專(zhuān)利名稱(chēng)：一種發(fā)酵制檸檬酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)酵制檸檬酸的方法。
背景技術(shù)：
檸檬酸是有機(jī)酸中第一大酸，由于物理、化學(xué)等方面的優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化學(xué)、電子、紡織、石油、皮革、建筑、攝影、塑料、鑄造和陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域。目前的檸檬酸發(fā)酵采取的主流技術(shù)是二級(jí)液體深層發(fā)酵技術(shù)，在發(fā)酵過(guò)程中需要通入較大量的壓縮空氣(O. 18-0. 3MPa)、種子罐和發(fā)酵罐的罐壓控制在0. 05-0. IMPa之間以供應(yīng)黑曲霉種子的生長(zhǎng)和發(fā)酵產(chǎn)酸。因黑曲霉在生長(zhǎng)和產(chǎn)酸階段對(duì)氧氣較為敏感，在溶氧不足或缺氧的條件下，黑曲霉菌體的代謝途徑將發(fā)生改變，抑制而且是不可逆的影響產(chǎn)酸速率及產(chǎn)酸率。而檸檬酸發(fā)酵過(guò)程中由于檸檬酸發(fā)酵液的性質(zhì)導(dǎo)致氧傳遞系數(shù)不高。因此在檸檬酸發(fā)酵過(guò)程中需要通入大量的壓縮空氣，以供應(yīng)黑曲霉種子檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。由此導(dǎo)致在檸檬酸發(fā)酵過(guò)程中因供氧而增加的能耗占生產(chǎn)成本的很大比例，而發(fā)酵尾氣直接排放到空氣中也是一種能源浪費(fèi)。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)一種能夠有效利用檸檬酸發(fā)酵過(guò)程中所產(chǎn)生的尾氣，并能夠降低檸檬酸生成成本的檸檬酸發(fā)酵的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的發(fā)酵制檸檬酸的方法。采用本發(fā)明的方法不僅能夠有效利用檸檬酸發(fā)酵過(guò)程中所產(chǎn)生的尾氣，而且還大大降低了因供氧而增加檸檬酸發(fā)酵的能耗，從而降低檸檬酸的生產(chǎn)成本。本發(fā)明的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，將檸檬酸種子培養(yǎng)過(guò)程中得到尾氣以及檸檬酸發(fā)酵培養(yǎng)過(guò)程中得到尾氣，替代檸檬酸發(fā)酵過(guò)程中通常使用的空氣，不僅不會(huì)對(duì)檸檬酸的發(fā)酵水平帶來(lái)不利的影響，反而有利于提高檸檬酸發(fā)酵的產(chǎn)酸率，從而完成本發(fā)明。即本發(fā)明提供一種發(fā)酵制檸檬酸的方法，該方法包括在通入第一氣體的條件下， 將檸檬酸發(fā)酵菌接入到種子罐內(nèi)的種子培養(yǎng)基中進(jìn)行種子培養(yǎng)后得到種子培養(yǎng)液和第一尾氣，在通入第二氣體的條件下，將種子培養(yǎng)液接入到發(fā)酵培養(yǎng)罐內(nèi)的發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，得到檸檬酸發(fā)酵液和第二尾氣，其中，所述第一氣體為空氣，部分或全部所述第二氣體為所述第一尾氣和/或第二尾氣，且剩余部分所述第二氣體為空氣。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)酵制檸檬酸的方法，不僅能夠減少空氣的用量，解決尾氣的排放問(wèn)題，而且由于上述尾氣壓力在0. 05-0. IMPa的范圍內(nèi)，該尾氣還具有非常可觀的能量，被直接排放到空氣中是一種非常大的能量浪費(fèi)，將其進(jìn)行稍微的壓縮后，就可以達(dá)到發(fā)酵培養(yǎng)的壓力要求，因此與現(xiàn)有技術(shù)在檸檬酸發(fā)酵過(guò)程中使用空氣相比，還可以大大降低因壓縮氣體而增加的能耗。另外，通過(guò)使用該尾氣，還可以提高檸檬酸發(fā)酵的產(chǎn)酸率。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種發(fā)酵制檸檬酸的方法，該方法包括在通入第一氣體的條件下，將檸檬酸發(fā)酵菌接入到種子罐內(nèi)的種子培養(yǎng)基中進(jìn)行種子培養(yǎng)后得到種子培養(yǎng)液和第一尾氣，在通入第二氣體的條件下，將種子培養(yǎng)液接入到發(fā)酵培養(yǎng)罐內(nèi)的發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，得到檸檬酸發(fā)酵液和第二尾氣，其中，所述第一氣體為空氣，部分或全部所述第二氣體為所述第一尾氣和/或第二尾氣，且剩余部分所述第二氣體為空氣。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述部分或全部所述第二氣體為所述第一尾氣和/或第二尾氣，且剩余部分所述第二氣體為空氣是指可以將第一尾氣和/或第二尾氣全部替代在發(fā)酵培養(yǎng)過(guò)程中需要通入的空氣進(jìn)行發(fā)酵；也可以將第一尾氣和/或第二尾氣部分替代在發(fā)酵培養(yǎng)過(guò)程中不同階段需要通入的空氣進(jìn)行發(fā)酵；還可以是將第一尾氣和/或第二尾氣和空氣進(jìn)行混合后替代在發(fā)酵培養(yǎng)過(guò)程中需要通入的空氣進(jìn)行發(fā)酵。優(yōu)選將第一尾氣和/ 或第二尾氣部分替代在發(fā)酵培養(yǎng)過(guò)程中不同階段需要通入的空氣進(jìn)行發(fā)酵。即，在發(fā)酵培養(yǎng)的過(guò)程中的某一個(gè)或多個(gè)階段，將第一尾氣和/或第二尾氣替代在該階段需要通入的空氣。根據(jù)本發(fā)明的方法，以通入的第二氣體的總量為基準(zhǔn)，所述第一尾氣和第二尾氣的總量為70-100體積％ ；優(yōu)選所述第一尾氣和第二尾氣的總量為70-85體積％。根據(jù)本發(fā)明的方法，該方法可以有多種實(shí)施方式，例如可以是在經(jīng)過(guò)種子培養(yǎng)、發(fā)酵培養(yǎng)得到檸檬酸發(fā)酵液的過(guò)程中，將種子培養(yǎng)得到第一尾氣以及發(fā)酵培養(yǎng)前期得到的第二尾氣用于發(fā)酵培養(yǎng)后期進(jìn)行發(fā)酵。即通入第二氣體的一種實(shí)施方式為在發(fā)酵培養(yǎng)的前期，通入空氣，在發(fā)酵培養(yǎng)的后期，通入第一尾氣和/或第二尾氣。所述發(fā)酵培養(yǎng)前期、后期可以根據(jù)得到的第一尾氣和第二尾氣的量來(lái)適當(dāng)?shù)剡x擇。所述發(fā)酵培養(yǎng)的前期為從開(kāi)始發(fā)酵到發(fā)酵培養(yǎng)tl時(shí)間之間的時(shí)間段，tl與發(fā)酵培養(yǎng)總時(shí)間t2的比例為1 3-7 ；優(yōu)選tl 與發(fā)酵培養(yǎng)總時(shí)間t2的比例為1 3.5-6。所述發(fā)酵培養(yǎng)的后期為發(fā)酵培養(yǎng)tl時(shí)間到發(fā)酵培養(yǎng)結(jié)束之間的時(shí)間段。例如，所述發(fā)酵培養(yǎng)前期為8-16小時(shí)，發(fā)酵培養(yǎng)的總時(shí)間可以為50-65小時(shí)。另外，也可以是將種子培養(yǎng)得到第一尾氣以及發(fā)酵培養(yǎng)得到的第二尾氣收集后，替代下次檸檬酸發(fā)酵培養(yǎng)中需要通入的空氣。根據(jù)本發(fā)明的方法，一般情況下，所述第一尾氣和/或第二尾氣的氧氣的含量為 20. 6-20. 9體積％，所述第二氣體中的二氧化碳的含量為0. 035-0. 038體積％。優(yōu)選的情況下，所述第二氣體中的二氧化碳的含量為0. 037-0. 038體積％。根據(jù)本發(fā)明的方法，由于種子培養(yǎng)得到的第一尾氣和發(fā)酵培養(yǎng)得到的第二尾氣中含有微量的菌體，為了降低尾氣中的菌體對(duì)壓縮機(jī)設(shè)備的傷害，優(yōu)選將所述第一尾氣和/ 或第二尾氣中的菌體進(jìn)行處理，以使所述第一尾氣和/或第二尾氣中的菌體的含量不超過(guò) IOwppm0上述將所述第一尾氣和/或第二尾氣中的菌體進(jìn)行處理的方法為本領(lǐng)域所公知， 只要能夠有效地除去所述第一尾氣和/或第二尾氣中的菌體即可。例如可以將所述第一尾氣和/或第二尾氣經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)后再經(jīng)過(guò)過(guò)濾器后得到菌體的含量不超過(guò)IOwppm的第一尾氣和/或第二尾氣。所述濾網(wǎng)的孔徑可以為0. 5-2um，該濾網(wǎng)可以通過(guò)商購(gòu)獲得。例如購(gòu)于石家莊東力公司的濾網(wǎng)。所述過(guò)濾器為空氣過(guò)濾器，也可以通過(guò)商購(gòu)獲得，例如購(gòu)于上海環(huán)升公司的365型號(hào)的空氣過(guò)濾器。根據(jù)本發(fā)明的方法，該方法還包括將所述第一尾氣和/或第二尾氣經(jīng)過(guò)二次壓縮后得到壓力為0. 18-0. 3MPa的壓縮氣體。由于所述第一尾氣和第二尾氣的壓力在 0. 05-0. IMI^a之間，將第一尾氣和/或第二尾氣壓縮到0. 18-0. 3ΜΙ^的能耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于將常壓空氣壓縮到0. 18-0.3ΜΙ^的能耗。因此，能夠大大降低因供氧而增加檸檬酸發(fā)酵的能耗。根據(jù)本發(fā)明的方法，發(fā)酵培養(yǎng)罐內(nèi)的壓力可以為0.06-0. IMPa，所述第二氣體的通氣量可以為0. 1-0. 3體積(體積·分鐘)；優(yōu)選的情況下，發(fā)酵培養(yǎng)罐內(nèi)的壓力為 0. 08-0. IMPa，所述第二氣體的通氣量為0. 2-0. 3體積(體積·分鐘)。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述種子罐內(nèi)的壓力可以為0. 06-0. IMPa,所述第一氣體的通氣量可以為0. 2-0. 5體積(體積·分鐘)；優(yōu)選的情況下，所述種子罐內(nèi)的壓力為 0. 06-0. 08MPa,所述第一氣體的通氣量為0. 3-0. 4體積(體積·分鐘)。術(shù)語(yǔ)“通氣量”一般以通氣比來(lái)表示，通常以每分鐘內(nèi)通過(guò)單位體積培養(yǎng)液的空氣體積比來(lái)表示(ν/ν ·π η)，例如通氣比為1 0. 1-1，簡(jiǎn)稱(chēng)通氣量為0. 01-1體積(體積 分鐘)。在本發(fā)明中，所述種子培養(yǎng)基可以為本領(lǐng)域所公知的各種檸檬酸種子培養(yǎng)基。優(yōu)選的情況下，使用淀粉質(zhì)原料酶解液，以該淀粉質(zhì)原料酶解液的總量為基準(zhǔn)，淀粉質(zhì)原料酶解液中的總糖為8-14重量％、以氮元素計(jì)，氮源為0. 1-0. 5重量％ ；優(yōu)選地，該淀粉質(zhì)原料酶解液中的總糖為9-12重量％、氮源為0. 1-0. 25重量％。根據(jù)需要，還可以向種子培養(yǎng)基中添加補(bǔ)充氮源。所述補(bǔ)充氮源的添加量可以為培養(yǎng)基總重量的0.01-0. 05重量％。所述補(bǔ)充氮源的種類(lèi)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，所述補(bǔ)充氮源可以為尿素、硫酸銨和硝酸銨等中的一種或多種。上述淀粉質(zhì)原料酶解液可以通過(guò)將水、粉碎后的淀粉質(zhì)原料以及淀粉酶混合酶解而得到。具體地，以每克粉碎后的淀粉質(zhì)原料的干重計(jì)，所述淀粉酶的用量為15-40個(gè)酶活力單位，所述水的用量為1-6克；優(yōu)選地，所述淀粉酶的用量為20-30個(gè)酶活力單位，所述水的用量為2-5克。本發(fā)明所述酶的酶活力單位的定義為在ρΗ值為6. 0、溫度為70°C的條件下，1分鐘將1毫克淀粉轉(zhuǎn)化為還原糖所需的酶量為一個(gè)酶活力單位。所述酶解的溫度可以在很大范圍內(nèi)改變，優(yōu)選為70-115°C，更優(yōu)選為90-95°C。所述酶解的時(shí)間理論上越長(zhǎng)越好，考慮到設(shè)備利用率，優(yōu)選所述酶解的時(shí)間為90-150分鐘， 更優(yōu)選為100-120分鐘。所述酶解的ρΗ值可以在很大范圍內(nèi)改變，優(yōu)選為5. 0-7.0，更優(yōu)選 PH 值為 5. 8-6. 2。淀粉酶是指能夠分解淀粉糖苷鍵的一類(lèi)酶的總稱(chēng)，所述淀粉酶一般包括α -淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和異淀粉酶。α-淀粉酶又稱(chēng)淀粉1，4_糊精酶，它能夠任意地、不規(guī)則地切開(kāi)淀粉鏈內(nèi)部的 α-1,4-糖苷鍵，將淀粉水解為麥芽糖、含有6個(gè)葡萄糖單位的寡糖和帶有支鏈的寡糖。生產(chǎn)此酶的微生物主要有枯草桿菌、黑曲霉、米曲霉和根霉。β -淀粉酶又稱(chēng)淀粉1，4-麥芽糖苷酶，能夠從淀粉分子非還原性末端切開(kāi)1，4_糖苷鍵，生成麥芽糖。此酶作用于淀粉的產(chǎn)物是麥芽糖與極限糊精。此酶主要由曲霉、根霉和內(nèi)孢霉產(chǎn)生。糖化酶又稱(chēng)淀粉α-1，4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非還原性末端，以葡萄糖為單位，依次作用于淀粉分子中的α-1，4-糖苷鍵，生成葡萄糖。糖化酶作用于支鏈淀粉后的產(chǎn)物有葡萄糖和帶有α-1，6_糖苷鍵的寡糖；作用于直鏈淀粉后的產(chǎn)物幾乎全部是葡萄糖。此酶產(chǎn)生菌主要是黑曲霉(左美曲霉、泡盛曲霉)、根霉(雪白根酶、德氏根霉)、 擬內(nèi)孢霉、紅曲霉。異淀粉酶又稱(chēng)淀粉α-1，6-葡萄糖苷酶、分枝酶，此酶作用于枝鏈淀粉分子分枝點(diǎn)處的α-1，6-糖苷鍵，將枝鏈淀粉的整個(gè)側(cè)鏈切下變成直鏈淀粉。此酶產(chǎn)生菌主要是嫌氣桿菌、芽孢桿菌及某些假單孢桿菌等細(xì)菌。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用α -淀粉酶和/或異淀粉酶。根據(jù)本發(fā)明，所述淀粉質(zhì)原料可以為本領(lǐng)公知的各種可以用于酶解、發(fā)酵制備檸檬酸的含有淀粉的原料，例如，可以選自玉米、薯類(lèi)(如木薯)和小麥中的一種或多種。優(yōu)選地，所述含有淀粉的原料為玉米。 根據(jù)本發(fā)明，所述檸檬酸發(fā)酵菌可以為本領(lǐng)域所公知的檸檬酸發(fā)酵菌。具體地，可以為黑曲霉、酵母或細(xì)菌。優(yōu)選地，所述檸檬酸發(fā)酵菌為黑曲霉。本發(fā)明發(fā)酵所使用的黑曲霉可以為商購(gòu)的黑曲霉固體制劑或黑曲霉菌種，例如，黑曲霉Co827 (上海工業(yè)微生物研究所)和黑曲霉TOl (天津工業(yè)微生物所)。根據(jù)本發(fā)明，在被接種至所述發(fā)酵培養(yǎng)基中之前，將所述發(fā)酵菌經(jīng)過(guò)種子培養(yǎng)處理，之后將得到的種子液加入到所述發(fā)酵培養(yǎng)基中。發(fā)酵菌種子培養(yǎng)的程度可以通過(guò)取樣顯微鏡鏡檢、酸度測(cè)定和PH測(cè)定對(duì)黑曲霉的生長(zhǎng)進(jìn)行觀察，當(dāng)pH在2. 0-2. 5、酸度 0. 5-2. 0%、菌球大小均勻、菌絲粗壯伸出時(shí)停止培養(yǎng)。上述種子培養(yǎng)的條件可以在很大范圍內(nèi)改變，例如所述培養(yǎng)的條件還包括培養(yǎng)的溫度可以為30-45°C，pH值可以為2-6，培養(yǎng)的時(shí)間可以為20-40小時(shí)；更優(yōu)選的情況下， 培養(yǎng)的溫度可以為34-38°C，pH值可以為2. 0-4. 5，所述培養(yǎng)的時(shí)間可以為22-30小時(shí)。在本發(fā)明的種子培養(yǎng)中，所述檸檬酸發(fā)酵菌的接種量可以在很大范圍內(nèi)改變，優(yōu)選情況下，以每毫升種子培養(yǎng)基為基準(zhǔn)，發(fā)酵菌的接種量為1 XIO5 1 X IO6個(gè)菌落形成單位。所述菌落形成單位的定義為將稀釋后的一定量的菌液通過(guò)澆注或涂布的方法，讓其內(nèi)的微生物單細(xì)胞一一分散在培養(yǎng)基平板上，待培養(yǎng)后，每一活細(xì)胞就形成一個(gè)菌落。即每毫升菌液中含有的單細(xì)胞的數(shù)目。所述菌落形成單位可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的方法測(cè)定，例如，通過(guò)血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，所述將檸檬酸發(fā)酵菌接種至所述發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵的條件可以在很大范圍內(nèi)改變，例如所發(fā)酵的條件可以包括培養(yǎng)的溫度可以為30_42°C，pH值可以為 1-6，培養(yǎng)的時(shí)間可以為50-65小時(shí)；更優(yōu)選的情況下，所述培養(yǎng)的條件可以包括培養(yǎng)的溫度可以為；34-39°C，pH值可以為1.5-3.0，所述培養(yǎng)的時(shí)間可以為51-60小時(shí)。所述培養(yǎng)的設(shè)備為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，可以使用發(fā)酵罐進(jìn)行培養(yǎng)。根據(jù)本發(fā)明，所述發(fā)酵培養(yǎng)基中各組分的含量可以在很大范圍內(nèi)改變。優(yōu)選地，所述發(fā)酵培養(yǎng)基中碳源(糖)含量為13-21重量％，氮源含量為0. 06-0. 14重量％，磷源含量為0. 005-0. 07重量％，無(wú)機(jī)鹽含量0. 1-2. 6重量％，水含量為77-86重量％。優(yōu)選所述發(fā)酵培養(yǎng)基中總糖為13-18重量％，更優(yōu)選發(fā)酵培養(yǎng)基中總糖為14-16 重量％。優(yōu)選情況下，還可以根據(jù)需要向所述發(fā)酵培養(yǎng)基中添加補(bǔ)充氮源，所述補(bǔ)充氮源(如尿素)的添加量可以為發(fā)酵培養(yǎng)基總重量的0.01-0. 05重量％。根據(jù)本發(fā)明，所述補(bǔ)充氮源的種類(lèi)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，所述補(bǔ)充氮源可以為尿素、硫酸銨和硝酸銨等中的一種或多種。在本發(fā)明中的發(fā)酵培養(yǎng)中，所述檸檬酸發(fā)酵菌的接種量可以在很大范圍內(nèi)改變， 優(yōu)選情況下，以每毫升發(fā)酵培養(yǎng)基為基準(zhǔn)，發(fā)酵菌的接種量為1XIO4-I X IO5個(gè)菌落形成單位。下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明并不僅限于下述實(shí)施例。以下實(shí)施例中檸檬酸的酸度采用酸堿中和的方法測(cè)定。以下實(shí)施例中所使用的空氣壓縮機(jī)購(gòu)于MAN-Turbo公司的單軸壓縮機(jī)；以下實(shí)施例中所使用的濾網(wǎng)購(gòu)于石家莊東力公司；以下實(shí)施例中所使用的過(guò)濾器購(gòu)于上海環(huán)升公司的365型號(hào)。以下實(shí)施例中的玉米粉酶解液的制備方法為將55噸玉米進(jìn)行粉碎，得到平均粒子直徑為400微米的粉碎產(chǎn)物。將粉碎后的產(chǎn)物與230m3自來(lái)水和淀粉酶(相當(dāng)于每克粉碎的玉米使用25個(gè)酶活力單位的淀粉酶，諾維信公司，α-淀粉酶)混合均勻后，進(jìn)入噴射器，在95°C、ρΗ為6. 0的條件下酶解100分鐘后得到258m3酶解液。實(shí)施例11)向種子罐中投入^m3上述得到的酶解液后，對(duì)種子罐的種子培養(yǎng)基進(jìn)行121°C 滅菌30分鐘，降溫到36°C接入黑曲霉種子，接種量為每毫升酶解液2X IO5個(gè)菌落形成單位，在溫度36°C、通氣量為0.3體積(體積 分鐘)的空氣(由第一壓縮機(jī)(空氣壓縮機(jī)) 提供，壓力0. 23MPa)，罐壓0. IMPa的條件下培養(yǎng)27小時(shí)，得到培養(yǎng)成熟的種子液和第一尾氣，將第一尾氣通過(guò)帶有濾網(wǎng)(濾網(wǎng)孔徑為Ium)的管網(wǎng)，再通過(guò)過(guò)濾器后進(jìn)入第二壓縮機(jī)， 控制壓縮后尾氣的壓力為0. 23MPa，并將壓縮尾氣存于儲(chǔ)氣罐中。2)將上述得到的酶解液向發(fā)酵罐中投入20m3，其余的210m3進(jìn)行過(guò)濾后得到的 200m3酶解清液，將該酶解清液投入發(fā)酵罐中后，加入37. 5kg尿素。在80°C滅菌IOmin后降溫到38°C，開(kāi)攪拌、通氣量為0.2體積(體積 分鐘)的空氣(所述空氣壓縮機(jī)提供，壓力 0. 23MPa)，接入上述培養(yǎng)成熟的種子液，罐壓控制在0. OSMPa進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。來(lái)自發(fā)酵罐的第二尾氣被引入步驟1)的帶有濾網(wǎng)的管網(wǎng)中，通過(guò)過(guò)濾器后進(jìn)入第二壓縮機(jī)，控制壓縮后尾氣的壓力為0. 23MPa，并將壓縮尾氣存于儲(chǔ)氣罐中。在發(fā)酵16小時(shí)時(shí)將發(fā)酵罐的進(jìn)氣改為由第二壓縮機(jī)提供的壓縮尾氣，通氣量為0. 2體積(體積 分鐘)。發(fā)酵罐58小時(shí)糖耗盡停止發(fā)酵，得到檸檬酸發(fā)酵液，該檸檬酸發(fā)酵液的酸度、體積、壓縮機(jī)電耗見(jiàn)表1。對(duì)比例1采用實(shí)施例1的方法進(jìn)行，不同的是在發(fā)酵16小時(shí)時(shí)繼續(xù)采用第一壓縮機(jī)提供空氣。發(fā)酵罐57小時(shí)糖耗盡停止發(fā)酵，得到檸檬酸發(fā)酵液和由第一尾氣和第二尾氣壓縮得到的壓縮尾氣，該檸檬酸發(fā)酵液的酸度、體積、壓縮機(jī)電耗(不包括壓縮尾氣所消耗的電能) 見(jiàn)表1。實(shí)施例21)向種子罐中投入^m3上述得到的酶解液后，對(duì)種子罐的種子培養(yǎng)基進(jìn)行121°C 滅菌30分鐘，降溫到36°C接入黑曲霉種子，接種量為每毫升酶解液IO5個(gè)菌落形成單位，在溫度36°C、通氣量為0. 45體積(體積·分鐘)的空氣(由第一壓縮機(jī)(空氣壓縮機(jī))提供，壓力0. 23MPa)，罐壓0. IMPa的條件下培養(yǎng)27小時(shí)，得到培養(yǎng)成熟的種子液和第一尾氣， 將第一尾氣通過(guò)帶有濾網(wǎng)(濾網(wǎng)孔徑為0.5um)的管網(wǎng)，再通過(guò)過(guò)濾器后進(jìn)入第二壓縮機(jī)， 控制壓縮后尾氣的壓力為0. 23MPa，并將壓縮尾氣存于儲(chǔ)氣罐中。2)將上述得到的酶解液向發(fā)酵罐中投入20m3，其余的210m3進(jìn)行過(guò)濾后得到的 200m3酶解清液，將該酶解清液投入發(fā)酵罐中后，加入37. 5kg尿素。在80°C滅菌IOmin后降溫到38°C，開(kāi)攪拌、通氣量為0. 25體積(體積·分鐘)的壓縮尾氣(該壓縮尾氣為對(duì)比例1中得到的壓縮尾氣以及步驟1)中得到的壓縮尾氣，壓力0. 23MPa)，接入培養(yǎng)成熟的種子液，罐壓控制在0. OSMI^a進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。來(lái)自發(fā)酵罐的第二尾氣被引入帶有濾網(wǎng)(濾網(wǎng)孔徑為2um)的管網(wǎng)中，再通過(guò)過(guò)濾器后進(jìn)入第二壓縮機(jī)，控制壓縮后尾氣的壓力為0.23MPa，并將壓縮尾氣存于儲(chǔ)氣罐中(用于下一次發(fā)酵培養(yǎng))。發(fā)酵罐60小時(shí)糖耗盡停止發(fā)酵，得到檸檬酸發(fā)酵液，該檸檬酸發(fā)酵液的酸度、體積、壓縮機(jī)電耗(包括對(duì)比例中壓縮尾氣所消耗的電能)見(jiàn)表1。實(shí)施例3采用實(shí)施例2的方法進(jìn)行，不同的是步驟2)中開(kāi)始通入壓縮尾氣的時(shí)間為發(fā)酵10 小時(shí)時(shí)。發(fā)酵罐56小時(shí)糖耗盡停止發(fā)酵，得到檸檬酸發(fā)酵液，該檸檬酸發(fā)酵液的酸度、體積、壓縮機(jī)電耗(包括壓縮種子培養(yǎng)所產(chǎn)生尾氣所消耗的電能)見(jiàn)表1。實(shí)施例4采用實(shí)施例2的方法進(jìn)行，不同的是步驟幻中通入的尾氣為發(fā)酵培養(yǎng)得到的第二尾氣。發(fā)酵罐59小時(shí)糖耗盡停止發(fā)酵，得到檸檬酸發(fā)酵液，該檸檬酸發(fā)酵液的酸度、體積、 壓縮機(jī)電耗(包括壓縮發(fā)酵培養(yǎng)所產(chǎn)生尾氣所消耗的電能)見(jiàn)表1。表 權(quán)利要求
1.一種發(fā)酵制檸檬酸的方法，該方法包括在通入第一氣體的條件下，將檸檬酸發(fā)酵菌接入到種子罐內(nèi)的種子培養(yǎng)基中進(jìn)行種子培養(yǎng)后得到種子培養(yǎng)液和第一尾氣，在通入第二氣體的條件下，將種子培養(yǎng)液接入到發(fā)酵培養(yǎng)罐內(nèi)的發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，得到檸檬酸發(fā)酵液和第二尾氣，其特征在于，所述第一氣體為空氣，部分或全部所述第二氣體為所述第一尾氣和/或第二尾氣，且剩余部分所述第二氣體為空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，以通入的第二氣體的總量為基準(zhǔn)，所述第一尾氣和第二尾氣的總量為70-100體積％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，通入第二氣體的方式為在發(fā)酵培養(yǎng)的前期， 通入空氣，在發(fā)酵培養(yǎng)的后期，通入第一尾氣和/或第二尾氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述發(fā)酵培養(yǎng)的前期為從開(kāi)始發(fā)酵到發(fā)酵培養(yǎng) tl時(shí)間之間的時(shí)間段，tl與發(fā)酵培養(yǎng)總時(shí)間t2的比例為1 3-7 ；所述發(fā)酵培養(yǎng)的后期為發(fā)酵培養(yǎng)tl時(shí)間到發(fā)酵培養(yǎng)結(jié)束之間的時(shí)間段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，第一尾氣和/或第二尾氣中的菌體的含量不超過(guò)lOwppm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，發(fā)酵培養(yǎng)罐內(nèi)的壓力為 0. 06-0. IMPa，第二氣體的通氣量為0. 1-0. 3體積(體積·分鐘)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述發(fā)酵培養(yǎng)的條件包括以每毫升發(fā)酵培養(yǎng)基為基準(zhǔn)，發(fā)酵菌的接種量為1 X IO4 1 X IO5個(gè)菌落形成單位，培養(yǎng)的溫度為 30-42°C，pH值為1-6，培養(yǎng)的時(shí)間為50-65小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，種子罐內(nèi)的壓力為0.06-0. IMPa，第一氣體的通氣量為0. 2-0. 5體積(體積·分鐘)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法，其中，所述種子培養(yǎng)的條件包括以每毫升種子培養(yǎng)基為基準(zhǔn)，發(fā)酵菌的接種量為1 X IO5 1 X IO6個(gè)菌落形成單位，培養(yǎng)的溫度為30-45°C， pH值為2-6，培養(yǎng)的時(shí)間為20-40小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)酵制檸檬酸的方法，該方法包括在通入第一氣體的條件下，將檸檬酸發(fā)酵菌接入到種子罐內(nèi)的種子培養(yǎng)基中進(jìn)行種子培養(yǎng)后得到種子培養(yǎng)液和第一尾氣，在通入第二氣體的條件下，將種子培養(yǎng)液接入到發(fā)酵培養(yǎng)罐內(nèi)的發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，得到檸檬酸發(fā)酵液和第二尾氣，其中，所述第一氣體為空氣，部分或全部所述第二氣體為所述第一尾氣和/或第二尾氣，且剩余部分所述第二氣體為空氣。采用本發(fā)明的方法不僅能夠有效利用檸檬酸發(fā)酵過(guò)程中所產(chǎn)生的尾氣，而且還大大降低了因供氧而增加檸檬酸發(fā)酵的能耗，從而降低檸檬酸的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C12P7/48GK102373243SQ20111034992
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者盧宗梅, 楊儒文, 滿(mǎn)云, 章輝平, 童麗 申請(qǐng)人:中糧生物化學(xué)(安徽)股份有限公司