本發(fā)明屬于乳酸發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝。
背景技術(shù)：
乳酸作為三大有機(jī)酸(包括乳酸、檸檬酸、醋酸)之一，是以淀粉質(zhì)為原料，經(jīng)微生物發(fā)酵精制而成的一種有機(jī)酸，在食品、醫(yī)藥和化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
在食品工業(yè)領(lǐng)域中，由于乳酸的酸性柔和且穩(wěn)定，在食品工業(yè)中廣泛用作酸味劑、防腐劑之用，因此，食品領(lǐng)域中乳酸的消費(fèi)量占世界乳酸總消費(fèi)量的大約60％。由于人體內(nèi)只具有代謝L-乳酸的酶，而D-乳酸則不能被人體吸收，并且過量使用會(huì)對(duì)人體有毒。因此，世界衛(wèi)生組織提倡以L-乳酸作為食品添加劑和內(nèi)服藥品，取代目前普遍使用的DL-乳酸。同時(shí)，在啤酒生產(chǎn)領(lǐng)域中己禁止使用磷酸調(diào)節(jié)麥芽汁的pH值，而改用L-乳酸作為調(diào)節(jié)劑。據(jù)調(diào)查，世界上四分之一的乳酸用來生產(chǎn)硬脂酞乳酷乳酸，而其鹽類則由于可以使面包的保存期變長(zhǎng)被大量用于面包生產(chǎn)。另外，將乳酸添加于煙草中，能夠保持煙草的濕度，提高卷煙的質(zhì)量。
在醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域中，乳酸特別是L-乳酸，因具有很強(qiáng)的殺菌作用，甚至其殺菌作用高于檸檬酸、酒石酸、琥珀酸等常見消毒劑，可以用作手術(shù)室、病房、實(shí)驗(yàn)室、車間等場(chǎng)所的消毒劑。研究表明，L-乳酸、L-乳酸鈉與葡萄糖、氨基酸等復(fù)合配制成輸液，可治療酸中毒及高鉀血癥，L-乳酸鐵、L-乳酸鈉、L-乳酸鈣更是補(bǔ)充金屬元素的良好藥品。
在化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域中，乳酸可用作制革工業(yè)中的脫灰劑，還可用來處理紡織纖維，使之易于著色，增加光澤，使觸感柔軟。乳酸乙酯作為“綠色溶劑”可以在電子學(xué)、航空和航天以及半導(dǎo)體工業(yè)中作為精細(xì)金屬清潔劑。在化妝品中，乳酸、乳酸鈉和乳酸鈣可提供保濕方面的性能，而酞基乳酸鋯是化妝品和保養(yǎng)用品中有效的乳化劑、物料填充和穩(wěn)定劑，可改善皮膚結(jié)構(gòu)，防止老化，起到保護(hù)皮膚的作用。
隨著全球氣候變暖、環(huán)境污染逐漸加重，以及石油資源日益短缺，開發(fā)清潔能源與環(huán)境友好材料是國(guó)家當(dāng)前十分緊迫的任務(wù)。在眾多的可降解聚合物中，聚乳酸已成為21世紀(jì)最具有發(fā)展前景的綠色環(huán)保材料。聚乳酸的合成材料--L-乳酸的生產(chǎn)則直接影響到聚乳酸的合成。因此可以說L-乳酸技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是聚乳酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要前提。
目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)L-乳酸的工藝大多數(shù)以玉米淀粉為主要原料，通過適宜的乳酸菌發(fā)酵制得L-乳酸。我國(guó)乳酸發(fā)酵工業(yè)化生產(chǎn)過程中糖化和發(fā)酵工序多為分步進(jìn)行，致使乳酸生產(chǎn)周期長(zhǎng)，操作單元多，很難連續(xù)生產(chǎn)；在現(xiàn)有專利和文獻(xiàn)中，也有一些提到了同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的技術(shù)，由于原料的不同，工藝也各不相同，而由于發(fā)酵所需pH值的限制，同步糖化發(fā)酵很不易控制，導(dǎo)致發(fā)酵液殘?zhí)歉撸抢寐实?，發(fā)酵液分離純化困難，難以工業(yè)化實(shí)施。在此基礎(chǔ)上，中國(guó)專利CN103789362A公開了一種預(yù)糖化及同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，包括如下步驟：(1)原料制備：玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化和過濾；制得DE值為22％-28％的液化糖液，液化糖液中總糖含量為120-180g/L；(2)預(yù)糖化：將液化糖液加入經(jīng)過消毒和滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行預(yù)糖化，得到發(fā)酵料液；(3)邊糖化邊發(fā)酵。該方法能夠明顯縮短糖化的時(shí)間，進(jìn)而縮短乳酸生產(chǎn)周期，但是，該工藝在進(jìn)行發(fā)酵分離產(chǎn)物后，發(fā)酵所得的菌體渣中除了含有菌體外，還含有未消耗完的營(yíng)養(yǎng)以及鈣等其它金屬離子，一方面導(dǎo)致發(fā)酵培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)造成浪費(fèi)，同時(shí)還存在發(fā)酵廢渣污染的問題，造成資源浪費(fèi)。而且，現(xiàn)有乳酸發(fā)酵工藝中，乳酸成品的有效提取問題也成為了限制乳酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述的生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，包括如下步驟：
(1)原料制備：取玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化步驟制得玉米漿液，經(jīng)過濾分離后，得到液化糖液和玉米淀粉渣；
(2)預(yù)糖化：將制得的液化糖液加入發(fā)酵罐內(nèi)，加入糖化酶進(jìn)行預(yù)糖化處理，得到發(fā)酵料液；
(3)邊糖化邊發(fā)酵：預(yù)糖化結(jié)束后，向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并接種入乳酸菌液及糖化酶進(jìn)行同步糖化發(fā)酵，同時(shí)檢測(cè)乳酸的產(chǎn)量；
(4)將所得發(fā)酵料液過濾，并將所得固體菌體渣以復(fù)合介質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)預(yù)處理后的菌體渣經(jīng)過濾分離獲得可溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和不可溶雜質(zhì)；同時(shí)將過濾分離后得到的可溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)至發(fā)酵罐中進(jìn)行下一循環(huán)的發(fā)酵之用；
所述復(fù)合介質(zhì)包括硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉；
(5)取乳酸濃縮液加入硫酸進(jìn)行酸解處理，并經(jīng)過濾及固液分離去除硫酸鈣渣固體；將剩余的酸解液加入萃取劑混勻進(jìn)行乳酸產(chǎn)物萃取，并將含萃取劑和酸解液的混合物進(jìn)行離心處理，將制得的乳酸產(chǎn)物與萃取劑從其他雜質(zhì)中分離；隨后加入反萃取劑將萃取劑與乳酸產(chǎn)物分離，收集乳酸產(chǎn)物經(jīng)精制處理，得到乳酸成品；
(6)取所述步驟(1)中分離的玉米淀粉渣，接入嗜熱性乳桿菌進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，并將發(fā)酵所得的玉米淀粉蛋白漿液進(jìn)行轉(zhuǎn)筒干燥，經(jīng)粉碎，制得蛋白飼料。
所述復(fù)合介質(zhì)中，所述硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉的質(zhì)量比為1-5：1-3：1-4：1-3，并優(yōu)選3：2：3：2。
所述復(fù)合介質(zhì)的用量占所述菌體渣質(zhì)量的10-20wt％；向菌體渣和復(fù)合介質(zhì)的混合物中加入水，將菌體渣和復(fù)合介質(zhì)制成水溶液混勻，菌體渣和復(fù)合介質(zhì)在水溶液中的總質(zhì)量濃度為10-50wt％。
所述菌體渣預(yù)處理步驟于20-30℃下處理30-50min。
所述菌體渣預(yù)處理后的過濾分離步驟為離心過濾，所述離心轉(zhuǎn)速為1000-1200rpm。
所述步驟(5)中，所述萃取劑包括松香甘油酯與聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚，所述聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚與松香甘油酯的質(zhì)量比為2-4：1。
所述萃取劑的加入量與所述酸解液體積比為1-1.2：1，并于25-30℃完成萃取。
所述反萃取劑為90-100℃的熱水，所述反萃取劑的加入量與所述萃取劑體積比為1：1-2。
所述步驟(5)中，還包括將反萃取處理后分離出的萃取劑循環(huán)用于乳酸產(chǎn)物萃取的步驟。
所述步驟(1)中，所述過濾分離步驟為采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，控制板框進(jìn)料壓力為0.4-0.45Mp，控制板框壓緊壓力為18-20Mpa。
所述步驟(6)中，所述嗜熱性乳桿菌的接種量為10％，所述固態(tài)發(fā)酵步驟的溫度為30-35℃發(fā)酵45-48h，所述轉(zhuǎn)筒干燥步驟的溫度為90℃。
所述步驟(2)中，所述預(yù)糖化步驟中，所述糖化酶的加入量為按照液化糖液中每克總糖加入400-600U/g計(jì)，并控制發(fā)酵液于50-70℃、pH4.5±0.1條件下進(jìn)行預(yù)糖化處理；
所述步驟(3)中，所述邊糖化邊發(fā)酵步驟具體包括：預(yù)糖化結(jié)束后，向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并向發(fā)酵料液中加入氨水溶液調(diào)節(jié)發(fā)酵料液的pH為6.0±0.1，待發(fā)酵料液的溫度達(dá)到50±2℃時(shí)添加占發(fā)酵料液總體積6％-12％的乳酸菌液，待乳酸菌液的OD620值達(dá)到9.5-12時(shí)，向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣，并保持該溫度下繼續(xù)發(fā)酵；待發(fā)酵料液的OD620值達(dá)到10時(shí)，調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH為5.5±0.1，并繼續(xù)按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶50-100U/g加入糖化酶進(jìn)行同步糖化發(fā)酵。
所述步驟(4)中，還包括將分離得到的不可溶雜質(zhì)干燥并制備脫硫劑的步驟。所述不可溶雜質(zhì)主要為金屬雜質(zhì)及其他。
所述步驟(5)中，還包括將分離得到的硫酸鈣渣固體制備石膏板等工業(yè)原料的步驟。
本發(fā)明所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，以現(xiàn)有邊糖化邊發(fā)酵的乳酸生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)，結(jié)合所述乳酸發(fā)酵菌體渣的預(yù)處理方法實(shí)現(xiàn)菌體的循環(huán)利用，利用單批次菌種即可實(shí)現(xiàn)多循環(huán)發(fā)酵。所述乳酸發(fā)酵菌體渣的預(yù)處理方法，利用硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉為復(fù)合介質(zhì)，對(duì)發(fā)酵后的菌體進(jìn)行預(yù)處理，由于發(fā)酵菌體渣中除了含有菌體、未消耗完的營(yíng)養(yǎng)外，還含有鈣等影響前期發(fā)酵的其它金屬離子，本發(fā)明所述復(fù)合介質(zhì)可有效分離菌體渣中的可溶和不可溶物質(zhì)(防止菌液中酸基丟失)，經(jīng)過本發(fā)明所述復(fù)合介質(zhì)處理后的可溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(包含菌體和未消耗的營(yíng)養(yǎng))可以繼續(xù)參與發(fā)酵。數(shù)據(jù)顯示，所述菌體渣經(jīng)過預(yù)處理后，不僅其發(fā)酵乳酸的效率沒有降低，反而因?yàn)閿y帶了發(fā)酵液中的殘余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而有助于提升后續(xù)循環(huán)中的糖酸轉(zhuǎn)化率，實(shí)現(xiàn)了乳酸發(fā)酵生產(chǎn)的最大化收益。而分離出的金屬離子主要為鈣離子，經(jīng)干燥可作為熱電廠脫硫劑使用。而且，本發(fā)明采用離心分離的方法快速分離出菌體，分離出的菌體作為營(yíng)養(yǎng)氮源返回發(fā)酵工序循環(huán)使用，減少發(fā)酵培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的用量，既解決了發(fā)酵廢渣出路問題，又降低原輔材料消耗，而復(fù)合介質(zhì)也可循環(huán)使用，實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)利用。
而且，本發(fā)明所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，引進(jìn)自動(dòng)板框過濾技術(shù)對(duì)制糖過程中的玉米淀粉渣快速分離；同時(shí)對(duì)分離的玉米淀粉渣采取固態(tài)發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)蛋白飼料，可以顯著提高氨基酸含量，使淀粉渣中各成分更利用動(dòng)物消化吸收，制得高附加值的玉米蛋白飼料。
本發(fā)明所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，特定篩選了適宜的催化劑進(jìn)行乳酸產(chǎn)物的提取，改變現(xiàn)有從乳酸中將各種雜質(zhì)逐一分離的工藝路線，利用離心分離的方法即可快速使乳酸與其它雜質(zhì)分離。并且所述萃取劑可通過熱水進(jìn)行反萃取操作，使得萃取劑可循環(huán)使用，進(jìn)一步縮短了乳酸發(fā)酵的工藝流程，大幅度降低水、電、汽、酸堿等消耗。
附圖說明
為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中，
圖1為本發(fā)明所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，包括如下步驟：
(1)原料制備：取玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化步驟制得玉米漿液，所述玉米漿液采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行過濾及固液分離，控制板框進(jìn)料壓力為0.4Mp，控制板框壓緊壓力為18Mpa，經(jīng)過濾分離后，得到DE值為22％的液化糖液和玉米淀粉渣，液化糖液中總糖含量為120g/L；
(2)預(yù)糖化：預(yù)糖化溫度為59℃，將液化糖液加入經(jīng)過消毒和滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行預(yù)糖化；加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的鹽酸調(diào)節(jié)液化糖液pH為4.5±0.1，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶400U，并向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，保持罐內(nèi)壓力0.2Mpa，預(yù)糖化時(shí)間4小時(shí)，得到發(fā)酵料液；所得發(fā)酵料液中DX值為88％；
(3)邊糖化邊發(fā)酵：預(yù)糖化結(jié)束后向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并向發(fā)酵料液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的氨水溶液以保持發(fā)酵料液的pH為5.9，待發(fā)酵料液的溫度降到48℃時(shí)添加發(fā)酵料液總體積6％的乳酸菌液，乳酸菌液的OD620值為10，并一直保持發(fā)酵罐內(nèi)溫度為48℃，并向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣，檢測(cè)發(fā)酵料液的OD620值，待發(fā)酵料液的OD620值上升到10時(shí)，調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH到5.5，再次加入糖化酶，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶100U，發(fā)酵46小時(shí)后檢測(cè)乳酸菌不再產(chǎn)酸，發(fā)酵結(jié)束；
(4)將所得發(fā)酵料液過濾，固液分離得到固體菌渣和乳酸料液，將所得固體菌體渣稱重，并加入占所述菌渣重量10wt％的復(fù)合介質(zhì)(本實(shí)施例中復(fù)合介質(zhì)包括質(zhì)量比為1：3：1：3的硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉)進(jìn)行預(yù)處理，向菌體渣和復(fù)合介質(zhì)的混合物中加入水，將菌體渣和復(fù)合介質(zhì)制成水溶液混勻，菌體渣和復(fù)合介質(zhì)在水溶液中的總質(zhì)量濃度為20wt％，于20℃溫度下靜置處理50min，并將處理后的菌液于1000-1200rpm轉(zhuǎn)速下離心過濾，再次固液分離分別得到可溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和不可溶雜質(zhì)；
所述可溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)用于循環(huán)至發(fā)酵罐中進(jìn)行下一循環(huán)的發(fā)酵之用，而所得雜質(zhì)可經(jīng)干燥、粉碎后用于制備脫硫劑；
經(jīng)固液分離后得到的乳酸料液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到含乳酸濃縮液，檢測(cè)發(fā)酵濃縮液中殘總糖含量為0.4％，殘還原糖為0.15％，糖酸轉(zhuǎn)化率達(dá)到95.3％；
(5)取乳酸濃縮液加入質(zhì)量濃度40％的硫酸進(jìn)行酸解處理3h，并經(jīng)過濾及固液分離去除硫酸鈣渣固體；將剩余的酸解液加入萃取劑(質(zhì)量比為2：1的聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚與松香甘油酯)混勻于25℃進(jìn)行乳酸產(chǎn)物萃取，所述萃取劑的加入量與所述酸解液體積比為1：1，并將含萃取劑和酸解液的混合物進(jìn)行常規(guī)離心處理，將制得的乳酸產(chǎn)物與萃取劑從其他雜質(zhì)中分離；經(jīng)檢測(cè)：酸解液中的乳酸有97wt％被萃取到萃取劑中；
隨后萃取劑與乳酸產(chǎn)物中加入90℃的熱水為反萃取劑進(jìn)行反萃取分離，所述反萃取劑的加入量與所述萃取劑體積比為1：1；油水分離后收集乳酸產(chǎn)物進(jìn)行精制處理，得到乳酸成品；而反萃取處理后分離出的萃取劑則循環(huán)用于下一循環(huán)乳酸產(chǎn)物的萃取之用；經(jīng)檢測(cè)萃取劑中剩余乳酸的量?jī)H為反萃取之前的0.1wt％。
(6)取所述步驟(1)中分離的玉米淀粉渣，按照10％的接種量接入嗜熱性乳桿菌，并于30℃溫度下進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵48h，將發(fā)酵所得的玉米淀粉蛋白漿液于90℃進(jìn)行轉(zhuǎn)筒干燥，經(jīng)粉碎，制得蛋白飼料；按照GB/T 18246-2000檢測(cè)，制得的蛋白飼料中，18種氨基酸(天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯基丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、色氨酸、精氨酸、脯氨酸)總含量為27.76wt％，其中谷氨酸、丙氨酸、亮氨酸和脯氨酸的含量分別為5.04wt％、2.00wt％、3.53wt％、2.43wt％。
按照上述步驟(1)-(6)的條件循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，所述步驟(3)中的菌種均為經(jīng)過上一循環(huán)步驟(4)中預(yù)處理后循環(huán)返回至發(fā)酵罐的菌種，連續(xù)進(jìn)行5個(gè)循環(huán)的連續(xù)發(fā)酵，檢測(cè)每循環(huán)發(fā)酵結(jié)束后乳酸發(fā)酵液中的殘?zhí)乔闆r，并計(jì)算糖酸轉(zhuǎn)化率。
本實(shí)施例中，按照上述條件進(jìn)行5次循環(huán)發(fā)酵處理后，2-4次循環(huán)過程中的糖酸轉(zhuǎn)化率分別為95.5％、95.8％、96.1％、96.8％?？梢?，本發(fā)明所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，利用單批次菌種即可實(shí)現(xiàn)多循環(huán)發(fā)酵，所述菌體渣經(jīng)過預(yù)處理后，不僅其發(fā)酵乳酸的效率沒有降低，反而因?yàn)閿y帶了發(fā)酵液中的殘余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而有助于提升后續(xù)循環(huán)中的糖酸轉(zhuǎn)化率，可見，本發(fā)明所述乳酸發(fā)酵菌體渣的預(yù)處理方法，不僅最大化的利用了發(fā)酵液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)解決了廢棄菌體渣污染的問題。
而且，本發(fā)明所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，引進(jìn)自動(dòng)板框過濾技術(shù)對(duì)制糖過程中的玉米淀粉渣快速分離；同時(shí)對(duì)分離的玉米淀粉渣采取固態(tài)發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)蛋白飼料，可以顯著提高氨基酸含量，使淀粉渣中各成分更利用動(dòng)物消化吸收，制得高附加值的玉米蛋白飼料。
本發(fā)明所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，特定篩選了適宜的催化劑進(jìn)行乳酸產(chǎn)物的提取，改變現(xiàn)有從乳酸中將各種雜質(zhì)逐一分離的工藝路線，利用離心分離的方法即可快速使乳酸與其它雜質(zhì)分離。并且所述萃取劑可通過熱水進(jìn)行反萃取操作，使得萃取劑可循環(huán)使用，進(jìn)一步縮短了乳酸發(fā)酵的工藝流程，大幅度降低水、電、汽、酸堿等消耗。
實(shí)施例2
本實(shí)施例所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，包括如下步驟：
(1)原料制備：取玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化步驟制得玉米漿液，所述玉米漿液采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行過濾及固液分離，控制板框進(jìn)料壓力為0.45Mp，控制板框壓緊壓力為20Mpa，經(jīng)過濾分離后，得到DE值為28％的液化糖液和玉米淀粉渣，液化糖液中總糖含量為180g/L；
(2)預(yù)糖化：控制預(yù)糖化溫度為70℃，將液化糖液加入經(jīng)過消毒和滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行預(yù)糖化；加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的硫酸調(diào)節(jié)液化糖液pH為4.4，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶400U，并向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，保持罐內(nèi)壓力0.1Mpa，預(yù)糖化時(shí)間6小時(shí)，得到發(fā)酵料液；所得發(fā)酵料液中DX值為89％；
(3)邊糖化邊發(fā)酵：預(yù)糖化結(jié)束后向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并向發(fā)酵料液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)20％的氨水溶液以保持發(fā)酵料液的pH為6.0，待發(fā)酵料液的溫度降到50℃時(shí)添加發(fā)酵料液總體積10％的乳酸菌液，乳酸菌液的OD620值為12，并一直保持發(fā)酵罐內(nèi)溫度為50℃，并向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣，檢測(cè)發(fā)酵料液的OD620值，待發(fā)酵料液的OD620值上升到10時(shí)，調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH到5.4，繼續(xù)加入糖化酶，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶100U，發(fā)酵47小時(shí)后，檢測(cè)乳酸菌不再產(chǎn)酸，此時(shí)發(fā)酵結(jié)束；
(4)將所得發(fā)酵料液過濾，固液分離得到固體菌渣和乳酸料液，將所得固體菌體渣稱重，并加入占所述菌渣重量15wt％的復(fù)合介質(zhì)(包括質(zhì)量比為5：1：4：1的硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉)進(jìn)行預(yù)處理，向菌體渣和復(fù)合介質(zhì)的混合物中加入水，將菌體渣和復(fù)合介質(zhì)制成水溶液混勻，菌體渣和復(fù)合介質(zhì)在水溶液中的總質(zhì)量濃度為15wt％，于30℃溫度下靜置處理30min，并將處理后的菌液于1000-1200rpm轉(zhuǎn)速下離心過濾，再次固液分離分別得到可溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和不可溶雜質(zhì)；
所述可溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)用于循環(huán)至發(fā)酵罐中進(jìn)行下一循環(huán)的發(fā)酵之用，而所得雜質(zhì)可經(jīng)干燥、粉碎后用于制備脫硫劑；
經(jīng)固液分離后得到的乳酸料液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到含乳酸濃縮液，檢測(cè)發(fā)酵濃縮液中殘總糖含量為0.4％，殘還原糖為0.15％，糖酸轉(zhuǎn)化率達(dá)到95.3％；
(5)取乳酸濃縮液加入質(zhì)量濃度50％的硫酸進(jìn)行酸解處理3h，并經(jīng)過濾及固液分離去除硫酸鈣渣固體；將剩余的酸解液加入萃取劑(質(zhì)量比為4：1的聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚與松香甘油酯)混勻于30℃進(jìn)行乳酸產(chǎn)物萃取，所述萃取劑的加入量與所述酸解液體積比為1.2：1，并將含萃取劑和酸解液的混合物進(jìn)行常規(guī)離心處理，將制得的乳酸產(chǎn)物與萃取劑從其他雜質(zhì)中分離；經(jīng)檢測(cè)：酸解液中的乳酸有98wt％被萃取到萃取劑中；
隨后萃取劑與乳酸產(chǎn)物中加入100℃的熱水為反萃取劑進(jìn)行反萃取分離，所述反萃取劑的加入量與所述萃取劑體積比為1：2；油水分離后收集乳酸產(chǎn)物進(jìn)行精制處理，得到乳酸成品；而反萃取處理后分離出的萃取劑則循環(huán)用于下一循環(huán)乳酸產(chǎn)物的萃取之用；經(jīng)檢測(cè)萃取劑中剩余乳酸的量?jī)H為反萃取之前的0.2wt％。
(6)取所述步驟(1)中分離的玉米淀粉渣，按照10％的接種量接入嗜熱性乳桿菌，并于35℃溫度下進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵45h，將發(fā)酵所得的玉米淀粉蛋白漿液于90℃進(jìn)行轉(zhuǎn)筒干燥，經(jīng)粉碎，制得蛋白飼料；按照GB/T 18246-2000檢測(cè)，制得的蛋白飼料中，18種氨基酸(天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯基丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、色氨酸、精氨酸、脯氨酸)總含量為27.83wt％，其中谷氨酸、丙氨酸、亮氨酸和脯氨酸的含量分別為5.07wt％、2.03wt％、3.50wt％、2.41wt％。
按照上述步驟(1)-(6)的條件循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，所述步驟(3)中的菌種均為經(jīng)過上一循環(huán)步驟(4)中預(yù)處理后循環(huán)返回至發(fā)酵罐的菌種，連續(xù)進(jìn)行5個(gè)循環(huán)的連續(xù)發(fā)酵，檢測(cè)每循環(huán)發(fā)酵結(jié)束后乳酸發(fā)酵液中的殘?zhí)乔闆r，并計(jì)算糖酸轉(zhuǎn)化率。
本實(shí)施例中，按照上述條件進(jìn)行5次循環(huán)發(fā)酵處理后，2-4次循環(huán)過程中的糖酸轉(zhuǎn)化率分別為95.6％、95.9％、96.2％、96.8％?？梢姡景l(fā)明所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，利用單批次菌種即可實(shí)現(xiàn)多循環(huán)發(fā)酵，所述菌體渣經(jīng)過預(yù)處理后，不僅其發(fā)酵乳酸的效率沒有降低，反而因?yàn)閿y帶了發(fā)酵液中的殘余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而有助于提升后續(xù)循環(huán)中的糖酸轉(zhuǎn)化率，可見，本發(fā)明所述乳酸發(fā)酵菌體渣的預(yù)處理方法，不僅最大化的利用了發(fā)酵液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)解決了廢棄菌體渣污染的問題。
實(shí)施例3
本實(shí)施例所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，包括如下步驟：
(1)原料制備：取玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化步驟制得玉米漿液，所述玉米漿液采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行過濾及固液分離，控制板框進(jìn)料壓力為0.42Mp，控制板框壓緊壓力為19Mpa，經(jīng)過濾分離后，得到DE值為25％的液化糖液和玉米淀粉渣，液化糖液中總糖含量為140g/L；
(2)預(yù)糖化：預(yù)糖化溫度為50℃，將液化糖液加入經(jīng)過消毒和滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行預(yù)糖化；加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的鹽酸調(diào)節(jié)液化糖液pH為4.6，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶600U，并向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，保持罐內(nèi)壓力0.4Mpa，預(yù)糖化時(shí)間3.5小時(shí)，得到發(fā)酵料液，所得發(fā)酵料液中DX值為90％；
(3)邊糖化邊發(fā)酵：預(yù)糖化結(jié)束后向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并向發(fā)酵料液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的氨水溶液以保持發(fā)酵料液的pH為6.2，待發(fā)酵料液的溫度降到52℃時(shí)添加發(fā)酵料液總體積8％的乳酸菌液，乳酸菌液的OD620值為9.5，并一直保持發(fā)酵罐內(nèi)溫度為52℃，并向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣，檢測(cè)發(fā)酵料液的OD620值，待發(fā)酵料液的OD620值上升到10時(shí)，調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH到5.6，加入糖化酶，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶80U，發(fā)酵45小時(shí)后檢測(cè)乳酸菌不再產(chǎn)酸，發(fā)酵結(jié)束；
(4)將所得發(fā)酵料液過濾，固液分離得到固體菌渣和乳酸料液，將所得固體菌體渣稱重，并加入占所述菌渣重量15wt％的復(fù)合介質(zhì)(包括質(zhì)量比為3：2：3：2的硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉)進(jìn)行預(yù)處理，向菌體渣和復(fù)合介質(zhì)的混合物中加入水，將菌體渣和復(fù)合介質(zhì)制成水溶液混勻，菌體渣和復(fù)合介質(zhì)在水溶液中的總質(zhì)量濃度為25wt％，于25℃溫度下靜置處理40min，并將處理后的菌液于1000-1200rpm轉(zhuǎn)速下離心過濾，再次固液分離分別得到可溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和不可溶雜質(zhì)；
所述可溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)用于循環(huán)至發(fā)酵罐中進(jìn)行下一循環(huán)的發(fā)酵之用，而所得雜質(zhì)可經(jīng)干燥、粉碎后用于制備脫硫劑；
經(jīng)固液分離后得到的乳酸料液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到含乳酸濃縮液，檢測(cè)發(fā)酵濃縮液中殘總糖含量為0.35％，殘還原糖為0.13％，糖酸轉(zhuǎn)化率達(dá)到
95.6％；
(5)取乳酸濃縮液加入質(zhì)量濃度45％的硫酸進(jìn)行酸解處理3h，并經(jīng)過濾及固液分離去除硫酸鈣渣固體；將剩余的酸解液加入萃取劑(質(zhì)量比為3：1的聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚與松香甘油酯)混勻于28℃進(jìn)行乳酸產(chǎn)物萃取，所述萃取劑的加入量與所述酸解液體積比為1.1：1，并將含萃取劑和酸解液的混合物進(jìn)行常規(guī)離心處理，將制得的乳酸產(chǎn)物與萃取劑從其他雜質(zhì)中分離；經(jīng)檢測(cè)：酸解液中的乳酸有98wt％被萃取到萃取劑中；
隨后萃取劑與乳酸產(chǎn)物中加入95℃的熱水為反萃取劑進(jìn)行反萃取分離，所述反萃取劑的加入量與所述萃取劑體積比為1：1.5；油水分離后收集乳酸產(chǎn)物進(jìn)行精制處理，得到乳酸成品；而反萃取處理后分離出的萃取劑則循環(huán)用于下一循環(huán)乳酸產(chǎn)物的萃取之用；經(jīng)檢測(cè)萃取劑中剩余乳酸的量?jī)H為反萃取之前的0.05wt％。
(6)取所述步驟(1)中分離的玉米淀粉渣，按照10％的接種量接入嗜熱性乳桿菌，并于32℃溫度下進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵46h，將發(fā)酵所得的玉米淀粉蛋白漿液于90℃進(jìn)行轉(zhuǎn)筒干燥，經(jīng)粉碎，制得蛋白飼料；按照GB/T 18246-2000檢測(cè)，制得的蛋白飼料中，18種氨基酸(天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯基丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、色氨酸、精氨酸、脯氨酸)總含量為26.92wt％，其中谷氨酸、丙氨酸、亮氨酸和脯氨酸的含量分別為5.00wt％、2.01wt％、3.52wt％、2.45wt％。
按照上述步驟(1)-(6)的條件循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，所述步驟(3)中的菌種均為經(jīng)過上一循環(huán)步驟(4)中預(yù)處理后循環(huán)返回至發(fā)酵罐的菌種，連續(xù)進(jìn)行5個(gè)循環(huán)的連續(xù)發(fā)酵，檢測(cè)每循環(huán)發(fā)酵結(jié)束后乳酸發(fā)酵液中的殘?zhí)乔闆r，并計(jì)算糖酸轉(zhuǎn)化率。
本實(shí)施例中，按照上述條件進(jìn)行5次循環(huán)發(fā)酵處理后，2-4次循環(huán)過程中的糖酸轉(zhuǎn)化率分別為95.8％、96.0％、96.2％、96.7％。可見，本發(fā)明所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，利用單批次菌種即可實(shí)現(xiàn)多循環(huán)發(fā)酵，所述菌體渣經(jīng)過預(yù)處理后，不僅其發(fā)酵乳酸的效率沒有降低，反而因?yàn)閿y帶了發(fā)酵液中的殘余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而有助于提升后續(xù)循環(huán)中的糖酸轉(zhuǎn)化率，可見，本發(fā)明所述乳酸發(fā)酵菌體渣的預(yù)處理方法，不僅最大化的利用了發(fā)酵液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)解決了廢棄菌體渣污染的問題。
實(shí)施例4
本實(shí)施例所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，包括如下步驟：
(1)原料制備：取玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化步驟制得玉米漿液，所述玉米漿液采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行過濾及固液分離，控制板框進(jìn)料壓力為0.4Mp，控制板框壓緊壓力為20Mpa，經(jīng)過濾分離后，得到DE值為28％的液化糖液和玉米淀粉渣，液化糖液中總糖含量為180g/L；
(2)預(yù)糖化：預(yù)糖化溫度為60℃，將液化糖液加入經(jīng)過消毒和滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行預(yù)糖化；再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的硫酸調(diào)節(jié)液化糖液pH為4.4，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶500U，并向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，保持罐內(nèi)壓力0.05Mpa，預(yù)糖化時(shí)間3小時(shí)，得到發(fā)酵料液；所得發(fā)酵料液中DX值為90％；
(3)邊糖化邊發(fā)酵：預(yù)糖化結(jié)束后向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并向發(fā)酵料液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)25％的氨水溶液以保持發(fā)酵料液的pH為6.0，待發(fā)酵料液的溫度降到49℃時(shí)添加發(fā)酵料液總體積6％的乳酸菌液，至乳酸菌液的OD620值為9.5，并一直保持發(fā)酵罐內(nèi)溫度為49℃，并向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣，檢測(cè)發(fā)酵料液的OD620值，待發(fā)酵料液的OD620值上升到10時(shí)，調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH到5.5，繼續(xù)加入糖化酶，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶50U，發(fā)酵45.5小時(shí)后檢測(cè)乳酸菌不再產(chǎn)酸，發(fā)酵結(jié)束；
(4)將所得發(fā)酵料液過濾，固液分離得到固體菌渣和乳酸料液，將所得固體菌體渣稱重，并加入占所述菌渣重量15wt％的復(fù)合介質(zhì)(包括質(zhì)量比為2：2.5：2：2.5的硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉)進(jìn)行預(yù)處理，向菌體渣和復(fù)合介質(zhì)的混合物中加入水，將菌體渣和復(fù)合介質(zhì)制成水溶液混勻，菌體渣和復(fù)合介質(zhì)在水溶液中的總質(zhì)量濃度為30wt％，于25℃溫度下靜置處理40min，并將處理后的菌液于1000-1200rpm轉(zhuǎn)速下離心過濾，再次固液分離分別得到可溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和不可溶雜質(zhì)；
所述可溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)用于循環(huán)至發(fā)酵罐中進(jìn)行下一循環(huán)的發(fā)酵之用，而所得雜質(zhì)可經(jīng)干燥、粉碎后用于制備脫硫劑；
經(jīng)固液分離后得到的乳酸料液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到含乳酸濃縮液，檢測(cè)發(fā)酵濃縮液中殘總糖含量為0.33％，殘還原糖為0.12％，糖酸轉(zhuǎn)化率達(dá)到
95.4％；
(5)取乳酸濃縮液加入質(zhì)量濃度42％的硫酸進(jìn)行酸解處理3h，并經(jīng)過濾及固液分離去除硫酸鈣渣固體；將剩余的酸解液加入萃取劑(質(zhì)量比為2.5：1的聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚與松香甘油酯)混勻于26℃進(jìn)行乳酸產(chǎn)物萃取，所述萃取劑的加入量與所述酸解液體積比為1.1：1，并將含萃取劑和酸解液的混合物進(jìn)行常規(guī)離心處理，將制得的乳酸產(chǎn)物與萃取劑從其他雜質(zhì)中分離；經(jīng)檢測(cè)：酸解液中的乳酸有98wt％被萃取到萃取劑中；
隨后萃取劑與乳酸產(chǎn)物中加入92℃的熱水為反萃取劑進(jìn)行反萃取分離，所述反萃取劑的加入量與所述萃取劑體積比為1：1.2；油水分離后收集乳酸產(chǎn)物進(jìn)行精制處理，得到乳酸成品；而反萃取處理后分離出的萃取劑則循環(huán)用于下一循環(huán)乳酸產(chǎn)物的萃取之用；經(jīng)檢測(cè)萃取劑中剩余乳酸的量?jī)H為反萃取之前的0.1wt％。
(6)取所述步驟(1)中分離的玉米淀粉渣，按照10％的接種量接入嗜熱性乳桿菌，并于34℃溫度下進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵45h，將發(fā)酵所得的玉米淀粉蛋白漿液于90℃進(jìn)行轉(zhuǎn)筒干燥，經(jīng)粉碎，制得蛋白飼料；按照GB/T 18246-2000檢測(cè)，制得的蛋白飼料中，18種氨基酸(天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯基丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、色氨酸、精氨酸、脯氨酸)總含量為28.92wt％，其中谷氨酸、丙氨酸、亮氨酸和脯氨酸的含量分別為5.15wt％、2.05wt％、3.61wt％、2.53wt％。
按照上述步驟(1)-(6)的條件循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，所述步驟(3)中的菌種均為經(jīng)過上一循環(huán)步驟(4)中預(yù)處理后循環(huán)返回至發(fā)酵罐的菌種，連續(xù)進(jìn)行5個(gè)循環(huán)的連續(xù)發(fā)酵，檢測(cè)每循環(huán)發(fā)酵結(jié)束后乳酸發(fā)酵液中的殘?zhí)乔闆r，并計(jì)算糖酸轉(zhuǎn)化率。
本實(shí)施例中，按照上述條件進(jìn)行5次循環(huán)發(fā)酵處理后，2-4次循環(huán)過程中的糖酸轉(zhuǎn)化率分別為95.8％、96.2％、96.6％、96.9％?？梢?，本發(fā)明所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，利用單批次菌種即可實(shí)現(xiàn)多循環(huán)發(fā)酵，所述菌體渣經(jīng)過預(yù)處理后，不僅其發(fā)酵乳酸的效率沒有降低，反而因?yàn)閿y帶了發(fā)酵液中的殘余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而有助于提升后續(xù)循環(huán)中的糖酸轉(zhuǎn)化率，可見，本發(fā)明所述乳酸發(fā)酵菌體渣的預(yù)處理方法，不僅最大化的利用了發(fā)酵液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)解決了廢棄菌體渣污染的問題。
實(shí)施例5
本實(shí)施例所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，包括如下步驟：
(1)原料制備：取玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化步驟制得玉米漿液，所述玉米漿液采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行過濾及固液分離，控制板框進(jìn)料壓力為0.45Mp，控制板框壓緊壓力為18Mpa，經(jīng)過濾分離后，得到DE值為27％的液化糖液和玉米淀粉渣，液化糖液中總糖含量為175g/L；
(2)預(yù)糖化：預(yù)糖化溫度為55℃，將液化糖液加入經(jīng)過消毒和滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行預(yù)糖化；再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的磷酸調(diào)節(jié)液化糖液pH為4.5，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶500U，并向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，保持罐內(nèi)壓力0.4Mpa，預(yù)糖化時(shí)間1小時(shí)，得到發(fā)酵料液，所得發(fā)酵料液中DX值為93％；
(3)邊糖化邊發(fā)酵：預(yù)糖化結(jié)束后向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并向發(fā)酵料液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的氨水溶液以保持發(fā)酵料液的pH為5.9，待發(fā)酵料液的溫度降到51℃時(shí)添加發(fā)酵料液總體積6％的乳酸菌液，乳酸菌液的OD620值為11，并一直保持發(fā)酵罐內(nèi)溫度為51℃，并向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣，檢測(cè)發(fā)酵料液的OD620值，待發(fā)酵料液的OD620值上升到10時(shí)，調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH到5.6，加入糖化酶，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶50U，發(fā)酵45小時(shí)后檢測(cè)乳酸菌不再產(chǎn)酸，發(fā)酵結(jié)束；
(4)將所得發(fā)酵料液過濾，固液分離得到固體菌渣和乳酸料液，將所得固體菌體渣稱重，并加入占所述菌渣重量15wt％的復(fù)合介質(zhì)(包括質(zhì)量比為4：1.5：3.5：1.5的硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉)進(jìn)行預(yù)處理，向菌體渣和復(fù)合介質(zhì)的混合物中加入水，將菌體渣和復(fù)合介質(zhì)制成水溶液混勻，菌體渣和復(fù)合介質(zhì)在水溶液中的總質(zhì)量濃度為40wt％，于25℃溫度下靜置處理40min，并將處理后的菌液于
1000-1200rpm轉(zhuǎn)速下離心過濾，再次固液分離分別得到可溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和不可溶雜質(zhì)；
所述可溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)用于循環(huán)至發(fā)酵罐中進(jìn)行下一循環(huán)的發(fā)酵之用，而所得雜質(zhì)可經(jīng)干燥、粉碎后用于制備脫硫劑；
經(jīng)固液分離后得到的乳酸料液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到含乳酸濃縮液，檢測(cè)發(fā)酵濃縮液中殘總糖含量為0.30％，殘還原糖為0.10％，糖酸轉(zhuǎn)化率達(dá)到
95.8％；
(5)取乳酸濃縮液加入質(zhì)量濃度48％的硫酸進(jìn)行酸解處理3h，并經(jīng)過濾及固液分離去除硫酸鈣渣固體；將剩余的酸解液加入萃取劑(質(zhì)量比為3.5：1的聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚與松香甘油酯)混勻于29℃進(jìn)行乳酸產(chǎn)物萃取，所述萃取劑的加入量與所述酸解液體積比為1.1：1，并將含萃取劑和酸解液的混合物進(jìn)行常規(guī)離心處理，將制得的乳酸產(chǎn)物與萃取劑從其他雜質(zhì)中分離；經(jīng)檢測(cè)：酸解液中的乳酸有99wt％被萃取到萃取劑中；
隨后萃取劑與乳酸產(chǎn)物中加入98℃的熱水為反萃取劑進(jìn)行反萃取分離，所述反萃取劑的加入量與所述萃取劑體積比為1：1.8；油水分離后收集乳酸產(chǎn)物進(jìn)行精制處理，得到乳酸成品；而反萃取處理后分離出的萃取劑則循環(huán)用于下一循環(huán)乳酸產(chǎn)物的萃取之用；經(jīng)檢測(cè)萃取劑中剩余乳酸的量?jī)H為反萃取之前的0.05wt％。
(6)取所述步驟(1)中分離的玉米淀粉渣，按照10％的接種量接入嗜熱性乳桿菌，并于30℃溫度下進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵48h，將發(fā)酵所得的玉米淀粉蛋白漿液于90℃進(jìn)行轉(zhuǎn)筒干燥，經(jīng)粉碎，制得蛋白飼料；按照GB/T 18246-2000檢測(cè)，制得的蛋白飼料中，18種氨基酸(天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯基丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、色氨酸、精氨酸、脯氨酸)總含量為27.98wt％，其中谷氨酸、丙氨酸、亮氨酸和脯氨酸的含量分別為5.03wt％、2.00wt％、3.60wt％、2.51wt％。
按照上述步驟(1)-(6)的條件循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，所述步驟(3)中的菌種均為經(jīng)過上一循環(huán)步驟(4)中預(yù)處理后循環(huán)返回至發(fā)酵罐的菌種，連續(xù)進(jìn)行5個(gè)循環(huán)的連續(xù)發(fā)酵，檢測(cè)每循環(huán)發(fā)酵結(jié)束后乳酸發(fā)酵液中的殘?zhí)乔闆r，并計(jì)算糖酸轉(zhuǎn)化率。
本實(shí)施例中，按照上述條件進(jìn)行5次循環(huán)發(fā)酵處理后，2-4次循環(huán)過程中的糖酸轉(zhuǎn)化率分別為95.9％、96.2％、96.4％、96.9％?？梢?，本發(fā)明所述生物質(zhì)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的綜合利用工藝，利用單批次菌種即可實(shí)現(xiàn)多循環(huán)發(fā)酵，所述菌體渣經(jīng)過預(yù)處理后，不僅其發(fā)酵乳酸的效率沒有降低，反而因?yàn)閿y帶了發(fā)酵液中的殘余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而有助于提升后續(xù)循環(huán)中的糖酸轉(zhuǎn)化率，可見，本發(fā)明所述乳酸發(fā)酵菌體渣的預(yù)處理方法，不僅最大化的利用了發(fā)酵液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)解決了廢棄菌體渣污染的問題。
顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。