CN106867870A - 一种l‑苏氨酸生产罐及苏氨酸生产工艺 - Google Patents

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户红通
刘子强
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刘镇瑜
谢希贤
张成林
李燕军
范晓光
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Abstract

本发明提供了一种L‑苏氨酸生产罐及L‑苏氨酸生产工艺，包括发酵罐，所述发酵罐内垂直方向设有若干搅拌桨桨叶，其中，最靠近发酵罐罐底的搅拌桨桨叶为第一搅拌桨桨叶，该第一搅拌桨桨叶上方最近的搅拌桨桨叶为第二搅拌桨桨叶；所述生产罐还包括第一补料管道、第二补料管道和第三补料管道，所述第一补料管道设置于发酵罐顶部，所述第二补料管道和第三补料管道分别设置于发酵罐侧壁上，所述第二补料管道近侧壁的端口与第二搅拌桨桨叶下侧平齐，第三补料管道近侧壁的端口与第一搅拌桨桨叶下侧平齐；所述生产罐通过结构改进，实施三路补料管道进行补料，苏氨酸产量提高到153.4g/L，转化率提高到58.9％。

Description

一种L-苏氨酸生产罐及苏氨酸生产工艺
技术领域
本发明涉及L-苏氨酸生产领域，尤其是一种L-苏氨酸生产罐及L-苏氨酸生产工艺。
背景技术
苏氨酸是一种脂肪族氨基酸，是生物体进行生命活动所必需的八种氨基酸之一，是仅次于蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸的第四氨基酸。苏氨酸在人和动物的生长发育中发挥着重要作用，被广泛应用于医药业、食品业以及饲养业等方面。在医药方面，苏氨酸具有重要的营养和药用价值，可以作为复合氨基酸输液的一个主要成分；在食品行业，苏氨酸是一种重要的营养强化剂，具有促进生长、缓解疲劳的作用；饲养业中，苏氨酸作为猪饲料和家禽饲料的第二、第三限制氨基酸，在饲料添加剂方面获得了广泛的应用。
目前，L-苏氨酸的生产方法主要有：蛋白质水解法、化学合成法、发酵法及酶法。早期主要依靠蛋白质水解法和化学合成法生产L-苏氨酸，蛋白质水解法对生产设备要求简单，成本低，但存在污染严重、产品得率低、杂质较多等缺点。化学合成法受到原料来源的限制，并且合成步骤复杂，除需考虑合成工艺条件外，还要考虑异构体的拆分作用，不利于工业化生产。随着科学技术的不断进步，微生物法生产L-苏氨酸已经走向实用并且处于主导地位。微生物法大体上可以分为直接发酵法、酶法和微生物转化法。直接发酵法以葡萄糖、甘蔗糖蜜等廉价原料为碳源，利用良好的生产菌株，在适宜的发酵条件下，直接发酵积累苏氨酸，在苏氨酸生产过程中应用最为普遍。酶法是利用微生物中的苏氨酸合成酶系的催化功能生产苏氨酸的方法。酶法得到的产物具有浓度高、副产物少、纯度高、容易精制等特点；还可以使用化工合成的前体物为原料。微生物转化法主要是在微生物生长繁殖的同时，添加合成苏氨酸所需的前体物质，经过微生物的苏氨酸合成酶系的转化作用来合成苏氨酸。随着重组DNA技术在微生物育种中的应用，为优良的苏氨酸生产菌株的筛选和产酸水平的提高提供了可靠的技术保障，使微生物直接发酵法生产L-苏氨酸成为一种主流的工业化生产方法。
我国微生物发酵法生产苏氨酸起步较晚，较国外先进企业仍存在一定差距。原因在于：1、发酵前期底物葡萄糖同时用于合成L-苏氨酸和菌体，细胞生长和产品合成之间存在着对碳源和能源的竞争，导致糖酸转化率下降；2、由于发酵罐体积过大，发酵过程中供氧、供糖方式单一，导致传质不均，使发酵液局部营养过剩，局部菌体“饥饿”，致使产酸波动，产品质量难以稳定。因此，开展L-苏氨酸高效发酵工艺研究解决上述问题对促进我国氨基酸发酵工业的发展具有重大意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种L-苏氨酸生产罐。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供利用上述L-苏氨酸生产罐的L-苏氨酸生产工艺。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种L-苏氨酸生产罐，包括发酵罐，所述发酵罐内垂直方向设有若干搅拌桨桨叶，其中，最靠近发酵罐罐底的搅拌桨桨叶为第一搅拌桨桨叶，该第一搅拌桨桨叶上方最近的搅拌桨桨叶为第二搅拌桨桨叶；所述生产罐还包括第一补料管道、第二补料管道和第三补料管道，所述第一补料管道设置于发酵罐顶部，所述第二补料管道和第三补料管道分别设置于发酵罐侧壁上，所述第二补料管道近侧壁的端口与第二搅拌桨桨叶下侧平齐，第三补料管道近侧壁的端口与第一搅拌桨桨叶下侧平齐。
优选的，上述L-苏氨酸生产罐，所述第二补料管道和第三补料管道近侧壁的端口分别安装有用于实施高压喷射补料的喷嘴。
优选的，上述L-苏氨酸生产罐，所述第一补料管道、第二补料管道和第三补料管道的管道支路上分别安装有调节阀门和压力表，用于实施糖压调控。
优选的，上述L-苏氨酸生产罐，还包括环形空气分布器管路和环形空气分布器，所述环形空气分布器设置于所述第一搅拌桨桨叶正下方，所述环形空气分布器管路一端连接该环形空气分布器、另一端与发酵罐外部连通，无菌空气和蒸汽通过该环形空气分布器管路进入发酵罐内。
优选的，上述L-苏氨酸生产罐，所述发酵罐顶部还设有pH调节口。
一种L-苏氨酸的生产工艺，利用上述L-苏氨酸生产罐，通过多级补料方式进行苏氨酸发酵，提高糖酸转化率，获得高产量的苏氨酸。
优选的，上述L-苏氨酸的生产工艺，在补料前期以第一补料管道为主，微开第二补料管道和第三补料管道，随需糖量增加逐步加大第二补料管道和第三补料管道糖量，第一补料管道流量随之降低，最终实现第一补料管道和第三补料管道糖量均衡、第二补料管道糖量略大于第一补料管道和第三补料管道糖量。
优选的，上述L-苏氨酸的生产工艺，补料前期6-10h以第一补料管道为主，微开第二、三补料管道，具体实施策略为：初始流加糖量以纯糖体积浓度计为11g/L，其中第一补料管道流量为6g/L，第二、三补料管道流量各为2.5g/L；随需糖量增加逐步加大第二、三补料管道糖量，第一补料管道流量随之降低，最终实现第一、三补料管道糖量均衡、第二补料管道糖量略大于第一、三补料管道，具体实施策略为：高峰期流加糖量以纯糖体积浓度计为14g/L，其中第一、三补料管道流量各为4g/L，第二补料管道流量为6g/L。
本发明结构有如下有益效果：
上述L-苏氨酸生产罐，通过结构改进，实施三路补料管道进行补料，在其他工艺不进行改变的情况下，较传统补料方式相比，在多级补料方式下，苏氨酸产量由135.8g/L提高到153.4g/L，提高13.0％，转化率由57.2％提高到58.9％，，具有良好发酵效果。
附图说明
图1是本发明所述L-苏氨酸生产罐的结构示意图。
图中：1-环形空气分布器管路 2-第一补料管道3-第二补料管道 4-第三补料管道5-喷嘴6-第一搅拌桨桨叶 7-第二搅拌桨桨叶8-环形空气分布器
具体实施方式
为进一步说明本发明，现配合附图进行详细阐述：
如图1所示，所述L-苏氨酸生产罐，包括发酵罐、pH调节口、环形空气分布器管路1和环形空气分布器8，所述pH调节口设置于发酵罐顶部，所述发酵罐内垂直方向设有若干搅拌桨桨叶，其中，最靠近发酵罐罐底的搅拌桨桨叶为第一搅拌桨桨叶6，该第一搅拌桨桨叶上方最近的搅拌桨桨叶为第二搅拌桨桨叶7；所述生产罐还包括第一补料管道2、第二补料管道3和第三补料管道4，所述第一补料管道设置于发酵罐顶部，所述第二补料管道和第三补料管道分别设置于发酵罐侧壁上，所述第二补料管道近侧壁的端口与第二搅拌桨桨叶下侧平齐，第三补料管道近侧壁的端口与第一搅拌桨桨叶下侧平齐，所述第二补料管道和第三补料管道近侧壁的端口分别安装有用于实施高压喷射补料的喷嘴5，所述第一补料管道、第二补料管道和第三补料管道的管道支路上分别安装有调节阀门和压力表，用于实施糖压调控；所述环形空气分布器设置于所述第一搅拌桨桨叶正下方，所述环形空气分布器管路一端连接该环形空气分布器、另一端与发酵罐外部连通，无菌空气和蒸汽通过该环形空气分布器管路进入发酵罐内。
应用本发明所述L-苏氨酸生产罐进行苏氨酸发酵，具体工艺步骤为：补料前期6-10h以第一补料管道为主，微开二三路补料管道，具体实施策略为：初始流加糖量(以纯糖体积浓度计)为11g/L，其中第一补料管道流量为6g/L，二三路补料管道流量各为2.5g/L；随需糖量增加逐步加大二三路管路糖量，第一补料管道流量随之降低，最终实现一三补料管道糖量均衡、第二补料管道糖量略大于一三补料管道，具体实施策略为：高峰期流加糖量(以纯糖体积浓度计)为14g/L，其中第一三补料管道流量各为4g/L，第二补料管道流量为6g/L；维持残糖浓度0.1-0.2g/L(采用生物传感分析仪SBA-40C测定发酵液中的残糖)。在其他工艺不进行改变的情况下，较传统补料方式相比，多级补料方式下，苏氨酸产量由135.8g/L提高到153.4g/L，提高13.0％，糖酸转化率由57.2％提高到58.9％，具有良好发酵效果。
综上可以看出，本发明所述L-苏氨酸生产罐及应用该生产罐的提高L-苏氨酸产量的方法，具有如下技术效果：生产所用发酵罐由于体积过大，且发酵过程采取单路补料，在固定的搅拌、通风功率下，物料传递缓慢，易导致传质不均，使发酵液局部营养过剩，局部菌体“饥饿”，致使产酸波动，产品质量难以稳定。基于该原理，本工艺通过优化发酵生产罐传统补料方式，实施三路补料，极大程度上缓解传质不均导致的发酵产酸不稳定、糖酸转化率低等问题，以此提高L-苏氨酸发酵产率；在不增加额外设备的情况下，对现有设备进行简单改造，实现了整个苏氨酸发酵周期补料传质不均问题，使L-苏氨酸产量得以提高，适合于工业化生产。
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 (8)

1.一种L-苏氨酸生产罐，包括发酵罐，所述发酵罐内垂直方向设有若干搅拌桨桨叶，其中，最靠近发酵罐罐底的搅拌桨桨叶为第一搅拌桨桨叶，该第一搅拌桨桨叶上方最近的搅拌桨桨叶为第二搅拌桨桨叶；其特征在于：所述生产罐还包括第一补料管道、第二补料管道和第三补料管道，所述第一补料管道设置于发酵罐顶部，所述第二补料管道和第三补料管道分别设置于发酵罐侧壁上，所述第二补料管道近侧壁的端口与第二搅拌桨桨叶下侧平齐，第三补料管道近侧壁的端口与第一搅拌桨桨叶下侧平齐。
2.根据权利要求1所述的L-苏氨酸生产罐，其特征在于：所述第二补料管道和第三补料管道近侧壁的端口分别安装有用于实施高压喷射补料的喷嘴。
3.根据权利要求1所述的L-苏氨酸生产罐，其特征在于：所述第一补料管道、第二补料管道和第三补料管道的管道支路上分别安装有调节阀门和压力表。
4.根据权利要求1所述的L-苏氨酸生产罐，其特征在于：还包括环形空气分布器管路和环形空气分布器，所述环形空气分布器设置于所述第一搅拌桨桨叶正下方，所述环形空气分布器管路一端连接该环形空气分布器、另一端与发酵罐外部连通。
5.根据权利要求1所述的L-苏氨酸生产罐，其特征在于：所述发酵罐顶部还设有pH调节口。
6.一种L-苏氨酸的生产工艺，其特征在于：利用权利要求1所述L-苏氨酸生产罐，通过多级补料方式进行苏氨酸发酵，提高糖酸转化率，获得高产量的苏氨酸。
7.根据权利要求6所述L-苏氨酸的生产工艺，其特征在于：在补料前期以第一补料管道为主，微开第二补料管道和第三补料管道，随需糖量增加逐步加大第二补料管道和第三补料管道糖量，第一补料管道流量随之降低，最终实现第一补料管道和第三补料管道糖量均衡、第二补料管道糖量略大于第一补料管道和第三补料管道糖量。
8.根据权利要求7所述L-苏氨酸的生产工艺，其特征在于：补料前期6-10h以第一补料管道为主，微开第二、三补料管道，具体实施策略为：初始流加糖量以纯糖体积浓度计为11g/L，其中第一补料管道流量为6g/L，第二、三补料管道流量各为2.5g/L；随需糖量增加逐步加大第二、三补料管道糖量，第一补料管道流量随之降低，最终实现第一、三补料管道糖量均衡、第二补料管道糖量略大于第一、三补料管道，具体实施策略为：高峰期流加糖量以纯糖体积浓度计为14g/L，其中第一、三补料管道流量各为4g/L，第二补料管道流量为6g/L。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1112032A (zh) * 1994-12-28 1995-11-22 黄为民 搅拌釜
CN101007997A (zh) * 2007-01-04 2007-08-01 王书堂 一种轴芯通气喷气助力式搅拌发酵罐
CN103614428A (zh) * 2013-06-26 2014-03-05 山东鲁抗医药股份有限公司 一种高效发酵生产l-色氨酸的方法
CN206591124U (zh) * 2017-03-15 2017-10-27 天津科技大学 一种色氨酸发酵罐
CN206692634U (zh) * 2017-04-28 2017-12-01 天津科技大学 一种l‑苏氨酸生产罐

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1112032A (zh) * 1994-12-28 1995-11-22 黄为民 搅拌釜
CN101007997A (zh) * 2007-01-04 2007-08-01 王书堂 一种轴芯通气喷气助力式搅拌发酵罐
CN103614428A (zh) * 2013-06-26 2014-03-05 山东鲁抗医药股份有限公司 一种高效发酵生产l-色氨酸的方法
CN206591124U (zh) * 2017-03-15 2017-10-27 天津科技大学 一种色氨酸发酵罐
CN206692634U (zh) * 2017-04-28 2017-12-01 天津科技大学 一种l‑苏氨酸生产罐

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