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一種山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝的制作方法

文檔序號(hào):469197閱讀:471來源:國知局
專利名稱:一種山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及維生素C的第一步發(fā)酵領(lǐng)域,具體為一種山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工 藝。
背景技術(shù)
維生素C(Vc)第一步發(fā)酵系應(yīng)用生黑醋酸桿菌轉(zhuǎn)化山梨醇至山梨糖。在常規(guī)工藝 中,發(fā)酵罐中投加山梨醇濃度為22wt-25wt%,發(fā)酵周期20-24小時(shí)。另外,發(fā)酵前要做好 罐清洗、配料、殺菌、接種等多項(xiàng)準(zhǔn)備,要耗時(shí)15個(gè)小時(shí)。又因第一步和第二步發(fā)酵罐之間 的供需專性太強(qiáng),即第一步罐內(nèi)的醪液只能導(dǎo)入被限定的一至二個(gè)第二步發(fā)酵罐內(nèi)。因此, 在第二步發(fā)酵接近結(jié)束時(shí),第一步發(fā)酵罐內(nèi)的山梨糖才能全部流出,罐才能清空,這段時(shí)間 被稱為“糖罐等待期”,約為30-35小時(shí)。計(jì)算下來,Vc —步發(fā)酵產(chǎn)出一罐山梨糖,總需時(shí)約 70個(gè)小時(shí),其內(nèi)只有20幾個(gè)小時(shí)為工作態(tài),50小時(shí)為閑置狀,設(shè)備利用嚴(yán)重不足,亟待建立 高濃度連續(xù)發(fā)酵新技術(shù)以扭轉(zhuǎn)此不利局面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種Vc —步發(fā)酵山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝,基于Vc 第一步發(fā)酵生產(chǎn)菌_生黑醋酸桿菌的生理和代謝特性,采用雙罐組合_低、高醇濃度交錯(cuò)發(fā) 酵的模式,實(shí)現(xiàn)了山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝,選二個(gè)發(fā)酵罐緊密組合而成一組,1#罐應(yīng)用 低山梨醇濃度發(fā)酵,培養(yǎng)液中山梨醇含22wt % -30wt %,生黑醋酸桿菌種液加入量占培養(yǎng) 液的5wt%-15wt%,發(fā)酵12-20小時(shí),待生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值,移出部分發(fā)酵 液作為接種液,移出的部分占發(fā)酵液總量的15wt% _35wt%,接入已備好低山梨醇濃度一 步發(fā)酵培養(yǎng)基的2 罐進(jìn)行低山梨醇濃度發(fā)酵;1#罐移出部分發(fā)酵液后,本身需流加濃度為 60wt% _90wt%的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為30wt% _40wt%,繼續(xù)發(fā)酵15-20 小時(shí),醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)96-99%,結(jié)束發(fā)酵;發(fā)酵醪液立即導(dǎo)入糖儲(chǔ)罐,1#罐清空后轉(zhuǎn)入第二輪 發(fā)酵運(yùn)行前期重復(fù)2#罐、后期重復(fù)1#罐發(fā)酵過程;原作低山梨醇濃度發(fā)酵的2#罐發(fā)酵進(jìn) 行12-20小時(shí),生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值時(shí),重復(fù)1#罐過程;1#和2#罐兩罐如此相 互依存、作用整合、且周而復(fù)始地不間斷運(yùn)行,從而實(shí)現(xiàn)山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵。所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝,1#罐或2#罐進(jìn)行低山梨醇濃度發(fā)酵時(shí),培養(yǎng) 液中山梨醇含22wt% -30wt%,培養(yǎng)溫度為31-33°C,通風(fēng)至溶氧百分比為20% -25%。所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝,1#罐或2#罐進(jìn)行低山梨醇濃度發(fā)酵時(shí),至生 黑醋酸桿菌的生長和代謝達(dá)高峰值,醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)60% -80%。所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝,1#罐或2#罐進(jìn)行低山梨醇濃度發(fā)酵時(shí),生黑 醋酸桿菌接種液加入量占發(fā)酵培養(yǎng)液的-15wt%。所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝,1#罐移出部分發(fā)酵液后,本身需流加濃度為60wt% _90wt%的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為30wt% -40wt%,此時(shí)加大通風(fēng) 至溶氧百分比達(dá)30% -35%,培養(yǎng)溫度為31-33°C,繼續(xù)發(fā)酵15-20小時(shí)至醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá) 96-99%。本發(fā)明中,溶氧百分比系溶氧濃度的單位,S卩(溶液中屆時(shí)含氧量)/(溶液中可 溶解的最大含氧量)X100%。本發(fā)明中,醇糖轉(zhuǎn)化率=發(fā)酵醪液中山梨糖濃度X醪液體積/(投入山梨醇的 量X0. 9889) XlOO%,0. 9889為山梨醇與山梨糖分子量之比。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)山梨醇高濃度連續(xù)發(fā)酵,大幅壓縮原來的一、二、三級(jí)制種過程,解 放勞力4-5成,節(jié)省動(dòng)力3-4成。2.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)山梨醇高濃度連續(xù)發(fā)酵,提高設(shè)備利用率3倍。3.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)山梨醇高濃度連續(xù)發(fā)酵,屆時(shí)備有充足的山梨糖液供Vc第二步發(fā) 酵適時(shí)流加,杜絕了第二步發(fā)酵因一時(shí)調(diào)配不及時(shí)出現(xiàn)供糖阻斷現(xiàn)象的發(fā)生,保障了發(fā)酵 的高效、快速轉(zhuǎn)化。4.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵,各工藝過程速度加快、接轉(zhuǎn)緊湊,有利于 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化及人員的高素質(zhì)培訓(xùn)。5.按本發(fā)明調(diào)整原生產(chǎn)設(shè)備布局,可騰出車間場地4-5成,作為潛在的基礎(chǔ)設(shè)施, 可增置新的生產(chǎn)或公共施設(shè),擴(kuò)大生產(chǎn),改善勞動(dòng)環(huán)境。6.為保障發(fā)酵各過程運(yùn)行順暢,新工藝要求對(duì)原設(shè)備和生產(chǎn)布局應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整 增設(shè)無菌高濃度山梨醇的流加系統(tǒng)和山梨糖醪液的儲(chǔ)存設(shè)施。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 本實(shí)施例山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝,選二個(gè)發(fā)酵罐緊密組合而成一組,1#罐 應(yīng)用低山梨醇濃度發(fā)酵,培養(yǎng)液中山梨醇占24wt%,生黑醋酸桿菌接種液占10wt%,其余 為一步發(fā)酵培養(yǎng)基,發(fā)酵15小時(shí)(醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)60% ),此時(shí)生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá) 高峰值,移出部分發(fā)酵液(占發(fā)酵15小時(shí)后所得發(fā)酵液總量的20wt% )作為接種液,接入 已備好低山梨醇濃度一步發(fā)酵培養(yǎng)基的2#罐進(jìn)行低山梨醇濃度發(fā)酵;1#罐移出部分發(fā)酵液 后,本身流加濃度為85wt%的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為38. 2wt%,加大通風(fēng) 至溶氧百分比達(dá)35%,繼續(xù)發(fā)酵16小時(shí),結(jié)束發(fā)酵,山梨糖濃度達(dá)37. 5wt %,醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá) 98%。發(fā)酵醪液立即導(dǎo)入糖儲(chǔ)罐,1#罐清空后,在1#罐中加入一步發(fā)酵培養(yǎng)基,轉(zhuǎn)入第二輪 發(fā)酵運(yùn)行前期重復(fù)2#罐、后期重復(fù)1#罐發(fā)酵過程;原作低山梨醇濃度發(fā)酵的2#罐發(fā)酵進(jìn) 行15小時(shí),待生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值,重復(fù)1#罐過程;1#和2#罐兩罐如此相互 依存、作用整合、且周而復(fù)始地不間斷運(yùn)行,最終實(shí)現(xiàn)山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵。在1#罐或2#罐進(jìn)行低山梨醇濃度發(fā)酵時(shí),培養(yǎng)溫度為32°C,通風(fēng)至溶氧百分比為 20%。發(fā)酵進(jìn)行至生黑醋酸桿菌的生長和代謝達(dá)高峰值,醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)60%。在1#罐或2# 罐進(jìn)行低山梨醇濃度發(fā)酵時(shí),生黑醋酸桿菌接種液加入量占發(fā)酵培養(yǎng)液的10wt%。本發(fā)明中,一步發(fā)酵培養(yǎng)基為常規(guī)技術(shù),其主要組成可以如下按重量百分比計(jì),玉米漿0. 2%;酵母膏0.04%;碳酸鈣0. 07%,其余為水,玉米漿、酵母膏和碳酸鈣均為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。實(shí)施例2-5 與實(shí)施例1不同之處在于
Vc —步常纖酵Vc —步高山梨醱農(nóng)戯酵麵例山梨醇 濃度 (wt%)發(fā)酵 時(shí)間 (h)醇糖 轉(zhuǎn)化率 (%)mm (ml)山梨醇 終濃度 (wt%)溶氧 百分比 (%)培養(yǎng) 時(shí)間 (h)蘭 轉(zhuǎn)化率 (%)224146512037.7331997324156512037.5331898425167112038.4351797525167812038.1351798應(yīng)用例1 選0. 5噸發(fā)酵罐,投含山梨醇濃度為26wt %的培養(yǎng)液300升,接30升生黑醋酸 桿菌接種液,32°C,通風(fēng)(溶氧百分比為20-25%)發(fā)酵16小時(shí),醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)68%,補(bǔ)加 75升85wt%無菌山梨醇,至罐液山梨醇濃度為37. 8wt%,提高發(fā)酵通風(fēng)量(溶氧百分比為 30-35% ),繼續(xù)培養(yǎng)17小時(shí),醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)97%。應(yīng)用例2 4噸發(fā)酵罐,投含山梨醇濃度為26襯%的培養(yǎng)液2. 2噸,接0. 2噸生黑醋酸桿菌 接種液,32°C,通風(fēng)(溶氧百分比為20-25% )發(fā)酵15小時(shí),醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)64%,補(bǔ)加0.6 噸85wt%無菌山梨醇,至罐液山梨醇濃度達(dá)37. 8wt%,提高發(fā)酵通風(fēng)量(溶氧百分比為 30-35% ),繼續(xù)培養(yǎng)17小時(shí),醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)97%。
權(quán)利要求
一種山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝,其特征在于選二個(gè)發(fā)酵罐緊密組合而成一組,1#罐應(yīng)用低山梨醇濃度發(fā)酵,培養(yǎng)液中山梨醇含22wt% 30wt%,生黑醋酸桿菌種液加入量占培養(yǎng)液的5wt% 15wt%,發(fā)酵12 20小時(shí),待生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值,移出部分發(fā)酵液作為接種液,移出的部分占發(fā)酵液總量的15wt% 35wt%,接入已備好低山梨醇濃度一步發(fā)酵培養(yǎng)基的2#罐進(jìn)行低山梨醇濃度發(fā)酵;1#罐移出部分發(fā)酵液后,本身需流加濃度為60wt% 90wt%的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為30wt% 40wt%,繼續(xù)發(fā)酵15 20小時(shí),醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)96 99%,結(jié)束發(fā)酵;發(fā)酵醪液立即導(dǎo)入糖儲(chǔ)罐,1#罐清空后轉(zhuǎn)入第二輪發(fā)酵運(yùn)行前期重復(fù)2#罐、后期重復(fù)1#罐發(fā)酵過程;原作低山梨醇濃度發(fā)酵的2#罐發(fā)酵進(jìn)行12 20小時(shí),生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值時(shí),重復(fù)1#罐過程;1#和2#罐兩罐如此相互依存、作用整合、且周而復(fù)始地不間斷運(yùn)行,從而實(shí)現(xiàn)山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵。
2.按照權(quán)利要求書1所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝,其特征在于1#罐或2#罐進(jìn) 行低山梨醇濃度發(fā)酵時(shí),培養(yǎng)液中山梨醇含22wt% -30wt%,培養(yǎng)溫度為31-33°C,通風(fēng)至 溶氧百分比為20% -25%。
3.按照權(quán)利要求書1所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝,其特征在于1#罐或2# 罐進(jìn)行低山梨醇濃度發(fā)酵時(shí),至生黑醋酸桿菌的生長和代謝達(dá)高峰值,醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá) 60% -80%。
4.按照權(quán)利要求書1所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝,其特征在于1#罐或2#罐進(jìn) 行低山梨醇濃度發(fā)酵時(shí),生黑醋酸桿菌接種液加入量占發(fā)酵培養(yǎng)液的5wt% -15wt%。
5.按照權(quán)利要求書1所述山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝,其特征在于1#罐移出部分 發(fā)酵液后,本身需流加濃度為60wt% _90wt%的無菌山梨醇水溶液至罐液山梨醇濃度為 30wt% -40wt%,此時(shí)加大通風(fēng)至溶氧百分比達(dá)30%~35%,培養(yǎng)溫度為31_33°C,繼續(xù)發(fā)酵 15-20小時(shí)至醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)96-99%。
全文摘要
本發(fā)明涉及維生素C第一步發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域,具體為一種山梨醇的高濃度連續(xù)發(fā)酵工藝。過程選二個(gè)發(fā)酵罐,1#罐應(yīng)用低山梨醇濃度進(jìn)行發(fā)酵,發(fā)酵至生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值,移出部分作為接種液,接種已備好低山梨醇濃度培養(yǎng)液的2#罐進(jìn)行低山梨醇濃度發(fā)酵;1#罐移出部分發(fā)酵液后,本身流加高濃度無菌山梨醇至終山梨醇濃度為38%,加大通風(fēng)量繼續(xù)發(fā)酵至醇糖轉(zhuǎn)化率達(dá)97%以上,結(jié)束發(fā)酵。1#罐發(fā)酵醪液迅速導(dǎo)入糖儲(chǔ)罐,罐清空后轉(zhuǎn)入第二輪的發(fā)酵運(yùn)行先重復(fù)2#罐、后重復(fù)1#罐的發(fā)酵過程。原作低山梨醇濃度發(fā)酵的2#罐待生黑醋酸桿菌生長和代謝達(dá)高峰值,重復(fù)1#罐的發(fā)酵過程。1#和2#罐相互依存、作用整合、周而復(fù)始地不間斷運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)山梨醇高濃度連續(xù)發(fā)酵。
文檔編號(hào)C12R1/02GK101985640SQ201010561138
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者姚嵐, 姜銘妍, 安海英, 宋紅軍, 宮英姿, 張忠澤, 張海宏, 徐慧, 李春杰, 楊偉超, 汲涌, 荊士華, 趙志遠(yuǎn), 陳宏權(quán) 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所;東北制藥集團(tuán)股份有限公司
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