CN112021453A - 一种微生物发酵产生有机酸合成复合有机酸钙的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微生物发酵产生有机酸合成复合有机酸钙的方法，包括步骤：1)菌种扩繁后培养以待用；2)原料预处理并进行配料；3)向配料好的原料中加水稀释后进行灭菌处理，接种步骤1)中的待用菌种，发酵产生复合有机酸；4)分离出复合有机酸，并加入钙源进行复合反应生成复合有机酸钙；5)对复合反应后的产物进行过滤，将过滤得到的澄清液进行浓缩得到有机酸钙溶液；6)对有机酸钙溶液进行功能性调配，并喷雾干燥；7)质量检验后进行产品包装。本方法相比于现有有机酸大部分来源于化工类产品，利用微生物发酵来产生有机酸来复合生成有机酸钙，安全性高，动物适口性好。
Description
技术领域
本发明涉及有机酸钙的生产，具体涉及一种微生物发酵产生有机酸合成复合有机酸钙的方法。
背景技术
有机酸钙类应用于动物养殖已经很普遍，但是在应用方面存在着很多问题，比如：适口性差、吸收率低、有机酸钙源单一和有害物质残留等问题，造成这些问题的主要原因有：有机酸的来源和钙的来源问题。
在动物饲料中被允许使用的有机酸钙品种有：乳酸钙、葡萄糖酸钙、甲酸钙、乙酸钙、丙酸钙、柠檬酸钙等；其中大部分生产的饲料用有机酸钙的有机酸来源于化工类产品，这些化工类有机酸在生产过程中需要使用相应的助剂，助剂的回收利用不完全，生产过程中部分挥发到空气中造成的对空气的污染，还有一部分通过废水排出造成水质和土壤的污染。另外产品都存在一些对动物有害的成分，安全性相对较低，同时因为这些物质的存在，对动物的适口性也存在很大的影响，所以应用于动物饲养的效果差和吸收率低。
在实际应用中这些有机酸钙也存在使用量和使用动物等方面的限制，应用的效果参差不齐，虽然有些企业在后期对部分有机酸进行复配，使用量和效果有些改观，但是由于这些原料的来源的工业化特性，使用效果差和对动物的危害性大始终是存在的，特别是长期添加对食品安全的威胁。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种微生物发酵产生有机酸合成复合有机酸钙的方法，相比于现有有机酸大部分来源于化工类产品，利用微生物发酵来产生有机酸来复合生成有机酸钙，安全性高，动物适口性好。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种微生物发酵产生有机酸合成复合有机酸钙的方法，包括下列步骤：
1)菌种扩繁后培养以待用；
2)原料预处理并进行配料；
3)向配料好的原料中加水稀释后进行灭菌处理，接种步骤1)中的待用菌种，发酵产生复合有机酸；
4)分离出复合有机酸，并加入钙源进行复合反应生成复合有机酸钙；
5)对复合反应后的产物进行过滤，将过滤得到的澄清液进行浓缩得到有机酸钙溶液；
6)对有机酸钙溶液进行功能性调配，并喷雾干燥；
7)质量检验后进行产品包装。
进一步地，所述步骤1)中菌种扩繁的培养基进行过灭菌处理。
进一步地，原料包括固体原料和液体原料，固体原料由富含淀粉的原粮粉碎研磨过筛后制得，液体原料为糖蜜并需进行稀释以改善流动性。
进一步地，所述步骤3)中向发酵罐内通入压力要求为0.6MPa的蒸汽，发酵罐内蒸汽压力达到0.13MPa，温度达到120℃时稳定搅拌40min后对发酵液进行灭菌处理，灭菌完成后发酵液冷却到18℃。
进一步地，步骤1)待用菌种按0.2％比例接种到步骤3)灭菌处理的发酵液中，在厌氧环境下维持25℃发酵48h后检测有机酸含量，达到预定标准后再接种待用菌种，28℃有氧发酵36h后检测有机酸含量，达标后停止发酵转移到存储罐待进一步处理。
进一步地，所述步骤4)中分离复合有机酸采用反渗透膜过滤。
进一步地，所述步骤5)中浓缩采用三效蒸发浓缩，对浓缩过程的蒸发水进行回收，浓缩到固形物含量在27％±2％结束。
更进一步地，所述步骤6)中功能性调配为将浓缩后的复合有机酸钙中各组分调配到达到产品标准的过程。
本发明具有以下有益效果：
1、微生物发酵产生的有机酸量大，成分明确，生产原料来源于原粮或食品加工副产品，生产的产品安全性高，有机酸钙复合过程不需要其他助剂的参与，大大降低了产品中有毒有害物质的存在，安全性好。
2、有机酸的分离过程全部采用物理的分离方法，避免了其他化学的分离方法带来的危害。
3、从发酵到出产品整个过程不与外界接触，减少了产品在生产时被污染的可能性。
4、生产过程大量的水被回收再利用，有效的降低了生产成本；生产过程中有一部分压滤出来的废料是生产生物有机肥的优质原料，做到了变废为宝，增加了经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例中选取酵母菌、乳酸菌、醋酸杆菌进行微生物发酵处理，产生的有机酸组分主要包括乙酸、葡萄糖酸和乳酸，用微生物发酵产生的有机酸和钙源进行复合反应生产有机酸钙，与现有化工类有机酸相比，安全性好，具体步骤为：
1、菌种扩繁培养：选取配制好的淀粉培养基加入发酵罐中搅拌，搅拌10min后通入蒸汽，蒸汽压力要求0.6MPa，当发酵罐中蒸汽压力达到0.13MPa，温度达到120℃时稳定搅拌40min对发酵液进行灭菌处理；灭菌完成后打开冷却阀将发酵液冷却到18℃并保持稳定合搅拌状态；接种酵母菌、乳酸菌、醋酸杆菌菌种进行扩繁，经检查符合生产要求后保持18℃待用；
2、原料预处理：固体原料采用富含淀粉的原粮，经粉碎研磨处理制成粉状原料后过筛备用；液体原料采用糖蜜，进行稀释来改善流动性备用；
3、配料：粉状原料通过称重的方式进行配料，液体原料通过流量计的方式进行配料，配料装置采用带搅拌功能的配料罐，使原料处于均匀状态进入发酵罐中；
4、发酵：开动发酵罐搅拌装置，将配好的原料通过管道输送至发酵罐中，按一定比例加入清洁的水对原料进行稀释，搅拌10min后通入蒸汽，蒸汽压力要求0.6MPa，当发酵罐中蒸汽压力达到0.13MPa，温度达到120℃时稳定搅拌40min对发酵液进行灭菌处理；灭菌完成后打开冷却阀将发酵液冷却到18℃并保持稳定合搅拌状态；接下来就是接种，保持发酵罐搅拌状态，将事先扩繁的菌种按0.2％的比例接种到发酵罐内，持续搅拌；最后保持厌氧环境下温度在60min缓慢加到25℃并一直维持稳定，当发酵48h后检查乳酸含量，达到预定含量要求后再接种菌种，进行有氧发酵温度稳定在28℃，持续搅拌。发酵36h后检测乙酸和葡萄糖酸的含量，达标后停止发酵将发酵罐里的发酵液转入到分离前存储罐中代下一步处理；
5、复合有机酸分离；通过反渗透膜过滤技术，将一定分子量的有机酸水溶液分离出来得出复合有机酸液；
6、复合反应：将分离的复合有机酸溶液加入不锈钢反应罐中，开启搅拌，通过乳化泵将食品级的碳酸钙缓慢注入有复合有机酸液的反应罐中，按总酸(纯品含量计)与碳酸钙为1.1:1的比例加入碳酸钙，碳酸钙全部加入后，保持在35℃的恒温反应8小时，每间隔30min检测反应液pH值，当pH值达到6.1以上时降温到25℃终止反应，进行下一道工序；
7、过滤：将反应完成后的有机酸钙溶液采用高压泵注入板框压滤机进行过滤，把未反应完全和反应过程形成的沉淀物全部过滤出来，过滤完成的澄清液体转入下一道工序；
8、浓缩：浓缩采用三效浓缩蒸发技术，设备材料为不锈钢，浓缩到固形物含量在27％±2％即可，浓缩过程的蒸发水回收做下一次发酵罐配液用，做到了水的循环利用；
9、功能性调配：将浓缩完成的有机酸钙液注入功能调配罐中搅拌，当有机酸钙液温度降至30℃时开始进行产品功能调节，保障产品符合本企业及相应的国家或者行业标准要求；
10、喷雾干燥：调配完成后保持有机酸钙液体温度在25～30℃的情况下开始进行喷雾干燥，喷雾干燥采用的设备为塔式喷雾干燥机，材质为不锈钢；产品收集方式为旋风式分离机与脉冲除尘机相结合，做到无尘生产；
11、质量检验：根据本企业的企业标准规定的指标进行定是抽样检验，同一批次抽样不得少于8次或没生产1吨产品抽样一次，同时对一个批次或每生产10吨产品进行饲料卫生标准规定的相关指标进行检验，检验合格方可入库啊销售；
12、产品包装：产品包装采用两层复合袋包装，内膜袋符合食品包装要求的高强度聚乙烯材料，保障产品防潮、无包装带来的二次污染；外袋为复合膜与编织袋复合而成，强度高，抗压性能好，保障在存放和运输过程的安全性。
实施例2
本实施例中选取醋酸杆菌进行微生物发酵处理，产生的有机酸组分主要包括醋酸和葡萄糖酸，用微生物发酵产生的有机酸和钙源进行复合反应生产有机酸钙，与现有化工类有机酸相比，安全性好，具体步骤为：
1、菌种扩繁培养：选取配制好的淀粉培养基加入发酵罐中搅拌，搅拌10min后通入蒸汽，蒸汽压力要求0.6MPa，当发酵罐中蒸汽压力达到0.13MPa，温度达到120℃时稳定搅拌40min对发酵液进行灭菌处理；灭菌完成后打开冷却阀将发酵液冷却到18℃并保持稳定合搅拌状态；接种醋酸杆菌进行有氧扩繁，经检查符合生产要求后保持18℃待用；
2、原料预处理：原料采用液体原葡萄糖和甘蔗糖蜜，进行稀释来改善流动性后备用；
3、配料：粉状原料通过称重的方式进行配料，液体原料通过流量计的方式进行配料，配料装置采用带搅拌功能的配料罐，使原料处于均匀状态进入发酵罐中；
4、发酵：开动发酵罐搅拌装置，将配好的原料通过管道输送至发酵罐中，按一定比例加入清洁的水对原料进行稀释，搅拌10min后通入蒸汽，蒸汽压力要求0.6MPa，当发酵罐中蒸汽压力达到0.13MPa，温度达到120℃时稳定搅拌40min对发酵液进行灭菌处理；灭菌完成后打开冷却阀将发酵液冷却到18℃并保持稳定合搅拌状态；接下来就是接种，保持发酵罐搅拌状态，将事先扩繁的菌种按0.5％的比例接种到发酵罐内，持续搅拌；最后保持厌氧环境下温度在60min缓慢加到30℃并一直维持稳定，当发酵48h后检查醋酸和葡萄糖酸含量，达到预定含量要求后停止发酵将发酵罐里的发酵液转入到分离前存储罐中代下一步处理；
5、复合有机酸分离；通过反渗透膜过滤技术，将一定分子量的有机酸水溶液分离出来得出复合有机酸液；
6、复合反应：将分离的复合有机酸溶液加入不锈钢反应罐中，开启搅拌，通过乳化泵将食品级的碳酸钙缓慢注入有复合有机酸液的反应罐中，按总酸(纯品含量计)与碳酸钙为1.1:1的比例加入碳酸钙，碳酸钙全部加入后，保持在35℃的恒温反应8小时，每间隔30min检测反应液pH值，当pH值达到6.1以上时降温到25℃终止反应，进行下一道工序；
7、过滤：将反应完成后的有机酸钙溶液采用高压泵注入板框压滤机进行过滤，把未反应完全和反应过程形成的沉淀物全部过滤出来，过滤完成的澄清液体转入下一道工序；
8、浓缩：浓缩采用三效浓缩蒸发技术，设备材料为不锈钢，浓缩到固形物含量在27％±2％即可，浓缩过程的蒸发水回收做下一次发酵罐配液用，做到了水的循环利用；
9、功能性调配：将浓缩完成的有机酸钙液注入功能调配罐中搅拌，当有机酸钙液温度降至30℃时开始进行产品功能调节，保障产品符合本企业及相应的国家或者行业标准要求；
10、喷雾干燥：调配完成后保持有机酸钙液体温度在25～30℃的情况下开始进行喷雾干燥，喷雾干燥采用的设备为塔式喷雾干燥机，材质为不锈钢；产品收集方式为旋风式分离机与脉冲除尘机相结合，做到无尘生产；
11、质量检验：根据本企业的企业标准规定的指标进行定是抽样检验，同一批次抽样不得少于8次或没生产1吨产品抽样一次，同时对一个批次或每生产10吨产品进行饲料卫生标准规定的相关指标进行检验，检验合格方可入库啊销售；
12、产品包装：产品包装采用两层复合袋包装，内膜袋符合食品包装要求的高强度聚乙烯材料，保障产品防潮、无包装带来的二次污染；外袋为复合膜与编织袋复合而成，强度高，抗压性能好，保障在存放和运输过程的安全性。
本发明利用微生物发酵来产生有机酸，有机酸量大且成分明确，生产原料来源于原粮或食品加工副产品，生产的产品安全性高，有机酸钙复合过程不需要其他助剂的参与，大大降低了产品中有毒有害物质的存在，安全性好；同时本发明浓缩过程中蒸发出的水被回收再利用，有效降低了生产成本，生产过程中有一部分压滤出来的废料是生产生物有机肥的优质原料，做到了变废为宝，增加了经济效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种微生物发酵产生有机酸合成复合有机酸钙的方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)菌种扩繁后培养以待用；
2)原料预处理并进行配料；
3)向配料好的原料中加水稀释后进行灭菌处理，接种步骤1)中的待用菌种，发酵产生复合有机酸；
4)分离出复合有机酸，并加入钙源进行复合反应生成复合有机酸钙；
5)对复合反应后的产物进行过滤，将过滤得到的澄清液进行浓缩得到有机酸钙溶液；
6)对有机酸钙溶液进行功能性调配，并喷雾干燥；
7)质量检验后进行产品包装。
2.如权利要求1所述的微生物发酵产生有机酸合成复合有机酸钙的方法，其特征在于：所述步骤1)中菌种扩繁的培养基进行过灭菌处理。
3.如权利要求1所述的微生物发酵产生有机酸合成复合有机酸钙的方法，其特征在于：原料包括固体原料和液体原料，固体原料由富含淀粉的原粮粉碎研磨过筛后制得，液体原料为糖蜜并需进行稀释以改善流动性。
4.如权利要求1所述的微生物发酵产生有机酸合成复合有机酸钙的方法，其特征在于：所述步骤3)中向发酵罐内通入压力要求为0.6MPa的蒸汽，发酵罐内蒸汽压力达到0.13MPa，温度达到120℃时稳定搅拌45min后对发酵液进行灭菌处理，灭菌完成后发酵液冷却到18℃。
5.如权利要求1所述的微生物发酵产生有机酸合成复合有机酸钙的方法，其特征在于：步骤1)待用菌种按0.2％～0.5％比例接种到步骤3)灭菌处理的发酵液中，在厌氧环境下维持25℃发酵48h后检测有机酸含量，达到预定标准后再接种待用菌种，28℃有氧发酵36h后检测有机酸含量，达标后停止发酵转移到存储罐待进一步处理。
6.如权利要求1所述的微生物发酵产生有机酸合成复合有机酸钙的方法，其特征在于：所述步骤4)中分离复合有机酸采用反渗透膜过滤。
7.如权利要求1所述的微生物发酵产生有机酸合成复合有机酸钙的方法，其特征在于：所述步骤5)中浓缩采用三效蒸发浓缩，对浓缩过程的蒸发水进行回收，浓缩到固形物含量在27％±2％结束。
8.如权利要求1所述的微生物发酵产生有机酸合成复合有机酸钙的方法，其特征在于：所述步骤6)中功能性调配为将浓缩后的复合有机酸钙中各组分调配到达到产品标准的过程。
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