專利名稱：一種木薯去渣發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)的方法，特別是涉及一種木薯去渣發(fā)酵生產(chǎn)檸檬
酸的方法。
背景技術(shù)：
目前，我國的檸檬酸生產(chǎn)主要以玉米、大米、薯類等淀粉質(zhì)農(nóng)作物為原料，其中玉 米占檸檬酸生產(chǎn)原料的95%。如專利申請?zhí)枮?5108564的"用黑曲霉發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)薯蕷皂素 和檸檬酸"、專利申請?zhí)枮?2110021的"利用小麥粉生產(chǎn)檸檬酸的方法"和專利申請?zhí)枮?95111000的"一種檸檬酸和檸檬酸鈉的制備方法"分別公開了利用薯干粉、小麥粉和玉米粉 生產(chǎn)檸檬酸的工藝方法。但是現(xiàn)在糧食危機在全球蔓延，大米、玉米和小麥作為主要糧食作 物供不應(yīng)求，而薯干由于產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)性的制約，不適合使用，所以用全球產(chǎn)量過億噸的七大 農(nóng)作物之一木薯作為原料進(jìn)行檸檬酸發(fā)酵可以緩解糧食危機帶來的壓力。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明提供了一種木薯去渣發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，解決了檸檬酸生 產(chǎn)過程中占用糧食資源的原料問題。
技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的原料及主要步驟包括
(1)粉碎工序?qū)⒛臼砬谐尚K，長度為5-10cm，通過粉碎制成木薯粉； [OOOS] (2)調(diào)漿工序?qū)δ臼矸奂铀{(diào)漿； (3)噴射液化工序?qū)⒛臼矸蹪{輸送至噴射液化裝置，按每克木薯粉5 15個酶 單位在木薯粉漿中加入中溫或高溫a _淀粉酶，采用連續(xù)噴射液化工藝進(jìn)行液化；
(4)過濾工序液化完成后，對液化液采用帶式過濾機或板框過濾機過濾；
(5)制備培養(yǎng)基工序?qū)⑦^濾后的濾清液打入發(fā)酵裝置，然后添加有機氮源；
(6)發(fā)酵工序用孢子或菌絲接種的方法接入發(fā)酵菌種黑曲霉至發(fā)酵裝置中，并 通風(fēng)供氧，直至發(fā)酵結(jié)束； (7)提取工序提取發(fā)酵液中的檸檬酸。
其中，步驟(1)所述的粉碎后的木薯粉因能通過60目的篩網(wǎng)。
步驟(2)所述的木薯粉調(diào)漿后濃度達(dá)到150-350g/L。 步驟(3)所述的將木薯粉漿輸送至噴射液化裝置后，將木薯粉漿的pH調(diào)節(jié)為 5. 5 7. 0。 步驟(4)所述的對液化液過濾后的濾清液用來發(fā)酵，過濾的濕濾渣用來生產(chǎn) SCP(單細(xì)胞蛋白)或飼料益生素。 步驟(5)所述的添加的氮源是有機氮源或是無機氮源，所述有機氮源占總發(fā)酵體 積的0. 3 15%，所述無機氮源占總發(fā)酵體積的0. 01 2%。 步驟(5)所述的培養(yǎng)基調(diào)配好后，在90 12rC的高溫下，進(jìn)行15 30分鐘的高 溫滅菌。
步驟(6)所述的發(fā)酵溫度控制在35 38°C 。
步驟(7)所述的檸檬酸的提取一般使用鈣鹽法。 有益效果本發(fā)明以木薯粉直接發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸，與玉米粉為原料生產(chǎn)檸檬酸相 比發(fā)酵指數(shù)提高12 15%，即在相同的產(chǎn)酸水平上，縮短發(fā)酵周期10小時以上，提高發(fā)酵 液過濾收率5_6%，在相同的發(fā)酵周期上，產(chǎn)酸率提高了 12 15%，從而大大提高了設(shè)備 利用率，在不增加發(fā)酵設(shè)備的情況下，可以使生產(chǎn)企業(yè)提高年產(chǎn)量近15%，發(fā)酵電耗下降 近12%。同時，木薯殘渣便于綜合利用，也會比酸性菌渣的利用有極大的便利性。如制成 SCP(單細(xì)胞蛋白)和益生素，它們都是非常好的動物飼料和添加劑，有廣闊的市場前景和 利潤空間。既能夠減少污染，變廢為寶；又創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)價值，進(jìn)一步提升了主業(yè)檸檬酸的市 場競爭力。
具體實施例方式
通過下列實施實例進(jìn)一步定義本發(fā)明，實施實例是為說明而非限制本發(fā)明。本領(lǐng) 域中任何普通技術(shù)人員能夠理解這些實施實例不以任何方式限制本發(fā)明，可做適當(dāng)?shù)男薷?而不違背本發(fā)明的實質(zhì)和偏離本發(fā)明的范圍。 實施例一 粉碎將木薯預(yù)先切成小塊，長度為5_10Cm，通過粉碎制成木薯粉，粉 碎后的木薯粉應(yīng)能通過60目的篩網(wǎng)。調(diào)漿對粉碎好的木薯粉加水調(diào)漿，使其濃度達(dá)到 230g/L。噴射液化將230g/L的木薯粉漿輸送至噴射液化裝置，并將木薯粉漿的pH調(diào)節(jié)為 6. 5，按每克木薯粉10個酶單位在木薯粉漿中加入高溫a -淀粉酶，采用連續(xù)噴射液化工藝 進(jìn)行液化，液化溫度控制在98°C ，在液化層流罐中維持2個小時。過濾液化完成后，對液 化液采用板框過濾機過濾，濾清液用來發(fā)酵，過濾的濕濾渣用來生產(chǎn)SCP (單細(xì)胞蛋白)。制 備培養(yǎng)基將過濾后的濾清液打入發(fā)酵裝置，然后添加占總發(fā)酵體積1%的豆餅粉作為有 機氮源；培養(yǎng)基調(diào)配好后，開動攪拌使培養(yǎng)基混合均勻，進(jìn)行升溫至溫度98°C ，滅菌30分鐘 后降溫至發(fā)酵溫度35t:.發(fā)酵采用菌絲接種的方法接入發(fā)酵菌種黑曲霉至發(fā)酵裝置中， 并通風(fēng)供氧，直至發(fā)酵結(jié)束，在此條件下，發(fā)酵65小時，產(chǎn)酸165g/L，轉(zhuǎn)化率95. 1 % ，發(fā)酵指 數(shù)2. 53g/L/h。提取采用通用的鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸檬酸。 實施例二 粉碎將木薯預(yù)先切成小塊，長度為5_10Cm，通過粉碎制成木薯粉，粉 碎后的木薯粉應(yīng)能通過60目的篩網(wǎng)。調(diào)漿對粉碎好的木薯粉加水調(diào)漿，使其濃度達(dá)到 160g/L。噴射液化將160g/L的木薯粉漿輸送至噴射液化裝置，并將木薯粉漿的pH調(diào)節(jié) 為6. 0，按每克木薯粉15個酶單位在木薯粉槳中加入高溫a -淀粉酶，采用連續(xù)噴射液化工 藝進(jìn)行液化，液化溫度控制在95t:，在液化層流罐中維持3個小時。過濾液化完成后，對 液化液采用板框過濾機過濾，濾清液用來發(fā)酵，過濾的濕濾渣用來生產(chǎn)SCP (單細(xì)胞蛋白)。
制備培養(yǎng)基首先將占總發(fā)酵體積4%的玉米粉調(diào)漿液化作為有機氮源；將過濾后的濾清 液和液化好的玉米粉漿混合打入發(fā)酵裝置，開動攪拌使培養(yǎng)基混合均勻，進(jìn)行升溫至溫度
105t:，滅菌20分鐘后降溫至發(fā)酵溫度36°C .發(fā)酵采用菌絲接種的方法接入發(fā)酵菌種黑 曲霉至發(fā)酵裝置中，并通風(fēng)供氧，直至發(fā)酵結(jié)束，在此條件下，發(fā)酵56小時，產(chǎn)酸141g/L，轉(zhuǎn) 化率95.8X，發(fā)酵指數(shù)2.51g/L/h。提取采用通用的鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸檬酸。
實施例三粉碎將木薯預(yù)先切成小塊，長度為5-10cm，通過粉碎制成木薯粉，粉 碎后的木薯粉應(yīng)能通過60目的篩網(wǎng)。調(diào)漿對粉碎好的木薯粉加水調(diào)漿，使其濃度達(dá)到220g/L。噴射液化將220g/L的木薯粉漿輸送至噴射液化裝置，并將木薯粉漿的pH調(diào)節(jié) 為7. O，按每克木薯粉IO個酶單位在木薯粉槳中加入高溫a -淀粉酶，采用連續(xù)噴射液化工 藝進(jìn)行液化，液化溫度控制在100°C ，在液化層流罐中維持4個小時。過濾液化完成后，對 液化液采用板框過濾機過濾，濾清液用來發(fā)酵，過濾的濕濾渣用來生產(chǎn)SCP(單細(xì)胞蛋白)。 制備培養(yǎng)基將過濾后的濾清液打入發(fā)酵裝置，然后添加占總發(fā)酵體積0.7%的尿素作為 無機機氮源；培養(yǎng)基調(diào)配好后，開動攪拌使培養(yǎng)基混合均勻，進(jìn)行升溫至溫度90°C ，滅菌30 分鐘后降溫至發(fā)酵溫度36t:.發(fā)酵采用菌絲接種的方法接入發(fā)酵菌種黑曲霉至發(fā)酵裝置 中，并通風(fēng)供氧，直至發(fā)酵結(jié)束，在此條件下，發(fā)酵64小時，產(chǎn)酸156g/L，轉(zhuǎn)化率94. 8% ，發(fā) 酵指數(shù)2. 44g/L/h。提取采用通用的鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸檬酸。 實施例四粉碎將木薯預(yù)先切成小塊，長度為5_10Cm，通過粉碎制成木薯粉，粉 碎后的木薯粉應(yīng)能通過60目的篩網(wǎng)。調(diào)漿對粉碎好的木薯粉加水調(diào)漿，使其濃度達(dá)到 190g/L。噴射液化將190g/L的木薯粉漿輸送至噴射液化裝置，并將木薯粉漿的pH調(diào)節(jié)為 6. 5，按每克木薯粉10個酶單位在木薯粉漿中加入高溫a -淀粉酶，采用連續(xù)噴射液化工藝 進(jìn)行液化，液化溫度控制在98 °C ，在液化層流罐中維持2個小時。過濾液化完成后，對液化 液采用板框過濾機過濾，濾清液用來發(fā)酵，過濾的濕濾渣用來生產(chǎn)SCP (單細(xì)胞蛋白)。制備 培養(yǎng)基將過濾后的濾清液打入發(fā)酵裝置，然后添加占總發(fā)酵體積1. 5%的硫酸銨作為無 機機氮源；培養(yǎng)基調(diào)配好后，開動攪拌使培養(yǎng)基混合均勻，進(jìn)行升溫至溫度105t:，滅菌30 分鐘后降溫至發(fā)酵溫度35t:.發(fā)酵采用菌絲接種的方法接入發(fā)酵菌種黑曲霉至發(fā)酵裝置 中，并通風(fēng)供氧，直至發(fā)酵結(jié)束，在此條件下，發(fā)酵55小時，產(chǎn)酸140g/L，轉(zhuǎn)化率98. 6 % ，發(fā) 酵指數(shù)2. 55g/L/h。提取采用通用的鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸檬酸。
本發(fā)明提供了一種木薯去渣發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的思路及方法，具體實現(xiàn)該技術(shù)方案 的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和 潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實 現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種木薯去渣發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征是，所用原料及主要步驟包括(1)粉碎工序?qū)⒛臼砬谐尚K，長度為5-10cm，通過粉碎制成木薯粉；(2)調(diào)漿工序?qū)δ臼矸奂铀{(diào)漿；(3)噴射液化工序?qū)⒛臼矸蹪{輸送至噴射液化裝置，按每克木薯粉5～15個酶單位在木薯粉漿中加入中溫或高溫α-淀粉酶，采用連續(xù)噴射液化工藝進(jìn)行液化；(4)過濾工序液化完成后，對液化液采用帶式過濾機或板框過濾機過濾；(5)制備培養(yǎng)基工序?qū)⑦^濾后的濾清液打入發(fā)酵裝置，然后添加氮源；(6)發(fā)酵工序用孢子或菌絲接種的方法接入發(fā)酵菌種黑曲霉至發(fā)酵裝置中，并通風(fēng)供氧，直至發(fā)酵結(jié)束；(7)提取工序提取發(fā)酵液中的檸檬酸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的木薯去渣發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征是，步驟(1)所述的 粉碎后的木薯粉因能通過60目的篩網(wǎng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的木薯去渣發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征是，步驟(2)所述的 木薯粉調(diào)漿后濃度達(dá)到150 350g/L。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的木薯去渣發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征是，步驟(3)所述的 將木薯粉漿輸送至噴射液化裝置后，將木薯粉漿的PH調(diào)節(jié)為5. 5 7. 0。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的木薯去渣發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征是，步驟(3)所述的 液化過程液化溫度控制在85 125t:之間，在液化層流罐中維持1 6個小時，液化DE值 5 95%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的木薯去渣發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征是，步驟(4)所述的 對液化液過濾后的濾清液用來發(fā)酵，過濾的濕濾渣用來生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白或飼料益生素。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的檸檬酸發(fā)酵的方法，其特征是，步驟(5)所述的添加的氮源是 有機氮源或是無機氮源，所述有機氮源占總發(fā)酵體積的0. 3 15%，所述無機氮源占總發(fā) 酵體積的O.Ol 2%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的檸檬酸發(fā)酵的方法，其特征是，步驟(5)所述的培養(yǎng)基調(diào)配好 后，在90 121。C的高溫下，進(jìn)行15 30分鐘的高溫滅菌。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的檸檬酸發(fā)酵的方法，其特征是，步驟(6)所述的發(fā)酵溫度控制 在35 38°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的檸檬酸發(fā)酵的方法，其特征是，步驟(7)所述的檸檬酸的提 取一般使用鈣鹽法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種木薯去渣發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，該方法如下將木薯切成小塊進(jìn)行粉碎，對粉碎好的木薯粉加水調(diào)漿，然后將木薯粉漿通過連續(xù)噴射液化工藝進(jìn)行液化，液化完成后，對液化液采用帶式過濾機或板框過濾機過濾，將過濾后的濾清液打入發(fā)酵裝置，然后添加占總發(fā)酵體積0.3～15％的有機氮源進(jìn)行發(fā)酵，最后采用鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸檬酸。本發(fā)明不僅可以大大降低發(fā)酵醪液粘度，很好地改善發(fā)酵過程中的溶解氧，降低發(fā)酵周期；還可以通過提高了發(fā)酵初始總糖的濃度，增加發(fā)酵罐的利用率，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。同時它也解決了檸檬酸生產(chǎn)過程中占用糧食資源的原料問題。
文檔編號C12N1/00GK101698860SQ200910233468
公開日2010年4月28日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者劉振強, 宗偉剛, 蔣小東, 高金寶 申請人:宜興協(xié)聯(lián)生物化學(xué)有限公司