alimentos, medicina y industrias químicas. La Organización Mundial de la Salud aboga por el uso del ácido L-láctico como aditivo alimentario y medicina oral para reemplazar el ácido DL-láctico que se usa comúnmente en la actualidad. El ácido poliláctico (PLA) producido con ácido L-láctico, además de tener un brillo y propiedades de procesamiento similares al poliestireno, también puede ser biodegradable, por lo que tiene amplias perspectivas de desarrollo, pero la clave es reducir el costo de producción y producir ácido L-láctico de alta calidad y bajo costo.

1. los métodos de extracción y purificación de ácido láctico

1,1 Métodos tradicionales de extracción y purificación de ácido láctico

En la actualidad, la producción de ácido L-láctico se basa principalmente en la fermentación biológica. El proceso tradicional: fermentación de harina de maíz → neutralización → filtración de placa y marco → hidrólisis ácida → filtración de placa y marco → esterificación e hidrólisis → concentrado en el producto final

El caldo de fermentación de ácido láctico es un sistema muy complejo, que contiene una gran cantidad de talo, proteína, azúcar residual, pigmentos, sales inorgánicas, ácidos orgánicos subproductos y almidón no convertido. Además, para reducir la influencia del ácido láctico en la actividad de las bacterias del ácido láctico, también es necesario agregar calcio pesado tal como hidróxido de calcio para convertir el ácido láctico en lactato de calcio. Por lo tanto, el proceso de separación y purificación del ácido láctico es relativamente complicado. El proceso tradicional generalmente requiere prensa de filtro de placa, acidificación, decoloración de carbón activado, intercambio iónico, evaporación de etapas múltiples, etc. En el proceso tradicional, la filtración de placa y marco se usa dos veces para separar sólido y líquido en el líquido de alimentación. La placa y el marco es un proceso de filtración sin salida típico, que se basa principalmente en la capa de torta de filtro formada en la tela filtrante para filtrar, que solo puede eliminar parcialmente los sólidos insolubles (micelio, materias primas, proteínas desnaturalizadas, etc.) en el líquido de alimentación. Para las proteínas solubles, los pigmentos y otras sustancias macromoleculares y algunos sólidos diminutos, no se pueden quitar. Por lo tanto, el filtrado es de mala calidad y contiene una gran cantidad de proteína soluble y otras impurezas. Debido a la presencia de proteína soluble, se producirá una gran cantidad de emulsificación en el proceso posterior, lo que traerá ciertas dificultades a la separación y purificación del producto, lo que resultará en una disminución en la calidad del producto, Y debido a que generalmente se agrega una gran cantidad de desnaturalizante y ayuda de filtro durante la filtración de placa y marco, el residuo del filtro no es fácil de tratar y el costo operativo aumenta. Por lo tanto, es imperativo actualizar y mejorar la tecnología de procesamiento del caldo de fermentación de ácido láctico.

1,2 Tecnología de separación de membrana utilizada en la extracción y purificación de ácido láctico

De acuerdo con el proceso original de ácido L-láctico, combinado con las características de la filtración de membrana, el proceso de producción después de la actualización técnica es:

Fermentación de harina de maíz → neutralización → filtración de placa y marco → membrana de ultrafiltración → hidrólisis ácida → filtración de placa y marco → decoloración de membrana de nanofiltración → purificado y concentrado en productos terminados

2. las ventajas de la tecnología de separación de membrana aplicada en la producción de ácido láctico

(1) Uso tecnología de ultrafiltración Para eliminar proteínas y pigmentos macromoleculares para aclarar el filtrado, reducir la carga de los procesos posteriores y mejorar la eficiencia de la producción, aumentando así el rendimiento de los procesos posteriores y mejorando la calidad del producto.

(2) Después de adoptar el proceso de ultrafiltración, el caldo de fermentación no necesita agregar floculantes y ayudas de filtro, lo que reduce los costos de producción.

(3) Dado que la solución de concentrado de ultrafiltración no contiene floculantes ni ayudas filtrantes, se puede convertir en alimento después del secado, lo que reduce la contaminación ambiental y aumenta los beneficios.

(4) La membrana de nanofiltración puede eliminar aún más las impurezas macromoleculares en el líquido de alimentación y mejorar la calidad del producto.

(5) La membrana de nanofiltración puede penetrar completamente la molécula de ácido láctico e interceptar en gran medida el azúcar reductor, lo que reduce el contenido de azúcar reductor del producto final y mejora la estabilidad térmica del producto.

3. Resumen

Para la separación de células microbianas y la eliminación de proteínas macromoleculares, la tecnología de separación de membrana tiene efectos significativos. En la actualidad, el uso de la tecnología de separación de membrana para reemplazar la filtración tradicional de placas y marcos se ha convertido en la tendencia de desarrollo de la industria de producción de ácido láctico.