一种微生物法丙烯酰胺发酵新工艺
技术领域
本发明属于微生物技术领域,涉及一种微生物法丙烯酰胺发酵新工艺。
背景技术
丙烯酰胺是一种用途广泛的白色晶体化学物质,目前,工业中常采用生物催化法生产丙烯酰胺,传统微生物法发酵工艺为:一个接种瓶接一个种子罐,一个种子罐的种子液培养达到要求后,再移到一个发酵罐,原有工艺接种量很小,大约在1‰-4‰,在种子罐培养基灭菌以后,一般PH值超过8.0,在此环境下菌种短时间内不适应,生长周期一般都在3-5天,才能达到接发酵罐标准,会影响整个发酵的产量;消耗接种瓶量较多,菌种培养工作量较大,接种频率较高,容易造成染菌,菌种质量难以保证,发酵液的质量也难以保证。因此,设计一种能够缩短种子罐的培养时间,减少接种瓶的需求量,减少菌种培养的工作量和因接种染杂菌的概率,较大幅度的提高产能的微生物法丙烯酰胺发酵新工艺很有应用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点,设计一种微生物法丙烯酰胺发酵新工艺,不仅能够降低种子罐的培养时间,减少接种瓶的需求量,还能够有效减少染杂菌率,降低了能耗,提高了发酵液的质量。
为了实现上述目的,本发明涉及的一种微生物法丙烯酰胺发酵新工艺,其包括以下具体工艺步骤:
(1)、开车前准备:
a、首先检查电机,保证电机接通电源;
b、检查种子罐,保证灌内干净,防止投料后有杂质产生;
c、检查蒸汽阀门垫片,保证无漏气现象,防止进入空气染菌;
d、检查轴连接件,保证轴连接件连接牢固;
e、罐内需有灌内体积1/3的水源,以免损坏轴承连接件;
f、保证循环水压力≥0.3Mpa;压缩机输送压缩气体压力大≥0.4Mpa;空气冷却一、二级分离器温度须控制在5-10℃,无菌空气输送压力≥0.2Mpa;冷冻机冷却温度为-5-10℃;
(2)、运行:
a、消毒处理
总过滤器消毒:关闭总过滤器的压缩气进气阀门,缓慢打开蒸汽阀门,使蒸汽经蒸汽过滤器过滤后从棉花垫顶部进入总过滤器,同时开启总过滤器的底部排污口,使进入总过滤器的蒸汽水及时排出,调整总过滤器内部压力为 0.2Mpa,保持时间2小时,在此期间底部排污口始终进行排水,直至完成消毒,关闭底部排污口;消毒完成后,关闭蒸汽阀门,待总过滤器内压力降到0.15Mpa,打开压缩气进气阀门开始供气,总过滤器内部始终保持正压,供气压力为 0.15Mpa,温度为67-72℃进行吹扫干燥2.5-3.5小时;
空气管道消毒:外部主管道蒸汽减压至2.5Mpa,打开空气总过滤器和种子罐预过滤器排污口,关闭种子罐预过滤器出口阀门,打开蒸汽阀门,使蒸汽经蒸汽过滤器过滤后进入空气管道,并从空气总过滤器和种子罐预过滤器排污口排出,调整种子罐预过滤器压力为0.1-0.12Mpa,保持时间30分钟,关闭蒸汽阀门,打开总过滤器输出主管道的空气阀门,蒸汽切换无菌空气时保持连贯,严禁泄压,用无菌空气对空气管道进行吹扫3小时,消毒完成;
精过滤器消毒:外部主管道蒸汽减压至2.5Mpa,打开精过滤器排污口,关闭该精过滤器对应的预过滤器出口阀门,打开蒸汽阀门,使蒸汽经蒸汽过滤器过滤后进入精过滤器,调整精过滤器压力0.1-0.12Mpa,保持时间30分钟,关闭蒸汽阀门,同时打开从预过滤器到精过滤器的空气阀门,严禁泄压,用无菌空气对精过滤器进行吹扫2.5-3.5小时,消毒完成;
b、种子罐的空消:
向种子罐内加入纯水100kg,缓慢打开蒸汽阀门,开启搅拌,然后打开空气管道、取样管道和移种管道蒸汽阀门,向罐内直接通入三路蒸汽,通汽的同时,把各蒸汽管道冷凝水排水阀开度20%-30%,有利于排掉蒸汽水,以免消毒不彻底,待罐内温度达到135℃时,压力0.2MPa-0.25MPa之间,保持时间30分钟,空消完成时,关掉空气管道、取样管道和移种管道蒸汽阀门,打开循环水进出口阀门,对罐体进行降温,降温结束后,利用移种管道,把水排入下水道,具体做法:关闭罐体排汽阀,向罐内输入空气0.1MPa,打开移种管道阀门,从排汽口把罐内水排出;
c、种子罐的实消;
外部主管道蒸汽减压至2.5Mpa,首先更换种子罐空气阀门垫片,更换取样口阀门垫片,更换移种管道阀门垫片,更换完成后,将空消完的种子罐通入 0.15MPa空气,用肥皂水试漏,在确定无漏气的情况下,开始配料,打开种子罐加料口,加入纯水450-500Kg,按照配方要求将称量好的葡萄糖、味精、酵母膏、尿素、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁和消泡剂投入罐内,配料完成后,开启搅拌,加入浓度为30%的液碱调节PH值到7,封口,并对种子罐接种口,用酒精棉彻底消毒,更换接种口的内垫片,更换完成后,将种子罐夹套内冷凝水从种子罐排污口排出,打开蒸汽夹套,将种子罐升温至90℃后,关闭蒸汽夹套,停止搅拌,打开空气管道蒸汽阀门、移种管道蒸汽阀门和取样口蒸汽阀门,利用三路蒸汽向种子罐内直接通蒸汽,待温度升至121-123℃、压力 0.11--0.13MPa,保压15-20分钟,在此期间,各蒸汽管道冷凝水排水阀开度 20%-30%,有利于排掉蒸汽水,以免消毒不彻底,消毒结束后,通空气并开启搅拌,打开循环水阀门,进行快速降温,直到温度降至27.5-28.5℃之间,关闭循环水阀门,待灌顶温度降到常温后,停止搅拌,进行接种,接种过程如下:
先将种子罐压力控制在0.1-0.2MPa,用酒精火焰消毒接种孔3-5s,然后将预先准备的种子液瓶针头刺入针孔内,慢慢降低罐压至0.02MPa,使瓶内菌液自行流入种子罐内,完毕后拔出针头,再用酒精火焰消毒接种孔3-5s,然后盖上接种孔;接种后即转入正常生产,开启搅拌,搅拌速度为2-5r/s,控制温度27.5-28.5℃,通气量10m3-25m3/h,进入正常生产;
d、种子罐取样检测:
待种子罐接种24小时取样检测,首先对取样口进行蒸汽消毒处理30分钟,压力为0.2Mpa,然后关闭蒸汽阀门,打开取样口阀门,进行取样,检测糖、氨基氮、生物量、PH值,以后每6个小时只检测生物量和PH值,取样结束后,关闭取样口阀门,对取样口进行消毒处理30分钟,直至达到生物量≥4.0mg/ml时移料;
e、种子罐移种管道的消毒:
使用压力为0.2MPa的蒸汽消毒,消毒时,种子罐排液阀,向一个或者多个被移种子罐移种阀处排气,消毒1小时,消毒后先关排气阀门,后关蒸汽阀门,消毒后立即移种25KG,即为种子罐容积的5%,是用接种瓶接种量的100倍,能够减少染菌率,每次移种前,都要消毒,控制消毒管道蒸汽压力为≥0.2mpa;
f、发酵罐接种:将移种管道按要求严格消毒后,立即通过移种管道将符合移种标准的种子从种子罐移至已实消好的发酵罐;此时种子罐罐压增加至0.15 MPa,发酵罐罐压降至0.03MPa,待种子液压完,立即关闭阀门,恢复发酵罐运行状态,进行发酵。
本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:通过设计阀组,实现各个种子罐和发酵罐之间的高效灭菌,并实现互相接种移料;通过接种瓶先接种母种子罐,然后用母种子罐直接接种其他的一个或多个种子罐和一个发酵罐,母种子罐接种其他种子罐的量为5%,是用接种瓶接种量的100倍,大大缩短了种子罐的培养时间,且对种子罐PH值有所降低,生长周期缩短;减少了接种瓶的使用数量,并且不影响接发酵罐,有效降低了能耗,减少了杂菌滋生率,同时提高了发酵液的质量。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
本实施例所述的微生物法丙烯酰胺发酵新工艺,其包括以下具体工艺步骤:
(1)、开车前准备:
a、首先检查电机,保证电机接通电源;
b、检查种子罐,保证灌内干净,防止投料后有杂质产生;
c、检查蒸汽阀门垫片,保证无漏气现象,防止进入空气染菌;
d、检查轴连接件,保证轴连接件连接牢固;
e、罐内需有灌内体积1/3的水源,以免损坏轴承连接件;
f、保证循环水压力≥0.3Mpa;压缩机输送压缩气体压力大≥0.4Mpa;空气冷却一、二级分离器温度须控制在5-10℃,无菌空气输送压力≥0.2Mpa;冷冻机冷却温度为-5-10℃;
(2)、运行:
a、消毒处理
总过滤器消毒:关闭总过滤器的压缩气进气阀门,缓慢打开蒸汽阀门,使蒸汽经蒸汽过滤器过滤后从棉花垫顶部进入总过滤器,同时开启总过滤器的底部排污口,使进入总过滤器的蒸汽水及时排出,调整总过滤器内部压力为 0.2Mpa,保持时间2小时,在此期间底部排污口始终进行排水,直至完成消毒,关闭底部排污口;消毒完成后,关闭蒸汽阀门,待总过滤器内压力降到0.15Mpa,打开压缩气进气阀门开始供气,总过滤器内部始终保持正压,供气压力为 0.15Mpa,温度为67-72℃进行吹扫干燥3小时;
空气管道消毒:外部主管道蒸汽减压至2.5Mpa,打开空气总过滤器和种子罐预过滤器排污口,关闭种子罐预过滤器出口阀门,打开蒸汽阀门,使蒸汽经蒸汽过滤器过滤后进入空气管道,并从空气总过滤器和种子罐预过滤器排污口排出,调整种子罐预过滤器压力为0.1-0.12Mpa,保持时间30分钟,关闭蒸汽阀门,打开总过滤器输出主管道的空气阀门,蒸汽切换无菌空气时保持连贯,严禁泄压,用无菌空气对空气管道进行吹扫3小时,消毒完成;
精过滤器消毒:外部主管道蒸汽减压至2.5Mpa,打开精过滤器排污口,关闭该精过滤器对应的预过滤器出口阀门,打开蒸汽阀门,使蒸汽经蒸汽过滤器过滤后进入精过滤器,调整精过滤器压力0.1-0.12Mpa,保持时间30分钟,关闭蒸汽阀门,同时打开从预过滤器到精过滤器的空气阀门,严禁泄压,用无菌空气对精过滤器进行吹扫3小时,消毒完成;
b、种子罐的空消:
向种子罐内加入纯水100kg,缓慢打开蒸汽阀门,开启搅拌,然后打开空气管道、取样管道和移种管道蒸汽阀门,向罐内直接通入三路蒸汽,通汽的同时,把各蒸汽管道冷凝水排水阀开度20%-30%,有利于排掉蒸汽水,以免消毒不彻底,待罐内温度达到135℃时,压力0.2MPa-0.25MPa之间,保持时间30分钟,空消完成时,关掉空气管道、取样管道和移种管道蒸汽阀门,打开循环水进出口阀门,对罐体进行降温,降温结束后,利用移种管道,把水排入下水道,具体做法:关闭罐体排汽阀,向罐内输入空气0.1MPa,打开移种管道阀门,从排汽口把罐内水排出;
c、种子罐的实消;
外部主管道蒸汽减压至2.5Mpa,首先更换种子罐空气阀门垫片,更换取样口阀门垫片,更换移种管道阀门垫片,更换完成后,将空消完的种子罐通入 0.15MPa空气,用肥皂水试漏,在确定无漏气的情况下,开始配料,打开种子罐加料口,加入纯水450-500Kg,按照配方要求将称量好的葡萄糖、味精、酵母膏、尿素、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁和消泡剂投入罐内,配料完成后,开启搅拌,加入浓度为30%的液碱调节PH值到7,封口,并对种子罐接种口,用酒精棉彻底消毒,更换接种口的内垫片,更换完成后,将种子罐夹套内冷凝水从种子罐排污口排出,打开蒸汽夹套,将种子罐升温至90℃后,关闭蒸汽夹套,停止搅拌,打开空气管道蒸汽阀门、移种管道蒸汽阀门和取样口蒸汽阀门,利用三路蒸汽向种子罐内直接通蒸汽,待温度升至121-123℃、压力 0.11--0.13MPa,保压15-20分钟,在此期间,各蒸汽管道冷凝水排水阀开度 20%-30%,有利于排掉蒸汽水,以免消毒不彻底,消毒结束后,通空气并开启搅拌,打开循环水阀门,进行快速降温,直到温度降至27.5-28.5℃之间,关闭循环水阀门,待灌顶温度降到常温后,停止搅拌,进行接种,接种过程如下:
先将种子罐压力控制在0.1-0.2MPa,用酒精火焰消毒接种孔3-5s,然后将预先准备的种子液瓶针头刺入针孔内,慢慢降低罐压至0.02MPa,使瓶内菌液自行流入种子罐内,完毕后拔出针头,再用酒精火焰消毒接种孔3-5s,然后盖上接种孔;接种后即转入正常生产,开启搅拌,搅拌速度为2-5r/s,控制温度27.5-28.5℃,通气量10m3-25m3/h,进入正常生产;
d、种子罐取样检测:
待种子罐接种24小时取样检测,首先对取样口进行蒸汽消毒处理30分钟,压力为0.2Mpa,然后关闭蒸汽阀门,打开取样口阀门,进行取样,检测糖、氨基氮、生物量、PH值,以后每6个小时只检测生物量和PH值,取样结束后,关闭取样口阀门,对取样口进行消毒处理30分钟,直至达到生物量≥4.0mg/ml时移料;
e、种子罐移种管道的消毒:
使用压力为0.2MPa的蒸汽消毒,消毒时,种子罐排液阀,向一个或者多个被移种子罐移种阀处排气,消毒1小时,消毒后先关排气阀门,后关蒸汽阀门,消毒后立即移种25KG,即为种子罐容积的5%,能够减少染菌率,每次移种前,都要消毒,控制消毒管道蒸汽压力为≥0.2mpa;
f、发酵罐接种:将移种管道按要求严格消毒后,立即通过移种管道将符合移种标准的种子从种子罐移至已实消好的发酵罐;此时种子罐罐压增加至0.15 MPa,发酵罐罐压降至0.03MPa,待种子液压完,立即关闭阀门,恢复发酵罐运行状态,进行发酵。
本实施例所述的微生物法丙烯酰胺发酵新工艺,能够采用复方甲酚皂消毒液三瓶,用喷雾器对平台、地面、地沟进行彻底消毒处理,每班最少3遍以上,保护周围环境。
本实施例所述的葡萄糖、味精、酵母膏、尿素、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁和消泡剂的组份配比如下:
表1组份配比表
葡萄糖 |
8-10KG |
味精 |
0.4-0.7KG |
酵母膏 |
4.0-4.7KG |
尿素 |
3-4KG |
磷酸二氢钾 |
0.3KG |
磷酸氢二钾 |
0.3KG |
硫酸镁 |
0.3KG |
消泡剂 |
100-200ml |
本实施例所述的微生物法丙烯酰胺发酵新工艺,不仅减少了种子罐的培养时间,且减少了接种瓶的需求量,从而减少菌种培养的工作量,同时,大大降低了因接种造成的杂菌的滋生率。
实施例2:
本实施例所述的微生物法丙烯酰胺发酵新工艺与实施例1相同,其中,所述的葡萄糖、味精、酵母膏、尿素、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁和消泡剂的组份配比如下:
表2组份配比表
葡萄糖 |
9KG |
味精 |
0.6KG |
酵母膏 |
4.5KG |
尿素 |
3.5KG |
磷酸二氢钾 |
0.3KG |
磷酸氢二钾 |
0.3KG |
硫酸镁 |
0.3KG |
消泡剂 |
110ml |
本实施例所述的微生物法丙烯酰胺发酵新工艺,改进前工艺和改进后工艺的发酵液质量对比表如下:
表3改进前工艺和改进后工艺的发酵液质量对比表
|
改进前工艺 |
改进后工艺 |
生物量mg/ml |
3.5-7.1 |
5.8-9.0 |
酶活性 万u/ml |
600-1000 |
900-1330 |
培养周期/小时 |
60-90 |
36-62 |
接种量 |
500ml |
25KG |
染菌率 |
30‰ |
2‰ |
PH值 |
4-7 |
4-7 |
表3中所述的生物量为培养生物菌种量,生物量越多,证明培养效果越好;所述的酶活性为微生物酶,生物量越多,产生的生物酶越多;表3结果显示,改进后工艺的生物量和酶活性均高于工艺改进前,提高了微生物酶的催化效果,而且接种量大大提高,有效降低了染菌率,大大缩短了培养周期,从而提高了产量,提高了生产效率。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案,本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样,任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰,皆应落入本发明的专利保护范围。