CN103028124B - 谷氨酸发酵中连实消相结合的物料灭菌方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种谷氨酸发酵中连实消相结合的物料灭菌方法，其创新性体现在，先确定发酵培养基组成，经实消、连消，再接种发酵。采用该技术连消换热器不需要经常清洗；发酵未因此产生污染状况，个别消毒效果甚至更为优越；蒸汽消耗和降温水消耗均显著降低。

Description

谷氨酸发酵中连实消相结合的物料灭菌方法
技术领域
本发明属于谷氨酸发酵生产技术领域，具体是涉及培养基灭菌的工艺技术。
背景技术
谷氨酸发酵过程需要对培养基进行高温灭菌，一般灭菌的方式有两种：一是实罐灭菌，也就是将配置好的培养基预先打入发酵罐（或种子罐）中，在罐中进行升温，达到要求温度后维持一定时间，降温至发酵要求温度接种发酵。二是连续灭菌，也就是把发酵罐（或种子罐）预先空罐灭菌，然后把配制好的培养基经过连消器升温、维持罐保持温度一定时间和换热器降温后将灭过菌的物料打入无菌的罐中。
连续灭菌的优点是可以通过换热器节约蒸汽和降温水消耗量，同时由于加热和降温都是极短时间完成，可以减少培养基的破坏，改善培养基质量，因此对于体积较大的发酵罐一般采用连消方式；但是连消过程也存在一个难以解决的问题，就是某些培良基组分很容易导致换热器结垢，清洗换热器工作量极大，影响上罐批次，同时影响换热效果甚至导致灭菌不彻底。实罐灭菌的优点是设备简单，不存在换热器结垢问题，灭菌效果也较连续灭菌更加可靠，但其缺点是对于体积较大的罐升温和降温都很慢，对培养基破坏大，同时由于没有换热装置，能耗较高。
发明内容
结合工艺要求，本发明的目的是在结合实消工艺和连消工艺，保留两种方法的优点。
本发明的技术方案如下：
谷氨酸发酵中连实消相结合的物料灭菌方法，其创新性体现在，
（1）发酵培养基组成：玉米浆、葡萄糖、磷酸、硫酸镁、氯化钾和豆粕水解液；
（2）实消：将发酵培养基中的玉米浆、磷酸、豆粕水解液混合，加入配料水，打入待发酵罐中，由底部进蒸汽升温，并保持一定时间；
（3）连消：将葡萄糖、硫酸镁、氯化钾混合，加入配料水，通过连消器升温，维持该温度一定时间，一级换热器与未升温物料换热，二级换热器与冷却水换热使物料温度降低；
（4）将（3）连消后的物料加入到（2）实消后的发酵罐中，得总发酵物料，调整总发酵物料温度，接种发酵。
前面所述的物料灭菌方法，优选的方案是，所述发酵培养基各组分占总发酵物料的重量比例是：玉米浆5%，葡萄糖4-10%，磷酸0.2-0.4%，硫酸镁0.1-0.2%，氯化钾0.3-0.5%，豆粕水解液0.2%。
前面所述的物料灭菌方法，优选的方案是，步骤（2）组分混合后加入配料水，控制体积为总发酵物料体积的30%以下（优选10%）。
前面所述的物料灭菌方法，优选的方案是，步骤（2）进蒸汽升温使温度达到122-125℃（优选123℃）。
前面所述的物料灭菌方法，优选的方案是，步骤（2）升温后需保持40-60分钟（优选50分钟）。
前面所述的物料灭菌方法，优选的方案是，步骤（3）通过连消器升温到125-128℃（优选126℃），维持该温度8-10分钟（优选9分钟）。
前面所述的物料灭菌方法，优选的方案是，步骤（3）一级换热器与未升温物料换热到80-100℃（优选90℃）。
前面所述的物料灭菌方法，优选的方案是，步骤（3）二级换热器与冷却水换热后物料温度降至28-35℃（优选30℃）。
前面所述的物料灭菌方法，优选的方案是，步骤（4）接种发酵前调整总发酵物料温度到30-35℃（优选33℃）。
本技术方法的要点是：1.用于实消的物料组分需要认真分析，确定哪些实消，哪些连消。2.必须预先确定用于实消的物料体积（或配水体积），以便设备改造，原则是该体积液位下的管道要进蒸汽，液位上的管道要排蒸汽。3.用于实消的体积要尽可能小，一般不超过总培养基体积的30%，以发挥连消的节能效果。4.对于易高温破坏的物料要通过连消系统进入。
本发明通过对具体谷氨酸发酵培养基组成分析，将培养基各组分区分开，将容易高温下结垢的组分、杂菌量大灭菌难度大的组分和两种组分混合起来高温下会产生反应的其中一种组分在发酵罐空消前进罐中与发酵罐同时消毒（即实消）；而留下来不易结垢的组分和配料水采用连续灭菌的方法。这样既解决了连消换热器结垢问题，也克服了体积较大的罐实消升温降温慢破坏培养基和能源消耗高的问题。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明的技术方案作详细地说明，但保护范围不被此限制。
实施例1 谷氨酸发酵中连实消相结合的物料灭菌方法，
（1）发酵培养基组成：玉米浆、葡萄糖、磷酸、硫酸镁、氯化钾和豆粕水解液（具体是，发酵培养基各组分占总发酵物料的重量比例是：玉米浆5%，葡萄糖4-10%，磷酸0.2-0.4%，硫酸镁0.1-0.2%，氯化钾0.3-0.5%，豆粕水解液0.2%）；
（2）实消：将发酵培养基中的玉米浆、磷酸、豆粕水解液混合，加入配料水，控制体积为总发酵物料体积的10%，打入待发酵罐中，由底部进蒸汽升温至123℃，并保持50分钟；
（3）连消：将葡萄糖、硫酸镁、氯化钾混合，加入配料水，通过连消器升温至126℃，维持该温度9分钟，一级换热器与未升温物料换热到90℃，二级换热器与冷却水换热使物料温度降低至30℃；
（4）将（3）连消后的物料加入到（2）实消后的发酵罐中，得总发酵物料，调整总发酵物料温度到33℃，接种发酵。
实施例2 谷氨酸发酵中连实消相结合的物料灭菌方法，
1、发酵培养基组成：
玉米浆：（5%），葡萄糖（4%--10%），磷酸(0.2—0.4%)，硫酸镁(0.1—0.2%)，氯化钾(0.3%--0.5%),豆粕水解液（0.2%）；
2、玉米浆、磷酸、豆粕水解液混合在一起，并直接打入待灭菌罐中，并加入配料水使体积达到总体积10%。
3、发酵罐（包括2步之混合料）由底部进蒸汽升温，使温度达到122℃--125℃，并保持40—60分钟。
4、除2步之培养基物料外的其它组分混合在一起，并加配料水补足体积，通过连消器升温到125℃-128℃，维持罐维持该温度8-10分钟，一级换热器与未升温物料换热到80-100℃，二级换热器与冷却水换热消后物料温度28-35℃，进入大罐与3步所消物料混合，直到所有物料全部进入大罐，灭菌结束。
5、此时大罐中混合物料温度约40-50℃，开降温水降温到33℃，接种发酵。
试验例  采用新工艺（实施例2）后的实际效果
1、与连消工艺相比（500m3发酵罐，实际装料280m3）
2、与实消工艺相比（500m3发酵罐，实际装料280m3）
由表1-2可以看出，本发明的优异效果在于：1、采用新技术前每周需拆洗一次换热器清垢；采用新技术后连消换热器已六个月未清洗，未出现换热异常。2、发酵未因此产生污染状况，个别消毒效果甚至更为优越。3、蒸汽消耗和降温水消耗均显著降低。

Claims (14)

1.谷氨酸发酵中连实消相结合的物料灭菌方法，其特征是，
（1）发酵培养基组成：玉米浆、葡萄糖、磷酸、硫酸镁、氯化钾和豆粕水解液；
（2）实消：将发酵培养基中的玉米浆、磷酸、豆粕水解液混合，加入配料水，打入待发酵罐中，由底部进蒸汽升温，使温度达到122-125℃，并保持一定时间；
（3）连消：将葡萄糖、硫酸镁、氯化钾混合，加入配料水，通过连消器升温到125-128℃，维持一定时间，一级换热器与未升温物料换热，二级换热器与冷却水换热使物料温度降低；
（4）将（3）连消后的物料加入到（2）实消后的发酵罐中，得总发酵物料，调整总发酵物料温度，接种发酵。
2.根据权利要求1所述的物料灭菌方法，其特征是，所述发酵培养基各组分占总发酵物料的重量比例是：玉米浆5%，葡萄糖4-10%，磷酸0.2-0.4%，硫酸镁0.1-0.2%，氯化钾0.3-0.5%，豆粕水解液0.2%。
3.根据权利要求1所述的物料灭菌方法，其特征是，步骤（2）组分混合后加入配料水，控制体积为总发酵物料体积的30%以下。
4.根据权利要求3所述的物料灭菌方法，其特征是，步骤（2）组分混合后加入配料水，控制体积为总发酵物料体积的10%。
5.根据权利要求1所述的物料灭菌方法，其特征是，步骤（2）进蒸汽升温使温度达到123℃。
6.根据权利要求1所述的物料灭菌方法，其特征是，步骤（2）升温后需保持40-60分钟。
7.根据权利要求6所述的物料灭菌方法，其特征是，步骤（2）升温后需保持50分钟。
8.根据权利要求1所述的物料灭菌方法，其特征是，步骤（3）通过连消器升温到126℃，维持该温度8-10分钟。
9.根据权利要求1所述的物料灭菌方法，其特征是，步骤（3）一级换热器与未升温物料换热到80-100℃。
10.根据权利要求9所述的物料灭菌方法，其特征是，步骤（3）一级换热器与未升温物料换热到90℃。
11.根据权利要求1所述的物料灭菌方法，其特征是，步骤（3）二级换热器与冷却水换热后物料温度降至28-35℃。
12.根据权利要求11所述的物料灭菌方法，其特征是，步骤（3）二级换热器与冷却水换热后物料温度降至30℃。
13.根据权利要求1所述的物料灭菌方法，其特征是，步骤（4）接种发酵前调整总发酵物料温度到30-35℃。
14.根据权利要求1所述的物料灭菌方法，其特征是，步骤（4）接种发酵前调整总发酵物料温度到33℃。
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