專利名稱：一種適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠制備工藝的制作方法
一種適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠制備工藝技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于黃原膠生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠制備工藝。
背景技術(shù)：
黃原膠又稱黃膠、漢生膠，是一種生物聚和物，為一種淡黃色粉末。黃原膠可以溶于冷水和熱水中，具有高粘度，高耐酸、堿、鹽特性、高耐熱穩(wěn)定性、懸浮性、觸變性等，常被用作增稠劑、乳化劑、懸浮劑、穩(wěn)定劑，具有廣闊的市場前景，廣泛應(yīng)用于日用化工、食品、醫(yī)藥、采油、紡織、陶瓷、印染等領(lǐng)域。然而目前國內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)的黃原膠產(chǎn)品只能適用于低濃度的鹽離子溶液，但隨著鹽離子濃度的升高或者低價(jià)離子變換成高價(jià)離子，其黃原膠的流變性和粘彈性的性能降低，使用效果不理想，因而限制了黃原膠的適用范圍。目前能夠適應(yīng)高濃度多價(jià)鹽離子溶液的黃原膠產(chǎn)品也是在生產(chǎn)過程中逐級(jí)篩選出來的少量黃原膠，這樣造成生產(chǎn)的針對(duì)性降低，耗費(fèi)了時(shí)間、人力和物力，也提高了特種黃原膠產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
黃原膠的性能主要取決于黃原膠的制備工藝以及菌株的選擇，現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠的制備工藝進(jìn)行的探討和研究極為鮮見。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，亟待需要解決現(xiàn)有大規(guī)模生產(chǎn)的黃原膠產(chǎn)品在高濃度多價(jià)離子溶液里適用效果差的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有大規(guī)模生產(chǎn)的黃原膠產(chǎn)品產(chǎn)量低以及在高濃度多價(jià)離子溶液里適用效果差的問題，使黃原膠產(chǎn)品不但產(chǎn)量提高，而且在高濃度多價(jià)離子的溶液中具有良好的流變性、粘彈性和剪切降粘特性。
本發(fā)明是通過 以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
一種適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠制備工藝，包括如下步驟:
—種適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠制備工藝，其包括如下步驟:
I)、配制液體發(fā)酵培養(yǎng)基(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):蔗糖2.0 %、檸檬酸0.42 %、玉米淀粉 0.6%, KC10.1 %、NaH2PO40.05 %、MgSO40.2%,Ca (H2PO4) 20.1%,余量為水；
2)、待上述液體發(fā)酵培養(yǎng)基配制后，用2mol/L的KOH溶液調(diào)整培養(yǎng)基的PH值至 7.4-7.5，在120°C下滅菌40分鐘，冷卻至34°C后接種菌液，接種量為5.0%，進(jìn)行發(fā)酵；
3)、發(fā)酵階段:發(fā)酵10小時(shí)后，調(diào)節(jié)發(fā)酵液的PH值在6.97.1，溫度控制在 32-34°C，發(fā)酵40小時(shí)后，調(diào)節(jié)發(fā)酵液PH值在5.5-5.7，溫度控制在32°C ;培養(yǎng)時(shí)間65小時(shí)，得到發(fā)酵液；
4)、提取階段:
a)在步驟3)得到的黃原膠發(fā)酵液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0%的酸，并攪拌均勻，控制PH值在4.8-5 ；
b)向溶液中加入乙醇或者異丙醇，控制溶液中乙醇或異丙醇的體積百分比濃度在55% -60%，攪拌45分鐘；
c)將步驟b)生成的料液進(jìn)行固液分離；
d)將步驟c)分離得到的固體再加入到乙醇或者異丙醇中，控制溶液中乙醇或異丙醇的體積百分比濃度在60% -65%，攪拌40分鐘；
e)將步驟d)制成的料液再進(jìn)行固液分離，所得固體在65°C下進(jìn)行干燥；
f)將干燥后的固體粉碎，得到適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠。
優(yōu)選地,所述菌液為黃單胞菌液。
優(yōu)選地,所述菌液為復(fù)合菌液,所述復(fù)合菌液由黃單胞菌液和東方伊薩酵母菌液按照體積比2:I混合而成。
優(yōu)選地，所述步驟4)中的酸為磷酸、鹽酸、硝酸、硫酸或醋酸的其中一種。
本發(fā)明取得的有益效果:
1、本發(fā)明得到的黃原膠產(chǎn)品能使用于5%的二價(jià)離子溶液和3 %三價(jià)離子溶液中，在溶液中保持著優(yōu)良的流變?nèi)芙庑院图羟姓扯忍匦?，相比只能適應(yīng)低于2%二價(jià)離子和 1%三價(jià)離子溶液的普通型黃原膠產(chǎn)品，擴(kuò)大了黃原膠產(chǎn)品的適用范圍；其能應(yīng)用在含有多價(jià)離子的溶液中避免引起絮凝作用而產(chǎn)生沉淀。在石油鉆井中，本發(fā)明方法制備的黃原膠產(chǎn)品更能適用于鈣處理鉆井液中，在10.0g/L的鈣處理鉆井液時(shí)比其他種類的黃原膠具有突出的流變性和優(yōu)越的剪切降粘特性，可以大大提高鉆速，使鉆井液具有更高的井筒清洗效應(yīng)和懸浮能力，其抗溫能力滿足121°C，并且在使用過程中黃原膠的性能效果不會(huì)變差， 可以降低黃原膠的使用量，節(jié)約鉆井成本。也可以用于其它如水泥制漿等含有多價(jià)高離子溶液的用途。
2、本申請(qǐng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中大量的黃原膠產(chǎn)生菌進(jìn)行創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，合適的兩種菌共同協(xié)同作用，可以提高黃原膠的產(chǎn)量。
3、本發(fā)明制備工藝中采用了特定的工藝技術(shù)，例如梯度PH以及溫度，多次固液分離等技術(shù)，改善了黃原膠的性能，大大提高了黃原膠的高濃度離子適應(yīng)程度。
具體實(shí)施方式
以下將采用具體的實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋，但是不應(yīng)當(dāng)看作是對(duì)本發(fā)明創(chuàng)新精神的限制。
實(shí)施例1
—種適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠制備工藝，其包括如下步驟:
1)、配制液體發(fā)酵培養(yǎng)基(按重量計(jì)):蔗糖2.0 %、檸檬酸0.42 %、玉米淀粉 0.6%, KC10.1 %、NaH2PO40.05 %、MgSO40.2%,Ca (H2PO4) 20.1%,余量為水；
2)、待上述液體發(fā)酵培養(yǎng)基配制后，用2mol/L的KOH溶液調(diào)整培養(yǎng)基的PH值至 7.5，在120°C下滅菌40分鐘，冷卻至34°C后接種黃單胞菌液(濃度為I X 108個(gè)/mL)，接種量為5.0%,進(jìn)行發(fā)酵；
3)、發(fā)酵階段:發(fā)酵10小時(shí)后，調(diào)節(jié)發(fā)酵液的PH值在7.1，溫度控制在34°C，發(fā)酵 40小時(shí)后，調(diào)節(jié)發(fā)酵液PH值在5.7，溫度控制在32°C ;培養(yǎng)時(shí)間65小時(shí)，得到發(fā)酵液；
4)、提取階段:
a)在步驟3)得到的黃原膠發(fā)酵液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0%的磷酸，并攪拌均勻，控制PH值在4.8 ；
b)向溶液中加入乙醇，控制溶液中乙醇的體積百分比濃度在55%，攪拌45分鐘；
c)將步驟b)生成的料液進(jìn)行固液分離；
d)將步驟c)分離得到的固體再加入到乙醇中，控制溶液中乙醇的體積百分比濃度在60%，攪拌40分鐘；
e)將步驟d)制成的料液再進(jìn)行固液分離，所得固體在65°C下進(jìn)行干燥；
f)將干燥后的固體粉碎，得到適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠。
實(shí)施例2
一種適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠制備工藝，其包括如下步驟:
I)、配制液體發(fā)酵培養(yǎng)基(按重量計(jì)):蔗糖2.0 %、檸檬酸0.42 %、玉米淀粉0.6%, KC10.1 %、NaH2PO40.05 %、MgSO40.2%,Ca (H2PO4) 20.1%,余量為水；
2)、待上述液體發(fā)酵培養(yǎng)基配制后，用2mol/L的KOH溶液調(diào)整培養(yǎng)基的PH值至 7.4，在120°C下滅菌40分鐘，冷卻至34°C后接種復(fù)合菌液，接種量為5.0%，進(jìn)行發(fā)酵；
該復(fù)合菌液由黃單胞菌液Xanthomonas.SP CGMCCNO:3624 (CN101906390A)以及東方伊薩酵母菌液(Issatchenkia orientalis Zl)CCTCC M2010167(參見CN102102084)按2: I的體積比混合，其中，黃單胞菌液以及東方伊薩酵母菌液中菌體的濃度均約為IXlO8 個(gè)/mL ；
3)、發(fā)酵階段:發(fā)酵10小時(shí)后，調(diào)節(jié)發(fā)酵液的PH值在6.9，溫度控制在32°C，發(fā)酵 40小時(shí)后，調(diào)節(jié)發(fā)酵液PH值在5.5，溫度控制在30°C ;培養(yǎng)時(shí)間65小時(shí)，得到發(fā)酵液；
4)、提取階段:
a)在步驟3)得到的黃原膠發(fā)酵液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0%的磷酸，并攪拌均勻， 控制PH值在5 ;
b)向溶液中加入異丙醇，控制溶液中異丙醇的體積百分比濃度在60%，攪拌45分鐘；
c)將步驟b)生成的料液進(jìn)行固液分離；
d)將步驟c)分離得到的固體再加入到異丙醇中，控制溶液中異丙醇的體積百分比濃度在65 %，攪拌40分鐘；
e)將步驟d)制成的料液再進(jìn)行固液分離，所得固體在65°C下進(jìn)行干燥；
f)將干燥后 的固體粉碎，得到適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠。
實(shí)施例3
實(shí)施I和2制備的黃原膠的性能參數(shù)檢測(cè):對(duì)照常規(guī)方法制備的黃原膠。分別利用5%的氯化鐵溶液或者3%氯化鐵來配置I %黃原膠溶液，25°C測(cè)定溶液在IOOiT1剪切速率下粘度；并且檢測(cè)了產(chǎn)膠量。參見表I
表I
權(quán)利要求
1.一種適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠制備工藝，其包括如下步驟:1)、配制液體發(fā)酵培養(yǎng)基:蔗糖2.0%、檸檬酸0.42%、玉米淀粉0.6%、KC]0.1%, NaH2PO40.05%、MgSO40.2%,Ca(H2PO4)20.1%,余量為水；2)、待上述液體發(fā)酵培養(yǎng)基配制后，用2mol/L的KOH溶液調(diào)整培養(yǎng)基的PH值至 7.4-7.5，在120°C下滅菌40分鐘，冷卻至34°C后接種菌液，接種量為5.0%，進(jìn)行發(fā)酵；3)、發(fā)酵階段:發(fā)酵10小時(shí)后，調(diào)節(jié)發(fā)酵液的PH值在6.9-7.1，溫度控制在32-34°C，發(fā)酵40小時(shí)后，調(diào)節(jié)發(fā)酵液PH值在5.5-5.7，溫度控制在32°C ;培養(yǎng)時(shí)間65小時(shí)，得到發(fā)酵液；4)、提取階段:a)在步驟3)得到的黃原膠發(fā)酵液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0 %的酸，并攪拌均勻，控制PH 值在4.8-5 ；b)向溶液中加入乙醇或者異丙醇，控制溶液中乙醇或異丙醇的體積百分比濃度在 55% -60%，攪拌45分鐘；c)將步驟b)生成的料液進(jìn)行固液分離；d)將步驟c)分離得到的固體再加入到乙醇或者異丙醇中，控制溶液中乙醇或異丙醇的體積百分比濃度在60% -65%,攪拌約40分鐘；e)將步驟d)制成的料液再進(jìn)行固液分離，所得固體在65°C下進(jìn)行干燥；f)將干燥后的固體粉碎，得到適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠。
2.如權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于，所述菌液為黃單胞菌液。
3.如權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于，所述菌液為復(fù)合菌液，所述復(fù)合菌液由黃單胞菌液和東方伊薩酵母菌液按照體積比2:I混合而成。
4.如權(quán)利要求1-3任其一所述的制備工藝，其特征在于所述步驟4)中的酸為磷酸、鹽酸、硝酸、硫酸或醋酸的其中一種。`
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于高濃度多價(jià)離子溶液的黃原膠制備工藝，屬于黃原膠生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，其包括發(fā)酵階段和提取階段。通過在發(fā)酵過程中進(jìn)行降PH、降溫控制，發(fā)酵液提取過程中通過酸化處理，然后冷卻用醇類反復(fù)結(jié)晶兩次，固液分離、干燥、粉碎后得到黃原膠產(chǎn)品，該產(chǎn)品能在5％的二價(jià)離子溶液和3％三價(jià)離子溶液中能完全釋放粘度，相比只能用于低于2％二價(jià)離子和1％三價(jià)離子溶液的普通黃原膠產(chǎn)品，大幅拓寬了市場用途。
文檔編號(hào)C12R1/64GK103205471SQ201310159309
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者潘悅洪, 郭英熙, 肖勇, 邱玲, 田廷松 申請(qǐng)人:新疆阜豐生物科技有限公司