[發(fā)明專利]從水溶液中回收乳糖

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780047615.1
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN109863158B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雅各布·范·施普龍森
• 申請（專利權(quán)）人: 酷晶有限公司
• 主分類號: C07H3/04
• 分類號: C07H3/04;C07H1/06
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 張英;沈敬亭

本發(fā)明涉及用于從乳糖水溶液中回收乳糖的方法，該方法包括：濃縮步驟，其中，通過在低于乳糖水溶液的共晶溫度的溫度下并且在高于乳糖水溶液的共晶濃度的乳糖濃度下冷凍出水從乳糖水溶液中除去水，從而獲得濃縮乳糖溶液；以及結(jié)晶步驟，其中，濃縮乳糖溶液的至少一部分在高于濃縮乳糖溶液的共晶溫度的溫度下進(jìn)行結(jié)晶，從而獲得乳糖晶體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于從乳糖水溶液中特別是從乳清滲透物中回收乳糖的方法。本發(fā)明還涉及冰晶體和乳糖水溶液的混合物。

背景技術(shù)

乳糖是衍生自半乳糖和葡萄糖的二糖，該化合物存在于乳中。乳糖在工業(yè)上由乳清制成，乳清是在乳凝固(curdle)和過濾(strain)后剩余的液體。乳清的組成可以變化，但通常包含乳糖(通常約5重量％)、乳清蛋白(通常約1重量％)、灰分(通常約0.5重量％)、有機(jī)酸如檸檬酸和乳酸以及一些礦物質(zhì)和維生素。乳清蛋白(其主要由α-乳清蛋白(lactalbumin)和β-乳球蛋白(lactoglobulin)組成)用作例如嬰兒營養(yǎng)和運(yùn)動營養(yǎng)的營養(yǎng)補(bǔ)充劑。

用于從乳清中回收乳清蛋白和乳糖的方法是本領(lǐng)域熟知的。在這些已知方法中，乳清經(jīng)過過濾(例如超濾或微濾)，產(chǎn)生包含乳清蛋白的滲余物和包含乳糖的滲透物(本文也稱為“乳清滲透物(whey permeate)”)。乳清蛋白可以從滲余物中分離，而乳糖可以從滲透物中分離。通過超濾步驟獲得的滲透物具有約5重量％的乳糖濃度。滲透物可以進(jìn)一步包含存在于乳清中的其他水溶性化合物，例如檸檬酸和磷酸。通過蒸發(fā)濃縮滲透物至接近乳糖飽和點(diǎn)的濃度，其對應(yīng)于約60-70重量％乳糖的濃度。濃縮步驟在約80-100℃的高溫下進(jìn)行，通常在減壓下進(jìn)行。隨后，通過將濃縮滲透物從高溫緩慢冷卻至室溫，通過結(jié)晶回收乳糖。例如通過過濾除去固體晶體。結(jié)晶步驟后剩余的母液可稱為“去乳糖乳清滲透物(delactosed whey permeate)”。

現(xiàn)有技術(shù)的方法的缺點(diǎn)是結(jié)晶后剩余的母液仍含有大量乳糖。由于蒸發(fā)的高能量消耗，使母液經(jīng)歷第二濃縮和結(jié)晶步驟通常在經(jīng)濟(jì)上不可行。因此，乳清滲透物中存在的總?cè)樘堑募s30％未被回收。

雖然理論上可以從脫乳糖乳清滲透物中回收更多的乳糖，但這樣做的成本通常被認(rèn)為是不值得的，例如由于回收步驟的復(fù)雜性、昂貴的設(shè)備和/或高能耗。

WO 2014/141164描述了用于從含乳糖的液體源(例如來自乳或乳清的過濾的滲透物)中回收乳糖的方法。該文獻(xiàn)描述了乳糖結(jié)晶通常通過首先將溶液中的乳糖濃縮以變得過飽和(super saturate)(例如通過蒸發(fā)或反滲透)，然后控制冷卻并在冷卻結(jié)晶器中誘導(dǎo)晶體生長來進(jìn)行。然后從液體中提取晶體，得到粗乳糖和含乳糖的液體流股(母液)。WO2014/141164提供了用于進(jìn)一步回收乳糖的方法，其中，所獲得的含乳糖的液體流股經(jīng)受加熱和/或pH調(diào)節(jié)的可選步驟、包括過濾或超濾的第一步驟以及包括納米過濾的第二步驟。在納米過濾步驟中獲得的提取物可以在進(jìn)入結(jié)晶過程之前、期間或之后添加到含乳糖的液體源中。據(jù)說WO 2014/141164的方法減少了作為廢物損失的乳糖量。

WO 2014/141164中描述的方法的缺點(diǎn)是需要高溫來進(jìn)行濃縮步驟。這不僅會導(dǎo)致高能耗，而且還可能促進(jìn)降解反應(yīng)，從而對最終的乳糖產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種從乳糖水溶液中回收乳糖的節(jié)能方法(energyefficient method)。

另一個(gè)目的是提供一種用于回收乳糖的節(jié)能方法，與現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法相比，該方法可以獲得更完全的回收。

特別地，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法，利用該方法可以回收乳清滲透物中存在的超過90％的總?cè)樘牵瑫r(shí)比本領(lǐng)域已知的回收方法消耗更少的能量。

通過提供用于從乳糖水溶液中回收乳糖的方法，滿足了這些目的中的至少一個(gè)，所述方法包括：