利用農(nóng)林廢棄物制備木糖醇的清潔生產(chǎn)方法

專利名稱：利用農(nóng)林廢棄物制備木糖醇的清潔生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用農(nóng)林廢棄物制備木糖醇的清潔生產(chǎn)方法，尤其利用高溫蒸煮 新型工藝制備玉米芯等農(nóng)林廢棄物半纖維素水解液來發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的方法。
背景技術(shù)：
木糖醇分子式為C5H12O5，分子量152. 15。極易溶于水，溶解度1. 6kg/L，微溶于乙 醇和甲醇，熔點92-96°C且熱穩(wěn)定性較高，常壓下沸點為216°C。木糖醇成品為白色結(jié)晶或 結(jié)晶性粉末，味甜，甜度相當于蔗糖。1克木糖醇全部代謝產(chǎn)生為4. 06卡的熱量，與葡萄糖 相當。溶解熱為-145. 6J/g，故以固體形式食用時在口中會產(chǎn)生愉快的清涼感。10%的木 糖醇水溶液PH值5. 0-7. 0。酸穩(wěn)定的pH范圍較寬，玻璃化溫度較低，適宜長時間儲藏和保 存。農(nóng)林廢棄物如玉米芯是生產(chǎn)木糖醇的原料，利用農(nóng)業(yè)廢棄物制備半纖維素水解液 發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇已經(jīng)成為一個較新的生產(chǎn)工藝。我國的農(nóng)林資源非常豐富，在生物法生產(chǎn) 木糖醇中，使用的最多的是原料植物半纖維素的水解液，如玉米芯、硬木、秸稈、棉籽殼、甘 蔗渣等的半纖維素制得的水解物。我國每年產(chǎn)的玉米芯達到1000多萬噸，尤其適合作為生 產(chǎn)木糖醇的原料。但目前我國的農(nóng)林廢棄物利用率卻十分低，基本被焚燒或扔掉，造成資源 極大的浪費。利用農(nóng)林廢棄物如玉米芯資源開發(fā)木糖醇深加工項目，通過深加工增值，把農(nóng) 林副產(chǎn)品的深度開發(fā)引入市場經(jīng)濟的良性循環(huán)軌道，促進市場的繁榮和發(fā)展。它不僅有較 高的直接經(jīng)濟效益，而且具有非常可觀的社會效益。目前，傳統(tǒng)的木糖醇工業(yè)化生產(chǎn)均采用傳統(tǒng)的化學法，由于化學法需要利用純凈 的木糖為底物，在高溫高壓下，利用對純度要求很高的鑷催化劑以及易燃易爆的高壓氫氣 下進行的，其過程工藝復雜、安全性差、成本高、環(huán)境污染嚴重，每生產(chǎn)1噸木糖醇，廢水排 放量為300-500噸，且處理難度大。該行業(yè)與我國發(fā)展可持續(xù)、可循環(huán)、節(jié)能減排的工業(yè)目 標不相符，成為目前國家嚴格限制發(fā)展的行業(yè)。鑒于化學法生產(chǎn)木糖醇高耗電、高耗氣、高 耗水、高排污的情況。自1966年，Onishi和Suzuki首次報道了酵母菌能夠?qū)-木糖轉(zhuǎn)化 為木糖醇后，國際上許多學者開展了發(fā)酵法生產(chǎn)木糖醇的研究，利用生物法生產(chǎn)木糖醇已 成為未來木糖醇工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，在一定范圍內(nèi)降低了化學法生產(chǎn)木糖醇的污染和能 耗。但該生產(chǎn)工藝中木糖的生產(chǎn)過程，國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)主要采用酸或堿水解半纖維素原料 的方法來制備，每生產(chǎn)1噸木糖要排放超過300噸的廢水，廢水排放量未見顯著降低，所以 利用該生產(chǎn)工藝生產(chǎn)木糖醇仍然受到國家環(huán)保指標的嚴格限制。并且該工藝結(jié)晶制備木糖 過程中，木糖收率約為50%，木糖損失量較大，采用發(fā)酵法省去了木糖結(jié)晶工序，提高了木 糖利用度。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前木糖醇制備方法中存在的上述問題，本發(fā)明采用高溫蒸煮法降解玉 米芯等農(nóng)林廢棄物中的半纖維素原料來生產(chǎn)木糖液，進而通過微生物產(chǎn)酶催化加氫將粗木
5糖液直接轉(zhuǎn)化為木糖醇，極大的提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值，增加農(nóng)民收入，把農(nóng)林資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化 為商品經(jīng)濟優(yōu)勢。該方法能高效地利用玉米芯或棉籽殼等農(nóng)林廢棄物來生產(chǎn)木糖醇，同時 也能有效解決現(xiàn)有木糖醇工業(yè)生產(chǎn)中存在的高污染，高能耗，回收率不高等問題。本發(fā)明玉米芯蒸煮液發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的方法包括以下步驟(1)對農(nóng)林廢棄物原料進行粉碎、除塵、水洗預處理；(2)對(1)得到的農(nóng)林廢棄物顆粒進行浸泡處理；(3)對⑵處理過的農(nóng)林廢棄物顆粒進行高溫蒸煮處理；(4)對(3)處理后得到的體系進行中和或過中和處理；對處理后得到的體系進行 固液分離，得到的液體成分進行活性炭或離子交換樹脂的脫色脫毒處理；(5)對(4)處理后的液體成分進行濃縮處理，得到較高濃度的蒸煮液用于木糖醇 發(fā)酵；(6)篩選和選育出以(6)為底物發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的高產(chǎn)菌株；(7)發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇將(6)獲得的菌株以(5)為底物進行多批次的木糖醇發(fā)酵生產(chǎn)。其中所述的農(nóng)林廢棄物可以是玉米芯，玉米秸稈，小麥秸稈，高粱秸稈，棉籽殼，稻 桿，甘蔗渣，樺木等，其中優(yōu)選為玉米芯。1.將農(nóng)林廢棄物在粉碎機內(nèi)進行粉碎并篩至目數(shù)為5-50目的固體顆粒，之后將 農(nóng)林廢棄物顆粒中的雜質(zhì)及表面層泥沙塵土等進行除塵處理，以減輕后工序負擔。將除塵 處理后的農(nóng)林廢棄物顆粒進行水洗除去其纖維中部分的蛋白質(zhì)、色素、果膠質(zhì)、灰份，單寧 茶類等雜質(zhì)。預處理的三步工序是提高后期產(chǎn)品的質(zhì)量，降低成本的重要措施。2.浸泡處理的方法包括稀酸浸泡、稀堿浸泡以及水浸泡中的某一種方式，其中浸 泡液與農(nóng)林廢棄物的質(zhì)量比為4-8 1。浸泡處理農(nóng)林廢棄物所使用的浸泡液為用稀酸、稀 堿液或自來水。其中所使用的稀酸浸泡液為質(zhì)量分數(shù)為0. 05-0. 5%的稀硫酸，稀鹽酸或者 稀磷酸其中的一種或者混合，在30-100°C下浸泡農(nóng)林廢棄物顆粒8-48h，然后通過水洗調(diào) 節(jié)體系的PH值至5. 0-6. 0，或通過加入質(zhì)量分數(shù)為0. 5-2%的氨水或氫氧化鈉其中的一種 或者混合進行中和來調(diào)節(jié)體系PH值至6. 0-7. 0。水洗調(diào)節(jié)體系pH值的目的是減少酸性體 系對加熱儀器的腐蝕和損壞。所使用的稀堿浸泡液為質(zhì)量分數(shù)為0. 5-4%的氨水或氫氧化 鈉其中的一種或者混合，在30-100°C下浸泡農(nóng)林廢棄物顆粒8-48h，然后通過水洗調(diào)節(jié)體 系pH值至7. 5-8. 5，或通過加入質(zhì)量分數(shù)為0. 5-2%稀硫酸，稀鹽酸或者稀磷酸其中的一種 或者混合進行中和來調(diào)節(jié)體系PH值至6. 0-7. 0。水洗調(diào)節(jié)體系pH值的目的是為了消除堿 性體系下對蒸煮效果的不良影響?；蚴褂米詠硭荩?0-100°C下浸泡農(nóng)林廢棄物顆粒 8-48h，經(jīng)過浸泡處理后的玉米芯表面電鏡照片見圖1。該工藝可以農(nóng)林廢棄物顆粒中的纖維素和半纖維素物質(zhì)在浸泡的過程中得到了 充分溶脹，使半纖維素初步得到了破壞，使半纖維素在之后進行的高溫蒸煮過程中的水解 的能力得到了大大提高，同時浸泡處理能進一步清除玉米芯或棉籽殼等農(nóng)林廢棄物顆粒中 所含的部分膠質(zhì)、色素等不可發(fā)酵物質(zhì)。3.浸泡處理過的農(nóng)林廢棄物經(jīng)過水洗方式來調(diào)節(jié)體系PH值的需經(jīng)過固液分離農(nóng) 林廢棄物與浸泡液后方可進行蒸煮處理，經(jīng)過中和方式來調(diào)節(jié)體系PH值的無需經(jīng)過固液 分離處理即可進行蒸煮處理，固液分離方法可以采取離心分離、板框過濾方式中的一種或兩種。本發(fā)明將步驟2)經(jīng)過水洗方式來調(diào)節(jié)PH值的體系固液分離后得到的農(nóng)林廢棄 物或經(jīng)中和方式調(diào)節(jié)PH值的體系置入反應裝置后加入水，使液體與固體比為5-20并調(diào) 節(jié)初始PH為4. 0-7.0，蒸煮，蒸煮溫度為140°C -200°C，最佳為150_170°C，攪拌轉(zhuǎn)速為 80-150rpm,時間為0. 5_3h，工作壓力為0. 6-1. 2Mpa。高溫蒸煮的水解原理是玉米芯或棉籽 殼等農(nóng)林廢棄物中的半纖維素是比較容易水解的物質(zhì)，亦稱易水解多糖，它的主要成分是 多縮戊糖(C5H804)n，n指的是聚合度，一般半纖維素的聚合度是60-150。多縮戊糖可看成 是一個環(huán)戊糖分子的半縮醛基與另一環(huán)戊糖分子的第四個碳原子上的羥基經(jīng)脫水縮合而 成的多聚物，其結(jié)構(gòu)式為 半纖維素在高溫下能加水分解成為很多單分子的戊糖。多縮戊糖水解生成的戊 糖，有木糖和阿拉伯糖兩種。玉米芯的多縮戊糖，一般水解后生成的戊糖中90%左右是木 糖，這是生產(chǎn)木糖醇的基本原料。多縮戊糖在高溫條件下脫乙酰形成乙酸，體系PH值降 低。體系PH值降低后長鏈木聚糖在酸性(pH3.2-3.6)和高溫條件下阿拉伯糖側(cè)鏈和木聚 糖主鏈均發(fā)生水解，木聚糖從其它木質(zhì)纖維成分中游離出來并且聚合度下降，溶解度提高， 進入到提取液中。然后在高溫的條件下，體系中的氫離子可以催化斷裂D-吡喃木糖之間的 β _1，4糖苷鍵生成木糖。下圖為經(jīng)過高溫蒸煮處理后玉米芯表面的電鏡照片見圖2。根據(jù)本發(fā)明的方法得到的高溫蒸煮液中總糖的產(chǎn)率為0. 23-0. 28g/g(均以玉米 芯干重計)，其中木糖的產(chǎn)率為0. 19-0. 23g/g。高溫蒸煮水解過程完畢后，斷開反應釜電 源，趁熱將反應釜的排氣裝置緩慢打開至蒸汽量為每分鐘0. lKg，使高溫蒸汽從管路中排出 至儲罐；收集排出的蒸汽測量其成分有水蒸氣、糠醛、苯酚、乙酸等易于揮發(fā)的物質(zhì)；大量 的蒸汽可以為浸泡處理工藝或其他需熱設(shè)備提供熱能。此步驟能除去蒸煮液中一部分易揮 發(fā)性的雜質(zhì)，如糠醛、苯酚、乙酸。也使蒸煮液進行了一定程度的濃縮，同時蒸汽也可提供熱 能，當蒸煮體系冷卻至40°C以下時，將蒸煮液連同水解渣一并從反應釜底部排出收集。4.蒸煮結(jié)束后收集出來的蒸煮液和水解渣需要進行中和至6. 0-7. 0或過中和至
8. 0-9. 0再用濃度為IM的磷酸或鹽酸中的一種或幾種回調(diào)至6. 0-7. 0的兩種處理方式中
的一種。中和或過中和采用濃度為IM的石灰乳、碳酸鈣、氨水或氫氧化鈉溶液其中的一種
或者幾種，優(yōu)選石灰乳對蒸煮后收集的體系進行中和或過中和處理。處理時需要注意的是
要均勻較快速的攪拌該體系，避免局部PH過大以導致木糖損失嚴重的現(xiàn)象發(fā)生。在中和的
過程中能去除其中的單寧、重金屬離子及硫酸根離子。對體系進行中和處理時始終保持PH
小于7，可以減少糖的破壞，但不能有效去除蒸煮體系中乙酸及由木質(zhì)素水解產(chǎn)生的酚類化
合物，而這些物質(zhì)對后期木糖醇發(fā)酵過程中酵母細胞生長具有較強的抑制性。對體系進行過中和處理至PH大于9. 5時，可較徹底地去除蒸煮體系中乙酸及部分的酚類化合物，但會 導致木糖的破壞降低蒸煮液木糖的含量。因此采取過中和處理蒸煮混合液至PH在8. 0-9. 0 之后同時采用濃度為IM的磷酸或鹽酸中的一種或幾種，優(yōu)選磷酸對過中和后的體系進行 回調(diào)至PH為6. 0-7. 0，不僅有利于后期木糖醇發(fā)酵時適宜的pH環(huán)境，也可有效除去蒸煮液 中存在的部分抑制微生物發(fā)酵的物質(zhì)。中和或過中和處理后的體系加入亞硫酸鈉可以改善 水解液的氧化還原電勢，提高體系在后期發(fā)酵時的性能。高溫蒸煮處理玉米芯或棉籽殼等農(nóng)林廢棄物得到的蒸煮液中含有較多的雜質(zhì)，不 僅會對后期木糖醇發(fā)酵過程中產(chǎn)生不利影響，還對后續(xù)木糖醇發(fā)酵液的純化以及結(jié)晶工藝 帶來不利因素，嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。所以可考慮在以蒸煮液為底物發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇過程 之前首先對蒸煮液進行有效的脫色脫毒處理。蒸煮液中的雜質(zhì)主要為有機雜質(zhì)(糠醛，苯 酚，乙酸等)，無機離子(K+，Na+, Ca2+，Mg2+等)和色素類物質(zhì)。在制糖工業(yè)中，較常用的脫 色脫毒方式為活性炭和離子交換樹脂處理。經(jīng)過中和或過中和處理后固液分離得到的蒸煮液將靈活采用活性炭或離子交換 樹脂脫色脫毒工藝中的某一種或兩種結(jié)合的處理方式進行。在活性炭種類上選擇制糖工 藝經(jīng)常使用的幾類活性炭，活性炭的粒度為細粒型。對于活性炭脫色脫毒處理蒸煮液的過 程中分為兩種工藝方式。第一種方式是，調(diào)節(jié)蒸煮液的PH為2. 0-6. 0，細粒活性炭的加入 量為0. 5-1. 5% (以蒸煮液質(zhì)量計)，在50-70°C的條件下，轉(zhuǎn)速為80-200rpm攪拌下保溫 20-120min,以吸附蒸煮液體中的色素、含氮物、有機物和膠體。第二種方式是，活性炭板式 過濾裝置的應用?？紤]到將活性炭直接加入到蒸煮液中恒溫攪拌脫色會對蒸煮液中的低聚 木糖造成很大損失，所以采用加熱并趁熱過濾的方式來降低活性炭對蒸煮液中糖分的吸附 效果，最大限度的保留蒸煮液中的有效成分，吸附除去蒸煮液中的雜質(zhì)。具體方法是，首先 將活性炭抽濾并水洗至中性，制成厚的為5-20cm，面積為0. 4-0. 6m2的板式過濾裝置，調(diào)節(jié) 蒸煮液的PH為3. 0-6. 0并加熱至接近沸騰，趁熱經(jīng)過制得的活性炭板式過濾裝置，調(diào)節(jié)過 濾速度為5-lOL/min，處理量為100-200倍蒸煮液(以活性炭質(zhì)量計)，經(jīng)過處理后蒸煮液 的溫度為50-80°C。在兩種方式下，經(jīng)活性炭脫色脫毒處理后的體系的蒸煮液通過板框過濾 裝置進行過濾，將吸附的雜質(zhì)連同活性炭一并濾去，得到的蒸煮液再經(jīng)過0. 45 μ m的精密 液體過濾器過濾以澄清。離子交換樹脂單獨使用或與活性炭結(jié)合使用時能使蒸煮液的脫色脫毒效果更加 明顯。經(jīng)過對中和或過中和后固液分離得到的蒸煮液進行離子交換樹脂脫毒處理的工藝 為首先選擇陽離子交換樹脂，其型號為001X7型強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂，陰離 子交換樹脂，其型號為D201和D301分別為強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂和弱堿性苯乙 烯系陰離子交換樹脂?；罨幚砗蟮年庩栯x子交換樹脂，優(yōu)選732強酸性苯乙烯系陽離子 交換樹脂和D201強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂先后串聯(lián)處理蒸煮液，樹脂柱徑高比為 1 3-4. 5，樹脂柱的材質(zhì)為玻璃鋼或碳鋼塑料，進料量為每小時1-1. 5個柱體積，工作溫度 為室溫，出料電導率< 5 μ s/cm。5.濃縮工藝分為膜濃縮或真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮工藝兩部分中的一種或者兩種結(jié)合。 膜濃縮本工序包括超濾、納濾、反滲透三道工序。超濾方式是將蒸煮液通過中空式纖維膜的 超濾裝置以除去蒸煮液中大分子的雜質(zhì)如蛋白質(zhì)，色素等。納濾方式是利用合適的納濾膜 對蒸煮液進行選擇性的濃縮并進行進一步的有效的脫鹽脫色處理，以減輕后序木糖醇結(jié)晶工藝前離子交換處理時的負擔。反滲透方式是對納濾透過液進行脫鹽回收，以得到純水進 行回復利用，從而節(jié)省水資源。真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮工藝是利用多效真空蒸發(fā)罐對蒸煮液進 行高效濃縮的工藝，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮的過程中保持真空度500mmHg以上，控制真空濃縮 后的蒸煮液中的木糖濃度控制在300g/L，最高處理溫度為65°C。在濃縮開始時加入適量亞 硫酸氫鈉，能起到漂白的作用，濃縮過程中的蒸發(fā)冷凝水可回復利用，避免污水的排放。對濃縮過后蒸煮液用水稀釋至其中總糖濃度為100_200g/L時用作木糖醇發(fā)酵時 的底物濃度要求，其中蒸煮液中木糖濃度為80-160g/L，低聚木糖濃度為15-30g/L，其他糖 類如阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖等含量為10-20g/L，抑制物如苯酚糠醛乙酸的濃度分別控制 在2-6g/L，具體見表1。表1玉米芯水解制備木糖液主要成分含量
成分含量(％以玉米芯干重計)
高溫蒸煮水解工藝 傳統(tǒng)硫酸水解工藝 標準偏差小于2. 4%.6.本發(fā)明在轉(zhuǎn)化木糖制備木糖醇的過程是利用微生物細胞里木糖還原酶，催化木 糖還原為木糖醇來實現(xiàn)的，還原氫來源于細胞里還原型輔酶中的氫原子和水中的氫離子， 不必單獨制氫。本發(fā)明優(yōu)選使用假絲酵母菌單一菌種發(fā)酵，特別是熱帶假絲酵母(購買自中科院 微生物研究所)。由于蒸煮液中存在著很多抑制菌體生長的成份，如苯酚、糠醛、乙酸、色素等，原始菌株不能很好的利用蒸煮液中的木糖轉(zhuǎn)醇，因此有必要對菌體進行蒸煮液發(fā)酵適 應性馴化。首先將原始菌種從保存斜面上接入液體馴化培養(yǎng)基中(含體積10%的本發(fā)明 (5)步驟的蒸煮液和90%的純木糖溶液混合)，待菌體生長良好后(最終細胞干重約7. Og/ L)，再采用上次馴化液轉(zhuǎn)接至下次馴化液的方式接種，采用體積為10%的菌體轉(zhuǎn)接量到下 一批液體馴化培養(yǎng)基(含20%體積(5)步驟蒸煮液和80%的純木糖溶液)中，照此方式不 斷提高液體馴化培養(yǎng)基中蒸煮的含量(每批增加蒸煮液體積含量0-10% )，直至菌種在液 體馴化培養(yǎng)基(100%蒸煮液和0%的純木糖溶液)中能進行良好的生長至最終細胞干重約 7. Og/L和正常的發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇產(chǎn)率60% _70%。其過程為將某一階段馴化好的菌液稀釋 涂平板，挑取較大的菌落各5個，在斜面培養(yǎng)基上劃線進行保存，并對保存的菌種進行下一 步的發(fā)酵驗證。對每次發(fā)酵結(jié)果取樣進行色譜分析同時進行在線的活細胞顯微鏡檢得到最 新的信息和反饋，對優(yōu)良的菌種著重培養(yǎng)并進行多輪次的馴化，對結(jié)果不好的菌種提早淘 汰。菌體經(jīng)適應蒸煮液發(fā)酵適應性馴化后，還需要進一步的進行高濃度蒸煮液底物馴 化以提高其對高濃度木糖蒸煮液的利用能力，以高效發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇并節(jié)省生產(chǎn)成本。方 法是菌種從保存斜面上接入底物濃度馴化培養(yǎng)基中(含木糖80g/l蒸煮液)，在30°C，轉(zhuǎn)速 為200rpm下培養(yǎng)24h，待菌體在馴化培養(yǎng)基中生長良好后(最終細胞干重約7. Og/L)，再采 用上次馴化液轉(zhuǎn)接至下次馴化液的方式接種(10%左右的菌體轉(zhuǎn)接量)到下一批馴化培養(yǎng) 基(含木糖90g/l的蒸煮液)中，照此方式不斷提高馴化培養(yǎng)基中蒸煮液的底物濃度的含 量(每批增加底物濃度0-10g/l)，直至菌種在馴化培養(yǎng)基(含木糖140g/l的蒸煮液)中能 進行的良好的生長(最終細胞干重約7. Og/L)和正常的發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇。將某一階段馴化 好的菌液稀釋適當梯度涂平板，挑取較大的菌落各5個，在斜面培養(yǎng)基上劃線進行保存，并 對保存的菌種進行下一步的發(fā)酵驗證。對每次發(fā)酵結(jié)果取樣進行色譜分析同時進行在線的 活細胞顯微鏡檢得到最新的信息和反饋，對優(yōu)良的菌種著重培養(yǎng)并進行多輪次的馴化，對 結(jié)果不好的菌種提早淘汰。上述過程中需要添加酵母粉6-10g/L，KH2PO4 :3_6g/l，MgSO4 · 7H20 0. 3-0. 6g/l。 (NH4)2HPO4 :2-4g/l。7.本發(fā)明涉及到的木糖醇發(fā)酵過程包括以下內(nèi)容。1)搖瓶種子培養(yǎng)搖瓶種子培養(yǎng)基在115°C的條件下蒸汽滅菌30min。待搖瓶內(nèi) 種子培養(yǎng)基的溫度降至30°C左右時，從斜面培養(yǎng)基上挑取發(fā)酵菌種接入到搖瓶中進行種子 培養(yǎng)。搖瓶內(nèi)種子培養(yǎng)的最優(yōu)工藝為裝液量為80 100/500mL，35 45/250mL，溫度為 30°C，初始pH為自然(5. 5 6. 5)，轉(zhuǎn)速為200rmp，培養(yǎng)時間為18 22h，此時細胞的干重 為 3-5g/L。種子罐種子培養(yǎng)在容積為2. 5L，裝液量在1. 2-1. 5L的發(fā)酵罐內(nèi)進行。將種子 罐種子培養(yǎng)基在115°C的條件下蒸汽滅菌30min。待罐內(nèi)種子培養(yǎng)基的溫度降至30°C時， 將經(jīng)過搖瓶培養(yǎng)的種子液接種到種子罐中進行種子擴大培養(yǎng)，搖瓶轉(zhuǎn)入種子罐內(nèi)的接種 量為5-15% (體積分數(shù))，30°C進一步培養(yǎng)15-25h，此時細胞的干重為3_5g/L，通氣量為 0. 5-1. OvvV1，攪拌轉(zhuǎn)速 150-300rpm。搖瓶發(fā)酵過程將處理后玉米芯蒸煮液中加入碳源和氮源、無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì) 配置成發(fā)酵培養(yǎng)基，在115°C的條件下高壓蒸汽滅菌30min。待搖瓶內(nèi)發(fā)酵培養(yǎng)基的溫
10度降至30°C左右時，將搖瓶內(nèi)的種子液接到發(fā)酵培養(yǎng)基中，裝液量為40-80ml/250ml，優(yōu) 選50-60ml/250ml，接種量為5-15% (體積分數(shù))，在30°C的搖床內(nèi)培養(yǎng)40_50h。在發(fā)酵 過程中可采用恒定溶氧調(diào)控、兩步溶氧調(diào)控和三步溶氧調(diào)控方式其中的一種對搖瓶內(nèi)溶 氧水平的進行控制。恒定溶氧調(diào)控是在整個發(fā)酵過程中，維持搖床轉(zhuǎn)速在150-250rpm， 優(yōu)選200rpm，直至40_46h后發(fā)酵結(jié)束。兩部溶氧調(diào)控是在發(fā)酵的前期維持搖床轉(zhuǎn)速在 180rpm-250rpm中的某一值，優(yōu)選210rpm，當菌體濕重達到20_30g/L即發(fā)酵時間為18_24h 時，調(diào)節(jié)搖床轉(zhuǎn)速在100-200rpm中的某一值，優(yōu)選160rpm，直至42_48h發(fā)酵結(jié)束。三步溶氧 調(diào)控是在發(fā)酵的前期維持搖床轉(zhuǎn)速在180rpm-250rpm中的某一值，優(yōu)選210rpm，當菌體濃 度達到15-25g/L即發(fā)酵時間為14-20h時，調(diào)節(jié)搖床轉(zhuǎn)速在120_200rpm中的某一值，優(yōu)選 170rpm,當菌體濃度達到20_30g/L即發(fā)酵時間為28_34h時，調(diào)節(jié)搖床轉(zhuǎn)速在100_170rpm 中的某一值，優(yōu)選140rpm，直至44_50h發(fā)酵結(jié)束?；?)發(fā)酵罐發(fā)酵過程將發(fā)酵罐發(fā)酵培養(yǎng)基在115°C的條件下蒸汽滅菌30min， 待罐內(nèi)發(fā)酵培養(yǎng)基的溫度降至30°C左右時，將種子罐內(nèi)的種子液泵入到發(fā)酵罐中，接種體 積為發(fā)酵體積的5-15%。維持發(fā)酵罐內(nèi)溫度25-35°C ；添加緩沖鹽調(diào)節(jié)罐內(nèi)發(fā)酵液pH在 4. 0-6.0范圍內(nèi)；在發(fā)酵過程中可采用三種溶氧調(diào)節(jié)方式其中的一種進行發(fā)酵罐的溶氧 調(diào)節(jié)，分別為恒定溶氧調(diào)控、兩步溶氧調(diào)控、三步溶氧調(diào)控。恒定溶氧調(diào)控是控制發(fā)酵罐 內(nèi)的溶氧水平在發(fā)酵的整個過程中采取某一個不變的通氣量的方式進行，通氣量恒定為 0. Svf1nT1,轉(zhuǎn)速為200-300rpm，發(fā)酵時間為36_42h。兩步法溶氧調(diào)控是控制發(fā)酵罐內(nèi)的溶 氧水平在發(fā)酵的整個過程中分時段采取兩種通氣量的方式進行。在發(fā)酵前期調(diào)節(jié)罐內(nèi)通氣 量為0. 8-1. Zvv-1HT1,轉(zhuǎn)速為200-300rpm，發(fā)酵16_24h ；當菌體濕重達到20_35g/L時，調(diào)節(jié) 罐內(nèi)通氣量為0. 2-0. evPnT1，轉(zhuǎn)速為150-250rpm，36-44h時發(fā)酵結(jié)束。三步法溶氧調(diào)控是 控制發(fā)酵罐內(nèi)的溶氧水平在發(fā)酵的整個過程中分時段采取三種通氣量的方式進行。在發(fā)酵 前期調(diào)節(jié)罐內(nèi)通氣量為1. 0-1. ΖνΡπΓ1，轉(zhuǎn)速為200-300rpm，發(fā)酵12_16h ；當菌體濕重達到 20-35g/L時，調(diào)節(jié)罐內(nèi)通氣量為0. 5-0. Svv-1HT1,轉(zhuǎn)速為200_250rpm，發(fā)酵時間為8_14h ；當 菌體濕重達30-40g/L時，調(diào)節(jié)罐內(nèi)通氣量為0. 2-0. ^v-1Iir1,轉(zhuǎn)速為150_200rpm，38_44h時 發(fā)酵結(jié)束。其中斜面培養(yǎng)基成分為含木糖濃度為300g/L的蒸煮液占培養(yǎng)基體積10%，葡 萄糖20g/L，酵母膏5g/L，玉米漿5g/L，瓊脂20g/L，其余為水。搖瓶種子培養(yǎng)基成分為含木糖濃度為300g/L的蒸煮液占培養(yǎng)基體積10%，葡 萄糖:20g/L，酵母膏:5g/L，玉米漿 5g/L，KH2PO4 2. 5g/L，MgSO4 · 7Η20 :0· 5g/L，其余為水。種子罐培養(yǎng)基成分為含木糖濃度300g/L的蒸煮液占培養(yǎng)基體積10%，葡萄糖 10g/L，酵母膏:3g/L，玉米漿 3g/L，KH2PO4 2. 5g/L，MgSO4 · 7Η20 :0· 5g/L，其余為水。搖瓶或發(fā)酵罐發(fā)酵培養(yǎng)基步驟(5)的蒸煮液占培養(yǎng)基體積40%-60%，酵母 膏8_10g/L，玉米漿 4-5g/L, KH2PO4 :2_4g/L，(NH4)2HPO4 :2_4g/L，MgSO4 · 7Η20 :0· 4-0. 8g/L, 其余為水。其中調(diào)節(jié)PH所使用到的緩沖鹽選自乙酸、氫氧化鈣、氫氧化鈉、氨水、磷酸、磷酸 二氫鉀、磷酸氫二鉀中的一種或幾種組合，發(fā)酵過程中體系的PH調(diào)控在4. 0-7.0之間，其中 發(fā)酵的初始PH為5. 0-6. 0。經(jīng)過上述發(fā)酵過程后，對所得發(fā)酵液進行成分分析，其中木糖醇 濃度為90g/L-115g/L，殘留木糖濃度控制在5-10g/L以內(nèi)，木糖醇轉(zhuǎn)化率在60% -70%。木糖轉(zhuǎn)化為木糖醇的過程是利用微生物細胞里的木糖還原酶，催化木糖還原為木糖醇，還原氫來源于細胞里還原型輔酶中的氫原子。木糖還原酶(XR)以NADPH或NADH為輔 酶，將D-木糖還原為木糖醇。木糖醇既可以作為主要產(chǎn)物分泌進入培養(yǎng)基內(nèi)，也可以被以 NAD+為輔酶的木糖醇脫氫酶(XDH)催化氧化成D-木酮糖，最后進入磷酸木酮糖代謝途徑。 酵母菌中木糖還原酶既可以NADPH為輔酶，也可以NADH為輔酶。采用兩步溶氧調(diào)控或三步 溶氧調(diào)控發(fā)酵工藝，都能使發(fā)酵后期的溶氧相對更低，在維持細胞最低限度的新陳代謝的 同時減少底物的過多消耗。同時在根本上也可以抑制酵母呼吸鏈中的輔酶NADH進一步氧 化成NAD+，提高NADH/NAD+比值，抑制輔酶NAD+相關(guān)的木糖醇脫氫酶的酶活，從而減少木糖 醇被進一步代謝為木酮糖。并且此時采用相對小的溶氧，可限制呼吸鏈中部分能量因子ATP 的合成，這也抑制了木酮糖被木酮糖激酶代謝為5-磷酸木酮糖進入HMP途徑。本發(fā)明中采 用的全新的三步溶氧調(diào)控工藝與兩步溶氧調(diào)控工藝的最大特點就是前者在發(fā)酵的中期安 排了一個溶氧調(diào)控的過渡期。過渡期是提供發(fā)酵環(huán)境由好氧向微氧環(huán)境過渡的半好氧的階 段。此階段的過渡，菌體的生理特性基本沒有發(fā)生較大改變，保證了細胞維持正長的木糖還 原酶的生產(chǎn)及生理代謝。雖然三步溶氧調(diào)控工藝的程序和發(fā)酵調(diào)控的難度有所增加，但優(yōu) 勢卻非常顯著。8.本發(fā)明涉及到的多批次發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的內(nèi)容如下。搖瓶批次發(fā)酵過程本發(fā)明根據(jù)單一批次的發(fā)酵結(jié)果，對發(fā)酵結(jié)束后的酵母進行 回復利用連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇，一方面可以大大減少前期進行種子培養(yǎng)時所耗費的生產(chǎn)成 本，同時還能縮短每批次發(fā)酵周期，另一方面可以保存大量的底物木糖不被菌體在前期的 生長階段作為碳源而被大量的消耗，從而使更多的木糖醇的到了積累和生產(chǎn)。批次發(fā)酵所 采取的方法可采取如下兩種方法中的一種一種是先把空的三角瓶和要進行批次的新鮮培 養(yǎng)基放入超凈臺中，紫外殺菌15-20分鐘，在此過程中要將批次完成的搖瓶靜置10-20分 鐘左右，使菌體自然沉降至瓶底，然后在超凈臺內(nèi)進行無菌操作，倒出上批發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵 液的上清70-80%左右，然后倒入等體積的新鮮培養(yǎng)基進行下一批次的發(fā)酵，注意在傾倒的 過程中盡量要小心，不要劇烈晃動以免倒出大量的菌體。另一種方法是取一些滅過菌的離 心管，在超凈臺內(nèi)將上批發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵液從搖瓶中倒入離心管內(nèi)，4000-6000rpm下離心 5-lOmin，在超凈臺內(nèi)將經(jīng)過紫外滅菌的新鮮培養(yǎng)基倒入離心管內(nèi)，充分震蕩混合，進行下 一批次的發(fā)酵。加入的新鮮的發(fā)酵培養(yǎng)基中成分為上述的搖瓶或發(fā)酵罐發(fā)酵培養(yǎng)基，其中培養(yǎng)基 的木糖濃度為130-150g/L ；維持發(fā)酵溫度25-35°C;添加磷酸二氫鉀-磷酸氫二鉀緩沖鹽控 制初始發(fā)酵液PH在4. 0-6. 0，裝液量為40-80ml/250ml ；第一批發(fā)酵過程采用三部溶氧調(diào)節(jié) 法，后幾批發(fā)酵過程采用以三步溶氧調(diào)節(jié)法中的第三步的方法進行的恒定溶氧調(diào)節(jié)。發(fā)酵 批次以8-10批為宜，前幾個批次發(fā)酵時間為42-46h，中間批次發(fā)酵時間為40-44h，后幾個 批次的發(fā)酵時間為44-50h。待每批發(fā)酵液中木糖濃度降到5g/L以下時即40-48h時，終止 此批發(fā)酵。每一批次的發(fā)酵時間隨著裝液量的增長適當?shù)难娱L。發(fā)酵罐批次發(fā)酵過程本發(fā)明可采用如下兩種發(fā)酵方式中的一種進行發(fā)酵罐批次 發(fā)酵調(diào)控。一種是連續(xù)發(fā)酵，即以一定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)添加新鮮的發(fā)酵培養(yǎng)基，同時以 相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐內(nèi)的液量維持恒定的發(fā)酵過程。如上述單批發(fā)酵罐 發(fā)酵所述，在容積為20L，裝液量在12-15L的發(fā)酵罐內(nèi)進行發(fā)酵，新鮮的發(fā)酵培養(yǎng)基中成 分為上述的搖瓶或發(fā)酵罐發(fā)酵培養(yǎng)基，在一批發(fā)酵結(jié)束后，通過出料口，放出相當于裝液量 40%-60%的發(fā)酵液，再補充等體積無菌新鮮的發(fā)酵培養(yǎng)基進行新一輪的發(fā)酵。發(fā)酵過程中維持發(fā)酵罐內(nèi)溫度25-35°C ；流加緩沖鹽調(diào)節(jié)罐內(nèi)發(fā)酵液pH在4. 0-6.0范圍內(nèi)；第一批發(fā) 酵過程采用三步溶氧調(diào)節(jié)法，后幾批發(fā)酵過程采用以三步溶氧調(diào)節(jié)法中的第三步進行的恒 定溶氧調(diào)節(jié)法，發(fā)酵批次以8-12批為宜，前幾個批次發(fā)酵時間為42-46h，中間批次發(fā)酵時 間為40-44h，后幾個批次的發(fā)酵時間為44-50h。另一種方式是補料發(fā)酵，即稱半連續(xù)發(fā)酵， 是定期從發(fā)酵罐中排出一定量的發(fā)酵液同時不斷地以一定的流速補加新鮮物料的方法。這 樣不僅有利于解除底物濃度過高對于代謝產(chǎn)物收率和菌體生長速率的影響，而且能夠通過 裝液量的變化控制溶氧條件向著早期好氧后期微好氧的發(fā)酵要求轉(zhuǎn)變，在容積為20L，裝液 量在11-14L的發(fā)酵罐內(nèi)進行發(fā)酵，在第一批發(fā)酵結(jié)束后，以lml/min的流速向發(fā)酵罐內(nèi)加 入新鮮的發(fā)酵培養(yǎng)基，每隔一段時間通過出料口放出大約2L左右的發(fā)酵液，第一批發(fā)酵時 間為40h，之后批次發(fā)酵時間隨著裝液量的增長適當?shù)难娱L。發(fā)酵過程中維持發(fā)酵罐內(nèi)溫度 25-35°C ；加入的新鮮的發(fā)酵培養(yǎng)基中成分為上述的搖瓶或發(fā)酵罐發(fā)酵培養(yǎng)基，其中蒸煮液 的木糖濃度為130-150g/L ；流加緩沖鹽調(diào)節(jié)罐內(nèi)發(fā)酵液pH在4. 0-6. 0范圍內(nèi)；第一批發(fā)酵 過程采用三部溶氧調(diào)節(jié)法，后幾批發(fā)酵過程采用以三步溶氧調(diào)節(jié)法中的第三步進行的恒定 溶氧調(diào)節(jié)法，發(fā)酵批次以8-12批為宜。本發(fā)明中采用高溫蒸煮工藝降解玉米芯或農(nóng)林廢棄物中的半纖維素原料來生產(chǎn) 木糖液，進而通過微生物轉(zhuǎn)化將粗木糖液直接轉(zhuǎn)化為木糖醇是一條生產(chǎn)木糖醇的新型清潔 工藝，工藝較為簡單，易于操作。每生產(chǎn)1噸木糖醇的廢水排放量由300噸大幅度降為100 噸一下，能夠解決現(xiàn)有木糖醇工業(yè)生產(chǎn)中存在的污染問題，同時生物法可選擇性地將木糖 轉(zhuǎn)化為木糖醇，阿拉伯糖等其他單糖不發(fā)生轉(zhuǎn)化，有利于產(chǎn)品的純化及產(chǎn)品質(zhì)量的控制。


圖1經(jīng)過浸泡處理后的玉米芯表面電鏡照片圖2經(jīng)過高溫蒸煮處理后玉米芯表面的電鏡照片。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步的描述，但下述實施例并非用來限制本發(fā)明 的范圍。實施實例1.玉米芯的預處理工藝經(jīng)過粉碎、除塵、水洗預處理后的玉米芯顆粒經(jīng)風干后稱重為10Kg，加入質(zhì)量分數(shù) 為0. 2%的硫酸溶液50L，在50°C水浴浸泡24小時，可靜置也可適當攪拌，使色素溶出，顆粒 溶脹；板式過濾收集稀酸液以再次回復利用，過濾得到玉米芯固體，用一定量的去離子水沖 洗玉米芯，洗掉沾附的酸液，以調(diào)節(jié)玉米芯表面及內(nèi)部的離子強度。高溫蒸煮制備水解液經(jīng)過預處理并稀酸浸泡處理后的顆粒玉米芯(干重6Kg)加入高溫反應釜內(nèi)加入 75L自來水，密閉高壓加熱，溫度設(shè)定為165°C，在攪拌轉(zhuǎn)速為60-150rmp下保溫1. 5h。高 溫蒸煮水解過程完畢后，斷開反應釜電源，趁熱將反應釜的排氣裝置緩慢打開至蒸汽量為 每分鐘0. lKg，使高溫蒸汽從管路中排出至儲罐；收集排出的蒸汽測量其成分有水蒸氣、糠 醛、苯酚、乙酸等易于揮發(fā)的物質(zhì)；大量的蒸汽可以為浸泡處理工藝或其他需熱設(shè)備提供
13熱能。此步驟能除去蒸煮液中一部分易揮發(fā)性的雜質(zhì)，如糠醛、苯酚、乙酸的去除率大約為 15-25%。同時也能也使蒸煮液進行了一定程度的濃縮，濃縮倍數(shù)為10-15%，得到的高溫蒸 汽也可提供熱能。當蒸煮體系冷卻至40°C以下時，將蒸煮液連同水解渣一并從反應釜底部 排出收集。蒸煮液中木糖的產(chǎn)率為0. 19-0. 23g/g(以玉米芯干重計)。高溫蒸煮反應釜產(chǎn) 自大連通達反應釜廠，不銹鋼材質(zhì)，電子控制板路，冷卻水裝置，蒸汽排放管路，電加熱升溫 系統(tǒng)，反應釜最大加熱溫度為350 V，最大耐受壓力為2. 2mpa,錨式可調(diào)轉(zhuǎn)速攪拌，轉(zhuǎn)速為 20-250rpm，反應釜的最大容積為100L，料液排放出口為下出口。蒸煮液的中和和過中和收集出來的蒸煮液和水解渣需要進行中和或過中和再回調(diào)的處理。采用濃度為IM 的石灰乳溶液對體系進行調(diào)節(jié)至PH值為6. 0-7. 0的中和處理，或者對體系進行調(diào)節(jié)至pH 值為8. 0-9. 0的過中和后用濃度為IM的磷酸對體系進行回調(diào)至pH為6. 0左右的過中和處 理。中和或過中和處理時需要注意的是要均勻較快速的攪拌該體系，避免局部PH過大以導 致木糖損失過大的現(xiàn)象發(fā)生。中和和過中和再回調(diào)處理能有效去除體系中的單寧、重金屬 離子及硫酸根離子和部分乙酸及由木質(zhì)素水解產(chǎn)生的酚類化合物，不僅有利于后期木糖醇 發(fā)酵時所需的適宜PH環(huán)境，也可除去蒸煮液中存在的部分抑制微生物發(fā)酵的物質(zhì)。中和或 過中和處理后的體系加入亞硫酸鈉可以改善水解液的氧化還原電勢，提高體系在后期發(fā)酵 時的性能。蒸煮液中和后的固液分離經(jīng)過中和或過中和處理后的蒸煮混合物體系通過傳送管道運送到分離離心機 中，離心機轉(zhuǎn)鼓中安裝有濾袋，離心機的最高轉(zhuǎn)速為2500rpm，并且變頻可調(diào)，轉(zhuǎn)速直徑為 600mm，最大裝液量為50kg。在離心機轉(zhuǎn)速為500rpm時，開始緩慢加入中和后的蒸煮混合 物，讓蒸煮液離心出，木糖渣以及中和后的絮凝物在轉(zhuǎn)鼓中均勻分布，降低離心機的震動。 當50kg的料全部加入后，蓋上離心機蓋，慢慢使離心機升至2500rpm，維持lOmin，直到?jīng)]有 液體排出為止，然后在洗液口加入50°C水3L，對固體進行洗滌，重復洗滌2次，直到排液中 無水排出為止，停機，清理余渣。經(jīng)過中和或過中和處理后的蒸煮混合物體系通過傳送管道運送到板框壓濾機中， 板框壓濾機由交替排列的濾板和濾框構(gòu)成一組濾室。濾板的表面有溝槽，其凸出部位用以 支撐濾布。濾框和濾板的邊角上有通孔，組裝后構(gòu)成完整的通道，能通入蒸煮混合物、洗滌 水和引出濾液。適合的蒸煮混合物的固體顆粒濃度為10%，操作壓力為0. 5 1. 5mpa，板 框為正方形，濾框的內(nèi)邊長為1000毫米，框厚為50毫米，過濾面積為600m2。板與框用電動 螺旋方式壓緊。板和框用不銹鋼材料制造。最大過濾量為100kg。由供料泵將蒸煮混合物 壓入濾室，在濾布上形成濾渣，直至充滿濾室。濾液穿過濾布并沿濾板溝槽流至板框邊角通 道，集中排出，直到?jīng)]有液體排出為止，然后加入50°C水10L，對固體進行洗滌，重復洗滌2 次，停機，隨后打開壓濾機卸除濾渣，清洗濾布，重新壓緊板、框，開始下一工作循環(huán)?；钚蕴亢碗x子交換樹脂對蒸煮液脫毒脫色處理經(jīng)過中和和固液分離得到的蒸煮液靈活采用活性炭或離子交換樹脂脫色脫毒工 藝中的某一種或兩種結(jié)合的脫色脫毒處理方式。選擇制糖工藝經(jīng)常使用的幾類活性炭，其 粒度為細粒型。對于蒸煮液活性炭脫毒處理中分為兩種工藝方式。第一種方式是，調(diào)節(jié)蒸 煮液的PH為4.0，加入(以蒸煮液質(zhì)量計)活性炭，在60°C的條件下，保溫30min，攪拌吸附蒸煮液體中的色素、含氮物、有機物和膠體。第二種方式是，活性炭板式濾裝置的應 用。采用加熱并趁熱過濾的方式來降低活性炭對蒸煮液中糖分的吸附效果，吸附除去蒸煮 液中的雜質(zhì)。具體方法是，首先將活性炭抽濾并水洗至接近中性，制成厚的約為10cm，面積 為0. 5m2的板式過濾裝置，調(diào)節(jié)蒸煮液的pH為4. 0并加熱至接近沸騰，趁熱經(jīng)過制得的活 性炭板式過濾裝置，調(diào)節(jié)過濾速度為8L/min，處理量為150倍蒸煮液(以活性炭質(zhì)量計)， 經(jīng)過處理后蒸煮液的溫度為65°C。在兩種方式下，經(jīng)活性炭脫色脫毒處理后的體系的蒸煮 液通過板框過濾裝置進行過濾，將吸附的雜質(zhì)連同活性炭一并濾去，得到的蒸煮液再經(jīng)過 0. 45 μ m的精密液體過濾器過濾以澄清。對于活性炭前處理方法為稱取一定數(shù)量的活性炭， 放入一定的容器中，用30%的鹽酸浸泡24h，然后抽濾除去體系中浸泡的鹽酸，濾除液回收 并再次使用，活性炭部分再用至少三倍于鹽酸浸泡液體積的去離子水抽濾清洗，之后放入 烘箱內(nèi)45°C干燥24h，干燥后封存循環(huán)待用。蒸煮液通過陽離子交換和陰離子交換后，蒸煮液中的雜質(zhì)陽離子和雜質(zhì)陰離子都 被吸附到離子交換樹脂上被去除，離子交換樹脂還能除去蒸煮液中存在的大部分色素以及 部分有機物質(zhì)，當其與活性炭結(jié)合使用時能相互補充對蒸煮液的脫毒效果更加明顯。經(jīng)過 中和和固液分離得到的蒸煮液離子交換樹脂脫毒處理的工藝為優(yōu)選732強酸性苯乙烯系 陽離子交換樹脂和D201強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂先后串聯(lián)處理蒸煮液，樹脂柱徑 高比為1 4，樹脂柱的材質(zhì)為玻璃鋼或碳鋼塑料，進料量為每小時1個柱體積，工作溫度為 室溫，出料電導率< 5μ s/cm。其次對樹脂活化方法可根據(jù)污染情況和條件而定，一般陽樹 脂在軟化中易受Fe3+污染，可用鹽酸浸泡后逐步稀釋。陰樹脂易受有機物污染，可用10% NaCl+2-5% NaOH混合溶液浸泡或淋洗。必要時可用1 %雙氧水溶液浸泡數(shù)分鐘，也可采用 酸、堿交替處理法，漂白處理法，酒精處理法和各種滅菌法進行處理。蒸煮液的濃縮濃縮工藝包括膜濃縮和真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮工藝兩部分中的一種或者兩種結(jié)合。 膜濃縮本工序包括超濾、納濾、反滲透三道工序。真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮的過程中保持真空 度500mmHg以上，控制真空濃縮后的蒸煮液中的木糖濃度控制在300g/L，最高處理溫度為 65°C。在濃縮開始時加入適量亞硫酸氫鈉，能起到漂白的作用，濃縮過程中的蒸發(fā)冷凝水可 回復利用，避免污水的排放。發(fā)酵制備木糖醇菌株的馴化熱帶假絲酵母菌體首先要進行適應蒸煮液馴化，方法是將原始菌種從保存斜面上 接入液體馴化培養(yǎng)基中(含體積10%步驟(5)玉米芯蒸煮液和90%的純木糖溶液混合)， 待菌體生長良好后(最終細胞干重約7. Og/L)，再以10%接種量接種到下一批液體馴化培 養(yǎng)基(含20%蒸煮液和80%的純木糖溶液)中，照此方式不斷提高液體馴化培養(yǎng)基中蒸煮 的含量(每批增加蒸煮液含量0-10% )，直至菌種在液體馴化培養(yǎng)基(100%蒸煮液和0% 的純木糖溶液)中能進行良好的生長和正常的發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇。將某一階段馴化好的菌液 稀釋涂平板，挑取較大的菌落各5個，在斜面培養(yǎng)基上劃線進行保存，并對保存的菌種進行 下一步的發(fā)酵驗證。對每次發(fā)酵結(jié)果取樣進行色譜分析同時進行在線的活細胞顯微鏡檢得 到最新的信息和反饋，對優(yōu)良的菌種著重培養(yǎng)并進行多輪次的馴化，對結(jié)果不好的菌種提 早淘汰。菌種對蒸煮液發(fā)酵適應性馴化的培養(yǎng)基為木糖濃度為100g/L的蒸煮液與純木糖溶液，分別按體積比為(1 9,2 8,3 7,4 6,5 5,6 4,7 3， 2,9 1，
10 0)的方式配置成不同抑制物濃度梯度的馴化培養(yǎng)基，在馴化的過程中依次增加蒸煮 液在培養(yǎng)基成分中所占的體積百分含量，其中酵母粉6-10g/L，KH2PO4 :3-6g/l,MgSO4 ·7Η20 0. 3-0. 6g/L· (NH4)2HPO4 :2-4g/l。進行高濃度蒸煮液底物馴化將上述菌種從保存斜面上接入底物濃度馴化培養(yǎng)基 中(含木糖8%蒸煮液)，在30°C，轉(zhuǎn)速為200rpm下培養(yǎng)24h，待菌體在馴化培養(yǎng)基中生長 良好后(最終細胞干重約7. Og/L)，再采用上次馴化液轉(zhuǎn)接至下次馴化液的方式接種(10% 左右的菌體轉(zhuǎn)接量)到下一批馴化培養(yǎng)基(含木糖9%的蒸煮液)中，照此方式不斷提高馴 化培養(yǎng)基中蒸煮液的底物濃度的含量(每批增加底物濃度0-1% )，直至菌種在馴化培養(yǎng)基 (含木糖14%的蒸煮液)中能進行的良好的生長和正常的發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇。將某一階段馴 化好的菌液稀釋適當梯度涂平板，挑取較大的菌落各5個，在斜面培養(yǎng)基上劃線進行保存， 并對保存的菌種進行下一步的發(fā)酵驗證。對每次發(fā)酵結(jié)果取樣進行色譜分析同時進行在線 的活細胞顯微鏡檢得到最新的信息和反饋，對優(yōu)良的菌種著重培養(yǎng)并進行多輪次的馴化， 對結(jié)果不好的菌種提早淘汰。上述過程中還加入酵母膏6_10g/L，玉米漿4_5g/L，KH2PO4 3. 0-5. Og/L, (NH4)2HPO4 3. 0-4. Og/L, MgSO4 · 7Η20 :0· 4-0. 8g/L。發(fā)酵種子的制備搖瓶種子培養(yǎng)將種子培養(yǎng)基在115°C的條件下高壓蒸汽滅菌30min。待搖瓶內(nèi)種 子培養(yǎng)基的溫度降至30°C左右時，從斜面培養(yǎng)基上挑取發(fā)酵菌種接入到搖瓶中進行種子培 養(yǎng)。搖瓶內(nèi)種子培養(yǎng)的最優(yōu)工藝為裝液量為90/5001^，40/2501^，溫度為301，初始？!1為 自然，轉(zhuǎn)速為200rmp，培養(yǎng)時間為22h，此時細胞的干重為4g/L。種子罐種子培養(yǎng)在容積為2. 5L，裝液量在1. 4L的發(fā)酵罐內(nèi)進行。種子培養(yǎng)基 在115°C的條件下蒸汽滅菌30min，待罐內(nèi)種子培養(yǎng)基的溫度降至30°C左右時，將經(jīng)過搖 瓶培養(yǎng)的種子液接種到種子罐中進行種子擴大培養(yǎng)，搖瓶轉(zhuǎn)入種子罐內(nèi)的接種量為10% (體積分數(shù))，30°C進一步培養(yǎng)20h，此時細胞的干重為5g/L，通氣量為0. SvPnT1，攪拌轉(zhuǎn)速 200rpm。斜面培養(yǎng)基成分為含木糖濃度為300g/L的蒸煮液占培養(yǎng)基體積10%，葡萄糖 20g/L,酵母膏5g/L，玉米漿5g/L，瓊脂20g/L，其余為水。搖瓶種子培養(yǎng)基成分為含木 糖濃度為300g/L的蒸煮液占培養(yǎng)基體積10%，葡萄糖20g/L，酵母膏5g/L，玉米漿5g/L， KH2P042. 5g/L，MgSO4 · 7H20 0. 5g/L，其余為水。種子罐培養(yǎng)基成分為含木糖濃度為300g/ L的蒸煮液占培養(yǎng)基體積10%，葡萄糖10g/L，酵母膏3g/L，玉米漿3g/L，KH2PO4 2. 5g/ L，MgSO4 · 7H20 :0. 5g/L，其余為水。蒸煮液搖瓶發(fā)酵制備木糖醇將培養(yǎng)好的種子液以接種量為7% (體積分數(shù))加入到搖瓶培養(yǎng)基中，維持發(fā) 酵溫度30°C ；流加磷酸二氫鉀-磷酸氫二鉀緩沖鹽控制發(fā)酵液初始pH在6. 0,裝液量為 50-60ml/250ml ；采用三步法溶氧調(diào)控方式對搖瓶內(nèi)溶氧水平的進行控制在發(fā)酵的前期 維持搖床轉(zhuǎn)速在220rpm，當菌體濃度達到18g/L即發(fā)酵時間為16h時，調(diào)節(jié)搖床轉(zhuǎn)速為 170rpm,當菌體濃度達到25g/L即發(fā)酵時間為30h時，調(diào)節(jié)搖床轉(zhuǎn)速在為140rpm，直至46h 發(fā)酵結(jié)束。
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發(fā)酵培養(yǎng)基含木糖濃度為300g/L的蒸煮液占培養(yǎng)基體積45%，酵母膏8g/L， 玉米漿 4g/L，KH2PO4 3. 5g/L，(NH4)2HPO4 :3g/L,MgSO4 ·7Η20 :0· 5g/L，其余為水。經(jīng)過上述發(fā) 酵過程，對所得發(fā)酵液進行成分分析，其中木糖醇濃度為88g/L，殘留木糖濃度控制在6g/L 以內(nèi)，木糖醇轉(zhuǎn)化率在67%。實施例2.蒸煮液發(fā)酵罐發(fā)酵制備木糖醇將實施例1種子罐中培養(yǎng)好的種子液泵入到發(fā)酵罐中，接種量為10% (體積分 數(shù))，維持發(fā)酵罐內(nèi)溫度30°C ；流加磷酸二氫鉀-磷酸氫二鉀緩沖鹽控制罐內(nèi)發(fā)酵液pH在 6.0 ；通氣量采用三步法溶氧調(diào)控法控制發(fā)酵罐內(nèi)的溶氧水平在發(fā)酵的整個過程中分時 段采取三種通氣量的方式進行。在發(fā)酵前期調(diào)節(jié)罐內(nèi)通氣量為1. Ivv-1HT1,轉(zhuǎn)速為250rpm， 當菌體濕重達到25g/L時即發(fā)酵時間為16h時，調(diào)節(jié)罐內(nèi)通氣量為0. 6νΡπΓ1，轉(zhuǎn)速為 210rpm,當菌體濕重達到32g/L時即發(fā)酵時間為26h時，調(diào)節(jié)罐內(nèi)通氣量為0. βνΡπΓ1，轉(zhuǎn)速 為160rpm，注意保持此時罐內(nèi)溶氧濃度為0% -10%，待發(fā)酵液中木糖濃度降到5g/L以下 時，發(fā)酵終止，發(fā)酵周期<40h。發(fā)酵培養(yǎng)基含木糖濃度為300g/L的蒸煮液占培養(yǎng)基體積50%，酵母膏8. 5g/ L，玉米漿 4g/L，KH2PO4 3. Og/L, (NH4)2HPO4 :3· Og/L, MgSO4 · 7Η20 :0· 6g/L，其余為水。經(jīng)過 上述發(fā)酵過程，對所得發(fā)酵液進行成分分析，其中木糖醇濃度為96g/L，殘留木糖濃度控制 在5g/L以內(nèi)，木糖醇轉(zhuǎn)化率在68 %。實施例3.搖瓶多批次發(fā)酵制備木糖醇將實施例1根據(jù)單一批次的發(fā)酵結(jié)果，對發(fā)酵結(jié)束后的酵母進行回復利用連續(xù)發(fā) 酵生產(chǎn)木糖醇。批次發(fā)酵所采取的方法可采取如下兩種方法一種是先把空的三角瓶和要 進行批次的新鮮培養(yǎng)基放入超凈臺中，紫外殺菌15分鐘，在此過程中要將批次完成的搖瓶 靜置15分鐘左右，使菌體自然沉降至瓶底，然后在超凈臺內(nèi)進行無菌操作，倒出上批發(fā)酵 結(jié)束的發(fā)酵液的上清75%左右，然后倒入等體積的新鮮培養(yǎng)基進行下一批次的發(fā)酵，注意 在傾倒的過程中盡量要小心，不要劇烈晃動以免倒出大量的菌體。另一種方法是取一些滅 過菌的離心管，在超凈臺內(nèi)將上批發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵液從搖瓶中倒入離心管內(nèi)，5000rpm下離 心5min，在超凈臺內(nèi)將經(jīng)過紫外滅菌的新鮮培養(yǎng)基倒入離心管內(nèi)，充分振蕩混合，進行下一 批次的發(fā)酵。加入的新鮮的發(fā)酵培養(yǎng)基中成分為上述的搖瓶或發(fā)酵罐發(fā)酵培養(yǎng)基，其中蒸煮液 的木糖濃度為140g/L ；維持發(fā)酵溫度30°C ；添加磷酸二氫鉀-磷酸氫二鉀緩沖鹽控制初始 發(fā)酵液PH在6. 0，裝液量為50-60ml/250ml ；第一批發(fā)酵過程采用三部溶氧調(diào)節(jié)法，后幾批 發(fā)酵過程采用以三步溶氧調(diào)節(jié)法中第三步的方法進行的恒定溶氧調(diào)節(jié)。發(fā)酵批次以10批 為宜，前幾個批次發(fā)酵時間為42-46h，中間批次發(fā)酵時間為40-44h，后幾個批次的發(fā)酵時 間為44-50h。待每批發(fā)酵液中木糖濃度降到5g/L以下時即40-48h時，終止此批發(fā)酵。經(jīng) 過上述發(fā)酵過程，對所得發(fā)酵液進行成分分析，其中木糖醇濃度為90g/L-l 15g/L，殘留木糖 濃度控制在5-10g/L以內(nèi)，木糖醇平均轉(zhuǎn)化率在60 % -70 %。實施例4.發(fā)酵罐多批次發(fā)酵制備木糖醇將實施例1采用兩種發(fā)酵方式進行發(fā)酵罐批次發(fā)酵調(diào)控。一種是連續(xù)發(fā)酵，以 一定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)添加新鮮的培養(yǎng)基，同時以相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐 內(nèi)的液量維持恒定的發(fā)酵過程。如上述單批發(fā)酵罐發(fā)酵所述，在容積為20L，裝液量在12L的發(fā)酵罐內(nèi)進行發(fā)酵，在一批發(fā)酵結(jié)束后，通過出料口，放出相當于裝液量50%的發(fā)酵液， 再補充等體積無菌新鮮的發(fā)酵培養(yǎng)基進行新一輪的發(fā)酵。發(fā)酵過程中維持發(fā)酵罐內(nèi)溫度 30°C;流加緩沖鹽調(diào)節(jié)罐內(nèi)發(fā)酵液pH在5. 5范圍內(nèi)；前幾個批次發(fā)酵時間為46-50h，中間批 次發(fā)酵時間為44-48h，后幾個批次的發(fā)酵時間為48-52h。另一種是補料發(fā)酵，即稱半連續(xù) 發(fā)酵，是定期從發(fā)酵罐中排出一定量的發(fā)酵液同時不斷地以一定的流速補加物料的方法。 在容積為20L，裝液量在13L的發(fā)酵罐內(nèi)進行發(fā)酵，在第一批發(fā)酵結(jié)束后，以lml/min的流速 向發(fā)酵罐內(nèi)加入新鮮的發(fā)酵培養(yǎng)基，每隔一段時間通過出料口放出大約2L左右的發(fā)酵液， 第一批發(fā)酵時間為40h，之后批次發(fā)酵時間隨著裝液量的增長適當?shù)难娱L。
發(fā)酵過程中維持發(fā)酵罐內(nèi)溫度30°C;流加緩沖鹽調(diào)節(jié)罐內(nèi)發(fā)酵液pH在5. 0-6. 0范 圍內(nèi)；加入的新鮮的發(fā)酵培養(yǎng)基中成分為上述的搖瓶或發(fā)酵罐發(fā)酵培養(yǎng)基，其中培養(yǎng)基的 木糖濃度為140g/L ；第一批發(fā)酵過程采用三部溶氧調(diào)節(jié)法，后幾批發(fā)酵過程采用以三步溶 氧調(diào)節(jié)法中的第三步進行的恒定溶氧調(diào)節(jié)法。發(fā)酵批次以10批為宜，待每批發(fā)酵液中木糖 濃度降到5g/L以下時，終止此批發(fā)酵。經(jīng)過上述發(fā)酵過程，對所得發(fā)酵液進行成分分析，其 中木糖醇濃度為90g/L-115g/L，殘留木糖濃度控制在5-10g/L以內(nèi)，木糖醇平均轉(zhuǎn)化率在 60% -70%。
權(quán)利要求
利用農(nóng)林廢棄物制備木糖醇的清潔方法，其特征在于，包括以下步驟1)對農(nóng)林廢棄物原料進行粉碎、除塵、水洗預處理；2)對1)得到的農(nóng)林廢棄物顆粒進行浸泡處理方法一使用稀酸浸泡所使用的稀酸浸泡液為質(zhì)量分數(shù)為0.05 0.5％的稀硫酸、稀鹽酸或者稀磷酸其中的一種或者混合，在30 100℃下浸泡農(nóng)林廢棄物顆粒8 48h，然后通過水洗調(diào)節(jié)體系的pH值至5.0 6.0，或通過加入質(zhì)量分數(shù)為0.5 2％的氨水或氫氧化鈉其中的一種或者混合進行中和來調(diào)節(jié)體系pH值至6.0 7.0；方法二使用稀堿浸泡所使用的稀堿浸泡液為質(zhì)量分數(shù)為0.5 4％的氨水或氫氧化鈉其中的一種或者混合，在30 100℃下浸泡農(nóng)林廢棄物顆粒8 48h，然后通過水洗調(diào)節(jié)體系pH值至7.5 8.5，或通過加入質(zhì)量分數(shù)為0.5 2％稀硫酸，稀鹽酸或者稀磷酸其中的一種或者混合進行中和來調(diào)節(jié)體系pH值至6.0 7.0；方法三使用水浸泡使用自來水浸泡，在30 100℃下浸泡農(nóng)林廢棄物顆粒8 48h；3)對2)處理過的農(nóng)林廢棄物顆粒進行高溫蒸煮處理步驟2)經(jīng)過水洗方式來調(diào)節(jié)pH值的體系固液分離后得到的農(nóng)林廢棄物或經(jīng)中和方式調(diào)節(jié)pH值的體系置入反應裝置后加入水，使液體與固體比為5 20并調(diào)節(jié)初始pH為4.0 7.0，蒸煮，蒸煮溫度為140℃ 200℃，攪拌轉(zhuǎn)速為80 150rpm，工作壓力為0.6 1.2Mpa，時間為0.5 3h，趁熱蒸汽放出，蒸汽量為每分鐘0.1Kg，當蒸煮體系冷卻至40℃以下時，將蒸煮液連同水解渣一并從反應釜底部排出收集；4)對3)處理后得到的體系進行中和至pH6.0 7.0或過中和至pH8.0 9.0再用濃度為1M的磷酸或鹽酸中的一種或兩種調(diào)回至pH6.0 7.0，中和或過中和采用濃度為1M的石灰乳、碳酸鈣、氨水或氫氧化鈉溶液其中的一種或者幾種；對處理后得到的體系進行固液分離，得到的液體成分進行活性炭或/和離子交換樹脂的脫色脫毒處理；5)對4)處理后的液體成分進行濃縮處理，得到木糖濃度300g/L的蒸煮液；6)用熱帶假絲酵母篩選和選育出以5)為底物發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的高產(chǎn)菌株(1)首先菌體對蒸煮液發(fā)酵適應性馴化將原始熱帶假絲酵母菌種從保存斜面上接入含步驟(5)10％體積蒸煮液和90％的純木糖溶液混合液體馴化培養(yǎng)基中，待菌體生長至最終細胞干重7.0g/L，再采用上次馴化液轉(zhuǎn)接至下次馴化液的方式接種，采用體積為10％的菌體轉(zhuǎn)接量到下一批含體積20％步驟(5)的蒸煮液和80％的純木糖溶液液體馴化培養(yǎng)基含中，照此方式不斷提高液體馴化培養(yǎng)基中蒸煮的含量，每批增加蒸煮液含量0 10％，直至菌種在含100％蒸煮液和0％的純木糖溶液液體馴化培養(yǎng)基中能進行良好的生長至最終細胞干重約7.0g/L和正常的發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇產(chǎn)率60％ 70％；(2)對高濃度蒸煮液底物發(fā)酵適應性馴化將菌種從保存斜面上接入底物濃度馴化培養(yǎng)基即含木糖80g/l蒸煮液中，在30℃，轉(zhuǎn)速為200rpm下培養(yǎng)24h，待菌體在馴化培養(yǎng)基中使最終細胞干重7.0g/L，再采用上次馴化液轉(zhuǎn)接至下次馴化液的方式接種10％的菌體轉(zhuǎn)接到下一批馴化培養(yǎng)基即含木糖90g/l的蒸煮液中，照此方式不斷提高馴化培養(yǎng)基中蒸煮液的底物濃度的含量，每批增加底物濃度0 10g/l，直至菌種在馴化培養(yǎng)基含木糖140g/l的蒸煮液中使最終細胞干重7.0g/L；上述過程中需要添加酵母粉6 10g/L，KH2PO43 6g/l，MgSO4·7H2O0.3 0.6g/l，(NH4)2HPO42 4g/l；7)木糖醇發(fā)酵過程(1)搖瓶種子培養(yǎng)搖瓶種子培養(yǎng)基在115℃的條件下蒸汽滅菌30min。待搖瓶內(nèi)種子培養(yǎng)基的溫度降至30℃左右時，從斜面培養(yǎng)基上挑取發(fā)酵菌種接入到搖瓶中進行種子培養(yǎng)，搖瓶內(nèi)種子培養(yǎng)的最優(yōu)工藝為裝液量為80～100/500mL，35～45/250mL，溫度為30℃，初始pH為自然(5.5～6.5)，轉(zhuǎn)速為200rmp，培養(yǎng)時間為18～22h，此時細胞的干重為3 5g/L；或種子罐種子培養(yǎng)在容積為2.5L，裝液量在1.2 1.5L的發(fā)酵罐內(nèi)進行。將種子罐種子培養(yǎng)基在115℃的條件下蒸汽滅菌30min，待罐內(nèi)種子培養(yǎng)基的溫度降至30℃時，將上述經(jīng)過搖瓶培養(yǎng)的種子液接種到種子罐中進行種子擴大培養(yǎng)，搖瓶轉(zhuǎn)入種子罐內(nèi)的接種量為5 15％(體積分數(shù))，30℃進一步培養(yǎng)15 25h，此時細胞的干重為3 5g/L，通氣量為0.5 1.0vv 1m 1，攪拌轉(zhuǎn)速150 300rpm；(2)搖瓶發(fā)酵過程將搖瓶或發(fā)酵罐發(fā)酵培養(yǎng)基在115℃的條件下蒸汽滅菌30min，待搖瓶內(nèi)發(fā)酵培養(yǎng)基的溫度降至30℃時，將搖瓶內(nèi)的種子液接到發(fā)酵培養(yǎng)基中，裝液量為40 80ml/250ml，接種量為5 15％(體積分數(shù))，在30℃的搖床內(nèi)培養(yǎng)40 50h；在發(fā)酵過程中可采用恒定溶氧調(diào)控、兩步溶氧調(diào)控或三步溶氧對搖瓶內(nèi)溶氧水平進行控制，恒定溶氧調(diào)控維持搖床轉(zhuǎn)速在150 250rpm，直至40 46h后發(fā)酵結(jié)束；兩部溶氧調(diào)控在發(fā)酵的前期維持搖床轉(zhuǎn)速在180rpm 250rpm，當菌體濕重達到20 30g/L，調(diào)節(jié)搖床轉(zhuǎn)速在100 200rpm，直至42 48h發(fā)酵結(jié)束；三步溶氧調(diào)控是在發(fā)酵的前期維持搖床轉(zhuǎn)速在180rpm 250rpm，當菌體濃度達到15 25g/L，調(diào)節(jié)搖床轉(zhuǎn)速在120 200rpm，當菌體濃度達到20 30g/L，調(diào)節(jié)搖床轉(zhuǎn)速在100 170rpm，直至發(fā)酵結(jié)束；或發(fā)酵罐發(fā)酵過程將發(fā)酵罐發(fā)酵培養(yǎng)基在115℃的條件下蒸汽滅菌30min，待罐內(nèi)發(fā)酵培養(yǎng)基的溫度降至30℃時，將種子罐內(nèi)的種子液泵入到發(fā)酵罐中，接種體積為發(fā)酵體積的5 15％，維持發(fā)酵罐內(nèi)溫度25 35℃，添加緩沖鹽調(diào)節(jié)罐內(nèi)發(fā)酵液pH在4.0 6.0；在發(fā)酵過程中可采用恒定溶氧調(diào)控、兩步溶氧調(diào)控或三步溶氧調(diào)控，恒定溶氧調(diào)控控制通氣量恒定為0.8vv 1m 1，轉(zhuǎn)速為200 300rpm，發(fā)酵時間為36 42h；兩步法溶氧調(diào)控在發(fā)酵前期調(diào)節(jié)罐內(nèi)通氣量為0.8 1.2vv 1m 1，轉(zhuǎn)速為200 300rpm，當菌體濕重達到20 35g/L時，調(diào)節(jié)罐內(nèi)通氣量為0.2 0.6vv 1m 1，轉(zhuǎn)速為150 250rpm，36 44h時發(fā)酵結(jié)束；三步法溶氧調(diào)控控制在發(fā)酵前期調(diào)節(jié)罐內(nèi)通氣量為1.0 1.2vv 1m 1，轉(zhuǎn)速為200 300rpm，當菌體濕重達到20 35g/L時，調(diào)節(jié)罐內(nèi)通氣量為0.5 0.8vv 1m 1，轉(zhuǎn)速為200 250rpm，當菌體濕重達30 40g/L時，調(diào)節(jié)罐內(nèi)通氣量為0.2 0.4vv 1m 1，轉(zhuǎn)速為150 200rpm，38 44h時發(fā)酵結(jié)束；上述斜面培養(yǎng)基成分為含木糖濃度為300g/L的蒸煮液占培養(yǎng)基體積10％，葡萄糖20g/L，酵母膏5g/L，玉米漿5g/L，瓊脂20g/L，其余為水；搖瓶種子培養(yǎng)基成分為含木糖濃度為300g/L的蒸煮液占培養(yǎng)基體積10％，葡萄糖20g/L，酵母膏5g/L，玉米漿5g/L，KH2PO42.5g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，其余為水；種子罐培養(yǎng)基成分為含木糖濃度為300g/L的蒸煮液占培養(yǎng)基體積10％，葡萄糖10g/L，酵母膏3g/L，玉米漿3g/L，KH2PO42.5g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，其余為水；發(fā)酵培養(yǎng)基含木糖濃度為300g/L的蒸煮液占培養(yǎng)基體積40％ 60％，酵母膏8 10g/L，玉米漿4 5g/L，KH2PO42 4g/L，(NH4)2HPO42 4g/L，MgSO4·7H2O0.4 0.8g/L，其余為水；緩沖鹽選自乙酸、氫氧化鈣、氫氧化鈉、氨水、磷酸、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀中的一種或幾種組合。
2.權(quán)利要求1的利用農(nóng)林廢棄物制備木糖醇的清潔方法，其特征在于，將7)步驟中的 菌株以發(fā)酵培養(yǎng)基為底物進行多批次的木糖醇發(fā)酵生產(chǎn)。
3.權(quán)利要求1或2的利用農(nóng)林廢棄物制備木糖醇的清潔方法，其特征在于，所述農(nóng)林廢 棄物為農(nóng)林廢棄物是玉米芯、玉米秸稈、小麥秸稈、高粱秸稈、棉籽殼、稻桿、甘蔗渣或樺木。
4.權(quán)利要求3的利用農(nóng)林廢棄物制備木糖醇的清潔方法，其特征在于，所述農(nóng)林廢棄 物為玉米芯或棉籽殼。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用農(nóng)林廢棄物制備木糖醇的清潔生產(chǎn)方法，包括以下步驟對農(nóng)林廢棄物原料進行粉碎、除塵、水洗預處理；對得到的農(nóng)林廢棄物顆粒進行浸泡處理；對處理過的農(nóng)林廢棄物顆粒進行高溫蒸煮處理；對處理后得到的體系進行中和或過中和處理；對處理后得到的體系進行固液分離，得到的液體成分進行活性炭或離子交換樹脂的脫色脫毒處理；對處理后的液體成分進行濃縮處理，得到較高濃度的蒸煮液用于木糖醇發(fā)酵；篩選和選育出以為底物發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的高產(chǎn)菌株；發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇。本發(fā)明是一條生產(chǎn)木糖醇的新型清潔工藝，工藝較為簡單，易于操作，有利于產(chǎn)品的純化及產(chǎn)品質(zhì)量的控制。
文檔編號C12P7/18GK101899479SQ20101022511
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者朱新濤, 王樂, 王文雅, 范曉光, 袁其朋 申請人:北京化工大學