本发明涉及柠檬酸发酵领域，具体涉及一种柠檬酸发酵液的深层过滤方法。
背景技术：
以玉米、木薯、淀粉为原料的柠檬酸发酵液中，除含有主产物柠檬酸外，还含菌体、糖、蛋白类胶体等悬浮杂质。柠檬酸发酵液经带式或厢式过滤机过滤后可以除去大部分悬浮物，从而得到较为澄清的柠檬酸初滤液。
在柠檬酸色谱分离提取工艺中，柠檬酸初滤液还需经深层过滤，目前，柠檬酸初滤液是经过陶瓷膜深层过滤（简述为“膜过滤”），待进一步除去初滤液中的大分子有机物及少量悬浮杂质后才可进入色谱分离系统。
虽然膜过滤对杂质的截留效果较好，但在实际应用中也存在一些问题，比如在膜过滤过程中一方面要使用循环泵来工作，而循环泵电能消耗很高；另一方面膜组件更换成本也较高。另外，现有膜过滤方法存在单位时间处理量低、过滤器拆洗频繁等问题，最终导致了柠檬酸生产成本的提高，产量无法提升。因此，需要寻求一种运行成本低、处理量大，同时能有效截留柠檬酸发酵液中可溶杂质和悬浮物的深层过滤方法。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决现有技术难题，从而提供了一种柠檬酸发酵液的深层过滤方法，该方法操作简单，运行周期长，并能够提高生产效率。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种柠檬酸发酵液的深层过滤方法，基于带式或厢式过滤机、换热器和均质砂滤槽，其特征在于，所述过滤方法具体包括如下步骤：（1）柠檬酸发酵液经加热处理至60-70℃后，采用带式或厢式过滤机过滤获得初滤液；（2）对初滤液进行浊度检测，若浊度低30NTU，则进行下一步操作，反之，则返回步骤（1）继续过滤；（3）通过换热器将浊度低于30NTU的初滤液加热至70℃~80℃；（4）将步骤（3）中加热后的初滤液通过供料泵输送至均质砂滤槽中进行深层过滤，并调节砂滤槽的出料泵来控制滤速；（5）对步骤（4）中深层过滤后获得的澄清滤液进行浊度检测，若浊度低于5NTU，则为合格滤液，并将合格的澄清滤液引入后续色谱分离系统；反之，则为不合格的滤液，重新返回到步骤（4）继续过滤，直至过滤为合格的滤液。
优选的：所述步骤（3）中初滤液加热至75℃~80℃，在该温度范围内，柠檬酸初滤液中的热变性蛋白沉淀析出。
优选的：所述步骤（4）中砂滤槽为均质砂滤槽，所述均质砂滤槽中装填有石英砂，所述石英砂的直径为0.6mm-2mm，石英砂的装填高度为1.2m。
优选的：所述步骤（4）中砂滤槽的出料滤速控制在1 m/h -1.5m/h。
本发明的有益效果是：本发明的方法是在保证柠檬酸发酵过滤液质量的前提下，用均质砂滤槽对加热后的初滤液做深层过滤处理，该方法能够除去大分子有机物和胶体等悬浮物杂质，减少了杂质对后续谱分离系统树脂的污染。
本发明的柠檬酸发酵液滤砂工艺相比膜过滤工艺，省去了膜过滤中能耗较高的循环泵，滤料石英砂使用寿命较陶瓷膜长，能耗和运行维护成本显著下降，并且单位时间料液处理量是膜过滤的1.5-2倍。
具体实施方式
下面结合优选的方案对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明公开了一种柠檬酸发酵液的深层过滤方法，该方法的实现基于带式或厢式过滤机、换热器和均质砂滤槽，具体包括如下步骤：（1）柠檬酸发酵液经加热处理至60-70℃后，采用带式或厢式过滤机过滤获得初滤液；（2）对初滤液进行浊度检测，若浊度低30NTU，则进行下一步操作，反之，则返回步骤（1）继续过滤；（3）通过换热器将浊度低于30NTU的初滤液加热至70℃~80℃；（4）将步骤（3）中加热后的初滤液通过供料泵输送至均质砂滤槽中进行深层过滤，并调节砂滤槽的出料泵来控制滤速；（5）对步骤（4）中深层过滤后获得的澄清滤液进行浊度检测，若浊度低于5NTU，则为合格滤液，并将合格的澄清滤液引入后续色谱分离系统；反之，则为不合格的滤液，重新返回到步骤（4）继续过滤，直至过滤为合格的滤液。
优选的方案：所述步骤（3）中初滤液加热至75℃~80℃，在该温度范围内，发酵液中可溶性蛋白会发生不可逆变性而析出，同时胶粒运动速度随温度升高而加快，胶粒结合机会增加开始聚集沉淀，初滤液浊度显著上升，温度过高，不仅会增加蒸汽消耗，还会使滤液颜色加深增加后续脱色负担。
所述步骤（4）中均质砂滤槽中装填有石英砂，所述石英砂的直径为0.6mm-2mm，石英砂的装填高度为1.2m；均质滤料能比较好地克服表面堵塞的缺点，充分发挥整个滤层的截污能力，过滤周期长，滤速快。石英砂的粒径越大，孔隙度加大，过滤精度下降；粒径过小，流体阻力损失加大，截污能力下降，过滤周期也相应缩短。
所述步骤（4）中砂滤槽的出料滤速控制在1 m/h -1.5m/，滤速过快，料液与石英砂接触时间短，料液中的悬浮杂质不能被有效截留；滤速过慢则单位时间处理量降低无法满足生产需要。
实施例一
具体实施步骤如下：（1）柠檬酸发酵液经加热处理至60℃后，采用带式或厢式过滤机过滤获得浊度为15NTU的初滤液；（2）将步骤（1）中的初滤液通过换热器加热至75℃；（3）将步骤（2）中加热后的初滤液通过供料泵输送至砂滤槽，砂滤槽中装填有高度为1.2m、粒径为0.6-1.2mm的石英砂，调节砂滤槽出料泵流量，滤速控制在1m/h；（4）经步骤（3）砂滤槽深层过滤后的澄清滤液浊度为2.8NTU，为合格滤液，直接引入后续的色谱分离系统。
实施例二
具体实施步骤如下：（1）柠檬酸发酵液经加热处理至65℃后，采用带式或厢式过滤机过滤获得浊度为15NTU的初滤液；（2）将步骤（1）中的初滤液通过换热器加热至75℃；（3）将步骤（2）中加热后的初滤液通过供料泵输送至砂滤槽，砂滤槽中装填有高度为1.2m、粒径为1.2-2mm的石英砂，调节砂滤槽出料泵流量，滤速控制在1m/h；（4）经步骤（3）砂滤槽深层过滤后的澄清滤液浊度为3.2NTU，可直接引入后续的色谱分离系统。
实施例三
具体实施步骤如下：（1）柠檬酸发酵液经加热处理至65℃后，采用带式或厢式过滤机过滤获得浊度为30NTU的初滤液；（2）将步骤（1）中的初滤液通过板式换热器加热至80℃；（3）将步骤（2）中加热后的初滤液通过供料泵输送至砂滤槽，砂滤槽中装填有高度为1.2m、粒径为1.2-2mm的石英砂，调节砂滤槽出料泵流量，滤速控制在1m/h；（4）步骤（3）砂滤槽深层过滤后的澄清滤液浊度为4NTU，引入后续色谱分离系统。
实施例四
具体实施步骤如下：（1）柠檬酸发酵液经加热处理至65℃后，采用带式或厢式过滤机过滤获得浊度为25NTU的初滤液；（2）将步骤（1）中的初滤液通过板式换热器加热至80℃；（3）将步骤（2）中加热后的初滤液通过供料泵输送至砂滤槽，砂滤槽中装填有高度为1.2m、粒径为1.2-2mm的石英砂，调节砂滤槽出料泵流量，滤速控制在1.5m/h；（4）经步骤（3）砂滤槽深层过滤后的澄清滤液浊度为4.3NTU，可以直接引入后续色谱分离系统。
实施例5
具体实施步骤如下：（1）柠檬酸发酵液经加热处理至70℃后，采用带式或厢式过滤机过滤获得浊度为40NTU的初滤液；（2）将步骤（1）中的初滤液通过板式换热器加热至80℃；（3）将步骤（2）中加热后的初滤液通过供料泵输送至砂滤槽，砂滤槽中装填有高度为1.8m、粒径为1.2-2mm石英砂的砂滤槽，调节砂滤槽出料泵流量，滤速控制在1m/h；（4）经步骤（3）砂滤槽深层过滤后的澄清滤液浊度为6.2NTU，料液不合格返回前道工序再次处理。本实施例列举的是个反例，是用来说明浊度大于30NTU的滤液经过本发明的深层砂滤槽过滤后还是不能直接引入后续的色谱分离系统的，在实际处理过程中当步骤（1）检测出大于30NTU的滤液是要重新带式或厢式过滤机过滤的，直到滤液浊度不超过30NTU后，在经过后续步骤处理。这样的操作步骤不仅节省了人工劳动时间，而且大大提高了生产效率，节约了成本。
本发明的滤砂工艺相比膜过滤工艺，节省了膜过滤中能耗较高的循环泵，滤料石英砂使用寿命较陶瓷膜长，能耗和运行维护成本显著下降，并且单位时间料液处理量是膜过滤的1.5-2倍。本发明在保证柠檬酸发酵过滤液质量的前提下，用均质砂滤槽对加热后的初滤液做深层过滤处理，该方法能够除去大分子有机物、胶体等悬浮物杂质，减少了杂质对后续谱分离系统树脂的污染。