CN104152490A - 一种高效培养基的全程低温生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种培养基的全程低温生产方法，以大豆（或花生、棉籽）为原料，经过除杂、剥皮、轧胚，然后采用溶剂浸出油脂，湿粕经低温脱溶和低温粉碎后生产培养基，全程温度控制在85℃以下。因为低温脱溶、粉碎条件下蛋白变性小，产品发酵效果好；低温条件下高含油培养粘度降低，易粉碎，生产效率高，本发明尤其适用于生产高含油的培养基产品；本发明技术提高了培养基产品的可溶性和微生物利用效果，同时也解决了高含油量培养基的粉碎生产难题；培养基产品主要用作抗生素、酶制剂、维生素和氨基酸等行业发酵生产的原料。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种发酵技术领域的生产方法，具体是一种高效培养基的全程低温生产方法。
背景技术
我国是世界主要医药原料药生产国家，抗生素、氨基酸、维生素等产品在世界市场占有重要地位，我国抗生素类药品年生产总量约为5万吨，这些抗生素原料药的生产大都采用工业发酵生产，所需培养基总需求量大于20万吨，我国三大发酵制品的产量约100万吨，酶制剂如淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、糖化酶等发酵生产均需大量的培养基，氨基酸产能不断扩大，对培养基的需求也增长迅速。
但目前培养基的质量已经成为国内生物发酵产业的主要瓶颈，菌种培育、培养基生产和发酵设备制造是发酵工业最为关键三项技术，优良的发酵菌种是发酵效价高的内因，培养基和设备是发酵的外因，我国虽然是世界上发酵产能最大的国家，但发酵技术水平一直落后于国际先进水平；目前国内工业生产的菌种多数是从国外引进，其生产能力与国外水平比较接近；发酵设备制造经过多年发展，除了个别的高精确的控制设备外，常规设备的质量完全达到国际水平，并已经实现出口；但培养基的生产技术和产品质量与国外相比，有非常大的差距。
培养基最主要的性能指标是营养价值和稳定性，本发明采用全程低温方法进行生产，最大程度保持了培养基中蛋白不变性，其营养价值最大程度地得到保留，大豆（花生、棉籽）常规脱脂工艺中，通常对湿粕的脱溶多采用中高温方法处理, 致使湿粕中的水溶性蛋白质大部分产生热变性, 从而大大降低了粕料的使用价值; 而采用低温脱溶、粉碎方法处理, 就能使粕料中的水溶性蛋白质保持较高的含量,从而提高了粕料的使用价值。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102952623A，公开日2013年03月06日，公开了一种真空挤压膨化预处理溶剂法提取大豆油脂和豆粕的方法，包括以下步骤：脱皮大豆片粉碎后用真空挤压膨化机进行真空挤压膨化；真空挤压膨化后的大豆产物用溶剂正己烷进行浸提；浸提后分离得到混合油和湿粕；混合油经真空旋转蒸发器进行汽提，得到产物即为大豆油，湿粕经闪蒸脱溶得到豆粕；闪蒸脱溶参数为：真空度为0.08MPa，直接蒸汽压力为0.02MPa，间接蒸汽压力为0.4MPa，蒸汽温度为120℃，时间为2s；该发明达到提高大豆油脂得率、降低豆粕的变性程度以及缩短浸出时间的目的；但是采用一次闪蒸法，能耗较高，且蛋白在挤压膨化过程中温度较高，有一定程度的变性。
中国专利文献号CN103191813A，公开日2013年07月10日，公开了一种改良的流化床气流粉碎机，其采用的基本技术方案是：一种改良的流化床气流粉碎机，包括机架、连接于所述机架上的粉碎腔、位于粉碎腔上部并与之相连通的分级腔，在所述分级腔内设置有由驱动装置驱动的分级叶轮，所述粉碎腔上设置有二次进风口；技术方案限定的流化床气流粉碎机，在已有的流化床气流粉碎机的基础上，对其粉碎腔的结构设计进行了改进，使粉碎室里的成品能充分地得到提取，避免了物料在粉碎室出现过粉碎现象，提高了25%左右的产量。但是无法实现本项目要求的低温粉碎效果，不适合高油含量的培养基生产。
发明内容
本发明针对现有生产技术存在的主要不足，提出一种培养基的全程低温生产方法。
生产工艺是：原料经过除杂、剥皮、轧胚，然后采用溶剂浸出油脂，湿粕经低温脱溶和低温粉碎后生产培养基，全程温度控制在85℃以下，产品细度可达300目左右；因为低温脱溶、粉碎条件下蛋白变性小，产品发酵效果好；粉碎系统效率高，提高了生产效率；低温条件下高含油培养粘度降低，易粉碎，本发明尤其适用于生产高含油的培养基产品。因为高含油的物料在高温粉碎过程中的粘度增大，粉碎效率低下；为提高粉碎细度，不得不增大粉碎机功率，这样增加了能耗的同时也导致蛋白变性程度加大，产品质量受到影响。
本发明的低温脱溶工艺是将大豆采用浸出法脱脂，先通过闪蒸器初步脱溶，然后再经过卧式负压脱溶机进行二次脱溶，整个过程温度低，蛋白变性小，能耗低;先将浸出油脂后的湿粕通过刮板输送机经关风器、喂料绞龙输入到闪蒸器中,过热蒸汽共同以极快的速度沿管逆向运动, 由于高速运动的物料具有很大的蒸发表面积，且过热蒸汽与粕进行快速热传递, 因而溶剂从物料中迅速地脱除，物料的温度不超过60℃, 因此, 蛋白质基本上无变性;脱溶后的物料进入后道工序中去，过热蒸汽则大部分进入一号、二号冷凝器冷却回收, 少量被风机吸去后再加热, 进行下一循环；粕料从闪蒸器出来后，进入卧式负压脱溶机中进行二次脱溶；脱溶机中的物料由过热蒸汽的冷却水进行间接加热, 物料保持70℃ 以下, 机内呈负压，粕料在机膛内停留时间为8-10min，残溶可降至60ppm以下；本工序利用冷却水对脱溶机内物料进行间接加热，能耗降低15%以上，同时更有利于温度控制。
脱溶后将物料进行低温粉碎，避免在粉碎过程中引起蛋白变性，从而最大程度保证蛋白的营养价值，提高培养基的微生物利用效率。物料经喷嘴喷射进入粉碎系统的粉碎室，因采用三维气流喷嘴设置，提高了粉碎效率；粉碎室设置冷却系统使粉碎室温度在60～80℃；粉碎微粒向上进入涡轮式分级系统，受上升气流推力和离心力作用，150～300目的小颗粒随上升气流从顶部排出收集为产品；粒度较大粗料沿涡轮切线方向飞向器壁，回落过程中通过刮板单方向返管，再回到粉碎室；返管粗料和粕料细度不同，经由对向喷嘴相向喷射、撞击，粉碎效果更好;该法实现了在80℃以下进行高效粉碎，尤其适合高含油培养基产品生产，粉碎效率提高50%以上，产品细度可达300目左右。
具体的生产方法是：1.一种高效培养基的全程低温生产方法，包含以下步骤：
步骤一，将大豆(或棉籽、花生)经清理、破碎、去皮，用蒸汽或加热层加热使物料在50～60℃条件下软化调质20～40min，水分控制为16～20%；然后进入烘干机进行烘干，物料温度70～80℃，水分9～11％。
步骤二，物料经过预处理后采用正己烷进行脱脂，浸提后分离得到混合油和湿粕；混合油汽提后得到油脂，湿粕进行脱溶。将湿粕通过刮板输送机输入到闪蒸器中,通逆向过热蒸汽进行第一次脱溶，蒸汽温度为100～120℃，优选110～115℃，速度20 m/s～22 m/s，物料的温度可控制在低于60℃, 蛋白质基本上无变性。粕料从闪蒸器出来后进入卧式负压脱溶机中进行二次脱溶，采用85～90℃的循环水对其进行间接加热，粕料在脱溶机中停留时间为8～10min，物料温度保持65～70℃。物料残溶降至60ppm以下。本发明较常规脱溶法的能耗降低15%以上，同时更有利于温度控制。
步骤三，将物料进行初步粉碎，细度在40目左右。
步骤四，将40目左右物料在粉碎系统的粉碎室进行低温粉碎；粉碎室喷嘴设置方式是在粉碎室周边同一平面内对称设置2～8个方向向下的喷嘴，优选4～6个喷嘴；与该平面形成5～35度夹角；在粉碎室下方中央设一个垂直的向上喷嘴，全部气流喷嘴中心线共同交汇于一点，垂直方向合力略微向上；粉碎室外壁有冷却循环系统，冷却介质为冷空气、冰水，通过调节介质循环量大小，粉碎室壁温度保持0～15℃；物料从喷嘴进入，撞击粉碎后受到顶部涡轮分级装置系统产生的负压作用沿着倒立漏斗状的收集器向上运动，顶部涡轮分级系统的桨叶旋转产生微负压，负压力为0.005～0.03个标准大气压，分级系统排出产品细度控制在150～300目，粒度较大的物料回落下沉，粗料下沉过程中沿涡轮切线方向飞向器壁，然后通过刮板将粗料集中到右侧管中，回流至右侧喷嘴，实现了粗料的单向返管。
步骤五，单向返管的粗料从右侧喷嘴和初步粉碎粕料从相对的左侧喷嘴对向喷入，两者的粒度直径相差较大，撞击后更容易粉碎。
步骤六，粉碎室内下落至底部的物料由向上喷嘴气流带动向上再次进行粉碎。
培养基的蛋白质含量在40～55%，油脂含量在2～8%。
将培养基产品进行复配、包装，或直接包装。
本发明的%，没有特殊说明均指质量百分比。
本发明的产品可广泛应用于抗生素、酶制剂、甾体激素和有机酸等产品发酵，如在黄原胶、甾体、维生素、维生素、氨基酸等发酵品种中应用，都取得良好效果。
附图说明：
图1为本发明的生产过程中用到的粉碎系统示意图。
具体实施方式
下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。
一种高效培养基的全程低温生产方法，包含以下步骤：
步骤一，将大豆(或棉籽、花生)经清理、破碎、去皮，用蒸汽或加热层加热使物料在50～60℃条件下软化调质20～40min，水分控制为16～20%；然后进入烘干机进行烘干，物料温度70～80℃，水分9～11％。
步骤二，物料经过预处理后采用正己烷进行脱脂，浸提后分离得到混合油和湿粕；混合油汽提后得到油脂，湿粕进行脱溶。将湿粕通过刮板输送机输入到闪蒸器中,通逆向过热蒸汽进行第一次脱溶，蒸汽温度为100～120℃，优选110～115℃，速度20 m/s～22 m/s，物料的温度可控制在低于60℃, 蛋白质基本上无变性。粕料从闪蒸器出来后进入卧式负压脱溶机中进行二次脱溶，采用85～90℃的循环水对其进行间接加热，粕料在脱溶机中停留时间为8～10min，物料温度保持65～70℃。物料残溶降至60ppm以下。本发明较常规脱溶法的能耗降低15%以上，同时更有利于温度控制。
步骤三，将物料进行初步粉碎，细度在40目左右。
步骤四，将40目左右物料在粉碎系统的粉碎室8进行低温粉碎；粉碎室8喷嘴设置方式是在粉碎室周边同一平面内对称设置2～8个方向向下的喷嘴，与该平面形成5～35度夹角；在粉碎室8下方中央设一个垂直的向上喷嘴5，全部气流喷嘴中心线共同交汇于一点，垂直方向合力略微向上；粉碎室8外壁有冷却循环系统7，冷却介质为冷空气、冰水，通过调节介质循环量大小，粉碎室壁温度保持0～15℃；物料从喷嘴进入，撞击粉碎后受到顶部涡轮分级装置系统1产生的负压作用沿着倒立漏斗状的收集器向上运动，顶部涡轮分级系统1的桨叶旋转产生微负压，负压力为0.005～0.03个标准大气压，分级系统排出产品细度控制在150～300目，粒度较大的物料回落下沉，粗料下沉过程中沿涡轮切线方向飞向器壁，然后通过刮板将粗料集中到右侧管6中，回流至右侧喷嘴3，实现了粗料的单向返管。
步骤五，单向返管的粗料从右侧喷嘴3和初步粉碎粕料从相对的左侧喷嘴4对向喷入，两者的粒度直径相差较大，撞击后更容易粉碎。
步骤六，粉碎室8内下落至底部的物料由向上喷嘴5气流带动向上再次进行粉碎。
培养基的蛋白质含量在40～55%，油脂含量在2～8%。
将培养基产品进行复配、包装，或直接包装。
实施例1
1、将大豆经清理、破碎、去皮，用蒸汽或加热层加热使物料在50℃条件下软化调质20min，水分控制为16%；然后进入烘干机进行烘干，温度为70℃，物料水分在9％。
2、物料经过预处理后采用正己烷进行脱脂，浸提后分离得到混合油和湿粕；混合油汽提后得到油脂，湿粕进行脱溶。将湿粕通过刮板输送机输入到闪蒸器中,逆向过热蒸汽进行第一次脱溶，蒸汽温度为115℃，速度22 m/s，物料的温度可控制在低于60℃, 蛋白质基本上无变性。粕料从闪蒸器出来后进入卧式负压脱溶机中进行二次脱溶，采用85℃的循环水对其进行间接加热，粕料在脱溶机中停留时间为8min，物料温度保持65℃，物料残溶降至60ppm以下；本发明较常规脱溶法的能耗降低15%以上，同时更有利于温度控制。
3、将物料进行初步粉碎，细度在40目左右。
4、将40目左右物料在粉碎室进行低温粉碎。
5、单向返管的粗料从右侧喷嘴和初步粉碎粕料从相对的左侧喷嘴对向喷入，两者的粒度直径相差较大，撞击后更容易粉碎，生产效率提高20%以上。
6、粉碎后下落至底部的物料由喷嘴气流带动向上再次进行粉碎。
本技术培养基产品的蛋白质含量在40～52%，油脂含量在2～8%。
将培养基产品进行复配、包装，或直接包装。
实施例2
1、将棉籽经清理、破碎、去皮，用蒸汽或加热层加热使物料在55℃条件下软化调质30min，水分控制为18%；然后进入烘干机进行烘干，温度为75℃，物料水分在10％。
2、物料经过预处理后采用正己烷进行脱脂，浸提后分离得到混合油和湿粕；混合油汽提后得到油脂，湿粕进行脱溶。将湿粕通过刮板输送机输入到闪蒸器中,逆向过热蒸汽进行第一次脱溶，蒸汽温度为110℃，速度21 m/s，物料的温度可控制在低于60℃, 蛋白质基本上无变性。粕料从闪蒸器出来后进入卧式负压脱溶机中进行二次脱溶，采用87.5℃的循环水对其进行间接加热，粕料在脱溶机中停留时间为9min，物料温度保持67.5℃。物料残溶降至60ppm以下。
3、将物料进行初步粉碎，细度在40目左右。
4、将40目左右物料在粉碎室进行低温粉碎。
5、单向返管的粗料从右侧喷嘴和初步粉碎粕料从相对的左侧喷嘴对向喷入，两者的粒度直径相差较大，撞击后更容易粉碎，生产效率提高20%以上。
6、粉碎后下落至底部的物料由喷嘴气流带动向上再次进行粉碎。本技术培养基产品的蛋白质含量在45～55%，油脂含量在2～8%。
将培养基产品进行复配、包装，或直接包装。
实施例3
1、将花生经清理、破碎、去皮，用蒸汽或加热层加热使物料在60℃条件下软化调质40min，水分控制为20%；然后进入烘干机进行烘干，温度为80℃，物料水分在11％。
2、物料经过预处理后采用正己烷进行脱脂，浸提后分离得到混合油和湿粕；混合油汽提后得到油脂，湿粕进行脱溶。将湿粕通过刮板输送机输入到闪蒸器中,逆向过热蒸汽进行第一次脱溶，蒸汽温度为120℃，优选115℃，速度22 m/s，物料的温度可控制在低于60℃, 蛋白质基本上无变性。粕料从闪蒸器出来后进入卧式负压脱溶机中进行二次脱溶，采用90℃的循环水对其进行间接加热，粕料在脱溶机中停留时间为10min，物料温度保持70℃，物料残溶降至60ppm以下；本发明较常规脱溶法的能耗降低15%以上，同时更有利于温度控制。
3、将物料进行初步粉碎，细度在40目左右。
4、将40目左右物料在粉碎室进行低温粉碎。
5、单向返管的粗料从右侧喷嘴和初步粉碎粕料从相对的左侧喷嘴对向喷入，两者的粒度直径相差较大，撞击后更容易粉碎，生产效率提高20%以上。
6、粉碎后下落至底部的物料由喷嘴气流带动向上再次进行粉碎。本技术培养基产品的蛋白质含量在40～50%，油脂含量在2～8%。
将培养基产品进行复配、包装，或直接包装。
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。
Claims (3)
1.一种高效培养基的全程低温生产方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一，将大豆(或棉籽、花生)经清理、破碎、去皮，用蒸汽或加热层加热使物料在50～60℃条件下软化调质20～40min，水分控制为16～20%；然后进入烘干机进行烘干，物料温度70～80℃，水分9～11％；
步骤二，物料经过预处理后采用正己烷进行脱脂，浸提后分离得到混合油和湿粕；混合油汽提后得到油脂，湿粕进行脱溶,将湿粕通过刮板输送机输入到闪蒸器中,通逆向过热蒸汽进行第一次脱溶，蒸汽温度为100～120℃，速度20 m/s～22 m/s，物料的温度控制在低于60℃, 蛋白质基本上无变性,粕料从闪蒸器出来后进入卧式负压脱溶机中进行二次脱溶，采用85～90℃的循环水对其进行间接加热，粕料在脱溶机中停留时间为8～10min，物料温度保持65～70℃,物料残溶降至60ppm以下；
步骤三，将物料进行初步粉碎，细度在40目左右；
步骤四，将40目左右物料在粉碎系统的粉碎室进行低温粉碎；粉碎室喷嘴设置方式是在粉碎室周边同一平面内对称设置2～8个方向向下的喷嘴，与该平面形成5～35度夹角；在粉碎室下方中央设一个垂直的向上喷嘴，全部气流喷嘴中心线共同交汇于一点，垂直方向合力略微向上；粉碎室外壁有冷却循环系统，冷却介质为冷空气、冰水，通过调节介质循环量大小，粉碎室壁温度保持0～15℃；物料从喷嘴进入，撞击粉碎后受到顶部涡轮分级装置系统产生的负压作用沿着倒立漏斗状的收集器向上运动，顶部涡轮分级系统的桨叶旋转产生微负压，负压力为0.005～0.03个标准大气压，分级系统排出产品细度控制在150～300目，粒度较大的物料回落下沉，粗料下沉过程中沿涡轮切线方向飞向器壁，然后通过刮板将粗料集中到右侧管中，回流至右侧喷嘴，实现粗料的单向返管；
步骤五，单向返管的粗料从右侧喷嘴和初步粉碎粕料从相对的左侧喷嘴对向喷入，两者的粒度直径相差较大，撞击后更容易粉碎；
步骤六，粉碎室内下落至底部的物料由向上喷嘴气流带动向上再次进行粉碎。
2.根据权利要求1所述的方法，培养基的蛋白质含量在40～55%，油脂含量在2～8%。
3.根据权利要求1所述的方法，将培养基产品进行复配、包装，或直接包装。
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