專(zhuān)利名稱(chēng)：一種連續(xù)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，屬于生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
檸檬酸，又名枸櫞酸，化學(xué)名稱(chēng)是2羥基丙烷三羧酸。因其具有令人愉悅的酸味，入口爽快，無(wú)后酸味，安全無(wú)毒，已成為當(dāng)前世界上生產(chǎn)量和消費(fèi)量最大的食用有機(jī)酸。我國(guó)檸檬酸產(chǎn)量和出口量已連續(xù)多年居世界第一，占世界總量的70%左右，其中70% 80%用于生產(chǎn)飲料、食品，其余用于醫(yī)藥、化工、環(huán)保、化妝品、紡織、印染、建筑等各個(gè)領(lǐng)域。目前，檸檬酸工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)主要有表面(淺盤(pán))發(fā)酵法、深層液體發(fā)酵法和固體發(fā)酵法。隨著我國(guó)選育的耐高糖、耐高檸檬酸并具抗金屬離子的黑曲霉高產(chǎn)檸檬酸菌株被成功應(yīng)用于深層液體發(fā)酵，采用黑曲霉檸檬酸產(chǎn)生菌進(jìn)行深層液體發(fā)酵逐漸成為當(dāng)今世界檸檬酸生產(chǎn)的主流技術(shù)。但是，檸檬酸傳統(tǒng)間歇單罐發(fā)酵工藝就顯得不足，其主要存在發(fā)酵自動(dòng)化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，易染菌，發(fā)酵液質(zhì)量波動(dòng)大，轉(zhuǎn)化率低，設(shè)備利用率低，發(fā)酵設(shè)備投資大，環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，利用該方法提高了發(fā)酵效率、發(fā)酵質(zhì)量和發(fā)酵的技術(shù)水平，發(fā)酵過(guò)程環(huán)境污染零排放，適應(yīng)于檸檬酸發(fā)酵的工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種連續(xù)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其步驟是:
a、調(diào)漿:將淀粉乳8 10%、玉米粉3 5%與高溫淀粉酶0.5 0.6L/T混合投入調(diào)漿罐，開(kāi)啟攪拌，加溫度為40 50°C的熱水定容，用氧化鈣調(diào)PH值為6.0 6.5 ;b、噴射液化:先預(yù)熱噴射器和層流罐，再開(kāi)啟噴射器，將調(diào)好漿液用泥漿泵打入噴射加熱器與蒸汽混合，溫度控制在85 95°C，保持蒸汽壓力為0.3 0.4MPa，進(jìn)入層流罐保溫，保溫時(shí)間30 40min，DE值控制在18 24，以完成液化；C、連消滅菌:用連續(xù)泵將液化液送至連消塔，控制塔溫為125°C、壓力0.3MPa，控制料液滯留時(shí)間為70 80s，出料進(jìn)入維持罐，控制維持罐溫度在120°C 130°C，工作壓力0.1MPa，保溫時(shí)間20min后，直接送入發(fā)酵罐；d、連續(xù)發(fā)酵:首先消洗和滅菌第一個(gè)發(fā)酵罐，然后采用泵將連消后的培養(yǎng)基連續(xù)進(jìn)入第一個(gè)發(fā)酵罐，將種子罐中的種子按8-10%接種量連續(xù)轉(zhuǎn)接到發(fā)酵罐，開(kāi)啟所有控制，控制發(fā)酵系統(tǒng)溫度為35 土 1°C，罐壓0.03 0.05Mpa，無(wú)菌空氣300 600m3/min。同時(shí)對(duì)第二個(gè)發(fā)酵罐進(jìn)行消洗滅菌，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)發(fā)酵罐滿(mǎn)后并繼續(xù)培養(yǎng)至一定程度后，進(jìn)入第二發(fā)酵階段，此時(shí)開(kāi)啟組合式管道輸送設(shè)備，控制其流量為4 8m3/h，當(dāng)?shù)诙€(gè)發(fā)酵罐滿(mǎn)時(shí)，開(kāi)啟組合式管道輸送設(shè)備進(jìn)入第三個(gè)發(fā)酵罐，以此類(lèi)推逐個(gè)進(jìn)入第四、第五、第六…第十個(gè)發(fā)酵罐，調(diào)整發(fā)酵罐風(fēng)量為300 600m3/min、罐壓為0.03 0.05Mpa、溫度為35土 TC在工藝要求范圍內(nèi)，根據(jù)終端發(fā)酵罐(包括第七、第八、第九、第十個(gè)發(fā)酵罐)流出發(fā)酵液殘?zhí)窍募爱a(chǎn)酸情況而調(diào)控返流及流量，控制最終殘還原糖在0.1 %以下、產(chǎn)酸接近或超過(guò)種后總糖，使發(fā)酵進(jìn)入連續(xù)發(fā)酵狀態(tài)，30 40天為一個(gè)發(fā)酵周期，而后完成設(shè)備檢修和發(fā)酵罐清洗，再?gòu)牡谝粋€(gè)發(fā)酵罐重復(fù)上述過(guò)程進(jìn)行連續(xù)循環(huán)發(fā)酵。本發(fā)明與傳統(tǒng)分批發(fā)酵相比具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì):1、采用罐與罐間發(fā)酵醪的輸送采用高效組合式管道輸送設(shè)備，確保菌體在管道中不缺氧，保證菌體溶氧充分和正常生長(zhǎng)；2、各工藝段可以維持穩(wěn)定的操作條件，有利于微生物的生長(zhǎng)代謝，有效地提高發(fā)酵產(chǎn)率5 8%，同時(shí)使產(chǎn)品質(zhì)量也相應(yīng)地得以提升；3、減少設(shè)備清洗、準(zhǔn)備和滅菌等非生產(chǎn)占用時(shí)間約3 5小時(shí)，設(shè)備利用率達(dá)到100%，節(jié)省勞動(dòng)力約30 50% ;4、由于滅菌次數(shù)減少，使測(cè)量?jī)x器探頭的壽命得以延長(zhǎng)；5、本發(fā)明解決了原傳統(tǒng)分批間歇單罐發(fā)酵存在的不足，罐與罐梯級(jí)式連接，更有效地實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，提高了設(shè)備利用率和發(fā)酵轉(zhuǎn)化率，而且發(fā)酵過(guò)程環(huán)境污染零排放，可適用于朽1檬酸發(fā)酵的工業(yè)化生產(chǎn)。
圖1為本發(fā)明連續(xù)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明配備高效組合式管道輸送設(shè)備，由梯級(jí)式發(fā)酵罐組成，采用每條線8 10個(gè)發(fā)酵罐單線連續(xù)生產(chǎn)。其步驟如下:a、調(diào)漿:將4t淀粉乳與2t玉米粉混合投入調(diào)漿罐，加高溫淀粉酶24L，開(kāi)啟攪拌，加溫度為45°C的熱水定容至40m3，用氧化鈣調(diào)PH值為6.0 ;b、噴射液化:先預(yù)熱噴射器和層流罐，再開(kāi)啟噴射器，將調(diào)好的漿用泥漿泵打入噴射加熱器與蒸汽混合，溫度控制在90°C，保持蒸汽壓力為0.35MPa，然后進(jìn)入層流罐保溫，保溫時(shí)間35min完成液化；C、連消滅菌:先用連續(xù)泵將液化液送至連消塔，控制塔溫為125°C、壓力0.3MPa，控制料液滯留時(shí)間為7 5 s，再將出料打入維持罐，控制維持罐溫度在12 5 °C，工作壓力
0.1MPa，保溫時(shí)間20min后，直接送入發(fā)酵罐；d、連續(xù)發(fā)酵:首先消洗和滅菌第一個(gè)發(fā)酵，然后采用泵將連消后的培養(yǎng)基連續(xù)進(jìn)入第一個(gè)發(fā)酵罐，將種子罐中的種子按10%接種量連續(xù)轉(zhuǎn)接到發(fā)酵罐，開(kāi)啟所有控制，控制發(fā)酵系統(tǒng)溫度為35°c，罐壓0.04Mpa，無(wú)菌空氣500m3/min。同時(shí)對(duì)第二個(gè)發(fā)酵罐進(jìn)行消洗滅菌，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)發(fā)酵罐滿(mǎn)后并繼續(xù)培養(yǎng)至一定程度后，進(jìn)入第二發(fā)酵階段，此時(shí)開(kāi)啟組合式管道輸送設(shè)備，控制其流量為6m3/h，當(dāng)?shù)诙€(gè)發(fā)酵罐滿(mǎn)時(shí)，開(kāi)啟組合式管道輸送設(shè)備進(jìn)入第三個(gè)發(fā)酵罐，以此類(lèi)推逐個(gè)進(jìn)入第四、第五、第六…第十個(gè)發(fā)酵罐，調(diào)整發(fā)酵罐風(fēng)量為500m3/min、罐壓為0.04Mpa、溫度為35°C在工藝要求范圍內(nèi)，根據(jù)終端發(fā)酵罐(包括第七、第八、第九、第十個(gè)發(fā)酵罐)流出發(fā)酵液殘?zhí)窍那闆r和產(chǎn)酸情況而調(diào)控返流及流量，控制最終殘還原糖在0.1 %以下、產(chǎn)酸接近或超過(guò)種后總糖，連續(xù)發(fā)酵35天停止生產(chǎn)，而后完成設(shè)備檢修和發(fā)酵罐清 洗，再?gòu)牡谝粋€(gè)發(fā)酵罐重復(fù)上述過(guò)程進(jìn)行連續(xù)循環(huán)發(fā)酵。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于，該方法包含以下步驟: a、調(diào)漿:將淀粉乳8 10%、玉米粉3-5%和高溫淀粉酶0.5 ·0.6L/T混合投入調(diào)漿罐，開(kāi)啟攪拌，加溫度為40 50°C的熱水定容，用氧化鈣調(diào)PH值為·6.0 6.5 ; b、噴射液化:先預(yù)熱噴射器和層流罐，再開(kāi)啟噴射器，將調(diào)好漿液用泥漿泵打入噴射加熱器與蒸汽混合，溫度控制在85 95°C，保持蒸汽壓力為0.3 0.4MPa，進(jìn)入層流罐保溫，保溫時(shí)間30 40min，DE值控制在18 24，以完成液化； C、連消滅菌:用連續(xù)泵將液化液送至連消塔，控制塔溫為125°C、壓力0.3MPa，控制料液滯留時(shí)間為70 80s，出料進(jìn)入維持罐，控制維持罐溫度在120°C 130°C，工作壓力·0.1MPa，保溫時(shí)間20min后，直接送入發(fā)酵罐； d.連續(xù)發(fā)酵，將罐與罐間發(fā)酵醪的輸送采用高效組合式管道輸送設(shè)備； 首先消洗和滅菌第一個(gè)發(fā)酵罐，然后采用泵將連消后的培養(yǎng)基連續(xù)進(jìn)入第一個(gè)發(fā)酵te，將種子te中的種子按8 ο %接種量連續(xù)轉(zhuǎn)接到發(fā)酵 ρ,開(kāi)啟所有控制，控制發(fā)酵系統(tǒng)溫度為35土 l°C，罐壓0.03 0.05Mpa，無(wú)菌空氣300 600m3/min。同時(shí)對(duì)第二個(gè)發(fā)酵罐進(jìn)行消洗滅菌，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)發(fā)酵罐滿(mǎn)后并繼續(xù)培養(yǎng)至一定程度后，進(jìn)入第二發(fā)酵階段，此時(shí)開(kāi)啟組合式管道輸送設(shè)備，控制其流量為4 8m3/h，當(dāng)?shù)诙€(gè)發(fā)酵罐滿(mǎn)時(shí)，開(kāi)啟組合式管道輸送設(shè)備進(jìn)入第三個(gè)發(fā)酵罐，以此類(lèi)推逐個(gè)進(jìn)入第四、第五、第六…第十個(gè)發(fā)酵罐，調(diào)整發(fā)酵罐風(fēng)量為300 600m3/min、罐壓為0.03 0.05Mpa、溫度為35± ·1°C在工藝要求范圍內(nèi)，根據(jù)終端第七、第八、第九、第十個(gè)發(fā)酵罐流出發(fā)酵液殘?zhí)窍募爱a(chǎn)酸情況而調(diào)控返流及流量，控制最終殘還原糖在0.1 %以下、產(chǎn)酸接近或超過(guò)種后總糖，使發(fā)酵進(jìn)入連續(xù)發(fā)酵狀態(tài)，·30 40天為一個(gè)發(fā)酵周期，而后完成設(shè)備檢修和發(fā)酵罐清洗，再?gòu)牡谝粋€(gè)發(fā)酵罐重復(fù)上述過(guò)程進(jìn)行連續(xù)循環(huán)發(fā)酵。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種連續(xù)循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，該方法包括如下步驟調(diào)漿、噴射液化、連消滅菌、連續(xù)發(fā)酵。該工藝配備高效組合式管道輸送設(shè)備，由梯級(jí)式發(fā)酵罐組成，采用每條線8～10個(gè)發(fā)酵罐單線連續(xù)生產(chǎn)。在一個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)，根據(jù)終端發(fā)酵罐流出發(fā)酵液殘?zhí)窍募爱a(chǎn)酸情況而調(diào)控返流和流量，控制最終殘還原糖在0.1％以下、產(chǎn)酸接近或超過(guò)種后總糖，使發(fā)酵進(jìn)入連續(xù)發(fā)酵狀態(tài)。本發(fā)明解決了原傳統(tǒng)分批間歇單罐發(fā)酵存在的不足，更有效地實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了設(shè)備利用率和發(fā)酵轉(zhuǎn)化率，而且發(fā)酵過(guò)程環(huán)境污染零排放，可適用于檸檬酸發(fā)酵的工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C12P7/48GK103103223SQ201110356400
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者甘柏林, 劉發(fā)宏, 夏學(xué)鵬, 王順剛, 周民, 崔建設(shè) 申請(qǐng)人:甘肅雪晶生化有限責(zé)任公司