CN101698860A - 一种木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法 - Google Patents

一种木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法，该方法如下：将木薯切成小块进行粉碎，对粉碎好的木薯粉加水调浆，然后将木薯粉浆通过连续喷射液化工艺进行液化，液化完成后，对液化液采用带式过滤机或板框过滤机过滤，将过滤后的滤清液打入发酵装置，然后添加占总发酵体积0.3～15％的有机氮源进行发酵，最后采用钙盐法提取发酵液中的柠檬酸。本发明不仅可以大大降低发酵醪液粘度，很好地改善发酵过程中的溶解氧，降低发酵周期；还可以通过提高了发酵初始总糖的浓度，增加发酵罐的利用率，扩大生产规模。同时它也解决了柠檬酸生产过程中占用粮食资源的原料问题。

Description

一种木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法
技术领域
本发明涉及一种柠檬酸发酵生产的方法，特别是涉及一种木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法。
背景技术
目前，我国的柠檬酸生产主要以玉米、大米、薯类等淀粉质农作物为原料，其中玉米占柠檬酸生产原料的95％。如专利申请号为85108564的“用黑曲霉发酵联产薯蓣皂素和柠檬酸”、专利申请号为92110021的“利用小麦粉生产柠檬酸的方法”和专利申请号为95111000的“一种柠檬酸和柠檬酸钠的制备方法”分别公开了利用薯干粉、小麦粉和玉米粉生产柠檬酸的工艺方法。但是现在粮食危机在全球蔓延，大米、玉米和小麦作为主要粮食作物供不应求，而薯干由于产量及经济性的制约，不适合使用，所以用全球产量过亿吨的七大农作物之一木薯作为原料进行柠檬酸发酵可以缓解粮食危机带来的压力。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法，解决了柠檬酸生产过程中占用粮食资源的原料问题。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明所采用的原料及主要步骤包括：
(1)粉碎工序：将木薯切成小块，长度为5-10cm，通过粉碎制成木薯粉；
(2)调浆工序：对木薯粉加水调浆；
(3)喷射液化工序：将木薯粉浆输送至喷射液化装置，按每克木薯粉5～15个酶单位在木薯粉浆中加入中温或高温α-淀粉酶，采用连续喷射液化工艺进行液化；
(4)过滤工序：液化完成后，对液化液采用带式过滤机或板框过滤机过滤；
(5)制备培养基工序：将过滤后的滤清液打入发酵装置，然后添加有机氮源；
(6)发酵工序：用孢子或菌丝接种的方法接入发酵菌种黑曲霉至发酵装置中，并通风供氧，直至发酵结束；
(7)提取工序：提取发酵液中的柠檬酸。
其中，步骤(1)所述的粉碎后的木薯粉因能通过60目的筛网。
步骤(2)所述的木薯粉调浆后浓度达到150-350g/L。
步骤(3)所述的将木薯粉浆输送至喷射液化装置后，将木薯粉浆的pH调节为5.5～7.0。
步骤(4)所述的对液化液过滤后的滤清液用来发酵，过滤的湿滤渣用来生产SCP(单细胞蛋白)或饲料益生素。
步骤(5)所述的添加的氮源是有机氮源或是无机氮源，所述有机氮源占总发酵体积的0.3～15％，所述无机氮源占总发酵体积的0.01～2％。
步骤(5)所述的培养基调配好后，在90～121℃的高温下，进行15～30分钟的高温灭菌。
步骤(6)所述的发酵温度控制在35～38℃。
步骤(7)所述的柠檬酸的提取一般使用钙盐法。
有益效果：本发明以木薯粉直接发酵生产柠檬酸，与玉米粉为原料生产柠檬酸相比发酵指数提高12～15％，即在相同的产酸水平上，缩短发酵周期10小时以上，提高发酵液过滤收率5-6％，在相同的发酵周期上，产酸率提高了12～15％，从而大大提高了设备利用率，在不增加发酵设备的情况下，可以使生产企业提高年产量近15％，发酵电耗下降近12％。同时，木薯残渣便于综合利用，也会比酸性菌渣的利用有极大的便利性。如制成SCP(单细胞蛋白)和益生素，它们都是非常好的动物饲料和添加剂，有广阔的市场前景和利润空间。既能够减少污染，变废为宝；又创造了经济价值，进一步提升了主业柠檬酸的市场竞争力。
具体实施方式
通过下列实施实例进一步定义本发明，实施实例是为说明而非限制本发明。本领域中任何普通技术人员能够理解这些实施实例不以任何方式限制本发明，可做适当的修改而不违背本发明的实质和偏离本发明的范围。
实施例一：粉碎：将木薯预先切成小块，长度为5-10cm，通过粉碎制成木薯粉，粉碎后的木薯粉应能通过60目的筛网。调浆：对粉碎好的木薯粉加水调浆，使其浓度达到230g/L。喷射液化：将230g/L的木薯粉浆输送至喷射液化装置，并将木薯粉浆的pH调节为6.5，按每克木薯粉10个酶单位在木薯粉浆中加入高温α-淀粉酶，采用连续喷射液化工艺进行液化，液化温度控制在98℃，在液化层流罐中维持2个小时。过滤：液化完成后，对液化液采用板框过滤机过滤，滤清液用来发酵，过滤的湿滤渣用来生产SCP(单细胞蛋白)。制备培养基：将过滤后的滤清液打入发酵装置，然后添加占总发酵体积1％的豆饼粉作为有机氮源；培养基调配好后，开动搅拌使培养基混合均匀，进行升温至温度98℃，灭菌30分钟后降温至发酵温度35℃.发酵：采用菌丝接种的方法接入发酵菌种黑曲霉至发酵装置中，并通风供氧，直至发酵结束，在此条件下，发酵65小时，产酸165g/L，转化率95.1％，发酵指数2.53g/L/h。提取：采用通用的钙盐法提取发酵液中的柠檬酸。
实施例二：粉碎：将木薯预先切成小块，长度为5-10cm，通过粉碎制成木薯粉，粉碎后的木薯粉应能通过60目的筛网。调浆：对粉碎好的木薯粉加水调浆，使其浓度达到160g/L。喷射液化：将160g/L的木薯粉浆输送至喷射液化装置，并将木薯粉浆的pH调节为6.0，按每克木薯粉15个酶单位在木薯粉浆中加入高温α-淀粉酶，采用连续喷射液化工艺进行液化，液化温度控制在95℃，在液化层流罐中维持3个小时。过滤：液化完成后，对液化液采用板框过滤机过滤，滤清液用来发酵，过滤的湿滤渣用来生产SCP(单细胞蛋白)。制备培养基：首先将占总发酵体积4％的玉米粉调浆液化作为有机氮源；将过滤后的滤清液和液化好的玉米粉浆混合打入发酵装置，开动搅拌使培养基混合均匀，进行升温至温度105℃，灭菌20分钟后降温至发酵温度36℃.发酵：采用菌丝接种的方法接入发酵菌种黑曲霉至发酵装置中，并通风供氧，直至发酵结束，在此条件下，发酵56小时，产酸141g/L，转化率95.8％，发酵指数2.51g/L/h。提取：采用通用的钙盐法提取发酵液中的柠檬酸。
实施例三：粉碎：将木薯预先切成小块，长度为5-10cm，通过粉碎制成木薯粉，粉碎后的木薯粉应能通过60目的筛网。调浆：对粉碎好的木薯粉加水调浆，使其浓度达到220g/L。喷射液化：将220g/L的木薯粉浆输送至喷射液化装置，并将木薯粉浆的pH调节为7.0，按每克木薯粉10个酶单位在木薯粉浆中加入高温α-淀粉酶，采用连续喷射液化工艺进行液化，液化温度控制在100℃，在液化层流罐中维持4个小时。过滤：液化完成后，对液化液采用板框过滤机过滤，滤清液用来发酵，过滤的湿滤渣用来生产SCP(单细胞蛋白)。制备培养基：将过滤后的滤清液打入发酵装置，然后添加占总发酵体积0.7％的尿素作为无机机氮源；培养基调配好后，开动搅拌使培养基混合均匀，进行升温至温度90℃，灭菌30分钟后降温至发酵温度36℃.发酵：采用菌丝接种的方法接入发酵菌种黑曲霉至发酵装置中，并通风供氧，直至发酵结束，在此条件下，发酵64小时，产酸156g/L，转化率94.8％，发酵指数2.44g/L/h。提取：采用通用的钙盐法提取发酵液中的柠檬酸。
实施例四：粉碎：将木薯预先切成小块，长度为5-10cm，通过粉碎制成木薯粉，粉碎后的木薯粉应能通过60目的筛网。调浆：对粉碎好的木薯粉加水调浆，使其浓度达到190g/L。喷射液化：将190g/L的木薯粉浆输送至喷射液化装置，并将木薯粉浆的pH调节为6.5，按每克木薯粉10个酶单位在木薯粉浆中加入高温α-淀粉酶，采用连续喷射液化工艺进行液化，液化温度控制在98℃，在液化层流罐中维持2个小时。过滤：液化完成后，对液化液采用板框过滤机过滤，滤清液用来发酵，过滤的湿滤渣用来生产SCP(单细胞蛋白)。制备培养基：将过滤后的滤清液打入发酵装置，然后添加占总发酵体积1.5％的硫酸铵作为无机机氮源；培养基调配好后，开动搅拌使培养基混合均匀，进行升温至温度105℃，灭菌30分钟后降温至发酵温度35℃.发酵：采用菌丝接种的方法接入发酵菌种黑曲霉至发酵装置中，并通风供氧，直至发酵结束，在此条件下，发酵55小时，产酸140g/L，转化率98.6％，发酵指数2.55g/L/h。提取：采用通用的钙盐法提取发酵液中的柠檬酸。
本发明提供了一种木薯去渣发酵生产柠檬酸的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法，其特征是，所用原料及主要步骤包括：
(1)粉碎工序：将木薯切成小块，长度为5-10cm，通过粉碎制成木薯粉；
(2)调浆工序：对木薯粉加水调浆；
(3)喷射液化工序：将木薯粉浆输送至喷射液化装置，按每克木薯粉5～15个酶单位在木薯粉浆中加入中温或高温α-淀粉酶，采用连续喷射液化工艺进行液化；
(4)过滤工序：液化完成后，对液化液采用带式过滤机或板框过滤机过滤；
(5)制备培养基工序：将过滤后的滤清液打入发酵装置，然后添加氮源；
(6)发酵工序：用孢子或菌丝接种的方法接入发酵菌种黑曲霉至发酵装置中，并通风供氧，直至发酵结束；
(7)提取工序：提取发酵液中的柠檬酸。
2.根据权利要求1所述的木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法，其特征是，步骤(1)所述的粉碎后的木薯粉因能通过60目的筛网。
3.根据权利要求1所述的木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法，其特征是，步骤(2)所述的木薯粉调浆后浓度达到150～350g/L。
4.根据权利要求1所述的木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法，其特征是，步骤(3)所述的将木薯粉浆输送至喷射液化装置后，将木薯粉浆的pH调节为5.5～7.0。
5.根据权利要求1所述的木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法，其特征是，步骤(3)所述的液化过程液化温度控制在85～125℃之间，在液化层流罐中维持1～6个小时，液化DE值5～95％。
6.根据权利要求1所述的木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法，其特征是，步骤(4)所述的对液化液过滤后的滤清液用来发酵，过滤的湿滤渣用来生产单细胞蛋白或饲料益生素。
7.根据权利要求1所述的柠檬酸发酵的方法，其特征是，步骤(5)所述的添加的氮源是有机氮源或是无机氮源，所述有机氮源占总发酵体积的0.3～15％，所述无机氮源占总发酵体积的0.01～2％。
8.根据权利要求1所述的柠檬酸发酵的方法，其特征是，步骤(5)所述的培养基调配好后，在90～121℃的高温下，进行15～30分钟的高温灭菌。
9.根据权利要求1所述的柠檬酸发酵的方法，其特征是，步骤(6)所述的发酵温度控制在35～38℃。
10.根据权利要求1所述的柠檬酸发酵的方法，其特征是，步骤(7)所述的柠檬酸的提取一般使用钙盐法。
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