CN102517347A - 一种采用半连续发酵工艺制备葡萄糖酸钠的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用半连续发酵工艺制备葡萄糖酸钠的方法，包括：(1)将发酵培养基打入发酵罐，接入黑曲霉孢子液，保温培养；(2)将培养液的20-50％放出，同时补充相同体积的新鲜培养基进行培养；(3)循环进行步骤(2)；(4)放罐。与传统的发酵工艺相比，本发明制备方法所采用的发酵培养基中的糖浓度比传统的发酵培养基提高了5-10％，从而提高了总体发酵液中的酸钠含量；减少了发酵罐及其管道的蒸汽灭菌次数，降低了蒸汽消耗；生产连续性强，保证后提取生产的匀速连续，保证了成品质量的稳定。

Description

一种采用半连续发酵工艺制备葡萄糖酸钠的方法
技术领域
本发明涉及一种葡萄糖酸钠的制备方法，具体地说，涉及一种利用半连续发酵工艺制备葡萄糖酸钠的方法。
背景技术
葡萄糖酸钠又称五羟基己酸钠，是一种白色或淡黄色结晶粉末，易溶于水，微溶于醇，不溶于醚。其分子式为C6H11O7Na，相对分子量为218.14。葡糖酸钠是一种用途极广的多羟基有机酸盐，由于其无毒，原料来源广泛，在化工、食品、医药、轻工等行业具有广泛的用途，如可用作酸碱平衡剂、水质稳定剂、表面清洗剂、水泥参合剂等。
目前葡萄糖酸钠的制备方法主要有催化氧化法和传统的生物发酵法两种工艺。
姜学锋、张军在中国发明专利CN200610009683中公开了一种二元氧化催化法生产葡萄糖酸钠的方法，它是按重量配比将1000份的葡萄糖物料投入氧化罐中，然后加入浓度为10％的双氧水25～30份和催化剂氢溴酸饱和水溶液1～2份搅拌，同时对物料通入净化空气，加热使罐温升至40～50℃；氧化2小时后，加入浓度为30％的氢氧化钠，使物料pH值为7.5～8.0，然后加入1.5份钯/碳催化剂，氧化温度为60～65℃，pH值控制在8.0～8.5之间，当反应物中残糖含量小于或等于5％时，反应结束。与已有钯/碳单元催化氧化法生产葡萄糖酸钠相比降低钯/碳催化剂用量1‰，生产时间缩短1小时，降低了生产成本。
马利连·马克辛斯基，皮特·古茨尔等人在专利DD283841A5中公开了一种用微生物法制备葡萄糖酸钠的工艺，用含有葡萄糖、麦芽糖和低聚糖DE5-80(最好是10-45)的淀粉水解产物及(NH4)2HPO4、MgSO4.7H2O、KH2PO4制备发酵培养基，接种该培养基之前，先灭菌、并在70°～30℃加入葡萄糖淀粉酶，然后使全部化合物同时进行发酵培养进行生物转化和糖化作用，同时用NaOH逐渐中和。本发明的优点是生产成本低，可在化学和淀粉工业中应用。
王勇、王亮等人在中国发明专利CN200110231543中公开了一种葡萄糖酸钠的制备工艺，具体操作包括：将葡萄糖酸钠发酵液过滤、脱色，然后将其进行浓缩至原浓度的40％-60％，取乙醇溶液，加入其中搅拌3-8小时，然后进行结晶、沉降、分离，把分离后的清液进行蒸发，提取乙醇，并将残液收回发酵液中，将晶体进行干燥，制得葡萄糖酸钠固体。该工艺可以提高葡萄糖酸钠结晶收率，降低了葡萄糖酸钠的生产成本。
但是，催化氧化法生产葡萄糖酸钠会有副产物葡萄糖二醛、葡萄糖醛酸等杂酸产生，而且所用催化剂在循环使用一定次数后，催化效率下降，使葡萄糖转化率降低，反应时间延长甚至基本无催化活性，更换催化剂相应地使生产成本提高；而传统的生物发酵法生产葡萄糖酸钠也具有设备利用率低，蒸汽消耗量大，生产连续性不强等缺点。因此，寻找一种可进一步节能降耗且操作更加简单的葡萄糖酸钠的生产工艺，成为我们要解决的课题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种葡萄糖酸钠的制备方法，该方法操作简单，生产成本低。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种利用半连续发酵工艺制备葡萄糖酸钠的方法，包括如下步骤：
(1)将发酵培养基打入发酵罐，接入黑曲霉孢子液，保温培养；
(2)将培养液的20-50％放出，同时补充相同体积的新鲜培养基进行培养；
(3)循环进行步骤(2)；
(4)放罐。
优选地，以质量百分比计，上述发酵培养基包括淀粉糖15％～35％，麸皮1-3％，玉米浆0.1-0.3％，硫酸镁0.05-0.15％，磷酸二氢钾0.1-0.2％，磷酸氢二氨0.2-0.5％，一水硫酸亚铁0.01-0.03％，余量为水。
优选地，步骤(1)中的培养时间为15-18小时，罐压控制在0.18～0.22MPa，温度控制在32～35℃，pH值0～12h之内控制在6.5～6.8，12h以后控制在6.0～6.4，通风比0～4h之内控制在1.5～1.6，4～8h之内控制在1.6～1.8，8h以后控制在1.8～2.2。
优选地，步骤(2)中的培养时间为4.5-6小时，罐压控制在0.14～0.16MPa，温度控制在33～38℃，pH值0～4h之内控制在6.5～6.7，4h以后控制6.0～6.4，通风比控制在1.0～1.2。
优选地，步骤(3)的循环次数为6-9次。
本发明的有益效果是：(1)发酵培养基中的糖浓度比传统的发酵培养基提高了5-10％，从而提高了总体发酵液中的酸钠含量；(2)减少了发酵罐及其管道的蒸汽灭菌次数，降低了蒸汽消耗；(3)生产连续性强，保证后提取生产的匀速连续，保证了成品质量的稳定。
具体实施方式
实施例1：
(1)将发酵培养基打入发酵罐，接入黑曲霉孢子液(中国工业微生物菌种管理保藏中心，CICC40417)，保温培养：
培养时间为15小时，罐压控制在0.22MPa，温度控制在35℃，pH值0～12h之内控制在6.8，12h以后控制在6.4，通风比0～4h之内控制在1.6，4～8h之内控制在1.8，8h以后控制在2.2；
(2)将培养液的50％放出，同时补充相同体积的新鲜培养基进行培养：
培养时间为6小时，罐压控制在0.14MPa，温度控制在33℃，pH值0～4h之内控制在6.5，4h以后控制6.0，通风比控制在1.0；
(3)循环进行步骤(2)，共循环进行6次；
(4)放罐。
以质量百分比计，上述发酵培养基包括淀粉糖15％，麸皮3％，玉米浆0.1％，硫酸镁0.15％，磷酸二氢钾0.2％，磷酸氢二氨0.2％，一水硫酸亚铁0.01％，余量为水。
测定步骤(4)放出的发酵液中残糖含量为0.085％。
实施例2：
(1)将发酵培养基打入发酵罐，接入黑曲霉孢子液(中国工业微生物菌种管理保藏中心，CICC40424)，保温培养：
培养时间为18小时，罐压控制在0.18MPa，温度控制在32℃，pH值0～12h之内控制在6.5，12h以后控制在6.0，通风比0～4h之内控制在1.5，4～8h之内控制在1.6，8h以后控制在1.8；
(2)将培养液的20％放出，同时补充相同体积的新鲜培养基进行培养：
培养时间为4.5小时，罐压控制在0.16MPa，温度控制在38℃，pH值0～4h之内控制在6.7，4h以后控制6.4，通风比控制在1.2；
(5)循环进行步骤(2)，共循环进行9次；
(6)放罐。
以质量百分比计，上述发酵培养基包括淀粉糖35％，麸皮1％，玉米浆0.3％，硫酸镁0.05％，磷酸二氢钾0.1％，磷酸氢二氨0.5％，一水硫酸亚铁0.03％，余量为水。
测定步骤(4)放出的发酵液中残糖含量为0.092％。
实施例3：
(1)将发酵培养基打入发酵罐，接入黑曲霉孢子液(中国工业微生物菌种管理保藏中心，CICC40405)，保温培养：
培养时间为16小时，罐压控制在0.20MPa，温度控制在34℃，pH值0～12h之内控制在6.7，12h以后控制在6.2，通风比0～4h之内控制在1.5，4～8h之内控制在1.7，8h以后控制在2.0；
(2)将培养液的30％放出，同时补充相同体积的新鲜培养基进行培养：
培养时间为5.5小时，罐压控制在0.15MPa，温度控制在35℃，pH值0～4h之内控制在6.6，4h以后控制6.2，通风比控制在1.1；
(7)循环进行步骤(2)，共循环进行7次；
(8)放罐。
以质量百分比计，上述发酵培养基包括淀粉糖28％，麸皮2％，玉米浆0.2％，硫酸镁0.10％，磷酸二氢钾0.2％，磷酸氢二氨0.4％，一水硫酸亚铁0.02％，余量为水。
测定步骤(4)放出的发酵液中残糖含量为0.089％。

Claims (5)

1.一种采用半连续发酵工艺制备葡萄糖酸钠的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将发酵培养基打入发酵罐，接入黑曲霉孢子液，保温培养；
(2)将培养液的20-50％放出，同时补充相同体积的新鲜培养基进行培养；
(3)循环进行步骤(2)；
(4)放罐。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以质量百分比计，所述发酵培养基包括淀粉糖15％～35％，麸皮1-3％，玉米浆0.1-0.3％，硫酸镁0.05-0.15％，磷酸二氢钾0.1-0.2％，磷酸氢二氨0.2-0.5％，一水硫酸亚铁0.01-0.03％，余量为水。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的培养时间为15-18小时，罐压控制在0.18～0.22MPa，温度控制在32～35℃，pH值0～12h之内控制在6.5～6.8，12h以后控制在6.0～6.4，通风比0～4h之内控制在1.5～1.6，4～8h之内控制在1.6～1.8，8h以后控制在1.8～2.2。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的培养时间为4.5-6小时，罐压控制在0.14～0.16MPa，温度控制在33～38℃，pH值0～4h之内控制在6.5～6.7，4h以后控制6.0～6.4，通风比控制在1.0～1.2。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)的循环次数为6-9次。
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