CN106957882B - 一种发酵制备柠檬酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发酵制备柠檬酸的方法，包括：在发酵条件下，将柠檬酸发酵菌种接入柠檬酸发酵培养基中，所述发酵包括：第一发酵阶段：向一级发酵罐中流加柠檬酸发酵培养基、发酵种子液以及碱性氮源，得到第一发酵液；第二发酵阶段：向二级发酵罐中流加第一发酵液以及酸性氮源，通气量为0.22‑0.25体积:体积·分钟，均高于第一、第三和第四发酵阶段，得到第二发酵液；第三发酵阶段：向三级发酵罐中流加第二发酵液，罐压为0.07‑0.1MPs，均高于第一、第二和第四发酵阶段，得到第三发酵液；第四发酵阶段：向四级发酵罐中流加第三发酵液，温度为38‑40℃，均高于第一、第二和第三发酵阶段。
Description
技术领域
本发明涉及一种发酵制备柠檬酸的方法。
背景技术
目前柠檬酸生产厂家生产柠檬酸主要采用间歇式柠檬酸发酵的方式，该方式控制粗放，简易，生产波动大，发酵转化率低，设备利用率低。
申请号201010255961.9的发明专利中介绍了根据RQ值不同的变化趋势对间歇式发酵过程进行分段控制的工艺方式，该工艺方式只是针对不同阶段进行温度的不同控制，从而达到提高发酵水平的目的。
申请号201110421212.3的发明专利介绍了一种连续性发酵生产柠檬酸的方法，该方法主要是控制不同时期对不同阶段发酵罐的培养基糖浓度、酸度和营养物，例如，氮源浓度进行控制，达到提高发酵水平的目的。
该两种工艺解决了原有工艺上的部分缺陷，但没有达到更精细化的控制。发酵酸度以及糖酸转化率仍有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述缺陷，提供一种发酵酸度以及糖酸转化率均较高的发酵制备柠檬酸的方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种发酵制备柠檬酸的方法，该方法包括：在发酵条件下，将柠檬酸发酵菌种接入柠檬酸发酵培养基中，其中，所述发酵包括如下4个连续阶段：
第一发酵阶段：向一级发酵罐中流加柠檬酸发酵培养基、发酵种子液以及碱性氮源，所述碱性氮源的流加量使得第一发酵阶段的pH值为3.5-5.5，得到第一发酵液；在第一发酵阶段，物料的停留时间为2-4小时；
第二发酵阶段：向二级发酵罐中流加第一发酵液以及酸性氮源，该阶段的通气量为0.22-0.25体积:体积·分钟(立方米空气/立方米的发酵液/分钟)，且高于第一发酵阶段、第三发酵阶段和第四发酵阶段的通气量，得到第二发酵液；在第二发酵阶段，物料的停留时间为4-6小时；
第三发酵阶段：向三级发酵罐中流加第二发酵液，该阶段的罐压为0.07-0.1MPs，且高于第一发酵阶段、第二发酵阶段和第四发酵阶段的罐压，得到第三发酵液；在第三发酵阶段，物料的停留时间为40-48小时；
第四发酵阶段：向四级发酵罐中流加第三发酵液，该阶段的温度为38-40℃，且高于第一发酵阶段、第二发酵阶段和第三发酵阶段的温度，得到第四发酵液；在第四发酵阶段，物料的停留时间为5-7小时。
优选地，第三发酵阶段的通气量均高于第一发酵阶段和第四发酵阶段的通气量。
优选地，第一发酵阶段的温度均高于第二发酵阶段和第三发酵阶段的温度。
优选地，该方法还包括：当第四发酵阶段的还原糖浓度高于0.2重量％时，向四级发酵罐中流加第二发酵液；优选的，第二发酵液流向四级发酵罐中的流量使得四级发酵罐中的还原糖浓度为不高于0.2重量％。
通过上述技术方案，通过不同级发酵罐采取不同的控制工艺，有效地提高了发酵终点的酸度以及糖酸转化率，并且还有效地提高了设备的利用率，消除了发酵罐因投入培养基、灭菌、降温以及发酵停止后，排出发酵液的时间，使间歇式发酵总周期72小时降低到本发明的65小时以内。此外，由于根据不同级发酵罐采取不同的控制工艺，使发酵成本降低了10-20％。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种发酵制备柠檬酸的方法，该方法包括：在发酵条件下，将柠檬酸发酵菌种接入柠檬酸发酵培养基中，其中，所述发酵包括如下4个连续阶段：
第一发酵阶段：向一级发酵罐中流加柠檬酸发酵培养基、发酵种子液以及碱性氮源，所述碱性氮源的流加量使得第一发酵阶段的pH值为3.5-5.5，得到第一发酵液；在第一发酵阶段，物料的停留时间为2-4小时；
第二发酵阶段：向二级发酵罐中流加第一发酵液以及酸性氮源，该阶段的通气量为0.22-0.25体积:体积·分钟，均高于第一发酵阶段、第三发酵阶段和第四发酵阶段的通气量，得到第二发酵液；在第二发酵阶段，物料的停留时间为4-6小时；
第三发酵阶段：向三级发酵罐中流加第二发酵液，该阶段的罐压为0.07-0.1MPs，均高于第一发酵阶段、第二发酵阶段和第四发酵阶段的罐压，得到第三发酵液；在第三发酵阶段，物料的停留时间为40-48小时；
第四发酵阶段：向四级发酵罐中流加第三发酵液，该阶段的温度为38-40℃，均高于第一发酵阶段、第二发酵阶段和第三发酵阶段的温度，得到第四发酵液；在第四发酵阶段，物料的停留时间为5-7小时。
根据本发明，在柠檬酸的连续化发酵过程中，在第一发酵阶段，通过使用碱性氮源将pH控制在3.5-5.5，使菌体生长和糖化作用更有利地进行。在第二发酵阶段，通过加大通气量和酸性氮源的添加，促进pH的下降，加快菌体由生长型向产酸型的转型(在正常工艺中，黑曲霉在生长到一定的阶段后，其代谢将自动从生长型向产酸型转变，本专利利用加大通风和加速pH下降，促进这个转变的加快进行，转变的时间缩短，使菌体更快的进入高速产酸时期)。在第三发酵阶段，通过加大罐压，促进二氧化碳的溶解，加强菌体的二氧化碳固定，提高转化率。在第四发酵阶段，通过提高温度和降低罐压，使菌体更快的释放菌内代谢产物，并加快残糖的消耗，使后续工段的柠檬酸提取工作更有利地进行。通过如上的四个阶段的协调配合以对柠檬酸的发酵工艺进行精细调控，有效地提高了发酵终点的酸度以及糖酸转化率，并且缩短了发酵周期，降低了生产成本。
本发明需要说明的是，在以上的四个发酵阶段中，每个阶段除限定的发酵条件外的其他发酵条件均可以为本领域常规的发酵条件，只要满足如上的各个发酵阶段的关系的限定即可。
尽管将本发明的发酵条件进行如上的控制即可实现本发明的目的，但本发明的发明人发现，在第三发酵阶段的通气量均高于第一发酵阶段和第四发酵阶段的通气量时，发酵效率能够得到进一步提高，发酵成本得到进一步降低。优选地，第三发酵阶段的通气量分别比第一发酵阶段和第四发酵阶段的通气量高0.02-0.07体积:体积·分钟；进一步优选地，第二发酵阶段的通气量分别比第一发酵阶段和第四发酵阶段的通气量高0.06-0.12体积:体积·分钟，比第三发酵阶段的通气量高0.02-0.07体积:体积·分钟。
本发明的发明人还发现，当第三发酵阶段的罐压均比第一发酵阶段、第二发酵阶段和第四发酵阶段的罐压高0.01-0.07MPa时，发酵效率也会得到进一步提高。
本发明的发明人进一步发现，当第一发酵阶段的温度高于第二发酵阶段和第三发酵阶段的温度时，发酵效率也会得到进一步提高。优选地，第一发酵阶段的温度分别比第二发酵阶段和第三发酵阶段的温度高0.5-3.5℃；进一步优选地，四发酵阶段的温度比第二发酵阶段和第三发酵阶段的温度高2-4℃，比第一发酵阶段的温度高0.5-2℃。
根据本发明进一步优选的实施方式，在满足上述各阶段发酵条件的情况下，第一发酵阶段的温度为37.5-39.5℃，通气量为0.14-0.16体积:体积·分钟，罐压为0.03-0.05MPa；第二发酵阶段的温度为36-38℃，罐压为0.04-0.06MPa；第三发酵阶段的温度为36-38℃，通气量为0.18-0.2体积:体积·分钟；第四发酵阶段的通气量为0.13-0.15体积:体积·分钟，罐压为0.04-0.06MPa。
根据本发明，优选地，在第一发酵阶段，所述碱性氮源的流加量使得该阶段的pH值为3.5-4.5。其中，本发明对所述碱性氮源的种类没有特别的限制，可以为本领域常规的用于柠檬酸发酵的碱性氮源，例如，可以为液氨和/或氨水。
另外，本发明第二发酵阶段的酸性氮源的种类也可以为本领域常规的用于柠檬酸发酵的酸性氮源，例如，可以为硫酸铵、硝酸铵和氯化铵中的一种或多种。
根据本发明一种优选的实施方式，当进行如下的罐容控制时，发酵效率会进一步提高：第一发酵阶段的罐容可以为发酵罐总罐容的80-90体积％；第二发酵阶段的罐容可以为发酵罐总罐容的75-85体积％；第三发酵阶段和第三发酵阶段的罐容均可以为发酵罐总罐容的85-95体积％。
根据本发明另一种优选的实施方式，当第四发酵阶段的还原糖浓度高于0.2重量％时，还可以向四级发酵罐中流加第二发酵液。优选的，第二发酵液流向四级发酵罐中的流量使得四级发酵罐中的还原糖浓度为不高于0.2重量％。
根据本发明，对发酵培养基的成分没有特别的要求，只要可以用于柠檬酸发酵的发酵培养基即可。优选地，所述发酵培养基含有淀粉质原料酶解产物，碳源含量为13-21重量％，氮源含量为0.06-0.14重量％，磷源含量为0.005-0.07重量％，无机盐含量0.1-2.6重量％，水含量为77-86重量％。一般地，淀粉质原料酶解得到淀粉质原料液化液，淀粉质原料液化液经固液分离得到淀粉质原料酶解残渣和淀粉质原料液化清液，所述固液分离的条件使淀粉质原料酶解残渣的固含量为5-60重量％，更优选为30-50重量％。通常可以将淀粉质原料酶解液化清液用于制备发酵培养基，也可以将淀粉质原料酶解液化清液与淀粉质原料液化液混合后用于制备发酵培养基。本发明所述淀粉质原料酶解产物优选包括淀粉质原料液化液和淀粉质原料酶解液化清液。
根据本发明，向各级发酵罐中流加物料的速度没有特别的限制，只要保证各级罐中的物料能够在其相应级别的发酵罐中停留如上的时间即可。优选的情况下，向一级发酵罐中流加种子液的速度为4-6m3/h，淀粉质原料液化液的速度为4-6m3/h，淀粉质原料液化清液的速度为18-22m3/h；向二级发酵罐中流加第一发酵液的速度为28-32m3/h，淀粉质原料液化清液的速度为18-22m3/h，硫酸铵的速度为0.4-0.5m3/h；向三级发酵罐中流加第二发酵液的速度为45-55m3/h；向四级发酵罐中流加第三发酵液的速度为45-55m3/h，优选的情况下，在四级罐发酵的发酵时间内，当第四发酵阶段的还原糖浓度高于0.2重量％时，还可以向四级发酵罐中流加第二发酵液；优选的，第二发酵液流向四级发酵罐中的流量使得四级发酵罐中的还原糖浓度为0-0.2重量％。
根据本发明，三级发酵罐可以包括一个或多个串联的发酵罐，优选为1-5个。向三级发酵罐中的流加物料的顺序可以为：向三级发酵罐的1号罐中流加第二发酵液，向2号罐中流加1号罐的发酵液，并依此类推，直至最后一号发酵罐。四级发酵罐的物料来自三级发酵罐的最后一号发酵罐，或选择的还来自二级发酵罐。
其中，物料在三级发酵罐的各个发酵罐中停留的时间可以相同也可以不同，只要保证物料在各个发酵罐中停留的时间之和为三级发酵罐的总时间即可。
根据本发明，所述淀粉质原料可以为本领公知的各种可以用于酶解、发酵制备柠檬酸的含有淀粉的原料，例如，可以选自玉米、薯类(如木薯)和小麦中的一种或几种，优选情况下，所述淀粉质原料为玉米。
所述酶解步骤可以通过本领域常用的方法完成，比如向粉碎产物中添加产酶微生物和/或酶，在产酶微生物的生长温度和/或酶有活力的温度下保温完成。所述产酶微生物为能够分泌淀粉酶的产酶微生物。所述酶包括淀粉酶。
由于微生物生长会产生副产物，因此优选直接加入酶。所述酶的用量越多越好，出于成本考虑，优选以每克粉碎后的粉碎产物的干重计，所述淀粉酶的用量为15-50个酶活力单位。
本发明所述酶的酶活力单位的定义为：在pH值为6.0、温度为70℃的条件下，1分钟将1毫克淀粉转化为还原糖所需的酶量为一个酶活力单位。
所述酶解的温度可以在很大范围内改变，优选为70-105℃，更优选为80-95℃。所述酶解的时间理论上越长越好，考虑到设备利用率，优选所述酶解的时间为90-150分钟，更优选为100-120分钟。所述酶解的pH值可以在很大范围内改变，优选为5.0-7.0，更优选pH值为5.4-5.7。
淀粉酶是指能够分解淀粉糖苷键的一类酶的总称，所述淀粉酶一般包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和异淀粉酶。
根据本发明，优选使用α-淀粉酶和/或异淀粉酶。
根据本发明，所述固液分离的方法与装置为本领域技术人员所公知，例如，压滤机或离心机。
根据本发明，所述发酵种子的获得可以通过将黑曲霉种子接种到种子培养基中进行培养获得，黑曲霉种子培养的程度可以通过取样显微镜镜检、酸度测定和pH测定对黑曲霉的生长进行观察，当pH在2.0-2.5、酸度0.5-2.0％、菌球大小均匀、菌丝粗壮伸出时停止培养。
优选情况下，所述种子培养处理的方法包括：将黑曲霉接种在黑曲霉培养液中进行培养，所述黑曲霉培养液中含有10-17重量％的玉米粉，接种后黑曲霉培养液中黑曲霉的浓度为3×105-4×105个/毫升。
根据本发明，所述黑曲霉培养液的制备方法没有特别的限制，只要得到的培养液能够适用于黑曲霉的培养即可。
按照本发明的方法制备得到的发酵产物柠檬酸可以用常规的方法，根据不同工业产品的要求分离并精制，比如中和、酸解、脱色、浓缩、结晶、包装。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下述发酵系统为例阐述本发明：
发酵罐包括：一级发酵罐1个，罐容150m3；二级发酵罐1个，罐容300m3；三级发酵罐5个，单罐罐容500m3；四级发酵罐1个，罐容300m3。总共发酵罐容为3250m3；
淀粉质原料液化清液罐1个、淀粉质原料液化液罐1个、种子罐1个，5m3的硫酸铵配料罐1个。
50重量％浓度的硫酸铵溶液4.5m3，在配料罐中121℃灭菌备用。
制备例
本制备例用于说明发酵原料的制备。
(1)将收获的56千克玉米在热水槽润焖，直至玉米的含水量为15重量％，然后进行粉碎，得到平均粒子直径为400微米的粉碎后产物。
(2)将粉碎后的产物按25重量％的浓度调浆，相对于每克粉碎后的产物，加入20个酶活力单位的淀粉酶(诺维信公司，α-淀粉酶，本发明实施例中均为此淀粉酶)，进入喷射器，在85℃、pH为5.5的条件下酶解100分钟，得到淀粉质原料液化液。
(3)将淀粉质原料液化液通过用液压式板框压滤机进行压滤，分离出淀粉质原料液化清液和酶解滤渣，其中，酶解残渣的含水量为50％。
(4)将步骤(2)中的部分淀粉质原料液化液，加水稀释至总糖的10重量％，得到培养液，将培养液投入种子罐，加热到121℃消毒，维持30分钟后快速降温至36℃，接入黑曲霉菌种(黑曲霉T01，天津工业微生物所，本发明实施例中均为此黑曲霉菌种，接种量为：每克酶解液化液3×105个菌落形成单位)，在36℃、0.4体积:体积·分钟的通气条件下进行菌种培养；通过取样显微镜镜检、酸度测定和pH测定对黑曲霉的生长进行观察，当pH在2.0、酸度1％、菌球大小均匀、菌丝粗壮伸出时，停止培养，得到种子液。
(5)将得到的淀粉质原料液化液和液化清液分别对应的加入至液化液罐内和液化清液罐内，两罐内的糖液糖度为17.5％。
实施例1-3
用于说明本发明的柠檬酸的制备方法。
按照表1-表4的条件进行柠檬酸的发酵。种子液为步骤(4)得到的黑曲霉种子液。液化液和液化清液分别为来自制备例步骤(5)的液化液罐和液化清液罐。
表1：1-4级别罐的控制条件为：
表2：第一培养阶段的物料流加速度
表3：第二培养阶段的物料流加速度
| 实施例编号 | 一级罐物料m<sup>3</sup>/h | 液化清液m<sup>3</sup>/h | 硫酸铵m<sup>3</sup>/h |
| 实施例1 | 30 | 20 | 0.45 |
| 实施例2 | 28 | 22 | 0.4 |
| 实施例3 | 32 | 18 | 0.5 |
表4
从三级罐5号向四级罐流加物料，流加速度为50m3/h，当第四发酵阶段的还原糖浓度高于0.2重量％时，向四级发酵罐中流加第二发酵液；流加的流量使得四级发酵罐中的还原糖浓度为低于0.2重量％。从四级发酵罐中，向体系外(分离提取工序)供给物料，供给速率为50m3/h。物料还原糖低于0.2％。
根据GB 1987-2007标准检测最终所得柠檬酸溶液的浓度(简称酸度)，计算柠檬酸的转化率、单次产量以及每小时供酸量，转化率(％)＝柠檬酸溶液的浓度(简称酸度)×柠檬酸溶液的体积/总糖的重量×100％，柠檬酸的单次产量＝柠檬酸溶液的浓度×柠檬酸溶液的体积，每小时供酸量(t/h)＝柠檬酸的单次产量/时间。结果如表5所示。
实施例4
本实施例用于说明本发明的柠檬酸的制备方法。
按照实施例1的方法进行柠檬酸的制备，不同的是，将第三发酵阶段的通气量设置为0.15体积:体积·分钟。发酵结束后的酸度、转化率、单次产量以及每小时供酸量见表5。
实施例5
本实施例用于说明本发明的柠檬酸的制备方法。
按照实施例1的方法进行柠檬酸的制备，不同的是，第一发酵阶段的温度设置为37℃。发酵结束后的酸度、转化率、单次产量以及每小时供酸量见表5。
实施例6
本实施例用于说明本发明的柠檬酸的制备方法。
按照实施例1的方法进行柠檬酸的制备，不同的是，当第四发酵阶段的还原糖浓度高于0.2重量％时，不向四级发酵罐中流加第二发酵液。发酵结束后的酸度、转化率、单次产量以及每小时供酸量见表5。
对比例1
本实施例用于说明本发明的柠檬酸的制备方法。
按照实施例1的方法进行柠檬酸的制备，不同的是，第一发酵阶段和第二发酵阶段流加的氮源为硫酸铵。发酵结束后的酸度、转化率、单次产量以及每小时供酸量见表5。
对比例2
本对比例用于说明现有技术的柠檬酸的制备方法。
将制备例中得到的液化清液和液化液按照体积比为8:1的比例加入到300m3的发酵罐中，不添加氮源，加入量为205m3。灭菌降到37℃后，接入制备例中培养好的种子液25m3，在0.18体积:体积·分钟的通气量，37℃和0.05MPa的条件下培养60小时。发酵结束后的酸度、转化率、单次产量以及每小时供酸量见表5。
表5
| 实施例/对比例编号 | 酸度(％) | 转化率(％) | 单次产量(t) | 每小时供酸量(t/h) |
| 实施例1 | 17.3 | 102.9 | 2112.0 | 8.8 |
| 实施例2 | 17.3 | 103 | 2112.0 | 8.8 |
| 实施例3 | 17.4 | 102.5 | 2256.0 | 9.4 |
| 实施例4 | 17.0 | 101.8 | 2102.0 | 8.5 |
| 实施例5 | 17.0 | 101 | 2040.0 | 7.65 |
| 实施例6 | 17.0 | 100.9 | 1920.0 | 8.2 |
| 对比例1 | 17.0 | 101 | 1836.0 | 8.0 |
| 对比例2 | 15 | 100 | 1351.2 | 5.63 |
由以上实施例和对比例可以看出，采用本发明的技术方案进行柠檬酸的发酵能够显著的提高发酵水平。通过实施例1与实施例4-6相比可以看出，将第三发酵阶段的通气量设置为高于第一发酵阶段或第四发酵阶段的通气量，第一发酵阶段的温度设置为高于第二发酵阶段和第三发酵阶段的温度，当第四发酵阶段的还原糖浓度高于0.2重量％时，向四级发酵罐中流加第二发酵液，能够进一步提高发酵水平。
另外，采用本发明的技术方案，使得设备的利用率提高了26.5％，并且消除了间歇式发酵中培养基投入、排出发酵液等10小时的时间，使得发酵时间大大缩短。并且，由于根据不同级别的发酵罐采取不同的发酵工艺，使发酵的电耗和空气消耗等成本下降了10-20％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (11)
1.一种发酵制备柠檬酸的方法，该方法包括：在发酵条件下，将柠檬酸发酵菌种接入柠檬酸发酵培养基中，其特征在于，所述发酵包括如下4个连续阶段：
第一发酵阶段：向一级发酵罐中流加柠檬酸发酵培养基、发酵种子液以及碱性氮源，所述碱性氮源的流加量使得第一发酵阶段的pH值为3.5-5.5，并且控制第一发酵阶段的温度为37.5-39.5℃，通气量为0.14-0.16体积:体积·分钟，罐压为0.03-0.05MPa，得到第一发酵液；在第一发酵阶段，物料的停留时间为2-4小时；
第二发酵阶段：向二级发酵罐中流加第一发酵液以及酸性氮源，该阶段的通气量为0.22-0.25体积:体积·分钟，且高于第一发酵阶段、第三发酵阶段和第四发酵阶段的通气量，温度为36-38℃，罐压为0.04-0.06MPa，得到第二发酵液；在第二发酵阶段，物料的停留时间为4-6小时；
第三发酵阶段：向三级发酵罐中流加第二发酵液，该阶段的罐压为0.07-0.1MPa，且高于第一发酵阶段、第二发酵阶段和第四发酵阶段的罐压，温度为36-38℃，通气量为0.18-0.2体积:体积·分钟，得到第三发酵液；在第三发酵阶段，物料的停留时间为40-48小时；
第四发酵阶段：向四级发酵罐中流加第三发酵液，该阶段的温度为38-40℃，且高于第一发酵阶段、第二发酵阶段和第三发酵阶段的温度，通气量为0.13-0.15体积:体积·分钟，罐压为0.04-0.06MPa，得到第四发酵液；在第四发酵阶段，物料的停留时间为5-7小时；
其中，该方法还包括：当第四发酵阶段的还原糖浓度高于0.2重量%时，向四级发酵罐中流加第二发酵液；
其中，所述柠檬酸发酵菌种为黑曲霉。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在第二发酵阶段中，所述酸性氮源的流加量使得该阶段的pH值为2.0-2.5。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，第二发酵阶段的通气量分别比第一发酵阶段和第四发酵阶段的通气量高0.06-0.12体积:体积·分钟，比第三发酵阶段的通气量高0.02-0.07体积:体积·分钟。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，第三发酵阶段的罐压分别比第一发酵阶段、第二发酵阶段和第四发酵阶段的罐压高0.01-0.07MPa。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，第一发酵阶段的温度均高于第二发酵阶段和第三发酵阶段的温度。
6.根据权利要求1、2或5所述的方法，其中，第四发酵阶段的温度分别比第二发酵阶段和第三发酵阶段的温度高2-4℃，比第一发酵阶段的温度高0.5-2℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碱性氮源为液氨和/或氨水；所述酸性氮源为硫酸铵、硝酸铵和氯化铵中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，
一级发酵罐中物料的体积为一级发酵罐总罐容的80-90体积%；
二级发酵罐中物料的体积为二级发酵罐总罐容的75-85体积%；
三级发酵罐中和四级发酵罐中物料的体积分别为三级和四级发酵罐总罐容的85-95体积%。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，第二发酵液流向四级发酵罐中的流量使得四级发酵罐中的还原糖浓度为不高于0.2重量%。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，三级发酵罐包括一个或多个串联的发酵罐。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，三级发酵罐包括1-5个串联的发酵罐。
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