粘稠发酵产物后处理过程研究*(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:2

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2.4萃取
HL-423多糖在乙醇中的溶解度很小，发生沉淀。在发酵液中加入乙醇可改变多糖与水的亲和力，使水分由多糖转移到乙醇中，从而得到高浓度多糖。同时乙醇的加入不会改变多糖分子的结构，还能使发酵液中的其它小分子物质进入乙醇达到脱臭的目的。沉淀下来的多糖经溶剂冲洗、烘干制成固体。用萃取法得到的多糖固含量可达到90%以上。图3为萃取工艺流程。

实验中乙醇的加入量为每克发酵液加乙醇3mL，在洗涤过程中每克发酵液需约1mL乙醇。每处理1t多糖发酵液需乙醇约3.22t。把固体产品复溶后测量其粘度，基本上没有发生变化。这说明乙醇萃取法用于HL-423多糖发酵液的后处理在理论上可以实现脱臭、浓缩、干燥的目的。但萃取法乙醇消耗量大、成本高，且有挥发和损失，因此萃取法也不可行。
2.5微波干燥
⑴ 微波干燥属介电加热干燥。将需干燥的物料置于高频电场内，由于高频电场的交变作用，极性分子(如水分子等)产生与电场方向变化相适应的高速旋转振动，旋转振动受相临分子的阻碍作用而摩擦热，电磁能转化为热能，使水分蒸发，从而达到干燥的目的。常用电场频率在10¹⁰H_Z附近，属微波阶段，故称为微波干燥。在微波干燥中物料内部水分比表面多，因此物料内部吸收的能量多，温度比表面高，温度梯度和水分的浓度梯度方向一致，促进了物料内部水分的扩散，使干燥速率增大，干燥时间缩短。
⑵ 微波干燥实验流程示于图4。

使用W-8512微波炉对发酵液进行微波干燥。30g发酵液置于微波炉中２min，脱水量可达70%以上，
对应干燥产品浓度2%以上。控制干燥时间就可控制产品的含水量分别达到1型或2型要求，而且干燥过程中发酵液不结皮。在水分排出发酵液的同时，其它小分子物质同时从发酵液中脱出，兼顾了产品的脱臭，使产品中难闻气味消失。对应30g发酵液的干燥产品，加入200mL水，浸泡2～5h后放入微波炉中加热至沸腾，取出用玻璃棒充分搅拌后缓慢加水至总加水量为1000mL，待温度降至25℃时，测其粘度。部分实验数据见表2、表3。结果发现以自来水稀释会出现不溶物，且稀释液粘度下降；而以去离子水稀释其复溶性能良好。

⑶ 经济核算。30g发酵液浓度由0.6%增加到2%，温度由20℃升到100℃汽化水分21g，所需时间为2min。微波炉功率850W，热效率为53.4%。将1t发酵液干燥成1型产品，所需电量为945kW.h，按1kW.h 0.58元计算，操作费用增加548元。年处理量10000t发酵液需1312kW工业微波干燥器，1kW微波发生器售价为390元，干燥器估计价格为51万元，使用寿命10年，每年设备费用5.1万元，每吨发酵液增加设备费用5.1元。微波干燥费用为每吨发酵液553元，增加价格小于15%。这说明微波干燥在技术、工程、经济上都是可行的。
3结论
通过对HL-423微生物多糖发酵液后处理过程的实验研究，得到如下结论：
⑴ 用气流干燥的方法对发酵液进行脱水浓缩，在一定空气条件下干燥，经过138min可以满足1型产品的含水量要求；但干燥时间长，存在不能复溶的硬皮。
⑵ 乙醇萃取法可以实现多糖发酵液的脱臭、浓缩、干燥，得到1型或2型产品；但乙醇消耗量大，成本高。
⑶ 用微波干燥法处理发酵液，可以得到1型和2型产品，处理时间短，可实现发酵液的脱臭、浓缩、干燥；干燥产品复溶性好，能量消耗少。因此，微波干燥在技术上、工程上、经济上都是可行的，可以推广应用。

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