一种生物发酵耦合双极膜电渗析技术生产柠檬酸的方法与流程

技术特征：
1.一种生物发酵耦合双极膜电渗析技术生产柠檬酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将柠檬酸发酵液进行固液分离，得到滤液；(2)将所述滤液调节至中性后和碳酸钙混合进行反应，将所得反应液进行固液分离，得到柠檬酸钙；(3)将所述柠檬酸钙和碳酸钠溶液混合进行复分解反应，将所得反应液进行固液分离，得到柠檬酸钠溶液；(4)采用双极膜电渗析系统对所述柠檬酸钠溶液进行脱钠处理，得到柠檬酸水溶液；所述双极膜电渗析系统的膜单元包括阳膜和双极膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双极膜电渗析系统包括从左到右依次设置的阳极、阳极膜、若干重复膜单元、阴极膜、阴极；所述膜单元包括从左到右依次设置的阳膜和双极膜；所述双极膜的阴面朝向所述阳极，阳面朝向所述阴极；在所述双极膜电渗析系统中，任意两个相邻的膜之间均用隔板隔开，所述阳极和阳极膜之间用隔板隔开，阴极和阴极膜之间用隔板隔开；所述阳极和阳极膜构成阳极室，所述阴极和阴极膜构成阴极室；所述重复膜单元中，从左到右依次划分为交替排列的接收室和原液室，所述接收室的左侧为阳膜，右侧为双极膜，所述原液室的左侧为双极膜，右侧为阳膜。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双极膜电渗析系统中膜单元的组数为10～200组；所述阳膜和双极膜的膜片尺寸独立地为100
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300mm2、200
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400mm2、400
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800mm2或600
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1200mm2。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述双极膜电渗析系统设置有原液进口、原液出口、接收液进口、接收液出口、极液进口和极液出口，所述原液进口和各个原液室的进口连通，原液出口和各个原液室的出口连通，接收液进口和各个接收室的进口连通，接收液出口和各个接收室的出口连通，极液进口与阳极室和阴极室的进口连通，极液出口与阳极室和阴极室的出口连通；所述原液进口与原液储罐的出口连通，原液出口与原液储罐的进口连通，且原液进口和原液储罐的出口连通的管路上，从原液储罐出口到原液进口的方向上，依次设置有原液水泵、原液阀门和原液流量计；所述接收液进口和接收液储罐的出口连通，接收液出口和接收液储罐的进口连通，且接收液进口和接收液储罐的出口连通的管路上，从接收液储罐的出口到接收液进口的方向上，依次设置有接收液水泵、接收液阀门和接收液流量计；所述极液进口和极液储罐的出口连通，极液出口和极液储罐的进口连通；且极液进口和极液储罐的出口连通的管路上，从极液储罐的出口到极液进口的方向上，依次设置有极液水泵、极液阀门和极液流量计。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收室中的初始溶液为水，原液室中的初始溶液为柠檬酸钠溶液，所述柠檬酸钠溶液的浓度为100～500g/l；所述接收室和原液室中初始溶液的体积比为1:1～5；所述双极膜电渗析系统中的极液为氢氧化钠溶液；所述氢氧化钠溶液的质量分数为2～4％。6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述双极膜电渗析系统运行过程中，系
统内料液的温度为10～35℃；所述双极膜电渗析系统的运行电流密度为50～500a/m2，运行电压为1～2.5v/组，原液室内料液的终点ph值为1～2。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述柠檬酸发酵液的制备方法包括：以木薯为原料，黑曲霉为菌种，进行发酵，得到柠檬酸发酵液，所述发酵的温度为28～30℃。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳酸钠溶液的质量分数为8～13％；所述复分解反应的温度为60～90℃。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中固液分离所得固体为碳酸钙沉淀，将所述碳酸钙沉淀返回步骤(1)中用于制备柠檬酸钙；所述步骤(4)中脱钠处理还得到氢氧化钠溶液，将所述氢氧化钠溶液返回步骤(2)中用于调节滤液的ph值。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到柠檬酸钠溶液后，还包括将所述柠檬酸钠溶液依次进行浓缩、结晶和干燥，得到柠檬酸固体。

技术总结
本发明涉及有机酸生产处理技术领域，提供了一种生物发酵耦合双极膜电渗析技术生产柠檬酸的方法。本发明将生物发酵和双极膜电渗析技术耦合，首先利用柠檬酸发酵液制备柠檬酸钙，再通过碳酸钠溶液和柠檬酸钙的反应制备柠檬酸钠；柠檬酸钠通过电渗析系统脱钠，得到柠檬酸。本发明提供的方法步骤简单，容易操作，所得柠檬酸的纯度高，实现了生产原料的循环利用，避免了现有工艺中大量固废和废盐溶液的产生，减少水资源的消耗，环境友好，且双极膜电渗析装置和离子膜可以重复使用，寿命长。寿命长。寿命长。


技术研发人员：杨朔 沈兆文 李辉 刘芬 黄泉森 周钟楠
受保护的技术使用者：福建省延润膜环保科技有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/5/5