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電滲析法濃縮廚房垃圾發酵液中的乳酸

發布時間: 2021-04-07 | 瀏覽數: 414
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電滲析作為一種新的膜分離技術過去主要運用在苦咸水及海水脫鹽上,現在已成功運用在從發酵液中濃縮回收有機酸上。本文嘗試利用電滲析法從廚房垃圾發酵液中回收并濃縮乳酸,探討了離子交換膜對乳酸的透過性和乳酸鈉、乳酸銨對乳酸電滲析的影響。利用廚房垃圾有機物含量大、營養豐富的特點,從廚房垃圾發酵制取乳酸并用電滲析法從發酵液中提取乳酸,以此為原料進一步再合成為生物降解性塑料一聚乳酸(PLA),發酵后的殘渣可做成高質量的肥料和飼料。該方法不僅可使城市垃圾達到減量化、無害化與資源化的目的,而且可解決“白色污染”的難題,具有重要的環境效益、社會效益及經濟效益。

目前,我國從發酵液中分離提取乳酸的操作仍局限于連續化、自動化程度低,提取收率低,產品質量不高的方法。因此,如何完善和改革現有的提取工藝,尋求更為經濟、有效的分離提取方法。以求提高產品的質量,產品的收率,降低生產成本,適應大規模生產的需要,已成為當前許多科技人員的研究方向。隨著科學技術的飛速發展,許多新的分離技術相繼出現,例如,溶劑萃取法、離子交換、吸附發酵法、酯化法或膜分離法等單一或復合手段用于乳酸的提純方面的研究均取得了引人注目的進展。本文旨在應用電滲析法從廚房垃圾發酵液中提取乳酸,電滲析法是一種新興的膜分離技術,電滲析提取乳酸省略了鈣鹽法發酵液濃縮、結晶和酸解三道工序,消除了廚房垃圾發酵過程中存在的嚴重的產物抑制效應,從而大大降低了勞動強度,減少環境污染,提高了產品收得率;并且有效分離發酵液中尚未轉化的殘糖,減少后續乳酸提純及聚合過程中殘糖的影響,提高聚乳酸的收率。

本文研究了廚房垃圾的預處理過程,探討了陰陽離子交換膜及乳酸鹽對廚房垃圾發酵液電滲析的影響以及膜污染的處理,為以后廚房垃圾發酵電滲析生產乳酸提供了思路和方法。

廚房垃圾的預處理由于廚房垃圾的組成成分復雜,雜質比較多,如不對它進行一定的預處理,電滲析時必然會造成膜的污染,引起膜通量明顯下降,設備成本上升、產品質量下降等一系列問題,從而影響到電滲析的效果。

解決這一問題的關鍵是對廚房垃圾進行預處理。在對廚房垃圾的組成成分進行充分的了解之后,選擇了如下預處理步驟,對收集到的廚房垃圾進行粉碎、滅菌,然后接種乳酸菌發酵(發酵時用NH3或NaOH調節pH值使其保持在6~7,以適于乳酸菌的生長),再壓榨過濾、離心分離除去其中的固體殘渣,最后用真空超濾除去發酵液中的菌體及蛋白質、脂肪、凝膠等大分子物質,得到電滲析用的垃圾發酵液。

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